CN103166535B - 电动机起动器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动机起动器模块，根据本公开的电动机起动器模块包括：PCB（印刷电路板）基板，其被配置为与电磁接触器通信并且控制所述电磁接触器；机械部，其与所述电磁接触器的操作相关联地操作；以及上壳体，其覆盖所述PCB基板和所述机械部的外壳体，从而可以经由通信本地直接驱动和控制电磁接触器，从而降低线路成本、缩短操作时间和促进空间利用的最大化。

Description

电动机起动器模块
技术领域
本公开涉及一种电动机起动器模块，尤其涉及一种被配置为通过经由通信本地直接驱动电磁接触器和控制电磁接触器来降低线路成本、缩短操作时间和促进空间利用最大化的电动机起动器模块。
背景技术
通常，电动机起动器包括手动电动机起动器（MMS）和电磁接触器（MC）。一般来说，电动机保护断路器（即所谓的“手动电动机起动器”（简称为所谓的MMS）），即一种用于额定绝缘电压小于AC690V（频率为50Hz或60Hz）和DC250V的输电线的装置，用作具有如下功能的一种开关装置：在用于起动或者停止系统或电动机的区段中产生诸如电力不足、过电流、开相、瞬时电流、接地故障和电缺相的故障电流时通过自动中断系统的供电来保护系统和诸如电动机的负载装置。
附加有通过让电流流向电磁体来闭合触点的接触器的电磁接触器能够断开和闭合负载电流。
图1为图示出由根据现有技术的电动机起动器操作的系统的示意图。由常规的电动机起动器操作的系统包括：PLC（可编程逻辑控制）10、输入/输出（I/O）端20、端子30和多个电动机起动器。
PLC10和I/O端20用于控制在电动机操作中包括的电磁接触器的接通/断开（ON/OFF）。即，需要PLC10、I/O端20和端子30来控制电磁接触器。为了使PLC10的I/O端20控制电磁接触器的接通/断开，PLC10必须定期了解电磁接触器的状态，并且在检测到电磁接触器的状态时，PLC10就控制连接到I/O端20的辅助继电器，从而能够控制电磁接触器的接通/断开。
因而，在PLC10发生不能监测电磁接触器状态的故障的情况下，就变得无法进行电磁接触器的接通/断开控制，从而对系统造成重大损害。
而且，在使用常规的电动机起动器的情况下，单独需要辅助继电器或I/O端用于额外的功能，并且需要额外的材料和配线工作，从而增加了制造成本和造成空间限制。自然地，这会在日后导致额外成本。
发明内容
本公开的示例性方案基本上至少解决了上述问题和/或缺点，并且至少提供了以下优点。因此，本公开的一个方案提供了一种电动机起动器模块，其被配置为解决空间限制和成本增加，而无需额外的材料或配线工作。
在本公开的一个总方案中，提供了一种电动机起动器模块，其安装在电磁接触器的上表面处，所述电动机起动器模块包括：PCB（印刷电路板）基板，其被配置为与电磁接触器通信并且控制所述电磁接触器；机械部，其与所述电磁接触器的操作相关联地操作；以及上壳体，其覆盖所述PCB基板和所述机械部的外壳体。
在一些示例性实施例中，所述机械部可以包括：活动触点单元，其与所述电磁接触器的操作物理联锁；以及固定触点单元，其通过物理连接所述PCB基板和所述电磁接触器来发送电信号。
在一些示例性实施例中，所述电动机起动器模块可以进一步包括：活动触点壳体，其固定所述活动触点单元并且将所述电动机起动器模块和所述电磁接触器物理连接；以及固定触点壳体，其固定所述固定触点单元并且物理联接所述上壳体。
在一些示例性实施例中，所述上壳体可以包括用于联接所述固定触点壳体的至少一个槽，其中所述固定触点壳体可以包括用于物理联接所述上壳体的至少一个钩部。
在一些示例性实施例中，所述活动触点单元可以包括活动触点弹簧、活动触点臂和复位弹簧，并且通过当所述电磁接触器处于断开状态时允许所述活动触点臂保持与固定触点臂接触，以及通过当所述电磁接触器处于接通状态时允许所述活动触点臂失去与所述固定触点臂的接触，来使得所述机械部与所述电磁接触器的接通/断开操作相关联地操作。
在一些示例性实施例中，所述固定触点可以包括固定触点臂和螺钉，其中所述螺钉经由导线将所述固定触点臂和所述PCB基板连接，当发生所述电磁接触器的接通/断开操作时发送电信号到所述PCB基板，并且其中所述PCB基板基于由所述固定触点发送的所述电信号来控制所述电磁接触器。
根据本公开如此配置的电动机起动器模块具有如下有益的效果：能够解决空间限制和成本增加，而无需额外的材料或配线工作。即，可以经由通信本地直接驱动和控制电磁接触器以降低线路成本、缩短操作时间和促进空间利用的最大化。
附图说明
现在将参照在附图中图示的特定示例性实施例来详细描述本发明的以上和其他特征，以下仅仅以说明性的方式给出附图，因此并不是对本发明的限制，并且在附图中：
图1为图示出由根据现有技术的电动机起动器操作的系统的示意图；
图2为图示出根据本公开的示例性实施例利用电动机起动器模块的系统的配置的示意图；
图3为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的外观的示意图；
图4为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的配置的框图；
图5为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的操作方法的流程图；
图6为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的完整配置的示意图；
