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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektromagnetische
Kontakteinrichtungen bzw. Schütze
und insbesondere auf eine Kontakteinrichtung, die mit einem Überstromrelais
gekoppelt ist, um einen elektrischen Motorstarter zu formen, der
einen Überstromschutz
vorsieht, um eine Stromüberlastung
einer Last, wie beispielsweise eines Motors, zu verhindern.
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Bei
Anwendungen mit einem elektromagnetischen Starter wird ein Überstromrelais
verwendet, um eine spezielle Last, wie beispielsweise einen Motor,
vor übermäßig großen Strömen zu schützen. Bekannte Überstromrelais
weisen Bimetall-Schalter und Heizungen in dem Überstromrelais auf, die in
Reihe mit den Kontakten der Kontakteinrichtung bzw. des Schützes verbunden
sind. Jedoch erfordern diese Vorrichtungen getrennte hereingeführte Verbindungen
zwischen der Kontakteinrichtung (Schütz) und dem Überstromrelais,
und ihr Vorhandensein steigert die Kosten und die Größe des Starters.
Daher wäre es
wünschenswert,
ein kleineres Überstromrelais
mit niedrigeren Kosten zu haben, welches eine vereinfachte nicht
invasive Verbindung zum Schütz
hat, was die Notwendigkeit eliminiert, dass andere Vorrichtungen
mit dem Schütz
verbunden werden.
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Ein
weiteres Problem, welches mit dem Betrieb eines elektromagnetischen
Schütz
assoziiert ist, ist eine Tendenz, das ein bewegbarer Kontaktträger während des
Weges zu einem erregten Elektromagnetkern hin und weg von diesem
verriegelt. Das zufällige
Verriegeln des bewegbaren Kontaktträgers verhindert die präzise Steuerung
der Schützzeitsteuerung,
die bei industriellen Kontakten erforderlich ist.
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Daher
wäre es
wünschenswert,
ein elektromagnetisches Schütz
mit einem Überstromrelais
mit einer vereinfachten nicht invasiven elektrischen Verbindung
durch das Überstromrelais
zu einem Schütz zu
haben, was eine Magnetflussübertragung über die Pole
verhindert und einen sanften Laufpfad für einen bewegbaren Kontaktträger in dem
Schütz
vorsieht, wenn dieser zu einer elektromagnetischen Spule hin und
weg von dieser läuft.
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Die
Schrift
EP 0 774 768 offenbart
eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 24.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung sieht einen elektromagnetischen Starter vor,
der eine vereinfachte Verbindung zwischen einem Schütz bzw.
einer Kontakteinrichtung und einem Überstromrelais vorsieht, der
eine vereinfachte nicht invasive Verbindung zu dem Schütz vorsieht,
der genauere Magnetfeldsensorauslesungen innerhalb des Überstromrelais
vorsieht, und einen sanften Betrieb des Schützes aufrechterhält, in dem
er ein gleichmäßiges Schließen und Öffnen des
Kontaktes vorsieht.
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Die
vorliegende Erfindung weist einen Starter mit einem gleichstromgesteuerten
Mehrphasenschütz
auf. Das Schütz
weist ein Paar von stationären
Kontakten auf, die innerhalb eines Schützgehäuses montiert sind. Ein bewegbarer
Kontakt ist in betrieblicher Assoziation mit den stationären Kontakten montiert
und wird durch einen bewegbaren Kontaktträger getragen, der verschiebbar
an dem Schütz- bzw.
Kontaktvorrichtungsgehäuse
montiert ist. Das Schütz
weist eine elektromagnetische Spule auf, die an dem Schützgehäuse montiert
ist, um den bewegbaren Kontaktträger
anzuziehen. Aus dem Schützgehäuse hinaus
erstreckt sich mindestens ein flexibler Spulenanschluss, der an
einem Ende der elektromagnetischen Spule angebracht ist. Der Starter
weist auch ein Überlastungsrelais
bzw. Überstromrelais auf,
welches verriegelnd mit dem Schütz
gekoppelt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Überstromrelais
mindestens einen Haltevorsprung auf, der sich von dem Überstromrelais
erstreckt, und eine Biegeverriegelungslasche, die mit jedem Haltevorsprung
integral ausgeführt
ist. Das Schütz
hat einen Aufnahmekanal, um den Haltevorsprung aufzunehmen, und
einen Haltekanal, der schmaler ist als der Aufnahmekanal. Wenn das Schütz mit dem Überstromrelais
gekoppelt wird, tritt der Haltevorsprung in den Haltekanal ein und
geht voran nach unten durch den Haltekanal, bis die sich biegende
Verriegelungslasche in eine Lippe des Schützes schnappt. Dann wird verhindert,
dass das Überstromrelais
von dem Schütz
entfernt wird. Der flexible Spulenanschluss liegt an einem elektrischen Leiter
an der gedruckten Leiterplatte an, um die elektrische Verbindung
zwischen dem Schütz
und dem Überstromrelais
vorzusehen. Eine gedruckte Leiterplatte bzw. Schaltungsplatine liegt
innerhalb des Überstromrelaisgehäuses, um
die Leistung für
das Schütz
zu steuern.
