ES2564637T3 - Unidad de relé electromagnético - Google Patents
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Abstract
Un relé (10) electromagnético que comprende una unidad (12) de bobina, una unidad (13) de armadura rotativa, y dos unidades (14) de conmutación, donde las unidades (14) de conmutación comprenden una unidad (33) de muelle triple, comprendiendo cada unidad (33) de muelle tres elementos (40, 39, 38) de muelle apilados, comprendiendo cada elemento (40, 39, 38) de muelle un eje (102) de muelle longitudinal principal, comprendiendo un primer elemento (40) de muelle una primera longitud de muelle, una primera abertura (45) de recepción de contacto, y una primera porción (76) de muelle elástica, comprendiendo un segundo elemento (39) de muelle una longitud de segundo muelle, una segunda abertura (43) de recepción de contacto, y caracterizado por una primera extensión (52) semicircular definida por abertura que define un extremo (96) terminal de la longitud del segundo muelle, comprendiendo un tercer elemento (38) de muelle una longitud de tercer muelle, una primera abertura (42) semicircular de final de recorrido, una tercera abertura (41) de recepción de contacto, una segunda extensión (52) semicircular definida por abertura intermedia entre el primer final de recorrido y las terceras aberturas (42, 41) de recepción de contacto, y una segunda porción (76) de muelle elástica, estando el segundo elemento (39) de muelle emparedado entre los primer y tercer elementos (40, 38) de muelle de modo que las primera y segunda extensiones (52) definidas por abertura están uniformemente apiladas, y las primera y segunda porciones (76) de muelle elásticas están separadas una con relación a otra por medio del segundo elemento (39) de muelle emparedado para ser accionadas por unos elementos (22) de accionamiento de las unidades (14) de conmutación.
Description
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DESCRIPCION
Unidad de rele electromagnetico Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La invencion descrita se refiere en general a una unidad de rele electromagnetico que incorpora una unidad de armadura con una configuracion unica. Mas particularmente, la invencion descrita se refiere a una unidad de rele electromagnetico que tiene un rotor accionable magneticamente para desplazar un actuador de conmutador de manera lineal.
Breve descripcion de la tecnica anterior
En general, la funcion de un rele electromagnetico es utilizar una pequena cantidad de potencia del electroiman para mover una armadura que es capaz de conmutar una cantidad de potencia mucho mayor. A modo de ejemplo, el disenador de reles puede desear que el electroiman se energice utilizando 5 voltios y 50 miliamperios (250 milivatios), mientras que la armadura puede soportar 120 voltios a 2 amperios (240 vatios). Los reles son bastante comunes en electrodomesticos en los que existe un control electromagnetico de encendido (o apagado) de un dispositivo tal como un motor o una luz. La presente descripcion esta principalmente pensada para su uso como una unidad de rele electromagnetico de un polo y 120 amperios. Se contempla, sin embargo, que la esencia de la invencion puede aplicarse a unidades de rele de varios polos, que tengan una construccion y funcionalidad unicas segun indican las ensenanzas de la realizacion de polo unico descrita en la descripcion. A continuacion se describen brevemente varias otras unidades de rele electromagnetico que reflejan el estado de la tecnica y que se describen en patentes de los Estados Unidos.
La patente estadounidense 6,046,660 (patente '660), concedida a Gruner, describe una unidad de rele magnetico de enclavamiento con un motor lineal. La patente '660 describe un rele magnetico de enclavamiento capaz de transferir corrientes de mas de 100 amperios para su uso en la regulacion de la transferencia de electricidad y en otras aplicaciones que requieren la conmutacion de corrientes mayores de 100 amperios. Una unidad de motor de rele tiene un carrete para bobina con una cavidad que se extiende axialmente a traves del mismo. Una bobina de excitacion esta arrollada alrededor del carrete. Un marco ferromagnetico con forma generalmente de U tiene una seccion de nucleo dispuesta dentro y extendiendose a traves de la cavidad axial en el carrete para bobina alargado. Dos secciones de contacto se extienden generalmente en perpendicular a la seccion de nucleo y se elevan por encima de la unidad de motor. Una unidad de actuador esta magneticamente acoplada a la unidad de motor de rele. La unidad de actuador comprende un marco de actuador operativamente acoplado a unas primera y segunda piezas de polo ferromagneticas con forma generalmente de U, y un iman permanente. Un puente de contacto hecho de una lamina de cobre conductor esta operativamente acoplado a la unidad de actuador.
La patente estadounidense 6,246,306 (patente '306), concedida a Gruner, describe un rele electromagnetico con muelle de presion. La patente '306 describe un rele electromagnetico que tiene una unidad de motor con un carrete fijado a una carcasa. Un nucleo esta conectado adyacente bajo el carrete excepto por un extremo del nucleo, que sobresale del carrete. Un extremo de armadura se acopla magneticamente al nucleo cuando se energiza la bobina. Un actuador acopla la armadura y una pluralidad de unidades de muelle de contacto centrales. La unidad de muelle de contacto central comprende un muelle de contacto central que no esta pre-curvado y esta soldado por ultrasonidos a un terminal de contacto central. Un muelle normalmente abierto esta situado relativamente en paralelo a un muelle de contacto central. El muelle normalmente abierto esta soldado ultrasonicamente sobre un terminal normalmente abierto para formar una unidad de muelle de contacto exterior normalmente abierto. Un muelle de contacto exterior normalmente cerrado esta situado verticalmente con relacion al muelle de contacto central de modo que la unidad de muelle de contacto exterior normalmente cerrado esta en contacto con la unidad de muelle de contacto central, cuando el muelle de contacto central no esta siendo accionado por el actuador. El muelle normalmente cerrado esta soldado por ultrasonidos sobre un terminal normalmente cerrado para formar una unidad normalmente cerrada. Un muelle de presion comprime el muelle de contacto central encima del actuador cuando el actuador no esta en uso.
