专利名称：驱动机械装置的设备和方法
驱动机械装置的设备和方法本发明申请是本发明申请人于2001年9月14日提交的、申请号为01133112. 7、发明名称为“驱动机械装置的设备和方法”的发明申请的分案申请。
背景技术：
本发明与执行机构有关，具体地说，涉及一种对机械装置进行远距离驱动的电磁
宦人興两口名> O电磁离合器是一种包括一个环绕一个铁心插棒的线圈的电磁铁。电磁离合器将电能变换成机械能。电流流过线圈就会产生一个磁场。在电流流过线圈时，所产生的磁场使一个插在线圈内的铁心插棒运动。线圈产生的磁力将铁心插棒拉入线圈。交流电流具有正的和负的峰值振幅。在交流电流加到一个电磁离合器上时，所产生的磁场在正弦信号为正的和负的峰值时最强。电磁离合器的力随着线圈电流的增大而增大，在电磁离合器线圈内建立起磁力。当磁力在线圈内增大时，就使铁心插棒在线圈内移动。巳知的电磁离合器包括一些采用机械开关的附属组件。这些附属组件用来以降低的功率消耗使电磁离合器保持在受驱动状态。在一些巳知的配置中，绕组是抽头的，通过铁心插棒驱动的开关连接，以使线圈提供减小的力。其他巳知的配置包括将电磁离合器机械地箍接到一个通过一些长引线与一个隔开的整流器电连接的装置上。电磁离合器用于各式各样的需要直线运动的电气应用中。典型的电气应用从包括洗衣机和洗碗机的家用电器到汽车和门铃报警。一种巳知的电磁离合器应用是操作主要用于后备电力系统的自动转接开关(ATS)。ATS将连接到例如是公用设施的电源上的电力负载在公用设施有电源故障的情况下转到另一个电源上。通常，电磁离合器用箍条或板片安装到一个机架上，在多次连接和拆下后会使箍条起皱和磨损。此外，巳知的电磁离合器只在特定的电压下工作。因此，就需要用多个不同额定电压的电磁离合器来覆盖一个电压范围。所希望的是使电磁离合器与一个附属组件例如模块电连接，用一个连接件将电磁离合器安装到机架上。此外，还希望模块能提供瞬时电压保护。也希望模块能使电磁离合器在不同的电压工作。最后，希望模块能连接到互联网上，以便传送电磁离合器的状态或接收激活命令。
发明概要在一个典型的实施例中，电磁离合器组合包括一个集成模块，其中有一个与电磁离合器物理和电连接的整流器。电磁离合器组合远距离驱动一个自动转接开关(ATS)。模块包括一个全波桥式整流器、一些瞬时电压保护器件、一个电阻模块、一个霍耳效应器件和一个通信接口。此外，模块在机械上与一个将电磁离合器组合固定到机架上的连接件连接。 此外，模块还与一个微处理器接口。整流器与电磁离合器电连接的导线安置在一个密封模块的机盒内。这个机盒用来防止电气器件被人触及。在本发明的一个典型实施例中，模块包括一个电连接到交流电压上的全波桥式整流器。这个全波桥式整流器与瞬时电压保护器和电阻模块连接。电阻模块有不同的电阻值，与电磁离合器串联电连接。电磁离合器包括一个铁心插棒。铁心插棒连接到自动转接开关上。霍耳效应器件设置在电磁离合器的铁心插棒延伸部分附近。霍耳效应器件检测和传送电磁离合器的铁心插棒的位置。通信接口连接到互联网上，模块通过互联网接收远程命令和发送电磁离合器的状态。在一个典型实施例中，全波桥式整流器包括多个二极管。交流电压输入给全波桥式整流器，由全波桥式整流器变换成直流电压。为全波桥式整流器及其他器件，例如霍耳效应器件和通信接口，提供了瞬时电压保护。全波桥式整流器和瞬时电压保护电路与一个电阻模块电连接。电阻模块与电磁离合器串联电连接，影响加到电磁离合器绕组上的电压。通过改变电阻器的电阻值，电阻模块使电磁离合器能电连接到不同的电压上，例如120V、208V、240V、277V和480V。这使电磁离合器线圈两端的电压可以具有一个设定的电压，例如为120V，而且使所选择的电阻器可以适应线路电压。霍耳效应器件检测铁心插棒的位置。与模块接口的微处理器执行存储铁心插棒的位置和电磁离合器的激活状态的程序。在微处理器执行这个程序时，就将铁心插棒的位置存储在存储器内。此外，在通信接口从互联网接收到一个命令时，就将铁心插棒的位置通过互联网传送出去。以上所述的电磁离合器组合是高效益的和可靠的，提供了瞬时电压保护，使电磁离合器能在不同的电压下工作、通过互联网接收远程命令和报告状态，而且使电磁离合器可以固定到一个机架上。本发明提供了一种配置成驱动自动转接开关的电磁离合器组合，所述电磁离合器组合包括一个包括绕组的电磁离合器；以及一个与所述电磁离合器电连接的模块，其中所述模块包括至少一个插入电阻器， 选择它的值以便将所述电磁离合器电连接到多个电压，所述模块配置成用作电磁离合器的
