专利名称：过载继电器中使用的磁通集中罩的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电磁接触器的过载继电器，更具体来说，涉及过载继电器中使用的磁通集中罩，它可减小多极接触器应用中的交叉极磁通干涉。
在工业应用中往往需要减小电气装置如电机起动器的尺寸，同时保持额定的电功率。当可用空间很苛刻时，大家知道使用霍尔效应传感器来测量导体中的电流。多相起动器为每相使用一个单独的极。减小接触器和起动器的过载继电器的尺寸可以减小每极之间的间距。当使用灵敏的装置如霍尔效应传感器时，就会存在交叉极磁通污染问题。流过一极中的导体的电流所产生的磁通可能偏至相邻的极并由相邻极中的霍尔效应传感器检测，从而影响传感器有有关电子装置的精度和控制功能。因此，在过载继电器中设置一个磁通罩，将通过一个特定极的电流所产生的磁通集中起来，并减少偏至相邻极磁通检测区中的磁通，这将是有利的。
本发明的目的是提供一种磁通集中罩，它将磁通集中在一个特定极部中，同时减小交叉极磁通干扰。
按照本发明的一个方面，一种磁通集中罩包括一个带槽层，其上具有多个极和多个导体孔，每个导体孔中能够接纳一个导体。所述罩包括一系列极屏蔽槽，它们至少部分地位于导体孔之间。每个极具有在包围每个导体孔的层上的内部磁通通路部分。由每个导体产生的磁通集中在每极内，并且由每个导体产生的杂散磁通基本被极屏蔽槽屏蔽于相邻极的内部磁通通路部分。
按照本发明的另一个方面，磁通集中罩包括多个带槽层。每个带槽层具有第一、第二和第三导体孔。该磁通集中罩包括一对基本为直线的极屏蔽槽，每条极屏蔽槽至少部分地位于导体孔之间，一条成形极屏蔽槽包围每个内部磁通通路部分。基本为直线的极屏蔽槽和成形极屏蔽槽将一极的导体产生的磁通屏蔽于另一极的内部磁通通路部分。
按照本发明的另一个方面，磁通集中罩包括多叠层构件。该磁通集中罩包括多个极部，每个极部具有一个孔以接纳横向穿过其中的导体。每个极部包括一条内部磁通通路部分，其具有气隙。一个磁通传感器设置在内部磁通通路部分的气隙中。该磁通集中罩还包括多条极屏蔽槽，因而当电流流过每个极部的导体时，所产生的磁通基本被极屏蔽槽防止偏至另一极部的磁通传感器。按照这种方式可减少交叉极磁通传感器干扰。
现在对照以下的附图详述本发明的各特征、目的和优点。
图1是一接触器的立体图，一过载继电器与其相连，形成按照本发明的电机起动器。
图2是图1起动器的立体图，图中接触器和过载继电器是分开的。
图3是沿图1中3-3线截取的剖视图，图中接触器与过载继电器相连。
图4是沿图3中4-4线截取的侧剖图。
图5的立体图表示按照本发明的磁通集中罩的单一层。
图6是过载继电器的简化印刷电路板的立体图，表示位于图5的磁通集中罩中的磁通传感器。
现在参阅图1，起动器10以立体图表示。起动器10是工业应用中用作电机控制装置的多相起动器，包括接触器12和过载继电器14。接触器是用于向电机(未画出)转换供应电流的电磁接触器，而过载继电器14检测电机电流，如流向电机电流过大(过载)则关闭接触器12。如图所示，过载继电器14连接于接触器12。过载继电器14通过过载继电器壳体18向接触器壳体20接纳一系列用接线器(lug)22固定的导体16a，16b，16c(部分用虚线表示)。过载继电器14包括一个可摆动的盖24，图中处于闭合位置。过载继电器盖24还包括一个孔 26(图2)，当盖24处于盖的闭合位置时，一个锁定搭扣28经由孔26穿过盖24。其它零件如开关30和发光二极管指示器32也能够以相似的方式通过或穿过盖24显示。
现在参阅图2，过载继电器14的盖24在图中处于盖的打开位置。盖24在盖的打开位置上，就可以看到在安装过程中插入过载继电器14上的开口17，插入接触器12的导体16a，16b和17b(图1)。过载继电器壳体18包括一个圆形开口，通过该开口设置连接于印刷电路板的电位计27的旋钮。电位计27包括一个改锥式槽29以便调节起动器10的特定电机的满负荷电流强度。当盖24处于盖的闭合位置时，电位计27被覆盖，通过锁定搭扣28插入的一个密封件可防止以后对电位计27无意的调节。