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Verschiedene
andere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung und aus den Zeichnungen
offensichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Zeichnungen veranschaulichen den besten Weg, der gegenwärtig zur
Ausführung
der Erfindung in Betracht gezogen wird.
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In
den Zeichnungen stellen die Figuren Folgendes dar:
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1 eine
Perspektivansicht eines Schützes
mit einem Überstromrelais,
das damit verbunden ist, um einen Motorstarter gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bilden.
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2 eine
Perspektivansicht des Starters der 1, wobei
das Schütz
und das Überstromrelais
getrennt sind.
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3 eine
Querschnittsansicht, die entlang der Linie 3-3 der 1 aufgenommen
ist, wobei das Schütz
und das Überstromrelais
verbunden sind.
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4 eine
seitliche Querschnittsansicht des Überstromrelais, aufgenommen
entlang der Linie 4-4 der 3.
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5 eine
Teilquerschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 5-5 der 1.
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6A eine
vergrößerte Teilansicht
des Schnittes 6A der 5, die die anfängliche
Trennung des Überstromrelais
vom Schütz
zeigt.
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6B eine
Ansicht ähnlich
der 6A, wobei jedoch das Überstromrelais weiter von dem Schütz getrennt
wird.
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6C eine
Teilquerschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 6C der 6A,
die das Halten des Haltevorsprungs des Überstromrelais durch das Schützgehäuse zeigt.
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7 eine
Ansicht ähnlich
der 5, wobei jedoch das Überstromrelais von dem Schütz getrennt ist.
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8 eine
seitliche Querschnittsansicht des Schützes aufgenommen entlang der
Linie 8-8 der 3.
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9 eine
Teilquerschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 9-9 der 3.
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10 eine
Teilquerschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 10-10 der 3.
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11 eine
Teilperspektivansicht des Schützes
der 1, wobei das Schützgehäuse teilweise entfernt ist,
um die Lichtbogenabschirmungen gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung zu zeigen.
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Detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Mit
Bezug auf 1 ist ein Starter 10 in
Perspektivansicht gezeigt. Der Starter 10 ist ein mehrphasiger
Gleichstromstarter, wie er in Industriesteueranwendungen verwendet
wird, wie beispielsweise für
die Motorsteuerung, und weist eine Kontakteinrichtung bzw. ein Schütz 12 und
ein Überstromrelais 14 auf.
Das Schütz 12 ist
ein elektromagnetisches Schütz,
um Versorgungsstrom für
einen (nicht gezeigten) Motor zu schalten, während das Überstromrelais 14 den
Strom zum Motor abfühlt
und misst und das Schütz 12 abschaltet
oder entregt, wenn zu viel Strom (Überlastung) zum Motor fließt, was
somit den Motor schützt.
Das Überstromrelais 14 ist
so gezeigt, dass es mit dem Schütz 12 verbunden
ist. Das Überstromrelais 14 nimmt
eine Reihe von Leitern 16a, 16b und 16c auf
(die teilweise gestrichelt gezeigt sind), und zwar durch das Überstromrelaisgehäuse 18 zum Schützgehäuse 20,
um durch Ansätze 22 gesichert zu
werden. Das Überstromrelais 14 weist
eine schwenkbare Abdeckung 24 auf, die in einer Position mit
geschlossener Abdeckung gezeigt ist. Die Überstromrelaisabdeckung 24 weist
weiter eine Öffnung (26 in 2)
auf, so dass wenn die Abdeckung 24 in der Position mit
geschlossener Abdeckung ist, eine Verriegelungsöse 28 sich durch die
Abdeckung 24 durch die Öffnung 26 erstreckt.
Andere Teile, wie beispielsweise Schalter 36 und eine LED-Anzeige 32 können auch
durch die Abdeckung 24 in ähnlicher Weise zu sehen sein
oder sich durch diese hindurch erstrecken.
