BRPI0920362B1

BRPI0920362B1 - Relé eletromagnético com um conjunto de bobinas, um conjunto de armadura rotativo e dois conjuntos de comutador

Info

Publication number: BRPI0920362B1
Application number: BRPI0920362-1A
Authority: BR
Inventors: Philipp Gruner
Original assignee: Hongfa Holdings U.S., Inc.
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2021-12-07
Also published as: ES2564637T3; EP2394285B1; WO2010090619A3; CN102405507B; EP2394285B8; AU2009339410B2; JP2012517093A; AU2009339410A2; KR101313676B1; CA2751585C; PT2394285E; MX2011008110A; EP2394285A2; WO2010090619A2; BRPI0920362A2; AU2009339410A1; EP2394285A4; JP5351982B2; KR20110111533A; ZA201105691B

Abstract

CONJUNTO DE RELÉS ELETROMAGNÉTICOS E RELÉ ELETROMAGNÉTICO Um relé eletromagnético permite que a corrente passe através de terminais de comutador e compreende um conjunto de bobina, um rotor ou conjunto de ponte, e conjuntos de comutador balanceados opostos. O conjunto de espiras compreende uma bobina e um núcleo em forma de C. A bobina é enrolada em tomo de um eixo de bobina se estendendo através do núcleo. O núcleo compreende terminais de núcleo paralelos ao eixo de bobina. O conjunto de ponte compreende uma ponte e um par de atuadores. A ponte compreende caminhos de campo medial, lateral e transversal. Os atuadores se estendem lateralmente a partir do caminho de campo lateral. Os terminais de núcleo são coplanares com o eixo de rotação e recebidos intermediariamente aos caminhos de campo medial e lateral. Os atuadores são cooperantes com os conjuntos de comutador. A bobina cria um campo magnético direcionável através do conjunto de ponte via os terminais de núcleo para conferir rotação de ponte em torno do eixo de rotação. A rotação da ponte desloca os atuadores para abrir e fechar os conjuntos de comutador.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção apresentada refere-se, de modo geral, a um conjunto de relés eletromagnéticos incorporando um conjunto de armadura configurado singularmente. Mais particularmente, a invenção apresentada refere-se a um conjunto de relés eletromagnéticos tendo um conjunto de rotor atuável magneticamente para deslocar linearmente pelo menos um atuador de comutador.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA TÉCNICA ANTERIOR

Geralmente, a função de um relé eletromagnético é usar uma pequena quantidade de energia no eletroíma para mover uma armadura capaz de comutar uma quantidade de energia muito maior. A título de exemplo, o projetista do relé pode querer energizar o eletroímã usando 5 volts e 50 miliampères (250 miliwatts), enquanto a armadura pode suportar 120 volts a 2 amperes (240 watts). Relés são bastante comuns em eletrodomésticos, onde há um controle eletrônico que liga (ou desliga) alguns dispositivos de aplicação, como um motor ou uma luz. Embora os presentes ensinamentos sustentem essencialmente um conjunto de relés eletromagnéticos passando 120 amperes, de polo único, é contemplado que a essência da invenção pode ser aplicada em conjuntos de relé multi-polos (p. ex. conjuntos de relé de polo duplo), tendo construção e funcionalidades únicas, conforme possibilitado pelos ensinamentos básicos conforme aplicados ao modo de realização de polo único como exemplificado ou estabelecido nesta invenção. Vários outros conjuntos de relé eletromagnético refletindo o estado da técnica e apresentados em patentes nos Estados Unidos serão descritos resumidamente a seguir.

A patente US 6,046,660 (Patente '660), concedida a Gruner, revela um conjunto de relés magnéticos de travamento com um motor linear. A patente '660 ensina um relé magnético de travamento capaz de transferir correntes acima de 100 ampères para uso na regulação de transferência de energia elétrica ou em outras aplicações que requeiram comutação de correntes acima de 100 ampères. Um conjunto de motor de relé tem uma bobina de espira alongada com uma cavidade se estendendo axialmente na mesma. Uma espira de excitação é enrolada em tomo da bobina. Uma armação ferromagnética geralmente em forma de U tem uma seção de núcleo disposta dentro da mesma e se estendendo através da cavidade se estendendo axialmente na bobina em espira alongada. Duas seções de contato se estendem geralmente perpendiculares à seção de núcleo e subindo acima do conjunto de motor. Um conjunto de atuador é acoplado magneticamente ao conjunto de motor de relé. O conjunto do atuador é composto de uma armação de atuador acoplada operacionalmente a uma primeira e a uma segunda peças de polos ferromagnéticos, geralmente em forma em forma de U, e a um ímã permanente. Uma ponte de contato, feita de uma lâmina de material condutor de cobre, é acoplada operacionalmente ao conjunto de atuador.

A patente US 6.246.306 (patente '306), concedida a Gruner, revela um relé eletromagnético com mola de pressão. A patente '306 ensina um relé eletromagnético tendo um conjunto de motor com uma bobina presa a um alojamento. Um núcleo é conectado adjacentemente abaixo da bobina, exceto por uma extremidade de núcleo que se estende a partir da bobina. Uma extremidade de armadura encaixa magneticamente a extremidade de núcleo quando a bobina é energizada. Um atuador encaixa a armadura e uma pluralidade de conjuntos de molas de contato centrais. O conjunto de molas de contato central é constituído por uma mola de contato central que não é pré-dobrada e é soldada ultrassonicamente sobre um terminal de contato central. Uma mola normalmente aberta fica posicionada relativamente paralela a uma mola de contato central. A mola normalmente aberta é soldada ultrassonicamente sobre um terminal normalmente aberto para formar um conjunto de mola de contato externo normalmente aberto. Uma mola de contato externa normalmente fechada fica posicionada verticalmente em relação à mola de contato central de modo que o conjunto de mola de contato externo normalmente fechado fique em contato com o conjunto de mola de contato central quando a mola de contato central não estiver sendo atuada pelo atuador. A mola normalmente fechada é soldada ultrassonicamente sobre um terminal normalmente fechado para formar um conjunto normalmente fechado. Uma mola de pressão pressiona a mola de contato central acima do atuador quando o atuador não está em uso.

