内建突波吸收及断路结构的开关模组的制作方法

本发明是有关一种内建突波吸收及断路结构的开关模组，尤指一种过电流保护开关内建一突波吸收及断路保护结构。

背景技术：

图1A及图1B揭露现有一种触接点位于中轴的过电流保护开关10，其大体上包括：一壳体11，其上端设有一压块12，又于底端处分设有第一接线片12a、第二接线片12b及第三接线片12c，其中该第一接线片12a设有一具反向延伸片的双合金属接触簧片13及延伸片上的第一触接点131，该第二接线片12b上方相对于该第一触接点131，设有一可与其接触的第二触接点121；一连动体14，其一端枢口设在该压块12底部，另一端连动该双合金属接触簧片13的自由端，借由该压块12的按压，连动该双合金属接触簧片13上的第一触接点131接触该第二触接点121形成导通(ON)，且当电流发生过载时，该双合金属接触簧片13的曲张度因温度升高而发生变形，并使该第一触接点131脱离该第二触接点121形成断路(OFF)，以构成一过电流保护开关10的形态。此类型专利见诸于中国台湾公告第540811、367091、320335、262168、208384号等专利中。

但查，上述现有过电流保护开关10，是针对电流过载所设计的结构，但是，对于突波超量或高压雷击等突发状况，而造成电压瞬间过载，并无自动断路(OFF)的保护装置，因此易对电器用品造成损害或使用上有安全之虞。

是以，为了使用上安全，在诸多的电路中，现有过电流保护开关10在使用时，另外再并接一突波吸收器(压敏电阻(Metal Oxide Varistor)及主电源串接一温度保险丝，防止过电压时所造成的损害。

图2A是中国台湾公告第I408717号(美国专利US Patent No.8,643,462)专利，其揭露一种防突波的『开关模组』，应用于一电源系统，此开关模组包括一电源开关105、一绝缘件106、一突波吸收器 107及一热缩带108。绝缘件106插设在电源开关105上；突波吸收器107与电源开关105相邻；热缩带108与突波吸收器107及绝缘件106连接，热缩带108用以借由突波吸收器107的温升产生收缩作用；当绝缘件106于初始状态时，不影响电源开关的切换，当热缩带108的遇热收缩程度足以驱动绝缘件阻断电源开关105的启动时，电源开关105呈断路状态。但查，该绝缘件106、突波吸收器107及热缩带108等组件设在电源开关105的外部，并非与电源开关105同为一整体性结构。

是以，上揭现有开关结构除有质量难确保，零件外接高温危险，反应缓慢外，皆有体积过大、构件太复杂的局限性，因此需要更多空间及组立工序，故只能采外接独立于开关外部的方式施作，无法内建在开关内，因此尚有改善空间。

依据UL1449第三版(2009.10)即有新增TYPE 4SPD-组件类的突波保护器的规范。同时新版并纳入低电压(1000V以下)避雷器(Low Voltage surge Arresters)检验。名称由(Transient Voltage Surge Suppressors)改为(Surge Protective Devices)显见组件一体化与具备防雷(surge Arresters)快速断电的必要性。

是以，为解决上述问题，发明人于2015年1月21日所申请的第201510029824.6号「内建突波吸收及断路结构的开关模组」发明专利，将一突波吸收及断路结构共同内建于具防火耐温材质壳体的过电流保护开关内，确保雷击高压及突波超量时的断路作动皆能顺利完成；其结构新颖且具有突破性的进步，已经迅速获得钧局核准审定在案；但查，该案所揭露的「内建突波吸收及断路结构」，是针对图1A及图1B触接点位于中轴的开关模组所设计，因此该「内建突波吸收及断路结构」，设在该接触簧片的下方。

