[发明专利]断路器脱扣器之热元件结构

说明书

技术领域

本发明属于塑壳断路器技术领域，具体涉及一种断路器脱扣器之热元件结构。

背景技术

如业界所知，断路器是一种既可关合、承载并开断正常回路下的电流又能关合、在规定的时间内承载并开断异常回路条件下的电流的开关装置。脱扣器的主要功能是：在过载电流超出断路器的额定电流范围后的规定的时段内触发跳闸装置而藉以自动切断故障电路，以避免用电线路及相关设备损坏甚至引发火灾危险。

在断路器脱扣器的热元件的结构体系中，之所以双金属片的应用较具典型性，是因为能够利用其固有的受热弯曲（也称“形变”）并产生推力（例如触发脱扣器脱扣的物理特性）来鉴别断路器故障电路的发热量有别于正常电路的发热量的不同，并且基于双金属片的这一物理特性，在相应断路器产品标准允许的条件下，改变双金属片与断路器回路导体的连续关系，可满足对不同保护特性的保护要求。

前述的热元件结构包括热元件本体和双金属片（也称“双金属元件”，以下同），热元件本体与前述的断路器回路导体电连结，双金属片与热元件本体相配合。双金属片和热元件本体的耦合结构主要有三种：一是直接加热式结构；二是间接加热式结构；三是复合加热式结构。在前述的三种结构中，双金属片与热元件本体的配合普遍采用焊接、铆接和螺纹连接中的任意一种。

图1所示为已有技术中的断路器脱扣器之热元件结构图，包括流经电流时产生热量的热元件本体1和检测热量的双金属片2，双金属片2以及热元件本体1的基部（图1所示的下部）与断路器回路导体3三者通过焊接方式实现物理连接（即机械连接），具体地讲，双金属片2的双金属片根部21朝向热元件本体1的一侧与热元件本体1的热元件本体根部11焊固，而双金属片2的双金属片电根部21朝向断路器回路导体3的一侧与断路器回路导体3焊固。这种形式的断路器脱扣器的热元件结构虽然能够满足申请人在上面提及的功能要求，但是由于采用了焊接，因而存在以下缺憾：其一，由于在焊接过程中双金属片会因焊接时的骤热而产生一定的物理特性变化，甚至发生局部退火情形，因而对双金属片的动作特性产生影响；其二，由于热元件本体1、双金属片2以及断路器回路导体3三者表现为永久性的连接，因而一旦发生错焊或不满足焊接质量要求的情形时，则因无法拆卸（肢解）而只能作为报废品处理，一方面造成资源浪费，另一方面增加制造成本；其三，由于焊接的质量与零部件材料的特性相关，又由于热元件本体1以及双金属片2的规格是以多样化组合的形式达到断路器所需保护特性要求的，因此焊接质量的优劣同样会影响产品质量，其四，由于采用了焊接，因而不仅效率低，而且需要消耗焊接用的辅助材料（焊料）。

图2所示为已有技术中的另一种形式的断路器脱扣器之热元件结构图，包括热元件本体1和双金属片2，双金属片2的双金属片根部21通过铆钉213与热元件本体1铆接。这种结构相对于图1采用的焊接而言可避免焊接时的骤热引发脱扣器的质量波动，但是存在以下欠缺：其一，在采用铆钉213铆接时，铆钉213、双金属片2以及热元件本体1会产生铆接压力，具体地讲，在铆接位置，铆钉213会对双金属片2产生较大的局部压力；从而影响双金属片2的受热弯曲变形的动作效果；其二，由于热元件本体1、双金属片2等受加工质量的影响，因而在铆接部位的平整性产生差异，于是双金属片2在铆接后易绕铆接支点弯曲，从而影响断路器特性检测一致性波动，也就是说影响检测精度；其三，同样存在前述焊接的第二点欠缺。

现以双金属片与热元件本体采用间接加热的方式分析：从零件间的物理连接可靠性角度分析：焊接最优，铆接次之，螺纹连接最差。从工艺加工角度分析：螺纹联结效率最优，铆接次之，焊接最差。从零件装配效率分析：螺纹连接涉及工序最少，但是连接效率低并且与连接质量（结合强度）一致性难以保证，焊接与铆接后的部件装配效率是比较高的，但一旦铆接、焊接发生差错，报废零件而造成的损失大。另外采用这三种连接方式加工后的双金属部件中均会存在加工的残余应力，残余应力由于不好衡量测得，所以断路器的过载保护特性检验的一致性会产生差异性，增加了产品调整、检验次数，无疑对生产效率不利，变相增加了生产成本。