A patente US 6.252.478 (patente '478), concedida a Gruner, revela um relé eletromagnético. A patente '478 ensina um relé eletromagnético tendo um conjunto de motor com uma bobina presa a uma armação. Um núcleo é disposto dentro da bobina exceto por uma extremidade de núcleo que se estende a partir da bobina. Uma extremidade de armadura encaixa magneticamente a extremidade de núcleo quando a bobina é energizada. Um atuador encaixa a armadura e uma pluralidade de conjuntos de lâmina móvel. O conjunto de lâmina móvel é composto por uma lâmina móvel soldada ultrassonicamente sobre um terminal de contato central. Uma lâmina normalmente aberta é posicionada relativamente paralela a uma lâmina móvel. A lâmina é normalmente aberta é soldada ultrassonicamente sobre um terminal normalmente aberto para formar um conjunto de contato normahnente aberto. Um conjunto de contato normalmente fechado é composto de um terceiro rebite de contato e um terminal normalmente fechado. Um conjunto de contato normalmente fechado é posicionado verticalmente em relação à lâmina móvel de modo que o conjunto de contato normalmente fechado fique em contato com o conjunto de lâmina móvel quando a lâmina móvel não estiver sendo atuada pelo atuador.

A patente US 6.320.485 (patente '485), concedida a Gruner, revela um conjunto de relés eletromagnéticos com um motor linear. A patente '485 ensina um relé eletromagnético capaz de transferir correntes acima de 100 ampères para uso na regulação de transferência de energia elétrica ou em outras aplicações que requeiram comutação de correntes acima de 100 ampères. Um conjunto de motor de relé tem uma bobina em espira alongada com uma cavidade se estendendo axialmente na mesma. Uma espira de excitação é enrolada em tomo da bobina. Uma armação ferromagnética geralmente em forma de U tem uma seção de núcleo disposta dentro da mesma e se estendendo através da cavidade se estendendo axialmente na bobina de espira alongada. Duas seções de contato se estendem geralmente perpendiculares à seção de núcleo e subindo acima do conjunto de motor. Um conjunto de atuador é acoplado magneticamente ao conjunto de motor de relé. O conjunto do atuador é composto de uma armação de atuador acoplada operacionalmente a uma primeira e a uma segunda peças de polos ferromagnéticos, geralmente em forma em forma de U, e a um ímã permanente. Uma ponte de contato feita de uma lâmina de material condutor de cobre é acoplada operacionalmente ao conjunto de atuador.

A patente US 6.563.409 (patente '409), concedida a Gruner, revela um conjunto de relés magnéticos de travamento. A patente '409 ensina um conjunto de relés magnéticos de travamento que compreende um motor de relé com uma primeira bobina em espiral tendo uma primeira espira de excitação enrolada em tomo da mesma e uma segunda bobina em espiral tendo uma segunda espira de excitação enrolada em tomo da mesma, ambas a mencionada primeira espira de excitação e a mencionada segunda espira de excitação sendo idênticas, a mencionada primeira espira de excitação sendo eletricamente isolada da mencionada segunda espira de excitação; um conjunto de atuador acoplado magneticamente a ambos os mencionados motores de relé, o mencionado conjunto de atuador tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; e um ou dois grupos de conjuntos de ponte de contato, cada um dos mencionados grupos de conjuntos de ponte de contato compreendendo uma ponte de contato e uma mola.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

E um objetivo da presente invenção prover um conjunto de relés eletromagnéticos tendo meios apropriados para amortecer as vibrações de contato de contatos intermediários do conjunto de comutação. E ainda outro objetivo da presente invenção prover um conjunto de armadura tendo um eixo de rotação e que gira sob a influência do campo magnético criado ou transmitido a partir de um conjunto de bobina eletromagnética. O conjunto de armadura desloca linearmente atuadores de comutação para abrir e fechar cada conjunto de comutação do relé. Para se alcançar estes e outros objetivos facilmente perceptíveis, o conjunto de relés eletromagnéticos da presente invenção compreende um conjunto de bobina eletromagnética, um conjunto de ponte de armadura, e pelo menos um conjunto de comutador, como descrito adiante em maior detalhe.

O conjunto de bobina compreende, essencialmente, uma espira, um conjunto de garfo em forma de C, e um eixo de bobina. A espira é enrolada em tomo do eixo de bobina e o conjunto de garfo compreende primeiro e segundo braços de garfo. Cada braço de garfo compreende uma porção axial de braço que pode ser alinhada coaxialmente com o eixo da espira e, juntos, formam a parte de trás do conjunto de garfo em forma de C. Cada braço de garfo compreende, adicionalmente, um terminal de garfo, cujos terminais de garfo são coplanares e substancialmente paralelos ao eixo de bobina.

O conjunto de ponte de armadura é rotativo em tomo de um eixo espaçado ortogonalmente do eixo de bobina e coplanar com os terminais de garfo. O conjunto de ponte de armadura compreende, assim, um eixo de rotação de ponte, uma ponte, e pelo menos m braço de atuador. A ponte compreende um caminho de campo mediai relativamente mais perto, na proximidade do eixo de bobina, um caminho de campo lateral relativamente mais afastado na proximidade do eixo de bobina, e caminhos de campo medial-a-lateral ou lateral-a-medial afastados longitudinal ou axialmente (ou caminhos de campo transversais) que se estendem intermediários aos caminhos medial e lateral. Cada braço de atuador é cooperante com o caminho de campo lateral através de uma primeira extremidade do mesmo e se estende lateralmente na direção oposta ao caminho de campo lateral.

