ES2643518T3 - Relé de un vehículo eléctrico - Google Patents

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ES2643518T3 ES15166760.7T ES15166760T ES2643518T3 ES 2643518 T3 ES2643518 T3 ES 2643518T3 ES 15166760 T ES15166760 T ES 15166760T ES 2643518 T3 ES2643518 T3 ES 2643518T3
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Description

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DESCRIPCION
Rele de un vehnculo electrico Antecedentes de la invencion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un rele de un vehnculo electrico (VE) y, mas particularmente, a un rele de un vehnculo electrico capaz de extinguir un arco generado entre un electrodo movil y un electrodo fijo extendiendo el arco de una manera mecanica.
Antecedentes de la invencion
Generalmente, un rele de corriente continua (CC) o un contador electromagnetico es un tipo de aparato de conmutacion de circuito electrico para llevar a cabo un accionamiento mecanico y transmitir una senal de corriente usando un principio de un electroiman. El rele de CC o el contador electromagnetico se instala en varios tipos de equipamiento industrial, maquinas, vehnculos, etc. Especialmente, un rele para un coche electrico puede conmutar un estado conducido de una corriente principal al colocarse en un sistema de batena.
La Figura 1 es una vista en seccion longitudinal de un rele de un vehnculo electrico (VE) de acuerdo con la tecnica convencional. La Figura 2 es una vista en seccion horizontal que ilustra un campo magnetico de una pieza de contacto de un rele de VE de acuerdo con la tecnica convencional. La Figura 3 es una vista en perspectiva parcial que ilustra una pieza de contacto de un rele de VE de acuerdo con la tecnica convencional.
Un rele de corriente continua (CC) para un coche electrico incluye una caja exterior 1, una camara 2 de arco
instalada en la caja exterior 1, un par de contactos fijos 3 instalados de manera fija en la camara 2 de arco, y un
contacto movil 4 movil para contactar o separarse de los contactos fijos 3. El rele de CC incluye generalmente un accionador electrico para accionar el contacto movil 4 de manera que una potencia externa pueda controlar la conmutacion de contactos. El accionador incluye un eje de accionamiento 5 acoplado al contacto movil 4, un nucleo fijo 6, un nucleo movil 7, una bobina 8, etc. Un iman permanente 9 se proporciona en la camara 2 de arco para
controlar efectivamente un arco generado entre el contacto fijo 3 y el contacto movil 4 durante una operacion de
interrupcion de corriente.
Los contactos fijos 3 se configuran como terminales de contacto principales con polaridades de (+) y (-). Un campo magnetico generado a partir del iman permanente 9 lleva a cabo una interaccion con una corriente, generando asf una fuerza por la regla de la mano izquierda de Fleming. Asf, el campo magnetico empuja hacia fuera un arco generado durante una operacion de conmutacion, de manera que puede reducirse el dano de una pieza del contacto.
La Figura 2 ilustra una polaridad de un contacto y un funcionamiento de una fuerza por parte del iman permanente 9. Un campo magnetico (B) hacia un polo S desde un polo N se aplica al iman permanente 9. Una fuerza electrica (+I) se genera desde el contacto fijo 3 derecho, en una direccion de salida perpendicular a los dibujos. Una fuerza electrica (-I) se genera desde el contacto fijo 3 izquierdo, en una direccion de entrada perpendicular a los dibujos. Asf, un arco recibe fuerzas (F, F') en una direccion exterior derecha e izquierda de acuerdo con la regla de la mano izquierda de Fleming, de manera que puede evitarse el dano ocasionado a la pieza del contacto.
En el rele EV convencional, un campo magnetico generado por el iman permanente 9 extingue un arco generado entre los contactos fijos 3 y el contacto movil 4, de una manera extendida.
Sin embargo, el rele EV convencional tiene los siguientes problemas.
En primer lugar, puesto que debena proporcionarse un iman permanente, los costes de produccion aumentan.
En segundo lugar, un campo magnetico generado desde el iman permanente 9 aumenta una fuerza repulsiva electronica por la regla de la mano izquierda de Fleming, junto con una direccion de una corriente que fluye en el contacto movil 4 a medida que los contactos fijos 3 y el contacto movil 4 hacen contacto entre sh
Esto se explicara con mas detalle haciendo referencia a la Figura 3. Una corriente (I) fluye desde un contacto movil 4a izquierdo a un contacto movil 4b derecho. Asf, una fuerza (F1) se aplica al contacto movil 4 en una direccion descendiente, es decir, en una direccion para separar el contacto movil 4 de los contactos fijos 3 segun la regla de la mano izquierda de Fleming. Debido a esta fuerza repulsiva electronica, se produce un estado de contacto inferior.
