专利名称：无弹簧的过载继电器开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过载继电器开关，更具体地涉及一种具有减少数量的部件、包括不具有弹簧和较不复杂的部件的过载继电器开关。
背景技术：
例如但不限于电机起动器的过载继电器的过载继电器用于在过电流情况下中断电机的供电。电源通常经由多条导线向电机供电。在导线上设置接触器开关组件并将其构造为用于中断电路。即，接触器开关组件具有多个构造以在第一、开启配置和第二、关闭配置之间移动的开关元件，第一、开启配置其中不能从电源到电机传送电流，第二、关闭配置其中从电源到电动机传送电流。多个开关元件通过电磁线圈在位置之间移动。接触器开关组件的配置由继电器开关控制。即，接触器开关组件电磁线圈接收来自继电器的命令信号。只要提供命令信号，接触器开关组件电磁线圈就将开关元件保持在第二、关闭配置。如果命令信号中断、或者未提供命令信号，则接触器开关组件电磁线圈将开关元件移动到/保持在第一、开启配置。在继电器开关产生命令信号。即，将继电器开关构造为检测导线中的电流特性，如果没有过电流情况存在，则提供命令信号。继电器开关通常具有两个输出命令信号和复位指示。在继电器开关内存在具有两对电端子和两个开关元件的开关组件。当第一对电端子由开关元件耦合时，即电导通时，向接触器开关组件提供命令信号。当第二对电端子由开关元件耦合时，即电导通时，向复位指示器提供指示信号。将开关元件以相反的配置构造。即，如果第一接触关闭，则第二接触开启，反之亦然。因此，继电器开关或者提供命令信号并关闭配置保持接触器开关组件，或者不提供命令信号并使接触器开关组件移动至开启配置，同时提供需要复位的继电器的指示。继电器开关，例如但不限于美国专利US No. 4，528，539和4，520, 244中公开的继电器开关，主要依赖但不排除机械装置以探测导线中的过电流情况以及移动开关组件的开关元件两者。即探测过的电流情况和致动的继电器开关的装置是机械装置。通常，机械装置在过电流情况期间依赖生成的热来使双金属(bi-metal)弯曲。双金属设置为邻近或耦合至机械链接，该机械链接响应于双金属的过热而移动并使得过载继电器开关组件开启第一对电端子。机械链接典型地作用为“快速开关(snap switch)”或“升降刀片”。快速开关是导通开关元件的继电器开关。快速开关包括多种特征，例如但不限于开口、弯曲、折缝、裂缝和/或成形部分。这些特征允许快速开关导通元件响应于人工启动而充分改变配置；即导通元件的快速开关将在两个配置之间快速合上。例如，可将快速开关配置为向右弯曲从而实现接触并且电接合第一端子。一旦启动，例如施加压力到快速开关的选定点，该特征使快速开关向左弯曲，从而断开第一端子。如上所指出的，开启第一端子将停止到接触器开关组件的命令信号，并且接触器开关组件将开启。当接触器开关组件开启时，通过继电器开关的电流将停止并且双金属元件将冷却。接着，可复位继电器。复位动作例如可以是，施加压力到使得快速开关导通元件的快速开关以返回其中第一端子处于电导通的配置。复位继电器通常由通过继电器外壳延伸的复位致动器(通常是按钮或控制杆)完成。当人工启动时，复位致动器将元件接合到继电器操作机构，并将这些元件重置为正常操 作。这将包括将过载继电器组件的开关组件移动至第二配置，其中该第二配置提供有命令信号并且将关闭接触器开关组件。因此，复位继电器还会允许向电机供电。复位致动器通常被构造为接合各种继电器操作组件的机械元件并且通常具有复杂的形状。例如，致动器通常包括一个或多个径向延伸和/或凸缘，其被构造为接合并移动在继电器内部的其他部件。此外，复位开关通常由弹簧偏置到跳闸位置(在过电流情况后复位致动器所处的位置)。复位开关的复杂形状和弹簧装载增加了继电器开关的复杂性和组装成本。此外应注意到，继电器开关可以包括除复位致动器外或与复位制动器结合的测试致动器。测试致动器包括额外的机械链接，其能使继电器开关操作机构跳闸，即，使过载继电器组件的开关组件开启第一对电端子从而模拟过电流情况。然后，继电器开关可由复位致动器或通过反转测试致动器的启动而复位。即，测试致动器通常工作于拉出-测试、推动-复位配置。与复位致动器相类似，测试致动器通常具有复杂的形状并且是弹簧偏置的。此外如上所提及的，如果继电器开关是快速开关，快速开关导通元件通常具有复杂的形状。需要该形状以实现快速开关导通元件所需的“合上”效果。此外，快速开关导通元件还可以与继电器的其他部件接合、接触或额外相互作用。因此，复位致动器、测试致动器和继电器开关导通元件每个都具有复杂的形状。这些部件的制造成本高，而且由于必须将元件放置在恰当的位置上以用来与其他部件相互作用，其安装成本也很高。
发明内容
本公开的概念涉及一种过载继电器组件，其省去多个机械部件，这些部件包括但不限于测试偏置弹簧、具有形状复杂的复位致动器、机械检测和致动装置、和复杂的快速开关导通元件。所公开和主张的概念提供了一种过载继电器组件，其采用电流监控电路以取代用于检测过电流情况的机械装置。电流监控电路包括一个或多个构造用于检测过电流情况的可编程逻辑电路。当检测到过电流时，电流监控电路提供第一信号。由于许多机械检测装置的省略，该机械检测装置作用于导致过载继电器组件的开关组件的启动的其他机械部件，因此现在由电磁线圈使开关组件启动。将电磁线圈构造为响应于指示过电流情况的第一信号。电磁线圈耦合至过载继电器组件的开关组件并构造成移动第一和第二开关部件两者。此外，测试和复位致动器的具有降低的复杂度。即，测试和复位致动器通常为可滑动地设置于继电器外壳中的直的主体。测试和复位致动器部分延伸到外壳外以便于用户访问。更具体地，当需要时测试和复位致动器的部分延伸至外壳外；对于测试致动器来说，这是当开关组件处于第二、关闭位置时，对于复位致动器来说，这是在将继电器开关移动至第一位置之后并且需要复位。测试和复位致动器基本上是细长部件，其构造为选择性地耦合至第一和第二开关元件中的一个或二者。