图7a为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中上壳体与PCB基板之间的联接关系的示意图；
图7b为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中活动触点壳体与固定触点壳体之间的联接关系的示意图；
图8为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中上壳体与固定触点壳体之间的联接关系的示意图；以及
图9为图示出根据本发明的示例性实施例在电动机起动器模块中PCB基板、活动触点和固定触点之间的连接关系的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细说明本公开的示例性实施例。
在描述本公开时，可以省略对现有技术中已知的结构或过程的详细描述，以避免关于这样的已知结构和功能的不必要的细节使得本领域技术人员对本发明的理解变得模糊。相应地，在说明书和权利要求中使用的特定术语或词语的含义不限于字面的或通常使用的含义，而是应根据使用者或操作者的意图以及习惯用法进行解释或者有所不同。因此，特定术语或词语的定义应当建立在整个说明书的内容的基础上。
为了方便本公开，词尾“模块”、“单元”和“部”可以用于表示元件。可不赋予这些词尾本身以重要的含义或作用，并且应当理解的是，“模块”、“单元”和“部”可以一起使用或互换使用。即，在说明书中描述的术语“器（-er）”、“件（-or）”、“部”和“模块”意味着用于处理至少一种功能和操作的单元，并且可以通过硬件部件或软件部件及其组合来实现。
如此处所使用的，“示例性”仅仅意味着表示示例，而不是最好的。还应该理解的是，出于简化和容易理解的目的，这里描述的特征、层和/或元件图示有相对于彼此的具体尺寸和/或方向，而实际的尺寸和/或方向可以与图示的基本上不同。即，在附图中，为了清晰起见，可以放大或缩小层、区域和/或其他元件的尺寸和相对尺寸。全文中相似的附图标记表示相似的元件，并且将省略彼此重复的解释。
应当理解的是，尽管术语第一、第二等可以在此处用于描述不同的元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅仅用于将元件相互区分。例如，第一区域/层可以表示为第二区域/层，同样地，第二区域/层可以表示为第一区域/层，而不脱离本公开的教导。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而无意作为对总的发明构思的限制。如此处所使用的，单数形式的“一（a）”、“一（an）”以及“该（the）”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指出。
应当理解的是，当表示元件“连接”或“联接”到另一元件时，其可以直接连接或联接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反地，当表示元件“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，则不存在中间元件。
图2为图示出根据本公开的示例性实施例利用电动机起动器模块的系统100的配置的示意图。更具体而言，多个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n和监控板形成系统。除了多个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n之外，还包括供电单元110。
多个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n包括通信模块G1、G2、G3…Gn，其中监控板300使用通信模块G1、G2、G3…Gn监测多个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n的状态。
如上所述，电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n为包括手动电动机起动器（MMS）和电磁接触器（MC）的装置。
MMS可以被定义为一种用于额定绝缘电压小于AC690V（频率为50Hz或60Hz）和DC250V的输电线的装置，其用作具有如下功能的一种开关装置：在用于起动或者停止系统或电动机的区段中产生诸如电力不足、过电流、开相、瞬时电流、接地故障和电缺相的故障电流时通过自动中断系统的供电来保护系统和诸如电动机的负载装置。
附加有通过让电流流向电磁体来闭合触点的接触器的电磁接触器能够断开和闭合负载电流。
监控板300经由通信电缆201连接到每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n。通信模块G1、G2、G3…Gn还经由通信电缆201连接在电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n之间，其中每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n具有连接通信电缆的端子125。
通信模块G1、G2、G3…Gn具有通过有线电缆连接以控制电磁接触器的连接端121，并且可以进一步包括用于设置通信ID（标识符）的开关122和用于设置通信速度的开关123。
