專利名稱：負(fù)載控制設(shè)備的制作方法
負(fù)載控制i殳備
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及被配置為基于溫度的升高而間接地檢測(cè)在屬于負(fù)載電流 電路的電導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的過(guò)電流的負(fù)載控制設(shè)備。
已知的能夠檢測(cè)過(guò)電流的負(fù)載控制設(shè)備包括用于負(fù)載電流電路的每 個(gè)受控電導(dǎo)體元件的溫度傳感器。所述負(fù)載控制設(shè)備包括電子電路，所述 電子電路包括用于每個(gè)溫度傳感器的信號(hào)輸入端子。所述負(fù)載控制設(shè)備計(jì) 算與每個(gè)溫度傳感器的輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的溫度，并基于溫度的升高i(b險(xiǎn)測(cè) 任何過(guò)電流。
上述負(fù)載控制設(shè)備中的問(wèn)題在于其復(fù)雜且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于解決上述問(wèn)題的負(fù)載控制設(shè)備。本發(fā)明 的目的是通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求1中所述的特征的負(fù)載控制設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明基于借助于熱敏開(kāi)關(guān)部件的工作狀態(tài)的變化來(lái)檢測(cè)過(guò)電流，其 中所述熱敏開(kāi)關(guān)部件導(dǎo)熱地連接到受控的但是與其電隔離的負(fù)載電路。
本發(fā)明的負(fù)載控制設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是它的簡(jiǎn)易性和低廉的制造成本。這些 優(yōu)點(diǎn)在實(shí)施例中進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)，在實(shí)施例中，所述負(fù)載控制i殳備包括多個(gè)串 聯(lián)的常閉型熱敏開(kāi)關(guān)部件，每個(gè)熱敏開(kāi)關(guān)部件連接到負(fù)載的一個(gè)受控點(diǎn)，
測(cè)，可以檢測(cè)到在負(fù)載的任何'受控點(diǎn)^生的過(guò)電流。
由于本發(fā)明的負(fù)載控制設(shè)備的熱敏開(kāi)關(guān)部件并不是負(fù)載電流電路的 一部分，因此，借助于該熱敏開(kāi)關(guān)部件的工作狀態(tài)的變化而對(duì)過(guò)電流的檢
測(cè)絕不會(huì)干擾負(fù)載電流電路的工作。此外，由于該熱敏開(kāi)關(guān)部件不是負(fù)載 電流電路的一部分，因此不必為使其耐受在負(fù)載電流電路中產(chǎn)生的電流而 對(duì)其進(jìn)^fti殳計(jì)。


在下文中，將參照附圖并結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在
附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的負(fù)載控制設(shè)備的簡(jiǎn)化的連接圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的負(fù)載控制設(shè)備的筒化連接圖3示出了包括適于監(jiān)測(cè)六脈沖橋中的電流的負(fù)載控制設(shè)備的整流 器組件；
圖4示出了包括窄化部件(narrowing member)以及與其連接的熱
敏開(kāi)關(guān)部件的組件；
圖5示出了圖4的組件的橫截面；以及
圖6示出了圖4的組件的窄化部件中產(chǎn)生的溫度分布。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了負(fù)載控制設(shè)備30的筒化的連接圖，該負(fù)載控制設(shè)備30 適于間接地檢測(cè)在屬于負(fù)載電流電路20的電導(dǎo)體元件4中產(chǎn)生的過(guò)電流。 負(fù)載控制設(shè)備30包括控制單元32和熱敏開(kāi)關(guān)部件S。熱敏開(kāi)關(guān)部件S能 夠響應(yīng)于溫度升高到預(yù)定值而改變其工作狀態(tài)。熱敏開(kāi)關(guān)部件S是電連接 到控制單元32的控制電流電路的一部分。控制單元32適于檢測(cè)控制電流 電路是斷開(kāi)還是閉合。
熱敏開(kāi)關(guān)部件S導(dǎo)熱地連接到電導(dǎo)體元件4。使用用虛線畫(huà)出的矩形 6來(lái)表示該導(dǎo)熱連接。電導(dǎo)體元件4和熱敏開(kāi)關(guān)部件S相互電隔離。