安装装置。附图
简要说明图I为巳知的自动转接开关的示意图；图2为具有安装成一体的整流器和固定箍带的电磁离合器的例示图；图3为整流电路的典型实施例的原理图；图4为采用可控硅器整流器的整流电路的典型实施例的原理图；以及图5为模块连接到互联网上的方框图。发明详细说明图I例示了一种巳知的在多个电源之间进行切换的自动转接开关(ATS) 10。ATS 10与电源12、电源14和负载16连接。电源12通常是一个公共电气设施，为诸如医院、机场雷达塔或其他连续用电用户之类的负载16供电。例如，如果电源12有故障或不能提供负载16所需的电功率，ATS就将电功率源从电源12转移到电源14。在一个实施例中，电源 14是一个发电机组。ATS 10对电源12的状态进行监测，在电源12产生的电压恢复到预定电平时，ATS 10就将负载16从电源14转回到电源12上。上面说明的ATS 10的工作情况只是示范性的，诸如ATS 10之类的自动转接开关可以执行一些其他的附加功能。
ATS 10包括一个机械驱动组件(未示出)。机械驱动组件连接到一个可以与电源 12或电源14连接的电磁离合器组合18上。电磁离合器20与机械驱动组件机械连接。通过激励电磁离合器20，可以使ATSlO将电源从电源12转到电源14上。在另一个实施例中， 电磁离合器20机械上连接成可以驱动一个多电极接触器(未示出)。图2例示了一个电磁离合器组合18，它包括一个与模块22机械和电连接的电磁离合器20、一个连接件24和一个安装面25。连接件24上开有孔26和28，以便使电磁离合器 20可以安装到ATS 10(未示出)的机架上。连接件24包括一个与电磁离合器20连接的凹形安装装置25。在一个实施例中，连接件24与安装装置25和模块22整体模塑。在另一个实施例中，安装装置25与模块22连接成一个整体。在又一个实施例中，连接件24是一个法兰，开有一个与模块22和安装装置25连接的孔。在又一个实施例中，电磁离合器20、模块22、安装装置25和连接件24配置成一个部件。连接件24联同安装装置25配置成可以将电磁离合器20和模块22安装到ATS 10(未示出)的机架上。在另一个实施例中，连接件24和安装装置25配置成可以将电磁离合器20安装到ATS 10(未示出)的机架上。模块22是一个机盒，其中有一个下面将要说明的电路(在图2中未示出)。模块 22、连接件24和安装装置25都是防水的，用塑料制成。在另一个实施例中，模块22、连接件 24和安装装置25都是用金属制成的，以使一个整流电路(示于图3和4)可以电接地。在又一个实施例中，模块22用塑料制成，而连接件24和安装装置25用金属制成。在又一个实施例中，模块22用金属制成，而连接件24和安装装置25用塑料制成。此外，模块22包括一些接线端30和32，电连接到为整流电路(图2中未示出)供电的交流电压上。图3为模块22 (示于图2)内的电路40的一个典型实施例的原理图。电路40包括一个全波桥式整流器42，在节点46和48与瞬时电压保护电路44电连接。瞬时电压保护电路44在节点46与电阻模块50连接。电阻模块50在节点52与电磁离合器20 (示于图2) 串联电连接。霍耳效应器件54位于20附近。电磁离合器20通过铁心插棒58与ATSlO (示于图I)连接。在一个实施例中，全波桥式整流器42包括二极管60、62、64和66。全波桥式整流器42在节点70和72与电压源68连接。在一个实施例中，瞬时电压保护电路44在全波桥式整流器42后连接到节点46和和48上，保护电磁离合器20的绕组和电子器件。在另一个实施例中，瞬时电压保护电路44 在全波桥式整流器42前连接到节点70和72上，保护二极管60、62、64和66。在一个实施例中，瞬时电压保护电路44包括一个共模扼流电路。