La patente estadounidense 6,252,478 (patente '478), concedida a Gruner, describe un rele electromagnetico. La patente '478 describe un rele electromagnetico que tiene una unidad de motor con un carrete fijado a un marco. Un nucleo esta dispuesto dentro del carrete excepto por un extremo del nucleo que sobresale del carrete. Un extremo de armadura se acopla magneticamente al extremo de nucleo cuando se energiza la bobina. Un actuador acopla la armadura y una pluralidad de unidades de cuchilla moviles. La unidad de cuchilla movil comprende una cuchilla movil soldada por ultrasonidos a un terminal de contacto central. Una cuchilla normalmente abierta esta dispuesta relativamente en paralelo a una cuchilla movil. La cuchilla normalmente abierta esta soldada por ultrasonidos a un terminal normalmente abierto para formar una unidad de contacto normalmente abierto. Una unidad de contacto normalmente cerrado comprende un tercer remache de contacto y un terminal normalmente cerrado. Una unidad de contacto normalmente cerrado esta posicionada verticalmente con respecto de la cuchilla movil de modo que la unidad de contacto normalmente cerrado esta en contacto con la unidad de cuchilla movil cuando el actuador no
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esta accionando la cuchilla movil.
La patente estadounidense 6,320,485 (patente '485), concedida a Gruner, describe una unidad de rele electromagnetico con un motor lineal. La patente '485 describe un rele electromagnetico capaz de transferir corrientes de mas de 100 amperios para su uso en la regulacion de la transferencia de electricidad o en otras aplicaciones que requieren la conmutacion de corrientes de mas de 100 amperios. Una unidad de motor de rele tiene un carrete de bobina alargado con una cavidad que se extiende axialmente por su interior. Una bobina de excitacion esta arrollada alrededor del carrete. Un marco ferromagnetico con forma generalmente de U tiene una seccion de nucleo dispuesta dentro y extendiendose a traves de la cavidad axial en el carrete de bobina alargado. Dos secciones de contacto se extienden generalmente en perpendicular a la seccion de nucleo y se elevan por encima de la unidad de motor. Una unidad de actuador esta acoplada magneticamente a la unidad de motor de rele. La unidad de actuador comprende un marco de actuador operativamente acoplado a unas primera y segunda piezas de polo ferromagneticas generalmente con forma de U, y un iman permanente. Un puente de contacto hecho de una lamina de cobre conductor esta operativamente acoplado a la unidad de actuador.
La patente estadounidense 6,563,409 (patente '409), concedida a Gruner, describe una unidad de rele magnetico de enclavamiento. La patente '409 describe una unidad de rele magnetico de enclavamiento que comprende un motor de rele con un primer carrete de bobina que tiene una primera bobina de excitacion arrollada alrededor del mismo y un segundo carrete que tiene una segunda bobina de excitacion arrollada alrededor del mismo, siendo la primera bobina de excitacion y la segunda bobina de excitacion identicas, estando dicha primera bobina de excitacion electricamente aislada de dicha segunda bobina de excitacion; una unidad de actuador magneticamente acoplada a dicho motor de rele, teniendo dicha unidad de actuador un primer extremo y un segundo extremo; y uno o dos grupos de unidades de puentes de contacto, comprendiendo cada uno de dichas unidades de puentes de contacto un puente de contacto y un muelle.
El documento de patente europea EP 2,009,665 A2 (patente '665), concedida a Gruner AG, describe un rele de dos polos. La patente '665 describe un rele electromagnetico (1) para permitir el paso de la corriente a traves de unos terminales (3, 4) de conmutador que comprenden una unidad (10) de bobina, una unida (12) de puente, y unas primera y segunda unidades (7, 9) de conmutador, pudiendo las unidades (7, 9) cooperar con los actuadores (15) de la unidad (12) de puente. La unidad (10) de bobina crea un campo magnetico que se puede dirigir a traves de la unidad (12) de puente a traves de los terminales de nucleo para imprimir sobre el puente (13) una rotacion alrededor de su eje de rotacion a traves de un par inducido magneticamente. La rotacion del puente (13) desplaza los actuadores (15) para abrir y cerrar las unidades (7, 9) de conmutador, permitiendo dichas unidades (7, 9) de conmutador que la corriente pase a traves de las mismas cuando estan en la posicion cerrada.
El lector debe percatarse de que la unidad (12) de puente comprende un eje de rotacion del puente, un puente (13), y unos actuadores opuestos (15, izquierda y derecha), de modo que el puente (13) comprende un camino de campo medio, un camino de campo lateral, y caminos de campo transversales separados. Los actuadores (15) se extienden desde las porciones terminales (14) del camino de campo lateral. Los terminales de nucleo del nucleo (11) son paralelos al eje de la bobina y coplanares con el eje de rotacion del puente recibido en un punto intermedio entre los caminos de campo medio y lateral.
Compendio de la invencion
Es un objeto de la presente invencion proporcionar una unidad de rele electromagnetico que tiene ciertos medios para amortiguar la vibracion de contacto intermedia entre los contactos de la unidad de conmutacion. Es otro objeto de la presente invencion proporcionar una unidad de armadura que tiene un eje de rotacion y que gira bajo la influencia del campo magnetico creado o impartido desde una unidad de bobina electromagnetica. La unidad de armadura desplaza linealmente un actuador de conmutador para abrir y cerrar la unidad de conmutador del rele. Para conseguir estos y otros objetos facilmente evidentes, la unidad de rele electromagnetica de la presente descripcion comprende una unidad de bobina electromagnetica, una unidad de puente de armadura, y una unidad de conmutacion, como se describe con mayor detalle a continuacion en este documento.
