過載脫扣器，特別是用于斷路器的過載脫扣器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種過載脫扣器，特別是用于斷路器的過載脫扣器，帶有由至少兩種不同類型金屬制成的金屬條（6），圍繞金屬條纏繞有加熱導體（7），其中在金屬條（6）和加熱導體（7）之間布置電絕緣體。本發(fā)明的特征在于，加熱導體（7）通過電弧焊接焊接在金屬條（6）上。
【專利說明】過載脫扣器，特別是用于斷路器的過載脫扣器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過載脫扣器，特別是用于斷路器的過載脫扣器，該過載脫口器帶有由至少兩種不同類型金屬制成的金屬條，圍繞金屬條纏繞有加熱導體，其中在金屬條和加熱導體之間布置電絕緣體。
【背景技術】
[0002]在電機的保護裝置內(nèi)、特別是在斷路器內(nèi)，將雙金屬條、或三金屬條用作過載脫扣器。為了達到所希望的斷開特征，金屬條通常要么具有加熱線圈要么具有加熱板疊。
[0003]加熱線圈涉及金屬線或者帶，它們圍繞雙金屬條纏繞。電絕緣體，例如玻璃纖維織物，位于雙金屬條和加熱線圈之間，以便避免個別加熱線圈到雙金屬條的短路。加熱導體和雙金屬彼此焊接在雙金屬條的上端部上。
[0004]加熱板疊涉及金屬帶，它折疊成一個板疊并固定在雙金屬條上。電絕緣體，例如云母片，位于單個褶層之間，從而使加熱板疊的金屬帶在其總長度上被電流流過。在帶有加熱線圈的雙金屬條、或三金屬條中，電流流過雙金屬。相反，在帶有加熱板疊的雙金屬條中，通常無電流流過雙金屬。電流流過的加熱板疊只是間接地加熱雙金屬。因此在這里在加熱板疊和雙金屬之間是不需要輸送。
[0005]用于纏繞的雙金屬的生產(chǎn)成本低于用于折疊的雙金屬條。對此有責任的是，更容易地能進行自動化、更低的材料需求和將纏繞的雙金屬以安裝和焊接技術更簡單地集成在所屬裝置的電流路徑中。出于這個原因力求優(yōu)選地使用纏繞的雙金屬。
[0006]然而纏繞的雙金屬的使用主要在所需要的雙金屬原料和加熱導體原料的可焊接性上具有其限制。在這里應用到電阻壓焊方法。當可以相對較好地焊接這種用在低設定范圍的保護裝置內(nèi)的原料時，顯著降低了需要高設定范圍的原料的可焊接性。因此纏繞的雙金屬主要是在具有低設定范圍的裝置內(nèi)。折疊的雙金屬用在具有高設定范圍的裝置內(nèi)。
[0007]如果技術上可能，也可以以焊接技術連接這些在雙金屬條情況下需要高設定范圍的原料，纏繞的雙金屬可以取代一系列折疊的雙金屬條設計。由此實現(xiàn)生產(chǎn)成本的減少。
[0008]在對雙金屬條內(nèi)需要高設定范圍的原料進行的電阻壓焊中產(chǎn)生的問題通常通過使用折疊的雙金屬條來解決。但必須考慮到較高的生產(chǎn)成本。此外嘗試了通過改進電阻壓焊方法使得還可以用于纏繞的雙金屬條的設定范圍限制盡可能向上地移動。在這個方向的措施在于例如，在焊接電源中，交流電技術被可更好控制調(diào)節(jié)的直流電技術(逆變器)所代替，對于焊接電極使用更好的原料，或者使用帶有伺服機構驅動器(發(fā)動機頭)和焊接力、復位運動和復位途徑的集成監(jiān)測裝置的焊鉗。其他的措施在于，對出現(xiàn)的焊接飛濺物的再處理，增強有損焊接強度的抽樣試驗、或者遷就低電極使用壽命(例如200次焊接)。此外，通常這樣確定加熱線圈的尺寸，即焊接面積達到加熱導體橫截面的50%，以便承載電流。這導致更高的材料使用，并且進而導致更高的成本。此外需要考慮的是，在可焊接不良的材料對中，利用電阻壓焊方法實際上無法形成為引導電流的加熱導體橫截面的100%的焊接面積。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種過載脫扣器，特別是用于斷路器的過載脫扣器，它在高設定范圍內(nèi)具有在金屬條和加熱導體之間優(yōu)化的連接。