例如，测试致动器通过设置在开关元件下方的延伸选择性地耦合至开关元件，从而启动测试致动器提升开关元件并将开关组件移动至开启配置。如果推动测试致动器，延伸离开开关元件并且如果开启的话开关组件处于第一位置。另外，当开关元件处于开启、第一位置时，复位致动器选择性接合至开关元件或接合至开关元件的部件，并且将开关组件移动至关闭、第二位置。复位致动器大致设置于外壳内部。如果这样，当开关元件在过电流情况之后移动时，开关元件也将复位致动器部分移动至可由用户访问的外壳外部。在过电流情况消失之后，如果复位致动器未与开关元件相接触，则复位制动器移动至与开关元件临时接合。此外，复位致动器的移动使开关元件移动至另一位置，即，开关元件移回操作位置。在这一点上，复位致动器可如之前一样基本保持在外壳内部。当另一个过电流情况出现时，开关元件的至第一位置的移动将复位致动器移动至外壳外部从而再次启动。此外，开关组件的至第二位置的移动导致测试致动器也同样移动。因为通过开关元件的移动来移动这些致动器，因此不需要弹簧或其他回位设备来重置制动器。 此外，复杂的快速开关导通元件用简单的刀片所代替。该刀片是细长、大致平坦的元件，其具有邻近端部的端子衬垫。由于刀片不具有“合上”特征，因此刀片要比公知的快速开关导通元件更简单和更便宜。此外，刀片安装简单和便宜。需要注意，在改进的同时，电磁线圈的使用同时带来缺点。电磁线圈采用设置在外壳内部并围绕可移动输出元件(通常是导电金属棒)设置的导电线圈。当线圈通电时，线圈产生电磁场并在第一位置和第二位置之间移动该棒。即，当线圈通电时，电磁力在一个方向上轴向偏离该棒，即从第一位置到第二位置。通常，棒的第一位置大致位于线圈外侧，那么当线圈通电时，电磁力将棒拉入线圈，其通常为第二位置。除非反向施加更强的力，否则棒将停留在第二位置直至线圈断电。存在用于将棒返回第一位置的两种简单方式；弹簧或在线圈上通具有相反极性的电流，下文中称为“第二电流”。如果使用弹簧，电磁线圈必须断电以使电磁力消失并且弹簧的偏离可以使棒返回至其初始位置。如果使用第二电流，此时的电磁力在相反方向上(即朝向第一位置)偏置该棒。在构造为中断电流并且其中经由通过装置的电流以供电电磁线圈的装置中，这些类型的电磁线圈可能无法提供装置的正常操作所需的功能。例如，可能需要移动电磁线圈棒并然后将棒保持在该位置一段时间。这是在构造以中断其中电路供电电磁线圈的电路的装置中的一个问题。即，通常如果想要选择性地控制偏置电磁线圈棒的弹簧位置，主要是保持线圈通电直至棒需要返回其初始位置，或者，构造为具有不同极性的电流的电磁线圈，保持第一电流通电直至棒需要返回其初始位置时，将在其上通第二电流。然而，在同时中断电路和供电电磁线圈的装置中，电路的中断使线圈断电和/或阻止提供第二电流。因此，如果使用弹簧偏置电磁线圈，只要电磁线圈断电，电磁线圈棒就会返回其第一位置。在双线圈电磁线圈中，不能通第二电流并且将电磁线圈固定在第二位置。
当结合附图阅读时，从优选实施例的下列描述将能获得本发明的全面理解，在其中图I是电机致动器的示意图；图2是过载继电器的侧视图3是过载继电器的侧视图；图4是过载继电器的侧视图。
具体实施例方式如在此所使用的，“通常直的”主体意为其中主体具有基本恒定的截面形状以及在主体的所有纵轴上充分地延伸的区域的元件。即，主体不具有多个形成突出部分的侧向延伸或者切面。“通常直的”主体可以具有单个侧向延伸、分支或者凸缘，但是不超过一个。如在此所使用的，“耦合”意为在两个或多个元件之间的链接，不管直接或间接，只要存在链接。如在此所使用的，“直接耦合”指的是两个元件相互直接接触。如在此所使用的，“固定耦合”或“固定”指的是将两个部件耦合以用来当保持相对 于彼此的恒定方位时作为一体移动。固定部件可以是，也可以不是直接耦合的。如在此所使用的，“选择性地耦合”指的是部件按照选定的动作而临时耦合。该动作通常是在一个方向上的运动，例如但不限于推和拉。例如，当用户将碎片(debirs)推向堆时，梳状传感器排(rake head)“选择性地耦合”到碎片。当用户提升梳状传感器排，或将梳状传感器排移向在其中其不再接合碎片的相反方向时，梳状传感器排不再“选择性耦合”到碎片。如在此所使用的，单词“单一的(unitary)”指的是作为单片或单元生成部件，即，包括分离地生成并然后一起耦合为单元的片的部件不是“单一的”部件或主体。如在此所使用的，“低压”指的是大约为600伏特的低工业电压。如图I所示，将过载继电器组件10构造为设置于在低压电源I和通常为电机2的装置之间。即，如在此所使用的，“电机”是由电源I所驱动的任意装置。电源I和电机2通过多根主导线3选择性耦合并且电导通。接触器开关组件4设置在主导线3上。接触器开关组件4具有多个开关元件5，其构造为在第一、开启配置和第二、关闭配置之间移动，在第
一、开启配置其中电流不能从电源I向电机2导通，在第二、关闭配置其中电流从电源I向电机2导通。接触器开关组件的开关元件5的配置由接触开关致动器6 (例如但不限于电磁线圈6A)控制。接触开关致动器6被构造为接收由线7表示的命令信号。应注意，命令信号可以并优选是单一电流。即，电流的存在为命令信号，并且没有电流是没有命令信号的状态。接触开关致动器6如下操作当接收到命令信号7时，接触开关致动器6将接触器开关组件的开关元件5保持在第二、关闭配置，并且当未接收到命令信号7时，接触开关致动器6将接触器开关组件的开关元件5保持在第一、开启配置。如图2-4所示，过载继电器组件10包括外壳12、电流监控电路14、致动器16、至少一个第一开关组件18、和至少一个人工致动器20。电流监控电路14、致动器16、至少一个第一开关组件18、和至少一个人工致动器20包括过载继电器组件10的操作机构22。外壳12优选为形成基本封闭空间的不导电材料。外壳12可以具有导线、致动器等穿过的开口(未示出)。