断路器温度补偿机构及断路器的制造方法
【专利摘要】本实用新型的实施方式涉及一种断路器温度补偿机构，包括：底座(1)，在所述底座(1)上具有引导槽(11)；以及U形双金属片(2)，其具有两个支腿(21，22)和连接所述两个支腿(21，22)的弧形段(23)，所述U形双金属片(2)能够随着环境温度的变化而变形使得所述两个支腿(21，22)之间的距离变化；其中，所述U形双金属片(2)的所述弧形段(21)位于所述底座(1)上的所述引导槽(11)内，使得所述U形双金属片(2)被引导为能够相对于所述底座(1)自由旋转。该温度补偿机构零件少，装配简单。还提供一种包括该温度补偿机构的断路器。
【专利说明】断路器温度补偿机构及断路器
【技术领域】
[0001]本公开的各实施方式涉及断路器领域，尤其涉及断路器的热脱扣机构的温度补偿机构。
【背景技术】
[0002]热磁保护元件是断路器中通常使用的用于电路短路、过载、缺相和三相不平衡保护的装置。当电路中出现过载或缺相时，其中的热元件通过感温双金属片的受热变形而推动脱扣机构动作，使得断路器脱扣，达到过载和缺相保护。
[0003]由于感温双金属片会受到环境温度的变化的影响而发生变形，因此环境温度的变化会影响断路器的热保护的正常工作。为此，通过温度补偿机构来实现对环境温度变化的补偿，使得热元件触发脱扣机构动作不受到环境温度变化的影响，实现准确可靠的热保护。现有技术中通过提供另一补偿感温双金属片来补偿断路器中的主双金属片由于环境温度变化而导致的变形。
[0004]还提供调节装置以根据不同的工作电流大小来调节补偿感温双金属片与主双金属片之间的距离，以使得针对不同的工作电流大小能够设定不同的安全距离以避免在正常工作状态下接触到该补偿感温双金属片从而误触发该热保护机制。
[0005]现有的温度补偿机构通过一旋转安装的转动台来固定补偿双金属片，使得该双金属片能够随转动台转动从而实现补偿双金属片相对于脱扣机构的间隙调节以及在被主双金属片推动时能够旋转以触发脱扣机构动作。并且还提供复位弹簧以使得转台能够在调节装置的调节时能够从大间隙距离回复到小间隙距离的位置。这种结构的温度补偿机构零件较多，并且装配比较费时，因此导致成本较高。
[0006]因此，期望提供一种简单的温度补偿机构。
_7] 实用新型内容
[0008]鉴于上述原因，本公开的实施例提供一种断路器温度补偿机构及断路器，其用于解决上述现有的断路器中所存在的问题的至少一部分。
[0009]根据本公开的一方面，提供一种断路器温度补偿机构，包括:底座，在该底座上具有引导槽；以及U形双金属片，其具有两个支腿和连接该两个支腿的弧形段，该U形双金属片能够随着环境温度的变化而变形使得该两个支腿之间的距离变化；其中，该U形双金属片的该弧形段位于该底座上的该引导槽内，使得该U形双金属片被引导为能够相对于该底座自由旋转。通过将U形双金属片设置在底座上的引导槽内，同样可以使得该U形双金属片相对于底座旋转，以调节安全距离，或旋转驱动脱扣机构动作，从而无需使用单独的旋转座，以减少零件数量并简化装配，从而降低成本。
[0010]根据本公开的一个实施例，该引导槽被配置为不妨碍该U形双金属片的该两个支腿之间的相对移动，使得U形双金属片能够随环境温度变化而自由变形。
[0011]根据本公开的一个实施例，还包括调节件，用于调节该U形双金属片相对于该底座的旋转角度。
[0012]根据本公开的一个实施例，该调节件为调节螺钉，该调节螺钉包括位于螺杆上的凸轮面，该调节螺钉安装在该底座上的螺钉孔中，并且该凸轮面位于该U形双金属片的该两个支腿之间，通过旋转该调节螺钉可使得该凸轮面与该两个支腿之一的内侧接触，从而驱动该U形双金属片旋转。通过使调节螺钉上的凸轮面选择性地与U形双金属片的两个支腿之一的的内侧接合，可以在顺时针和逆时针两个方向上调节U形双金属片相对于底座的旋转位置，从而无需使用复位弹簧。
[0013]根据本公开的另一方面，提供一种断路器，包括前述任一种断路器温度补偿机构。
[0014]根据本公开的一个实施例，该断路器还包括与工作电路电连通的主双金属片、推动机构以及脱扣机构；其中该主双金属片也随着环境温度的变化而变形，从而推动该推动机构运动。
