專利名稱：電機的集成軟起動器的制作方法
通常稱為“軟起動器”的固態(tài)電機起動器借助閘門式半導(dǎo)體器件如SCRs(半導(dǎo)體可控整流器)、閘流晶體管或通稱為固態(tài)電力開關(guān)來控制電機的起動和停機。本發(fā)明一般涉及電機起動器，更具體來說，涉及結(jié)構(gòu)緊湊的固態(tài)電機起動器，其用于減少空間需求并整體地組合在一個完整的小型組件中。
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軟起動器結(jié)構(gòu)布置一般由若干分開的分立式元件組構(gòu)成。這種組包括控制器、旁流接觸器、傳感器、過載保護、減聲器、冷卻風(fēng)扇、功率半導(dǎo)體、匯流條、絕緣子、組裝硬件及安裝板。當(dāng)組裝成一個組件時，上述現(xiàn)有技術(shù)的電機起動器相當(dāng)龐大。
控制器通常裝在帶有分立螺紋式接線盒和安裝腳的II級殼體中。控制器的尺寸和功率要求可按照控制的應(yīng)用和復(fù)雜程度而變化。控制器組件往往分解成若干分離的需要相互連接和安裝的印刷電路板分組件。
分立的旁流接觸器用于在電機達到其運轉(zhuǎn)速度后使功率半導(dǎo)體被旁路。旁流接觸器需要安裝硬件、帶有接頭的線圈引線，以及軟起動器的線路和負(fù)載側(cè)的電力導(dǎo)體。
軟起動器可以具有幾種不同類型的傳感器。軟起動器中最基本的傳感器是電流傳感器，其構(gòu)造一般相當(dāng)大。一些最常用的檢測電流的方法包括帶有匹配電流表和相當(dāng)大的安裝架的大型變流器。另一種方法包括匹配電流表或印刷電路板組件的鐵氧體環(huán)狀線圈，也要求龐大笨重的安裝布置。另一種方法包括羅氏線圈(Rogowski coil)和匹配電路板組件，也要求龐大的安裝架。
更詳盡來說，最常見的工業(yè)作法是使用與變流器相同的原理測量電流。當(dāng)電流流過導(dǎo)體時圍繞導(dǎo)體產(chǎn)生磁場。該磁場在磁芯中引起感應(yīng)。磁芯材料可以是很好的磁性材料如鐵磁性的鐵或鋼。也需要一個第二線圈，環(huán)繞磁芯材料或圍繞載流件。第二線圈的磁感應(yīng)電流量依賴于所用磁芯材料的磁阻，以及需要的信號電流量。因此，電流信號應(yīng)與有關(guān)導(dǎo)體中實際電流成正比。研制出一種標(biāo)度，以便閱讀導(dǎo)體中的耦合電流信號值來作為實際電流信號?？墒褂玫膬x表一般是電流表。但是，如果第二線圈電路具有許多小尺寸導(dǎo)線的匝，那么，耦合信號具有低的電流值，因而也可用電壓表替代。下面詳述一些最常用的完成這種電流檢測的方法。第二線圈的輸出也可用于驅(qū)動一個過載繼電器。
最常用的使用換流器原理測量電流的方法或許應(yīng)該用形成許多環(huán)的導(dǎo)線環(huán)繞導(dǎo)體，并測量在所述導(dǎo)線中感應(yīng)的電流。這種方法類似于氣芯換流器，通常稱為換流器。另一種方法是用具有良好磁阻的鐵氧體芯材料的剛性件環(huán)繞一導(dǎo)體，然后用導(dǎo)線環(huán)繞鐵氧體材料，并測量感應(yīng)電流。這種方法類似于空氣鐵芯換流器，通常簡稱為環(huán)狀線圈(toroid)。
類似地，若干疊層構(gòu)成的芯可以圍繞導(dǎo)體設(shè)置，繞疊層回路的一部分纏繞導(dǎo)線，測量在線圈中感應(yīng)的電流，這也類似于鐵芯換流器。為了便于組裝，研制出上述方案的一種變型，其中疊芯是拼合式的，被監(jiān)測的導(dǎo)體不必在其可以適當(dāng)定位之前穿過芯部。芯部關(guān)于疊層拼合線是敞口的，有關(guān)的導(dǎo)體在需要的位置上插裝在芯部中，然后閉合芯部以保持磁回路的低磁阻。另一種方法采用鋼的薄疊層作為鐵氧體芯材料，然后用導(dǎo)線纏繞鐵氧體材料。由于芯區(qū)小、導(dǎo)線細(xì)，因而可以測量感應(yīng)電壓。這種方法類似于鐵芯換流器，稱為羅氏線圈(Rogowski coil)。
所有上述的一般用在軟起動器中的測量電流的技術(shù)具有一個常見的物理局限性，它是構(gòu)制結(jié)構(gòu)緊湊的電機起動器時的重大缺陷。這種常見的缺隱在于，用來形成感應(yīng)電路或電壓信號的第二線圈或鐵氧體芯必須圍繞有關(guān)導(dǎo)體外周設(shè)置。由于電機起動器需要相對較大的導(dǎo)體，因而圍繞導(dǎo)體的任何附加材料導(dǎo)致電機起動器體積過大。另外，在具有必須加以監(jiān)測的三個分開的導(dǎo)體的任何三相電機起動器中，電流傳感器之間的交互影響的可能性相當(dāng)高。
軟起動器也可能需要熱監(jiān)測以保護功率半導(dǎo)體。熱保護的一個常用方法包括雙金屬盤，其需要安裝托架、硬件和電絕緣子，這取決于它離開軟起動器的載流件的位置。在工作中，當(dāng)雙金屬盤達到跳閘溫度時，雙金屬盤跳入應(yīng)變位置，改變電觸頭的狀態(tài)，從而向控制電路發(fā)出已達到溫度極限的信號。但是，雙金屬盤由于其本身金屬量大，具有很窄的溫度范圍，因而對溫度變化的響應(yīng)很慢。假如要監(jiān)測幾個溫度范圍，那么每個溫度范圍都需要一個單獨的雙金屬盤。另一種熱保護使用紅外熱傳感器。雖然這些器件并不需要設(shè)置在載流件上，但是必須離載流件很近。因此，需要安裝托架和匹配電路板組件，傳感器必須“瞄準(zhǔn)”被監(jiān)測的零件。熱敏電阻也可用于測量電元件的溫度。熱敏電阻的電阻隨溫度而變化。然后，電阻的變化被標(biāo)定于電壓，電壓則用作溫度基準(zhǔn)，指示元件的溫度。熱敏電阻由于其本身材料量小，因而對溫度變化的響應(yīng)很快。
雙金屬盤和熱敏電阻通常設(shè)置得離開電氣設(shè)備的載流件很近或者就裝在其上。兩者都要求分立的電引線或接頭，這需要布線和終端。這些器件在現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)用也需要獨立的安裝緊固件或托架。為了保護這些器件免受載流件的線路電勢，需要附加的電絕緣或屏障。由于這些器件一般是獨立安裝的，它們在被監(jiān)測的電設(shè)備中需要附加的空間，因而增加了設(shè)備的尺寸。
軟起動器也需要減聲組件，其一般包括串聯(lián)的電阻和電容器以保護功率半導(dǎo)體元件免于瞬間噪聲。減聲組件橫過電機起動器的線路和負(fù)載接頭連接，并具有分立的引線。這些器件也需要安裝架和有關(guān)硬件。
在自然對流不足以冷卻電機起動器的場合，需要風(fēng)扇以提供強制冷卻空氣。冷卻風(fēng)扇一般會加大外殼的尺寸，或者安裝在外部，通過外殼通風(fēng)口使起動器通風(fēng)。在這兩種情形中，冷卻風(fēng)扇都會顯著增加總體尺寸。
