CN101145745B - 电动机起动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制造技术改进的电动机起动器(1)。该电动机起动器(1)包括功率半导体开关(2)、与该功率半导体开关并联接通的机电的旁路开关(3)以及用于控制该旁路开关(3)的电子控制设备(5)，其中，该电子控制设备(5)以在安装状态下固定在所述旁路开关(3)上的平面组件(4)的形式实现，平面组件(4)和旁路开关(3)这样设计，即在固定时所述平面组件(4)同时与所述旁路开关(3)电接通。

Description

电动机起动器
技术领域
本发明涉及一种电动机起动器，该电动机起动器具有功率半导体开关、与该功率半导体开关并联接通的机电的旁路开关以及用于控制该旁路开关的电子控制装置。
背景技术
这样的电动机起动器也被称为“软起动器”。在这种电动机起动器中，电动机在起动阶段期间通过例如设计为晶闸管的功率半导体开关来接通，而并联的旁路开关断开。在此，通过相应控制功率半导体开关，使电动机起动功率连续地并且逐渐地上升，特别是可调节地增大，从而使电动机不是猛一下而是“软”起动。但是，在电动机的运行中，传统上使用的功率半导体开关不利地产生相对高的损耗功率。为了避免这种损耗功率，在起动阶段结束后，用于电动机的供电电流不再通过功率半导体开关，而是通过旁路开关来输送，该旁路开关作为机械的开关元件实际上的损失更少。一般地，普通的机电式配电继电器作为旁路开关应用，该配电继电器通常包括磁性的操作单元以操作真正的机械的开关元件。该旁路开关通过电子控制装置来控制，该电子控制装置容纳在一个所谓的平面组件内。该平面组件通常在旁路开关上方或在旁路开关旁边安装，并且借助基本上自由的导线与旁路开关接通。该导线例如与相应的平面组件的接头焊接，并且借助插塞连接接通旁路开关。
这种常规的解决方案一方面相对浪费空间，特别是因为必须设置用于在电动机起动器壳体内的导线的足够的空间。另一方面，平面组件与旁路开关的接通需要相对高的安装成本和材料成本。此外，由于在安装状态下基本上松散地进而在一定范围内无法控制地悬挂在设备中的导线通过错误碰触的导线或错误的插塞接通产生一定的对电磁兼容性(EMV)干扰的风险以及一定的功能干扰的风险。
发明内容
本发明的目的在于，在前述背景下改进开头所述类型的电动机起动器。
根据本发明通过权利要求1的特征来实现该目的。依此提出，这样构造平面组件和旁路开关，即它们在安装状态下互相固定，其中，在固定时平面组件同时与旁路开关电接通。
优选地，平面组件与旁路开关之间的固定是这样构成的，即平面组件和旁路开关在安装状态下形成相连接的基本上刚性的组件，刚性的组件不可被重新分开或者仅在使用力的情况下才可被重新分开。在此，平面组件优选地与旁路开关卡紧，但是其中也可以使用例如螺纹连接、粘合连接、焊接等其它固定方式。
但是根据本发明，术语“固定”也可以理解为平面组件与旁路开关之间单纯的位置固定，在按照规定安装电动机起动器时该位置固定通过电动机起动器的其它的构件，特别是该电动机起动器的壳体实现或锁定。
实际上根据本发明，在两种变型中，平面组件和旁路开关在安装状态下以完全确定的位置互相设置，并且由于这种定位，平面组件同时与旁路开关电接通。因此，省去通常用于使平面组件与旁路开关触点接通所需的导线以及可能的插入连接和焊接连接，进而消除所有传统上与此相关联的缺陷。
在优选的实施方式中，旁路开关通过机械的开关元件以及特别是用于操作该开关元件的电磁的操作单元构成。在本发明的特别节省空间的变型中，平面组件在此有利地设计为U形或槽形的空心件，该空心件在安装状态下盖在操作单元上，从而使操作单元容纳在空心件的内部。除了节省空间，该设计还特别具有其它优点，即可以在通过平面组件和操作单元构成的开关电路内实现特别短的电路，这一方面方便了平面组件与旁路开关无导线的触点接通，另一方面在EMV方面也是有利的。此外，操作单元和平面组件内表面以这种方式通过平面组件的外壁被遮盖，从而有效地防止特别是在制造过程中的机械损伤。在使用这样的遮盖效果的情况下，平面组件的特别是机械灵敏的电子元件优选地安装在平面组件的内表面上。
有利地，平面组件在安装状态下固定在旁路开关的操作单元上，在那里特别直接地接近于触点接通位置。以这种方式实现了特别稳定并且不出故障的电接通。当旁路开关的操作单元与原来的开关元件可分开时，平面组件固定在操作单元上也是尤其有利的。在这种情况下，在进行安装时，操作单元和平面组件首先分别连接和触点接通，并且在接下来的制造步骤中才作为部件安装到开关元件上，这在制造工艺上是有利的。