Cada conjunto de comutador compreende, essencialmente, terminais de comutador e um conjunto de molas entre os terminais de comutador. Cada conjunto de molas é acoplado a uma segunda extremidade do braço de atuador. Os terminais de garfo são recebidos intermediários aos caminhos medial e lateral. Como é padrão e bem estabelecido na técnica, a bobina recebe corrente e cria ou transmite um campo magnético, cujo campo magnético pode ser direcionado através do conjunto de ponte via terminais de garfo para transmitir a rotação da ponte em tomo do eixo de rotação da ponte e deslocar linearmente cada braço atuador. Cada braço de atuador deslocável funciona para atuar o conjunto de molas para uma posição de contato aberto e uma posição de contato fechado intermediárias, cuja posição de contato fechado permite que a corrente passe através de cada conjunto de comutador via terminais de comutador.

Certas características periféricas da conjunto de relés eletromagnéticos essencial incluem meios apropriados para reforçar a mola durante o deslocamento, cujos meios funcionam para aumentar a pressão de contato intermediária aos terminais de comutador quando o conjunto de mola está na posição fechada. Os meios para reforçar a mola durante o deslocamento proveêm, adicionalmente, meios para varrer o contato ou para limpar o contato através do contato reforçado ou maior pressão de contato. Em outras palavras, o caminho de condução reforçada através da interface de contato pode funcionar muito bem para queimar os resíduos e/ou detritos que possam, de outra forma, vir a ficar nas superfícies de contato. Os meios para reforçar a mola durante o deslocamento também podem funcionar, adicionalmente, para prover meios apropriados para amortecer o quique ou vibrações de contato intermediárias aos primeiros e segundo contatos, quando comutando da posição aberta para a posição fechada.

Outros objetivos da presente invenção, bem como características específicas, elementos, e vantagens da mesma, serão elucidadas ou se tomarão evidentes da descrição a seguir e das figuras de desenho anexas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Outras características da presente invenção se tomarão mais evidentes a partir de uma consideração da descrição resumida a seguir de desenhos da patente:

A Figura 1 é uma primeira vista em planta de topo do conjunto de relés eletromagnéticos da presente invenção, com cada conjunto de comutador na posição fechada.

A Figura 2 é uma segunda vista em planta de topo do conjunto de relés eletromagnéticos da presente invenção, com o conjunto de comutador em uma posição fechada.

A figura 2(a) é uma vista em corte ampliada fragmentária como seccionada a partir do conjunto ilustrado na figura 2, mostrando o conjunto de rotor e o apoio do rotor.

A figura 3 é uma representação diagramática tipo em planta do conjunto de rotor, cada conjunto de braço atuador e cada conjunto de comutador em uma posição fechada como separada do alojamento de relé e do conjunto de bobina para melhorar a compreensão da relação estrutural entre eles.

A figura 4 é uma representação diagramática tipo em planta do conjunto de rotor, cada conjunto de braço atuador e cada conjunto de comutador em uma posição aberta como separada do alojamento de relé e do conjunto de bobina para melhorar a compreensão da relação estrutural entre eles.

A Figura 5 é uma representação de topo tipo perspectiva explodida do conjunto de relés eletromagnéticos da presente invenção mostrando uma tampa de alojamento opcional.

A Figura 6 é uma vista em perspectiva explodida de um conjunto de bobinas do conjunto de relés eletromagnéticos da presente invenção.

A Figura 7 é uma vista em perspectiva explodida fragmentária de um conjunto de rotor do conjunto de armadura do conjunto de relés eletromagnéticos.

A Figura 8 é uma vista em perspectiva explodida de um primeiro conjunto terminal de um primeiro conjunto de comutador do conjunto de relés eletromagnéticos.

A Figura 9 é uma vista em perspectiva explodida de um segundo conjunto de terminal do primeiro conjunto de comutador do conjunto de relés eletromagnéticos.

A Figura 10 é uma vista em perspectiva explodida de um primeiro conjunto terminal de um segundo conjunto de comutador de acordo com a presente invenção.

A Figura 11 é uma vista em perspectiva explodida de um segundo conjunto de terminal do segundo conjunto de comutador de acordo com a presente invenção.

A Figura 12 é uma representação em vista lateral fragmentária do conjunto de molas de triunvirato, os botões de contato, e um braço de armadura da presente invenção mostrando os botões de contato em uma posição fechada com o conjunto de mola de triunvirato em uma posição substancialmente coplanar.

A Figura 13 é uma representação em vista lateral fragmentária mostrando o conjunto de molas de triunvirato, os botões de contato, e o braço de armadura da presente invenção mostrando os botões de contato em uma posição fechada com o conjunto de molas de triunvirato em uma posição durante o deslocamento para reforçar a pressão de contato intermediária aos botões de contato.

A Figura 14 é uma representação em vista lateral fragmentária ampliada da junção no conjunto de molas de triunvirato e o botão de contato superior mostrada de outra forma na Figura 13, mostrando o conjunto de molas de triunvirato na posição durante o deslocamento para reforçar a pressão de contato intermediária aos botões de contato.

A figura 15 é uma representação em vista lateral fragmentária dupla de conjuntos de molas de triunvirato opostos, botões de contato e conjuntos de braço de armadura da presente invenção mostrando botões de contato em uma posição fechada, mostrando os respectivos conjuntos de molas de triunvirato de tal forma que duas molas estejam em uma configuração substancialmente linear e uma mola está em uma configuração descentrada antes de sobre-curso.

