专利名称：磁致动熔丝显示器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及熔丝状态显示器，特别是外部安装的熔丝显示器。
在一些申请中，特别是大型的电器系统中应用了很多熔断器，熔丝状态显示器用于辨认一个熔断器或者几个是否断开。为此目的，有时就使用外部的熔丝状态显示器，安装在熔断器的端子上与熔断器电连接。典型地，外部熔丝状态显示器是机械制动的，包括一个细熔丝导线同被监视的熔断器并联，还有一个弹簧加载制动器。当被监视的熔断器中的熔断片断开时，电流施加到熔断器状态显示器的细熔丝导线上，并且当熔断器状态显示器的细熔丝导线断开时，制动器被释放由弹簧移位。制动器的移位提供了熔断器断开的可视性指示，和或者这种移位通过一个或几个结合到外部电路的微型开关跳闸触发远程的熔丝状态辨别装置。
这种机械制动熔丝状态显示器，在特定的应用中还存在问题，如在脏、高温或者湿的环境中应用时。这些环境可能氧化或者腐蚀显示器的电连接，造成错误的熔丝断开信号，影响显示器的正常操作，特别是当被监视的熔断器在断开前已经经过了数年甚至数十年的时候。另外，与这些显示器相连的微型开关增加了材料的耗费，使显示器更复杂，也增加了壳体尺寸。
另一方面提供一种熔丝状态显示器，该显示器包括壳体、从所述壳体伸出的第一和第二熔丝端子、在两个熔丝端子之间延伸的熔丝导线、位于壳体内部的与熔丝导线结合的致动器臂、与所述致动器臂邻接关系的磁元件、将所述磁元件偏压在所述致动器臂上的弹性部件、位于所述壳体内部的第一和第二接触端子、以及在所述第一和第二接触端子之间延伸并且对所述磁元件一个位置起反应的磁力接触器。
另一方面提供一种固定到一个熔断器的外部熔丝状态显示器。该显示器包括壳体、位于所述壳体内并与熔断器电连接的熔丝导线，位于壳体内的第一和第二接触器端子，在所述壳体内部延伸并通过所述第一和第二接触器端子完成电连接的接触器，以及布置在所述壳体内与所述接触器相距第一位置的永磁体。当所述熔丝导线操作时，该磁体被偏压到与所述接触器隔开的第二位置，并且所述磁体的第二位置引起所述接触器方向的变化。
在又一方面，提供一个熔断器系统。该系统包括熔断器，该熔断器包括熔断器本体以及与所述的本体连接的第一和第二传导元件，以及一个从外部连接到所述本体并与所述传导元件接触的磁致动熔丝状态显示器。
图2是
图1所示熔丝状态显示器的已装配好的透视图。
图3是连接到熔断器的图1和图2所示熔丝状态显示器的透视图。
图4是连接到熔断器的一个熔丝状态显示器的第二实施例的正视图。
附5是图4的一个局部放大图。
图6是连接到熔断器的一个熔丝状态显示器的第三实施例的正视图。
图7是图6的一个局部放大图。
熔丝状态显示器10包括一个绝缘体，该绝缘体包括相对的顶盖14和底盖16，其间有致动器壳体18。在一个实施例中，盖14、16和致动器壳体18由已知的塑料或热塑性材料制造，该材料可以承受熔丝状态显示器10工作时产生的热，盖14、16根据现有的方法和技术密封结合到壳体18为致动器部件形成一个气密罩，下面将详细描述。由于可以保护致动器组件免受破坏熔丝显示器10工作的腐蚀和氧化，这样，熔丝状态显示器10就可以应用于脏的或者湿工作环境中。
熔丝状态显示器10还包括在底盖16和致动器壳体18之间延伸的第一和第二熔丝端子20、22。端子20、22中的每一个都有安装孔用以固定到底盖16，使用补充的安装孔和现有的紧固件，例如超声焊接、传统螺钉和螺母，穿过端子20、22的安装孔和底盖16安装在一起。每个端子20、22还包括分别从端子20、22的末端28、30伸出的L状连接部分24、26。当使用熔丝状体显示器10的时候，连接部分24、26分别与被监视的熔丝(图1中没有表示出)的各端电连接。熔丝导线32通过熔丝状态显示器的端子20、22电连接，于是通过熔丝状态显示器10与被监视的熔断器的熔断片或者熔线并联。
一个实施例中，熔丝导线32包括连接到端子20的接近端36的第一直线部分34，连接到端子22的接近端40的第二直线部分38，在直线部分34、38之间延伸的回环部分42。在可供选择的实施例中，可以采用其它结构或形状的熔丝导线32来完成相同或相似的功能性目的，这将在下面叙述。