[0015]根据本公开的一个实施例，该断路器温度补偿机构的U形双金属片被配置为使得随着环境温度的变化，该U形双金属片和该主双金属片都发生变形的程度使得该推动机构与该U形双金属片的一个支腿之间的距离加上该U形双金属片的另一个支腿与该脱扣机构之间的距离的和基本保持不变。
[0016]根据本公开的一个实施例，该U形双金属片和该主双金属片具有相同的随温度变化的变形率。
[0017]根据本公开的一个实施例，在该工作电路中产生缺相或预定时间的过载时，该主双金属片变形以推动该推动机构运动到接触该U形双金属片的一个支腿，从而推动该U形双金属片旋转，进而该U形双金属片的另一支腿推动该脱扣机构动作，从而断开该断路器。
[0018]
【专利附图】
【附图说明】
[0019]当结合附图阅读下文对示范性实施方式的详细描述时，这些以及其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中:
[0020]图1是现有技术中的温度补偿机构的分解视图；
[0021]图2是现有技术中的温度补偿机构的装配图；
[0022]图3是根据本公开的一个实施方式的温度补偿机构的分解视图；
[0023]图4示出了安装有图3中的温度补偿机构的断路器的脱扣机构的立体图；
[0024]图5示出了图4中的脱扣机构的俯视图；
[0025]图6示出了图3中的温度补偿机构的工作示意图。
【具体实施方式】
[0026]现在将仅通过示例性方式来详细地描述本公开的各种实施方式。
[0027]图1示出了现有技术中的用于断路器的热保护装置中的温度补偿机构的分解视图。在图1中，该温度补偿机构包括底座I，转动支撑在底座I上的旋转座7。在旋转座7上设置固定槽71，以用于将一 U形双金属片2固定安装在旋转座7上。该固定槽71固定住U形双金属片2的弧形部分，使得该U形双金属片2不能相对于旋转座7旋转。在旋转座7中间形成一通孔72。调节螺钉3穿过通孔72旋入底座I中的螺纹孔中。通过旋转调节螺钉3，调节螺钉3上的凸轮面31能够选择性地抵靠U形双金属片2的内侧壁从而推动U形双金属片2随旋转座7相对于底座I旋转，从而调节U形双金属片2与断路器中的主双金属片驱动的推动机构之间的距离变大，以使该距离适应于断路器的相对大的工作电流。在旋转座7与底座I之间的旋转轴上还设置有复位弹簧8。当旋转调节螺钉3使得凸轮面31不再抵靠U形双金属片的内侧壁时，复位弹簧8的回复力使得旋转座带动U形双金属片2一同向回回转，从而调节U形双金属片2与断路器中的主双金属片驱动的推动机构之间的距离变小，以使该距离适应于断路器的相对小的工作电流。图2中示出了如上所述的现有技术中的温度补偿机构装配好的立体图，其整体安装于断路器中，以实现温度补偿功能。
[0028]图3是根据本公开的一个实施方式的温度补偿机构的分解视图。该温度补偿机构包括:底座I，在底座I上具有引导槽11 ;以及U形双金属片2，其具有两个支腿21，22和连接所述两个支腿21，22的弧形段23。该U形双金属片2能够随着环境温度的变化而变形使得两个支腿21，22之间的距离变化。该双金属片是由具有不同热膨胀系数的两种材料层贴合而成的一种已知的温度敏感元件。由于各层的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，则这种复合材料的曲率发生变化从而产生形变。主动层的材料可以是锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金和镍等等，被动层的材料可以是镍铁合金等。U形双金属片2的弧形段21位于底座I上的引导槽11内。该引导槽11足够宽使得U形双金属片2被引导为能够相对于底座I自由旋转。同时，该引导槽11仅围绕U形双金属片2的弧形段21，使得其不妨碍U形双金属片2的两个支腿21，22之间的相对移动。