A figura 16 é uma representação em vista lateral fragmentária ampliada da junção do conjunto de molas de triunvirato mais à direita e o botão de contato superior mostrado de outro modo na figura 15 representando a mola com descentragem antes de sobre-curso.

A figura 17 é uma representação em vista lateral fragmentária ampliada da junção do conjunto de molas de triunvirato mais à esquerda e o botão de contato superior mostrado de outro modo na figura 15 representando a mola com descentragem antes de sobre-curso.

A figura 18 é uma representação em vista lateral fragmentária ampliada da junção do conjunto de molas de triunvirato e o botão de contato superior mostrado de outro modo na figura 16 representando a mola com descentragem antes de sobre-curso.

A figura 18 é uma representação em vista lateral fragmentária ampliada da junção do conjunto de molas de triunvirato e o botão de contato superior mostrado de outro modo na figura 17representando a mola com descentragem antes de sobre-curso.

A Figura 20 é uma representação diagramática da circulação de fluxo através do conjunto de núcleo em forma de C e do conjunto de rotor do conjunto de relés eletromagnéticos descrevendo um fluxo de campo desviado e dividido através do conjunto de rotor.

A Figura 21 é uma representação em vista lateral dupla de (1) um conjunto de terminal de comutador como conectado operacionalmente a um conjunto de molas de triunvirato e um botão de contato, o conjunto de molas de triunvirato mostrando primeira e segunda molas com dobras em forma de C localizadas centralmente, e uma terceira mola com uma dobra localizada na extremidade e (2) uma vista em corte fragmentária ampliada representando a dobra localizada na extremidade da terceira mola em maior detalhe.

A Figura 22 é uma representação diagramática de um caminho de corrente de limiar direcionado através dos terminais de relé quando dispostos adjacentes ao conjunto de armadura rotativo e mostrando um campo magnético alimentado pelo terminal de magnitude maior do que um campo magnético alimentado pela armadura para girar o conjunto de armadura em direção a uma posição de circuito aberto.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO MODO DE REALIZAÇÃO PREFERIDO

Com referência agora aos desenhos, o modo de realização preferido da presente invenção refere-se a um conjunto de relés eletromagnéticos 10 como ilustrado e referenciado nas Figuras 1 , 2 e 5. O conjunto de relés eletromagnéticos 10 da presente invenção funciona essencialmente para permitir seletivamente que a corrente passe através de terminais de comutadores 11, conforme ilustrado e referenciado nas Figuras 1, 2,3-5 e 8-11. Para alcançar essas e outras funções facilmente perceptíveis, o conjunto de relés eletromagnéticos 10 da presente invenção, de preferência, compreende um conjunto de bobinas eletromagnéticas 12 como ilustrado e 5 referenciado, de modo geral, nas Figuras 1, 2 e 5, um conjunto de armadura rotativo 13 como ilustrado e referenciado, de modo geral, nas Figuras 1-5, e conjuntos de comutador 14, como ilustrado e referenciado, de modo geral, nas Figuras 1, 2, 3 e 4.

O conjunto de bobinas 12 da presente invenção compreende, 10 preferivelmente, uma espira condutora de corrente 15, conforme ilustrado e referenciado nas Figuras 1, 2, e 6; um núcleo em forma de C ou conjunto de garfo 16 como ilustrado e referenciado na Figuras 6, e um eixo de bobina. Pode ser visto ou compreendido de uma inspeção das figuras observadas que a espira condutora de corrente 15 é enrolada em tomo do eixo de bobina e 15 compreende terminais de acionamento de eletroímãs 17 como ilustrado e referenciado na Figura 6. O conjunto de garfo ou conjunto de núcleo em forma de C 16 da presente invenção é recebido axialmente dentro da bobina 15 e compreende, preferivelmente, primeiro e segundo braços de garfo 18. Pode ser visto, de uma inspeção da Figura 6, que cada braço de garfo 18 20 compreende uma porção axial de garfo 19 e um terminal de garfo substancialmente plana20, cujos terminais de garfo 20 são, de preferência, paralelos ao eixo de bobina.

É contemplado que o conjunto de armadura rotativo 13 da presente invenção pode ser descrito como compreendendo, de preferência, um 25 conjunto de rotor 21 como ilustrado e referenciado, de modo geral, nas Figuras 1-5, 7, 15 e 17; atuador ou braços de atuador 22 como ilustrado e referenciado, de modo geral, nas Figuras 1, 2, 3-5 e 13, e um eixo de rotação de armadura 101 como descrito e referenciado em um ponto nas Figuras 2(a)- 4 15 e 17, e como uma linha interrompida na Figura 7. O conjunto de rotor 21 compreende, preferivelmente, primeiro e segundo ímãs de rotor direcionados ou polarizados uniformemente 23, como ilustrado e referenciado nas Figuras 7 e 17, uma placa de rotor 25, conforme ilustrado e referenciado nas Figuras 3-5, 7 e 15; um apoio de rotor 26, como ilustrado e referenciado nas Figuras 3-5, 7 e 15; um alojamento de rotor 27, como ilustrado e referenciado na Figura 7, uma mola de retomo (não especificamente ilustrada); um pino de rotor 29, como ilustrado e referenciado na Figura 5, e um apoio de rotor 30, como ilustrado e referenciado nas Figuras 1 2(a) e 5.

Pode ser visto, a partir de uma inspeção das figuras observadas, que o apoio de rotor 26 é acoplado ou associado cooperativamente de outra maneira com primeiras extremidades dos braços de atuador 22, e que a placa de rotor 25 e o apoio de rotor 26 (ou porções dos mesmos) são preferencialmente orientados paralelos um ao outro por meio do alojamento de rotor 27. A este respeito, pode ser observado, adicionalmente, que os primeiro e segundo ímãs de rotor 23 têm a mesma dimensão e se estendem intermediários à placa de rotor 25 e ao apoio de rotor 26 para simultânea e igualmente afastar a placa de rotor 25 e o apoio de rotor 26 e prover, além disso, um percurso ou caminho guia para a, assim chamada, corrente de Lorenz ou fluxo magnético a ser efetivamente direcionado transversalmente através do rotor ou conjunto de ponte 21 como diagramaticamente representado na Figura 15.