如图2所示，接触器12与过载继电器14分离，以便更好地表示它们之间的连接。为了进行连接，过载继电器14包括挠性锁定片34，每个锁定片连接于一个锁定凸起36。锁定凸起36最好呈T形，下文将参阅图6A-6C进一步详述。锁定凸起36可插入接触器12的壳壁40内的连接槽38中。每个连接槽38最好基本呈T形，带有一个接纳通道42，以便最初接纳锁定凸起36的头部44。接纳通道42一端终止于一锁定通道46中，锁定通道46比接纳通道42窄。在连接过程中，锁定凸起36进入接纳通道42，向下通过锁定通道46行进。锁定凸起36的头部44最好比锁定通道46宽，从而防止锁定凸起36通过锁定通道46脱出。锁定凸起36通过锁定通道36向下行进，直至挠性锁定片咬合在接触器壳壁40的唇边48之下。本专业普通技术人员知道不同数目的锁定凸起和连接槽38可用来完成类似的连接。
接触器12包括一个整体式平台50，平台基本与接触器壳壁40的平面成横向延伸。平台50包括用于支承成形线圈接头54的支承件52，所述接头54从接触器12内向处延伸。虽然图中画出两个成形线圈接头，但是显然也可以使用不同数目和布置的成形线圈接头。当连接时，过载继电器14放置在平台50上，形成与成形线圈接头54的电连接。
现在参阅图3，如图所示，起动器10带有连接于过载继电器14的接触器12。过载继电器14具有与接触器12的简化连接，它包括一个弹性咬合连接和一个对接式电连接，它们是基本在同时发生的。
接触器12包括安装在接触器壳体20上的静止触头56。一个活动触头58安装在活动触头承载件60上。活动触头58借助活动触头偏压机构62被偏压向静止触头，所述偏压机构62设置在活动触头承载件60的上壳64和活动触头58之间。
按照传统方式由电磁线圈68包围的一个磁芯66设置在接触器壳体20的底部70上、磁芯66最好是一个实心铁件。电磁线圈68最好以直流运行，因此，磁芯66无需象其它具有类似功率容量交流电磁相对物那么大。因此可以减小接触器12的总体尺寸。当赋能时，磁芯66吸引连接于活动触头承载件60的衔铁72。活动触头承载件60与衔铁72一起被导销74引向磁芯66。
导销74一端压配或固定地模制在活动触头承载件60中的内表面76上。导销74可沿磁芯66内的导向面78滑动。单一的导销74在中央设置，为衔铁72和活动触头承载件60在向着和背离磁芯66的运行中提供顺畅的通路，防止由不平稳运动引起的运动过程中的侧向运动，以及活动触头承载件60的局部锁死。活动触头承载件60在其上端部77由接触器壳体20上的表面引导。导销74部分地由弹性衔铁复位弹簧80包围，该弹簧在活动触头承载件60移向磁芯66时受压缩。衔铁复位弹簧80偏压活动触头承载件60及衔铁72，使其离开磁芯66。导销74和衔铁复位弹簧的组合有助于形成活动触头承载件60平稳的向下运动，并有助于防止在触头闭合过程中可能出现的倾斜或锁死。！60沿导向面78引导，这有助于形成向着磁芯66的更平的路径。另外，导销74的下端部82可用于缓冲其向下运动中的向下运动，就象缓冲器那样，这有助于减少回跳和缓冲带有磁芯66的衔铁72的闭合。导销74、表面78和壳体20的适当公差可促进其在这种能力中的应用。
现在考虑接触器12和过载继电器14之间的电连接。一线圈延伸部84从电磁线圈68延伸。象将要对照图9-10所作进一步描述那样，线圈延伸部84连接于一成形线圈接头54。成形线圈接头54从接触器12的壁40向外延伸。成形线圈接头54伸向并抵靠在平台50上，以便自身定位以对接作为过载继电器14的印刷电路板92一部分的导电体或铆钉90。在工作中，电力通过连接器99送向印刷电路板92，连接器99的尺寸例如可接纳一个JP1型八销连接器，该连接器插入过载继电器14的开口101中。电力通过印刷电路板92引导，从而能通过铆钉90得到，以便当成形线圈54接触铆钉90时就形成与线圈68的电连接，当过载继电器14快动配合于接触器12时就发生这种情形。
导体16a穿过过载继电器14进入接触器12并由接线器22固定，导体16和16c也是如此。显然，在接触器12的相对侧也进行类似的连接，使其它导体可以插入并由接线器22a固定，以便完成至接触器12的电流通路。