电流监控电路14优选包括至少一个可编程逻辑电路30 (PLC)，也可以包括输入电路32以及处理器34，输出电路32被构造为接收输入并将该输入转换成信号，处理器34被构造为接收并处理输入信号并提供由线36表示的第一信号。电流监控电路14被构造为用于检测在多个导线3中的任何一条上的过电流情况并响应于过电流情况提供第一信号36。电流监控电路14设置在外壳12中。监控电路14包括吸附(leeching)电源38。过载继电器组件10的吸附电源38优选构造为从导线3寄生供电。在该情况中，过载继电器组件10还包括多个电流转换器19，其构造用于感测流到电机2的电流并向电源38供电。即，吸附电源38从流到电机2的电流中获取电能。因此，当到电机2的电流中断时，不再供电给过载继电器组件10。吸附电源38耦合至电流监控电路14并与其电导通。在此配置下，吸附电源38对电流监控电路14供电同时使电流监控电路14能够监控主导线3中的电流特性。致动器16包括输出元件42，其构造为在第一位置和第二位置之间移动。优选地，致动器16是具有细长、圆柱形铁芯的电磁线圈40，更优选地是具有构造为将输出元件42保持于两个位置之一的永久磁铁的电磁线圈40。众所周知，电磁线圈40包括外壳44,线圈46,和输出元件42、即铁芯。输出元件42具有用可由磁场感应或影响的材料制成的主体43，通常是含铁材料。线圈46设置在电磁线圈外壳44中并限定出通道48。输出元件42可移动地设置在通道48中。更具体地，输出元件42被构造为在通道48内部轴向移动。线圈46由导电材料制成，其被设置为围绕但不耦合到输出元件42。线圈46被构造为并且是选择性连接到吸附电源38并与其电导通。即，当电流监控电路14检测到多条导线3中的任意一·条中的过电流情况时，电流监控电路14使吸附电源38激励线圈46。当线圈46被激励时，线圈用作电磁力并将输出元件偏置到电磁线圈外壳44内。因此，输出元件42可移动地设置在线圈内部，并且更具体地，输出元件42被构造为当线圈46被激励时轴向移动。致动器16被构造为用于接收信号，并且更具体地，致动器16与电流监控电路14电导通并被构造为用于接收第一信号36。因此，响应于第一信号，致动器16被构造为在第一位置和第二位置之间移动，例如，如果致动器是电磁线圈40，则信号激励线圈46 (或者信号使受激励导线(未示出)激励线圈46)，从而使输出元件42在第一位置和第二位之间移动。即，如公知的，电流监控电路14可以提供例如电流的信号至电磁线圈40以控制输出元件42的位置。致动器16还可设置在外壳12内。第一开关组件18具有至少第一对电端子50A、50B (图I和图4)，以及至少第一可移动开关元件52。第一开关组件的第一开关元件52被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，在第一、开启位置其中第一开关组件18的至少第一对电端子50A、50B未电导通，第二、关闭位置其中第一开关组件18的至少第一对电端子50A、50B电导通。优选地，第一电端子50A固定到外壳并且第二电端子50B设置在第一开关兀件52上，即第二端子50B是可移动端子。第一开关组件18的至少第一对电端子50A、50B与电流监控电路14电导通。电流监控电路14产生由上文提及的线7所表示的命令信号。命令信号可以是单个电流。即，电流监控电路14输出通过至少第一对电端子50A、50B传输的电流。更具体地，第一端子50A耦合至接触开关致动器6并与其电导通，并且电流监控电路14耦合至第二端子50B并与其电导通。由此，当第一开关元件52处于第二、关闭位置时，电流即命令信号7流过至少第一对电端子50A、50B。因此，当第一开关组件的开关元件52处于第二、关闭位置时，向接触开关致动器6提供命令信号。第一开关组件18设置在外壳12中。如上所述，当处于关闭的、第二位置时，流经第一开关组件18的电流从转换器19提取。如图2所示，致动器输出部件42耦合至第一开关组件的开关元件52。第一可移动开关兀件52包括导电兀件54和不导电支架56。导电兀件54具有固定的近端53和可移动的远端55。一个电端子50B设置在导电兀件的远端55处。导电兀件54稱合至不导电支架56并与其一起移动,优选位于或靠近导电元件的远端55。支架56优选包括至少一个包括凹穴(pocket) 60的耦合点58，其被构造以耦合至输出元件42。例如，当致动器16为具有输出元件42的电磁线圈40时，输出元件42远端的尺寸可以容纳在或可装枢轴于凹穴60内，当致动电磁线圈40时，输出元件42在第一位置和第二位置之间移动。当输出元件42耦合到支架56时，支架56移动。当导电元件54耦合到不导电支架56时，导电元件54与支架56 —起移动。导电兀件54的移动使第一可移动开关兀件52在第一开启位置和第二、关闭位置之间移动，在第一、开启其中第一开关组件18的至少第一对电端子50A、50B未电导通，第二、关闭位置其中第一开关组件18的至少第一对电端子50A、50B电导通。因此，第一可移动开关元件的导电元件54被构造为选择性地耦合到至少第一对电端子50A、50B。在该配置中，当致动器输出元件42处于第一位置时，第一开关组件的开关元件52处于第一、开启位置；而当致动器输出元件42处于第二位置时，第一开关组件的开关元件52处于第二、关闭位置。
如图3中所示，至少一个人工致动器20优选包括测试致动器70和复位致动器72。测试致动器70和复位致动器72两者均具有细长的、基本平坦的主体71、73，优选由不导电材料制成。至少一个人工致动器20可滑动地通过外壳12设置，并被构造为耦合至第一开关组件的开关元件52并且构造为移动第一开关组件的开关元件52。测试致动器70和复位致动器72可以是来自在外壳12内部的第一开关组件的开关元件52的分支并且每个(分另Ij)可具有构造为横跨分支的横向延伸76、78。细长的致动器70、72优选构造为轴向滑动。优选地测试致动器70采用设置在支架56下方但未附在其上的横向延伸76耦合至支架56。在该配置中，测试致动器70和第一开关组件的开关元件52之间选择性地耦合，从而测试致动器70的向上移动使第一开关组件的开关元件52移动。因此，在第一方向上移动测试致动器70将第一可移动开关元件52移动至第一位置。即，例如用户可以在测试致动器70上推动以使第一可移动开关元件52移动到第一位置。接着，这使接触开关致动器6移动到第