[0010]該目的通過一種帶有權利要求1的特征的過載脫扣器來實現(xiàn)?？蓡为毷褂没蛘弑舜私M合使用的有利的設計和改進方案是從屬權利要求的對象。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種過載脫扣器，特別是用于斷路器的過載脫扣器來實現(xiàn)，其帶有由至少兩種不同類型金屬制成的金屬條，圍繞金屬條纏繞有加熱導體，其中在金屬條和加熱導體之間布置有電絕緣體。本發(fā)明的特征在于，加熱導體通過電弧焊接焊接在金屬條上。
[0012]由于通過電弧焊接方法、如鎢惰性保護氣體焊接(WIG)取代電阻壓焊，許多在高設定范圍內(nèi)使用的原料可以良好地連接。對于電阻壓焊有問題的是:熔點彼此遠離的原料組合，高電傳導性和熱傳導性的原料以及具有例如通過表面上的氧化層而波動的接觸電阻的原料。
[0013]對于這些問題，WIG焊接明顯是不敏感的。在這里無接觸地通過電弧產(chǎn)生過程熱量，從而幾乎不破壞表面上的氧化物。通過電弧的高溫，會將熔點彼此遠離的原料組合一起熔化。電熱傳導性和熱傳導性在WIG焊接中對焊接過程產(chǎn)生的影響不會像在電阻壓焊情況下產(chǎn)生的那么高。
[0014]此外，在高設定范圍的情況下，主要是使用三金屬原料代替雙金屬原料，也就是說，活性側和惰性側通過第三金屬層分開。在此通常涉及由銅或者銅合金組成的層。該層在電阻壓焊中會造成額外的問題。它與兩個位于外面的金屬層相比熔點較低。然而在焊接中能達到位于外面的金屬層的熔點。由于直接鄰近，低熔點的銅層通常也會一起熔化，會導致不期望的焊接飛濺物和雙金屬條粘附在焊接電極上的危險。因此該過程是難以控制的。
[0015]特別是在高設定范圍時為了確保在以后的開關設備中的電流承載能力所需要的在雙金屬和加加熱導體之間的大焊接面積決定了大焊接電流和功率。這在要焊接的對的接觸電阻偏差小時導致的是，引入的過程熱量的相對較強的波動，該過程熱量在波動的熔化形成中表現(xiàn)出來。
[0016]有利的是在電弧焊接方法中，如在WIG焊接過程中，一方面由方法決定地幾乎不會產(chǎn)生焊接飛濺物，另一方面通過在三金屬條上的正面的WIG焊接，內(nèi)部的銅層和通常由銅或者銅原料組成的加熱導體直接連接，這在電阻壓焊中是不可能的。通過這樣連接的銅原料的低電阻降低了在以后的開關設備中的焊接的內(nèi)電阻。因此對于電流承載能力只需要較小的焊接面積，由此使連接的安全性提高。此外可以表明，利用WIG焊接過程可以相對簡單地將100%的加熱導體橫截面與雙金屬焊接。
[0017]除了更穩(wěn)定的過程之外，WIG焊接在所產(chǎn)生的連接上因此還具有更有利的電性能。由于這種可能性，直到現(xiàn)在可以連接幾乎不可焊接的原料組合，折疊的雙金屬條取代纏繞的雙金屬條是可實現(xiàn)的。因此實現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低。
[0018]與其他熔焊方法相比，鎢惰性保護氣體焊接方法的特點在于一系列的優(yōu)點。結合WIG脈沖焊接和WIG交流電焊接，每一種熔焊可以接合合適的原料。在WIG焊接中實際上不會產(chǎn)生焊接飛濺物。由于焊接煙氣對的健康負擔相對較低。