象将在图5的讨论中详细描述的那样，过载继电器14包括一个磁通集中罩94。由于借助冲压工艺制造磁通集中罩94的需要，它最好由薄层的叠层构件96固定在一起构成。一个磁通传感器，例如霍尔传感器98插在罩的每极的气隙中。霍尔传感器98由引线100连接于印刷电路板92，并焊接在印刷电路板92上，因而它立在印刷电路板92上。磁通集中罩94关于壁95精确地定位在过载继电器壳体20中，以保持霍尔传感器98的对准。霍尔传感器98和磁通集中罩94，与印刷电路板92组合，形成必要的电流检测电路，使接触器12受到保护，并且在过载电流期间可被去除能力。
图4是过载继电器14的横剖图，如前所述，它包括一个磁通集中罩94，该罩最好由多层叠层构件96构成。如图所示，锁定搭扣28从过载继电器14延伸。锁定搭扣包括一个固定孔150，在该孔中防滥用密封件如金属线或引线封焊用于防止盖24的非受权开启。
现在参阅图5，图中画出罩94的一个单层96。罩94最好是由含铁材料如钢构制的，其具有比空气低的磁阻并易于接受磁通。显然，多个层96用于达到需要的磁场强度，但是，具有较大厚度的单层也可以适当的使用，罩94的每层具有极区130a，130b和130c，穿过这些极区分别用于接受导体16a，16b和16c(图4)。每个极区将接受所产生的与流过该极区的电流的大小和相位成正比的磁通量。每个极区130a，130b和130c包括气隙132a，132b和132c，磁通传感器如霍尔传感器98a，98b和98c放入上述气隙中。由于霍尔传感器小且易于装配在过载继电器中的可用空间中，因而采用霍尔传感器。由于减小的可用空间，各极之间的间距可能引起一极中的霍尔传感器检测(额外的)来自相邻极的杂散磁通。在工作过程中，电流沿着横向穿过构件96的方向流过导体16a。这样的电流可产生在箭头136所示逆时针方向上的磁通通路。例如，磁通通路136在内部磁通通路部分141上的内部磁通通路138和由U形通道142分成的外部磁通通路140之间分割。为杂散磁通提供路径的外部磁通通路140基本由极屏蔽槽144a防止直接向着极区130b行进，但是，一些杂散磁通确实经由气隙139行进。被测磁通被集中在主磁通通路138中，在该通路中，必须跳过气隙132a并最终穿过霍尔传感器98a。由极屏蔽槽144a以及类似地由144b形成的长通路不仅将特定极被测磁通集中在该极的霍尔传感器中，而且也最大程度减少了任何从长通路或经由气隙139的杂散磁通，从而使相邻极的霍尔传感器被屏蔽，免于交叉极磁通干扰作用。显然，U形通道142也防止磁通干扰相邻极的霍尔传感器98a，98b和98c，从而被认为也是极屏蔽槽。根据本发明可构想出减少磁通转移的极屏蔽槽和U形通道的任何结构和配置。另外，虽然图示了两条极屏蔽槽144a和144b和三条U形通道，但是显然更多的各种结构和形状的极屏蔽槽例如144a和144b和附加通道也可以用来减少交叉极磁通干扰。
横过气隙132a-132c的磁通线数量是由气隙的长度和宽度决定的。磁通集中罩94的具体屏蔽和磁通集中特性是由直线的极屏蔽槽144a-144b和U形通道，或成形极屏蔽槽142的配置、结构和宽度决定的。
现在参阅图5-6，图中印刷电路板9除霍尔传感器98a，98b和98c，以及JP1型连接器99以外未画出其相关的电气元件。霍尔传感器98a-98c被引线100抬离印刷电路板92的表面93。霍尔传感器98a-98c从印刷电路板92的表面直立以便自身对准在气隙132a-132c中。印刷电路板92和磁通集中罩94都固定在过载继电器壳体20(图和4)内，以便不致于干扰霍尔传感器的精确配置和取向，霍尔传感器经定位必须使其敏感面垂直于磁通方向。印刷电路板92也包括开口101，通过该开口接受导体。在工作中，多层磁通集中罩94放置得使霍尔传感器设置在磁通集中罩94的气隙132a-132c中。导体孔103相应于开口101，以便使导体可以穿过印刷电路板92和磁通集中罩94。净效应是流过每个导体16a-16c的电流产生穿过罩94进入霍尔传感器98a-c的磁通以实现该导体的电流测量。
