保护器和能够安装保护器的电气设备的制作方法

本实用新型涉及一种保护器，所述保护器适用于各种常规电气设备(例如电机)的电路过热保护。本实用新型还涉及一种能够安装所述保护器的电气设备。

背景技术：

保护器是一种利用热敏元件例如双金属片在超过保护温度时的迅速弯曲变形来连通或断开电路连接的保护装置。双金属片由具有不同热膨胀系数的两层或更多层合金组合在一起，在有电流通过时双金属片会发热。由于各种合金的热膨胀系数彼此不同，用作热敏元件的双金属片因受热产生的内应力迅速弯曲变形而使保护器进行保护操作，从而连通或断开相关的电路连接，以起到保护作用。

根据动触头在保护器中的设置方式，目前常用的保护器主要分为如下所述的两种类型：

在第一种类型的保护器中，双金属片的一端是被固定的固定端，双金属片的另一端是能够运动的自由端，并且动触头被直接设置在双金属片的自由端上，由此，动触头直接与用作热敏元件的双金属片相连，通过双金属片的热敏变形完成动触头和静触头的开合，从而连通或断开电路连接，以起到保护作用。本实用新型涉及的是第一种类型的保护器，并且在本文中将第一种类型的保护器称作“直接致动式保护器”。

在第二种类型的保护器中，除了双金属片以外，还设有活动臂，双金属片抵接到活动臂上。活动臂的一端是被固定的固定端，活动臂的另一端是能够运动的自由端，并且动触头设置在活动臂的自由端上，由此，动触头经由活动臂与用作热敏元件的双金属片相连，通过双金属片的热敏变形带动活动臂运动来完成动触头和静触头的开合，从而连通或断开电路连接，以起到保护作用。在本文中将第二种类型的保护器称作“间接致动式保护器”。

在现有的直接致动式保护器中，动触头和静触头在由接触状态切换到断开状态时，在动触头和静触头之间可能会产生电弧，这会降低保护器的电气寿命，严重时甚至会引起保护器失效。

CN104032154A公开了石墨烯/金属基复合材料、尤其是石墨烯/银基复合材料及其制备方法。石墨烯/银基复合材料是采用石墨烯材料作为增强相物质的复合材料，其一方面能够保持银作为基体金属的优良的导电性，另一方面能够借助石墨烯的物理和化学特性，赋予石墨烯/银基复合材料优良的电学性能和机械性能。整体上，石墨烯/银基复合材料表现出良好的导电性、导热性、耐磨性、耐腐蚀性和机械强度。目前，石墨烯/银基复合材料已经在移动设备、航空航天、新能源电池、3D打印、医疗器械、精密机械制造等技术领域获得了广泛应用。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺陷，在一方面，本实用新型提供了一种保护器，其包括：

外壳；

底板；

连接端子，外壳、底板和连接端子组装在一起以限定内部空间；

封装在所述内部空间中的热敏元件，热敏元件的一端是被固定的固定端，热敏元件的另一端是能够运动的自由端；以及

相互配合的静触头和动触头，静触头固定地设置在所述内部空间中，动触头设置在热敏元件的自由端上，

其中，通过热敏元件的热敏变形，能够实现动触头和静触头的接触或分离，并且

其中，动触头和/或静触头由石墨烯/银基复合材料制成。

通过用石墨烯/银基复合材料制成动触头和/或静触头，能够有效地降低动触头和静触头之间的接触电阻，改善触头的温升，提高触头表面的硬度并且提高触头的耐电弧烧蚀性能，进而改进保护器的电气性能和使用寿命。

在一个实施例中，所述热敏元件是双金属片。

在一个实施例中，在所述保护器的断开状态下，动触头和静触头之间的打开距离小于约0.9mm。优选地，在所述保护器的断开状态下，动触头和静触头之间的打开距离小于约0.8mm。更优选地，在所述保护器的断开状态下，动触头和静触头之间的最小打开距离约为0.1mm。