一、开启配置。由此，致动测试致动器70经过(trip)过载继电器组件10。如下面所讨论的，这会使电磁线圈输出元件42磁性闭锁于第一位置，由此将第一开关组件18保持在第一、开启位置。因此，当横向延伸76设置在支架56下方时，推动测试致动器70以使测试致动器70远离支架56移动。另一方面，复位致动器72被构造为从上方选择性耦合至第一开关组件的开关元件52，并将第一开关组件18移动至关闭、第二位置。复位致动器72具有远端74，其包括设置在外壳12内的横向延伸78。当第一开关组件的开关元件52处于第二、关闭位置时，复位致动器的远端74与第一开关组件开关元件52隔开。然而，当第一开关组件的开关元件位于第一、开启位置时，复位致动器的远端74接合、或迅速靠近第一开关组件的开关元件52。优选地，复位致动器72被构造为选择性地耦合至支架56。当复位致动器72启动时，即在移动测试致动器70的第一方向相反的第二方向上移动复位致动器72，复位致动器72将第一开关组件的开关元件52移动入第二位置。即，在过电流情况之后或在测试之后，其中第一开关组件的开关元件52处于第一位置，并由此接触开关致动器6也处于第一、开启配置，致动复位制动器72使第一开关组件的开关元件52移动到第二位置。如上所述，这允许由线7表示的命令信号从电流监控电路14传输至接触器开关致动器6，接触器开关致动器6也随之移动至第二、关闭配置。外壳12还可以包括指示器90。优选为灯的指示器90具有例如不发光和发光的至少第一状态和第二状态。指示器12通常处于所述第一状态，例如不发光。指示器90还构造为用于接收指示信号并响应其而改变状态。此外，第一开关组件的至少第一对电端子50A、50B和至少第一对可移动开关元件52之外，还包括第二对电端子51A、51B (图I和4)和第二可移动开关元件53。第一开关组件的第二对电端子51A、51B被构造为耦合至指示器90并与其电导通。第一开关组件的 第二开关元件53被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中第一开关组件的第二对电端子51A、51B未电导通,第
二、关闭位置其中第一开关组件的第二对电端子51A、51B电导通。第一开关组件的第二对电端子51A、51B也与指示器90电导通，并且当第一开关组件的第二开关元件53处于第二位置时，构造为向其提供指示信号。S卩，指示器90优选指示过载继电器组件10已跳闸，即揭示过电流情况，其中第一开关元件52处于第一位置并且接触开关致动器6也处于第一、开启配置。因为当第一开关元件52处于第二位置，即当接触开关致动器6处于第二、关闭的配置时，指示器90不发光，所以第一开关组件的第一开关元件52和第一开关组件的第二开关元件53始终设置于相反位置。应当注意，使用该配置的这些组件，至少一个人工致动器20不需要、也不包括用于构造为使至少一个人工致动器20偏置于一位置的弹簧或其他分离装置。还应当注意，开关组件的导电元件54优选是“刀片”。如在此使用的，“刀片”是基本没有开口的细长元件。而且，刀片被构造为保持其形状。即，如这里使用的，“构造为保持”形状指的是该部件未被构造为例如上述快速开关导通元件的从一个配置转换至另一配置所要构造成的结构。因此，开关组件导通元件54优选为刀片80。该刀片具有含铁导电材料制成的主体82。刀片主体82优选是大致平坦的，即，除了刀片主体在两端支撑且被偏置于第二位置时整个刀片主体82可以略为弧形之外，刀片主体82基本上是平的。在一个次优选实施例中，刀片80具有固定形状，但包括可需要允许刀片80在限定的过载继电器外壳12中移动的弯曲(未示出)。刀片80还包括邻近开关组件的导通元件远端55设置的端子衬垫84。如上所指出的，电磁线圈40可以包括永久磁铁100。即使不通电，这样也允许操作机构22将输出元件42保持在第一位置。如上所指出的，输出元件42可以是，并优选是含铁元件。永久磁铁100被设置于或优选位于在一位置的致动器16上，使得当输出元件42处于第一位置时，输出元件42被偏置于第一位置。即，所有的磁铁、永久磁铁或电磁铁都能产生磁场。磁场将含铁元件朝向磁场方向偏置。然而，该磁场在更远距离会变弱，即对含铁元件的影响变弱。当含铁元件远离产生该场的磁铁移动时，磁场的影响减少处于更高的速率。因此，出于本公开的目的，和如在此所使用的，磁场在“有限范围”内具有“有效磁场”。“有效磁场”是在“有限范围”内具有足够磁力以朝向致动器16偏置输出元件42的磁场。“有效磁场”取决于在磁铁和含铁输出元件42之间的参数关系，同样优选不通过精确的尺寸和精确的磁场强度识别。例如，永久磁铁可具有弱或强磁场，含铁输出元件42可以具有限定量的含铁物质在其中或可专门用铁金属制成，含铁输出元件42可具有确定重量并被定向为在垂直方向或水平方向移动(由此输出元件42的重量可使输出元件42向下偏置)。这些因素以及其他因素确定磁场是否为“有效磁场”。只要磁场能将输出元件42朝向致动器16偏置，该磁场即为“有效磁场”。通过比较范例，如果输出元件42专门由铁金属制成，其重量很轻且定向为水平移动，那么永久磁铁100可以是弱磁场也能产生“有效磁场”。然而，具有50%铁的输出元件42的系统中的永久磁铁100将需要变得更强以产生“有效磁场”，其中铁的输出元件重量大且定向为垂直移动。此外，如下所描述的，输出元件42还可以通过弹簧偏置。如果这样，“有效磁场”也具有克服弹簧偏置力的强度。如所提及的，磁场随着远离磁铁而变弱。同样磁铁的“有效磁场”具有“有限范围”。再次，这作为“有限范围”的单一精确测量不能随着磁铁和输出元件42的特性而变化。然而，通常当输出元件处于第二位置时，将永久磁铁100设置为靠近输出元件42，并且“有限范围”优选小于大约0. 050英寸。因此，操作机构22包括耦合至吸附电源38和接触器开关致动器6并与其电导通的开关组件18，从而命令信号可通过该开关组件18。如上所述，开关组件18被构造为在第·