已经就推荐实施例描述了本发明，除了已明确表述的以外的各种等同物、替代物和修改显然也是可能的，并落在权利要求书的范围内。
例如，磁通集中罩94可以具有多种组合和尺寸的极屏蔽槽和通道，以便有效地防止交叉极磁通传感器干扰。
权利要求
1.一种磁通集中罩(94)，它包括一个具有多个极(130a，130b，130c)和多个导体孔(103)的带槽层(96)，每个导体孔(103)能够穿过其接受一导体(16a，16b，16c)，并且包括一系列极屏蔽槽(144a，144b)，所述极屏蔽槽至少部分地位于导体孔(103)之间，每个极(130a，130b，130c)在包围每个导体孔(103)的层上的一个内部磁通通路部分(141)；其中，每个导体(16a，16b，16c)产生的磁通被集中在每个极(130a，130b，130c)中，每个极产生的杂散磁通基本被极屏蔽槽(144a，144b)屏蔽于相邻极的内部磁通通路部分(141)。
2.如权利要求1所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)包括在每个极(130a，130b，130c)内的气隙(132a，132b，132c)，所述气隙能够接受磁通传感器(98a，98b，98c)，所述气隙(132a，132b，132c)沿内部磁通通路部分(141)设置，并与导体孔(103)连为整体；极屏蔽槽(144a，144b)减少了进入相邻极(130b)的内部磁通通路部分(141)的一个极(130a)的杂散磁通以防止杂散磁通被相邻极(130b)的磁通传感器(98b)检测。
3.如权利要求1所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)是由具有比空气低的磁阻的材料构制的。
4.如权利要求1所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)是由含铁材料构制的。
5.如权利要求4所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述含铁材料是钢。
6.如权利要求1所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层是冲压制成的。
7.如权利要求1所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层是叠层的。
8.如权利要求2所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述磁通传感器(98)是霍尔传感器。
9.如权利要求1所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)连接于过载继电器(14)且设置在其内。
10.如权利要求2所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述磁通传感器(98)连接于用于向接触器(12)提供电力的印刷电路板(92)且与其配合工作。
11.一种磁通集中罩(94)，它包括多个带槽层(96)，每个带槽层(96)具有相应于第一(130a)、第二(130b)和第三(130c)极的第一、第二和第三导体孔(103)。每个导体孔(103)能够穿过其接受一导体(16)，并且具有一对基本为直线的极屏蔽槽(144)，每个直线极屏蔽槽(144)至少部分地位于导体孔(103)之间，每个极(130)具有围绕每个导体孔(103)的内部磁通通路部分(141)，并具有包围每个内部磁通通路部分(141)的成形极屏蔽槽(142)；以及在每个极(130)中的导体(16)产生的磁通被集中在每个极(130)中，一个极(130)的导体(16)产生的杂散磁通被基本呈直线的极屏蔽槽(144)和成形极屏蔽槽(142)基本屏蔽于另一极(130)的内部磁通通路部分(141)。