另一个实施例中，熔丝导线32由钨制造，厚度约为0.1mm，长度约20mm。选择钨主要是因为它相当高的温度系数和高熔点保证了熔丝状态显示器10工作的安全性，在熔丝状态显示器10工作时不会产生能够损坏盖14、16和致动器壳体18的高温。在一个具体实施例中，熔丝导线32的结构导致熔丝导线32在高电压(例如大于额定电压10V)时熔化并断开，当产生足够的操作温度也可导致在低电压(例如低于额定电压10V)时的熔断，在被监视的熔断器同另一个熔断器并联时也可以碰到这种情况。在这种情况时，熔丝显示器10根据施加到并联地装有熔丝导线的电路的高压，在电系统出现故障之前提供一个早期警告。
可以预期，熔丝导线32在可选择实施例中可以制成不同的尺寸以完成其他的性能参数，而超越这里描述的，并且可以使用其它已知材料制造的高电阻导线制成熔丝导线32，包括但不仅限于钨合金、铬合金和镍合金以及本领域技术人员认为合适的其它材料。
致动器壳体18包括一个传感器放置座或者空腔用44以容纳接触组件45(图2所示)，和一个致动器放置座或者空腔46用以容纳致动器组件47(图2所示)。传感器放置座44和致动器放置座46由于阻挡壁48互相分离，并且致动器放置座46包括一个在致动器壳体18的相对两个纵向端52、54之间局部延伸的隔板50。
接触组件45包括一对传感器接触端56、58和一个接触簧片60，用来在传感器接触端子56、58之间建立电连接。如图2所示，接触端子56、58以直立的方式定位，靠在传感器放置座44后墙62上，接触簧片60的相对的端点64、66(图1中有表示)分别与接触端子56、58电接触。这样当接触端子56、58连接到外部电路时，接触簧片60完成了接触端子56、58之间的电路，于是帮助远距离熔丝状态显示被监视的熔丝还没有断开，换句话说，当接触簧片60保持如图2所示的紧密接触的位置时，熔断器还没有操作。上盖14具有端子开口68，于是当盖14附属到致动器壳体18时，接触端子56、58突出到上盖14的外表面。
致动器组件47包括致动器臂70、永磁体72、偏压构件74和屏蔽磁分路76、78。致动器臂70包括致动器末端80，该末端上具有接收熔丝导线32的环形部件42的钩子82；从致动器末端80延伸出的第一纵向部分84；从第一纵向部分84延伸出的第二纵向显示器部分86。第一和第二纵向部分84、86通常各自平行的延伸并有连接构件88将它们结合到一起，连接构件88基本上垂直于纵向部分84、86延伸。致动器臂70置于致动器放置座46内部，于是致动器末端80和第一纵向部分84置于放置座隔板50的一侧，而且第二纵向部件86置于放置座隔板50的另一侧。第二纵向部分86与致动器壳体的后壁54内的槽口或开口90邻近并且轴向对齐，所以当熔丝状态显示器10动作时，致动器臂的第二纵向部分86穿过开口90伸出，显示了被监视的熔丝已经断开。
磁铁元件72置于致动器放置座46内部，位于隔板50的与致动器臂的第一纵向部分84相对的一侧。在实施例中，磁铁元件72是永磁体，虽然作为选择也可采用其他有磁性的或者可以磁化的材料。
在说明性的实施例中，磁铁元件72的第一末端92(图1所示)邻近致动器臂连接部件88(图1中表示)，并且第二末端94(图1中有表示)邻近弹性偏移构件74，依次，邻近致动器壳体18的后侧壁52。在一个实施例中，偏移构件74是一个螺旋状的压缩弹簧。在可供选择的实施例中，也可以采用其他已知的偏移构件或者机构以完成将在下面描述的熔丝显示器的动作。
为防止邻近高能量多相电子系统的导体产生的杂乱电磁场的干扰，提供有磁分路或磁屏蔽76、78。磁分路76包括一个套部件96接收致动器臂的第一纵向部分84，和多个腿98从套部件96中延伸出穿过致动器壳体18上的致动器放置座46，并且至少一个腿98插入到隔板部件50的槽口100。磁分路78位于激发器壳体18的传感器放置座44内，包括垂片102和壳体18上的凹槽(没有表示出来)配合，共面的隔板部分106从垂片102延伸出，盖件108基本上与隔板部分106和垂片102垂直地延伸。磁分路78位于接触簧片66上方，更具体的是位于接触簧片60的接触管110上，在接触管110上方形成两侧围栏连接到致动器臂隔板壁48。虽然相信磁分路78对某些熔断器设备是有利的，但是应当承认在其他没有利用磁分路78的申请中，本发明的最重要的优势难以实现。
