專利名稱：一種電機(jī)起動器的整體套和該套的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動機(jī)的電機(jī)起動器，以及一個用于至少一部分該電機(jī)起動器的套和該套的加工方法。
背景技術(shù)：
電機(jī)起動器是一種用于將電力(電流和電壓)以一種受控制的、可預(yù)測和安全的方式輸送到電動機(jī)的裝置。大部分的電機(jī)起動器，尤其是那些應(yīng)用于中高壓(即千伏級電壓)的采用了一個裝有熔絲的接觸器，其用于連接和中斷電動機(jī)的電力。接觸器和熔絲通常被包括在一個提供絕緣的套內(nèi)。
由于大電流和高電壓經(jīng)過所述電機(jī)起動器被傳送，需要優(yōu)先地考慮屏蔽和絕緣，以防止在起動或停機(jī)階段產(chǎn)生電弧、隨時間積累的絕緣體故障和其它不期望的結(jié)果。
一般所述的套由多個部件組裝而成，同時挑選所述部件以使屏蔽和絕緣效果最大化。在許多情況下，在電機(jī)起動器內(nèi)的終端和/或電子元件之間要保持很大的空隙，以利于提供足夠的絕緣。這導(dǎo)致了電機(jī)起動器很大和/或很笨重。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供一種用于電機(jī)起動器的整體導(dǎo)體安裝單元，其包含絕緣材料的套，和多個用來通過電子元件將電流從電源傳導(dǎo)至負(fù)載的嵌入導(dǎo)體。
所述套可包括接納裝置，其容納電機(jī)起動器的電子元件。
電子元件可包括一個熔絲元件和/或電機(jī)起動器的相連接器。
在一些實(shí)施方式中，絕緣材料是環(huán)氧塑性材料。
整體套可以被結(jié)合到電機(jī)起動器內(nèi)，例如中壓電機(jī)起動器內(nèi)。
將電導(dǎo)體結(jié)合進(jìn)入環(huán)氧套在設(shè)計(jì)上可優(yōu)選地導(dǎo)致更小的“占地面積”。從而使裝置更小和更輕便，這一點(diǎn)這在那些空間很珍貴的應(yīng)用中是很重要的(例如在船、油井鉆探平臺等上)。
此外，也盡可能地達(dá)到了在電機(jī)起動器的制造和組裝過程中采用更少的部件的目的。這使得可靠性增加，組裝和維修時間被減少，也減少了材料的損耗并減少了材料費(fèi)用。
當(dāng)導(dǎo)體被嵌于環(huán)氧樹脂套中時，環(huán)氧樹脂的絕緣效果顯著的高于用于傳統(tǒng)中壓電機(jī)起動器的絕緣體，所述的絕緣體依靠于或部分依靠于電子導(dǎo)體之間絕緣的空隙。作為結(jié)果，將環(huán)氧樹脂用作主絕緣體允許導(dǎo)體被緊湊布置在一起，進(jìn)而有助于提供更小的占地面積。
第二方面，本發(fā)明提供了一種用于模制整體套的工具，包括一個用來將材料模制為預(yù)定形狀的空腔，其中該空腔被設(shè)置為允許可流動材料在有元件嵌入處的收縮量最小，在沒有元件嵌入處為預(yù)定的收縮量。
該工具可包括用以對流動材料的冷卻進(jìn)行控制的加熱元件。該工具可由多個部件組構(gòu)成。
預(yù)定收縮量約為2.5～3％，其中流動材料可以為塑性材料，例如環(huán)氧樹脂。
嵌入流動材料中的元件可以是金屬導(dǎo)體。
第三方面，本發(fā)明提供了一種制造一用于形成一個工具的模具的方法，包括下面步驟模制部件，使得在模制部件中沒有元件要被嵌入的位置具有大于最后成型部件尺寸的預(yù)定量，在有元件要被嵌入的位置具有與最后成型的部件尺寸基本上相同的尺寸。
該模具可以是一個在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上制造的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模具。
可通過將此部件分為多個子部件，然后模制各個子部件來模制該部件。
該模具可被用來為一個能夠以適當(dāng)?shù)牟牧铣尚蜑樗龉ぞ叩难b置提供指導(dǎo)。該裝置可以是一個電腦數(shù)值控制機(jī)器。
第四方面，本發(fā)明提供一種電機(jī)起動器，其包括一個依照本發(fā)明的第一方面的整體導(dǎo)體安裝單元。