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Mit
Bezug auf 2 ist die Abdeckung 24 des Überstromrelais 14 in
einer Position mit geöffneter
Abdeckung gezeigt. Die Abdeckung 24 gestattet in der Position
mit geöffneter
Abdeckung, dass man die Leiter 16a, 16b und 16c (1)
sieht, wie sie durch die Öffnungen 17 in
das Überstromrelais 14 und
in das Schütz 12 während des
Einbaus eingeführt
werden. Das Überstromrelaisgehäuse 18 weist eine
kreisförmige Öffnung auf,
durch die der Drehknopf des Potentiometers 27, das mit
einer gedruckten Leiterplatte verbunden ist, angeordnet ist. Das Potentiometer 27 weist
einen Schraubendreherschlitz 29 auf, um die Vollast-Ampereleistung
des speziellen Motors einzustellen, mit dem der Starter 10 zu
verwenden ist. Das Potentiometer 27 ist abgedeckt, wenn
die Abdeckung 24 in der Position mit geschlossener Abdeckung
ist, und eine Dichtung, die durch die Verriegelungsöse 28 eingeführt wird,
verhindert eine unbekannte bzw. unbeabsichtigte spätere Einstellung
des Potentiometers 27.
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Das
Schütz 12 ist
so gezeigt, dass es von dem Überstromrelais 14 getrennt
ist, um besser die Verbindung dazwischen zu zeigen. Um die Verbindung
herzustellen weist das Überstromrelais 14 Biegeverriegelungslaschen 34 auf,
die jeweils mit einem Haltevorsprung 36 verbunden sind.
Vorzugsweise ist der Haltevorsprung 36 T-förmig, wie
genauer mit Bezug auf die 6A–6C beschrieben
wird. Die Haltevorsprünge 36 sind
in Verbindungsschlitze 38 innerhalb der Gehäusewand 40 des
Schützes 12 einzuführen. Jeder
Ver bindungsschlitz 38 hat vorzugsweise eine allgemeine
T-Form mit einem Aufnahmekanal 42 zur anfänglichen
Aufnahme des Kopfes 44 des Halteteils 36. Der
Aufnahmekanal 42 endet an einem Ende in einem Haltekanal 46,
der schmaler als der Aufnahmekanal 42 ist. Während der
Verbindung tritt der Haltevorsprung 36 in den Aufnahmekanal 42 ein
und geht weiter nach unten durch den Haltekanal 46. Vorzugsweise
ist der Kopf 44 des Haltevorsprungs 36 breiter
als der Haltekanal 46, wodurch eine Entfernung des Haltevorsprungs 36 durch
den Haltekanal 46 verhindert wird. Der Haltevorsprung 36 geht
weiter nach unten durch den Haltekanal 46, bis die Biegeverriegelungslaschen 34 unter
der Lippe 48 der Schützgehäusewand 40 einschnappen.
Der Fachmann wird erkennen, dass eine andere Anzahl von Haltevorsprüngen 36 und
Verbindungsschlitzen 38 verwendet werden kann, um eine ähnliche
Verbindung zu erreichen.
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Das
Schütz 12 weist
eine Plattform 50 auf, die integral mit der Ebene der Schützwand 40 ist
und sich im Wesentlichen quer dazu erstreckt. Die Plattform 50 weist
Träger 52 auf,
um flexible Spulenanschlüsse 54 zu
tragen, die sich nach außen
von innerhalb des Schützes 12 erstrecken.
Obwohl zwei flexible Spulenanschlüsse gezeigt sind, wird in Betracht
gezogen, dass andere Zahlen und Anordnungen von flexiblen Spulenanschlüssen verwendet
werden können.
Wenn es gekoppelt bzw. angeschlossen ist, ist das Überstromrelais 14 über der
Plattform 50 angeordnet, um eine elektrische Verbindung
mit den flexiblen Spulenanschlüssen 54 herzustellen.
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Mit
Bezug auf 3 ist der Starter 10 so
gezeigt, dass das Schütz
mit dem Überstromrelais 14 verbunden
ist. Das Überstromrelais 14 hat
eine vereinfachte Verbindung mit dem Schütz 12, die eine physische
Schnappeinpassungsverbindung und eine elektrische Anlageverbindung
aufweist, die im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt auftreten.
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Das
Schütz 12 weist
stationäre
Kontakte 56 auf, die an dem Schützgehäuse 20 befestigt sind.
Ein bewegbarer Kontakt 58 ist an einem bewegbaren Kontaktträger 60 montiert.
Der bewegbare Kontakt 58 ist zu den stationären Kon takten 56 hin
durch einen bewegbaren Kontaktvorspannmechanismus 62 vorgespannt,
der zwischen der oberen Umhüllung 64 des
bewegbaren Kontaktträgers 60 und
dem bewegbaren Kontakt 58 gelegen ist.
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Ein
Magnetkern 66, der von der elektromagnetischen Spule 68 in
herkömmlicher
Weise umgeben ist, ist an einem Basisteil 70 des Schützgehäuses 20 gelegen.
Der Magnetkern 66 ist vorzugsweise ein Volleisenglied.
