专利名称：一种电机起动器的整体套和该套的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电动机的电机起动器，以及一个用于至少一部分该电机起动器的套和该套的加工方法。
背景技术：
电机起动器是一种用于将电力(电流和电压)以一种受控制的、可预测和安全的方式输送到电动机的装置。大部分的电机起动器，尤其是那些应用于中高压(即千伏级电压)的采用了一个装有熔丝的接触器，其用于连接和中断电动机的电力。接触器和熔丝通常被包括在一个提供绝缘的套内。
由于大电流和高电压经过所述电机起动器被传送，需要优先地考虑屏蔽和绝缘，以防止在起动或停机阶段产生电弧、随时间积累的绝缘体故障和其它不期望的结果。
一般所述的套由多个部件组装而成，同时挑选所述部件以使屏蔽和绝缘效果最大化。在许多情况下，在电机起动器内的终端和/或电子元件之间要保持很大的空隙，以利于提供足够的绝缘。这导致了电机起动器很大和/或很笨重。
发明内容
一方面，本发明提供一种用于电机起动器的整体导体安装单元，其包含绝缘材料的套，和多个用来通过电子元件将电流从电源传导至负载的嵌入导体。
所述套可包括接纳装置，其容纳电机起动器的电子元件。
电子元件可包括一个熔丝元件和/或电机起动器的相连接器。
在一些实施方式中，绝缘材料是环氧塑性材料。
整体套可以被结合到电机起动器内，例如中压电机起动器内。
将电导体结合进入环氧套在设计上可优选地导致更小的“占地面积”。从而使装置更小和更轻便，这一点这在那些空间很珍贵的应用中是很重要的(例如在船、油井钻探平台等上)。
此外，也尽可能地达到了在电机起动器的制造和组装过程中采用更少的部件的目的。这使得可靠性增加，组装和维修时间被减少，也减少了材料的损耗并减少了材料费用。
当导体被嵌于环氧树脂套中时，环氧树脂的绝缘效果显著的高于用于传统中压电机起动器的绝缘体，所述的绝缘体依靠于或部分依靠于电子导体之间绝缘的空隙。作为结果，将环氧树脂用作主绝缘体允许导体被紧凑布置在一起，进而有助于提供更小的占地面积。
第二方面，本发明提供了一种用于模制整体套的工具，包括一个用来将材料模制为预定形状的空腔，其中该空腔被设置为允许可流动材料在有元件嵌入处的收缩量最小，在没有元件嵌入处为预定的收缩量。
该工具可包括用以对流动材料的冷却进行控制的加热元件。该工具可由多个部件组构成。
预定收缩量约为2.5～3％，其中流动材料可以为塑性材料，例如环氧树脂。
嵌入流动材料中的元件可以是金属导体。
第三方面，本发明提供了一种制造一用于形成一个工具的模具的方法，包括下面步骤模制部件，使得在模制部件中没有元件要被嵌入的位置具有大于最后成型部件尺寸的预定量，在有元件要被嵌入的位置具有与最后成型的部件尺寸基本上相同的尺寸。
该模具可以是一个在计算机系统上制造的三维计算机辅助设计模具。
可通过将此部件分为多个子部件，然后模制各个子部件来模制该部件。
该模具可被用来为一个能够以适当的材料成型为所述工具的装置提供指导。该装置可以是一个电脑数值控制机器。
第四方面，本发明提供一种电机起动器，其包括一个依照本发明的第一方面的整体导体安装单元。
本发明实施例的更多特征将通过示例的方式并参考附图进行描述，在附图中图1示出了根据本发明的一个实施例的中压电机起动器的侧视图；图2示出了根据本发明的一个实施例的中压电机起动器的另一侧视图；图3示出了根据本发明的一个实施例的两个中压电机起动器(并排设置)的前视图；图4示出了为形成具有根据本发明的一个实施例的嵌入导体的环氧树脂套，被嵌入环氧树脂套中的导体的分解图。
图5A-5F示出了根据本发明的一个实施例的具有被嵌入导体的环氧树脂套的示意图；图6A-6J示出了图5A-5F中的环氧树脂套的剖面示意图。
具体实施例方式
参考附图1-3(注意所有附图中相同的标记用来表示相同的部件)，其显示出了根据本发明实施例的电机起动器100。
这里示出的电机起动器由ABB澳大利亚Pty有限公司制造，是将以“UnigearType ZVCTM”商标出售的模具中的一种。附图1-3示出的电机起动器是中压电机起动器(约1-12kv电压；约200-400A电流)。