本發(fā)明實(shí)施例的更多特征將通過示例的方式并參考附圖進(jìn)行描述，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的中壓電機(jī)起動器的側(cè)視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的中壓電機(jī)起動器的另一側(cè)視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的兩個中壓電機(jī)起動器(并排設(shè)置)的前視圖；圖4示出了為形成具有根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的嵌入導(dǎo)體的環(huán)氧樹脂套，被嵌入環(huán)氧樹脂套中的導(dǎo)體的分解圖。
圖5A-5F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有被嵌入導(dǎo)體的環(huán)氧樹脂套的示意圖；圖6A-6J示出了圖5A-5F中的環(huán)氧樹脂套的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖1-3(注意所有附圖中相同的標(biāo)記用來表示相同的部件)，其顯示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)起動器100。
這里示出的電機(jī)起動器由ABB澳大利亞Pty有限公司制造，是將以“UnigearType ZVCTM”商標(biāo)出售的模具中的一種。附圖1-3示出的電機(jī)起動器是中壓電機(jī)起動器(約1-12kv電壓；約200-400A電流)。
該電機(jī)起動器包括金屬框101，其中容納包含有電觸點(diǎn)102的匯流條上升器(busbar riser)，配置所述電觸點(diǎn)用于將電機(jī)起動器與負(fù)載(例如電動機(jī))和電源連接起來。
電機(jī)起動器進(jìn)一步包括一個真空操作接觸器模塊104，其在收到一個適當(dāng)?shù)拿顣r(例如來自一個控制儀表板，一個計(jì)算機(jī)接口或一般僅用于緊急情況下的手動連接設(shè)備)將電源與負(fù)載相連接。
所述接觸器模塊與合適的熔絲106電接，該熔絲被容納在由環(huán)氧樹脂材料加工成的整體套108中。整體套包括用于將負(fù)載與電源相連(通過真空操作接觸器模塊和熔絲)的嵌入導(dǎo)體(附圖4所示)。
附圖5A-5F和6A-6J是穿過整體環(huán)氧樹脂套的剖面示意圖，其突出了由所述被嵌入的導(dǎo)體形成的復(fù)雜電路。
真空接觸器模塊和整體套被容納在活動內(nèi)框109中，該活動內(nèi)框109配置為允許接觸器和熔絲能滑入或滑出金屬框101。
電機(jī)起動器還可以采用接地開關(guān)和互鎖傳輸設(shè)計(jì)(包括屏蔽和可鎖的連接板110)，其允許內(nèi)框109能夠容易地從電源和/或負(fù)載中抽出和插入到其中。這就允許在維修或緊急情況下，電機(jī)起動器的部件能從框架101中較容易地安裝和移除。
下面描述一種用于加工整體套的工具的一個實(shí)施方式。
內(nèi)嵌導(dǎo)體的環(huán)氧套的形成體現(xiàn)為一個基礎(chǔ)性的工程問題。當(dāng)環(huán)氧樹脂材料由液態(tài)(大約為130℃)凝結(jié)為固態(tài)(大約在110℃或更低溫度)并進(jìn)一步在環(huán)氧樹脂的硬化過程(由于在120℃時組分之間內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)加速)過程中以及最后冷卻到室溫時，環(huán)氧樹脂(和許多其它塑料或聚合材料)會收縮一個被限定的量。環(huán)氧樹脂，作為電子絕緣的專用的結(jié)構(gòu)，在從凝膠體(在110℃)到室溫下(環(huán)境溫度20-30℃)的固態(tài)的過渡過程中大約收縮2.5-3.0％。
因此，用于制造環(huán)氧樹脂材料形成的部件的工具(即模具)一般制造得比部件的成型期望尺寸略大，以此來補(bǔ)償當(dāng)環(huán)氧樹脂固化(凝膠化)和冷卻時部件發(fā)生的收縮。
但是，在同一溫度范圍下，大部分金屬的膨脹和收縮都要低多個數(shù)量級(大約0.003-0.004％)。因此，將金屬部件嵌入冷卻環(huán)氧樹脂流體將應(yīng)力引入所述環(huán)氧樹脂層內(nèi)。
特別地，由于金屬導(dǎo)體的存在，因此在冷卻過程中與嵌入的金屬導(dǎo)體很接近的冷卻環(huán)氧樹脂會受到約束并使收縮受到阻止而不會收縮2.5-3％。
因此，要模制嵌有金屬導(dǎo)體的環(huán)氧樹脂套，要求制造一種具有特定特征的工具(即將流體環(huán)氧樹脂灌入其中的模具)。