如图2所示，一但装配起来，熔丝导线32通过端子20、22完成电连接，通过结合部件24、26被连接到被监视的熔断器的熔丝端子(没有图示)。通过端子20、22和熔丝导线32的电通路是平行于被监视的熔断器的熔线或者熔断片。熔丝导线的回环部分42嵌入到致动器臂70上致动器端部的钩子82，并且将致动器臂70保持在致动器放置座46内的一个位置，其中致动器70的第二纵向部分86通常与致动器壳体后壁54的外表面不接触。这样，邻近致动器壁连接构件88的磁体元件72将偏移构件74偏压到致动器壳体后壁52上。
磁体元件72的磁通量使接触簧片60保持在封闭的位置，其中接触端64、66同端子56、58电连接。因为熔丝导线32的电阻远大于被监视熔断器中组合的熔线或者熔断片的电阻，熔丝状态显示器10只消耗熔断器工作电流很小部分。当传感器接触端子56、58连接到外部电路，如报警电路，接触端子56、58通过接触簧片66形成通路，并因此为被监视的熔断器的操作提供间接的熔丝状态显示，如尚未断开的状态显示。本地熔丝状态的区分是由致动器臂80的第二纵向部分86的位置提供，致动器臂通常位于致动器壳体18中的致动器放置座46内部。
当被监视的熔断器由于故障而断开时，所有的电流流向熔丝状态显示器10，因为经过被监视的熔断器的并联电通路已经被断开。当流经端子20、22和熔丝导线32的电流足以加热熔丝导线32到熔点时，熔丝导线32熔断、分解、蒸发或者以其它的方式断开，于是就不能限制致动器臂70克服偏移构件74的偏压。这样，一旦熔丝导线32断开，致动器臂70和磁体元件72就被偏移构件74纵向移动，并且致动器臂的第二纵向部分86穿过致动器壳体后壁54上的凹槽90延伸，通过致动器臂第二纵向部分86延伸穿过致动器壳体12的侧壁54在当地显示熔丝状态。而且，磁体72的位移改变了接触簧片60的磁通量并且导致接触簧片60张开并断开接触端子56、58之间的电连接，因此可以帮助远距离熔断器状态识别，当接触端子56、58连接到外部电路时被监视的熔断器已经断开。
为防止磁体元件72的磁通量封闭接触簧片66，和通过接触端子56、58再次建立起电连接，提供磁分路76以便一旦磁体元件72被偏移构件74移位后就吸收和转移磁通量。当显示器10动作时，磁分路76消除从磁体元件72进入接触簧片60的磁通量。这样，显示器10的正确操作无需依赖接触簧片60和磁体元件72的相对位置。另外，磁分路76避免了外部磁源对显示器10的电磁干扰。
在一个实施例中，磁分路78围绕着接触簧片管110进一步减小其他电导体产生杂乱磁场感应出的电流，减小对熔丝状态显示器10的影响或削弱。在说明性的实施例中，在有效避免外部磁场干扰的同时，磁分路78位于相对磁体元件72相反的位置用以减小它对附近电磁体元件72的磁场的影响。
在对致动器组件适当修改后，接触簧片60在备选的实施例中定制到一个常开的位置，与上面所述的常闭的位置不同。也就是说，当被监视的熔断器断开时，使接触簧片60闭合并且使接触端子56、58之间电连接，与上面所述的实施例不同，但没有从本发明的范围中脱离出。可以相信这种修改为本领域技术人员理解，并且无需进一步说明亦可以完成。
另一个实施例中，在显示器10内除了接触端子56、58还可以提供另外一个接触端子。这样的实施例中，一个端子可以被用作中性端子，例如，当采用接触簧片时，根据用户所需，显示器在通常断开和封闭的接触模式时都可以动作，并且接触端子还被连接到外部电路。
为防止当熔丝状态显示器10断开时产生电弧的情况，一种灭弧介质，一个实施例中采用如陶瓷胶放置在熔丝导线32的周围。在可供选择的实施例中，也可以其他已知的能够灭弧的材料，并且带走低压下的熔丝导线32产生的热。
与传统的熔丝状态显示器不同，在当地和远距离的熔丝状态显示中，本发明的熔丝状态显示器10采用电磁致动，在紧凑、密封的壳体中可以经济可靠地运行。