为了实现平面组件与旁路开关、特别是旁路开关的操作单元的在制造工艺上便于实现的、价格便宜并且无故障的触点接通，优选设置有至少一个弹簧接触件。
不但为了方便平面组件配备电子元件，而且为了方便平面组件安置在旁路开关上，该平面组件有利地柔性地构成。在一个优选实施例中，为了能够无破坏地弯曲平面组件，平面组件具有特别是薄膜铰链形式的额定弯曲位置。可替换地或者附加地，平面组件也优选地由多个部分组装而成。
附图说明
下面根据附图来详细说明本发明的实施例。其中示出了：
图1以示意性透视图示出了电动机起动器，该电动机起动器具有功率半导体开关、与该功率半导体开关并联地接通的机电的旁路开关以及含有用于控制旁路开关的电子控制装置的平面组件，
图2以相对于图1转动的透视图示出了电动机起动器的旁路开关，该旁路开关具有机械的开关元件以及电磁的操作单元，
图3以再次转动的透视图示出了旁路开关的操作单元，该操作单元具有平面组件的安装在该操作单元上的电路板，
图4以再次转动的透视图示出了操作单元和平面组件的现在装备有电子元件的电路板，
图5以放大图1中的部分V的视图示出了用于将平面组件与旁路开关元件接通的弹簧接触件。
相对应的部分在所有的图中都标以相同的参考标号。
具体实施方式
在图1中示出的电动机起动器1包括功率半导体开关2，特别是晶闸管。电动机起动器1还包括与功率半导体开关2并联地接入的机电的旁路开关3以及平面组件4，该平面组件承载有用于控制旁路开关3的电子控制装置5。
功率半导体开关2、旁路开关3和平面组件4在安装状态(在图1所示)下容纳在一个共同的壳体6内，该壳体在图1中仅通过轮廓线表示。在安装状态下，仅联接触点7和7′从壳体6伸出以连接用于电动机(未示出)的启动电流导线。
在根据图1的实施例中，电动机起动器1设计为接入到用于电动机的(这里例如两相的)启动电流导线中。该电动机起动器1相应地分别包括一对用于两个相导线中的每一个相导线的联接触点7和7′，该联接触点在相对的侧面上从壳体6中伸出并且可与启动电流导线的电网侧的部分或电动机侧的部分连接。
功率半导体开关2和旁路开关3在内部并联地接通所属的联接触点7、7′。
在按规定使用时，电动机起动器1在启动电流导线中串联电驱动的电动机并且用于接通和断开该电动机。在这里电动机起动器1是一种所谓的软起动器，在该软起动器中电动机功率在电动机起动阶段逐渐地、特别是可调节地上升。在这种起动阶段，旁路开关3断开，电动机由此仅通过功率半导体开关2与电网(Netz)连接。在此，电动机功率的这种逐渐的、特别是可调节的上升通过相应控制功率半导体开关2进行。为了减少在电动机运行中在功率半导体开关2上的损耗功率，在起动阶段结束后，闭合旁路开关3进而跨接功率半导体开关2，从而使用于电动机的驱动电流较少损失地流过旁路开关3。
电动机起动器1的旁路开关3(在图2中又分开示出)包括机械的开关元件8，该开关元件可借助于电磁操作单元9接通。
对于每个相导线，开关元件8包括一对彼此相对设置的固定接点10、10′，该固定接点中的每一个固定接点与相应的联接触点7或7′电连接。这种相导线的固定接点10和10′可分别通过可移动的触桥11可逆地电连接和断开。
所有的触桥11都固定在一个共同的滑块12上并且通过滑块12的运动始终被共同操作。该滑块12通过弹簧(未详细示出)这样被偏压，即触桥11在静止状态下保持在断开位置(图2中所示)，在该位置中每一个相导线的联接触点7、7′彼此电分开。
操作单元9包括电磁线圈13和磁轭14，该电磁线圈和磁轭与电枢15一起形成磁路。在此电枢15固定在滑块12上并且由此形成开关元件8的构件(结构上看得见的)。操作单元9的元件特别是电磁线圈13和磁轭14结合为一个相结合的并且基本上刚性的组件，该刚性的组件借助于卡锁连接件16固定在开关元件8上。
在安装状态下，通过在电磁线圈13上施加电压而在磁路中产生磁场。在这个磁场的作用下，电枢15被吸向磁轭14并且在此通过滑块12使触桥11克服弹簧力从断开位置进入闭合位置，在该闭合位置中，每个相导线的相互所属的固定接触件10、10′彼此通过触桥11导电地连接。
在图3和图4中与操作单元9分开来一起示出的平面组件4基本上包括在上面安装有电子元件18的电路板17，该电子元件接通电子控制装置5。为了清楚起见，图3在此示出未装配的电路板17。在图4中示出了安装有元件18的电路板17。
如可从视图中得知的，电路板17在安装状态下弯曲成横截面基本为U形的空心件，该空心件将操作单元9容纳在其内部空间中。平面组件4的电子元件18在此主要安装在电路板17的朝向操作单元9的内表面上。其优点一方面在于，即在电路板17的内部空间中存在的空间被特别好的利用(如此宽敞而不被操作单元9占据)，另一方面这些元件18向外被很好地遮蔽，进而例如在安装过程中免受机械损伤。