軟起動器也包括過載保護，這是所有電力控制設(shè)備上都需要的，可以通過使用過載繼電器或過載電路板組件來實現(xiàn)。一般來說，當(dāng)被測電流達到預(yù)定極限時，過載會改變狀態(tài)，使電機與電源脫開。過載可以是一個分立的器件，也可以是控制器的整體功能。這種器件通常具有一個極限范圍，對電機電流很敏感。
軟起動器使用分立的半導(dǎo)體或SCR“pucks”(可控硅整流器)。取決于功率要求，這種器件可能變得很大，會增加安裝的復(fù)雜度，并顯著增加尺寸。在多相應(yīng)用場合，需要多個功率導(dǎo)體，極間的實際間隔取決于工作電壓。導(dǎo)體的尺寸也與必須承載的起動沖量電流和必須從功率半導(dǎo)體除去的熱量成正比。
軟起動器的所有上述元件通常安裝在一個安裝板上，因而導(dǎo)致很大的總體尺寸，以這種方式組裝的現(xiàn)有技術(shù)的軟起動器需要過長的生產(chǎn)組裝時間、體積過大、因而質(zhì)量過大、外殼也太大。
本發(fā)明的目的是提供一種可以解決上述問題的固態(tài)電機起動器，以及提供一種軟起動器組件，它可將上述元件集成為一個相對較小的組合件，從而減小壁或占地的需求，同時使電機起動器易于制造。
按照本發(fā)明的一個方面，一種固態(tài)電機起動器包括一個在線路輸入端的適于接納來自電源的外部載流導(dǎo)體的第一導(dǎo)電匯流條和在負(fù)載輸出端的適于接納可連接于電機的外部載流導(dǎo)體的第二導(dǎo)電匯流條。具有至少一個夾緊在第一和第二導(dǎo)電匯流條之間的固態(tài)電力開關(guān)裝置和一個分立的電磁開關(guān)繼電器，它具有電輸入和電輸出，形成一個圍繞固態(tài)電力開關(guān)裝置的旁流電路。電輸入可連接于來自電源的外部載流導(dǎo)體，電輸出連接于第二導(dǎo)電匯流條，分流固態(tài)電力開關(guān)裝置。分立的電磁開關(guān)繼電器的安裝使得繼電器電流通路與第二導(dǎo)電匯流條成直線關(guān)系(即在一條直線上)，從而當(dāng)分立的電磁開關(guān)繼電器將電力從電源轉(zhuǎn)接至電機時形成通過固態(tài)電機起動器的直線電流通路，這可以減少在軟起動器中蓄積的熱量。
另外，按照本發(fā)明的另一個方面，電機起動器的分立的電磁開關(guān)繼電器安裝在第二導(dǎo)電匯流條之后，令人滿意地以倒置的方式裝配，使其內(nèi)部觸頭與第一導(dǎo)電匯流條成緊密關(guān)系，并使其內(nèi)部磁鐵離第一導(dǎo)電匯流條間隔最遠(yuǎn)。電機起動器也包括一個散熱器，它安裝在第二導(dǎo)電匯流條上，與分立的電磁開關(guān)繼電器成間隔開來的關(guān)系，以便使冷卻風(fēng)扇可以安裝在散熱器和分立的電磁開關(guān)繼電器之間，迫使空氣流過散熱器以提供附加的冷卻作用。另外，第二導(dǎo)電匯流條的大的質(zhì)量當(dāng)固態(tài)電力開關(guān)裝置導(dǎo)通時用來散熱。
一個罩組件模制得裝配在固態(tài)電機起動器上，并具有一散熱器隧道以容納冷卻風(fēng)扇和散熱器。一熱敏電阻安裝在罩組件中以檢測散熱器上的氣流溫度。一個電流傳感器和熱敏電阻組件直接安裝在導(dǎo)電匯流條之一上，該匯流條經(jīng)過改變，以便形成一個相對較小的電流檢測區(qū)，這是通過從匯流條外緣向中央?yún)^(qū)域切割一對槽而實現(xiàn)的。與現(xiàn)有技術(shù)中用于檢測這種大型匯流條電流的方法不同的是，可以使用很小的霍爾效應(yīng)傳感器來完成電流檢測。另外，一共用電路板用于霍爾效應(yīng)傳感器和熱敏電阻，該熱敏電阻用于監(jiān)測在電流檢測區(qū)蓄積的熱量。
按照本發(fā)明的另一個方面，一個固態(tài)電機起動器具有兩個獨特的電流通路，構(gòu)制在一個相對較為緊湊的小組合件中，它包括一個第一電流通路，該第一電流通路是按下述方式限定的由一電源輸入連接于第一匯流條，第一匯流條與一對固態(tài)電力開關(guān)電連通，從而在至少一個固態(tài)電力開關(guān)轉(zhuǎn)換至接通狀態(tài)，以便在電機起動期間向可連接于第二匯流條的電機斜坡式增加(ramp-up)電力，以及在電機停機時斜坡式減小(ramp-down)電力時，完成與第二匯流條的電連接。第二電流通路是在電機運轉(zhuǎn)方式中工作的，按照下述方式限定電源輸入連接于一個倒置的電磁繼電器，該繼電器可在電流導(dǎo)通方式和電流非導(dǎo)通方式之間轉(zhuǎn)換。當(dāng)電磁繼電器處于電流導(dǎo)通方式，且固態(tài)電機起動器因而處于運轉(zhuǎn)方式時，第二電流通路進一步通過電磁繼電器的輸出和可連接于電機的第二匯流條之間的電連接限定。有利的是，第二電流通路是一條橫過電機起動器的基本為直線的電流通路，這不僅可減少電耗，而且也可減少在電機運轉(zhuǎn)方式中的蓄積的熱量。
按照本發(fā)明的另一方面，用在大型導(dǎo)電匯流條中的電流傳感器組件包括一個匯流條，其內(nèi)具有由一對槽形成的相對較窄的電流通路，每條槽從匯流條外緣向內(nèi)伸至相對較窄的電流通路。這對槽形成沿電流流動方向的相對較窄的電流通路。一對磁銷在相對較窄的電流通路的外周與電流通路成橫向地穿過匯流條。磁銷間隔開來形成在這對磁銷之間的磁通通路。磁銷并不產(chǎn)生磁通本身，而是在磁銷之間集中磁通。因此，在磁銷之間形成磁通通路。相對較窄的電流通路最好在匯流條中央或中央附近以避免與來自相鄰匯流條的磁通相互干擾。在某些應(yīng)用場合，也許最好使窄的電流通路與中央偏置以便加大與磁銷間形成的磁通通路的距離。一個霍爾效應(yīng)傳感器設(shè)在磁銷之間，在相對較窄的電流通路上方，并且在由所述一對磁銷形成的磁通通路以內(nèi)。另外，該霍爾效應(yīng)傳感器與一個熱敏電阻一起安裝在一電路板上，該熱敏電阻用于監(jiān)測在電流檢測區(qū)中匯流條的溫度。
現(xiàn)在對照以下附圖進一步詳述本發(fā)明的各種特征、目的和優(yōu)點以下附圖表示目前構(gòu)想的實施本發(fā)明的最佳方式。


圖1是按照本發(fā)明的電機起動器的立體圖。
圖2是圖1的一部分的立體圖。
圖3是沿圖1中3-3線截取的側(cè)剖圖。
圖4是沿圖3中4-4線截取的放大剖視圖。
圖5是圖4的一部分的放大剖視圖。
圖6是圖2結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖7是圖6一部分的放大平面圖。
圖8是沿8-8線截取的圖3的一部分的頂視平面圖。
圖9是圖8結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖10是沿圖8中10-10線截取的剖視圖。
圖11是沿11-11線截取的圖10結(jié)構(gòu)的側(cè)剖圖。
圖12是圖1的一部分的立體圖。
圖13是沿13-13線截取的圖12的一部分的詳圖。
圖14是本發(fā)明的電機起動器另一實施例的立體圖。