[0029]优选地，该温度补偿机构也可以包括调节件3，用于调节U形双金属片2相对于底座I的旋转角度。例如，该调节件3是调节螺钉。调节螺钉包括位于螺杆上的凸轮面31，该凸轮面31具有逐渐变大的半径。调节螺钉安装在底座I上的螺钉孔13中，并且凸轮面31位于U形双金属片2的所述两个支腿21，22之间。例如通过使用改锥旋转调节螺钉可使得凸轮面31与两个支腿21，22之一的内侧接触，从而驱动U形双金属片2旋转，以调节该温度补偿机构在断路器中的设置，这将在后面进行介绍。
[0030]图4-5示出了安装有上述本公开的实施方式的温度补偿机构的断路器的脱扣机构。该断路器还包括与工作电路电连通的主双金属片4(见图6)、推动机构5以及脱扣机构
6。其中主双金属片4与上述温度补偿机构中的U形双金属片2 —样，也是温度敏感元件，其也随着环境温度的变化而变形，从而推动推动机构5运动。但是该主双金属片4是直线形的。在安装位置，推动机构5与U形双金属片2的一条支腿21的内侧之间具有预定的间隙和/或在U形双金属片2的另一条支腿22的内侧与脱扣机构6之间具有预定的间隙，使得在正常工作状态下，主双金属片4的受热变形不会驱动推动机构5运动到使得U形双金属片2被旋转到触发脱扣机构6，而在缺相或预定时间的过载情况下，主双金属片4的受热变形能够间接触发脱扣机构6动作而断开工作电路。
[0031]以下将结合附图6示例性地详细介绍该温度补偿机构的工作原理以及使用该温度补偿机构的断路器的缺相和过载保护原理。
[0032]图6中示出了电连接到断路器的工作电路的主双金属片4以及与其配合的推动机构5。图6中不出了三个主双金属片4,分别对应于工作电路的三相。推动机构5包括第一推板5-1、第二推板5-2以及与第一推板5-1和第二推板5-2铰接的第三推板5_3，从而形成连杆机构。第一推板5-1和第二推板5-2相互平行布置。在第一推板5-1上具有三个台阶面，分别倚靠三个主双金属片4 一侧。在第二推板5-2上也对应地具有三个台阶面，其分别倚靠三个主双金属片4的另一侧。
[0033]在设置温度补偿机构时，通过旋转调节螺钉3带动其上的凸轮面31旋转，使得凸轮面31推动U形双金属片2的任一条支腿21或22的内侧而使该U形双金属片2相对于底座I顺时针或逆时针旋转一定角度，以使得U形双金属片2的一条支腿21的内侧与第三推板5-3之间的距离以及U形双金属片2的另一条支腿22的内侧与脱扣机构6 (未示出)之间的距离调节到预定值。这两个距离之和构成推板5推动U形双金属片2触发脱扣机构动作之前的安全距离，其与断路器的工作电流大小以及过载保护的标准有关。例如，如果断路器的工作电流越大以及对过载的容许程度越大，主双金属片发生变形的程度将越大，因而该安全距离也应设置得更大，以避免在正常工作电流或过载容许程度内触发脱扣机构动作。而相反，如果断路器的工作电流越小以及对过载的容许程度越小，主双金属片发生变形的程度将越小，因而该安全距离也应设置得更小，以使得一旦达到过载容许程度极限就应立即触发脱扣机构动作。因此，该安全距离的准确设置对于断路器的正常工作是重要的。
[0034]当断路器正常通电时，与工作电路电连接的三个主双金属片在正常工作电流下将发热并向第三推板5-3的方向发生弯曲，从而推动第二推板5-2沿箭头Al方向运动。由于第一推板5-1、第二推板5-2以及第三推板5-3都是可移动地布置在断路器中的，并且主双金属片4已发生弯曲而离开第一推板5-1的台阶面，因此第一推板5-1将随着第二推板5-2和第三推板5-3的带动而沿着箭头Al的方向移动，从而该第三推板5-3仅进行沿箭头Al的方向的平动。由于工作电流大小有限使得主双金属片4的变形有限，因此第三推板5-3沿箭头Al的方向的平动的位移也有限，使得第三推板5-3将不能运动到接触U形双金属片的支腿21的位置，从而不能推动U形双金属片2旋转以触发脱扣机构6动作。
[0035]当工作电路过载预定时间后，三个主双金属片都发热预定时间从而产生了足够大的变形量。该变形量足以推动第三推板5-3平动足够位移而接触到U形双金属片2的支腿21并继续推动U形双金属片2顺时针旋转，使得另一支腿22内侧也接触到脱扣机构6，并推动脱扣机构6动作以断开工作电路，从而实现过载保护。