Die elektromagnetische Spule 68 läuft vorzugsweise mit Gleichstrom
und wird gesteuert, um den Strom nach einer Vorrichtungsaufnahme zu
beschränken.
Als eine Folge muss der Magnetkern 66 nicht so groß sein wie
entsprechende Teile eines Elektromagneten für Wechselstrom mit ähnlichen
Leistungsfähigkeiten.
Die Gesamtgröße des Schützes 12 wird
daher verringert. Wenn er erregt wird, zieht der Magnetkern 66 den
Anker 72 an, der mit dem bewegbaren Kontaktträger 60 verbunden
ist. Der bewegbare Kontaktträger 60 zusammen
mit dem Anker 72 wird zu dem Magnetkern 66 mit
dem Führungsstift 74 geführt.
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Der
Führungsstift 74 ist
in den bewegbaren Kontaktträger 60 pressgepasst
oder sicher darin eingegossen, und zwar an einem Ende in einer Innenfläche 76.
Der Führungsstift 74 ist
entlang der Führungsfläche 78 innerhalb
des Magnetkerns 66 verschiebbar. Der einzelne Führungsstift 74 ist
mittig angeordnet und wird dabei verwendet, einen glatten und gleichmäßigen Pfad
für den
Anker 72 und den bewegbaren Kontaktträger 60 vorzusehen,
wenn sie zu dem Magnetkern 66 hin und weg von diesem läuft, wobei
die Bewegung von Seite zu Seite während der Bewegung verhindert
wird, die durch eine ungleichmäßige Bewegung
und eine Teilverriegelung des bewegbaren Kontaktträgers 60 verursacht
wird. Der bewegbare Kontaktträger 60 wird
an seinem oberen Ende 77 durch Oberflächen an dem Schützgehäuse 20 geführt. Der
Führungsstift 74 wird
teilweise durch eine elastische Ankerrückstellfeder 80 umschlossen, die
zusammengedrückt
wird, wenn der bewegbare Kontaktträger 60 sich zum Magnetkern 66 hin
bewegt. Die Ankerrückstellfeder 80 spannt
den bewegbaren Kontaktträger 60 und
den Anker 72 weg vom Magnetkern 66 vor. Die Kombination
des Führungsstiftes 74 und
der Ankerrück stellfeder 80 hilft
dabei, eine gleichmäßige Abwärtsbewegung
des bewegbaren Kontaktträgers 60 vorzusehen
und hilft dabei, ein Verkippen oder eine Verriegelung zu verhindern,
die sonst während
des Schließens
des Kontaktes auftreten können.
Der bewegbare Kontaktträger 60 wird entlang
der Führungsfläche 78 geführt, um
dabei zu helfen, einen gleichmäßigeren
bzw. flacheren Pfad für
den Magnetkern 66 vorzusehen. Zusätzlich kann das untere Ende 82 des
Führungsstiftes 74 verwendet
werden, um die Abwärtsbewegung
am Ende seiner Abwärtsbewegung
abzufedern oder zu dämpfen, wie
beispielsweise mit einer Stoßdämpfungsfähigkeit,
um dabei zu helfen, ein Zurückspringen
zu reduzieren und den Verschlussvorgang des Ankers 72 mit dem
Magnetkern 66 abzudämpfen.
Eine geeignete Toleranz der Oberflächen 78 des Führungsstiftes 74 und
des Gehäuses 20 begünstigen
die Anwendung mit dieser Fähigkeit.
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Nun
mit Bezug auf die elektrische Verbindung zwischen dem Schütz 12 und
dem Überstromrelais 14 erstreckt
sich eine Spulenverlängerung 84 von
der elektromagnetischen Spule 68. Wie weiter in den 9–10 beschrieben
wird, ist eine Spulenverlängerung 84 mit
einem flexiblen Spulenanschluss 54 verbunden. Der flexible
Spulenanschluss 54 erstreckt sich nach außen von
der Wand 40 des Schützes 12.
Der flexible Spulenanschluss 54 erstreckt sich auf die
Plattform 50 und ruht auf dieser, um sich zu positionieren,
um anliegend mit einem elektrischen Leiter oder einer Niete 90 in
Eingriff zu kommen, die Teil der gedruckten Leiterplatte 92 des Überstromrelais 14 ist.