圖15是圖14的電機起動器中使用的匯流條的立體圖。
圖16是以百分?jǐn)?shù)表示的霍爾效應(yīng)輸出對霍爾效應(yīng)電流額定值的曲線圖。
現(xiàn)在參閱附圖，圖1表示一個三相三極固態(tài)電機起動器10，也稱為電機軟起動器。電機起動器10包括一個罩組件12，在其電機連接端或負(fù)載端16上有一空氣進口14。相似的空氣出口18設(shè)置在電機起動器10的電源端或線路端20。罩組件12內(nèi)也裝有由電路罩22A保護的一個電子控制器電路22?？刂破麟娐?2并不是本發(fā)明的要素，這里不作贅述。電機起動器10也包括一個底座組件24內(nèi)裝三個電極組件26，28和30。每個電極組件26，28和30對于一個既定的電機來說都是結(jié)構(gòu)相同的，因而本說明書將只對一個電極組件28作詳細(xì)說明。
圖2是一個單一電極組件，如電機起動器10的電極組件28的立體圖。電極組件28包括第一導(dǎo)電匯流條32，其用于接受接線片連接器(未畫出)，該接線片連接器則在輸入端36接受來自電源(未畫出)的外部電流承載導(dǎo)體。一個L形導(dǎo)體34具有一個凸緣38，該凸緣具有一對螺栓孔40，其用于將電極組件28在負(fù)載端16安裝在底座組件24(圖1)上?，F(xiàn)參閱圖2，電機起動器10的電極組件28具有第二導(dǎo)電匯流條42，其機械式地且電氣連接于L形導(dǎo)體14，以便接受一個接線片連接器(未畫出)，從而將電極組件28連接于外部電流承載導(dǎo)體(未畫出)，該外部電流承載導(dǎo)體可在輸出端44連接于一電機(未畫出)。在一推薦實施例中，一對固態(tài)電開關(guān)裝置46和48，例如SCRs，夾緊在第一和第二導(dǎo)電匯流條32和42之間。取決于被電機起動器驅(qū)動的電機的電力要求，匯流條可或大或小。另外，取決于所需要的開關(guān)特性和總的電力要求，另一實施例可使用SCR’s以外的固態(tài)開關(guān)裝置。
一個分立的電磁開關(guān)繼電器50以倒置方式安裝在電極組件28中，使內(nèi)部觸點在下端52朝下，并使內(nèi)部磁鐵和定子處于上端54。開關(guān)繼電器50具有一對靜止觸頭56和58。輸出靜止觸頭56用至少一個安裝螺栓60連接于L形導(dǎo)體34。輸入靜止觸頭58借助六個夾緊螺栓62中的兩個安裝在第一匯流條32上。通過以圖示的倒置方式安裝開關(guān)繼電器，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，為了以電機運轉(zhuǎn)方式工作而實現(xiàn)一條穿過電極組件28的基本呈直線的電流通路，這將在下文中詳述。
分立的電磁開關(guān)繼電器50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。這種繼電器的實例公開在美國專利第5,337,214號中，該專利在1994年8月9日授予Lindsey等人，并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。但是，本專業(yè)技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明的觸頭56和58從相反兩側(cè)向外延伸，而美國專利第5,337,214號公開的繼電器的觸頭則從相同側(cè)向外延伸。本專業(yè)技術(shù)人員容易理解，這種觸頭位置通過對外殼和結(jié)構(gòu)作微小改變即可實現(xiàn)。
圖2的電極組件28也具有安裝在第一導(dǎo)電匯流條32上的散熱器64。散熱器64與電磁開關(guān)繼電器50間隔開來，以便可在其間插入及安裝冷卻風(fēng)扇66。冷卻風(fēng)扇66由罩組件12支承(圖1)。在一個推薦實施例中，每個電極組件26，28和30具有其各自的冷卻風(fēng)扇66，其安裝在罩12內(nèi)，可以接合在每個電極組件26，28和30的空間68中。
在工作中，電機起動器10的每個電極組件26，28和30具有兩條獨特的電流通路。在電機起動方式中工作的第一電流通路結(jié)構(gòu)是通過所連接的電源(未畫出)限定的，以便向第一匯流條32供電。第一電流通路進一步受到限定，以包括固態(tài)電力開關(guān)46和48，以便當(dāng)至少一個固態(tài)電力開關(guān)46，48處于接通(ON)狀態(tài)，以便向著可通過L形導(dǎo)體34連接于第二匯流條42的電機(未畫出)在電機起動期間斜坡式增加電力，以及在電機停止期間斜坡式減小電力時完成與第二匯流條42的電連接。第二電流通路在電機運轉(zhuǎn)期間工作，它只在電機已迅速增速后才開始。第二電流通路結(jié)構(gòu)是由通過第一匯流條32連接于倒置的電磁繼電器50的輸入靜止觸頭58的電源來限定的。繼電器50可在電流導(dǎo)通方式和電流不導(dǎo)通方式之間轉(zhuǎn)變。當(dāng)電機迅速增速或迅速減速時，可轉(zhuǎn)換的繼電器50處于不導(dǎo)通方式，因而第二電流通路被開關(guān)繼電器50中斷。但是，當(dāng)電磁開關(guān)繼電器50處于電流導(dǎo)通方式，且電機起動器10因而處于電機運轉(zhuǎn)方式時，第二電流通路完成，電力送至可連接于電機的輸出靜止觸頭56。一旦電機使用第一電流通路中的SCRs46和48迅速提速時，可轉(zhuǎn)換的電路開關(guān)繼電器50被賦能，使電流從SCRs分流，此時SCR’s可被關(guān)斷(OFF)，按照這種方式，在電路開關(guān)繼電器50中的接觸允許由于不經(jīng)受否則將會發(fā)生的起弧而受到保護。同樣，為了關(guān)斷電機，SCR’s 46和48幾乎與繼電器去能的同時被接通，因而在繼電器50中實際上不發(fā)生電弧。然后，SCR’s可迅速使電機減速。如圖2所示，第二電流通路結(jié)構(gòu)可提供從第一匯流條32通過輸入靜止觸頭58、通過繼電器50及通過輸出靜止觸頭56的基本呈直線的電流通路。這種直線的電流通路不僅減少了在電機運轉(zhuǎn)方式中的電耗，也最大程度地減少了在電機起動器中的熱量蓄積。另外，這種獨特的結(jié)構(gòu)很緊湊，在應(yīng)用中可節(jié)約寶貴的占地或壁空間。
圖3表示沿圖1中3-3線截取的圖1的固態(tài)電機起動器10的剖視圖。電極組件28用一組安裝螺栓70安裝在底座組件24中。安裝螺栓70中的兩個在負(fù)載輸出端16位于L形導(dǎo)體34的凸緣38中。另一組安裝螺栓(未畫出)例如在線路進口端36穿過第二匯流條42進入孔72中，將電極組件28緊固在底座組件24上。安裝于罩組件12的冷卻風(fēng)扇66設(shè)置在倒置的繼電器50和散熱器64之間，沿線路75使氣流引出空氣出口18。罩組件12也包括一個用于安裝電子控制總電路22的電路板分殼體74。一對固態(tài)電力開關(guān)裝置46和48分別具有輸入導(dǎo)線47和49，它們可連接于電子控制器電路22。每個開關(guān)裝置46和48分別通過一對銷子76和78在第一匯流條32和第二匯流條42之間固定在位，并通過一組夾緊螺栓62夾緊在匯流條32和42之間。