同时，每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n可以进一步包括第一显示部，其用于显示电磁接触器的接通/断开、显示通信状态的正常或显示通信模块是否适当地工作。每一个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n可以进一步包括控制开关127，其用于接通或者断开电磁接触器。第一显示部可以由LED（发光二极管）或七段数码管来实现。
如上所述，每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n和监控板300有线连接，从而监控板300可以通过通信电缆实时地监测来自每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n的电磁接触器的状态。
现在，稍后将详细描述监测在每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n上形成的电磁接触器的状态的过程及其关系。
同时，安装有电动机起动器模块的系统100具有供电单元110，其向每个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n供电，其中供电单元110用于通过提供100V或220V的工作电力来使整个系统100工作。供电单元110还用于通过提供DC12V来使电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n平稳地工作。电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n具有用于接收DC12V的输入端128和用于接收100V或220V的工作电力的输入端124。
供电单元110还具有用于提供DC12V电力的输出端111和用于提供DC100/220V的输出端112。供电单元110通过经由连接电缆114、115连接到电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n来供电。供电单元110可以进一步包括第二显示单元113，其用于显示提供给电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n的电力的状态，由此用户可以检查当前提供给电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n的电力是否正常，从而防止运行故障或事故的发生。
更具体而言，第二显示单元113可以包括用于显示所供电力是否是低压电力的显示器件、用于显示所供电力是否是110V的显示器件、用于显示所供电力是否是220V的显示器件、以及用于显示所供电力是否是过电压的显示器件。这些显示器件可以由LED来实现。同时，各个LED可以显示不同的颜色以允许用户直观地获知所供电力的状态。
如此配置的供电单元110通过向电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n供电和通知所供电力的状态使得用户能够迅速处理紧急事件的发生。
图3为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的外观的示意图。
在图3中以类似的方式使用图2中的附图标记。在下面的说明中将描述根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的详细配置的同时，首先将描述电动机起动器模块的外观。
根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块包括能够与监控板300和其他电动机起动器进行通信的通信模块。
如图3所示，通信模块包括：连接端121，其通过有线电缆连接以用于控制电磁接触器；开关122，其用于设置通信ID；开关123，其用于设置通信速度；输入端124，其用于接收110/220V电力；端子125，其用于连接各个电动机起动器120-1、120-2、120-3…120-n之间的通信电缆；第一显示单元126，其用于显示电磁接触器的接通/断开状态、通信状态的正常/异常和通信模块的正常/异常；控制开关127，其用于接通/断开电磁接触器；以及输入端128，其用于接收12V电力。
然而，图3中所示的通信模块G1、G2、G3…Gn仅仅是本公开的示例性实施例，对于本领域技术人员显而易见的是，其他配置也是可能的。特别地，只要每个端子或显示器件的每种排列具有的功能与图3中的那些相同，那么其他的配置也是可以的。
图3中所示的通信模块G1、G2、G3…Gn具有上述效果，因为根据本公开，图3中所示的通信模块G1、G2、G3…Gn向监控板300提供电动机起动器的实时状态信息。
图4为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的配置的框图。
参照图4，电动机起动器200包括MC状态输入单元210、MMS状态输入单元220、显示单元230、通信单元240和控制器250。
MC状态输入单元210用于通过经由MC状态触点211连接到电磁接触器来接收来自电磁接触器的状态信息（下文被称为“MC状态信息”）。MMS状态输入单元220用于通过经由MMS状态触点221连接到MMS来接收来自MMS的状态信息（下文被称为“MMS状态信息”）。
显示单元230用于显示电磁接触器的接通/断开、通信状态的正常/异常和通信模块的正常/异常。通信单元240用于将从MC状态输入单元210输入的MC状态信息和从MMS状态输入单元220输入的状态信息发送到监控板300。通信单元240经由电缆有线连接到监控板300，并且如果存在来自监控板300的请求，则响应于控制器250（稍后描述）的控制而将状态信息发送到监控板300。