Em relação a este último, é contemplado que o conjunto de armadura 13 pode ser imaginado como um conjunto de ponte de armadura, cujo conjunto de ponte compreende um eixo de rotação de ponte (semelhante ao eixo de rotação da armadura 101) e uma ponte em associação de cooperação com os braços de armadura 22. Neste contexto, a ponte pode ser imaginada ou descrita como compreendendo, de preferência, um caminho medial (semelhante à placa de rotor 25), um caminho lateral (semelhante ao apoio de rotor 26), e caminhos medial-a-lateral ou transversais afastados longitudinal ou axialmente (semelhantes aos primeiro e segundo ímãs de rotor 23). O braço da armadura 22 pode, desse modo, ser descrito como se estendendo lateralmente na direção oposta ao caminho lateral ou apoio de rotor 26 para se encaixar nos conjuntos de comutador 14.

O alojamento de rotor 27 funciona, essencialmente, para receber, alojar, e posicionar os primeiro e segundo ímãs de rotor 23, a placa de rotor 25 e o apoio de rotor 26 para formar a estrutura em forma de ponte do conjunto de armadura 13. Os ímãs de rotor 23 são direcionados uniformemente de modo que polos iguais faceiem a mesma estrutura de rotor. Por exemplo, é contemplado que os polos norte dos ímãs de rotor 23 podem confrontar o apoio de rotor 26 (os polos sul, por conseguinte, confrontando a placa de rotor 25) ou que os polos sul dos ímãs de rotor 23 podem confrontar o apoio de rotor 26 (os polos norte, por conseguinte, confrontando a placa de rotor 25).

O alojamento de rotor 27 também pode compreender, adicionalmente, um orifício ou furo de recepção de pino para receber o pino de rotor. O orifício ou furo de recepção de pino do alojamento de rotor 27 permite a rotação da ponte ou do conjunto de armadura 13 em tomo do eixo de rotação da armadura 101.0 pino de rotor 29, se estendendo através do furo para a recepção de pino, pode ser ancorado axialmente em uma extremidade inferior do mesmo por meio de um alojamento de relé 48, conforme ilustrado e referenciado nas Figuras 1-3, e cujo alojamento de relé 48 é dimensionado e moldado para receber, alojar, e posicionar o conjunto de bobina 12, o conjunto de armadura 13, e os conjuntos de comutador 14. Pode ser facilmente entendido, além disso, a partir de uma inspeção da Figura 5, que o alojamento de relé 48 pode, mas não necessariamente, compreender, ou ser cooperante com uma tampa de relé 49.

Em relação ao último, deve se lembrado que o conjunto de armadura 13 da presente invenção pode ser ancorado ou montado por meio do apoio de rotor 30. O apoio de rotor 30 pode ser associado cooperativamente ao alojamento de relé 48 (ou seja, ancorado ao alojamento de relé 48) para fixar axialmente o pino de rotor 29, o apoio de rotor fixo 30 recebendo e ancorando uma extremidade superior do pino de rotor 29 de modo a permitir aos utilizadores do relé operar efetivamente o conjunto de relés eletromagnéticos 10 da presente invenção sem a tampa do relé 49. O apoio de rotor 30 ou apoio de ponte ou meios para suportar o conjunto de rotor ou o conjunto de ponte pode, desse modo, ser descrito como provendo meios apropriados para permitir a operação de face aberta do conjunto de relés eletromagnéticos 10. É contemplado, por exemplo, que em determinados cenários um conjunto de relé sem tampa proveja um determinado benefício. Por exemplo, o conjunto do relé em questão pode ser observado mais facilmente durante os procedimentos de teste. Em qualquer caso, é contemplado que o apoio de rotor 30 da presente invenção permita operação sem tampa do conjunto de relés eletromagnéticos 10 fixando, de outra maneira, o conjunto de armadura 13 ao alojamento de relé 48.

Cada um dos conjuntos de comutador 14 do presente conjunto de relés 10 compreende, preferencialmente, um primeiro conjunto de terminal de comutador 31, como ilustrado e referenciado, de modo geral, nas Figuras 1,2, 3-9; 9, 11 e 17, um segundo terminal de conjunto de comutador 32, conforme ilustrado e referenciado nas Figuras 1, 2, 3-5, 8, 10, 16 e 17, e um conjunto de molas de triunvirato 33, conforme ilustrado e referenciado nas Figuras 1, 2, 3- 5, 8, 10, 12, 14 e 16. A partir de uma inspeção das figuras observadas, pode ser visto que cada primeiro conjunto terminal de comutador 31 compreende, preferivelmente, um primeiro botão de contato 34 e um primeiro terminal de comutador, como em 11. Além disso, cada segundo conjunto de terminal de comutador 32, de preferência, compreende um segundo terminal de comutador, como em 11.

Cada conjunto de molas de triunvirato 33 compreende, de preferência, segundos botões de contato 37, e uma primeira mola 38, segunda mola 39, e terceira mola 40, também são ilustradas e referenciadas nas Figuras 8, 10, 12-14 e 16. Pode ser visto também que cada um das primeiras molas 38 compreende, de preferência, um primeiro orifício de recepção de contato, como em 41, e um primeiro orifício em forma de C, como em 42, nas Figuras 8 e 10, bem como, uma dobra ou descentragem localizada na extremidade, como em 70, nas Figuras 16, 17 e 21. De modo notável o primeiro orifício em forma de C 42 é, preferencialmente, concêntrico em tomo do primeiro orifício para recebimento de contato 41. Cada uma das segundas molas 39 compreende, de preferência, um segundo orifício para recebimento de contato, como em 43, e uma primeira dobra em forma de C, como em 44, nas figuras 8 e 10. Pode ser visto de uma inspeção das Figuras 8 e 10 que a primeira dobra em forma de C 44 tem um primeiro raio apropriado de curvatura. Cada uma das terceiras molas 40 compreende, preferivelmente, um terceiro orifício para recebimento de contato, como em 45 e uma segunda dobra em forma de C, como em 47.