在區(qū)域A中的可用空間中，一個電流傳感器和熱敏電阻組件126安裝在第一匯流條32的下側(cè)上，以便測量通過匯流條的電流，并檢測匯流條的溫度，這將參閱圖8-11進一步描述。區(qū)域A也用來放置減聲電路77，以便減小電噪聲及瞬態(tài)保護。減聲電路引線連接于線路及負(fù)載連接器，這是公知的。
圖4是沿圖3中4-4截取的放大視圖，表示夾緊螺栓62a。圖4中所示的夾緊螺栓的布置是六個夾緊螺栓的例子，圖2中所示的其中的三個已裝配，圖7中全部未裝配?，F(xiàn)在參閱圖4，夾緊螺栓62a將固態(tài)電力開關(guān)裝置46夾緊在第一匯流條32和第二匯流條42之間。一系列貝氏墊圈79與夾緊螺栓一起使用，由緊固螺母83壓緊。夾緊螺栓62a具有一個接合在絕緣子82中的艾倫氏頭部(Allen head)80，絕緣子82用于使第一匯流條與第二匯流條絕緣。
圖5表示圖4所示夾緊螺栓62a、貝氏墊圈79和緊固螺母83的一部分的放大剖視圖。如圖所示，一系列貝氏墊圈79包括相對的凹和凸偏壓墊圈，其間具有小的間隙84，以便使匯流條32和42在各工作方式期間可以收縮和膨脹，從而在裝置46和48之間保持壓力。
現(xiàn)在參閱圖6，該圖是圖2的電極組件28的分解立體圖。如圖所示，在該推薦實施例中，使用六個夾緊螺栓62，以及六個墊圈81和六個絕緣子82。夾緊螺栓62穿過第二匯流條42的夾緊孔86、第一匯流條32的夾緊孔88和散熱器64的四個夾緊孔90。繼電器50也裝有貝氏墊圈79和穿過輸入靜止觸頭58中的孔92的夾緊螺栓62，使繼電器和匯流條之間可因膨脹和收縮而作微小的運動。每個夾緊螺栓62設(shè)有相應(yīng)一組貝氏墊圈79和緊固螺母以便在第一匯流條32和第二匯流條42之間夾緊電力開關(guān)裝置46和48。
電力開關(guān)裝置46和48分別在第一和第二匯流條32和42的小直徑銷孔94中的銷子76和78上定心。另外，散熱器64借助穿過散熱器64中的安裝孔100和穿過第一匯流條32中的安裝孔102的螺栓96和螺母98安裝在第二匯流條42上，以便補償槽104和105，對匯流條42提供附加支承作用，這將在下文參閱圖7作進一步描述。如前所述，繼電器50借助最前部的夾緊螺栓62和緊固螺母78在輸入端58安裝在第一匯流條32上。具有輸入靜止觸頭56的繼電器50的另一端通過螺栓60和螺母61安裝在L形導(dǎo)體34上，L形導(dǎo)體34的下側(cè)面有沉頭孔以接納螺母61。當(dāng)安裝時，接線片組件裝于三個畫出的孔中。L形導(dǎo)體34通過螺栓106和螺母108安裝于第二匯流條42。安裝孔110沉頭擴孔，以便在其中齊平地安裝螺栓106。
圖7表示第一匯流條32的頂視詳圖。SCR’s46和48用虛線表示從下側(cè)安裝，并以銷子76和78定心。六個最左側(cè)的夾緊孔88如前所述用于將SCR’s夾緊在第一匯流條上。安裝孔112沉頭擴孔以便將整個電極組件28(圖3)安裝在底座組件24上。其余的孔114用于安裝接線片(未畫出)。槽104和105切入?yún)R流條42以便將流過第一匯流條32的電流收斂在一個相對較小的、最好是中心的電流檢測區(qū)116內(nèi)。槽104和105從側(cè)緣118和120向內(nèi)延伸，向著一對銷孔122向內(nèi)延伸。一對磁鐵銷124裝在孔122中，并從匯流條32的頂面垂直延伸。最好是鋼制的銷124用來集中和引導(dǎo)在穿過電流檢測區(qū)116的電流通路中的電流流動和銷子配置產(chǎn)生的磁通。銷124如圖3和11所示從匯流條32外伸至需要的高度，其中，電流傳感器和熱敏電阻組件126安裝在其上。螺孔128(圖7)用于將電流傳感器和熱敏電阻組件安裝在第一匯流條32上。
圖8沿圖3中8-8線截取，表示電流傳感器和熱敏電阻組件126。鋼銷124不僅引導(dǎo)和集中穿過匯流條的電流產(chǎn)生的磁通，而且也用于定位電流傳感器和熱敏電阻組件126，從而適當(dāng)?shù)厥够魻栃?yīng)傳感器130定位，這將參閱圖9-11詳述。
現(xiàn)在參閱圖9，該圖表示圍繞磁鐵銷124的電流傳感器和熱敏電阻組件126的分解圖。電流傳感器和熱敏電阻組件126包括一電路板132，它具有一個從電路板向外延伸的霍爾效應(yīng)傳感器130，以便檢測流過電流檢測區(qū)116，因而流過整個匯流條32的電流。霍爾效應(yīng)傳感器130垂直于電路板132伸出，因而一個指定的“甜點”131將最終位于鋼銷124之間的最大磁通通路中。所謂“甜點”131一般標(biāo)識在霍爾效應(yīng)傳感器130上以便指定在霍爾效應(yīng)傳感器中的最有效區(qū)域。電路板132也具有一個熱敏電阻134以測量匯流條上的溫度。一引線連接器136焊接在電路板上，一電線束138從其延伸以連接至控制器電路22。霍爾效應(yīng)傳感器130和熱敏電阻134象通常那樣連接。電流傳感器和熱敏電阻組件126也具有一個定位塊140，在其中接納電路板132，并圍繞可與銷124接合的銷孔142將霍爾效應(yīng)傳感器130裝入定位塊40下側(cè)上的霍爾效應(yīng)傳感器槽144中，如圖10和11所示。
定位塊40也具有一個截錐形熱敏電阻隧道146，以便在該隧道最窄部分裝入熱敏電阻134，如圖10所示。截錐形熱敏電阻隧道的最大區(qū)域緊靠第一匯流條32，以便檢測在電流檢測區(qū)中匯流條的溫度。截錐形熱敏電阻隧道中彌散著導(dǎo)熱膏，以保證從匯流條32表面向熱敏電阻134的熱傳遞。
現(xiàn)在參閱圖9，電流傳感器和熱敏電阻組件126也包括一個絕緣子，即，絕緣子150，其用于形成電路板132及其元件與匯流條32的電絕緣。電流傳感器和熱敏電阻組件126用穿過絕緣子154的非磁性螺釘152安裝在匯流條上，如圖10所示。
現(xiàn)在參閱圖11，如圖所示，電路板132上的霍爾效應(yīng)傳感器130位于定位塊140的霍爾效應(yīng)傳感器槽144中。定位塊140具有一個銷孔142a，其直徑接近銷124的直徑，還具有另一個銷孔142b，其稍呈橢圓形以容許銷的稍許誤對準(zhǔn)。
由于本發(fā)明的電機起動器10具有三個電極組件26，28和30，因而重要的是盡可能減小相鄰導(dǎo)體間可能影響霍爾效應(yīng)傳感器130的相互干擾。為此，窄的電流檢測區(qū)116(圖7)從第一匯流條32的外側(cè)緣118和120中心定位，這可以最大程度減小來自相鄰匯流條的磁通影響。另外，通過從第一匯流條32的表面152伸出磁銷124，使霍爾效應(yīng)傳感器144交叉與銷124垂直的電流引起的最大磁通通路，從而進一步減小相鄰導(dǎo)體之間的相互影響。
