专利名称：一种带过热保护的电耦合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带过热保护的电耦合器，特别适合于非固定的、电器与电源需要经常分离的场合。
背景技术：
现有家用电器中，有的需要在使用过程中与电源频繁接触或分离，并要求根据一定的使用情况及安全情况自动切断电源，例如电热水杯，一般的电器插头不能适应这种需要。目前解决此问题多数采用圆环结构的电耦合器，例如CN2422757Y公开的一种电连接器，提供了圆环形插头和插座相互套合的电耦合连接，插头内有环形带电级(L极)和中性级(N极)的导电壁，L极与N极之间夹着绝缘层，中心还有柱状的接地极。插座内有与插头内环形导电壁相接合的电接触弹片及与接地极相接合的接触弹片。上述结构的优点在于环形结构，不论插头与插座之间如何旋转，各相应接触点都可保持接触，但其仍存在一定的缺陷，首先其插头中心接地柱、导电壁L极与N极之间基本处于平行状态，其与插座弹性触片的接触都是侧面接触，为了连接可靠，需要保持较大的接触压力，由于插头与插座之间的插入运动轨迹与环形导电壁、接触弹片之间的接触压力成约垂直关系，这样会使插头与插座之间不能轻易分离，而接触压力小又会造成触点之间连接的可靠性降低，极易造成触点的过热现象；由于L极与N极之间夹着绝缘层，因而L极、N极与绝缘层之间处于全接触状态，接触面积较大，由于受耦合器尺寸及成本的限制，L极与N极之间的绝缘层不可能很厚，当L极与N极产生的热量超过了绝缘层的承受能力时就会造成绝缘层熔化，易造成电流短路。
另外，这类电器设备受到最大的威胁是设备的过热，为解决此问题，一般多采用双金属热变形片或双金属热变形片与热熔断器组合成的过热保护装置。例如CN2258683Y公开的电热容器安全保护装置，它由加热组件、安装组件、保护组件组成。过热保护组件由金属热变形片、瓷棒、热熔断器组成，金属热变形片与加热组件相接触，当加热组件达到一定温度时，金属热变形片变形，通过与其相抵接触的瓷棒，使受瓷棒控制的电触点断开，从而起到切断电源的作用。热熔断器是金属热变形片保护作用的备份，它由热熔塑料棒和压缩弹簧组成，当金属热变形片失效时，温度上升使热熔棒熔化，压缩弹簧释放，带动相应触点断开，从而起到保护作用。上述结构的优点是采用了双重保护模式，可靠性高，但不足之处是，首先，若其设定的热熔棒的熔化温度高于金属热变形片的动作温度，当金属热变形片片动作后电源切断，温度下降，当达到一定温度时金属热变形片复位，重新进入加热状态，从而进入非设计目的的循环状态中。其次，若热熔棒设置为与金属热变形片同时动作，进入保护状态后则不会进入上述循环状态，但每动作一次就必须更换热熔棒，对生产者或专业维修人员而言，更换热熔棒不是难事，但对于一般用户而言却并非易事；而且在实际制造和使用过程中由于环境的复杂性要做到两者完全同时动作是很困难的。
实用新型内容本实用新型的目的，旨在克服上述现有技术之不足，提供一种改进的带过热保护的电耦合器，其插头插入插座时，插头和插座中的导电柱受到与触点运动轨迹基本一致的偏载压力。
按照本实用新型提供的一种带过热保护的电耦合器，包括一插头、一插座和一过热保护装置，其中插头具有一圆环形绝缘外壳，其一端被一端壁封闭，绝缘外壳内设有一带电极L、一中性极N和一接地极G，插座具有一与插头相配合的环形绝缘壳体，其内设有可分别与插头带电极L、中性极N和接地极G电接触的带触头的导电片，其特征在于插头带电极L，包括设置在插头外壳中心的一柱状导电棒，该柱状导电棒穿过成形于外壳端壁的一中心孔，一端为触点，另一端与一导电弹片的一端牢固连接，导电弹片的另一端固定于外壳；插头的中性极N和接地极G分别由与所述中心孔共轴的一环形导电壁和一环形导电壁构成；插座包括一与作为插头接地极G的环形导电壁配合的圆环形外壁、一与该圆环形外壁共轴的圆环形内壁和一连接圆环形外壁和圆环形内壁的端壁，所述端壁上成形有与圆环形外壁和圆环形内壁共轴的供所述柱状导电棒插入的一圆孔，所述圆环形内壁成形有供作为插头中性极N的环形导电壁插入的环形孔，并允许插头与插座相对转动；插座中设有与所述柱状导电棒正面相抵接触的带有触点的金属导片，该触点的接触面大于与之接触的柱状导电棒触点的接触面。