La unidad de bobina esencialmente comprende una bobina, una unidad de yugo con forma de C, y un eje de bobina. La bobina esta arrollada alrededor del eje de bobina, y la unidad de yugo comprende unos primer y segundo brazos de yugo. Cada brazo de yugo comprende una porcion de yugo axial que es alineable coaxialmente con el eje de bobina y juntos forman la parte posterior de la unidad de yugo con forma de C. Cada brazo de yugo comprende ademas un terminal de yugo, siendo los terminales de yugo coplanares y sustancialmente paralelos al eje de bobina.
La unidad de puente de armadura puede girar alrededor de un eje separado ortogonalmente del eje de bobina y coplanar con los terminales de yugo. La unidad de puente de armadura por tanto comprende un eje de rotacion del puente, un puente, y un brazo de actuador. El puente comprende un camino de campo medio relativamente mas cercano en proximidad al eje de bobina, un camino de campo lateral relativamente mas alejado en proximidad al eje de bobina, y caminos de campo lateral-a-medio o medio-a-lateral longitudinalmente o axialmente separados (o caminos de campo transversales) que se extienden entre los caminos medio y lateral. El brazo de actuador puede cooperar con el camino de campo lateral a traves de un primer extremo del mismo y se extiende lateralmente alejandose del camino de campo lateral.
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La unidad de conmutador esencialmente comprende unos terminales de conmutador y una unidad de muelle entre los terminales de conmutador. La unidad de muelle esta unida a un segundo extremo del brazo de actuador. Los terminales de yugo son recibidos entre los caminos medio y lateral. Como es normal y bien conocido en la tecnica, la bobina recibe corriente y crea o imparte un campo magnetico, siendo dicho campo magnetico dirigible a traves de la unidad de puente a traves de los terminales de yugo para impartir un giro al puente alrededor del eje de rotacion del puente y desplazar linealmente el brazo de actuador. El brazo de actuador desplazable funciona para accionar la unidad de muelle entre una posicion de contacto abierta y una posicion de contacto cerrada, permitiendo dicha posicion de contacto cerrada el paso de la corriente a traves de la unidad de conmutador a traves de los terminales de conmutador.
Ciertas caractensticas perifericas de la unidad de rele electromagnetico esencial incluyen ciertos medios para mejorar el final de recorrido del muelle, funcionando dichos medios para aumentar la presion de contacto entre los terminales de conmutador cuando la unidad de muelle esta en la posicion cerrada. Los medios para mejorar el final de recorrido del muelle proporcionan ademas medios para limpiar el contacto o lavar el contacto a traves del contacto mejorado y la presion de contacto aumentada. En otras palabras, el camino de conduccion mejorado a traves de la interfaz de contacto bien puede funcionar para quemar los residuos y/o desechos que de otro modo pueden quedar en las superficies de contacto. Los medios para mejorar el final de recorrido del muelle bien pueden funcionar para proporcionar ciertos medios para amortiguar el rebote del contacto o la vibracion entre los contactos primero y segundo cuando conmutan desde la posicion abierta a la posicion cerrada.
Otros objetos de la presente invencion, asf como caractensticas, elementos, y ventajas particulares de la misma se apreciaran o seran evidentes a partir de la siguiente descripcion y las figuras adjuntas.
Breve descripcion de los dibujos
Otras caractensticas de nuestra invencion seran mas evidentes a partir de una consideracion de la siguiente breve descripcion de los dibujos de la patente:
La Figura N° 1 es una vista superior en planta de la unidad de rele electromagnetico de la presente invencion con la unidad de conmutador en una posicion abierta.
La Figura N° 2 es una vista superior en planta de la unidad de rele electromagnetico de la presente invencion con la unidad de conmutador en una posicion cerrada.
La Figura N° 3 es una representacion superior en perspectiva de despiece de la unidad de rele electromagnetico de la presente invencion que muestra una cubierta de carcasa opcional.
La Figura N° 4 es una vista en perspectiva de despiece de una primera unidad terminal de la unidad de conmutacion de la unidad de rele electromagnetico.
La Figura N° 5 es una vista en perspectiva de despiece de una segunda unidad terminal de la unidad de conmutador de la unidad de rele electromagnetico.
La Figura N° 6 es na vista en perspectiva de despiece de una unidad de bobina de la unidad de rele electromagnetico de la presente invencion.
La Figura N° 7 es una vista en perspectiva fragmentada de despiece de una unidad de rotor de la unidad de armadura de la unidad de rele electromagnetico.
La Figura N° 8 es una vista en perspectiva de despiece de la unidad de muelle triple y un boton de contacto de la unidad de conmutacion de la unidad de rele electromagnetico.
La Figura N° 9 es una representacion de una vista lateral fragmentada de la unidad de muelle triple, los botones de contacto, y el brazo de armadura de la presente invencion que muestra los botones de contacto en una posicion cerrada con la unidad de muelle triple en una posicion sustancialmente coplanar.
La Figura N° 10 es una representacion de una vista lateral fragmentada de la unidad de muelle triple, los botones de contacto, y el brazo de armadura de la presente invencion que muestra los botones de contacto en una posicion cerrada con la unidad de muelle triple en una posicion de final de recorrido para mejorar la presion de contacto entre los botones de contacto.
La Figura N° 11 es una representacion de una vista lateral fragmentada y ampliada de la union en la unidad de muelle triple y el boton de contacto superior mostrados en la Figura N° 10 que muestra la unidad de muelle triple en la posicion de final de recorrido para mejorar la presion de contacto entre los botones de contacto.
La Figura N° 12 es una representacion esquematica del flujo a traves de la unidad de nucleo en forma de C y la unidad de rotor de la unidad de rele electromagnetico que muestra un flujo de campo dividido y desviado a traves de la unidad de rotor.