現(xiàn)在參閱圖7，槽104和105分別從電流檢測區(qū)116向后傾斜于外側(cè)緣118和120，使槽104，105在第一匯流條32的一對安裝孔88和102之間穿過。由于散熱器64(圖2)安裝在槽104和105(圖7)上，因而散熱器64(圖2)的強度減小了匯流條32的結(jié)構(gòu)的弱化。應(yīng)注意的是，槽104，105不必傾斜以產(chǎn)生電流檢測區(qū)116，無不必具有相同的長度。但是，在推薦實施例中槽是傾斜的且具有相同長度，從而使電流檢測區(qū)116位于匯流條中央以減小前述的相互影響并減小槽104和105引起的結(jié)構(gòu)弱化。
現(xiàn)在參閱圖12，罩組件12的分殼體154帶有凹部156，158和160以容納每個電極組件26，28和30(圖1)的散熱器64。氣流方向由箭頭162(圖12)表示。為了監(jiān)測罩組件12內(nèi)的氣流溫度，具有熱敏電阻166的電路板164裝在兩凹部158和160之間的側(cè)支承件168上，如圖13所示。電路板164裝配在側(cè)支承件168上的摩擦配合槽170內(nèi)。氣槽172使得當(dāng)電路板164完全接合在側(cè)支承件168的槽170內(nèi)時空氣可直接接觸熱敏電阻166。
現(xiàn)在參閱圖14描述本發(fā)明的另一實施例。圖示的固態(tài)電機起動器174的外殼已卸去。電機起動器174具有一個相對較短的旁路電流通路，其沿線176從負(fù)載接線片178開始直至線路接線片180基本為直線的。電機起動器174有較低的電力處置要求，與圖1所示較大的曲棍球式SCR’s不同，使用內(nèi)部相控半導(dǎo)體開關(guān)元件。散熱器182直接安裝在電機起動器174上。
圖15表示在圖14的電機起動器中使用的匯流條184的結(jié)構(gòu)。匯流條184具有接線片端186和接觸器端188。為了形成相對較小的電流檢測區(qū)190，與參閱圖7的匯流條42所作的描述相似，切出槽192和194，迫使電流流過電流檢測區(qū)190。圖7的槽104和105與圖15的匯流條184的槽192和194的比較顯示，槽的具體取向并不是關(guān)鍵，但是，電流檢測區(qū)的尺寸是截流要求的函數(shù)。圖15的匯流條184可以類似地設(shè)有圖9所示的電流傳感器和熱敏電阻組件126。銷124的長度將受到調(diào)節(jié)以適應(yīng)匯流條184的厚度，因而使銷在一個側(cè)面上齊平，只是足以與霍爾效應(yīng)傳感器130相交，如在圖11中那樣。
現(xiàn)在參閱圖16，霍爾效應(yīng)電流傳感器的需要的特性曲線200是霍爾效應(yīng)輸出對軟起動器電流的函數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示。該圖表示本發(fā)明結(jié)合了在測量電流中使用霍爾效應(yīng)電流傳感器的線性和非線性特性。應(yīng)注意的是，通過改變一系列因素可以獲得需要的特性。例如，通過改變受限的電流檢測區(qū)116(圖7)和190(圖15)的寬度和形狀，可以根據(jù)需要改變特性曲線。另外，改變磁銷124的材料類型和量也可以改變導(dǎo)磁性，從而獲得需要的特性曲線。作為一個實例，一個中空的銷子可用來替代相同外徑的實心鋼銷，但是中空銷子具有小得多的導(dǎo)磁性，因而形成完全不同的特性曲線。
霍爾效應(yīng)傳感器電壓輸出曲線的需要特性在軟起動器工作范圍的關(guān)鍵部分或活性區(qū)域中應(yīng)具有基本為直線的部分。雖然在該范圍中，電流讀數(shù)可以在裝置穩(wěn)態(tài)工作過程中得到，并與外部測量裝置作精確的比較，但是，霍爾效應(yīng)輸出電壓，在超出裝置正常工作范圍的初始倒圓階段204中，應(yīng)該開始顯著逐漸減小。最初的倒圓階段204最好是當(dāng)磁銷開始進入飽和時裝置的額定值的大約120％-130％。當(dāng)銷繼續(xù)飽和時，倒圓中段206為線性電流測量范圍的大約130％-1(50)％。通過移入飽和的銷倒圓階段208的延伸部，霍爾效應(yīng)裝置繼續(xù)對電流增加作出反應(yīng)，使電流測量范圍延伸至裝置的線性電流范圍的大約300％。最終的可使用的電流測量階段210是在銷子飽和時出現(xiàn)的，曲線具有很小的斜度。這個階段將電流范圍延伸至大約600％，或電流測量范圍的有效線性部分的六倍。過載電流的幅度受到霍爾效應(yīng)電源的限制。在最終階段212中，霍爾效應(yīng)電流信號觸及電源軌道，因而不能得到進一步的可用的電流測量信息。
本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合推薦實施例進行了描述，除了那些已明確表述的以外各種等同物、替代物及修改也可能屬于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)電機起動器(10)，它包括一個第一導(dǎo)電匯流條(32)，其用于在輸入端(36)從電源接納外部載流導(dǎo)體；一個第二導(dǎo)電匯流條(42)，其用于在電機起動器(10)的輸出端(44)接納可連接于一電機的外部截流導(dǎo)體；一對夾緊在第一和第二導(dǎo)電匯流條(32和42)之間的固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)；以及一個分立的電磁開關(guān)繼電器(50)，它具有電輸入(58)和構(gòu)成旁流電流通路的電輸出(56)，所述電輸入(56)可從電源通過第一導(dǎo)電匯流條(32)連接于外部截流導(dǎo)體(36)，所述開關(guān)繼電器(50)的電輸出(56)可連接于電機起動器(10)的輸出端(44)，所述分立的電磁開關(guān)繼電器(50)安裝得使所述旁電流通路與第二導(dǎo)電匯流條(42)呈直線關(guān)系，因而當(dāng)所述分立的電磁開關(guān)繼電器(50)從電源向電機轉(zhuǎn)接電力時提供一條穿過固態(tài)電機起動器(10)的直線的電流通路。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一組安裝螺栓(62)，其穿過第一和第二導(dǎo)電匯流條(32和42)，且其上具一系列貝氏墊圈(79)和緊固螺母(83)，以便在第一和第二導(dǎo)電匯流條(32和42)之間夾緊固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)。