然查，市售尚有各种不同型态的开关模组，例如：图2B所示的开关模组10A，属另一种触接点位于侧边的开关模组，此类型专利见诸于中国台湾公告第529230、320335、M493139、M274630、M270478、M461866号等专利中。此类型开关模组10A，与图1B所示的开关模组10，皆具有壳体11、压块12、第一接线片12a、第二接线片12b、第三接线片12c、双合金属接触簧片13a、第一触接点131、第二触接点121及一连动体142 等构件，其差异仅在于双合金属接触簧片13a是平面型或返折型而决定了第一触接点131的放置位置是中轴或侧边，而其功能上是相同的。为此，发明人延续前案的技术特征，进一步将内建突波吸收及断路结构，设计成可共享在如图2B所示触接点位于侧边的其它类型的开关模组10A及图1B所示触接点位于中轴的开关模组10内。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种内建突波吸收及断路结构的开关模组，其除了具备电流过载保护开关原有的功能外，在同一个开关内同时兼具突波吸收及断路功能，以达用电安全的功效；将内建突波吸收及断路结构内建在开关模组内，使其具有整体安全性且方便组装在插座等电器产品的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种内建突波吸收及断路结构的开关模组，包括：一壳体，其上端设有一压块，又于底端分设有一第一接线片、一第二接线片及一第三接线片，其中该第一接线片上连接一双合金属接触簧片，该双合金属接触簧片设有一第一触接点，该第二接线片上段部表面相对于该第一触接点，设有一可与其接触的第二触接点；一连动体，其一端枢设在该压块底部，另一端连动该双合金属接触簧片的自由端，进而使该第一触接点接触该第二触接点形成导通(ON)，且当电流发生过载时，该双合金属接触簧片的曲张度因温度升高而发生变形，并使该第一触接点脱离该第二触接点形成断路(OFF)，以构成一电流过载保护开关的形态，并由该双合金属接触簧片及二触接点构成一呈现ON/OFF的开关区；其特征在于：一突波吸收及断路结构，内建在该壳体内，其包括：一突波吸收结构及一断路结构，其中该突波吸收结构包括：至少一个压敏电阻，该压敏电阻呈未包覆绝缘层的裸片形态，其具备一上、下表面，且其设在该第一接线片及第三接线片之间，以构成一突波吸收隔离区；该断路结构包括：一弹性压缩组件，相对于该双合金属接触簧片的推顶位置，其设置在该突波吸收隔离区的对应边，且其压缩时的高度未触及到该双合金属接触簧片及该连动体；一杆件，设在该弹性压缩组件的顶端并与其连动；一松脱元件，其具备一第一端及一对应的第二端，且其至少一端接近该压敏电 阻的表面并予以定位，将该弹性压缩组件予以压缩，使该弹性压缩组件与该双合金属片之间保持一距离；至少一感温接合物，呈胶固状黏在该压敏电阻的表面，当该感温接合物熔化时，将使该松脱元件松脱位移，并使该弹性压缩组件顶端上的压制力解除；借由上述该弹性压缩组件与该松脱元件配合该感温接合物，以构成一断路结构制动区；借此，当该第一触接点与该第二触接点接触导通(ON)时，遇到高电压使该压敏电阻温度瞬间上升高于该感温接合物的熔化值，迫使该感温接合物熔化并使该松脱元件松脱位移，以使该弹性压缩组件弹伸，进而带动该杆件位移而顶触该双合金属接触簧片、连动体、压块其中任一组件或其组合结构，即可强迫该双合金属接触簧片上的第一触接点脱离该第二触接点，使该第一接线片与该第二接线片形成断路(OFF)。

借助上揭技术特征，本发明解决了现有电流过载保护开关外接突波吸收器的缺失，利用一般电流过载保护开关耐温防火的内部空间，巧妙内建一突波吸收及断路结构，遇突波超量或高压雷击时，利用发热的该压敏电阻与可瞬间熔解的感温接合物，使得该松脱元件分离，并利用该弹性压缩组件弹伸推顶该杆件，使该第一、二触接点脱离，迅速形成断路。是以，本发明除了具备电流过载保护功能外，进一步在同一个开关内同时兼具过电压保护与突波吸收功能并具突波超量断路设计，具有用电安全且在配设使用方便的功效。

本发明的有益效果是，其除了具备电流过载保护开关原有的功能外，在同一个开关内同时兼具突波吸收及断路功能，以达用电安全的功效；将内建突波吸收及断路结构内建在开关模组内，使其具有整体安全性且方便组装在插座等电器产品的功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1A是现有一种电流过载保护开关的外观立体图。