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La Figura N° 13 es una representacion de una vista lateral de una unidad de terminal de conmutador operativamente conectado a una unidad de muelle triple y un boton de contacto, mostrando la unidad de muelle triple unos muelles primero y segundo con pliegues con forma de C ubicados centralmente, y un tercer muelle con una curva situada en un extremo.
La Figura N° 14 es una vista de seccion fragmentada y ampliada tomada de la Figura N° 13 que muestra la curva situada en un extremo del tercer muelle con mas detalle.
La Figura N° 15 es una representacion esquematica de un camino de corriente umbral dirigido a traves de los terminales de rele segun se disponen adyacentes a la unidad de armadura rotativa y que muestra un campo magnetico originado en terminal mayor en magnitud que un campo magnetico originado en armadura para rotar la unidad de armadura en direccion a una posicion de apertura de circuito.
Descripcion detallada de la realizacion preferida
Haciendo referencia ahora a los dibujos, la realizacion preferida de la presente invencion se refiere a una unidad 10 de rele electromagnetico segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3. La unidad 10 de rele electromagnetico de la presente invencion funciona esencialmente para habilitar selectivamente el paso de corriente a traves de los terminales 11 de conmutador segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-5. Para conseguir estas y otras funciones facilmente deducibles, la unidad 10 de rele electromagnetico de la presente invencion preferiblemente comprende una unidad 12 de bobina electromagnetica segun se ilustra y referencia generalmente en las Figuras N° 1-3 y 6; una unidad 13 de armadura rotativa segun se ilustra y referencia en general en las Figuras N° 1-3; y una unidad 14 de conmutacion como se ilustra y referencia en general en las Figuras 1-5.
La unidad 12 de bobina de la presente invencion preferiblemente comprende una bobina 15 conductora de la corriente segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, y 6; un nucleo con forma de C o unidad de yugo 16 segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 3, 6, y 12; y un eje 100 de bobina generalmente referenciado y mostrado en las Figuras N° 1, 2, 6, y 12. Puede apreciarse o entenderse de una inspeccion de las figuras mencionadas que la bobina 15 conductora de la corriente esta arrollada alrededor del eje 100 de bobina y comprende unos primer y segundo terminales 17 de actuacion electromagnetica segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, y 6. La unidad de yugo o unidad de nucleo con forma de C 16 de la presente invencion es recibida axialmente dentro de la bobina 15 y preferiblemente comprende unos primer y segundo brazos 18 de yugo, uno de los cuales se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, ambas de los cuales se ilustran y referencian en la Figura N° 6. Se puede apreciar de una inspeccion de la Figura N° 6 que los brazos 18 de yugo comprenden cada uno una porcion 19 de yugo axial y un terminal 20 de yugo sustancialmente plano, siendo dichos terminales 20 de yugo preferiblemente paralelos al eje 100 de bobina, como se referencia y muestra ademas en la Figura N° 12.
Se contempla que la unidad 13 de armadura rotativa de la presente invencion se puede describir de manera que comprende preferiblemente una unidad 21 de rotor como se ilustra y referencia en general en las Figuras N° 1-3, y 7; un actuador o brazo de actuador 22 como se ilustra y referencia generalmente en las Figuras N° 1-3, 9 y 10; y un eje 101 de rotacion de armadura como se muestra y referencia en un punto en las Figuras N° 1, 2, 12, y 15, y como una lmea en las Figuras N° 3 y 7. La unidad 21 de rotor preferiblemente comprende unos primer y segundo imanes 23 de rotor polarizados o uniformemente dirigidos segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 7 y 12; una placa 25 de rotor como se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, 7 y 12; un soporte 26 de rotor segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, 7 y 12; una carcasa 27 de rotor segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, y 7; un muelle 28 de retorno segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 3 y 7; un pasador 29 de rotor segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1 y 3; y una montura 30 de rotor segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3.
Se puede apreciar de una inspeccion de las figuras mencionadas que el soporte 26 del rotor esta fijado o de otro modo cooperativamente asociado a un primer extremo del brazo 22 de actuador, y que la placa 25 de rotor y el soporte 26 de rotor (o porciones de los mismos) estan preferiblemente orientados en paralelo uno al otro mediante la carcasa 27 del rotor. A este respecto, se puede apreciar ademas que los primer y segundo imanes 23 de rotor tienen iguales dimensiones y se extienden entre la placa 25 de rotor y el soporte 26 de rotor para separar de manera igual y simultanea la placa 25 de rotor y el soporte 26 de rotor y para proporcionar ademas un camino de grna o ruta para la denominada corriente de Lorenz o flujo magnetico para dirigirla transversalmente de manera efectiva a traves de la unidad 21 de puente o rotor segun se muestra esquematicamente en la Figura N° 12.
A este ultimo respecto, se contempla que la unidad 13 de armadura puede disenarse como una unidad de puente de armadura, comprendiendo dicha unidad de puente un eje de rotacion de puente (similar al eje de rotacion 101 de armadura) y un puente asociado cooperativamente al brazo 22 de armadura. En este contexto, puede disenarse o describirse el puente de manera que comprende preferiblemente un camino medio (similar a la placa 25 de rotor), un camino lateral (similar al soporte 26) de rotor), y unos caminos transversal o medio-a-lateral separados longitudinalmente o axialmente (similar a los primer y segundo imanes 23 de rotor). El brazo 22 de armadura puede por tanto describirse de manera que se extiende lateralmente alejandose del camino lateral o soporte 26 de rotor para acoplarse a la unidad 14 de conmutacion.