该电机起动器包括金属框101，其中容纳包含有电触点102的汇流条上升器(busbar riser)，配置所述电触点用于将电机起动器与负载(例如电动机)和电源连接起来。
电机起动器进一步包括一个真空操作接触器模块104，其在收到一个适当的命令时(例如来自一个控制仪表板，一个计算机接口或一般仅用于紧急情况下的手动连接设备)将电源与负载相连接。
所述接触器模块与合适的熔丝106电接，该熔丝被容纳在由环氧树脂材料加工成的整体套108中。整体套包括用于将负载与电源相连(通过真空操作接触器模块和熔丝)的嵌入导体(附图4所示)。
附图5A-5F和6A-6J是穿过整体环氧树脂套的剖面示意图，其突出了由所述被嵌入的导体形成的复杂电路。
真空接触器模块和整体套被容纳在活动内框109中，该活动内框109配置为允许接触器和熔丝能滑入或滑出金属框101。
电机起动器还可以采用接地开关和互锁传输设计(包括屏蔽和可锁的连接板110)，其允许内框109能够容易地从电源和/或负载中抽出和插入到其中。这就允许在维修或紧急情况下，电机起动器的部件能从框架101中较容易地安装和移除。
下面描述一种用于加工整体套的工具的一个实施方式。
内嵌导体的环氧套的形成体现为一个基础性的工程问题。当环氧树脂材料由液态(大约为130℃)凝结为固态(大约在110℃或更低温度)并进一步在环氧树脂的硬化过程(由于在120℃时组分之间内部化学反应加速)过程中以及最后冷却到室温时，环氧树脂(和许多其它塑料或聚合材料)会收缩一个被限定的量。环氧树脂，作为电子绝缘的专用的结构，在从凝胶体(在110℃)到室温下(环境温度20-30℃)的固态的过渡过程中大约收缩2.5-3.0％。
因此，用于制造环氧树脂材料形成的部件的工具(即模具)一般制造得比部件的成型期望尺寸略大，以此来补偿当环氧树脂固化(凝胶化)和冷却时部件发生的收缩。
但是，在同一温度范围下，大部分金属的膨胀和收缩都要低多个数量级(大约0.003-0.004％)。因此，将金属部件嵌入冷却环氧树脂流体将应力引入所述环氧树脂层内。
特别地，由于金属导体的存在，因此在冷却过程中与嵌入的金属导体很接近的冷却环氧树脂会受到约束并使收缩受到阻止而不会收缩2.5-3％。
因此，要模制嵌有金属导体的环氧树脂套，要求制造一种具有特定特征的工具(即将流体环氧树脂灌入其中的模具)。
本实施例的工具由一个分两步的方法加工而成。首先，通过计算机辅助设计(CAD)软件应用设计出一个三维模型。在本实施例中，该工具被分为五个单独的部分，当被组装时，这些部件形成一个模具。然后将此CAD模型提供给一个电脑数值控制器，这样以使固体钢块可被加工形成五个部件，此五个部件组装后可形成所述工具。如前所述，此工具被修正为可对工具中没有嵌入导体的部分的收缩量进行补尝，并允许在嵌入导体处留一点或不留收缩余量。
此工具还可采用一种熔模模制技术进行加工制造。也就是，将一个低熔点的软质而基本为固态的材料，例如蜡或一种类似橡胶的物质，雕刻或加工为一个“模型”部件。当取得预期的形状后，在该模型部件外覆盖连续的多层粘土(或其它粘接材料)以形成取得该模型部件细节特征的外壳。随后将此形成的块状部件送入炉中干燥，这样使得外壳被烘烤形成为坚硬的模具，而内部模型部件由于炉子的加热而融化并流出该块状部件。这就形成了可将液态环氧树脂灌入其中进行处理的耐用的工具。
本实施例的工具设计为对工具中没有嵌入导体的部分的收缩量进行补尝，以及允许对具有嵌入导体处不留或少留收缩余量。例如，如附图4所示，沿着环氧套的基部上延伸设置多个嵌入导体，所述环氧套容纳有熔丝的导体。因此，该工具的基部尺寸与最终冷却成型的套尺寸大致相同。但是，在套的顶部，没有嵌入导体。因此，设计所述工具的顶部为比由该工具制造的期望套尺寸值要大2.5-3％。这样，当灌入工具的环氧树脂冷却时，套的基部仍保持期望的尺寸(由于嵌入导体对其压力)，而套顶部在冷却时收缩2.5-3％。这就允许冷却完的套能够保持预期的最终形状和尺寸。