动触头和静触头在由接触状态切换到断开状态时，动触头和静触头之间可能会产生电弧，所以保护器在设计时要在动触头和静触头之间确保一定的打开距离，从而保证保护器在规定的寿命期内不会失效。由于石墨烯/银基复合材料制成的触头的导电性能和散热性能良好，也具备很好的灭弧性能，所以与现有的直接致动式保护器相比，在保护器的设计上可以允许更小的打开距离，进而使保护器的体积趋于小型化，方便满足特殊的安装要求。

在一个实施例中，所述保护器包括通电发热元件，所述通电发热元件设置在热敏元件附近。通过设置通电发热元件，能够确保热敏元件更加灵敏地响应于温度的变化而弯曲变形，从而能够确保保护器对温度变化做出精确且稳定的响应。

在另一方面，本实用新型提供了一种电气设备，在所述电气设备中能够安装上述的保护器。由此，能够确保所述电气设备安全可靠地进行工作。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施例的说明内容，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。

图1是根据本实用新型的保护器的一个实施例从正面看的整体示意图；

图2是根据本实用新型的保护器的一个实施例从背面看的整体示意图；

图3是根据本实用新型的保护器的一个实施例的截面图；

图4是根据本实用新型的保护器的一个实施例的分解透视图；

图5是根据本实用新型的保护器的静触头和动触头之间的打开距离的示意图。

具体实施方式

以下参照附图介绍根据本实用新型的保护器的实施例。说明书的内容和附图实质上仅仅是示范性的，而并不是为了以任何方式限制所附权利要求的保护范围。

除非另有说明，否则本文所用的术语具有本实用新型所涉及的技术领域的普通技术人员通常能够理解到的含义。除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中所用的术语“包括”和“包含”应当解释为开放式的含义，也就是说，“包括”和“包含”应当解释为与术语“至少包括”或者“至少包含”同义。除非另有说明，否则本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“顶”、“底”等是保护器在正常安装和使用的状态下的相对方位。

针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供了一种直接致动式保护器，图1至图5示出了这种直接致动式保护器的一个实施例。

图1是根据本实用新型的保护器1从正面看的整体示意图。图2是保护器1从背面看的整体示意图。根据本实用新型的保护器1设定有保护温度，并且保护器1具有连通状态和断开状态，以使得当通过保护器1的电流过大，导致保护器1中的热敏元件即双金属片5的温度发生变化而高于保护温度时，保护器1能够通过热敏元件的变形进行保护操作，从而连通或断开相关的电路连接，以起到保护作用。

图3是保护器1的截面图，图4是保护器1的分解透视图。

具体地，如图3至图4所示，保护器1包括外壳2、底板3、发热丝4、双金属片5、静触头6、动触头7、焊接片8、绝缘衬垫9和连接端子10等构件。外壳2、底板3和连接端子10组装在一起以限定内部空间。双金属片5被封装在所述内部空间中，其中，双金属片5的一端是通过焊接片8以焊接方式固定在外壳2上的固定端，双金属片5的另一端是能够运动的自由端，并且在自由端上设置有动触头7。

本领域技术人员应当理解，能够使用的热敏元件并不局限于双金属片5，只要是导电性能良好并且在通过的电流过大时能够因温度升高而导致机械变形的元件，均可用作本实用新型中的热敏元件。本领域技术人员应当理解，双金属片5的固定端的固定方式并不局限于焊接，而是也可以采用螺接、铆接、粘接以及其他的常规固定方式。

如图3至图4所示，与动触头7相互配合的静触头6固定地设置在底板3上。本领域技术人员应当理解，静触头6的固定方式可以采用焊接、螺接、铆接、粘接以及其他的常规固定方式。

静触头6和动触头7能够相互配合以实现保护器1的连通或断开。具体地，通过双金属片5在有电流通过时产生的热敏变形，能够实现静触头6和动触头7的接触或分离，从而连通或断开相关的电路连接，以起到保护作用。当保护器1处于断开状态从而使相关的电路断开时，设置在双金属片5的自由端上的动触头7和固定在底板3上的静触头6相互分离；当保护器1处于连通状态从而使相关的电路连通时，设置在双金属片5的自由端上的动触头7和固定在底板3上的静触头6相互接触。