如果存在来自监控板300的操作电磁接触器的指令，则控制器250读取MC状态信息和MMS状态信息。接着，如果当前MC状态信息为断开，并且如果MMS状态信息为接通，即，如果电磁接触器为未操作，而MMS处于操作中，那么控制器250向经由MC线圈260连接的电磁接触器发送控制指令，使电磁接触器进行操作，并且向监控板300发送控制完成指令。
同时，如果MC状态信息已经为接通，并且MMS状态信息已经为断开，则当接收到来自监控板300的接通电磁接触器的指令时，控制器250不输出控制指令而是向监控板300发送NAK消息。
而且，当从监控板300接收到断开电磁接触器的指令时，控制器250读取MC状态信息和MMS状态信息。如果MC状态信息为接通，并且MMS状态信息为断开，那么控制器250正常地执行控制指令，并且向监控板300发送控制完成指令。
可替代地，当接收到来自监控板300的断开电磁接触器的指令时，控制器250读取MC状态信息和MMS状态信息。如果MC状态信息为断开，并且MMS状态信息为接通，那么控制器250不执行控制指令而是向监控板300发送NAK消息。
同时，如果MMS状态信息从接通（正常）变为断开（异常），那么控制器250可以定期地接收MMS状态信息以断开连接到MC线圈260的电磁接触器。
基于上述配置，监控板300能够通过控制电磁接触器来实时监测MC状态信息和MMS状态信息以增加系统的稳定性。
图5为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的操作方法的流程图。
首先，模块初始化（S300），设置通信速度和通信ID（S310）。接下来，判定关于是否接收到电磁接触器控制指令（S320）。如果未接收到电磁接触器控制指令（S320-否），那么读取电磁接触器和MMS的状态值（S330），并且发送到监控板300（S340）。该操作过程可以由MC状态输入单元和MMS状态输入单元来执行。
如果接收到电磁接触器控制指令（S320-是），那么判定指令是接通电磁接触器的指令还是断开电磁接触器的指令（S350）。如果指令为接通电磁接触器的指令（S350-是），那么读取电磁接触器和MMS的状态值（S360）以便在电磁接触器的状态值为断开并且MMS的状态值为接通时使电磁接触器处于接通状态并且开启LED（S366）。此外，电磁接触器的接通控制完成消息被发送到监控板300（S369）。
同时，如果指令为接通电磁接触器的指令，而电磁接触器的状态值不是断开或者MMS的状态值不是接通（S363-否），那么向监控板300发送NAK消息来通知发生了错误（S380）。
或者，如果接收到断开电磁接触器的指令（S350-否），那么首先读取电磁接触器和MMS的状态值（S370），如果电磁接触器的状态值为接通并且MMS的状态值为断开（S373-是），那么断开电磁接触器并且关闭指示电磁接触器的工作状态的LED（S376）。
此外，将断开电磁接触器的消息发送给监控板300。可替代地，如果指令为断开电磁接触器，而电磁接触器没有接通或者MMS的状态值不是断开（S373-否），那么发送NAK消息到监控板300以通知发生了错误（S380）。
通过上述配置，监控板300有利地实时监测电磁接触器的状态以执行对电磁接触器的稳定控制和解决空间限制和/或成本增加的问题。
图6为图示出根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块的完整配置的示意图。
尽管可以用图3和4中的附图标记200来描述根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块400，但是仍给予图6的电动机起动器模块以图3和4中的附图标记200。然而，将附图标记改为400以便解释电动机起动器模块的机械配置。
参照图6，根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块400可以在设计方向上改变为附加在电磁接触器10的上表面上。
更具体而言，将安装在电动机起动器模块400的活动触点壳体的底端处的联接单元434插入安装在电磁接触器10的上表面上的槽11中。即，如图6的左侧所示，电动机起动器模块400联接到电磁接触器，按照箭头方向，其结果如图6的右侧所示。
如上所述，根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块400形成在电磁接触器10的上表面处以监测和控制电磁接触器10。
图7a为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中上壳体与PCB基板420之间的联接关系的示意图。
图7a中的PCB基板420用于与电磁接触器10通信或者控制电磁接触器10。如图7a所示，PCB基板420组装在上壳体410的内部。即，上壳体410被组装成包覆PCB基板420的形状，其结果如图7a的右侧所示。
同时，PCB基板420的每一个构成元件已经在图3中被描述为附图标记121和128，因此以下将不对其提供重复说明。
图7b为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中形成机械部的活动触点壳体与固定触点壳体之间的联接关系的示意图。