图1B是现有一种电流过载保护开关的剖视图。

图2A是现有中国台湾公告第I408717(即美国专利US Patent No.8,643,462)防突波断路方式的示意图。

图2B是现有另一种电流过载保护开关的剖视图。

图3是本发明一较佳实施例的结构剖视图，其显示开关在OFF状态。

图3A是图3中部份结构放大示意图。

图4是本发明一较佳实施例的结构剖视图，其显示开关在ON状态。

图5是本发明的使用状态图，其显示感温接合物溶解而松脱元件松开，杆件产生位移形成接点断路(OFF)。

图6是本发明一较佳实施例的主要组件分解立体图。

图7A是本发明使用二个压敏电阻的示意图。

图7B是本发明使用二个压敏电阻及第四接线片与松脱元件的示意图。

图7C是本发明使用三个压敏电阻及第四接线片与松脱元件的示意图。

图中标号说明：

30 开关模组

31 壳体

32 压块

33 连动体

34 止挡面

35 定位面

36 穿槽

37 定位槽

38 引导轨

39 通道

40 第一接线片

41 双合金属接触簧片

411 自由端

42 弧形曲面

421 第一触接点

43 第一横向延伸片

50 第二接线片

51 上段部

511 第二触接点

52 缺口

60 第三接线片

61 第二横向延伸片

70 突波吸收及断路结构

70A 突波吸收结构

70B 断路结构

71 压敏电阻

71a 第一压敏电阻

71b 第二压敏电阻

71c 第三压敏电阻

711 表面

72 感温接合物

73 压缩弹簧

74 松脱元件

741 第一端

742 第二端

75 杆件

75A 柱体

75B 杆体

751 结合孔

80 第四接线片

A 突波吸收隔离区

B 断路结构制动区

C 开关区

具体实施方式

首先，请参阅图3～图6所示，本发明一较佳实施例包括：一壳体31，其上端设有一压块32，又于底端分设有一作为正极输出的第一接线片40、一作为正极输入的第二接线片50，及一作为负极输入的第三接线片60，其中该第一接线片40连接一双合金属接触簧片41，该双合金属接触簧片41上设有一第一触接点421，该第二接线片50的上段部51，相对于该第一接点421的位置，设有一可与其接触的第二触接点511；一连动体33，其 上端枢设在该压块32底部，底端连动该双合金属接触簧片41的自由端411，如图4所示，借由该压块32的按压，驱动连动体使该双合金属接触簧片41向下，迫使双合金属接触簧片41向下弹跳变形，使其上的第一触接点421接触该第二触接点511形成导通(ON)，且当电流过载时，该双合金属接触簧片41的曲张度因温度升高而发生变形，跳回图3所示的状态，并使该第一触接点421脱离该第二触接点511形成断路(OFF)，以构成一以电流过载保护开关为本体的开关模组30。

承上，由于该双合金属接触簧片41的设置位置及与该压块32的连动方式，常因不同的开关模组30而有不同，例如：本实施例中，该双合金属接触簧片41的中央具有一弧形曲面42，而第一触接点421位于侧边；另例如双合金属接触簧片41具反向延伸面而第一触接点421位于中央，又或将突波吸收隔离区反向配置而将开关区置于其下方皆可实施；但，上述构成属先前技术(Prior Art)，位置交换则为通常设计者皆知，容不赘述。

本发明的特征在于：在电流过载保护开关架构下的开关模组30，其一可行实施例，将一突波吸收及断路结构70，内建在该壳体31内，其包括一突波吸收结构70A及一断路结构70B，其中该突波吸收结构70A包括：至少一个压敏电阻(又称突波吸收器)71，本发明的压敏电阻71呈未包覆绝缘层的裸片形态，使其具备一上、下导电导热的表面711，可直接与感温接合物快速导热，其设在该第一接线片40与第三接线片60之间，并与接线片做弹性触接或固接的导电结构，以构成一突波吸收隔离区A。