熱敏開(kāi)關(guān)部件S的類型可以是常閉型開(kāi)關(guān)部件。在此情況下，在電導(dǎo) 體元件4中產(chǎn)生的過(guò)電流使電導(dǎo)體元件4的溫度升高，該溫度的升高經(jīng)由 導(dǎo)熱連接6被傳遞到熱敏開(kāi)關(guān)部件S。熱敏開(kāi)關(guān)部件S的升溫使熱敏開(kāi)關(guān) 部件的工作狀態(tài)從閉合變成斷開(kāi)，從而使控制電流電路斷開(kāi)?？刂齐娐?32檢測(cè)到所述控制電流電路的斷開(kāi)，由此檢測(cè)到電導(dǎo)體元件4中產(chǎn)生的 過(guò)電流。
或者，熱敏開(kāi)關(guān)部件S的類型可以是常開(kāi)型開(kāi)關(guān)部件。在此情況下， 溫度的升高使熱敏開(kāi)關(guān)部件的工作狀態(tài)從斷開(kāi)變成閉合，從而使控制電流 電路閉合。控制單元32基于所述控制電流電路的閉合而檢測(cè)到過(guò)電流。
5負(fù)載電流電路包括加栽有負(fù)載阻抗的電源PS。電導(dǎo)體元件4在電 源PS與負(fù)載阻抗ZL之間傳送負(fù)載電流。
除了與電導(dǎo)體元件4串聯(lián)連接的熱敏電阻部件Rth之外，圖2所示的 負(fù)載控制設(shè)備與圖1所示的負(fù)載控制設(shè)備類似。熱敏電阻部件Rth的類型 是PTC熱敏電阻，其電阻隨著其溫度的升高而增大。熱敏電阻Rth導(dǎo)熱 地連接到熱敏開(kāi)關(guān)部件S。
由于熱敏電阻部件Rth與電導(dǎo)體元件4串聯(lián)連接，因此流經(jīng)負(fù)載阻抗 的電流與流經(jīng)熱敏電阻部件Rth的電it^目同。由于隨著流經(jīng)熱敏電阻部 件Rth的電流的增大，熱敏電阻部件Rth的電阻也增加，由此在熱敏電阻 Rth中也產(chǎn)生了比先前更多的由熱敏開(kāi)關(guān)部件S對(duì)其作出反應(yīng)的熱量，因 此，熱敏電阻部件Rth改善了負(fù)載控制設(shè)備對(duì)過(guò)電流的靈敏度。
在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)受控的電導(dǎo)體元件，負(fù)載控制設(shè) 備可以包括熱敏電阻組件，被配置為導(dǎo)熱地連接到負(fù)載電流電路的所述 電導(dǎo)體元件。所述熱敏電阻組件被配置為導(dǎo)熱地連接到熱敏開(kāi)關(guān)部件，以 用于檢測(cè)由熱敏電阻組件中的過(guò)電流導(dǎo)致的溫度變化。
所述熱敏電阻組件可包括多個(gè)熱敏電阻部件，其中所述熱敏電阻部件 可以包括PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻。所述熱敏電阻組件可包括一個(gè) 或更多個(gè)配置為與負(fù)載電流電路的受控電導(dǎo)體元件并聯(lián)連接的熱敏電阻 部件。所述熱敏電阻組件被配置為使得熱敏開(kāi)關(guān)部件以期望的方式對(duì)負(fù)載 電流電路的電導(dǎo)體元件中的過(guò)電流作出M 。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然，所用的術(shù)語(yǔ)"熱敏電阻部件"是 非常廣義的。例如，在上文中，PTC熱敏電阻通常是指如下部件與負(fù) 載電流電路的電導(dǎo)體元件的電阻相比，該部件的電阻由于其溫度的升高會(huì) 更為急劇地升高。
圖3示出了包括六脈沖橋16和適于監(jiān)控該六脈沖橋的電流的負(fù)載控 制設(shè)備的整流器組件。對(duì)于每個(gè)相位，所述六脈沖橋16包括用于增加電 ;^/功率容量的兩個(gè)并聯(lián)的二極管分支。相應(yīng)地，所述六脈沖橋16總共包 括十二個(gè)二極管。電源的相位U經(jīng)由電導(dǎo)體元件和U2而連接到六脈沖 橋16，電源的相位V經(jīng)由電導(dǎo)體元件Vi和V2而連接到六脈沖橋16，電 源的相位W經(jīng)由電導(dǎo)體元件Wi和W2而連接到六脈沖橋16。所述整流 器組件包括六個(gè)熱敏電阻部件Rth,m、 Rth,vl、 Rth，wl、 Rth，U2、 Rth，v2和Rth，w2， 每個(gè)所述熱敏電阻部件與相應(yīng)的電導(dǎo)體元件串聯(lián)連接。負(fù)載電流電路包括與每個(gè)熱敏電阻部件串聯(lián)連接的熔絲，所述熔絲FSm、 FSV1、 FSW1、 FSU2、 FSv2和FSw2分別與熱敏電阻部件Rth，m、 Rth，vl、 Rth,wl、 Rth，U2、 R也，v2和 Rth，W2串聯(lián)連接。
與控制單元32連接的控制電流電路包括六個(gè)串聯(lián)連接的常閉型熱敏 開(kāi)關(guān)部件Sm、 SV1、 SW1、 SU2、 Sv2和Sw2。所述熱敏開(kāi)關(guān)部件Sm、 SV1、 SW1、 SU2、 Sw和Sw2分別導(dǎo)熱地連接到熱敏電阻部件Rth，u" Rth，vl、 Rth，wl、