Im Betrieb wird Leistung zu der gedruckten Leiterplatte bzw. Schaltungsplatine 92 durch
einen Verbinder 99 geliefert, der bemessen ist, um beispielsweise
einen JP1-Verbinder mit acht Stiften bzw. Pins aufzunehmen, der
in die Öffnung 101 des Überstromrelais 14 gesteckt
wird. Elektrische Leistung wird durch die gedruckte Leiterplatte 92 geleitet,
um durch die Niete bzw. den Anschluss 90 verfügbar zu
sein, um eine elektrische Verbindung mit der Spule 68 einzurichten,
wenn der flexible Spulenanschluss 54 die Niete 90 berührt, wie
es auftritt, wenn das Überstromrelais 14 auf
das Schütz 12 durch
Einschnappen aufgesetzt wird. Dadurch kann die Spulenleistung mo duliert
werden, um den Ruhestrom bzw. die Ruheleistung in der Vorrichtung
zu reduzieren.
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Der
Leiter 16a, genauso wie es der Fall bei den Leitern 16b und 16c ist,
erstreckt sich durch das Überstromrelais 14 in
das Schütz 12 und
wird durch Ansätze 22 gesichert.
Es sei bemerkt, dass ähnliche Verbindungen
an der gegenüberliegenden
Seite des Schützes 12 vorgenommen
werden können,
so dass andere Leiter darin eingeführt werden können und durch
den Ansatz 22a gesichert werden können, um einen Strompfad zum
Schütz 12 zu
vollenden.
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Wie
genauer in der Besprechung der 4 besprochen
wird, weist das Überstromrelais 14 eine Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 auf.
Vorzugsweise, weil es wünschenswert
ist, die Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 durch
einen Stanzvorgang herzustellen, wird diese aus dünnen Schichten
von laminierten Gliedern 96 hergestellt, die aneinander
befestigt sind. Ein Magnetfeldsensor, wie beispielsweise ein Hall-Sensor 98,
wird in die Luftspalte eingeführt,
die jeden Hall-Sensor 98 umgeben. Der Hall-Sensor 98 ist
mit der gedruckten Leiterplatte 92 durch Leitungen 100 verbunden
und ist an die gedruckte Leiterplatte 92 gelötet, so
dass er weg von der gedruckten Leiterplatte 92 absteht.
Die Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 ist präzise in
dem Überstromrelaisgehäuse 20 um
die Wand 95 herum positioniert, um die Ausrichtung des Hall-Sensors 98 zu
bewahren. Der Hall-Sensor 98 und die Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 in
Kombination mit der gedruckten Leiterplatte 92 sehen die
notwendige Strommessschaltung vor, so dass das Schütz 12 gegen Überlastungsströme geschützt wird
und während
dieser Ströme
ausgeschaltet werden kann.
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Überstromrelais 14 und
weist, wie zuvor beschrieben, eine Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 auf,
die vorzugsweise aus Schichten von laminierten Gliedern 96 gemacht
ist. Jedes laminierte Glied 96 weist einen Polabschnitt 130a, 130b und 130c zur
Aufnahme von Leitern 16a, 16b und 16c jeweils
dort hindurch auf. Jeder Polab schnitt 130a, 130b und 130c weist
einen Luftspalt 132a, 132b und 132c auf,
in dem ein Magnetfeldsensor liegt, wie beispielsweise Hall-Sensoren 98a, 98b und 98c.
Hall-Sensoren werden verwendet, weil sie klein sind und leicht in
den im Überstromrelais
verfügbaren
Raum passen. Wegen dem verringerten verfügbaren Bereich kann die Beabstandung
zwischen einzelnen Polen bewirken, dass der Hall-Sensor in einem
Pol (zusätzlich) Streufluss
von einem benachbarten Pol abfühlt.
Die Hall-Sensoren 98a–98c stehen
weg von der Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatine 92, um in den Luftspalten 132a–132c selbst
ausrichtend zu sein. Die gedruckte Leiterplatte 92 und
die Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 sind beide
innerhalb des Überstromrelaisgehäuses 20 gesichert, 3 und 4,
um nicht die präzise
Anordnung und Orientierung der Hall-Sensoren zu stören, die
mit ihren empfindlichen Stirnseiten senkrecht zur Richtung des (Magnet-)Flusses
positioniert sein müssen.
Während des
Betriebs fließt
Strom durch den Leiter 16a in einer Richtung, die quer
durch das laminierte Glied 96 nach oben von der Ebene der 4 verläuft. Ein
solcher Strom erzeugt einen Magnetflusspfad in einer Richtung gegen
den Uhrzeigersinn, wie vom Pfeil 136 gezeigt. Der Flusspfad 136 ist
beispielsweise zwischen dem primären
Flusspfad 138 und dem sekundären Flusspfad 140 aufgeteilt,
die von dem u-förmigen
Kanal 142 abgeteilt sind. Der äußere Flusspfad 140,
der einen Weg für
Streumagnetfluss vorsieht, wird im Wesentlichen durch den Polabschirmungsschlitz 144a davon
abgehalten, direkt zum Polabschnitt 130b zu taufen. Der
zu messende Magnetfluss wird in dem primären Flusspfad 138 konzentriert,
wo er über
den Luftspalt 132a springen muß und schließlich durch
den Hall-Sensor 98a.