Pode ser visto ainda que a segunda dobra em forma de C 47 tem um segundo raio apropriado de curvatura, cujo segundo raio de curvatura é maior, na maior magnitude, do que o primeiro raio de curvatura (da primeira dobra em forma de C 44). As segundas molas 39 são ensanduichadas intermediariamente às primeira e terceira molas 38 e 40 através dos segundos botões de contato 37 quando recebida ou estendida através dos orifícios para recebimento de contato 41, 43 e 45. As primeira dobras em forma de C 44 são concêntricas (em tomo de um eixo de dobra) dentro das segundas dobras em forma de C 47. Os primeiro e segundo botões de contato 34 e 37, ou contatos, são orientados espacialmente ou justapostos adjacentes um ao outro, como representado, de modo geral, nas Figuras 1, 2, 3, 4, 12=14 e 17. No modo de realização preferido, os conjuntos de molas de triunvirato 33 são solicitados para uma posição de contato aberto intermediária aos primeiro e segundo terminais de comutador 11 e acoplado aos (à extremidade lateral dos) braços de armadura 22.

É contemplado que os primeiro e segundo orifícios em forma de C 42, e a descentragem ou dobra localizada na extremidade 70 podem funcionar, também, para prover meios apropriados para reforçar durante o deslocamento para aumentar a pressão de contato intermediária aos primeiro e segundo botões de contato 34 e 37 . A este respeito, o leitor é direcionado, também, às Figuras 12-14el5-19.A partir de uma consideração comparativa das figuras observadas, pode ser visto que as extremidades laterais terminais 53 do conjunto de molas 33 podem ser atuadas além das porções planas do conjunto de molas 33 imediatamente adjacente à haste 51 do botão de contato 37. As porções planas do conjunto de molas 33 imediatamente (e radialmente) adjacentes a haste 51 de botão de contato 37 formam, desse modo, porções de mola de botão empilhável como em 52, na Figura 14. Pode-se ver que porções de botão empilhável 52 são empilhadas por meio do botão de contato 37 e que as extremidades laterais terminais 53 dos conjuntos de mola 33 se deformam elasticamente como em 50 para permitir o mencionado sobre-curso.

Em outras palavras, o material (de preferência cobre) dos elementos de mola tendo os orifícios em forma de C é mais fácil e elasticamente deformável nos terminais dos orifícios em forma de C, como em 50. De modo notável, a deformação elástica do material adjacente aos terminais 50 não resulta em fragilização apreciável da malha de material subjacente (ou seja, não transmite apreciavelmente deslocamentos indesejáveis de malha) e, desse modo, a estrutura ou característica de orifício em forma de C do conjunto de molas de triunvirato provê meios robustos para sobre-curso acentuado para prover, adicionalmente, uma pressão adicionada apropriada intermediária aos botões de contato 34 e 37 para melhorar o contato(s) condutor(es) entre os mesmos. A descentragem ou dobra localizada na extremidade 70 provê, adicionalmente um meio para sobre-curso acentuado para aumentar a pressão de contato e reduzir o quique de contato dos contatos 34 e 37.

A condução através dos botões de contato 34 e 37 é, desse modo, melhorada por meio do sobre-curso acentuado e/ou habilitado pelo orifício em forma de. É contemplado que o contato reforçado e a condução resultante provêem meios apropriados para melhor varredura do contato, os meios para varrer o contato ou para limpar o contato sendo, também, habilitados por meio do sobre-curso acentuado. A este respeito, é contemplado que o conjunto de relés 10 da presente invenção tem, inerentemente, uma característica de auto-limpeza como habilitada pelos orifícios em forma de C 42. Além disso, é contemplado que os orifícios em forma de C 42 (e a descentragem ou dobra 70) também podem prover meios apropriados para reduzir o quique de contato ou, para de outra maneira, amortecer vibração de contato intermediária aos botões de contato 34 e 37 quando mudando de um estado de contato aberto ou posição de comutador aberto (como representado, de modo geral, na Figura 4) para um estado de contato fechado ou posição de comutador fechado (como representado, de modo geral, nas Figuras 1,2 e 3).

A partir de uma inspeção da Figura 15, pode ser facilmente entendido que o núcleo ou terminais de garfo 20 são recebidos frouxamente intermediários à placa de rotor 25 e ao apoio de rotor 26, e que o eixo de rotação da armadura 101 é coplanar com o terminais de garfo 20, cujo eixo de rotação 101 se estende através do pino de rotor 29 (não mostrado especificamente na Figura 15). Como deve ser facilmente compreendido, a bobina condutora de corrente 15 funciona para receber corrente e, desse modo, cria um campo magnético como também mostrado e referenciado nos vetores 102, na Figura 15. Como pode ser visto de uma inspeção da figura observada, o campo magnético 102 é direcionado através dos terminais de garfo 20 via conjunto de rotor (essencialmente definido pelo apoio de rotor 26, os ímãs de rotor 23, e a placa de rotor 25) para transmitir rotação de armadura ou de ponte em tomo do eixo de rotação da armadura 101 através de um torque magneticamente induzido.