图3是结合到熔断器120上的熔丝状态显示器10的透视图。在说明特定的熔断器120的同时，通过适当的修改将更容易为本领域技术人员所使用，从而可以预计熔丝状态显示器10可为不同设置的熔断器所采用。这样，在这里描述熔断器120只是说明的目的，不会在任何方面限制本发明。
熔断器120包括绝缘熔断器本体122和传导元件124、126，它们用已知的紧固件分别结合在熔断器本体122的相对的两端。如图3表示的，熔断器本体122有一个基本方形的形状，传导元件124、126也是基本方形的并且与熔断器本体122在形状上相适应。每个传导元件124、126包括各自的薄片凸起128、130延伸到熔断器本体122的上方外表面，并且传导元件124、126的外周长与熔断器本体122的外表面基本齐平。在说明性的实施例中，传导元件124，126是传导的端板，薄片凸起128、130提供了传导表面，以便连接熔断器显示器10。另外，如图3所示，在示范性的实施例中，熔断器120包括在直线方向上的闸刀端子132、134用以连接电路中(没有示出)。在可供选择的实施例中，还有同闸刀式端子132、134连接的其他的方案。
在内部，熔断器120包括一个熔断片或者一个可熔组件，当熔断器120结合到通电电路中时，在传导元件124、126之间实现电连接。对于已有的熔断器，熔断片或可熔组件被制造成，在通过熔断器120的电流出现预设定的情况时，熔化、分解、断开或其它的截断通过熔断器120的电流的方式。
熔丝状态显示器10结合到熔断器的传导元件128、130，于是熔丝状态显示器10就与熔断器120中的熔断片或者可熔组件并联。特别的，熔断器端子26、28分别插入到传导元件124、126的薄片凸起128、130的缝隙中(图3中未表示)。这样第二电连接通过显示器的熔丝导线32(图1中有表示)建立起来，用以显示被监视的熔断器120的熔丝状态。致动器臂70(图1和图2中有表示)和接触端子56、58提供如上所述的当地和远距离的熔丝状态显示。
图4图5是结合到熔断器142上的磁致动熔丝状态显示器140的第二实施例的正视图和细节图。熔断器142包括一个熔断器本体144和传导元件或者端板146、148。熔丝状态显示器140通过端板146、148连接到熔断器142。熔丝状态显示器140与熔丝状态显示器10(图1-3中表示)基本相似，只是熔丝端子140、142设置成夹子以使熔丝状态显示器140更容易安装到被监视的熔断器142。特别的，如图5所示，端子150、152包括一对弯曲物并且其间有基本线性的片段，以便在显示器140安装到熔断器的每个端板的缝隙154中时端子150、152可以伸缩。这样，熔丝状态显示器140既可容易地安装到被监视的熔断器142也可以从上面拿下来。
图6、7是连接到熔断器162上的磁致动熔丝状态显示器160的第二实施例的正视图和细节图。熔断器162包括一个熔断器本体164和传导元件或者端板166、168。熔丝显示器160通过端板166、168结合到熔断器162。熔丝显示器160基本类似于熔丝显示器10(图1-3表示)，除了熔丝端子170、172设置成夹子以使熔丝状态显示器160更容易安装到被监视的熔断器162。特别的，如图6、7所示，端子170、172包括多个弯曲物并且其间有基本线性的曲折的片段，在显示器160安装到熔断器的每个端板的缝隙174中时，这种弯曲和直的片段使端子170、172可以伸缩。这样，熔丝状态显示器140、122既可容易地安装到被监视的熔断器162也可以从上面拿下来。
很明显上面所述熔丝状态显示器10、140、160的熔丝端子可以根据情况变化，以适应特定的熔断器夹子夹住或打口配合的结合方式。
虽然本发明已经描述了上述各种具体实施例，然而本领域技术人员将发现在权利要求的精神和范围内的修改本发明可以实现。
权利要求
1.一种熔丝状态显示器包括一个壳体；从上述壳体中延伸出的第一和第二熔丝端子；一个置于所述壳体中的致动器组件；和一个磁致动接触组件，置于所述的壳体内部，所述的接触组件相应于所述的致动器组件。
2.如权利要求1所述的熔丝状态显示器，其特征在于，所述的致动器组件包括一个永磁体。