本实施例的工具由被设计为按顺序进行连接的五个部件进行制造，以使得在加工环氧树脂套中，当工具的每部件与其它部件连接时，如附图4所示的每个被嵌入的导体，被定位和保持在每个部件的端部。这样就形成了耐用的工具，在其中已经包含了导体元件并且可将液态环氧树脂灌入其中以进行固化。在工具凹部的侧壁处设置加热元件，以确保所述环氧树脂流体凝固-凝胶在一个被控制的进程下返回到该流体的浇注温度，这样使得由于固化而产生的收缩在浇注温度下被复原。
在此描述的实施例提供了优于现有技术装置的很多优点。首先，电导体与环氧树脂套的结合使设计具有了小得多的“占地面积”。这也使装置更小，这在那些空间很珍贵的应用中是很重要的(例如船体，油井钻探平台等)。
第二，在电机起动器的制造和组装过程中使用了更少的部件。这就增加了可靠性，减少组装和维修时间，减少材料的损耗以及降低了材料的费用。
第三，当导体被嵌于环氧树脂套中时，环氧树脂的绝缘效果显著的高于用于传统中压电机起动器的绝缘体，所述的绝缘体依靠或部分依靠在电子导体之间绝缘的空隙。作为结果，在主绝缘体中应用环氧树脂使得导体可紧凑地布置在一起，进而有助于提供更小的占地面积。
权利要求
1.一种用于电机起动器的整体导体安装单元，其包括绝缘材料的套，及多个用来通过电子元件将电流从电源传导至负载的嵌入导体。
2.一种根据权利要求1所述的整体导体安装单元，其中包括接纳装置，其被设置用于容纳电机起动器的电子元件。
3.一种根据权利要求2所述的整体导体安装单元，其中电子元件包括一个熔丝部件。
4.一种根据权利要求2或3所述的整体导体安装单元，其中电子元件包括电机起动器的相连接器。
5.一种根据权利要求1或4中任意之一所述的整体导体安装单元，其中绝缘材料是环氧塑性材料。
6.一种根据权利要求1至5中任意之一所述的整体导体安装单元，其中整体导体安装单元被结合到电机起动器内。
7.一种根据权利要求6所述的整体导体安装单元，其中电机启动器是中压电机起动器。
8.一种用于模制整体套的工具，包括一个用来将材料模制为预定形状的空腔，其中该空腔被设置为可流动材料在有元件被嵌入处为最小的收缩量，在没有元件被嵌入处为预定的收缩量。
9.一种根据权利要求8所述的工具，还包括用以对可流动材料的冷却进行控制的加热元件。
10.一种根据权利要求8或9所述的工具，其中该工具由多个部件形成。
11.一种根据权利要求9或10所述的工具，其中预定收缩量约为2.5-3％。
12.一种根据权利要求8、9、10或11所述的工具，其中可流动材料为塑性材料。
13.一种根据权利要求12所述的工具，其中塑性材料为环氧树脂。
14.一种根据权利要求8至13中任意之一所述的工具，其中元件为金属导体。
15.一种用来形成工具的模具的制造方法，包括下面步骤模制部件，在所述被模制部件中没有元件嵌入的位置具有大于最后成型部件尺寸的预定量而在有元件嵌入的位置具有与最后成型的部件尺寸基本上相同的尺寸。
16.一种根据权利要求15所述的方法，其中所述模具利用在计算机系统上形成的三维计算机辅助设计模具来产生。
17.一种根据权利要求15或16所述的方法，还包括步骤将此部件分为多个子部件，然后模制各个子部件。
18.一种根据权利要求15至17任意之一所述的方法，还包括步骤提供给该模具一个能够对适合的材料进行成形以形成所述工具的装置
19.一种根据权利要求18所述的方法，其中装置为一个电脑数值控制的机器。
20.一种电机起动器，其包括权利要求1中的整体导体安装单元。
全文摘要
本发明公开一种用于电机起动器的整体导体安装单元，包括一个绝缘材料的套，和多个用来将电流从电源通过电子元件传导至负载的嵌入导体，包括接纳装置，其被设置用于容纳电机起动器的电子元件，其中电子元件包括一个熔丝部件。本发明还公开一种用来形成工具的模具的制造方法，包括下面步骤模制部件，在所述被模制部件中没有元件嵌入的位置具有大于最后成型部件尺寸的预定量而在有元件嵌入的位置具有与最后成型的部件尺寸基本上相同的尺寸，其中所述模具利用在计算机系统上形成的三维计算机辅助设计模具来产生。
文档编号H02K15/00GK101072006SQ20071009235
公开日2007年11月14日 申请日期2007年3月5日 优先权日2006年3月3日
发明者唐纳德·G·特维 申请人:Abb技术股份公司