[0036]当工作电流缺相时，某一相电路中没有电流，导致对应的一个主双金属片4不会生热变形。同时，其他两相中的电流将导致对应的这两相的主双金属片变形而推动第二推板5-2沿箭头Al方向运动。由于缺相的主双金属片4不会生热变形，其将仍然倚靠第一推板5-1上的对应的台阶面，并且因此阻挡第一推板5-1在第三推板5-3的带动下沿箭头Al方向的移动。结果，由于第一推板5-1被限制移动，而第二推板5-2沿箭头Al方向移动，因此铰接的第三推板5-3产生枢转，而使得其自由端的转动行程远大于正常工作电流下的平动行程。因此，虽然工作电流大小与正常工作电流一样，而不如过载电流那么大，但其中两相的主双金属片4的变形量也能够使得第三推板5-3枢转到接触到U形双金属片2的支腿21并继续推动U形双金属片2顺时针旋转，使得另一支腿22内侧也接触到脱扣机构6，并推动脱扣机构6动作以断开工作电路的位置，从而实现缺相保护。
[0037]由于主双金属片4是温度敏感元件，其容易受到环境温度的变化而导致变形，从而推动推板5运动而改变第三推板5-3与触发机构之间的安全距离，因此设置U形双金属片2来补偿主双金属片4因为环境温度变化而导致的变形。当环境温度变化时，U形双金属片也随之发生变形，导致其两条支腿21和22之间的距离增大或减小。当环境温度升高时，主双金属片4朝向推动第三推板5-3的方向变形，第三推板5-3向U形双金属片2的方向移动。同时，U形双金属片2的支腿21与22之间的距离也因为升温变形而增大，这样，支腿21朝向远离第三推板5-3的方向运动，而支腿22朝向远离其内侧的脱扣机构6的方向运动，由此，两个支腿21和22的运动累计的安全距离的增加抵消因第三推板5-3朝向U形双金属片2的运动导致的安全距离的减小，从而基本保持预定的安全距离不变，使得断路器的工作不会受到环境温度升高的影响。当环境温度降低时，主双金属片4和U形双金属片2都朝向与上述相反的方向运动。即主双金属片4由于温度降低而弯曲程度变小，因而沿着箭头A2的方向变形，从而推动第一推板5-1的台阶面使第一推板5-1沿着箭头A2的方向移动。由于主双金属片4沿箭头A2方向的变形使得其与第二推板5-2之间具有间隙，因此第二推板也能在第三推板5-3的带动下一同沿箭头A2的方向移动。结果，第三推板5-3能够沿着箭头A2的方向远离U形双金属片平移从而增大安全距离。而同时U形双金属片2的两个支腿21和22也因温度降低而相互靠近，从而支腿21靠近第三推板5-3运动，而支腿22靠近脱扣机构6运动，以减小安全距离。因此，累计的安全距离的减小抵消因第三推板5-3远离U形双金属片2的运动导致的安全距离的增大，从而基本保持预定的安全距离不变。
[0038]为使得预定的安全距离随着环境温度的变化而基本不变，应恰当地设置主双金属片的材质、尺寸以及变形率与U形双金属片的材质、尺寸以及变形率之间的关系。优选地，U形双金属片2和主双金属片4可以具有相同的随温度变化的变形率，使得二者随环境温度的变化而变形的规律一致，从而能够保证在一定温度范围内U形双金属片对主双金属片的等幅度的补偿以保证上述安全距离的基本不变。
[0039]根据上述描述可以看到，通过将U形双金属片2设置在底座I上的引导槽11内，同样可以使得该U形双金属片2相对于底座I旋转，以调节安全距离，或旋转驱动脱扣机构6动作，从而无需使用单独的旋转座。而且，通过使调节螺钉3上的凸轮面31选择性地与U形双金属片2的两个支腿21和22之一的的内侧接合，可以在顺时针和逆时针两个方向上调节U形双金属片2相对于底座的旋转位置，从而无需使用复位弹簧。这样，温度补偿机构的零件数量减少，并且装配变得更加简单，从而降低了制造成本。
[0040]可以将本公开的温度补偿机构用于各种断路器的热脱扣器中，例如电动机断路器。该电动机断路器中的热脱扣器可以在电动机中出现缺相或过载时切断电动机电路，以保护电动机。
[0041]应当了解，出于方便描述的目的，本文基于断路器面板朝上的放置进行描述。本文中的“上、下、左、右”的方向都是基于断路器面板朝上的放置而描述的。显然，根据需要，该断路器可以以各种朝向进行布置。而本文中所述的各特征之间的“上、下、左、右”的方向性描述都将随着断路器放置朝向的变化而相应的变化，但各特征之间的相对位置关系将不会变化。