本實(shí)施例的工具由一個分兩步的方法加工而成。首先，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)出一個三維模型。在本實(shí)施例中，該工具被分為五個單獨(dú)的部分，當(dāng)被組裝時，這些部件形成一個模具。然后將此CAD模型提供給一個電腦數(shù)值控制器，這樣以使固體鋼塊可被加工形成五個部件，此五個部件組裝后可形成所述工具。如前所述，此工具被修正為可對工具中沒有嵌入導(dǎo)體的部分的收縮量進(jìn)行補(bǔ)嘗，并允許在嵌入導(dǎo)體處留一點(diǎn)或不留收縮余量。
此工具還可采用一種熔模模制技術(shù)進(jìn)行加工制造。也就是，將一個低熔點(diǎn)的軟質(zhì)而基本為固態(tài)的材料，例如蠟或一種類似橡膠的物質(zhì)，雕刻或加工為一個“模型”部件。當(dāng)取得預(yù)期的形狀后，在該模型部件外覆蓋連續(xù)的多層粘土(或其它粘接材料)以形成取得該模型部件細(xì)節(jié)特征的外殼。隨后將此形成的塊狀部件送入爐中干燥，這樣使得外殼被烘烤形成為堅(jiān)硬的模具，而內(nèi)部模型部件由于爐子的加熱而融化并流出該塊狀部件。這就形成了可將液態(tài)環(huán)氧樹脂灌入其中進(jìn)行處理的耐用的工具。
本實(shí)施例的工具設(shè)計(jì)為對工具中沒有嵌入導(dǎo)體的部分的收縮量進(jìn)行補(bǔ)嘗，以及允許對具有嵌入導(dǎo)體處不留或少留收縮余量。例如，如附圖4所示，沿著環(huán)氧套的基部上延伸設(shè)置多個嵌入導(dǎo)體，所述環(huán)氧套容納有熔絲的導(dǎo)體。因此，該工具的基部尺寸與最終冷卻成型的套尺寸大致相同。但是，在套的頂部，沒有嵌入導(dǎo)體。因此，設(shè)計(jì)所述工具的頂部為比由該工具制造的期望套尺寸值要大2.5-3％。這樣，當(dāng)灌入工具的環(huán)氧樹脂冷卻時，套的基部仍保持期望的尺寸(由于嵌入導(dǎo)體對其壓力)，而套頂部在冷卻時收縮2.5-3％。這就允許冷卻完的套能夠保持預(yù)期的最終形狀和尺寸。
本實(shí)施例的工具由被設(shè)計(jì)為按順序進(jìn)行連接的五個部件進(jìn)行制造，以使得在加工環(huán)氧樹脂套中，當(dāng)工具的每部件與其它部件連接時，如附圖4所示的每個被嵌入的導(dǎo)體，被定位和保持在每個部件的端部。這樣就形成了耐用的工具，在其中已經(jīng)包含了導(dǎo)體元件并且可將液態(tài)環(huán)氧樹脂灌入其中以進(jìn)行固化。在工具凹部的側(cè)壁處設(shè)置加熱元件，以確保所述環(huán)氧樹脂流體凝固-凝膠在一個被控制的進(jìn)程下返回到該流體的澆注溫度，這樣使得由于固化而產(chǎn)生的收縮在澆注溫度下被復(fù)原。
在此描述的實(shí)施例提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)裝置的很多優(yōu)點(diǎn)。首先，電導(dǎo)體與環(huán)氧樹脂套的結(jié)合使設(shè)計(jì)具有了小得多的“占地面積”。這也使裝置更小，這在那些空間很珍貴的應(yīng)用中是很重要的(例如船體，油井鉆探平臺等)。
第二，在電機(jī)起動器的制造和組裝過程中使用了更少的部件。這就增加了可靠性，減少組裝和維修時間，減少材料的損耗以及降低了材料的費(fèi)用。
第三，當(dāng)導(dǎo)體被嵌于環(huán)氧樹脂套中時，環(huán)氧樹脂的絕緣效果顯著的高于用于傳統(tǒng)中壓電機(jī)起動器的絕緣體，所述的絕緣體依靠或部分依靠在電子導(dǎo)體之間絕緣的空隙。作為結(jié)果，在主絕緣體中應(yīng)用環(huán)氧樹脂使得導(dǎo)體可緊湊地布置在一起，進(jìn)而有助于提供更小的占地面積。
權(quán)利要求
1.一種用于電機(jī)起動器的整體導(dǎo)體安裝單元，其包括絕緣材料的套，及多個用來通過電子元件將電流從電源傳導(dǎo)至負(fù)載的嵌入導(dǎo)體。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體導(dǎo)體安裝單元，其中包括接納裝置，其被設(shè)置用于容納電機(jī)起動器的電子元件。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體導(dǎo)體安裝單元，其中電子元件包括一個熔絲部件。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的整體導(dǎo)體安裝單元，其中電子元件包括電機(jī)起動器的相連接器。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1或4中任意之一所述的整體導(dǎo)體安裝單元，其中絕緣材料是環(huán)氧塑性材料。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意之一所述的整體導(dǎo)體安裝單元，其中整體導(dǎo)體安裝單元被結(jié)合到電機(jī)起動器內(nèi)。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的整體導(dǎo)體安裝單元，其中電機(jī)啟動器是中壓電機(jī)起動器。