La carcasa 27 de rotor funciona esencialmente para recibir, alojar, y posicionar los primer y segundo imanes 23 de
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rotor, la placa 25 de rotor y el soporte 26 de rotor para formar la estructura similar a un puente de la unidad 13 de armadura. Los imanes 23 de rotor estan dirigidos de manera uniforme de modo que polos similares estan enfrentados a la misma estructura de rotor. Por ejemplo, se contempla que los polos norte de los imanes 23 de rotor esten enfrentados al soporte 26 de rotor (los polos sur por tanto estaran enfrentados a la placa 25 de rotor) o que los polos sur de los imanes 23 de rotor esten enfrentados al soporte 26 de rotor (los polos norte estaran por tanto enfrentados al soporte de rotor).
La carcasa 27 de rotor bien puede comprender ademas una abertura de recepcion de pasador u orificio para recibir el pasador 29 de rotor como se puede apreciar a partir de una inspeccion de las Figuras N° 3 y 7. La abertura de recepcion de pasador u orificio de la carcasa 27 de rotor permite la rotacion del puente o unidad 13 de armadura alrededor del eje de rotacion 101 de armadura. El pasador 29 de rotor, que se extiende a traves del orificio de recepcion de pasador, puede estar anclado axialmente en un extremo inferior del mismo por medio de una carcasa 48 de rele como se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, y estando dicha carcasa 48 de rele dimensionada y conformada para recibir, alojar, y posicionar la unidad 12 de bobina, la unidad 13 de armadura, y la unidad 14 de conmutacion, como se puede entender facilmente a partir de una inspeccion de la Figura N° 3. Tambien se puede entender facilmente a partir de una inspeccion de la Figura N° 3 que la carcasa 48 de rele puede, aunque no necesariamente, comprender o ser cooperable con una cubierta 49 de rele.
A este ultimo respecto, se recordara que la unidad 13 de armadura de la presente invencion puede estar anclada o montada mediante la montura 30 de rotor. La montura 30 de rotor puede estar asociada cooperativamente a la carcasa 48 de rele (es decir, anclada a la carcasa 48 de rele) para fijar axialmente el pasador 29 de rotor, recibiendo y anclando la montura 30 de rotor fija un extremo superior del pasador 29 de rotor para permitir a los usuarios del rele que hagan funcionar de manera efectiva la unidad 10 de rele electromagnetico de la presente invencion sin la cubierta 49 de rele. La montura 30 de rotor o montura de puente o medios para montar la unidad de rotor o la unidad de puente pueden por tanto describirse de manera que proporcionan ciertos medios para permitir el funcionamiento abierto de la unidad 10 de rele electromagnetico. Se contempla, por ejemplo, que en ciertas situaciones una unidad de rele sin cubierta tenga ciertas ventajas. Por ejemplo, la unidad de rele en cuestion puede observarse mas facilmente durante procedimientos de prueba. En cualquier caso, se contempla que la montura 30 de rotor de la presente invencion permita el funcionamiento sin cubierta de la unidad 10 de rele electromagnetico alternativamente mediante la fijacion de la unidad 13 de armadura a la carcasa 48 de rele.
La unidad 14 de conmutador de la presente unidad 10 de rele preferiblemente comprende una primera unidad 31 de terminal de conmutador generalmente ilustrada y referenciada en las Figuras N° 1-4; y una segunda unidad 32 terminal de conmutacion segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, 5, 13 y 14; una unidad 33 de muelle triple segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1-3, 5, 8-11, 13 y 14. A partir de una inspeccion de las figuras mencionadas se puede apreciar que la primera unidad 31 terminal de conmutador preferiblemente comprende un primer boton 34 de contacto y un primer terminal de conmutador como 11. Ademas, la segunda unidad 32 de terminal de conmutador preferiblemente comprende un segundo terminal de conmutador como 11.
La unidad 33 de muelle triple comprende un segundo boton 37 de contacto segun se ilustra y referencia en las Figuras N° 1, 2, 9-11, 13 y 14; y un primer muelle 38, segundo muelle 39, y tercer muelle 40 segun se ilustra y referencia ademas en las Figuras N° 5, 8-10, y 13. Se puede apreciar ademas que el primer muelle 38 comprende una primer abertura de recepcion de contacto como 41 y una primera abertura con forma de C como 42 en la Figura N° 8, asf como una curva o desplazamiento situado en el extremo como 70 en las Figuras N° 13 y 14. Notese que la primera abertura 42 de con forma de C es concentrica alrededor de la primera abertura 41 de recepcion de contacto. El segundo muelle 39 comprende una segunda abertura de recepcion de contacto como 43 y un primer pliegue con forma de C como 44 en la Figura N° 8. Se puede apreciar a partir de una inspeccion de la Figura N° 8 que el primer pliegue 44 con forma de C tiene un cierto primer radio de curvatura. El tercer muelle 40 preferiblemente comprende una tercera abertura de recepcion de contacto como 45, una segunda abertura con forma de C como 46, y un segundo pliegue con forma de C como 47.
Tambien se puede apreciar que la segunda abertura 46 con forma de C es preferiblemente concentrica alrededor de la tercera abertura 45 de recepcion de contacto, y el segundo pliegue 47 con forma de C tiene un cierto segundo radio de curvatura, siendo dicho segundo radio de curvatura mayor en magnitud que el primer radio de curvatura (del primer pliegue 44 con forma de C). El segundo muelle 39 esta emparedado entre el primer y el tercer muelles 38 y 40 a traves del segundo boton 37 de contacto recibido o extendido a traves de las aberturas 41, 43 y 45 de recepcion de contacto. El primer pliegue 44 con forma de C es concentrico (alrededor de un eje de pliegue) dentro el segundo pliegue 47 con forma de C. Los primer y segundo botones 34 y 37 de contacto o contactos estan orientados espacialmente o yuxtapuestos adyacentes uno a otro como se representa en general en las Figuras N° 1, 2, 9 y 10. En la realizacion preferida, la unidad 33 de muelle triple esta deformada hasta una posicion de contacto abierta entre el primer y el segundo terminales 11 de conmutador y fijada a (el extremo lateral de) el brazo 22 de armadura como quiza se muestra con mas claridad en las Figuras N° 9 y 10.