按照本实用新型提供的带过热保护的电耦合器具有如下优点(一)可以根据设计需要，轻易地调整导电弹片的弹力，从而使导电柱触点的接触压力适应设计需要；(二)导电柱与绝缘外壳的固定点远离导电柱，这样即使发生导电柱过热现象，也不会导致固定点的变形位移，避免了短路的危险；(三)导电弹片对导电柱施加的偏压与插头插入插座时的运动轨迹基本一致，所以插头与插座分离时极为容易。
本实用新型进一步的特征和优点，在阅读了
以下结合附图的实施例说明后，将会得到更清楚的理解。
图1为按照本实用新型的带过热保护的电耦合器的插头透视图；图2为图1所示插头的示意剖视图；图3为按照本实用新型的带过热保护的电耦合器的插座示意剖视图；图4为按照本实用新型的带过热保护的电耦合器的过热保护装置示意图；图5为图4的A向示图，示意示出该过热保护装置中手动复位器的工作原理。
具体实施方式
参见图1-4，其中给出按照本实用新型的带过热保护的电耦合器的一种优选实施例，包括一插头、一插座和一过热保护装置，其中插头具有一圆环形绝缘外壳4，其一端被一端壁41封闭，绝缘外壳4内设有一带电极L、一中性极N和一接地极G，插座具有一与插头相配合的环形绝缘壳体10，其内设有可分别与插头的带电极L、一中性极N和一接地极G电接触的带触头的导电片。插头带电极L，包括一设置在绝缘外壳4中心的一柱状导电棒1，该柱状导电棒1穿过成形于端壁41中心的一中心孔42，一端为触点，另一端与一导电弹片5的一端牢固连接，导电弹片5的另一端固定于外壳。插头的中性极N和接地极G分别由与所述中心孔41共轴的一环形导电壁2和一环形导电壁3构成，两环形导电壁2和3直径不同。
如图1和2所示，插头中的柱状导电棒1最好偏移所述中心孔42，中心孔42的直径保证所述柱状导电棒1，因与之固定连接的导电弹片5产生弹性变形而发生位移时，仍能在中心孔42内自由运动，正好位于外壳环的中心，从而使导电棒1的触点能够与其对应的触点保持正面全接触。所述导电弹片5设置在成形于所述端壁41上的长槽43中，所述导电弹片5的所述另一端与一导电插片6连接，并借助一螺丝9，固定于所述绝缘外壳4。
作为插头N极的环形导电壁2和作为接地极G的环形导电壁3与绝缘外壳4同心，一端与外壳端壁41相接，部分导电壁3穿过外壳端壁41相应的孔，穿过部分一般通过折弯的方式固定于端壁41外侧，与固定于所述绝缘外壳4的另一导电插片7电连接，所述导电插片6和所述另一导电插片7与所述过热保护装置以插接方式电连接。
上述结构的优点在于导电壁2与外壳端壁41基本处于线连接，接触面积较小，这样即使发生触点过热也不至于使外壳发生熔化，即使部分熔化也不会使导电壁发生大的位移从而造成短路。接地壁3除半径外与导电壁2基本相同，其外径一般与绝缘外壳4内径相配合，其外口一般做喇叭状，以起到插入导向的作用；其另一端从外壳引出，与应用对象需要接地的部分牢固连接。
如图1和2所示，插头绝缘外壳4上成形有带通孔的固定脚8。整个插头一般情况下与过热保护装置牢固连接并固定于过热保护装置的固定基座上。过热保护装置的结构，将在下面详细叙述。