8.一種用于模制整體套的工具，包括一個用來將材料模制為預(yù)定形狀的空腔，其中該空腔被設(shè)置為可流動材料在有元件被嵌入處為最小的收縮量，在沒有元件被嵌入處為預(yù)定的收縮量。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的工具，還包括用以對可流動材料的冷卻進(jìn)行控制的加熱元件。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的工具，其中該工具由多個部件形成。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的工具，其中預(yù)定收縮量約為2.5-3％。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求8、9、10或11所述的工具，其中可流動材料為塑性材料。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的工具，其中塑性材料為環(huán)氧樹脂。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求8至13中任意之一所述的工具，其中元件為金屬導(dǎo)體。
15.一種用來形成工具的模具的制造方法，包括下面步驟模制部件，在所述被模制部件中沒有元件嵌入的位置具有大于最后成型部件尺寸的預(yù)定量而在有元件嵌入的位置具有與最后成型的部件尺寸基本上相同的尺寸。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述模具利用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上形成的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模具來產(chǎn)生。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，還包括步驟將此部件分為多個子部件，然后模制各個子部件。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求15至17任意之一所述的方法，還包括步驟提供給該模具一個能夠?qū)m合的材料進(jìn)行成形以形成所述工具的裝置
19.一種根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中裝置為一個電腦數(shù)值控制的機(jī)器。
20.一種電機(jī)起動器，其包括權(quán)利要求1中的整體導(dǎo)體安裝單元。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于電機(jī)起動器的整體導(dǎo)體安裝單元，包括一個絕緣材料的套，和多個用來將電流從電源通過電子元件傳導(dǎo)至負(fù)載的嵌入導(dǎo)體，包括接納裝置，其被設(shè)置用于容納電機(jī)起動器的電子元件，其中電子元件包括一個熔絲部件。本發(fā)明還公開一種用來形成工具的模具的制造方法，包括下面步驟模制部件，在所述被模制部件中沒有元件嵌入的位置具有大于最后成型部件尺寸的預(yù)定量而在有元件嵌入的位置具有與最后成型的部件尺寸基本上相同的尺寸，其中所述模具利用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上形成的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模具來產(chǎn)生。
文檔編號H02K15/00GK101072006SQ20071009235
公開日2007年11月14日 申請日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者唐納德·G·特維 申請人:Abb技術(shù)股份公司