专利名称：壳封切断式热动开关的制作方法
总的说，本发明涉及用于电路中的双金属热动开关。更具体地说，本发明涉及一种壳封热动开关，当该热动开关速动至断开位置后，热动开关保持在断开位置，直至加到设备上的电源关断或撤去为止。
热动开关采用双金属开关片，它本质上是两片层叠的不同热膨胀系数的金属窄片。随着环境温度升高，开关片弯离具有较高热膨胀系数材料的一侧。在所谓速动开关片的情况，开关片制造成有一个成形的中段，使开关片的弯曲不是响应温度升高而逐渐发生，而是一旦达到阈值温度时即突然发生。这样，开关片就“速动”到其弯曲位置。
然后，把这些双金属开关片装入壳体内和/或置于附近的另一个接触片上，使双金属开关片弯曲时或形成电连接，或切断电连接。这种热动开关有许多用途，近来已广泛地用于电子行业，主要是因为这些热动开关可以做得比较小型化。
最近，电动机、变压器和家用电器等正在考虑新的标准，新的标准现在要求如果设备过热，一旦达到过热条件，装在其中的热动开关应速动到断开位置，并要求在其后保持在断开位置，直到或撤去设备的电源，或用开关关断设备的电源为止。
美国专利4,703,298公开了一种热动开关，它包括电阻材料制造的陶瓷安装针4和5。该热动开关是开启型装置，因此易受各种天气条件的影响。两个金属接触支撑片2和3紧固到平行的安装针4和5上。支撑片2和3可以有选择地在安装针4和5上相对移动，使热动开关可以调整到规定的电路切断温度。因此热动开关必须是开放型的，以便能相对于安装针4和5移动支撑片2和3。
在使用中，当双金属7运动到断开位置时，安装针内短时出现的大电流迅速把陶瓷PTC安装针材料加热到其高电阻率温度，有效地完全切断支撑片2和3之间的电路。在双金属7运动到断开位置后，在高电阻率的安装针内继续有小电流流过，产生热量使安装针处于维持温度。这个小电流足以把双金属7维持在其设定温度之上，即使由热动开关所监测的环境温度可能已经回到了其初始的或正常的水平。因此，热动开关保持断开，直到把它从电路中切断，手工重置，使安装针4和5冷却到其初始的室温电阻率。
对于许多用途来说，希望热动开关是密封的，不受环境条件影响，以确保热动开关有效工作。用把壳体弯曲到一个预定位置的方法，可以把密封的热动开关标定或调整到特定的电路切断温度，如本领域中众所周知的技术那样(例如参见美国专利3,443,259和3,223,808，本专利参考了这些专利的公开文件)。因此，本发明的一个目的是提供一种密封在壳体内的切断式热动开关。
根据本发明现用的一个较佳实施例，热动开关有外壳，它有一个密封的内部和一个外部。第一开关片从密封的内部伸到外部。第一开关片相对于壳体是固定的，并有一个内端。第二开关片从密封的内部伸到外部，并有一个内端。第二开关片的内端在第一位置与第二位置之间运动，在第一位置时，第二开关片的内端与第一开关片的内端接触，而在第二位置时，第二开关片的内端与第一开关片的内端分离开。隔离块设置于外壳内部第一开关片与第二开关片之间。隔离块用绝缘材料制造，第一侧面对第一开关片，第二侧面对第二开关片。第一导电接触垫片置于隔离块的第一侧面上。第二导电接触垫片置于隔离块的第二侧面上。电阻器电连接于第一导电接触垫片与第二导电接触垫片之间。该电阻器具有足够大的电阻，当第二开关片从第一位置运动到第二位置时，使该电阻器能产生足够多的热量把第二开关片的内端保持在第二位置，直至加到第一和第二开关片上的负荷电流被撤去为止。
考虑到对一个特定实施例(尤其是结合附图)的下述详细叙述，本发明的上述及另一些目的、特点和优点就变得更清楚了，在各附图中，同样的零件用相同的序号，其中