[0042]已经出于示出和描述的目的给出了本公开的说明书，但是其并不意在是穷举的或者限制于所公开形式的实用新型。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。本领域技术人员应当理解，本公开实施方式中的方法和装置可以以软件、硬件、固件或其组合实现。
[0043]因此，实施方式是为了更好地说明本公开的原理、实际应用以及使本领域技术人员中的其他人员能够理解以下内容而选择和描述的，即，在不脱离本公开精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本公开保护范围内。
【权利要求】
1.一种断路器温度补偿机构，其特征在于，包括: 底座(I)，在所述底座⑴上具有引导槽(11);以及 U形双金属片(2)，其具有两个支腿(21，22)和连接所述两个支腿(21，22)的弧形段(23)，所述U形双金属片(2)能够随着环境温度的变化而变形使得所述两个支腿(21，22)之间的距离变化； 其中，所述U形双金属片(2)的所述弧形段(21)位于所述底座(I)上的所述引导槽(11)内，使得所述U形双金属片⑵被引导为能够相对于所述底座⑴自由旋转。
2.根据权利要求1所述的断路器温度补偿机构，其特征在于，所述引导槽(11)被配置为不妨碍所述U形双金属片(2)的所述两个支腿(21，22)之间的相对移动。
3.根据权利要求2所述的断路器温度补偿机构，其特征在于，还包括调节件(3)，用于调节所述U形双金属片(2)相对于所述底座(I)的旋转角度。
4.根据权利要求3所述的断路器温度补偿机构，其特征在于，所述调节件(3)为调节螺钉，所述调节螺钉包括位于螺杆上的凸轮面(31)，所述调节螺钉安装在所述底座(I)上的螺钉孔(13)中，并且所述凸轮面(31)位于所述U形双金属片(2)的所述两个支腿(21，22)之间，通过旋转所述调节螺钉可使得所述凸轮面(31)与所述两个支腿(21，22)之一的内侧接触，从而驱动所述U形双金属片(2)旋转。
5.一种断路器，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任一项所述的断路器温度补偿机构。
6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述断路器还包括与工作电路电连通的主双金属片(4)、推动机构(5)以及脱扣机构(6);其中所述主双金属片(4)也随着环境温度的变化而变形，从而推动所述推动机构(5)运动。
7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述断路器温度补偿机构的U形双金属片(2)被配置为使得随着环境温度的变化，所述U形双金属片(2)和所述主双金属片(4)都发生变形的程度使得所述推动机构(5)与所述U形双金属片(2)的一个支腿(21)之间的距离加上所述U形双金属片(2)的另一个支腿(22)与所述脱扣机构(6)之间的距离的和基本保持不变。
8.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述U形双金属片(2)和所述主双金属片(4)具有相同的随温度变化的变形率。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的断路器，其特征在于，在所述工作电路中产生缺相或预定时间的过载时，所述主双金属片(4)变形以推动所述推动机构(5)运动到接触U形双金属片(2)的一个支腿(21)，从而推动所述U形双金属片(2)旋转，进而所述U形双金属片(2)的另一支腿(22)推动所述脱扣机构(6)动作，从而断开所述断路器。
【文档编号】H01H71/16GK203941869SQ201420249872
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】朱克兵, 李胜 申请人:施耐德电气工业公司