O apoio de rotor 26, funciona, desse modo, para deslocar linearmente os braços de atuador 22, cujos braços de atuador deslocados 22 acionam os conjuntos de molas de triunvirato 33 de uma posição aberta preferida solicitada por mola (como representado, de modo geral, na Figura 4) para uma posição fechada atuada por mola (como representado, de modo geral, na Figura 2). O material de construção do conjunto de relés 10 (que se acredita ser da competência daqueles experientes na técnica) e a posição fechada funcionam, essencialmente, para permitir que a corrente de 120 ampères passe através dos conjuntos de comutador 14 via os botões de contato 34 e 37 e terminais de comutador 11.

Quando o conjunto de bobinas 12 fica correntemente inativo e o campo magnético tiver sido efetivamente removido, a mola de retomo também pode funcionar para reforçar o retomo do conjunto de molas de triunvirato 33 para a posição aberta preferida solicitada por mola. Caso ocorra uma condição de falta de corrente, é contemplado que o relé eletromagnético 10 pode, de preferência, compreender, adicionalmente meios de default de contato fechado, os meios nominais de contato fechado para forçar os botões de contato 34 e 37 fechados durante a(s) mencionada(s) condição(ões) de falta de corrente ou de curto circuito.

Além disso, é contemplado que o relé eletromagnético de acordo com a presente invenção pode compreender meios apropriados de retomo para uma posição inicial de contato aberto durante condições de corrente de limiar baseada em terminal. Neste sentido, observa-se da teoria eletromagnética clássica, que portadores de carga de streaming desenvolvem um campo magnético na adjacência radial à direção do fluxo do portador. O leitor é, desse modo, direcionado à Figura 22, que é uma representação diagramática de um caminho de corrente de limiar como em 71, sendo direcionado através dos terminais de relé 31 e 32 via botões de contato 34 e 37. Um vetor de força magnética, como em 103, é representado como de origem de terminal via a corrente portadora de carga fluindo através do caminho 71. Depois de atingir determinada amperagem de limiar, o campo magnético gerado pelos terminais 31 e 32 interagirá com os ímãs permanentes ou ímãs de rotor 23 do conjunto de armadura rotativo 13. Os ímãs 23 têm um campo magnético inerente dirigido para fora como referenciado na seta de vetor 104, cuja força é menor, em magnitude, do que a força na seta de vetor 103. A diferença de força entre 104 e 103, quando direcionada, faz com que o conjunto da armadura rotativo 13 gire em direção a uma posição de contato aberto como mostrado diagramaticamente na Figura 22. Esta característica pode ser calibrada pelo tamanho e força dos ímãs 23 e pela distância entre a armadura e os contatos estacionários.

Embora as descrições acima contenham muita especificidade, essa especificidade não deve ser interpretada como limitações do escopo da invenção, mas sim como uma exemplificação da mesma. Por exemplo, pode ser dito que a invenção, essencialmente, ensina ou revela um conjunto de relés eletromagnéticos para permitir que a corrente passe através de terminais de comutador, cujo conjunto do relés eletromagnéticos compreende um conjunto de espiras, um conjunto de ponte, e pelo menos um conjunto de comutador. O conjunto de bobina compreende uma bobina, um eixo de bobina, e um núcleo em forma de C. A bobina é enrolada em tomo de seu eixo de bobina, e o eixo de bobina se estende através do núcleo, como em 60, na Figura 15. O núcleo 60 compreende terminais de núcleo 20, cujos terminais de núcleo 20 são substancialmente paralelos ao eixo de bobina.

O conjunto da ponte compreende um eixo de rotação, como em 101, e uma ponte, como em 61, na Figura 15; e atuadores de comutador, como em 22. A ponte 61 compreende um caminho de campo medial 63 (ou seja, um caminho relativamente mais perto na proximidade do núcleo 60), um caminho de campo lateral 64 (ou seja, um caminho relativamente mais afastado na proximidade do núcleo 60), e caminhos transversais afastados axialmente 65 para guiar o campo, como em 102, intermediário aos caminhos de campo medial e lateral 63 e 64. Os braços de atuador 22 são cooperantes com e se estendem em direção oposta ao caminho lateral 64 (não apresentado especificamente na Figura 15). Os terminais de núcleo 20 são, de preferência, coplanares com o eixo de rotação 101 e recebidos intermediários aos caminhos medial e lateral 63 e 64.

É contemplado que os caminhos transversais 65 provejam meios de desvio de campo apropriados para desviar transversalmente o campo magnético 102 em relação ao eixo de bobina 100 e magneticamente induzir um torque, cujo torque magneticamente induzido funciona para atuar os atuadores de comutador 22. Os mencionados meios de desvio de campo podem ser descritos adicionalmente como compreendendo meios de divisão de campo apropriados (havendo dois caminhos de eixos opostos, como em 66, na Figura 15) para a criação de um binário magnético em tomo do torque magnético induzido.

Os conjuntos de comutador, como em 14, também são cooperantes com os braços de atuador 22, cujos braços de atuador 22 são essencialmente um acoplamento intermediário ao conjunto de ponte 61 e aos conjuntos de comutador 14. A bobina funciona para criar ou transmitir um campo magnético como retratado vetorialmente em 102. O campo magnético 102 é direcionável via conjunto de ponte 61, através dos terminais de núcleo 20 para transmitir rotação de ponte em tomo do eixo de rotação 101 via torque magneticamente induzido. A rotação da ponte funciona para deslocar os braços de atuador 22, cujos braços de atuador 22 deslocados abrem e fecham fisicamente os conjuntos de comutador 14. Como é mais facilmente entendido na técnica, os conjuntos de comutador fechados 14 permitem que a corrente passe através dos mesmos.