Se contempla que las primera y segunda aberturas 42 y 46 con forma de C, y la curva 70 o desplazamiento situado en el extremo bien puedan funcionar para proporcionar ciertos medios para un final de recorrido mejorado para aumentar la presion de contacto entre los primer y segundo botones 34 y 37 de contacto. A este respecto, el lector puede consultar las Figuras N° 9 y 10. A partir de una comparacion entre las figuras mencionadas, puede apreciarse
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que los extremos 53 laterales de terminal de la unidad 33 de muelle pueden ser accionadas pasando las porciones planas de la unidad de muelle inmediatamente adyacentes a la espiga 51 del boton 37 de contacto. Las porciones planas de la unidad de muelle inmediatamente (y radialmente) adyacentes a la espiga 51 del boton 37 de contacto forman asf porciones de muelle apilables en boton como en 52 en las Figuras N° 8 y 11. A partir de una inspeccion de las Figuras N° 8 y 11, se puede apreciar que las porciones 52 apilables en boton se apilan sobre el boton 37 de contacto y que los extremos 53 laterales de terminal de la elastica se deforman como en 50 para permitir dicho final de recorrido.
En otras palabras, el material (preferiblemente cobre) de los elementos de muelle que tienen las aberturas con forma de C es mas facilmente y elasticamente deformable en los terminales de las aberturas con forma de C en 50 en la Figura N° 8. Notese que la deformacion elastica del material adyacente a los terminales 50 no provoca un debilitamiento apreciable de la estructura subyacente del material (es decir, no provoca dislocaciones indeseables de la estructura apreciables) y por tanto la estructura de abertura con forma de C o el elemento de unidad de muelle triple proporciona un medio robusto para un final de recorrido mejorado para proporcionar una cierta presion anadida entre los botones 34 y 37 de contacto para mejorar el(los) contacto(s) entre ellos. La curva 70 o desplazamiento situado en el extremo proporciona ademas un medio para un final de recorrido mejorado para aumentar la presion de contacto y reducir el rebote de contacto de los contactos 34 y 37.
Se mejora asf la conduccion a traves de los botones 34 y 37 de contacto mediante el final de recorrido que permite o mejora la abertura con forma de C, como se muestra en general en la Figura N° 10. Se contempla que el contacto mejorado y la conduccion resultante proporcionen ciertos medios para una mejor limpieza del contacto, mejorandose ademas los medios para la limpieza del contacto o lavado del contacto gracias al final de recorrido mejorado. A este respecto, se contempla que la unidad 10 de rele de la presente invencion tenga de manera inherente un elemento de auto-limpieza habilitado por las aberturas 42 y 46 con forma de C. Ademas, se contempla que las aberturas 42 y 46 con forma de C (y la curva 70 o desplazamiento) proporcionen ciertos medios para reducir el rebote de contacto o para amortiguar de otro modo la vibracion de contacto entre los botones 34 y 37 de contacto cuando se conmuta entre un estado de contacto abierto o posicion abierta de conmutador (como se muestra en general en la Figura N°
1) a un estado de contacto cerrado o posicion de conmutador cerrado (como se muestra en general en la Figura N°
2) .
A partir de una inspeccion de la Figura N° 12, puede entenderse facilmente que los terminales 20 del nucleo o yugo son recibidos de manera holgada entre la placa 25 de rotor y el soporte 26 de rotor, y que el eje de rotacion 101 de armadura es coplanar con los terminales 20 de yugo, extendiendose dicho eje de rotacion 101 a traves del pasador 29 de rotor (no mostrado espedficamente en la Figura N° 20). Como se comprendera facilmente, la bobina 15 conductora de corriente actual funciona para recibir corriente y de ese modo crea un campo magnetico, como se muestra y referencia adicionalmente en los vectores 102 en la Figura N° 12. Como se puede apreciar de una inspeccion de la figura mencionada, el campo 102 magnetico esta dirigido a traves de los terminales 20 de yugo a traves de la unidad de rotor (esencialmente definida por el soporte 26 de rotor, los imanes 23 de rotor, y la placa 25 de rotor) para imprimir una rotacion de la armadura o puente alrededor del eje de rotacion 101 de armadura a traves de un par magneticamente inducido.
El soporte 26 de rotor por tanto funciona para desplazar linealmente el brazo 22 de actuador, funcionando dicho brazo 22 de actuador desplazado para accionar la unidad 33 de muelle triple desde una posicion abierta preferida impulsada por el muelle (que se muestra en general en la Figura N° 1) hasta una posicion cerrada accionada por el muelle (que se muestra en general en la Figura N° 2). La configuracion de la unidad 10 de rele (que se considera dentro de alcance de un experto medio en la materia) y la posicion cerrada esencialmente funcionan para permitir que una corriente de 120 amperios pase a traves de la unidad 14 de conmutador a traves de los primer y segundo botones 34 y 37 de contacto y los terminales 11 de conmutador. Cuando la unidad 12 de bobina esta inactiva y el campo magnetico esta ausente, el muelle 28 de retorno bien puede funcionar para mejorar el retorno de la unidad 33 de muelle triple a la posicion abierta preferida impulsada por muelle, como se muestra en general en la Figura N° 11. En caso de que se produzca un fallo de corriente, se contempla que el rele 10 electromagnetico preferiblemente comprenda ademas ciertos medios predeterminados de contacto cerrado, forzando los medios predeterminados de contacto cerrado el cierre de los primer y segundo botones 34 y 37 de contacto durante dicho fallo de corriente o condicion de cortocircuito. A este respecto, se contempla que el camino seguido por la corriente de Lorenz o camino del campo magnetico segun se muestra en general en la Figura N° 12 mediante las flechas 102 de vector.