R也，U2 、 Rth，V2和Rth，W2 。
所述控制電流電路的任何熱敏開(kāi)關(guān)部件的溫度的升高使得所述熱敏 開(kāi)關(guān)部件斷開(kāi)，且由此使得整個(gè)控制電流電路斷開(kāi)。例如，如果電導(dǎo)體元
件W2的熔絲FSW2熔斷，則相位W的負(fù)載電流開(kāi)始全部流經(jīng)電導(dǎo)體元件 Wl，這導(dǎo)致了電導(dǎo)體元件Wl中的過(guò)電流。在電導(dǎo)體元件W1中產(chǎn)生的 過(guò)電流使得電導(dǎo)體元件Wl的溫度升高，從而造成熱敏開(kāi)關(guān)部件Swl的溫 度也升高。所述熱敏開(kāi)關(guān)部件Sw在其溫度升高到預(yù)定值時(shí)斷開(kāi)，由此控 制電流電路也斷開(kāi)，控制單元32檢測(cè)到負(fù)載電流電路中產(chǎn)生的過(guò)電流。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯然的是，利用圖3所示的負(fù)載控制設(shè)備 控制的橋除了可以是二極管橋之外，還可以是半控橋或全控橋，且所述橋 可以是除了六脈沖橋之外的其它類型的橋。同樣明顯的是，要受控制的橋 可以是更大的實(shí)體的一部分。例如，要受控制的橋可以是屬于變頻器組件 的整流器單元的整流器橋、或者是屬于變頻器組件的逆變器單元的逆變器 橋。此外，本發(fā)明的負(fù)載控制設(shè)備顯然還可以用于對(duì)除了橋連接之外的其 它類型的負(fù)載電流電路進(jìn)行控制。
在上文中敘述了為了檢測(cè)負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的過(guò)電 流，可以將熱敏開(kāi)關(guān)部件導(dǎo)熱地連接到負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件、或者
當(dāng)然，本發(fā)明的負(fù)載控制設(shè)備的熱敏開(kāi)關(guān)部件可以適于導(dǎo)熱地連接到任何 目標(biāo)元件，在工作情況下，所述目標(biāo)元件中流過(guò)負(fù)栽電流電路的電導(dǎo)體元 件的負(fù)載電流的至少一部分。
圖4示出了屬于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的負(fù)載控制設(shè)備的、包括窄化部件 14和與窄化部件14連接的熱敏開(kāi)關(guān)元件S的組件。所述窄化部件14與 負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件串聯(lián)連接，由此流經(jīng)工作情況下的窄化部件 14的電流與流經(jīng)負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件的電流相同。
所述窄化部件14在其軸向端部處的橫截面面積與負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件的橫截面面積相同，由此窄化部件14適于被串聯(lián)連接。所述窄 化部件14在其軸向端部之間包括三個(gè)窄化部分nwl、 nw2和nw3,所述 窄化部分的寬度小于窄化部件14在軸向端部處的寬度。
所述窄化部件14的任務(wù)與要與負(fù)載電流電路串聯(lián)連接的PTC熱敏電 阻的任務(wù)類似，即，用于改善負(fù)載控制設(shè)備對(duì)過(guò)電流的靈敏度。在工作情 況下，窄化部件14的發(fā)熱比與其串聯(lián)連接的負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件 的發(fā)熱更為強(qiáng)烈，因此，與導(dǎo)熱地連接到所述電導(dǎo)體元件的相應(yīng)的熱敏開(kāi) 關(guān)部件相比，導(dǎo)熱地連接到所述窄化部件14的熱敏開(kāi)關(guān)部件S對(duì)過(guò)電流 的>^應(yīng)更為靈敏。
在圖4中，熱敏開(kāi)關(guān)部件S導(dǎo)熱地連接到正中的窄化部分nw2上， 使得熱敏開(kāi)關(guān)部件S的中點(diǎn)cp處于該正中的窄化部分nw2之上。在熱敏 開(kāi)關(guān)部件S與窄化部件14之間設(shè)置有電絕緣部件8，該電絕緣部件8使 得熱敏開(kāi)關(guān)部件S與窄化部件14電絕緣，由此熱敏開(kāi)關(guān)部件S也與工作 情況下的負(fù)載電流電路電絕緣。
所述電絕緣部件適于將熱量從目標(biāo)元件良好地傳導(dǎo)至所述熱敏開(kāi)關(guān) 部件。所述電絕緣部件可包括一個(gè)或多個(gè)材料層，每個(gè)材料層由導(dǎo)熱良好 的固體材料或流體材料構(gòu)成。
所述電絕緣部件8通過(guò)兩個(gè)緊固部件被固定于所述窄化部件14，所 述緊固部件可以是例如螺絲。在所述熱敏開(kāi)關(guān)部件S和所述絕緣部件8 之間的緊固可包括例如導(dǎo)熱良好的粘合層。