承上，该断路结构70B包括：一弹性压缩组件73，设置在该壳体31内，相对于该双合金属接触簧片41的推顶位置，其设置在该突波吸收隔离区A的对应边，包括在其上、下边或其侧边皆可，且其压缩时的高度未触及到该双合金属接触簧片41或连动体33。本实施例中，该弹性压缩组件73由一柱状压缩弹簧所构成，并置于侧面，但不限定于此，例如：弹片、盘状弹簧等组件亦可实施。其包括以柱状弹簧型式设置在该突波吸收隔离区A的左右，亦可以盘状弹簧型式设置在突波吸收隔离区A的上下皆可。

一松脱元件74，其具备一第一端741及一对应的第二端742，且其至少一端接近该压敏电阻71的表面711并予以定位，将该弹性压缩组件73予以压缩，利用该松脱元件74将常态呈伸长状态的弹性压缩组件73 使其受到压制力收缩，而成为较短的长度，而不会顶触到该双合金属接触簧片41或与其连动的连动体33，其较佳实施例保持一小距离。至于，该松脱元件74可呈板状、带状、绳状或线状其中任一或其组合形式皆可实施。

至少一感温接合物72，呈胶固状黏在该压敏电阻71其一表面711上，且将该松脱元件74的一端或二端予以黏结。本实施例中，感温接合物72将该松脱元件74的第一端741黏着固定在该压敏电阻71的表面711上，另该松脱元件74的第二端742在跨越压制该弹性压缩组件73之后，固定在该壳体31内预定的可固定位置，本实施例固定在一引导轨38内，使该松脱元件74压制该弹性压缩组件73，而收缩呈现较短的长度。本实施例中，该感温接合物72可为非金属的热敏物质所构成，或金属类的低温快熔金属化合物(例如：一般保险丝用的金属化合物)所构成，但不限定于此。因此，只要在压敏电阻(突波吸收器)71温升达到所设定温度时，且此类物质在温度未升至高温时卽熔化的导电或非导电物质皆可。此化合物在于有固定的熔点，快速断链熔解特性。此外，该感温接合物72与松脱元件74的材质可为金属与非金属的交互使用，例如以金属的松脱元件与非金属类感温接合物组合，又如以金属的松脱元件与金属的感温接合物组合，或是松脱元件74与感温接合物72皆为相同的感温材质而黏着于压敏电阻71发热的表面711上者皆为可行。故只要能黏着于压敏电阻71的表面711上，且当压敏电阻71发热时可使的熔断令松脱元件74分离者皆为可行，此为通常设计者皆知，容不赘述。

一杆件75，设在该弹性压缩组件73上并与其连动；本实施例中，该杆件75由该弹性压缩组件73的顶部一体成型的柱体75A所构成，其上端接近该双合金属接触簧片41或连动体33，只要顶触到该双合金属接触簧片41、连动体33、压块32其中任一组件或是其组合结构，即可强迫该双合金属接触簧片41上的第一触接点421脱离该第二触接点511。此外，该杆件75可为一独立组件的杆体75B所构成，其底端位于该弹性压缩组件73的顶部，其上端接近该双合金属接触簧片41或连动体33，当该弹性压缩组件73弹升时，皆可强迫该双合金属接触簧片41上的第一触接点421脱离该第二触接点511，其可由绝缘材料所构成。再者，将该 杆体75B亦可设有一结合孔751而与套置在该柱体75A上，进而与该弹性压缩组件73结合或定位，而能同步位移者，皆可实施。而该杆件75无论是柱体75A或杆体75B，其主要功能皆在于当开关模组30异常时，用以推顶该双合金属接触簧片41、连动体33、压块32其中任一组件或其组合结构，即可强迫其上的第一触接点421脱离该第二触接点511。

再者，该松脱元件74及弹性压缩组件73可为金属或非金属所交互构成，如全为金属所构成且必要时，其松脱元件74中间可连接一绝缘物，使二端不会形成导电。若双合金属接触簧片41与金属型的弹性压缩组件73与金属型松脱元件74为同极性时，其杆件75与弹性压缩组件73可为同一构件。