Tambien se contempla que el rele electromagnetico de acuerdo con la presente invencion comprenda ciertos medios para establecer como predeterminada una posicion de contacto abierto durante unas condiciones de corriente umbral basadas en terminal. A este respecto, es necesario remarcar que la teona electromagnetica clasica establece que los portadores de flujo de corriente desarrollan un campo magnetico radial adyacente a la direccion de la corriente de portadores. El lector debe pues observar la Figura N° 15, que es una representacion esquematica de un camino de corriente umbral como 71 dirigida a traves de los terminales 31 y 32 de rele a traves de los botones 34 y 37 de contacto. Un vector de fuerza magnetica como 103 se muestra originado en el terminal a traves de la corriente de portadora de carga que fluye a traves del camino 71. Despues de alcanzar un determinado amperaje umbral, el campo magnetico generado a traves de los terminales 31 y 32 interaccionara con los imanes permanentes o imanes 23 de rotor de la unidad 13 de armadura rotativa. Los imanes 23 tienen un campo magnetico inherente dirigido hacia fuera como se referencia mediante la flecha 104 de vector, cuya fuerza tiene una magnitud menor que
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la fuerza de la flecha 103 de vector. La diferencia de fuerza entre 104 y 103 provoca que la unidad 13 de armadura rotativa gire en direccion a una posicion de contacto abierta, segun se muestra esquematicamente en la Figura N° 15. Esta caractenstica puede ser calibrada por el tamano y fuerza de los imanes 23 y la distancia entre la armadura y los contactos estacionarios.
Aunque las descripciones anteriores son muy espedficas, esta especificidad no debe interpretarse como limitante del alcance de la invencion, sino como ejemplos de la invencion. Por ejemplo, puede decirse que la invencion esencialmente describe o establece una unidad de rele electromagnetico para permitir el paso de corriente a traves de unos terminales de conmutador, comprendiendo dicha unidad de rele electromagnetico una unidad de bobina, una unidad de puente, y una unidad de conmutador. La unidad de conmutador comprende una bobina, un eje de bobina, y un nucleo con forma de C. La bobina esta arrollada alrededor del eje 100 de bobina, y el eje de bobina se extiende 100 a traves del nucleo como en 60 en la Figura N° 12. El nucleo 60 comprende terminales 20 de nucleo, siendo dichos terminales 20 de nucleo sustancialmente paralelos al eje 100 de bobina.
La unidad de puente comprende un eje de rotacion como 101 y un puente como 61 en las Figuras N° 12 y 15; y un actuador de conmutador como 22. El puente 61 comprende un camino 63 de campo medio (es decir, un camino relativamente cerca en proximidad al nucleo 60), un camino 64 de campo lateral (es decir, un camino relativamente mas alejado en proximidad al nucleo 60), y caminos 65 transversales separados transversalmente para guiar el campo como 102 entre los caminos 63 y 64 de campo medio y lateral. El brazo 22 de actuador es cooperable con, y se extiende alejandose de, el camino 64 lateral (no se muestra espedficamente en la Figura N° 12). Los terminales 20 de nucleo son preferiblemente coplanares con el eje de rotacion 101 y son recibidos entre los caminos 63 y 64 medio y lateral.
Se contempla que los caminos 65 transversales proporcionen ciertos medios de desviacion de campo para desviar transversalmente el campo 102 magnetico con relacion al eje 100 de bobina e introducir magneticamente un par, funcionando dicho par magneticamente inducido para accionar el actuador 22 de conmutador. Dichos medios de desviacion de campo pueden describirse adicionalmente de manera que comprenden ciertos medios de division de campo (existiendo dos caminos de ejes opuestos como en 66 en la Figura N° 12) para crear un par magnetico alrededor del par inducido magneticamente.
La unidad de conmutador como 14 puede ademas cooperar con el brazo 22 de actuador, siendo dicho brazo 22 de actuador esencialmente un acoplamiento intermedio entre la unidad 61 de puente y la unidad 14 de conmutador. La bobina funciona para crear o impartir un campo magnetico como se muestra vectorialmente mediante 102. El campo magnetico 102 puede dirigirse a traves de la unidad 61 de puente a traves de los terminales 20 de nucleo para impartir una rotacion de puente a traves del eje de rotacion 101 a traves del par magneticamente inducido. La rotacion del puente funciona para desplazar el brazo 22 de actuador, de modo que dicho brazo 22 de actuador ffsicamente abre y cierra la unidad 14 de conmutador. Como se comprendera mas facilmente en las figuras, la unidad 14 de conmutador cerrada permite el paso de la corriente a traves de la misma.
La unidad 14 de conmutador comprende ciertos medios de muelle para mejorar el final de recorrido del muelle, mejorando dichos medios la posicion de conmutador cerrada mediante el aumento de la presion de contacto entre los botones 34 y 37 de contacto. Los medios de muelle para mejorar el final de recorrido del muelle proporcionan ademas medios de limpieza de contacto, y medios de amortiguacion de vibracion. Los medios de limpieza de contacto se contemplan para auto-lavar de una manera efectiva la unidad 14 de conmutador, y los medios de amortiguacion de vibracion funcionan para amortiguar la vibracion de contacto cuando se conmuta entre las posiciones abierta y cerrada. Por tanto, puede decirse que los medios de muelle para mejorar el final de recorrido del muelle mejoran la posicion de conmutador cerrada mediante el aumento de la presion de contacto entre los contactos, mediante el mantenimiento de una interfaz de contacto libre de residuos, y mediante el amortiguamiento de la vibracion de contacto cuando se cierran los contactos.