目前，常用的保护器也可以分为如下所述的两种类型：一种是常闭型保护器，常闭型保护器通常以与工作电路串联的方式使用，在正常情况下，设置在双金属片5上的动触头7和固定设置的静触头6处于相互接触的闭合状态，以使工作电路正常运行；在双金属片5的温度过高而达到保护温度时，动触头7和静触头6因双金属片5的受热弯曲变形而相互分离，由此断开电路连接，从而起到保护作用。另一种是常开型保护器，常开型保护器通常以与工作电路并联的方式使用，在正常情况下，设置在双金属片5上的动触头7和固定设置的静触头6处于相互分离的断开状态，以使工作电路正常运行；在双金属片5的温度过高而达到保护温度时，动触头7和静触头6因双金属片5的受热弯曲变形而相互接触，由此将工作电路的相关部分短接，从而起到保护作用。

另外，如图3至图4所示，保护器1包括用作通电发热元件的发热丝4，发热丝4固定在底板3上，并且设置在双金属片5附近。通过在双金属片5附近设置用作通电发热元件的发热丝4，能够确保双金属片5更加灵敏地响应于温度的变化而弯曲变形，从而能够确保保护器1对温度变化做出精确且稳定的响应。

在本实施例中，保护器1的静触头6和动触头7中的一者或两者可以由石墨烯/银基复合材料制成。通过用石墨烯/银基复合材料制成静触头6和/或动触头7，能够有效地降低静触头6和动触头7之间的接触电阻，改善触头的温升，提高触头表面的硬度并且提高触头的耐电弧烧蚀性能，进而改进保护器1的电气性能和使用寿命。

在一个实施例中，在保护器1的静触头6和动触头7中，由石墨烯/银基复合材料制成的每一个触头所包含的石墨烯的重量百分比可以小于2％。在一个实施例中，在保护器1的静触头6和动触头7中，由石墨烯/银基复合材料制成的每一个触头所包含的银的重量可以在0.015克以下。优选地，在保护器1的静触头6和动触头7中，由石墨烯/银基复合材料制成的每一个触头所包含的银的重量可以在0.004克以下。与现有的直接致动式保护器相比，因为减少了银的用量，所以在相同的应用条件下，能够使用更少的银来制造静触头6和/或动触头7，从而在保证保护器1的电气性能的前提下，达到降低生产成本的目的。

如图5所示，在一个实施例中，在保护器1的断开状态下，静触头6和动触头7之间的打开距离l小于约0.9mm。优选地，在保护器1的断开状态下，静触头6和动触头7之间的打开距离l小于约0.8mm。更优选地，在保护器1的断开状态下，静触头6和动触头7之间的最小打开距离约为0.1mm。

动触头和静触头在由接触状态切换到断开状态时，动触头和静触头之间可能会产生电弧，所以保护器在设计时要在动触头和静触头之间确保一定的打开距离，从而保证保护器在规定的寿命期内不会失效。由于石墨烯/银基复合材料制成的触头的导电性能和散热性能良好，也具备很好的灭弧性能，所以与现有的直接致动式保护器相比，在保护器1的设计上可以允许更小的打开距离，进而使保护器1的体积趋于小型化，方便满足特殊的安装要求。

在图1至图5中示出了根据本实用新型的直接致动式保护器的一个实施例，但是本领域技术人员应当理解，根据本实用新型的直接致动式保护器并不局限于如上所述的具体结构，实际上，本实用新型能够适用于任何一种现有的直接致动式保护器。

在另一方面，本实用新型还提供了一种电气设备，在所述电气设备中能够安装上述的保护器1。由此，能够确保所述电气设备安全可靠地进行工作。

本领域技术人员应当理解，虽然以上描述了特定的实施例，但是这些实施例均处于本实用新型的整体构思范围内。在不存在明显矛盾的情况下，一个实施例的一个或多个技术特征可以有利地结合到其它的实施例中，而不会脱离本实用新型的范围。所有实施例中的技术特征可以进行删除和/或组合以形成新的实施例，这些新的实施例仍然处于本实用新型的范围内。

尽管已经参照某些实施例公开了本实用新型，但是在不背离本实用新型的范围的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此，本领域技术人员应当理解，本实用新型并不局限于所阐述的实施例，而是具有由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案所限定的完整范围。