El documento JP2004193099 muestra un rele de CC que comprende un mecanismo de conmutacion en el que al menos un contacto de un par de contactos es un contacto movil, y que abre y cierra los contactos con el fin de hacer que los contactos esten en un estado de contacto o no contacto. El mecanismo de conmutacion comprende una pieza operativa principal que hace que los contactos lleven a cabo un movimiento redproco en direccion vertical a la
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cara de contacto de los contactos y una pieza operativa secundaria que hace que uno de los contactos lleve a cabo un movimiento de vaiven en una direccion que cruza en angulo recto la direccion vertical anterior, no antes de que los contactos sean abiertos y cerrados por la pieza operativa principal. Cuando los contactos se abren y se cierran, el contacto se mueve en la direccion que cruza en angulo recto la cara de contacto del contacto y ademas se mueve en direccion horizontal a la cara de contacto, con lo que el alto voltaje de CC se interrumpe en poco tiempo.
Sumario de la invencion
Por lo tanto, un aspecto de la descripcion detallada es proporcionar un rele de un vehnculo electrico capaz de extinguir un arco generado entre un electrodo movil y un electrodo fijo extendiendo el arco de una manera mecanica.
Para conseguir estas y otras ventajas y de acuerdo con el objeto de esta memoria descriptiva, como se expresa y describe en lmeas generales en este documento, se proporciona un rele de un vehnculo electrico, que incluye: un par de electrodos fijos; un electrodo movil que puede moverse para contactar o separarse del electrodo fijo; un eje de accionamiento que lleva a cabo un movimiento vertical cuando un extremo superior del mismo se acopla al electrodo movil; un nucleo fijo encajado en una pieza central del eje de accionamiento con un hueco; un nucleo movil acoplado a un extremo inferior del eje de accionamiento y absorbido por una fuerza magnetica del nucleo fijo; y un cilindro configurado para soportar por insercion el nucleo fijo y el nucleo movil, en el que se forman salientes de bloqueo sobre una superficie circunferencial exterior del nucleo movil, en el que se forman ranuras inclinadas para insertar los salientes de bloqueo sobre una superficie circunferencial interior del cilindro, y en el que el electrodo movil gira cuando los salientes de bloqueo se mueven a lo largo de las ranuras inclinadas cuando el nucleo movil lleva a cabo un movimiento de arriba abajo, en el que una altura de las ranuras inclinadas corresponde a una distancia del movimiento del nucleo movil y un arco circular formado cuando las ranuras inclinadas se proyectan sobre una superficie horizontal para tener un angulo de 90°.
Los salientes de bloqueo pueden formarse como un par de salientes de bloqueo simetricos entre sf a la derecha y a la izquierda, y las ranuras inclinadas pueden formarse ademas como un par correspondiente al par de salientes de bloqueo.
Un angulo de rotacion del electrodo movil puede ser de 90°.
El rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion presenta las siguientes ventajas.
En primer lugar, puesto que un arco generado entre el contacto movil y los contactos fijos se extiende mecanicamente por rotacion del electrodo movil, puede mejorarse una funcion de extincion de un arco.
En segundo lugar, puesto que se elimina un iman permanente usado convencionalmente para extinguir un arco, puede evitarse el aumento de una fuerza repulsiva electronica que se produce en un electrodo movil por el iman permanente. Ademas, los costes de produccion pueden reducirse ya que no se utiliza un iman permanente.
Un mayor alcance de la aplicabilidad de la presente aplicacion se hara mas evidente a partir de la descripcion detallada que se presenta a continuacion. Sin embargo, debe entenderse que la descripcion detallada y los ejemplos espedficos, aunque indican realizaciones preferidas de la invencion, se dan a tftulo de ilustracion solamente, ya que se pondran de manifiesto varios cambios y modificaciones dentro del proposito y el alcance de la invencion para los expertos en la materia a partir de la descripcion detallada.
Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una interpretacion adicional de la invencion y se incorporan en esta memoria descriptiva y forman parte de la misma, ilustran realizaciones ejemplares y, junto con la descripcion, sirven para explicar los principios de la invencion.