[0019]WIG焊接的一個特別的優(yōu)點是，即不利用熔化的電極工作。增補焊接添加物和電流強度因而分離。焊工可以將焊接電流調(diào)整為最優(yōu)于焊接任務，且必須只能添加如同剛好需要的這么多的焊接添加物。這使得該方法特別是適合于焊接根部位置(Wurzellagen)和在不利位置(Zwangslagen)中焊接。由于在小空間中并且相對較小地產(chǎn)生熱量，工件的焊接延遲小于其他方法。由于焊縫質(zhì)量高，因此WIG方法優(yōu)選地用于焊接速度相對于質(zhì)量要求處于次要的情況。
[0020]WIG焊接裝置包括:電源，該電源在大多數(shù)情況下可以根據(jù)直流或者交流電焊接來接通；以及焊接噴嘴，該焊接噴嘴通過管道包與電源連接。焊接電線、保護氣體供給線、控制線路和在噴嘴較大時冷卻水的進口和回流部位于管道包內(nèi)。
[0021]有兩種方法來點燃電弧，即接觸點燃和高頻點燃。在接觸點燃時(摩擦或者劃線點燃(Anrei β ziindung)),與電極間隙相似地,鶴電極短暫地、類似于火柴地在工件上劃擦從而產(chǎn)生短路。在從工件上取走電極之后，電弧在鎢電極和工件之間燃燒。存在這種可能性，即在每一次點燃時，一些材料繼續(xù)懸掛在鎢電極上，該材料由于鎢的熔化溫度較高而作為雜質(zhì)留在熔焊池內(nèi)。因此通常將位于工件上的單獨的銅板用于點燃。
[0022]高頻點燃實際上完全取代了摩擦點燃。在高頻點燃時，借助給鎢電極提供高電壓的高壓脈沖發(fā)生器，使氣體在電極和工件之間離子化，由此點燃電弧。高壓脈沖發(fā)生器具有無危險的電流強度。
[0023]接觸點燃的一個變體是提升引弧(Lift-arc)點燃。電極直接放在工件上的焊接位置上。流動的小電流不足以損壞電極。在取走噴嘴時，點燃等離子電弧，并且焊接機的電子器件將電流提升至焊接電流強度。這種方法的優(yōu)點是避免高頻點燃時可能出現(xiàn)的電磁干擾。
[0024]通常將稀有氣體氬氣、更稀有的氦氣或者兩種氣體的混合物用于焊接。因此相對較貴的氦氣基于其更好的導熱性而被使用，以便提高熱量引入。保護氣體通過氣體噴頭引導到焊接位置。在WIG焊接中，可使用或者不用焊接填料來工作。對于手動焊接，如在氣體熔焊時一樣，通常使用條狀的添加物。當然，必須避免混淆氣體焊條，因為其化學組成彼此不同。
[0025]在WIG焊接時要區(qū)分直流電焊接和交流電焊接。具有負極化電極的直流電焊接用于焊接所有形式的鋼及其合金。相反，交流電焊接主要用于焊接輕金屬鋁和鎂。在特殊情況下也利用直流電并且利用正電極來焊接輕金屬。在此使用帶有非常厚的鎢電極的特別焊接噴嘴并且使用氦氣作為保護氣體。重要的是在輕金屬情況下鎢電極的正極化，因為它在多數(shù)情況下在其表面形成帶有如在氧化鋁或者氧化鎂的情況下熔點非常高的堅硬的氧化層。該氧化層在工件的負極化中破裂，因為工件只作為電子發(fā)射極而起作用，并且負氧離子被移走。
[0026]WIG焊接的進一步改進是借助脈沖電流的焊接。焊接電流在本底電流和脈沖電流之間以可變的頻率、本底電流和脈沖電流高度和寬度進行脈沖?？梢员舜朔珠_地調(diào)節(jié)脈沖頻率、脈沖寬度和脈沖高度。帶有可變電流變化曲線的WIG脈沖能只利用一個特殊的焊接裝置(焊接逆變器)來進行。在WIG脈沖焊接時可精準計量的熱量引入可實現(xiàn)良好的縫隙搭接、良好的根部焊接和不利位置內(nèi)的良好的焊接。如在管焊中一樣，避免在焊縫始端和焊縫終端上的焊縫區(qū)域。