如图3所示，插座包括一与作为插头接地极G的环形导电壁3配合的圆环形外壁101、一与该圆环形外壁101共轴的圆环形内壁102和一连接圆环形外壁101和圆环形内壁102的端壁103，所述端壁103上成形有与圆环形外壁101和圆环形内壁102共轴的供所述柱状导电棒1插入的一圆孔104，所述圆环形内壁102成形有供作为插头中性极N的环形导电壁2插入的环形孔105，并允许插头与插座相对转动。
如图3所示，插座中设有与插头中柱状导电棒1正面相抵接触的带有触点111的金属导片11，该触点111的接触面大于与之接触的柱状导电棒1触点的接触面。这样可使两个触点在接触时保持稳定的接触面积。图中所示金属导片11为一直角形弹片，其一端固定于所述绝缘壳体10，另一端带有所述触点111。
如图3所示，插座中的圆环形内壁102底部成形有一与所述环形孔105贯通的通孔106，一导电柱12穿过所述通孔106，它的的一端可与作为插头N极的环形导电壁2正面相抵接触，它的的另一端与一弹性金属导片13的一端牢固连接，而金属导片13的另一端与插座绝缘壳体10牢固连接，所述导电柱12的中心与接纳插头导电壁2的环形孔105有一定偏移，以保证其与插头导电壁相抵接触，金属弹片13发生变形位移时，导电柱12与插头导电壁2之间处于最大接触面。
如图3所示，插座中还设有一金属弹性导片14，它穿过成形在所述圆环形外壁101上的一开口107，与作为插头接地极G的环形导电壁3侧向弹性接触。
上述三金属导片11、13和14末端从插座引出分别与电源的导电极、中性级和接地极相连。插头一般情况下与一特定形状的基座牢固连接。
参见图4和5，其中示出按照本实用新型的带过热保护的电耦合器的过热保护装置，包括与保护对象牢固连接的一固定基座15，两组过热保护组件，其分别控制L极和N极电路的在保护对象过热状态下和非过热状态下的开、闭，两组件对保护对象起到相互备份保护的作用，由于两组组件的功能和型式完全一样，因此为了清晰起见图4和5只列出了一组加以说明。每一热保护组件包括，与保护对象接触的金属热变形片16，与所述金属热变形片16相抵接触的一柱状陶瓷推杆17，穿过一断路器外壳25，与断路器外壳25内的一带触点的弹性金属触片18相抵接触，而该弹性金属触片18又与断路器外壳25内的一带触点的金属引出导片19相抵接触。所述断路器外壳25内还设有阻止弹性金属触片18自动复位的一手动复位器20，包括一手动推杆21，它的一端与弹性金属片18固定连接，另一端穿过断路器外壳25，它的中间某一位置开有环形具有一定深度和导向面的凹槽22，有时也可做成带有导向面的环形凸缘(图中未示)，外壳25表面固定有弹簧24，其一端处于一定的压缩状态与手动推杆21相接触，另一端固定于外壳25表面的凸台23；当保护对象的温度达到一定量时，金属热变形片16的形状发生变化，通过陶瓷棒推动触片18，使得触片18和导片19断开，从而实现电路的断开，当触片18移动时手动推杆21随之同时移动，当达到一定位移时凹槽22与弹簧24重合，使弹簧24得以释放而嵌入凹槽22内，有时也可设计成用弹簧控制的滑块嵌入凹槽中，当金属热变形片16因电路切断而温度降低后复位，弹性金属触片18在自身弹力作用下同时具有复位趋势，由于凹槽22和弹簧24的配合，此复位趋势被阻止，整个电路仍处于断开状态，当需要复位时，通过按动复位按钮21，强行将弹簧从凹槽中顶出，此时依靠手动推力或弹性金属触片18的自身弹力即可实现弹性金属触片18和导片19的重新接触，从而实现整个电路的闭合完成保护过程。