在另一个实施例中，瞬时电压保护电路44包括一个续流二极管。在又一个实施例中，瞬时电压保护电路44包括金属氧化物压敏电阻(MOV)。电阻模块50包括一个插入电阻器74。插入电阻器74降低了加到电磁离合器20上的电压。通过为插入电阻器74选择不同的电阻值，电磁离合器20可以电连接到例如120V、 208V、240V、277V和480V的不同工作电压上。此外，电阻模块50通过在电磁离合器20受到激励而铁心插棒58不能移动的情况下使电路“开路”来保护电磁离合器20的绕组。在一个实施例中，电阻模块50在节点46和52串联电连接在全波桥式整流器42后。在另一个实施例中，电阻模块50在全波桥式整流器42前串联电连接在电压源68和节点70之间。 在又一个实施例，电阻器74在电路40内硬线连接。插入电阻器74可以是电位器。霍耳效应器件54设置在电磁离合器20附近,检测插棒铁心58的外伸长度。在一
5个实施例中，霍耳效应器件54通过信号输出端76连接到一个外部控制器(未示出)上，输出表示铁心插棒58的位置的信号。在另一个实施例中，霍耳效应器件54连接到一个微处理器(示于图5)上。在又一个实施例中，用一个行程开关与电磁离合器20电连接，确定铁心插棒58的位置。在一个实施例中，电磁离合器组合18 (示于图2)与ATS 10(示于图I)连接。电磁离合器20 (示于图2)与ATS 10的机械驱动组件(未示出)机械连接。机械驱动组件连接到一个可以与例如是电气设施电源的电源12(示于图I)或与例如是发电机组的电源 14(示于图I)连接的可动接触组件(未示出)上。通过激励电磁离合器20，可以使ATS 10 将电源从电源12转到电源14上。在另一个实施例中，电磁离合器20机械上连接成可以驱动一个多电极接触器(未示出)。在又一个实施例中，电磁离合器组合18用于交流电应用。图4为模块22内的电路80的一个典型实施例的原理图。电路80中与电路40(示于图3)中相同的器件在图4中用与图3中相同的标注数字标示。电路80包括一个全波桥式整流器42，在节点46和48与瞬时电压保护电路44电连接。瞬时电压保护电路44在节点46与电阻模块50连接。电阻模块50在节点52与电磁离合器20(示于图2)串联电连接。霍耳效应器件54设置在电磁离合器20附近。电磁离合器20通过铁心插棒58与ATS 10 (示于图I)连接。全波桥式整流器42包括可控硅整流器(SCR)82、84和二极管62、64。 在一个实施例中，SCR82和84的控制极86和88连接到一个控制全波桥式整流器42 “接通”和“断开”的外部控制器(未示出)上。全波桥式整流器42在节点70和72与电压源 68连接。图5为与电磁离合器20(示于图2)连接的模块22(示于图2)的方框图。模块22 包括一个连接到互联网92上的通信器90。模块22还与微处理器94电连接。微处理器94 与程序96接口，而且还与霍耳效应器件54 (示于图3和4)、存储器98和通信器90电连接。在这里所谓的微处理器是指微控制器、CPU、简化指令集电路(RISC)、专用综合控制器(ASICS)、逻辑电路、和任何其他能与存储器接口执行一系列指令或软件程序的电路或处理器。在一个实施例中，存储器98为易失随机存取存储器(RAM)。在另一个实施例中， 存储器98为非易失存储器(NVRAM)。在又一个实施例，存储器98为可编程序只读存储器 (PROM)。在又一个实施例中，存储器98为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。在一个典型实施例中，通信器90为一个连接到互联网92上的调制解调器。在另一个实施例中，通信器90连接到一个专用电话链路(未示出)上。在又一个实施例中，通信器90连接到一个专用Tl线路上。在又一个实施例中，通信器90连接到一个数字用户线路(DSL)上。在另一个实施例中，通信器90连接到一个综合业务数字网(ISDN)上。在又一个实施例中，通信器90连接到一个通信电缆上。在又一个实施例中，通信器90用无线技术进行连接。在再一个实施例中，通信器90连接到一个内部网上。在再一个实施例中，通信器90用卫星技术进行连接。在典型实施例中，模块22响应从一个远程位置发送来的命令,启动电气开关功能。通信器90从互联网92接收命令。在一个实施例中，这些命令请求给出铁心插棒58(示于图3和4)的位置。在另一个实施例中，这些命令请求驱动电磁离合器20。在又一个实施例中，这些命令请求给出电磁离合器20的状态。通信器90通过互联网92发送所请求的这