12.如权利要求11所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)包括在每个极(130)内能够接受磁通传感器(98)的气隙(132)，所述气隙(132)沿内部磁通通路部分(141)设置，并与导体孔(103)连为整体。极屏蔽槽(142)减少进入相邻极(130)的内部磁通通路部分(141)的一个极(130)的杂散磁通，以防止杂散磁通被相邻极(130)的磁通传感器(98)检测。
13.如权利要求11所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)是由具有比空气低的磁阻的材料构制的。
14.如权利要求11所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)是由含铁材料构制的。
15.如权利要求14所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述含铁材料是钢。
16.如权利要求11所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)是冲压制成的。
17.如权利要求11所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)是叠层的。
18.如权利要求12所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述磁通传感器(98)是霍尔传感器。
19.如权利要求11所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述带槽层(96)连接于过载继电器(14)，并设置在其内。
20.如权利要求12所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述磁通传感器(98)连接于用于向接触器(12)提供电力的印刷电路板(92)，并与其配合工作。
21.一种磁通集中罩(94)，它包括多个极区(130)，每个极区具有一个孔(103)，以便横向穿过其接受一导体(16)，并包括一个具有气隙(132)的内部磁通通路部分(141)；一个设置在内部磁通通路部分(141)的气隙(132)内的磁通传感器(98)；以及多条极屏蔽槽(144)，当电流流过每个极区(130)的导体(16)时，在每个极区(130)中流动的磁通基本被极屏蔽槽(144)防止达到所述多个极区(130)的另一个的内部磁通道路部分(141)中的磁通传感器(98)，从而减小交叉极磁通传感器干扰。
22.如权利要求21所述的磁通集中罩，其特征在于所述磁通集中罩(94)包括多个叠置的层(96)。
23.如权利要求21所述的磁通集中罩(94)，其特征在于所述磁通传感器(98)是霍尔传感器。
24.如权利要求21所述的磁通集中罩(94)，其特征在于具有三个极区(130)。
25.如权利要求21所述的磁通集中罩(94)，其特征在于每条极屏蔽槽(144)位于一个极区(130)的内部磁通通路部分(141)和另一个极区(130)的内部磁通通路部分(141)之间。
26.如权利要求22所述的磁通集中罩(94)，其特征在于每个叠层构件(96)是冲压制成的。
27.如权利要求22所述的磁通集中罩(94)，其特征在于至少一个叠层构件(96)连接于过载继电器(14)，并设置在其中。
全文摘要
本发明涉及用于多极电磁接触器(10,12)的过载继电器(141)的磁通集中罩(94),它具有叠层构件的带槽层(96)。层(96)具有一系列极屏蔽槽(144),它们集中由穿过每层(96)上的导体孔(103)的载流导体(16)产生的磁通。磁通传感器(98)设置在罩(94)的每极内的气隙(132)中。通过屏蔽所产生的磁通以避免其达到另一极(130)的磁通传感器(98),极屏蔽槽(144)减小了交叉极磁通传感器干扰。
文档编号H01H71/12GK1267076SQ0010388
公开日2000年9月20日 申请日期2000年3月10日 优先权日1999年3月12日
发明者库尔特·V·埃克罗斯, 詹姆斯·A·贝克尔, 简·J·沃克 申请人:尹顿公司