图1是根据本发明的热动开关的剖视图；图2是根据本发明的热动开关的分解视图3是根据本发明的隔离块和电阻器的顶视图；图4是根据本发明的隔离块和电阻器的侧视图；图5是根据本发明的隔离块和电阻器的底视图；图6是根据本发明的热动开关第二个实施例的的剖视图；现参见图1，该图是根据本发明的热动开关10一个较佳实施例的剖视图。热动开关10包括外壳12，其余零件均插入此外壳内。热动开关的第一开关片14插入外壳12内。开关片14有第一接线端子16处在伸到外壳12外的外端，还有接触端18处在开关片14设置于外壳12内部的内端。第二双金属开关片20也插入外壳12内，接线端子22在伸到外壳12外的外端，开关片20的内端设置在外壳12内。
第一开关片14相对于外壳12是固定的，第二开关片20相对于外壳12是运动的。第二开关片20的内端24在第一位置和第二位置之间运动。在第一位置，第二开关片20的内端24与第一开关片14的内端18接触，接通接线端子16和接线端子22之间的电路(见图1)。一旦热动开关内达到预定的电路切断温度，第二开关片20的内端24运动到第二位置，方向如图1中箭头A所示，如此，第二开关片20的内端24从第一开关片14的内端18分离开。
绝缘片28置于外壳12的内壁26与第一开关片14之间，使第一开关片14与外壳12电绝缘。在两个开关片14和20的中部附近有U形槽绝缘块30。U形槽绝缘块30宜能相应地装入第一开关片14和第二开关片20的收窄段32和34。绝缘隔离块36在收窄段32和34之间，使开关片14与开关片20电绝缘。隔离块36用绝缘材料(以陶瓷为佳)制造，其第一侧38面对第一开关片14，第二侧40面对第二开关片20。在现述较佳实施例中，隔离块36用钙硼硅玻璃制造，这是一种玻璃陶瓷材料。两个开关片14和20都装在U形槽绝缘块30的U形槽42内并由其支撑。然后，整个组件(即绝缘片28、U形槽绝缘块30、开关片14、隔离块36和开关片20)插入外壳12内，第一开关片14和第二开关片20的相应外端16和22留在外壳12外。整个组件插入后，外壳12宜用环氧树脂44与外部密封。
现参见图3、4和5，隔离块36的相应顶视图、侧视图和底视图。第一导电接触垫片44装在隔离块36的第一侧38上。第二导电接触垫片46装在隔离块36的第二侧40上。电阻器48设置在隔离块36内。如图3-5所示，电阻器48宜为矩形片状。电阻器48分别用第一通路50和第二通路52与第一接触垫片44和第二接触垫片46实现电连接。每个通路用导电材料充填，使电阻器48与接触垫片44、46电连接。在此较佳实施例中，接触垫片材料成分约80％重为熔融银粉，其余为钙硼硅玻璃。通路50、52宜充填90％重熔融银粉，其余为钙硼硅玻璃。电阻器48宜用约90％重的钙硼硅玻璃，其余为小于10％重的二氧化钌粉和小于1％重的二氧化锰。
工作时，开关片的两个接线端子16和22接到周边电路上。例如，热动开关可以装在一个设备内，如安置在炉子上方的高架通风机内，如果周围温度超过预定的阈值温度，该热动开关可用于切断通风机的负荷电流。换句话说，当热动开关周围的环境温度上升并达到预定的阈值温度时，双金属的开关片20弯曲，离开固定的接触端流片14，使第二开关片20的内端24离开固定开关片14的内端18，切断两个接线端子16和22之间的电路。传统上，一旦环境温度降低到低于阈值温度，双金属片20向接触片16弯回，再次接通电路使通风机工作。
然而，根据本发明，加到通风机上、从而也加到两个接线端子16和22上的电流经过由第一接触垫片44、导电通路50、电阻器48、导电通路52和第二接触垫片46组成的电路流经第一开关片14和第二开关片20之间。电阻器48的电阻足够大，当第二开关片运动到断开位置时，电阻器产生足够的热量(例如1至5瓦，以4至5瓦为佳)，以保持外壳12内的温度等于或高于阈值温度。因此，第二开关片保持于第二断开位置，直至用开关关掉通风机或切断电源线(即拔下通风机的电源插头)撤去加到通风机上的负荷电流为止。此后，当环境温度降到低于阈值水平时，热动开关最终冷却下来，并自动重置。然后，可以合上通风机的开关或插上电源插头，使通风机能再次工作。