本实用新型的工作原理是插头与插座间相互套合，柱状导电棒1与弹性触片11相抵接触，与柱状导电棒1牢固连接的金属弹性导片5发生弹性变形(见附图2)，柱状导电棒1随之发生位移，使得柱状导电棒1与金属导片11之间处于正面全接触状态，从而符合导电连接要求。插头N极环形导电壁2与插座柱状导电棒12相抵接触，柱状导电棒12的圆心与环形导电壁2的节圆有一定的偏移，当两者相抵接触时，与柱状导电棒12牢固连接的弹性导片13发生弹性变形，柱状导电棒12随之发生位移，使柱状导电棒12的圆心，与插头N极环形导电壁2的节圆重合，使环形导电壁2与柱状导电棒12之间达到最大接触面积，从而符合导电连接的要求。同时由于弹性导片5和13变形而产生的应力对插头与插座之间的分离很有利。插头环形接地极3与插座弹性导片14作侧向弹性接触，弹性导片14的弹性变形应力要足以保证两者的电连接符合要求，由于弹性导片14的接触位置高于L极和N极的连接位置，这就可以保证接地极在插头插入插座时先于L极和N极的接触，在插头与插座分离时后于L极和N极断开，起到接地保护的作用。插头通过导电插片6和7与过热保护器电连接(见附图4)，需要时插头可通过插头固定脚8固定于过热保护器基座15上。过热保护器通过其固定基座15固定在保护对象上，金属热变形片16固定在基座下部与保护对象贴合，当保护对象温度达到设定温度时，金属热变形片16动作，通过陶瓷推杆17推动金属弹性触片18与金属引出导片19分离，达到切断电源的目的(见附图4)。金属弹性触片18与引出导片19分离时，带动手动复位器20之手动推杆21运动，当达到一定位置时，手动推杆21上之凹槽22与弹簧24位置相重合，弹簧24释放嵌入凹槽22内，金属弹性触片18位移停止，由于电源的切断，温度下降，金属热变形片16复位，金属弹性触片18由于弹簧24和凹槽22的限制，无法利用其自身的弹性应力复位，使得整个电路仍处于断开保护状态，需要复位时按动手动推杆21，将弹簧24强行从凹槽中顶出，再依靠手动推力或弹性金属触片18的自身弹力实现弹性金属触片18和导片19的重新接触，恢复整个电路的闭合，完成保护过程。凹槽22与弹簧24的配合所产生的阻力应大于弹性金属触片18使其自身复位所具有的弹性应力。
权利要求1.一种带过热保护的电耦合器，包括一插头、一插座和一过热保护装置，其中插头具有一圆环形绝缘外壳(4)，其一端被一端壁(41)封闭，绝缘外壳(4)内设有一带电极L、一中性极N和一接地极G，插座具有一与插头相配合的环形绝缘壳体(10)，其内设有可分别与插头带电极L、中性极N和接地极G电接触的带触头的导电片，其特征在于插头带电极L，包括设置在插头外壳中心的一柱状导电棒(1)，该柱状导电棒穿过成形于外壳端壁的一中心孔(42)，一端为触点，另一端与一导电弹片(5)的一端牢固连接，导电弹片(5)的另一端固定于外壳；插头的中性极N和接地极G分别由与所述中心孔(41)共轴的一环形导电壁(2)和一环形导电壁(3)构成；插座包括一与作为插头接地极G的环形导电壁(3)配合的圆环形外壁(101)、一与该圆环形外壁(101)共轴的圆环形内壁(102)和一连接圆环形外壁(101)和圆环形内壁(102)的端壁(103)，所述端壁(103)上成形有与圆环形外壁(101)和圆环形内壁(102)共轴的供所述柱状导电棒(1)插入的一圆孔(104)，所述圆环形内壁(102)成形有供作为插头中性极N的环形导电壁(2)插入的环形孔(105)，并允许插头与插座相对转动；插座中设有与所述柱状导电棒(1)正面相抵接触的带有触点(111)的金属导片(11)，该触点(111)的接触面大于与之接触的柱状导电棒(1)触点的接触面。
2.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述柱状导电棒(1)偏移所述中心孔(42)，中心孔(42)的直径保证所述柱状导电棒(1)，因与之固定连接的导电弹片(5)产生弹性变形而发生位移时，仍能在中心孔(42)内自由运动。