3.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一個借助所述一組安裝螺栓(62)、貝氏墊圈(79)和緊固螺母(83)安裝在第一導(dǎo)電匯流條(32)上的散熱器(64)，其中，貝氏墊圈(79)容許第一和第二導(dǎo)電匯流條(32和42)和散熱器(64)之間的膨脹和收縮差。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于所述分立的電磁開關(guān)繼電器(50)倒置地安裝在固態(tài)電機起動器(10)中，以便當(dāng)繼電器(50)接通電流時提供所述直線的電流通路。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于所述分立的電磁開關(guān)繼電器(50)在一端(58)直接安裝于第一導(dǎo)電匯流條(32)。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括安裝螺栓(62a)，其穿過第一和第二導(dǎo)電匯流條(32和42)將固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)夾緊在其間，并穿過分立的電磁開關(guān)繼電器(50)的一個觸頭(58)，在所述安裝螺栓(62a)的至少一端上具有貝氏墊圈(79)以容許膨脹和收縮，同時保持固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)的充分夾緊。
7.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一個散熱器(64)，它安裝在第一導(dǎo)電匯流條(32)上，并與分立的電磁開關(guān)繼電器(50)間隔開來以便可以在其間插入冷卻風(fēng)扇(66)。
8.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一對磁銷(124)，其從第一導(dǎo)電匯流條(32)垂直地延伸以便將磁通集中在第一導(dǎo)電匯流條(32)的電流檢測區(qū)(116)內(nèi)，并且具有一個檢測電流的霍爾效應(yīng)傳感器(130)，它安裝在電路板(132)上并位于所述一對磁銷(124)之間。
9.如權(quán)利要求所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于第一導(dǎo)電匯流條(32)上切有一對槽(104，105)，每條槽(104，105)從一外側(cè)緣(118，120)延伸至磁銷(124)之一，以便將流過第一導(dǎo)電匯流條(32)的電流收斂在電流檢測區(qū)(116)內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于所述一對槽(104，105)分別從電流檢測區(qū)(116)向后傾斜至外側(cè)緣(118，120)，使槽(104，105)在第一導(dǎo)電匯流條(32)上的安裝孔(88，102)之間穿過，以便盡量減小所述一對槽(104，105)引起的第一導(dǎo)電匯流條(32)的結(jié)構(gòu)弱化。
11.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于電流檢測區(qū)(116)從第一導(dǎo)電匯流條(32)的外側(cè)緣(118，120)居中央設(shè)置以盡量減小來自相鄰匯流條的磁通影響。
12.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于磁銷(124)是鋼制的，從第一導(dǎo)電匯流條(32)伸出一個需要的高度，使檢測電流的霍爾效應(yīng)傳感器(130)相交最大磁通通路。
13.如權(quán)利要求12所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于電路板(130)設(shè)置在一定位塊(140)中的絕緣子(150)中且用非磁性螺釘(152)安裝在第一導(dǎo)電匯流條(32)上，其中，使用磁銷(124)將檢測電流的霍爾效應(yīng)傳感器(130)精確地定位在電流檢測區(qū)(116)和最大磁通通路內(nèi)。
14.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一個與第一導(dǎo)電匯流條(32)熱導(dǎo)通的熱敏電阻(134)以監(jiān)測匯流條的溫度。
15.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于分立的電磁開關(guān)繼電器(50)安裝在第一導(dǎo)電匯流條(32)之后并倒置，使其內(nèi)部觸頭與第二導(dǎo)電匯流條(42)成緊密關(guān)系，使內(nèi)部磁鐵與第二導(dǎo)電匯流條(42)相隔最遠(yuǎn)，并且還包括一個安裝在第一導(dǎo)電匯流條(32)上與分立的電磁開關(guān)繼電器(50)成間隔開來的關(guān)系的散熱器(64)；一個安裝在散熱器(64)和分立的電磁開關(guān)繼電器(50)之間以便迫使空氣流過散熱器(64)的冷卻風(fēng)扇(66)；一個罩組件(12)，其模制得配合在固態(tài)電機起動器(10)上并具有一個散熱器隧道(156)以容納冷卻風(fēng)扇(66)和散熱器(64)；以及一個安裝在罩組件(12)中以便檢測流過散熱器(64)的氣流(162)的溫度的熱敏電阻(166)。
16.一種具有兩個不同電流通路且結(jié)構(gòu)緊湊的固態(tài)電機起動器(10)，它包括一個第一電流通路結(jié)構(gòu)，它是由一個可連接于一個第一導(dǎo)電匯流條(32)的電源輸入(36)限定的，所述第一導(dǎo)電匯流條電連接于一對固態(tài)電力開關(guān)(46，48)電連接，其用于當(dāng)所述固態(tài)電力開關(guān)(46，48)轉(zhuǎn)換至接通狀態(tài)以斜坡式增加對于一個在電機起動過程中可連接(44)于第二匯流條(42)的電機的供電，以及在電機關(guān)斷過程中斜坡式減小對所述電機的供電時，完成與第二匯流條(42)的電連接；以及一個第二電流通路結(jié)構(gòu)，其可在電機運轉(zhuǎn)方式中工作，當(dāng)電磁繼電器(50)處于電流導(dǎo)通方式，因而固態(tài)電機起動器(10)處于電機運轉(zhuǎn)方式中時，由可通過第一匯流條(32)連接于一個倒置的電磁繼電器(50)的輸入(58)的電源輸入(36)限定，所述倒置的電磁繼電器(50)可在電流導(dǎo)通方式和電流不導(dǎo)通方式之間轉(zhuǎn)換，第二電流通路還可以由電磁繼電器(50)和可以連接于電機的第一匯流條(32)之間的電連接限定，其中，第二電流通路是一個基本是直線的電流通路，以便在電機運轉(zhuǎn)方式中減少電耗及減小蓄積的熱量。