En los dibujos:
la Figura 1 es una vista en seccion longitudinal de un rele de un vetnculo electrico (VE) de acuerdo con la tecnica convencional;
la Figura 2 es una vista en seccion horizontal que ilustra un campo magnetico de una pieza de contacto de un rele de VE de acuerdo con la tecnica convencional;
la Figura 3 es una vista en perspectiva parcial que ilustra una pieza de contacto de un rele de VE de acuerdo con la tecnica convencional;
la Figura 4 es una vista en seccion longitudinal de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la Figura 5 es una vista en perspectiva parcial que ilustra una pieza interior de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
las Figuras 6A y 6b son vistas en seccion derecha e izquierda de un cilindro de la Figura 5;
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las Figuras 7A y 7B son una vista frontal y una vista plana que ilustran un estado de contacto entre un electrodo movil y un electrodo fijo, que muestra un funcionamiento de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion; y
las Figuras 8A y 8B son una vista frontal y una vista plana que ilustran un estado de separacion entre un electrodo movil y un electrodo fijo, que muestra un funcionamiento de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
A continuacion se presentara en detalle la descripcion de las configuraciones preferidas de un rele de vetuculo electrico (VE) segun la presente invencion, haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
La Figura 4 es una vista en seccion longitudinal de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. La Figura 5 es una vista en perspectiva parcial que ilustra una pieza interior de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Las Figuras 6a y 6B son vistas en seccion derecha e izquierda de un cilindro de la Figura 5.
El rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion incluye un par de electrodos fijos 10, un electrodo movil 20 que puede moverse para contactar o separarse del electrodo fijo 10, un eje de accionamiento 30 que lleva a cabo un movimiento vertical cuando un extremo superior del mismo se acopla al electrodo movil 20, un nucleo fijo 50 encajado en una pieza central del eje de accionamiento 30 con un hueco, un nucleo movil 40 acoplado a un extremo inferior del eje de accionamiento 30 y absorbido por una fuerza magnetica del nucleo fijo 50, y un cilindro 70 configurado para soportar por insercion el nucleo fijo 50 y el nucleo movil 40. Se forman salientes de bloqueo 41, 42 sobre una superficie circunferencial exterior del nucleo movil 40, y se forman ranuras inclinadas 71, 72 sobre una superficie circunferencial interior del cilindro 70 para insertar los salientes de bloqueo 41, 42. El electrodo movil 20 gira a medida que los salientes de bloqueo 41, 42 se mueven a lo largo de las ranuras inclinadas 71, 72 cuando el nucleo movil 40 lleva a cabo un movimiento de arriba abajo.
El electrodo fijo 10 se proporciona como un par, y el par de electrodos fijos 10 se acopla a una pieza superior de una camara 15 de arco. El par de electrodos fijos 10 se conecta a un lado de potencia y un lado de carga, respectivamente. Un terminal de conexion puede acoplarse a una ranura formada encima de los electrodos fijos 10. Pueden formarse contactos fijos 11 por debajo de los electrodos fijos 10 para contactar asf con el electrodo movil 20.
El electrodo movil 20 es un electrodo en forma de placa insertado en la camara 15 de arco y puede contactar con los electrodos fijos 10 o separarse de los mismos. Un contacto movil 21 se forma en una superficie superior del electrodo movil 20 donde el contacto movil 21 contacta directamente los contactos fijos 11. Si el electrodo movil 20 se mueve hacia arriba para contactar con los electrodos fijos 10, se suministra una corriente a un lado de carga desde un lado de potencia. Por otro lado, si el electrodo movil 20 se mueve hacia abajo para separarse de los electrodos fijos 10, se interrumpe la alimentacion desde el lado de potencia al lado de carga.
El eje de accionamiento 30 esta acoplado a una pieza central del electrodo movil 20. El electrodo movil 20 se fija al eje de accionamiento 30, y se mueve a lo largo del eje de accionamiento 30. Cuando el eje de accionamiento 30 se acciona linealmente en una direccion del eje, el electrodo movil 20 contacta o se separa de los electrodos fijos 10.
El eje de accionamiento 30 tiene forma de barra, y se instala verticalmente en una pieza central dentro de una caja 16. El electrodo movil 20 se acopla de manera fija a un extremo superior del eje de accionamiento 30, y el nucleo movil 40 se acopla de manera fija a un extremo inferior del eje de accionamiento 30. Esto es, el eje de accionamiento 30 se mueve junto con el electrodo movil 20 y el nucleo movil 40. Mas espedficamente, el movimiento del nucleo movil 40 se transmite al electrodo movil 20 a traves del eje de accionamiento 30.