Cada conjunto de comutador 14 compreende meios de mola apropriados para reforçar a mola durante o deslocamento, os mencionados meios para reforçar a posição de comutador fechado pelo aumento da pressão de contato dos botões de contato intermediários 34 e 37. Os meios de mola funcionam para reforçar a mola durante sobre-curso e provêem, adicionalmente, meios para varrer o contato, e meios para amortecer a vibração. Os meios para varrer o contato são contemplados para efetivamente auto-limpar cada conjunto de comutador 14, e os meios para amortecer a vibração funcionam para amortecer a vibração de contato quando mudando das posições de comutador aberto para fechado. Os meios de mola para reforçar durante o deslocamento, pode-se dizer, reforçam a posição de comutador fechado aumentando a pressão de contato intermediária aos contatos, pela manutenção de uma interface de contato sem resíduos, e pelo amortecimento da vibração de contato ao fechar os contatos.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a numerosos modos de realização não é pretendido que o novo dispositivo ou relé, seja limitado pelos mesmos, mas que modificações da mesma sejam pretendidas como abrangidas pelo escopo e espírito amplos do relatório precedente e desenhos anexos. Por exemplo, as especificações anteriores suportam um conjunto de relés eletromagnéticos pretendidos primariamente para uso como conjunto de relés multi-polos, tendo construção e funcionalidade únicas no seu próprio direito, e que é habilitado pelos ensinamentos do modo de realização apresentado neste relatório.

Claims

1. Relé eletromagnético (10) compreendendo um conjunto de bobinas (12), um conjunto de armadura rotativo (13) e dois conjuntos de comutador (14), em que os conjuntos de comutador (14) compreendem, cada um, um conjunto de molas com três molas (33), cada conjunto de molas (33) compreendendo três elementos de mola empilhados (40, 39, 38), cada elemento de mola (40, 39, 38) compreendendo um eixo longitudinal de mola primário (102), um primeiro elemento de mola (40) compreendendo um primeiro comprimento de mola, um primeiro orifício para recebimento de contato (45) e uma primeira porção de mola elástica (76), um segundo elemento de mola (39) compreendendo um segundo comprimento de mola, um segundo orifício para recebimento de contato (43), e caracterizado pelo fato de que uma primeira extensão semicircular definida por orifício (52) definindo uma extremidade terminal (96) do segundo comprimento de mola, um terceiro elemento de mola (38) compreendendo um terceiro comprimento de mola, um primeiro orifício semicircular de deslocamento (42), um terceiro orifício para recebimento de contato (41), uma segunda extensão semicircular definida por orifício (52) intermediária ao primeiro orifício de deslocamento e ao terceiro orifício para recebimento de contato (42, 41) e uma segunda porção de mola elástica (76), o segundo elemento de mola (39) sendo ensanduichado intermediariamente aos primeiro e terceiro elementos de mola (40, 38), tal que a primeira e a segunda extensões definidas por orifício (52) são uniformemente empilhadas e a primeira e a segunda porções de mola elásticas (76) estão em relação espaçada uma à outra por meio do segundo elemento de mola ensanduichado (39) por atuação por elementos de atuador (22) dos conjuntos de comutador (14).

2. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada elemento de mola (40, 39, 38) compreende porções de mola lateralmente opostas (60), cada porção de mola (60) tendo um eixo de porção de mola longitudinal (103), o primeiro elemento de mola (40) compreendendo primeiros orifícios para recebimento de contato lateralmente opostos (45) e primeiras porções de mola elásticas lateralmente opostas (76), o segundo elemento de mola (39) compreendendo segundos orifícios semicirculares para recebimento de contato lateralmente opostos (43) e primeiras extensões semicirculares definidas por orifício lateralmente opostas (52) definindo extremidades terminais lateralmente opostas (96) do segundo comprimento de mola, o terceiro elemento de mola (38) compreendendo primeiros orifícios semicirculares de deslocamento lateralmente opostos (42), terceiros orifícios para recebimento de contato lateralmente opostos (41), segundas extensões semicirculares definidas por orifício lateralmente opostas (52) intermediárias ao primeiro deslocamento e aos terceiros orifícios para recebimento de contato (42, 41) e segundas porções de mola elásticas lateralmente opostas (76).

3. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiros orifícios semicirculares de deslocamento (42) são respectivamente simétricos em torno dos eixos longitudinais de porção de mola (103).

4. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda porções de mola elásticas (76) são paralelas em relação uma à outra quando os conjuntos de comutador estão em uma configuração de comutador aberto.

5. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda porções de mola elásticas (76) são não paralelas em relação uma à outra quando os conjuntos de comutador estão em uma configuração de comutador aberto.

6. Relé eletromagnético (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda porções de mola elástica (76) são atuadas em paralelo em relação uma à outra pelo elemento de atuador (22) dos conjuntos de comutador quanto os conjuntos de comutador estão em uma configuração de comutador fechado.

7. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de molas com três molas (33) define meios para reforçar o deslocamento de molas e reforçar uma posição de comutador fechado.

8. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de molas com três molas (33) define meios para varrer o contato, ditos meios para limpar o conjunto de comutador.

9. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de molas com três molas (33) define meios para amortecer contato de vibração quando comutando da posição de comutador aberto para a posição de comutador fechado.

10. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, incluindo um conjunto de ponte (21) no qual o conjunto de ponte (21) é caracterizado pelo fato de que meios de suporte de ponte permitem operação de face aberta do relé eletromagnético (10), os meios de suporte de ponte sendo definidos por um elemento de suporte de rotor (30), o elemento de suporte de rotor (30) compreendendo um orifício de recepção de pino (88) para receber um pino de rotor (29) do conjunto de armadura rotativo (13) do conjunto de ponte (21).

11. Relé eletromagnético (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de atuador (22) simultaneamente e respectivamente puxam para fechar (80) e empurram para fechar (81) os conjuntos de comutação (14) para permitir corrente passar através deles.