圖5示出了沿著窄化部件的中線A-B取得的、圖4的組件的橫截面。 圖5示出了 窄化部件14在其軸向端部之間包括其厚度小于窄化部件14 在軸向端部處的厚度的部分。這里，厚度是指窄化部件14的與軸向和橫 向均垂直的維度尺寸。該具有減小的厚度的部分延伸跨越窄化部分nwl、 nw2和nw3,使得所述窄化部分的寬度和厚度均小于窄化部件14的軸向 端部的相應(yīng)尺寸。
圖5示出了在熱敏開(kāi)關(guān)部件S與窄化部件14之間在徑向上不存在氣 隙。這里，徑向是指與流過(guò)工作情況下的該窄化部件的電流的方向垂直的 方向。由于在熱敏開(kāi)關(guān)部件S與工作情況下的正進(jìn)行傳導(dǎo)的窄化部件14 之間在徑向上不存在氣隙，因此熱量被從所述窄化部件14有效地傳導(dǎo)至 熱敏開(kāi)關(guān)部件S，由此實(shí)現(xiàn)了熱敏開(kāi)關(guān)部件S對(duì)窄化部件14中產(chǎn)生的過(guò) 電$充的'決速>^應(yīng)。圖6示出了圖4的組件的窄化部件14中產(chǎn)生的溫度分布。橫軸x對(duì) 應(yīng)于沿著中線A-B觀看的、距離窄化部件的軸向端部的距離?？v軸T對(duì) 應(yīng)于溫度。圖6示出了窄化部件14的最熱點(diǎn)位于熱敏開(kāi)關(guān)部件S的中點(diǎn) cp處。
所述窄化部件被配置為與所述電導(dǎo)體元件串聯(lián)連接?；蛘?，所述窄化部件 可以由如下材料制成該材料的電阻基于溫度的增加比電導(dǎo)體元件的電阻 的增加更為急劇，由此，在過(guò)電流的影響下，所述窄化部件仍然被更為強(qiáng) 烈地加熱。因此，窄化部件也可以用作PTC熱敏電阻部件。
所述窄化部件可以例如通過(guò)焊接或利用螺栓連接而連接到負(fù)載電流 電路的電導(dǎo)體元件?；蛘?，所述窄化部件可以被集成到電導(dǎo)體元件中。例 如，可以通過(guò)在負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)窄化部分 (例如匯流線)來(lái)實(shí)現(xiàn)窄化部件。因此，可以例如通過(guò)從負(fù)載電流電路的 匯流線上切去若干片段來(lái)對(duì)負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件中的窄化部分進(jìn) 行改進(jìn)。
在上文中，過(guò)電流表示超過(guò)預(yù)定限定值的電流量。因此，過(guò)電流不一 定是負(fù)載電流電路或其組件的最高可允許的電流，而可以M過(guò)對(duì)用戶有 意義的限定值的任何值。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然可以以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基 本思想。因此，本發(fā)明及其實(shí)施例并不受上述示例的限制，而是可以在權(quán) 利要求的范圍之內(nèi)變化。
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權(quán)利要求
1.一種負(fù)載控制設(shè)備，被配置為基于溫度的升高而間接地檢測(cè)在屬于負(fù)載電流電路(20)的電導(dǎo)體元件(4)中產(chǎn)生的過(guò)電流，即超過(guò)預(yù)定限定值的電流量，其特征在于，所述負(fù)載控制設(shè)備(30)包括控制電流電路，所述控制電流電路包括熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)，所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)能夠響應(yīng)于溫度升高到預(yù)定值而改變其工作狀態(tài)；以及控制單元(32)，所述控制單元(32)被配置為檢測(cè)所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)的工作狀態(tài)的變化，以及在此基礎(chǔ)上來(lái)檢測(cè)所述電導(dǎo)體元件(4)中產(chǎn)生的過(guò)電流，所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)配置為導(dǎo)熱地連接到目標(biāo)元件，在工作情況下，所述目標(biāo)元件中流過(guò)所述電導(dǎo)體元件(4)的負(fù)載電流的至少一部分，且所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)還配置為與所述負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件(4)電絕緣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征在于，所述熱敏開(kāi) 關(guān)部件(S )被配置為以使得在所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)與所述目標(biāo)元件之 間在徑向上不存在氣隙的方式導(dǎo)熱地連接到所述目標(biāo)元件，所述徑向?yàn)樵?