Aunque la invencion se ha descrito con referencia a varias realizaciones, no se pretende que el nuevo dispositivo o rele este limitado por los mismos, sino que se pretende que modificaciones del mismo esten incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, las anteriores especificaciones soportan una unidad de rele electromagnetico disenada principalmente para su uso como una unidad de rele de paso de 120 amperios de polo unico. Se contempla, sin embargo, que la esencia de la invencion puede aplicarse a unidades de rele multi-polo, que tienen una configuracion unica y una funcionalidad propia, pero que estan disenados de acuerdo con las ensenanzas de la realizacion de polo unico establecidas en esta descripcion.
Claims (10)
- REIVINDICACIONES1. Un rele (10) electromagnetico que comprende una unidad (12) de bobina, una unidad (13) de armadura rotativa, y dos unidades (14) de conmutacion, donde las unidades (14) de conmutacion comprenden una unidad (33)5 de muelle triple, comprendiendo cada unidad (33) de muelle tres elementos (40, 39, 38) de muelle apilados, comprendiendo cada elemento (40, 39, 38) de muelle un eje (102) de muelle longitudinal principal, comprendiendo un primer elemento (40) de muelle una primera longitud de muelle, una primera abertura (45) de recepcion de contacto, y una primera porcion (76) de muelle elastica, comprendiendo un segundo elemento (39) de muelle una longitud de segundo muelle, una segunda abertura (43) de recepcion de contacto, y caracterizado por una primera 10 extension (52) semicircular definida por abertura que define un extremo (96) terminal de la longitud del segundo muelle, comprendiendo un tercer elemento (38) de muelle una longitud de tercer muelle, una primera abertura (42) semicircular de final de recorrido, una tercera abertura (41) de recepcion de contacto, una segunda extension (52) semicircular definida por abertura intermedia entre el primer final de recorrido y las terceras aberturas (42, 41) de recepcion de contacto, y una segunda porcion (76) de muelle elastica, estando el segundo elemento (39) de muelle 15 emparedado entre los primer y tercer elementos (40, 38) de muelle de modo que las primera y segunda extensiones (52) definidas por abertura estan uniformemente apiladas, y las primera y segunda porciones (76) de muelle elasticas estan separadas una con relacion a otra por medio del segundo elemento (39) de muelle emparedado para ser accionadas por unos elementos (22) de accionamiento de las unidades (14) de conmutacion.
- 2. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde cada elemento (40, 39, 38) de muelle comprende 20 porciones (60) de muelle lateralmente opuestas, teniendo cada porcion (60) de muelle un eje (103) de porcion demuelle longitudinal, comprendiendo el primer elemento (40) de muelle primeras aberturas (45) de recepcion de contacto lateralmente opuestas, y primeras porciones (76) de muelle elasticas lateralmente opuestas, comprendiendo el segundo elemento (39) de muelle segundas aberturas (43) de recepcion de contacto lateralmente opuestas, y definiendo las primeras extensiones (52) semicirculares definidas por abertura lateralmente opuestas 25 unos extremos (96) terminales lateralmente opuestas de la longitud del segundo muelle, comprendiendo el tercer elemento (38) de muelle aberturas primeras aberturas (42) semicirculares de final de recorrido lateralmente opuestas, terceras aberturas (41) de recepcion de contacto lateralmente opuestas, segundas extensiones (52) semicirculares definidas por abertura lateralmente opuestas intermedias entre el primer final de recorrido y las terceras aberturas (42, 41) de recepcion de contacto y segundas porciones (76) de muelle elastico lateralmente 30 opuestas.
- 3. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde las primeras aberturas (42) semicirculares de final de recorrido son respectivamente simetricas alrededor de los ejes (103) de porcion de muelle longitudinal.
- 4. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde las primera y segunda porciones (76) de muelle elasticas son paralelas una con relacion a otra cuando las unidades de conmutacion estan en una configuracion de35 conmutador abierto.
- 5. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde las primera y segunda porciones (76) de muelle elasticas son no paralelas una con relacion a otra cuando las unidades de conmutacion estan en una configuracion de conmutador abierto.
- 6. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 4 o 5, donde las primera y segunda porciones (76) de 40 muelle elasticas son accionadas de acuerdo con una relacion en paralelo entre sf por el elemento (22) deaccionamiento de las unidades de conmutacion cuando las unidades de conmutacion estan en una configuracion de conmutador cerrado.
- 7. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde la unidad (33) de muelle triple define medios para mejorar el final de recorrido del muelle y mejorar una posicion de conmutador cerrado.45 8. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde la unidad (33) de muelle triple define medios delimpieza de contacto, lavando dichos medios la unidad de conmutacion.
- 9. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde la unidad (33) de muelle triple define medios para amortiguar la vibracion de contacto cuando se conmuta desde las posiciones de conmutador abierto a cerrado.
- 10. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, que incluye una unidad (21) de puente de modo que la 50 unidad (21) de muelle esta caracterizada por unos medios de montaje de puente para permitir el funcionamientoabierto del rele (10) electromagnetico, estando definidos los medios de montaje de puente por un elemento (30) de montura de rotor, comprendiendo el elemento (30) de montura de rotor una abertura (88) de recepcion de pasador para recibir un pasador (29) de rotor de la unidad (13) de armadura rotativa de la unidad (21) de puente.
- 11. El rele (10) electromagnetico de la reivindicacion 1, donde los elementos (22) de actuador simultanea y 55 respectivamente tiran para cerrar (80) o empujan para cerrar (81) las unidades (14) de conmutacion para permitirque la corriente pase a traves de los mismos.
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