请续参阅图5，该第一触接点421与该第二触接点511原来呈接触导通(ON)时，但遇到高电压使该压敏电阻71温度瞬间上升高于该感温接合物72的熔化值时，会迫使该感温接合物72熔化，并使该松脱元件74松开，导致该弹性压缩组件73的压制力瞬间消失而向上弹升，进而推顶该杆件75向上位移，强迫该双合金属接触簧片41上的第一触接点421脱离该第二触接点511，使该第一接线片40可瞬间与该第二接线片50形成断路(OFF)。

图6所示是本发明的主要组件分解立体图，本发明的突波吸收及断路结构70包括一突波吸收结构70A及一断路结构70B；请同时配合图3至图5各图所示，本实施例中，该突波吸收结构70A设在该第一接线片40与该第三接线片60之间，在该壳体31内部空间设有一直向的止挡面34，以及至少一个横向定位面35，该定位面35供该第二接线片50的上段部51放置定位，是以，该定位面35相对于的该双合金属接触簧片41的推顶位置，设有一穿槽36，以利该弹性压缩组件73通过，另该定位面35与穿槽36之间可设有一通道39，供该松脱元件74穿越；再者，该壳体31内部空间在该第一接线片40与该第三接线片60之间，设有一个以上的定位槽37供该压敏电阻71与接线片嵌入定位，以使该定位槽37与壳体31共构形成一个以上定位用的隔间槽，且其具有防火耐温的结构体，以使整个突波吸收结构70A稳固内建在该壳体31内。本实施例中，该第一接线片40的中段处设有一第一横向延伸片43，该压敏电阻71设在该第一横向延伸片43的底面；该第三接线片60相对于该横向延伸片43的位置，设有一第二横向延伸片61，以使 该压敏电阻71可被定位在该第一横向延伸片43与第二横向延伸片61之间，其并可在该压敏电阻71的上、下表面711与接线片采固定接触或弹性触接导电并使其定位稳固，容不赘述。

是以，本发明在该壳体31内部空间，大致上包括几个区块，例如：由该双合金属接触簧片41及二触接点421、511所构成的开关区C，由该突波吸收结构70A所构成的突波吸收隔离区A，以及由该断路结构70B所构成的断路结构制动区B。该开关区C为传统的开关构件，因此不同开关模组配设的位置会有所不同，但本发明所采用的突波吸收隔离区A及断路结构制动区B相互结合的技术手段不会改变，也就是说无论开关区C是设在该壳体31内部的上方或下方等不同位置，其第一触接点421与第二触接点511接触导通(ON)时，遇到突波超量或高压雷击使压敏电阻71温度上升高时，仍然是利用断路结构制动区B的感温接合物72熔化使松脱元件74松开，以使弹性压缩组件73弹伸，推顶杆件75向开关区C位移，即可使二触接点形成断路(OFF)的技术特征不会改变，因此，容不逐一说明。

本发明是利用开关模组30过电压时，该压敏电阻71温度瞬间升高至默认值时，迫使粘贴在该压敏电阻71的表面711的感温接合物72瞬间熔解。该压敏电阻(Metal OxideVaristor或Voltage Dependent Resistor，VDR)，又称变阻器或突波吸收器，是一种具有显著非奥姆导体性质的电子组件，电阻值会随外部电压而改变，因此它的电流-电压特性曲线具有显著的非线性，广泛的被应用在电子线路中，来防护因为电力供应系统的瞬时电压突波所可能对电路的伤害。本发明运用压敏电阻71当高压来到时，其表面温度迅速升高至默认值时，该感温接合物72即可迅速反应而瞬间熔解，使得该松脱元件74被松开，使该弹性压缩组件73的压制力瞬间消失而向上弹升，进而使得该杆件75产生位移，强迫该双合金属接触簧片41上的第一接点421脱离该第二接点511，使该第一接线片40与该第二接线片50形成断路(OFF)。