17.如權(quán)利要求16所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一個散熱器(64)，它借助補償膨脹和收縮的貝氏墊圈(79)安裝在第一匯流條(32)上；以及一個位于散熱器(64)和倒置的電磁繼電器(50)之間的冷卻風(fēng)扇(66)。
18.如權(quán)利要求16所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括安裝螺栓(62)，其穿過第一和第二匯流條(32和42)，將固態(tài)電力開關(guān)(46，48)夾緊在其間，并穿過分立的電磁繼電器(50)的一個觸頭(58)，在安裝螺栓(62)的至少一端具有貝氏墊圈(79)以容許膨脹和收縮，同時保持固態(tài)電力開關(guān)(46，48)的充分的夾緊。
19.如權(quán)利要求16所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一對磁銷(124)，其從第一導(dǎo)電匯流條(32)垂直延伸以便將磁通集中在第一導(dǎo)電匯流條(32)的電流檢測區(qū)(116)中；以及一個安裝在電路板(32)上、位于所述一對磁銷(124)之間的檢測電流的霍爾效應(yīng)傳感器(130)。
20.如權(quán)利要求19所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于第一匯流條(32)切有具有一對槽(104，105)，每條槽(104，105)從一外側(cè)緣(118，120)延伸至磁銷(124)之一，以便將流過第一匯流條(32)的電流收斂在電流檢測區(qū)(116)內(nèi)；以及所述一對槽(104，105)分別從電流檢測區(qū)(116)向后傾斜至外側(cè)緣(118，120)，使槽(104，105)在第一匯流條(32)上的安裝孔(88，102)之間穿過，以便減小第一匯流條(32)的結(jié)構(gòu)弱化。
21.如權(quán)利要求19所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于磁銷(124)是鋼制的，從第一匯流條伸出一需要的高度，使檢測電流的霍爾效應(yīng)傳感器(130)相交最大磁通通路；以及電路板(132)設(shè)置在絕緣子(150)中及定位塊(40)中，并用非磁性螺釘(152)安裝在第一匯流條(32)上，并且使用磁銷(124)將檢測電流的霍爾效應(yīng)傳感器(130)精確地定位在電流檢測區(qū)(116)和最大磁通通路中。
22.如權(quán)利要求21所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于還包括一個與第一匯流條(32)熱導(dǎo)通以監(jiān)測匯流條溫度的熱敏電阻(134)。
23.如權(quán)利要求16所述的固態(tài)電機起動器(10)，其特征在于分立的電磁繼電器(50)安裝在第一匯流條(32)之后，并倒置，使其內(nèi)部觸頭與第二匯流條(42)成緊密關(guān)系，并使其內(nèi)部磁鐵與第二匯流條(42)相隔開最遠(yuǎn)，并且還包括一個與分立的電磁繼電器(50)間隔開來地安裝在第一匯流條(32)上的散熱器(64)；一個安裝在散熱器(64)和分立的電磁繼電器(50)之間迫使空氣流過散熱器(64)的冷卻風(fēng)扇(66)；一個罩組件(12)，其模制得裝配在固態(tài)電機起動器(10)上，并具有一條容納冷卻風(fēng)扇(66)和散熱器(64)的散熱器隧道(156)以及一個安裝在罩組件(12)中檢測流過散熱器(64)的氣流(162)的溫度的熱敏電阻(166)。
24.在大表面導(dǎo)電匯流條(32)中的電流傳感器組件，它包括一個匯流條(32)，其上具有由一對槽(104，105)形成的相對較窄的電流通路(116)，每條槽(104，105)從匯流條(32)的一外側(cè)緣(118，120)向內(nèi)延伸至所述相對較窄的電流通路(116)，所述一對槽(104，105)形成沿電流流動方向的相對較窄的電流通路(116)；一對磁銷(124)，其在相對較窄的電流通路(116)的外周穿過匯流條(32)，并間隔開來以便在這對磁銷(124)之間形成磁通通路；以及一個霍爾效應(yīng)傳感器(130)位于磁銷(124)之間，在相對較窄的電流通路(116)上方，且在所述一對磁銷(124)形成磁通通路內(nèi)。
25.如權(quán)利要求24所述的電流傳感器組件，其特征在于所述一對磁銷(124)從匯流條(32)的表面伸出一個高度，該高度選擇得使霍爾效應(yīng)傳感器(130)接近匯流條(32)，從而使霍爾效應(yīng)傳感器(130)處于所述一對磁銷(124)之間形成的磁通通路內(nèi)的中央。
26.如權(quán)利要求24所述的電流傳感器組件，其特征在于霍爾效應(yīng)傳感器(130)安裝在一電路板(132)上，并且還包括一個絕緣子(150)，其可設(shè)置在磁銷(124)上，以便將電路板(132)接納在其中，所述絕緣子(150)具有至少一個開口，使磁銷(124)可以從中穿過。
27.如權(quán)利要求26所述的電流傳感器組件，其特征在于還包括一個定位塊(140)，該定位塊具有一對孔，孔的的尺寸可將磁銷(124)牢固地容納在孔中，該定位塊的厚度可使電路板(132)與匯流條(32)隔開一定距離，使霍爾效應(yīng)傳感器(130)位于磁通通路(116)中。
28.如權(quán)利要求27所述的電流傳感器組件，其特征在于定位塊(140)還包括一個霍爾效應(yīng)傳感器槽(146)，其位置使霍爾效應(yīng)傳感器(130)精確地定位在磁銷(124)之間。
29.如權(quán)利要求27所述的電流傳感器組件，其特征在于還包括一個非磁性螺釘(152)和在其上面的絕緣子(154)，從而將電路板(132)固定在匯流條(32)上，使絕緣子(150)和定位塊(140)位于它們之間。
30.如權(quán)利要求27所述的電流傳感器組件，其特征在于還包括一個安裝在電路板(132)上的熱敏電阻(134)，并且定位塊(140)具有一個第二孔(146)以便在孔中接納熱敏電阻(134)，從而檢測匯流條的溫度。
31.如權(quán)利要求30所述的電流傳感器組件，其特征在于所述第二孔(146)是截錐形，設(shè)置得使其較大開口朝向匯流條(32)，在截錐形孔(146)中，在匯流條(32)和熱敏電阻(134)之間具有導(dǎo)熱材料(148)。
32.如權(quán)利要求24所述的電流傳感器組件，其特征在于匯流條(32)具有平行于電流流動的外緣(118，120)和垂直于電流流動的外緣，磁銷(124)，因而相對較窄的電流通路(116)相對于所述的平行于電流流動的外緣(118，120)來說位于匯流條(32)的中央。
33.如權(quán)利要求32所述的電流傳感器組件，其特征在于，熱敏電阻(134)提供匯流條溫度和霍爾效應(yīng)傳感器(130)的溫度補償讀數(shù)。