Der langgestreckte Pfad, der von den Polabschirmungsschlitzen 144a und ähnlich 144b erzeugt
wird, konzentriert nicht nur den Magnetfluss für einen speziellen Pol in dem
Hall-Sensor für
diesen Pol, sondern verhindert auch, dass der Magnetfluss den langgestreckten Pfad
nimmt, wodurch die benachbarten Pole mit ihren Hall-Sensoren 98a, 98b und 98c von
den Effekten einer Magnetflussinterferenz unter den Polen abgeschirmt
werden. Die U-förmigen
Kanäle 142 verhindern
auch, wie erkenntlich ist, dass der Magnetfluss die Hall-Sensoren 98a, 98b und 98c beeinflusst, und
diese werden daher ebenfalls als Polabschirmungsschlitze angesehen.
Zusätzlich
wird erkennbar sein, dass mehr Polabschirmungsschlitze, wie beispielsweise 144a und 144b und
zusätzliche
Kanäle 142 in
verschiedenen Konfigurationen und Formen auch verwendet werden können, um
die Magnetflussinterferenz unter den Polen zu verhindern.
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Obwohl
zwei Polabschirmungsschlitze 144a und 144b und
drei U-förmige
Kanäle,
wie beispielsweise 142, gezeigt sind, wird irgendeine Anzahl,
irgendeine Konfiguration und irgendeine Anordnung der Polabschirmungsschlitze
und der U-förmigen
Kanäle,
die eine (Magnet-)Flussübertragung
zwischen den Polabschnitten verhindern, von der vorliegenden Erfindung
in Betracht gezogen.
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Wie
zuvor beschrieben sind die Hall-Sensoren 98a–98c elektrisch
mit der gedruckten Leiterplatte 92 verbunden. Die gedruckte
Leiterplatte 92 weist verschiedene Steuerschaltungen und
Mikroprozessoren auf (die gemeinsam als 148 bezeichnet
werden). Die Steuerschaltung 148 sieht eine Gleichstromsteuerung
unter Verwendung einer Pulsbreitenmodulation vor. Die Pulsbreite
ist so einstellbar, dass die Magnetspule beim Start übermäßig stark
mit Leistung versorgt wird, und dann während des kontinuierlichen
Laufens zurückgeregelt
wird. Die einstellbare Pulsbreitenmodulation, die von der Steuerschaltung 148 verwendet
wird, begünstigt
niedrigere Trägheit und
Hübe mit
kürzerer
Länge des
bewegbaren Kontaktträgers 60,
was das Springen des Kontaktes reduziert und die mechanische Lebensdauer
der Kontakte verlängert.
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Die
Verriegelungsöse 28 ist
derart gezeigt, dass sie sich von dem Überstromrelais 14 erstreckt. Die
Verriegelungsöse
weist ein Sicherungsloch 150 auf, in dem eine gegen Manipulation
beständige
Sicherung vorgesehen ist, wie beispielsweise ein Draht oder eine
Blei-Plombe, um eine unzulässige Öffnung der
Abdeckung 24 zu verhindern.
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Wie
zuvor beschrieben, sind die Leiternieten bzw. Leiteranschlüsse 90 so
gezeigt, dass sie an dem flexiblen Spulenanschluss 54 anliegen.
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Nun
mit Bezug auf 5 ist das Schütz 12 derart
gezeigt, dass es mit dem Überstromrelais 14 verbunden
ist. Die Abdeckung 24 ist in der Position mit offener Abdeckung
gezeigt. Die Abdeckung 24 ist um den Schwenkpunkt 102 schwenkbar
(gestrichelt gezeigt), um aus der gestrichelt gezeigten geschlossenen
Position 24a in einer Richtung zu laufen, die vom Pfeil 104 gezeigt
wird. Das Öffnen
der Abdeckung 24 gestattet, dass man die Leiter 16a–16c sieht
(wie beispielsweise zu Einbauzwecken), so dass das Innere 106 des Überstromrelais
genauso wie irgendeine Leiterverdrahtung sichtbar und zugänglich ist.
Obwohl dies nicht insbesondere hier gezeigt ist, kann beispielsweise
eine Potentiometereinstellschraube 27, die verwendet wird,
um Betriebsstrombereiche einzustellen, durch die Abdeckung 24 abgedeckt
werden, um die Zeitsteuerungs- und Verzögerungsfunktionen der Schaltung
einzustellen. Das Öffnen
der Abdeckung 24 gestattet auch einen Zugriff auf die Verbindung
des Schützes 12 mit
dem Überstromrelais 14.