如可从图4中得知的，较小的(电路板)附件19在电路板17的端侧上插在该电路板上，这些附件部分地遮盖电路板17的端面。附件19可以承载其他的电子元件18进而增大电路板17的供构造电子控制装置5使用的使用面。此外，这些附件给电子控制装置5和操作单元9提供免受机械损伤的附加保护。
从图3和图4中可以得知，电路板17借助于卡锁连接件20、21固定在操作单元9上，从而使平面组件4和操作单元9构成一个自承连接并且基本上。该刚性的组件的机械稳定性通过两个支撑臂22来改善，该两个支撑臂从操作单元9突出并且在自由端侧支撑电路板17的顶盖23。
如特别是可从图5和图2中看到(图5是图1中的细节的放大视图)，通过两个弹簧接触件24实现了平面组件4与操作单元9的触点接通。每个弹簧接触件24包括一个由导电材料制成的压簧25，该压簧在从操作单元9突出的导销26上展开。优选地，压簧25在此卡紧到导销26上进而受控制地保持在操作单元9上。每个导销26在内部与电磁线圈13的线圈接线27接通。
为了简化电动机起动器1的安装，电路板17具有薄膜铰链形式的柔性额定折叠位置28，这些额定折叠位置可以使电路板17从最初的平面状态无破坏地弯曲成U形形状(在图3和图4中看到)。有利地，电路板17在平面状态中装配电子元件18。然后将完成的平面组件4卡装在操作单元9上并且此时折叠成前述的U形形状。由此，电路板17在其内表面上设置有导电的接触面29，这些接触面这样设置，使得每个弹簧接触件24的压簧25在卡装电路板17时碰触接触面29中的一个接触面。在将电路板17卡装在操作单元9上时，平面组件4以这种方式同时地与操作单元9触点接通。
在将平面组件4卡装在操作单元9上后，由此形成的组件被卡装到开关元件8上，进而设置完成的旁路开关3与功率半导体开关2连接。
综上所述，以这种方法形成不仅制造简单而且紧凑且节省材料的电动机起动器1，此外，相对于开头所述类型的传统电动机起动器，该电动机起动器不仅在EMV标准方面而且在故障安全性方面都得到了改进。

Claims (29)

1.一种电动机起动器(1)，具有：功率半导体开关(2)；与所述功率半导体开关并联接通的机电的旁路开关(3)；以及用于控制所述旁路开关(3)的电子控制设备(5)，其中，所述电子控制设备(5)以在安装状态下固定在所述旁路开关(3)上的平面组件(4)的形式实现，其中所述平面组件(4)和所述旁路开关(3)这样设计，即在固定时所述平面组件(4)同时与所述旁路开关(3)电接通，并且其中所述平面组件(4)设计为U形或槽形的空心件，在安装状态下，在所述空心件的内部容纳操作单元(9)，其中，所述平面组件(4)通过至少一个弹簧接触件(24)与所述旁路开关(3)触点接通。
2.根据权利要求1所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述旁路开关(3)具有机械的开关元件(8)以及用于操作所述开关元件(8)的电磁的操作单元(9)。
3.根据权利要求1所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)在装配位置固定在所述操作单元(9)上。
4.根据权利要求2所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)在装配位置固定在所述操作单元(9)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)的至少一个电子元件(18)设置在所述平面组件(4)的内侧面上，所述内侧面在安装位置处朝向所述操作单元(9)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述操作单元(9)主要包括电磁线圈(13)和磁轭(4)。
7.根据权利要求5所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述操作单元(9)主要包括电磁线圈(13)和磁轭(4)。
8.根据权利要求3或4所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)和所述操作单元(9)在安装状态下作为相结合的组件固定在所述开关元件(8)上。
9.根据权利要求5所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)和所述操作单元(9)在安装状态下作为相结合的组件固定在所述开关元件(8)上。