一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中命令信号不经过开关组件，第
二、关闭位置其中命令信号经过开关组件18。如上面提到的，致动器16具有输出元件42和永久磁铁100。当输出兀件42处于第一位置时永久磁铁100被设置为靠近该输出兀件42。如上所述，致动器16耦合至电流监控电路14并与其电导通，并且该电路被构造为用于接收第一信号。输出元件42被构造为在第一位置和第二位置之间移动。输出元件42耦合至开关组件18并被构造为使开关组件18在第一位置和第二位置之间移动。当输出元件42处于第一位置时，开关组件18处于第一、开启位置，而当输出元件42处于第二位置时，开关组件18处于第二、关闭位置。如上进一步所述，输出元件42被构造为响应于接收第一信号的致动器16从第一位置移动到第二位置。因此，开关组件18磁性保持在第一开启位置，直至输出元件从永久磁铁移开。更具体地，永久磁铁100在有限范围内产生有效磁场，并且当致动器的输出兀件处于第一位置时，致动器输出兀件42位于有效磁场的有限范围内。因此，在输出兀件42上的磁性偏置使输出兀件42停留于第一位置。如上进一步所述，操作机构22还包括至少一个人工致动器20，其优选为复位致动器72。该至少一个人工致动器20具有可移动地设置在外壳12内的细长主体73。当开关组件18处于第一位置时，该至少一个人工致动器20被构造为选择性地耦合至开关组件18，并且当人工致动时，将开关组件移动至第二位置。即，当用户启动复位致动器72时，复位致动器72结合开关组件18，如上所述，并移动可移动开关元件52，其依次移动输出元件42。当可移动开关元件52移向第二位置时，输出元件42移出有效磁场的有限范围。一旦输出元件42移出有效磁场的有限范围，输出元件42就容易地移到第二位置。例如，如果输出元件42被构造为垂直移动，一旦输出元件42移出有效磁场的有限范围，输出元件42就可落回第二位置。如上进一步所述,致动器16优选为具有外壳44、线圈46和输出兀件42的电磁线圈。含铁输出元件42可移动地设置于由线圈46限定的通道48内。线圈46被构造为选择性耦合至该吸附电源38。当激励电磁线圈46时，其产生足够强度的磁场使输出元件42朝向线圈46偏置。因此，含铁输出元件42被构造为在延伸的第一位置和折回的第二位置之间移动，延伸的第一位置其中含铁输出元件42大致延伸至电磁线圈外壳44外，折回的第二位置其中含铁输出元件42大致位于电磁线圈外壳44内部。永久磁铁100设置在邻近通道48的电磁线圈外壳44中。在该配置下，当含铁输出元件42处于第一位置时，含铁输出元件42处于有效磁场的有限范围内。因此，由于有效磁场，输出兀件42将持续朝向第一位置偏置。需要注意的是，当含铁输出元件42直接接触永久磁铁100时，输出元件42将位于永久磁铁100的有效范围内。在另一可选实施例中，如所公知的，电磁线圈40可以包括复位弹簧102，其构造为将含铁输出元件42从第一位置偏置于第二位置。在该配置中，在有效磁场的有限范围内，有效磁场产生大于复位弹簧偏置力的力。即，永久磁铁100的磁偏置力足以克服复位弹簧102的偏置力以及作用在输出元件42上的任何其他力。因此，即使具有复位弹簧102，输出元件42仍将保持在第一位置，直至由人工致动器20手动移动。在另一可选实施例中，操作机构22可包括复位电源110。复位电源110可以是但不限于电容器，其被构造为在电流流过主导线3的同时可以充电，并且构造为能够存储足够的电能以至少一次致动电磁线圈。即，复位电源110耦合至电磁线圈44并与其电导通，并被构造为即使当电容器开关组件4已经中断主导线3中的电流时，即吸附电源38已被去激励时，仍能激励线圈44。更具体地，复位电源110产生具有与输出元件42输出电流相反极性的电流。该电流使输出元件42朝向第二位置移出电磁线圈外壳44。更具体地，复位电源110被构造为激励线圈46从而产生足以克服有效磁场偏置力的电磁场，并将铁质输出元件42从第一位置移动到第二位置。复位电源110可以远程操作，从而允许过载继电器组件10远程复位。这两个可选实施例可以结合在一起。S卩，电磁线圈40可以包括复位弹簧并耦合至复位电源110。在该实施例中，结合的电磁场和有效磁场在输出兀件42上产生大于复位弹簧101的偏置力的力。此外，复位弹簧102的偏置力比有效磁场的强。在该配置下，当电磁线圈46去激励时，复位弹簧102的偏置力克服在输出元件42上的有效磁场偏置力，且复位弹簧102将输出元件42偏置于第二位置，其依次将开关组件18复位于第二位置，其允许向 接触器开关组件4提供命令信号。如前所述，复位电源110可以远程操作从而允许过载继电器组件10远程复位。尽管已经详细描述了本发明的具体实施例，但根据本公开的整体教导，本领域技术人员将意识到可对这些细节作出各种修改和替代。相应地，所公开的特定配置仅是示意性的而不对本发明的范围做出限定，本发明的范围由所附权利要求的全部精神和任何与所有其等同内容给出。
权利要求