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Nun
mit Bezug auf die physische Verbindung zwischen dem Schütz 12 und
dem Überstromrelais 14 hat
die Schützplattform 50 mindestens
eine und vorzugsweise zwei Verlängerungen 108,
die sich quer davon erstrecken, die in einer Ausnehmung 107 des Überstromrelaisgehäuses 18 in
passendem Eingriff einzuführen
sind. Um die obere Verbindung herzustellen, und wie zuvor beschrieben,
weist das Überstromrelais 14 eine
Biegeverriegelungslasche 34 auf, die in ihrer verriegelten
Position gezeigt ist. Die Biegeverriegelungslasche 34 ist
mit dem Haltevorsprung 36 verbunden, der in seiner entsprechenden
Halteposition gegen die Innenwandfläche 110 des Schützes 12 gezeigt
ist.
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Wie
am besten in 6C zu sehen, ist der Haltevorsprung 36 vorzugsweise
in einer T-Form mit einem Kopf 44 und einem schmaleren
Schaft 45 ausgeformt, der bemessen ist, um in den Haltekanal 46 zu
passen. In der verriegelten Position, wie gezeigt, wird verhindert,
dass der Kopf 44 des Haltevorsprungs 36 vom Schütz 12 durch
die Innenwand 110 entfernt wird, wo durch in Kombination
mit der Biegeverriegelungslasche 34 die Verbindung des
Schützes 12 mit
dem Überstromrelais 14 gehalten
wird.
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Nun
mit Bezug auf 6A bewirkt eine Kraft, die Nahe
der Kante 112 in der Richtung aufgebracht wird, die vom
Pfeil 113 gezeigt wird, dass die Verriegelungslasche 34 sich
entlang des Schaftes 113 biegt, wenn es erwünscht ist,
das Überstromrelais 14 vom
Schütz 12 zu
entfernen, und zwar mit Bezug zu der festen Verriegelungslaschenbasis 116,
was gestattet, dass eine Kante bei 118 der Biegeverriegelungslasche 34 die
Lippe 48 des Schützgehäuses 20 frei
macht.
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Nun
mit Bezug auf 6B kann der Halteteil 36 durch
den Haltekanal 46 gehoben werden, wenn die Biegeverriegelungslasche 34 die
Lippe 48 frei macht, bis der Kopf 48 durch den
Haltekanal 42 zurückgezogen
werden kann und diesen freigeben kann.
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7 zeigt
die Entfernung des Überstromrelais 14 vom
Schütz 12.
Die Verlängerung 108 wird vom
inneren Teil 107 zeitgleich mit der Entfernung der Biegeverriegelungslasche 34 von
der Lippe 48 entfernt. Das Überstromrelais 14 kann
frei entlang dem Leiter 16a gleiten (genauso wie bei den
anderen Leitern), so dass das Überstromrelais 14 zum
Schütz 12 heraufgeschoben
werden kann und dann später physisch
damit verbunden werden kann, falls dies erwünscht ist.
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8 zeigt
eine Querschnittsansicht des Schützes 12.
Wenn der bewegbare Kontaktträger 60 zusammen
mit dem Anker 72 zu dem erregten Magnetkern 66 gezogen
wird, übt
der Anker 72 eine Druckkraft gegen die elastische Ankerrückstellfeder 80 aus.
Zusammen mit dem Führungsstift 74 bewegen
sich der bewegbare Kontaktträger 60 und
der Anker 72 entlang der Führungsfläche 78, um einen im
Wesentlichen ebenen und gleichmäßigen Laufpfad
für den
bewegbaren Kontaktträger 60 vorzusehen.
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Nun
mit Bezug auf 9 ist eine Nahaufnahme der Verbindung
zwischen der Elektromagnetspule 68 und dem flexiblen Spulenanschluss 54 gezeigt, teilweise
ist dies gestrichelt gezeigt. Ein Stück des Spulendrahtes, als Spulenverlängerung 84 gezeigt, erstreckt
sich von der elektromagnetischen Spule 68 und durch das
Schützgehäuse 20.
Es ist die Verbindung zwischen dem flexiblen Spulenanschluss 54 und
der Spulenverlängerung 84,
die die selektive Erregung der elektromagnetischen Spule 68 gestattet.
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Wie
am besten in 10 zu sehen, wird der flexible
Spulenanschluss 54 durch das Schützgehäuse 20 in einen Schlitz 123 eingeführt, der
in die Isolationshülse
der Spule 68 gegossen ist, und es wird durch eine Reihe
von Haken 120 entlang der Längskanten 121 der
flexiblen Spulenanschlüsse 54 verhindert,
dass dieser herausgezogen wird. Die Richtung der Spulenverlängerung 84 ist
im Wesentlichen quer zur Richtung des flexiblen Spulenanschlusses 54.