10.根据权利要求6所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)和所述操作单元(9)在安装状态下作为相结合的组件固定在所述开关元件(8)上。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)借助于卡锁连接件(20、21)固定在所述旁路开关(3)上。
12.根据权利要求5所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)借助于卡锁连接件(20、21)固定在所述旁路开关(3)上。
13.根据权利要求6所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)借助于卡锁连接件(20、21)固定在所述旁路开关(3)上。
14.根据权利要求8所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)借助于卡锁连接件(20、21)固定在所述旁路开关(3)上。
15.根据权利要求6所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述操作单元(9)借助于卡锁连接件(16)固定在所述开关元件(8)上。
16.根据权利要求8所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述操作单元(9)借助于卡锁连接件(16)固定在所述开关元件(8)上。
17.根据权利要求11所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述操作单元(9)借助于卡锁连接件(16)固定在所述开关元件(8)上。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)包括柔性的电路板(17)和/或由多个电路板块(17、19)形成。
19.根据权利要求5所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)包括柔性的电路板(17)和/或由多个电路板块(17、19)形成。
20.根据权利要求6所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)包括柔性的电路板(17)和/或由多个电路板块(17、19)形成。
21.根据权利要求8所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)包括柔性的电路板(17)和/或由多个电路板块(17、19)形成。
22.根据权利要求11所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)包括柔性的电路板(17)和/或由多个电路板块(17、19)形成。
23.根据权利要求15所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述平面组件(4)包括柔性的电路板(17)和/或由多个电路板块(17、19)形成。
24.根据权利要求18所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述多个电路板(17)或至少一个电路板具有至少一个柔性的预定折叠位置(28)。
25.根据权利要求19所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述多个电路板(17)或至少一个电路板具有至少一个柔性的预定折叠位置(28)。
26.根据权利要求20所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述多个电路板(17)或至少一个电路板具有至少一个柔性的预定折叠位置(28)。
27.根据权利要求21所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述多个电路板(17)或至少一个电路板具有至少一个柔性的预定折叠位置(28)。
28.根据权利要求22所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述多个电路板(17)或至少一个电路板具有至少一个柔性的预定折叠位置(28)。
29.根据权利要求23所述的电动机起动器(1)，其特征在于，所述多个电路板(17)或至少一个电路板具有至少一个柔性的预定折叠位置(28)。
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