與流經(jīng)在工作情況下的所述目標(biāo)元件中的電流的方向垂直的方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征在于，所述目 標(biāo)元件是所述負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件(4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征在于，所述負(fù) 載控制設(shè)備(30)還包括配置為與所述負(fù)栽電流電路的電導(dǎo)體元件(4) 串聯(lián)連接的窄化部件(14)，所述窄化部件(14)包括其橫截面面積實(shí)質(zhì) 上小于所述負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件(4)的橫截面面積的部分，所述 目標(biāo)元件為所述窄化部件(14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征在于，所述窄化部 件由如下材料制成與所述負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件的材料的電阻相 比，該材料的電阻隨著溫度的增加而更為急劇地升高，由此，所述窄化部 件適于被串聯(lián)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征在于，所述負(fù) 載控制設(shè)備(30 )還包括熱敏電阻組件，所述熱敏電阻組件包括至少一個(gè) 熱敏電阻部件(Rth)且被配置為導(dǎo)電地連接到所述負(fù)載電流電路的電導(dǎo) 體元件(4),所述目標(biāo)元件為所述熱敏電阻組件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)熱敏電阻部件(Rth)的類型是PTC熱敏電阻，所述至少一個(gè)熱敏電阻 部件被配置為與屬于所述負(fù)載電流電路(20)的電導(dǎo)體元件(4)串聯(lián)連 接。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的負(fù)栽控制設(shè)備，其特征 在于，所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)是常閉型開(kāi)關(guān)部件。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的負(fù)載控制設(shè)備，其特征 在于，所述負(fù)載控制設(shè)備包括多個(gè)串聯(lián)連接的熱敏開(kāi)關(guān)部件(Sxn至SW2)。
10. —種包括根據(jù)權(quán)利要求l所述的負(fù)載控制設(shè)備的變頻器組件，所 述變頻器組件包括所述負(fù)載電流電路，所述負(fù)載電流電路包括所述電導(dǎo)體 元件。
全文摘要
一種負(fù)載控制設(shè)備，其基于溫度的升高而間接地檢測(cè)在屬于負(fù)載電流電路(20)的電導(dǎo)體元件(4)中產(chǎn)生的過(guò)電流，即超過(guò)預(yù)定限定值的電流量。所述負(fù)載控制設(shè)備(30)包括控制電流電路，其包括熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)，所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)能夠響應(yīng)于溫度升高到預(yù)定值而改變其工作狀態(tài)；以及控制單元(32)，配置為檢測(cè)熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)的工作狀態(tài)的變化且在此基礎(chǔ)上來(lái)檢測(cè)電導(dǎo)體元件(4)中產(chǎn)生的過(guò)電流，所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)被配置為導(dǎo)熱地連接到目標(biāo)元件，在工作情況下，所述目標(biāo)元件中流過(guò)所述電導(dǎo)體元件(4)的負(fù)載電流的至少一部分，且所述熱敏開(kāi)關(guān)部件(S)還被配置為與負(fù)載電流電路的電導(dǎo)體元件(4)電絕緣。
文檔編號(hào)H02H5/04GK101494371SQ20091000846
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者佩爾蒂·塞韋基維, 蒂莫·瓦泰寧, 韋莎·蒂霍寧 申請(qǐng)人:Abb公司