参照图7b，机械部包括活动触点壳体430、固定触点壳体440和形成每个壳体430、440的元件。活动触点壳体430用于固定活动触点臂431、活动触点弹簧432和复位弹簧（backspring）433，其中由活动触点壳体430固定的活动触点臂431、活动触点弹簧432和复位弹簧433被共同称为活动触点单元。
更具体而言，活动触点臂431组装在活动触点弹簧432上，并且复位弹簧433组装在活动触点壳体430的外翼上。此外，活动触点壳体430在活动触点壳体430的底面处联接有用于与电磁接触器10联接的联接单元434，联接单元434通过连接到在电磁接触器10的上表面处形成的槽11来形成物理联接。
同时，固定触点壳体440包括固定触点臂442和用于经由导线固定和连接固定触点臂442的螺钉441。固定触点臂442和螺钉441被共同称为固定触点单元。在固定触点壳体440的左角和右角处分别形成有一个固定触点单元。
图8为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中上壳体与固定触点壳体之间的联接关系的示意图。
参照图8，固定触点壳体440形成有钩部443，其用于与在上壳体410上形成的槽411物理联接，由此形成电动机起动器模块400。尽管图8图示了四个钩部443和四个槽411，但是本公开并不限于此。应当显而易见的是，可以安装少于或者多于四个的钩部443和槽411。
图9为图示出根据本公开的示例性实施例在电动机起动器模块中PCB基板、活动触点和固定触点之间的连接关系的示意图。
如上所述，活动触点单元包括活动触点臂431、活动触点弹簧432和复位弹簧433，其中固定触点单元包括固定触点臂442和螺钉441。同时，PCB基板420和固定触点单元的固定触点臂442经由导线450连接，并且螺钉用于固定导线450。
现在将参照图9描述电动机起动器模块400的操作。如果电磁接触器10被接通/断开，那么电磁接触器10的操作单元垂直操作以允许在电磁接触器10的上表面处形成的电动机起动器模块400与电磁接触器10的操作相关联地操作活动触点单元，其中活动触点单元包括活动触点臂431、活动触点弹簧432和复位弹簧433。即，活动触点臂431、活动触点弹簧432和复位弹簧433被操作。
在电磁接触器10处于断开状态的情况下，在电动机起动器模块400处的机械部上的活动触点臂431因活动触点弹簧432和复位弹簧433的负荷而保持与固定触点臂442的接触。
同时，在电磁接触器10处于接通状态的情况下，活动触点单元向下移动使得活动触点臂431远离固定触点臂442。
在发生PCB基板420的接通/断开操作的情况下，经由导线450连接到PCB基板420的固定触点臂442发送电信号到PCB基板420，其中PCB基板420使用发送的电信号控制电磁接触器10。
由上可知，根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块400可以直接联接到电磁接触器10以控制电磁接触器10，因为根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块400与电磁接触器10的操作相关联地操作。特别地，根据本公开的示例性实施例的电动机起动器模块400有利地联接到电磁接触器10的上表面以节省空间，使得能够执行本地控制，以促进空间利用的最大化并且降低线路成本，从而在电动机控制系统的配置期间能够缩短操作时间。
然而，上述根据本公开的供电系统及其控制方法可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为对这里所阐述的实施例的限制。因此，意图使本公开的实施例可以覆盖本公开的改进和改变，只要这些改进和改变进入所附权利要求及其等同方案的范围内。
虽然对于若干实施例已经公开了特定的特征或方案，但是如所期望的，这些特征或方案可以与其他实施例的一个以上其他特征和/或方案有选择地组合。

Claims (4)

1.一种电动机起动器模块，其安装在电磁接触器的上表面处，所述电动机起动器模块包括：印刷电路板基板，其被配置为与所述电磁接触器通信并且控制所述电磁接触器；机械部，其与所述电磁接触器的操作相关联地操作；以及上壳体，其覆盖所述印刷电路板基板和所述机械部的外壳体，
其中所述机械部包括：活动触点单元，其与所述电磁接触器的操作物理联锁；以及固定触点单元，其通过连接所述印刷电路板基板和所述电磁接触器来发送电信号，
其中所述固定触点单元包括固定触点臂和螺钉，其中所述螺钉经由导线将所述固定触点臂和所述印刷电路板基板连接，当发生所述电磁接触器的接通/断开操作时发送电信号到所述印刷电路板基板，并且其中所述印刷电路板基板基于由所述固定触点单元发送的所述电信号来控制所述电磁接触器。
2.如权利要求1所述的电动机起动器模块，进一步包括：活动触点壳体，其固定所述活动触点单元并且将所述电动机起动器模块与所述电磁接触器连接；以及固定触点壳体，其固定所述固定触点单元并且联接所述上壳体。
3.如权利要求2所述的电动机起动器模块，其中所述上壳体包括用于联接所述固定触点壳体的至少一个槽，其中所述固定触点壳体包括用于联接所述上壳体的至少一个钩部。
4.如权利要求1所述的电动机起动器模块，其中所述活动触点单元包括活动触点弹簧、活动触点臂和复位弹簧，并且通过当所述电磁接触器处于断开状态时允许所述活动触点臂保持与固定触点臂接触，以及通过当所述电磁接触器处于接通状态时允许所述活动触点臂失去与所述固定触点臂的接触，来使得所述机械部与所述电磁接触器的接通/断开操作相关联地操作。
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