3.如权利要求2所述的熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触组件包括一个接触簧片。
4.如权利要求2所述的熔丝状态显示器，还包括至少一个位于所述的接触组件上方的磁分路。
5.如权利要求2所述的熔丝状态显示器，还包括至少一个位于所述的致动器组件的上方的磁分路。
6.如权利要求2所述的熔丝状态显示器，还包括与所述磁体配合的偏压部件。
7.如权利要求6所述的熔丝状态显示器，其特征在于，在所述的显示器操作之前，其中的偏压部件被所述的磁体压缩。
8.如权利要求1所述的熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触组件是常开的。
9.如权利要求1所述的熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触组件是常闭的。
10.一种熔丝状态显示器包括一个壳体；从上述壳体中延伸出的第一和第二熔丝端子；一个在所述的第一和第二熔丝端子之间延伸的熔丝导线；一个位于所述壳体内并结合到所述熔丝导线上的致动器臂；一个和所述致动器臂相邻关系的磁体元件；一个将所述磁体元件偏压到所述的致动器臂的弹性元件；位于所述壳体内的第一和第二接触端子；和一个在所述的第一和第二接触端子之间延伸并响应所述磁体元件位置的磁致动接触部件。
11.如权利要求10所述的熔丝状态显示器，还包括至少一个位于所述的接触部件附近的磁分路。
12.如权利要求10所述的熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触部件包括一个接触簧片。
13.如权利要求10所述的熔丝状态显示器，其特征在于，至少所述第一和第二熔丝端子中的一个包括一个夹子。
14.一种附属到熔断器的外部熔丝状态显示器，所述显示器包括一个壳体；一个位于所述壳体中并与所述的熔断器实现电连接的熔丝导线；位于所述壳体中的第一和第二接触端子；一个在壳体中并且通过所述第一和第二接触端子实现电连接的接触器；一个位于所述壳体中的永磁体，它在第一位置与所述的接触器分开，当所述的熔丝导线操作时，所述磁体被偏压到与所述接触器分开的第二位置，所述磁体的所述第二位置在接触器的方向产生变化。
15.如权利要求14所述的外部熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触器通常是闭合状态，通过所述的接触端子闭合电路。
16.如权利要求14所述的外部熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触器通常是断开状态，通过所述的接触端子断开电路。
17.如权利要求14所述的外部熔丝状态显示器，其特征在于，所述的接触器包括接触簧片。
18.如权利要求17所述的外部熔丝状态显示器，还包括覆盖所述接触簧片的至少一部分的磁分路。
19.一种熔断器系统，包括一个熔断器，它包括熔断器本体和结合到所述熔断器本体的第一和第二传导元件；和一个磁致动熔丝状态显示器，它从外部结合到所述的本体，与所述的传导元件电接触。
20.如权利要求19所述的熔断器系统，所述的熔丝状态显示器包括一个壳体、从所述的壳体伸出的第一和第二熔丝端子，每个所述的传导元件包括有一个缝隙，所述的熔丝端子分别伸入到所述的传导元件的缝隙中。
21.如权利要求20所述的熔断器系统，其特征在于，至少一个熔丝端子设置成在所述显示器结合到所述的熔断器时可以伸缩的形式。
22.如权利要求21所述的熔断器系统，所述的显示器包括一个致动器壳体、一个位于所述壳体内部的永磁体，和一个与所述磁体分开的接触簧片。
全文摘要
一种熔丝状态显示器包括一个壳体、从所述的壳体中伸出的第一和第二熔丝端子、一个置于所述的壳体内部的致动器组件和一个置于所述的壳体内部的磁致动接触组件。该接触组件响应于该致动器组件。
文档编号H01H85/30GK1399297SQ0212658
公开日2003年2月26日 申请日期2002年5月29日 优先权日2001年5月29日
发明者K·里斯, P·达姆加德, O·戈茨 申请人:库帕技术公司