1.一种过载继电器，构造为设置在低压电源和电机之间，所述电源和所述电机通过多根电导线选择性地耦合并且电导通，接触器开关组件设置在所述导线上，所述接触器开关组件具有多个构造为在第一、开启配置和第二、关闭配置之间移动的开关元件，第一、开启配置其中不能从所述电源向所述电机传送电流，第二、关闭配置其中从所述电源向所述电机传送电流，所述接触器开关组件的开关元件的配置由接触开关致动器控制，所述接触开关致动器被构造为接收命令信号，其中，当接收到所述命令信号时，所述接触开关致动器将所述接触器开关组件的开关元件保持在所述第二、关闭配置，而当未接收到所述命令信号时，所述接触开关致动器将所述接触器开关组件的开关元件保持在所述第一、开启配置，所述过载继电器包括 外壳，其限定封闭空间； 电流监控电路，被构造为检测所述多条电导线上的任意一条的过电流情况并提供第一信号，所述电流监控电路设置在所述外壳中； 致动器，其具有输出元件并被构造为接收所述第一信号，所述致动器的输出元件被构造为在第一位置和第二位置之间移动，所述致动器与所述电流监控电路电导通，所述致动器设置在所述外壳内； 第一开关组件，其具有至少第一对电端子和至少第一可移动开关元件，所述第一开关组件的第一开关元件被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中所述第一开关组件的至少第一对电端子未电导通，第二、关闭位置其中所述第一开关组件的至少第一对电端子电导通，所述第一开关组件的至少第一对电端子与所述接触开关致动器电导通并且被构造为当所述第一开关组件的开关元件处于所述第二、关闭位置时向所述接触开关致动器提供命令信号，所述第一开关组件设置在所述外壳内； 所述致动器的输出元件耦合至所述第一开关组件的开关元件，其中，当所述致动器的输出元件处于所述第一位置时，所述第一开关组件的开关元件处于所述第一、开启位置，而当所述致动器的输出元件处于所述第二位置时，所述第一开关组件的开关元件处于所述第二、关闭位置；以及 至少一个人工致动器，可滑动地通过所述外壳设置，所述至少一个人工致动器被构造为耦合至所述第一开关组件的开关元件并且被构造为移动所述第一开关组件的开关元件。
2.根据权利要求I的过载继电器，其中所述至少一个人工致动器并未有效地耦合到弹簧。
3.根据权利要求I的过载继电器，其中 所述第一可移动开关元件包括导电元件和不导电基座； 所述第一可移动开关元件的导电元件被构造为选择性地耦合所述至少第一对电端子；并且 所述第一可移动开关元件的基座耦合至所述致动器的输出元件。
4.根据权利要求3的过载继电器，其中 所述第一可移动开关元件的基座枢转地耦合至所述外壳，所述第一可移动开关元件的基座具有枢轴点；以及 所述第一可移动开关元件的导电元件是细长的并相对于所述枢轴点通常径向延伸。
5.根据权利要求4的过载继电器，其中所述至少一个人工致动器具有细长的、被构造为可轴向滑动的通常直的主体； 所述至少一个人工致动器的主体选择性地耦合至所述第一可移动开关元件的基座；以及 通过在第一方向移动所述至少一个人工致动器，将所述第一可移动开关元件移动至所述第一位置。
6.根据权利要求5的过载继电器，其中 所述致动器是具有铁芯的电磁线圈，所述铁芯作为所述致动器的输出元件；以及 所述致动器的输出元件在所述枢轴点的一侧耦合至所述第一可移动开关元件的基座。
7.根据权利要求4的过载继电器，其中 所述至少一个人工致动器包括测试致动器和复位致动器； 所述测试致动器具有具有细长的、被构造为可轴向滑动的基本上直的主体； 所述测试致动器选择性地耦合至所述第一可移动开关元件的基座； 通过在第一方向移动所述测试致动器，将所述第一可移动开关元件移动至所述第一位置；以及 所述复位致动器选择性地耦合至所述第一可移动开关元件并且将所述第一可移动开关元件移动至所述第二位置。
8.根据权利要求7的过载继电器，其中 所述致动器是具有铁芯的电磁线圈，所述可移动核心作为所述致动器的输出元件； 所述铁芯耦合至所述第一可移动开关元件； 所述测试致动器选择性地耦合至所述第一可移动开关元件的基座；以及 所述复位致动器选择性地耦合至所述可移动开关元件的基座。
9.根据权利要求8的过载继电器，其中 所述外壳包括指示器，所述指示器具有至少第一状态和第二状态，所述指示器通常处于所述第一状态，所述指示器被构造为接收指示信号并响应于其改变状态； 所述第一开关组件的至少第一对电端子和至少第一可移动开关元件，包括第二对电端子和第二可移动开关元件，所述第一开关组件的第二对电端子耦合至所述指示器并与其电导通； 所述第一开关组件的第二开关元件被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中所述第一开关组件的第二对电端子未电导通，第二、关闭位置其中所述第一开关组件的第二对电端子电导通，并且所述第一开关组件的第二对电端子与所述指示器电导通并且被构造为向其提供指示信号； 所述第一开关组件的第一开关元件和所述第一开关组件的第二开关元件始终设置在相反位置，以及 其中，当所述第一开关组件的第二开关元件位于所述第二位置时，向所述指示器提供指示信号。
10.根据权利要求4的过载继电器，其中 所述外壳包括指示器，所述指示器具有至少第一状态和第二状态，所述指示器通常处于所述第一状态，所述指示器被构造为接收指示信号并响应于其改变状态； 所述第一开关组件的至少第一对电端子和至少第一可移动开关元件，包括第二对电端子和第二可移动开关元件，所述第一开关组件的第二对电端子耦合至所述指示器并与其电导通； 所述第一开关组件的第二开关元件被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中所述第一开关组件的第二对电端子未电导通，第二、关闭位置其中所述第一开关组件的第二对电端子电导通，并且所述第一开关组件的第二对电端子与所述指示器电导通并被构造为向其提供指示信号； 所述第一开关组件的第一开关元件和所述第一开关组件的第二开关元件始终设置在相反位置，以及 其中，当所述第一开关组件的第二开关元件位于所述第二位置时，向所述指示器提供指示信号。
11.根据权利要求I的过载继电器，其中所述第一可移动开关元件是刀片。
12.根据权利要求11的过载继电器，其中所述刀片具有大致平坦的主体。