现参见图6所示本发明的另一个实施例，其中的外壳12用导电材料制造，即它是“带电的”。因此外壳成为与开关片20相对的接触片连接到周围电路上。换句话说，开关片14可以省略，用壳体的内壁代替。壳体的内壁可能需要镀银或镀金提高壳体的导电性。那时，隔离块36置于开关片20和外壳12之间，把这两个零件电绝缘。图6所示实施例的其余构造方法与图1至5所示实施例的构造方法相同，包括有一个电阻器置于隔离块36内。
通过根据本发明的壳封切断式热动开关现较佳实施例的叙述，可以认为，鉴于其中的讲解，将给在本技术领域有训练的人员提示另一些改进、变形和变化。因此应该理解为所有这些改进、变形和变化均属于本发明附录权利要求书所界定的范围内。
权利要求
1.一种热动开关，它包括一个外壳，有一个密封内部和一个外部；一个接触片，从所述密封的内部伸到所述外部，所述接触片相对于所述壳体是固定的，并有一个内接触位置；一个第一开关片，从所述密封的内部伸到所述外部，所述第一开关片有一个内端，所述第一开关片的所述内端在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置时，所述第一开关片的所述内端靠在所述接触片的所述内接触位置，而在所述第二位置时，所述第一开关片的所述内端与所述接触片的所述内接触位置分离开；一个隔离块，设置于所述外壳的所述内部所述接触片与所述第一开关片之间，所述隔离块用绝缘材料制造，所述隔离块有第一侧面面对所述接触片以及第二侧面面对所述第一开关片；一个第一导电接触垫片，置于所述隔离块的所述第一侧面上；一个第二导电接触垫片，置于所述隔离块的所述第二侧面上；一个电阻器，置于所述隔离块内，电连接于所述第一导电接触垫片与所述第二导电接触垫片之间，所述电阻器具有足够大的电阻，因此，当所述第一开关片的所述内端从所述第一位置运动到所述第二位置时，所述电阻器能产生足够多的热量把所述第一开关片的所述内端保持在所述第二位置，直至加到所述接触片和所述第一开关片上的负荷电流被撤去为止。
2.根据权利要求1的热动开关，其特征在于，所述电阻器用陶瓷材料制造。
3.根据权利要求1的热动开关，其特征在于，所述电阻器呈片状。
4.根据权利要求2的热动开关，其特征在于，所述电阻器呈片状。
5.根据权利要求1的热动开关，其特征在于，当所述第一开关片的所述内端处于所述第二位置时，所述电阻器产生1至5瓦热量。
6.根据权利要求5的热动开关，其特征在于，所述电阻器产生的所述热量在4至5瓦之间。
7.根据权利要求1的热动开关，其特征在于，所述接触片是第二开关片。
8.根据权利要求1的热动开关，其特征在于，所述接触片是所述外壳的一部分。
9.根据权利要求1的热动开关，其特征在于，处于所述第一位置时基本无电流流过所述电阻器，处于所述第二位置时有电流流过所述电阻器。
全文摘要
一种热动开关包括从密封的内部伸到外部的接触片和第一开关片。第一开关片的内端在第一位置和第二位置之间运动,第一开关片在第一位置时与接触片的接触位置接触,在第二位置时与该接触位置分离开来。隔离块设置在第一开关片和接触片之间。电阻器设置在隔离块内。该电阻器具有足够大的电阻值,当第一开关片的内端从第一位置移至第二位置时,电阻器能产生足够的热量把第一开关片的内端保持在第二位置,直至加到接触片和第一开关片上的负荷电流被撤去为止。
文档编号H01H37/54GK1241796SQ9910676
公开日2000年1月19日 申请日期1999年5月21日 优先权日1998年5月22日
发明者布兰多·L·韦尔, 詹姆斯·M·彼得罗 申请人:波特吉电子产品公司