上揭图3至图6为两极型突波吸收结构配置。实施例中所揭示的压敏电阻71为一个，但不限定于此；图7A是两极加强型突波吸收结构配置。实施例显示本发明使用二个压敏电阻71a、71b做并接配线与松脱元件74结合的示意图，其优点是可增加突波吸收功能，具有使该感温接合物72更加迅 速反应而瞬间熔解，增进使用的安全性。本实施例中，该压敏电阻71a、71b为二个，以该感温接合物72将该松脱元件74的第一端741胶固黏在该第一压敏电阻71a的表面，另该松脱元件74的第二端742在跨越压制该弹性压缩组件73之后，固定在该壳体31内预定的可固定位置，亦可固定在该第二压敏电阻71b的表面711同步做动松脱，而该第二压敏电阻71b设在该第二横向延伸片61的下方，且该第二横向延伸片61设成阶梯状，使该71a定位在该第一、二横向延伸片43、61之间，而该第二压敏电阻71b定位在该第二横向延伸片61与该第一接线片40之间。

图7B是三极简易型突波吸收结构配置。实施例显示本发明使用二个压敏电阻71a、71b与一第四接线片80的实施例图，其与上揭实施例的差异在于：其增设一第四接线片80，作为接地线与正极间突波吸收之用，该第一压敏电阻71a设在该第一横向延伸片43的底面，该第二压敏电阻71b设在该第二横向延伸片61与该第一接线片40之间，以该感温接合物72将该松脱元件74的第一端741胶固黏在该第一个压敏电阻71a的表面，另该松脱元件74的第二端742在跨越压制该弹性压缩组件73之后，经过该壳体31内预定位置所设的一引导轨38后，以该感温接合物72将该松脱元件74的第二端742胶固黏在该第二压敏电阻71b的表面，且该第二压敏电阻71b的表面进一步设有该第四接线片80，借此使任一压敏电阻发热皆可令松脱元件74松脱作动。

图7C是三极完整型突波吸收结构配置。实施例显示本发明使用三个压敏电阻71a、71b、71c与一第四接线片80的实施例图，其与上一实施例的差异在于：其增设一第三压敏电阻71C。该第三压敏电阻71c设在该第二横向延伸片61的下方，且在该第四接线片80的上方，以该感温接合物72将该松脱元件74的第一端741胶固黏在该第一个压敏电阻71a的表面，另该松脱元件74的第二端742在跨越压制该弹性压缩组件73之后，经过该壳体31内预定位置所设的一引导轨38，以该感温接合物72将该松脱元件74的第二端742胶固黏在该第四接线片80中间与其上下两压敏电阻71b、71c共同黏合。借此以达到任一压敏电阻超量温升或雷击任一电极高压时皆可完成断路作动。同理亦可采用三个压敏电阻并接配线以达三倍突波吸收能力。 又于突波吸收隔离区中更改接线片的配线位置或另外套接弹性组件作电传导配线使用此皆为设计者常用方式，容不赘述。

是以，借由图7A、图7B及图7C的揭露及说明得知，本发明独创在电流过载保护开关的壳体31内部内建的压敏电阻71，可以是一个或一个以上的构成皆可实施，再者，本发明的实施不限定于上揭附图的构成，举凡利用本发明上揭技术手段，为配合开关区C的位置，该突波吸收隔离区A，以及断路结构制动区B，其设在该壳体31内的位置或方向的改变，或另于该本体内外另加接电流保险丝、气体放电管、防噪声电容、加装突波数量、或经由弹性压缩组件同步推动两组触接点等轻易加装的方式，仍属本发明的可实施范围，容不赘述。

借助上揭技术特征，本发明解决了现有电流过载保护开关须外接温度保险丝及突波吸收器的缺失，在一电流过载保护开关的内部空间，巧妙内建一突波吸收及断路结构，遇突波高电压时，利用发热的压敏电阻与可瞬间熔解的感温接合物，使得松脱元件松开，并利用该弹性压缩组件的弹力推顶该杆件，使二触接点脱离，迅速形成断路。是以，本发明除了具备电流过载保护功能外，进一步在同一个开关内同时兼具过电压保护与突波吸收功能并具突波超量断路设计，具有用电安全且在配设使用方便的功效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。