些信息。
在一个实施例中，微处理器94、存储器98和程序96包含在一个与模块22电连接的外部控制器(未不出)内。在一个实施例中，程序96由微处理器94执行。程序96命令微处理器94使模块22确定电磁离合器20的铁心插棒58 (不于图3和4)的位置和将信息存储在存储器98内。程序96还命令微处理器94确定电磁离合器20是否已经驱动和信息是否已经存储在存储器98内。在另一个实施例中，微处理器94、存储器98、程序96都包含在模块22的机盒内。如在这里所说明的这些方法和设备并不局限于用一个电磁离合器来驱动自动转接开关。可以用电磁离合器驱动的系统的另一个例子是照明开关。可以用电磁离合器驱动的系统的另一个例子是节省功率的应急母线。虽然以上就各种具体实施例对本发明进行了说明，但是熟悉该技术的人员可以理解，本发明可以根据本发明的精神在权利要求书给出的本发明的专利保护范围内的改型来实现。
权利要求
1.一种制造可以在多种电源电压下工作并能抑制供电电压瞬变的电磁离合器组合的方法，所述方法包括下列步骤物理上配置用作所述电磁离合器的安装装置的模块；利用所述安装装置将所述电磁离合器安装到机架上；按所需的电磁离合器性能对所述模块进行电配置；以及响应从远程位置发来的命令，配置所述模块。
2.一种按照权利要求I所述的方法，其中全波桥式整流器包括多个二极管，所述电配置所述模块的步骤还包括利用全波桥式整流器将交流电压转换成直流电压的步骤。
3.一种按照权利要求I所述的方法，其中所述电配置所述模块的步骤包括利用续流二极管、共模扼流圈和金属氧化物压敏电阻至少其中之一对交流电压进行滤波的步骤。
4.一种按照权利要求I所述的方法，其中所述响应从远程位置发来的命令配置所述模块的步骤包括配置微处理器以便执行程序的步骤。
5.一种按照权利要求I所述的方法，其中所述响应从远程位置发来的命令配置所述模块的步骤包括将存储在存储器内的所请求的信息传送给通信器以便利用互联网、内部网、 Tl线路、专用电话链路、DSL线路、ISDN线路、通信电缆、卫星技术和无线技术至少其中之一进行传输的步骤。
6.—种设备,包括包括安装面的模块；多个接线端；以及多个连接件，所述安装面具有可与电磁离合器机械连接的圆周形状，所述多个接线端沿所述电磁离合器的纵轴延伸，而所述多个连接件从所述电磁离合器径向延伸。
7.一种按照权利要求6所述的设备，其中所述模块还包括连接到交流电压源的全波二极管电桥。
8.一种按照权利要求6所述的设备，其中所述模块还包括与存储器接口的微处理器。
9.一种按照权利要求6所述的设备，其中所述模块还包括配置成利用互联网、内部网、 Tl线路、专用电话链路、DSL线路、ISDN线路、通信电缆、卫星技术和无线技术至少其中之一响应来自远程位置的命令的电路。
10.一种按照权利要求6所述的设备，其中所述模块还包括具有插入电阻器的电路，所述电阻器与所述电磁离合器串联电连接。
全文摘要
装在保护性机盒内的集成模块(22)与电磁离合器(20)机械和电连接，用来远距离地驱动自动转接开关(ATS)(10)或照明开关。这个模块包括一个全波桥式整流器(42)、一个瞬时电压保护电路(44)、一个确定电磁离合器的铁心插棒(58)的位置的邻近检测器和一个将电磁离合器固定到一个机架上的固定箍带。此外，这个模块接受不同的电阻值作为减小线路电压的插入器件(74)，而且用一个通信器/调制解调器(90)连接到互联网(92)上。这个模块可以使电磁离合器线圈两端的电压保持固定，从而使电磁离合器可以连接到不同的工作电压上。
文档编号H01F5/00GK102588467SQ201210026038
公开日2012年7月18日 申请日期2001年9月14日 优先权日2000年9月15日
发明者K·C·克尔查克, P·拉杜赛维茨, R·L·舒尔茨 申请人:通用电气公司