34.在大型高功率匯流條中實現(xiàn)電流測量的方法，包括以下步驟使電流流過高功率匯流條(32)；形成一條電流限制通路(116)以便將電流收斂在與高功率匯流條(32)的寬度相比較的相對較窄的電流檢測區(qū)(116)中；在窄的電流檢測區(qū)(116)中形成一磁場；以及在所述磁場中校準(zhǔn)一個霍爾效應(yīng)傳感器(130)，以便產(chǎn)生一個與磁場的強弱成正比的輸出信號。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生磁場的步驟還進一步限定為將一對磁銷(124)放入?yún)R流條(32)中，使其與電流流動垂直，并圍繞電流檢測區(qū)(116)的外周，以便使大部分磁通穿過所述一對磁銷(124)之間的磁通通路。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于還包括以下步驟使所述一對磁銷(124)在匯流條(32)表面上方延伸，以及將霍爾效應(yīng)傳感器(130)對準(zhǔn)在所述一對磁銷(124)內(nèi)，使霍爾效應(yīng)傳感器(130)相交橫過磁場的最大磁通通路。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于還包括選擇電流檢測區(qū)的寬度和形狀的步驟，以便獲得從霍爾效應(yīng)傳感器(130)的需要特性的輸出。
38.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于還包括選擇磁銷(124)的材料類型和量的步驟，以便獲得從霍爾效應(yīng)傳感器(130)的需要特性的輸出。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于還包括獲取從霍爾效應(yīng)傳感器(130)的需要特性的輸出的步驟，從而實現(xiàn)一個達到霍爾效應(yīng)傳感器額定值的大致120％-130％的基本呈線性的輸出，其后是一個可以使用的非線性反應(yīng)，直至霍爾效應(yīng)傳感器(130)輸出觸及一個水平，該水平等于霍爾效應(yīng)傳感器(130)的電源水平。
40.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生一個電流限制通路的步驟進一步限定為在匯流條(32)上形成槽(104，105)，所述槽與電流流動方向呈橫向，以便將電流限制在一條窄的通路(116)內(nèi)。
41.一種固態(tài)電機起動器(10)，其中具有一對夾緊在一對匯流條(32，42)之間的固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)，以及一個分立的電磁開關(guān)繼電器(50)，其適于與固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)并聯(lián)地電連接于匯流條(32)，其中，只是在一個固態(tài)電力開關(guān)裝置(46，48)已在電源輸入(36)和兩個匯流條(32，42)之間完成電路后，在電機運轉(zhuǎn)方式過程中分立的電磁開關(guān)繼電器(50)通過一個匯流條(42)完成電源輸入(36)和負(fù)載輸出(44)之間的一條電流通路，所述電機起動器(10)也具有至少一個散熱器(64)和一個使氣流(162)流過散熱器(64)的冷卻風(fēng)扇(66)，電機起動器(10)還具有一個用于包封電機起動器(10)的罩組件(12)，改進之處在于一個第一熱敏電阻(166)安裝在罩組件(12)中以監(jiān)測散熱器(64)上的溫度；以及一個第二熱敏電阻(134)裝在一個匯流條(32，42)上以監(jiān)測在電機運轉(zhuǎn)方式中匯流條(32，42)的溫度。
42.如權(quán)利要求41所述的改進，其特征在于還包括一個與第二熱敏電阻(134)一起裝在一電路板(132)上的電流傳感器，以便檢測通過匯流條(32，42)的電流。
43.如權(quán)利要求41所述的改進，其特征在于所述電流傳感器(130)是霍爾效應(yīng)傳感器，匯流條(32，42)經(jīng)改進以提供足以安裝霍爾效應(yīng)傳感器(130)以適當(dāng)檢測其中電流的區(qū)域(116)。
44.如權(quán)利要求42所述的改進，其特征在于第二熱敏電阻(134)提供一個信號，以便監(jiān)測匯流條(32，42)的溫度，并對電流傳感器(130)進行溫度補償。
45.一種用于大面積導(dǎo)電匯流條(32，42)上的傳感器裝置(126)，它包括一個裝在一電路板(132)上的熱敏電阻(134)；一個定位塊(140)，它具有一個截錐形隧道(146)，以便在該截錐形通道的窄端裝納所述熱敏電阻(134)；分布在定位塊(140)的截錐形隧道(146)中的導(dǎo)熱材料(148)；以及其中，截錐形隧道(146)的大端緊靠被監(jiān)測的表面(32，42)。
46.如權(quán)利要求45所述的傳感器裝置(126)，其特征在于還包括一個在被監(jiān)測表面(32，42)和定位塊(140)之間的絕緣子(150)。
47.如權(quán)利要求45所述的傳感器裝置(126)，其特征在于還包括一個與熱敏電阻(134)一起在電路板(132)上的電流傳感器(130)，以便在溫度檢測的同一區(qū)域(116)中檢測電流。
48.如權(quán)利要求47所述的傳感器裝置(126)，其特征在于所述電流傳感器(130)是霍爾效應(yīng)傳感器。
49.如權(quán)利要求48所述的傳感器裝置(126)，其特征在于所述大面積導(dǎo)電匯流條(32，42)上具有電流引導(dǎo)槽(104，105)，以便使所有電流都通過可被霍爾效應(yīng)傳感器(130)監(jiān)測的區(qū)域(116)。
全文摘要
一種通常稱為軟起動器的固態(tài)電機起動器(10)是按照易于制造、同時將所有需要的元件組合在相對較小的組件中。因態(tài)電力開關(guān)(46,48)以偏量方式夾緊在一對匯流條(32,42)之間以容納分立的開關(guān)繼電器(50),該繼電器以倒置方式裝在線路輸入(36)和與負(fù)載輸出(44)相連的匯流條之間。當(dāng)處于電機運轉(zhuǎn)方式中時,電流從固態(tài)電力開關(guān)裝置(46,48)分流,并通過開關(guān)繼電器,一個基本為直線的電流通路形成以減少電耗和熱量蓄積。
文檔編號H02P1/16GK1267124SQ0010388
公開日2000年9月20日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者詹姆斯·A·貝克爾, 庫爾特·馮·?？肆_斯, 克里斯托弗·J·維洛徹 申請人:尹頓公司