Der flexible Spulenanschluss 54 weist V-förmige Abschnitte 122a und 122b auf.
Während
dem Verbindungsvorgang wird die Spulenverlängerung 84 durch Abschnitte 122a und 122b entlang
dem Streifenkanal 124 geleitet. Die Spulenverlängerung 84 hat
anfänglich
eine Isolationsschicht 126, die den tatsächlich leitenden
Teil 128 umgibt. Wenn der flexible Spulenanschluss 54 in
das Schützgehäuse 20 eingeführt wird, schneiden
die Kanten der Streifenkanäle 124 in
die Einbauschicht 126, um einen elektrischen Kontakt zwischen
der Spulenverlängerung 84 und
dem flexiblen Spulenanschluss 54 vorzusehen.
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Nun
mit Bezug auf 11 ist das Schütz 12 so
gezeigt, dass das Schützgehäuse 20 teilweise entfernt
ist, um ein Paar von Lichtbogenabschirmungen 75 freizulegen,
die einen Teil der stationären Kontakte 56 abdecken.
Der Zweck der Lichtbogenabschirmungen 75 ist, irgendwelche
erzeugten elektrischen Lichtbögen
und Gase als eine Folge einer Lichtbogenbildung innerhalb der Grenzen
der Lichtbogenabschirmungen 75 zu halten. Daher ist es wichtig,
irgendwelche Spalte zwischen der Lichtbogenabschirmung 75 und
den stationären
Kontakten 56 zu minimieren. Zu diesem Zweck wird bevorzugt, dass
die Lichtbogenabschirmungen tiefgezogen werden, im Gegensatz zu
der Herstellung durch Falten, um irgendwelche Spalte zu eliminieren,
um eine abgeschlossene Umgebung um die stationären Kontakte 56 herum
zu erzeugen. Die Anwesenheit der Lichtbogenabschirmungen 75 verhindert
einen Kohlenstoff bzw. Aufkohlungsaufbau innerhalb des Schützgehäuses 20.
Vorzugsweise gibt es zwei Lichtbogenabschirmungen pro Pol, so dass
sich eine Gesamtzahl von 6 Lichtbogenabschirmungen 75 in
einem Schütz
mit drei Polen ergibt.
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Die
vorliegende Erfindung ist mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel
beschrieben worden, und es sei bemerkt, dass äquivalente Ausführungen,
Alternativen und Modifikationen neben jenen, die schon ausdrücklich erwähnt wurden,
möglich
sind und innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche sind.
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Beispielsweise
sind viele Arten von Verriegelungsverbindungen zwischen dem Schütz 12 und dem Überstromrelais 14 möglich. Zusätzlich kann
die Magnetflusskonzentrationsabschirmung 94 viele Kombinationen
und Größen von
Polabschirmungsschlitzen und Kanälen
haben, um effektiv eine Störung
der Magnetflusssensoren über
die Pole zu verhindern.
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Alternativ
kann das Schütz 12 in
einem anderen in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel mit einer Gehäusestruktur ähnlich dem Überstromrelais 14 ohne
die Überstromrelaisfunktion
verriegelt und durch Einschnappen zusammengepasst werden. In einem
solchen Ausführungsbeispiel
würde die
Gehäusestruktur
die gedruckte Leiterplatte 92 ohne die Überstromrelaisschaltung und
die Magnetflussabschirmung aufnehmen (d.h. eine Platine ohne Besetzung),
es würde
jedoch die Möglichkeit
beibehalten, eine anliegende elektrische Verbindung mit dem Schütz 12 über eine
leitende Niete 90 herzustellen (3). In einer
solchen Struktur sind verschiedene Schnappeinpassungsverbindungen
möglich,
einschließlich
der durch Einschnappen zusammenpassenden Biegeverriegelungslaschen,
die sich von unterschiedlichen Punkten entlang des Gehäuses der gedruckten
Leiterplatte erstrecken, um das Gehäuse mit der gedruckten Leiterplatte
mit dem Schütz
zu verbinden. Das Gehäuse
mit der gedruckten Leiterplatte würde in einem solchen Ausführungsbeispiel nicht
für die
Zwecke eines Überstromrelais
verwendet werden. Daher würde
das neue Ausführungsbeispiel
des Schützes
mit dem gekoppelten Gehäuse mit
gedruckter Leiterplatte nicht als ein Starter verwendet werden,
obwohl eine ähnliche
elektrische Verbindung zwischen dem Schütz 12 und dem Gehäuse mit
der gedruckten Leiterplatte vorgenommen wird, und eine Pulsbreitenmodulation
der elektromagnetischen Spule aufrecht erhalten wird.