[0027]本發(fā)明的特征在于，電阻加熱的原理在借助焊接來連接加熱導體和雙金屬時被通過電弧的無接觸熔化原理所取代。加熱導體和雙金屬之間的WIG焊接連接的優(yōu)點在于，可以焊接直到現(xiàn)在幾乎不可焊接的原料組合，以及發(fā)現(xiàn)了更穩(wěn)定的焊接過程應用。在焊接連接上還存在改進的電性能。此外，在高設定范圍內(nèi)帶有熱脫扣器的保護裝置的生產(chǎn)成本通過能自動化性和材料使用的降低而降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]接下來根據(jù)實施例以及根據(jù)附圖解釋本發(fā)明的其他的優(yōu)點和設計。
[0029]在此示意性地示出:
[0030]圖1在加熱導體和熱過載脫扣器的金屬條之間的WIG焊接過程的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]在圖1中示出了 WIG焊接裝置的結構。WIG焊接裝置具有:電源1，該電源在大多數(shù)情況下可以由直流電或者交流電焊接來接通；以及焊接噴嘴2，該焊接噴嘴通過管道包3與電源1連接。焊接電線、保護氣體供給線、控制線路和在的焊接噴嘴較大時冷卻水的進口和回流部位于管道包3內(nèi)。在焊接噴嘴2上布置有鎢電極4，在所述鎢電極上產(chǎn)生電弧5。電弧5撞擊在由金屬條6和加熱導體7組成的兩個要焊接的部分上。在WIG焊接時幾乎不會出現(xiàn)飛濺物，并實現(xiàn)了大的連接橫截面。
[0032]本發(fā)明的特征在于，電阻加熱的原理在借助焊接來連接加熱導體和雙金屬時被通過電弧的無接觸熔化原理所取代。加熱導體和雙金屬之間的WIG焊接連接的優(yōu)點在于，可以焊接直到現(xiàn)在幾乎不可焊接的原料組合，以及發(fā)現(xiàn)了更穩(wěn)定的焊接過程應用。在焊接連接上還存在改進的電性能。此外，在高設定范圍內(nèi)帶有熱脫扣器的保護裝置的生產(chǎn)成本通過能自動化性和材料使用的降低而降低。
【權利要求】
1.一種過載脫扣器、特別是用于斷路器的過載脫扣器，帶有由至少兩種不同類型金屬制成的金屬條(6),圍繞所述金屬條纏繞有加熱導體(7),其中在所述金屬條(6)和所述加熱導體(7)之間布置有電絕緣體，其特征在于，所述加熱導體(7)通過電弧焊接焊接在所述金屬條(6)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的過載脫扣器，其特征在于，所述電絕緣體設計為玻璃纖維織物。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的過載脫扣器，其特征在于，所述金屬條(6)設計為三金屬條。
4.根據(jù)權利要求3所述的過載脫扣器，其特征在于，所述三金屬條具有銅或者銅合金作為第三金屬層。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的過載脫扣器，其特征在于，所述電弧焊接設計為WIG焊接。
6.一種用于生產(chǎn)過載脫扣器、特別是用于斷路器的過載脫扣器的方法，所述過載脫扣器帶有由至少兩種不同類型金屬制成的金屬條(6)，圍繞所述金屬條纏繞有加熱導體(7)，其中在所述金屬條(6)和所述加熱導體(7)之間布置有電絕緣體，其特征在于，所述加熱導體(7)通過鎢惰性保護氣體焊接(WIG焊接)焊接在所述金屬條(6)上。
【文檔編號】H01H71/16GK103635986SQ201280031492
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權日:2011年7月5日
【發(fā)明者】安德烈亞斯·杜爾, 克薩韋爾·勞梅爾 申請人:西門子公司