13.根据权利要求12的过载继电器，其中所述刀片被构造为保持大致平坦的形状。
14.根据权利要求11的过载继电器，其中所述至少一个人工致动器是细长的、被构造为可轴向滑动的基本上直的主体。
15.根据权利要求11的过载继电器，其中 所述至少一个人工致动器包括测试致动器和复位致动器； 所述测试致动器具有细长的、被构造为可轴向滑动的通常直的主体； 所述复位致动器具有具有细长的、被构造为可轴向滑动的通常直的主体。
16.根据权利要求15的过载继电器，其中 所述测试致动器选择性地地耦合至所述第一可移动开关元件的基座； 通过在第一方向移动所述测试致动器将所述第一可移动开关元件移动至所述第一位置；以及 所述复位致动器选择性耦合至所述第一可移动开关元件并将所述第一可移动开关元件移动至所述第二位置。
17.根据权利要求I的过载继电器，其中所述至少一个人工致动器是细长的、被构造为可轴向滑动的基本直的主体。
18.根据权利要求I的过载继电器，其中 所述至少一个人工致动器包括测试致动器和复位致动器； 所述测试致动器具有细长的、被构造为可轴向滑动的通常直的主体； 所述复位致动器具有细长的、被构造为可轴向滑动的通常直的主体。
19.根据权利要求18的过载继电器，其中 所述测试致动器选择性地耦合至所述第一可移动开关元件的基座； 通过在第一方向移动所述测试致动器，将所述第一可移动开关元件移动至所述第一位置；以及 所述复位致动器选择性地耦合至所述第一可移动开关元件；以及 通过在第二方向移动所述复位致动器，将所述可移动开关元件移动至所述第一位置。
20.一种操作机构，其用于过载继电器组件，所述过载继电器组件被构造为设置在低压电源和电机之间，所述电源和所述电机通过多根电主导线选择性地耦合并电导通，接触器开关组件设置在所述主导线上，所述接触器开关组件具有多个构造为在第一、开启配置和第二、关闭配置之间移动的开关元件，第一、开启配置其中不能从所述电源向所述电机传送电流，第二、关闭配置其中所述电源向所述电机传送电流，所述接触器开关组件的开关元件的配置由接触开关致动器控制，所述接触开关致动器被构造为接收命令信号，其中，当接收到所述命令信号时，所述接触开关致动器将所述接触器开关组件的开关元件保持在所述第二、关闭配置，而当未接收到所述命令信号时，所述接触开关致动器将所述接触器开关组件的开关元件保持在所述第一、开启配置，所述过载继电器包括限定封闭空间的外壳、吸附电源和电流监控电路，所述吸附电源耦合至所述主电导线，所述电流监控电路被构造为检测所述主电导线中的任意一条上的过电流情况并且当出现过电流情况时提供第一信号以及被构造为产生所述命令信号，所述操作机构包括 开关组件，其耦合至所述电流监控电路和所述接触开关致动器并与其电导通，通过所述命令信号可以穿过所述开关组件，所述开关组件被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中所述命令信号未穿过所述开关组件，第二、关闭位置其 中所述命令信号穿过所述开关组件； 致动器，具有输出元件和永久磁铁，所述致动器耦合至所述电流监控电路并与其电导通并且被构造为接收所述第一信号，所述永久磁铁在所述输出元件附近设置； 所述致动器的输出元件被构造为在第一位置和第二位置之间移动，所述致动器的输出元件耦合至所述开关组件并被构造为在所述第一位置和第二位置之间移动所述开关组件，并且其中，当所述致动器的输出元件位于所述第一位置时，所述开关组件位于所述第一、开启位置，而当所述致动器的输出元件位于所述第二位置时，所述开关组件位于所述第二、关闭位置，所述致动器的输出元件被构造为响应于接收所述第一信号的所述致动器而从所述第一位置移动至所述第二位置；以及 从而所述开关组件被磁性保持在所述第一开启位置，直至所述输出元件从所述永久磁铁移开。
21.根据权利要求20的操作机构，其中 所述永久磁铁在有限范围内产生有效磁场；以及 其中，当所述致动器的输出元件处于所述第一位置时，所述致动器的输出元件位于所述有效磁场的所述有限范围内。
22.根据权利要求21的操作机构，还包括至少一个人工致动器，所述至少一个人工致动器具有可移动地设置在所述外壳内的细长的主体；当所述开关组件位于所述第一位置时，所述至少一个人工致动器被构造为选择性地耦合至所述开关组件，以及当人工致动时，将所述开关组件移动至所述第二位置。
23.根据权利要求22的操作机构，其中 所述致动器是电磁线圈，其具有外壳、线圈和含铁的输出元件； 所述线圈被构造为选择性地耦合至所述吸附电源并与其电导通，所述线圈还限定出通道； 所述含铁输出元件可移动地设置于所述通道内； 所述含铁输出元件被构造为在延伸的第一位置和折回的第二位置之间移动，延伸的第一位置其中所述含铁输出元件大致延伸至所述电磁线圈的外壳外，并且折回的第二位置其中所述含铁输出元件大致位于所述电磁线圈的外壳内；以及 所述永久磁铁靠近所述通道设置于所述电磁线圈外壳中，从而，当所述含铁输出元件位于所述第一位置时，所述含铁输出元件位于所述有效磁场的所述有限范围内。
24.根据权利要求23的操作机构，其中，当所述含铁输出元件位于所述第一位置时，所述含铁输出元件直接接触所述永久磁铁。
25.根据权利要求24的操作机构，其中 所述电磁线圈还包括复位弹簧，所述复位弹簧被构造为将所述含铁输出元件从所述第一位置偏置至所述第二位置；以及 其中在所述有效磁场的有限范围内，所述有效磁场产生大于所述复位弹簧偏置力的 力。
26.根据权利要求24的操作机构，还包括 复位电源，所述复位电源耦合至所述电磁线圈并与其电导通； 其中，当激活时所述电磁线圈产生电磁场；以及 所述复位电源被构造为激励所述线圈以用于产生电磁场，其足以克服所述有效磁场的偏置力并将所述含铁输出元件从所述第一位置移动至所述第二位置。