3.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述导电弹片(5)设置在成形于所述端壁(41)上的长槽(43)中，所述导电弹片(5)的所述另一端与一导电插片(6)连接，并借助一螺丝(9)，固定于所述绝缘外壳(4)，作为插头N极的环形导电壁(2)与固定于所述绝缘外壳(4)的另一导电插片(7)电连接，所述导电插片(6)和所述另一导电插片(7)与所述过热保护装置以插接方式电连接。
4.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述绝缘外壳(4)上成形有带通孔的固定脚(8)。
5.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述金属导片(11)为一直角形弹片，其一端固定于所述绝缘壳体(10)，另一端带有所述触点(111)。
6.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述圆环形内壁(102)底部成形有一与所述环形孔(105)贯通的通孔(106)，一导电柱(12)穿过所述通孔(106)，它的一端可与作为插头N极的环形导电壁(2)正面相抵接触，它的的另一端与一弹性金属导片(13)的一端牢固连接，而金属导片(13)的另一端与插座绝缘壳体(10)牢固连接，所述导电柱(12)的中心与接纳插头导电壁(2)的环形孔(105)有一定偏移，以保证其与插头导电壁相抵接触，金属弹片(13)发生变形位移时，导电柱与插头导电壁之间处于最大接触面。
7.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述插座中设有一金属弹性导片(14)，它穿过成形在所述圆环形外壁(101)上的一开口(107)，与作为插头接地极G的环形导电壁(3)侧向弹性接触。
8.如权利要求7所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于弹性导片(14)的接触位置高于与L极和N极接触的位置。
9.如权利要求1所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述过热保护装置包括一固定基座(15)，两组与保护对象接触的金属热变形片(16)，与所述金属热变形片(16)相抵接触的一柱状陶瓷推杆(17)，穿过一断路器外壳(25)，与断路器外壳(25)内的一带触点的弹性金属触片(18)相抵接触，而该弹性金属触片(18)又与断路器外壳(25)内的一带触点的金属引出导片(19)相抵接触。
10.如权利要求8所述的带过热保护的电耦合器，其特征在于所述过热保护装置还包括阻止弹性金属触片18自动复位的一手动复位器(20)，包括一手动推杆(21)，手动推杆(21)上带有环形凹槽(22)，一端与所述弹性金属触片(18)固定连接，另一端穿过所述断路器外壳(25)，所述断路器外壳(25)上固定有弹簧(24)，其与凹槽(21)配合时可阻止弹性金属触片(18)复位，其与凹槽22相脱离时，弹性金属触片18自动复位。
专利摘要一种带过热保护的电耦合器，包括插头、插座和过热保护装置，插头带电极L由柱状导电棒和导电弹片构成，导电棒穿过并偏移中心孔中心，随导电弹片位移时，与插座金属导片触点正面全接触。插座中与弹性金属导片连接的导电柱与作为插头中性极N的环形导电壁正面相抵接触，导电柱的中心与接纳插头导电壁的环形孔偏移，使二者处于最大接触面。可以根据设计需要调整导电弹片的弹力；导电柱与绝缘外壳的固定点远离导电柱，避免短路，导电弹片对导电棒施加的偏压与导电棒触点运动轨迹基本一致，有助插头与插座分离。
文档编号H01R13/66GK2692876SQ200420002719
公开日2005年4月13日 申请日期2004年1月17日 优先权日2004年1月17日
发明者朱纪忠 申请人:朱纪忠