27.根据权利要求24的操作机构，还包括 复位电源，所述复位电源耦合至所述电磁线圈并与其电导通； 其中，当激活时所述电磁线圈产生电磁场； 所述电磁线圈还包括复位弹簧，所述复位弹簧被构造为将所述含铁输出元件从所述第二位置偏置至所述第一位置； 其中，当激活时所述电磁线圈产生电磁场； 其中组合的电磁场和所述有效磁场产生大于所述复位弹簧偏置力的力，而所述复位弹簧的偏置力强于所述有效磁场；以及 从而当所述电磁线圈去激励时，所述复位弹簧的偏置力克服所述有效磁场的偏置力。
28.一种过载继电器组件，所述过载继电器组件被构造为设置在低压电源和电机之间，所述电源和所述电机通过多根电主导线选择性地耦合并电导通，接触器开关组件设置在所述主导线上，所述接触器开关组件具有多个构造为在第一、开启配置和第二、关闭配置之间移动的开关元件，第一、开启配置其中不能从所述电源向所述电机传送电流，第二、关闭配置其中所述电源向所述电机传送电流，所述接触器开关组件的开关元件的配置由接触开关致动器控制，所述接触开关致动器被构造为接收命令信号，其中，当接收到所述命令信号时，所述接触开关致动器将所述接触器开关组件的开关元件保持在所述第二、关闭配置，而当未接收到所述命令信号时，所述接触开关致动器将所述接触器开关组件的开关元件保持在所述第一、开启配置，所述过载继电器包括 外壳，吸附电源、电流监控电路、和操作机构； 所述外壳限定出封闭空间； 所述电流监控电路被构造为检测所述主电导线中的任何一条上的过电流情况，并当过电流情况出现时提供第一信号并且被构造为产生所述命令信号； 所述吸附电源耦合至构造的所述监控电路； 所述操作机构包括开关组件和致动器；所述开关组件耦合至所述电流监控电路和所述接触开关致动器并与其电导通，通过所述命令信号可以穿过所述开关组件，所述开关组件被构造为在第一、开启位置和第二、关闭位置之间移动，第一、开启位置其中所述命令信号未穿过所述开关组件，第二、关闭位置其中所述命令信号穿过所述开关组件； 所述致动器具有输出元件和永久磁铁，所述致动器耦合至所述电流监控电路并与其电导通并且被构造为接收所述第一信号，所述永久磁铁临近所述输出元件设置； 所述致动器的输出元件被构造为在第一位置和第二位置之间移动，所述致动器的输 出元件耦合至所述开关组件并被构造为将所述开关组件在所述第一位置和第二位置之间移动，并且其中，当所述致动器的输出元件位于所述第一位置时，所述开关组件位于所述第一、开启位置，而当所述致动器的输出元件位于所述第二位置时，所述开关组件位于所述第二、关闭位置，所述致动器的输出元件被构造为响应于接收所述第一信号的所述致动器从所述第一位置移动至所述第二位置；以及 从而所述开关组件被磁性保持在所述第一开启位置，直至所述输出元件从所述永久磁铁移开。
29.根据权利要求28的过载继电器组件，其中 所述永久磁铁在有限范围内产生有效磁场；以及 其中，当所述致动器的输出元件处于所述第一位置时，所述致动器的输出元件位于所述有效磁场的所述有限范围内。
30.根据权利要求29的过载继电器组件，还包括至少一个人工致动器，所述至少一个人工致动器具有细长的、可移动地设置在所述外壳中的主体；当所述开关组件位于所述第一位置时，所述至少一个人工致动器被构造为选择性地耦合至所述开关组件，并且当人工致动时，将所述开关组件移动至所述第二位置。
31.根据权利要求30的过载继电器组件，其中 所述致动器是电磁线圈，其具有外壳、线圈和含铁的输出元件；所述线圈被构造为选择性地耦合至所述吸附电源并与其电导通，所述线圈还限定出通道； 所述含铁输出元件可移动地设置于所述通道中； 所述含铁输出元件被构造为在延伸的第一位置和折回的第二位置之间移动，延伸的第一位置其中所述含铁输出元件大致延伸至所述电磁线圈的外壳外，而折回的第二位置其中所述含铁输出元件大致位于所述电磁线圈的外壳内；以及 所述永久磁铁靠近所述通道设置于所述电磁线圈外壳中，从而，当所述含铁输出元件位于所述第一位置时，所述含铁输出元件位于所述有效磁场的所述有限范围内。
32.根据权利要求31的过载继电器组件，其中，当所述含铁输出元件位于所述第一位置时，所述含铁输出元件直接接触所述永久磁铁。
33.根据权利要求32的过载继电器组件，其中 所述电磁线圈还包括复位弹簧，所述复位弹簧被构造为将所述含铁输出元件从所述第一位置偏置至所述第二位置；以及 其中在所述有效磁场的有限范围内，所述有效磁场产生大于所述复位弹簧的偏置力的力。
34.根据权利要求32的过载继电器组件，还包括 复位电源，所述复位电源耦合至所述电磁线圈并与其电导通； 其中，当被激励时所述电磁线圈产生电磁场；以及 所述复位电源被构造为激励所述线圈以产生电磁场，其足以克服所述有效磁场的偏置力并将所述含铁输出元件从所述第一位置移动至所述第二位置。
35.根据权利要求32的过载继电器组件，还包括 复位电源，所述复位电源耦合至所述电磁线圈并与其电导通； 其中，当激励时所述电磁线圈产生电磁场； 所述电磁线圈还包括复位弹簧，所述复位弹簧被构造为将所述含铁输出元件从所述第二位置偏置至所述第一位置； 其中，当激励时所述电磁线圈产生电磁场； 其中组合的电磁场和所述有效磁场产生大于所述复位弹簧的偏置力的力，而所述复位弹簧的偏置力大于所述有效磁场；以及 从而当所述电磁线圈去激励时，所述复位弹簧的偏置力超过所述有效磁场的偏置力。
全文摘要
本公开的概念涉及一种过载继电器，并且更具体地涉及一种具有减少数量的部件和更低复杂度的部件的过载继电器开关。减少数量的部件包括缺少在人工致动器上的复位弹簧。此外，通常构造为改变其配置的快速开关导通元件的继电器开关元件是大致平坦的刀片。此外，使用电路检测过电流情况以及使用电磁线圈启动过载继电器组件，从而消除用于机械过电流检测和开关致动装置的需求。
文档编号H01H71/58GK102971821SQ201180032815
公开日2013年3月13日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年6月30日
发明者D·P·赫茨肯卡普, M·W·奈瓦, T·F·库尔兰 申请人:伊顿公司