Una parte de reborde 31 se forma sobre el eje de accionamiento 30. Un muelle de compresion 25 se encuentra entre la parte de reborde 31 y el electrodo movil 20, proporcionando asf una fuerza elastica al electrodo movil 20. La parte de reborde 31 actua ademas como mordaza de bloqueo que evita que el eje de accionamiento 30 se mueva hacia abajo bloqueandose en un extremo superior de un cuerpo de soporte 17.
El nucleo fijo 50 se instala en una pieza central del eje de accionamiento 30. Un orificio formado a lo largo de un eje central del nucleo fijo 50 tiene un diametro exterior mayor que el del eje de accionamiento 30. Asf, el nucleo fijo 50 y el eje de accionamiento 30 no entran en contacto entre sf
Una bobina 60 se enrolla alrededor de un carrete 65, y genera un campo magnetico cuando se aplica una potencia a la misma. Mediante el campo magnetico, el nucleo fijo 50 se magnetiza para arrastrar el nucleo movil 40.
Una ranura se forma debajo del nucleo fijo 50 y encima del nucleo movil 40, respectivamente. Un resorte de retorno 55 se instala por insercion entre la ranura y una superficie exterior del eje de accionamiento 30.
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El nucleo movil 40 se forma en una forma cilmdrica que tiene el mismo diametro que el nucleo fijo 40. El nucleo movil 40 se mueve hacia arriba por una fuerza magnetica generada entre la bobina 60 y el nucleo fijo 50. Si se interrumpe una potencia externa aplicada a la bobina 60, no se genera una fuerza magnetica desde el nucleo fijo 50. Asf, el nucleo movil 40 se separa del nucleo fijo 50 por el resorte de retorno 55 para asf desplazarse hacia abajo a una posicion inicial.
Los salientes de bloqueo 41, 42 sobresalen desde dos superficies laterales del nucleo movil 40, respectivamente. Vistos desde una superficie en seccion, las salientes de bloqueo 41, 42 pueden formarse de manera simetrica en 180°.
El cilindro 70 actua como un espacio donde se insertan el nucleo fijo 50 y el nucleo movil 40, y proporciona una fuerza de soporte al nucleo fijo 50 y el nucleo movil 40.
Las ranuras inclinadas 71, 72 para insertar los salientes de bloqueo 41, 42 se forman sobre una superficie lateral interior del cilindro 70. Las ranuras inclinadas 71, 72 pueden formarse como un par correspondiente a los salientes de bloqueo 41, 42.
Las ranuras inclinadas 71, 72 pueden formarse de manera que una altura de las mismas pueda ser igual a una distancia de movimiento (recorrido) del nucleo movil 40. Una distancia de movimiento del electrodo movil 20 puede ser mas corta que la del nucleo movil 40. La razon es hacer que el electrodo movil 20 contacte de manera estable el electrodo fijo 10 por la fuerza de contacto del resorte de compresion 25.
Un arco circular formado cuando las ranuras inclinadas 72, 73 se proyectan sobre una superficie horizontal puede tener un angulo de 90 °. Asf, un angulo de rotacion del electrodo movil 20 puede ser 90 °.
El carrete 65 se forma en una forma cilmdrica que tiene rebordes en dos extremos del mismo. La bobina 60 se enrolla entre los rebordes del carrete 65. Un orificio pasante, en el que debe insertarse el cilindro 70, se forma en una pieza central del carrete 65.
Una culata 18 se forma en una forma que encierra dos extremos del carrete 65 y superficies laterales de la bobina 60 enrolladas en el carrete 65.
Se explicara un funcionamiento del rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
Las Figuras 7A y 7B son una vista frontal y una vista plana que ilustran un estado de contacto entre un electrodo movil y un electrodo fijo, que muestra un funcionamiento de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Las Figuras 8A y 8B son una vista frontal y una vista plana que ilustran un estado separado entre un electrodo movil y un electrodo fijo, que muestra un funcionamiento de un rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
El electrodo movil 20 se mueve hacia arriba para estar asf en un estado de contacto con los electrodos fijos 10. En este estado, el saliente de bloqueo derecho 41 se dispone en un extremo superior 71a de la ranura inclinada derecha 71. Si una fuerza magnetica generada desde la bobina 60 y el nucleo fijo 50 se debilita cuando se interrumpe una potencia externa, el nucleo movil 40 se separa del nucleo fijo 50 mediante una fuerza elastica del resorte de retorno 55, moviendose de este modo hacia abajo a la posicion original. Puesto que el saliente de bloqueo derecho del nucleo movil 40 se mueve a lo largo de la ranura inclinada derecha 71, el nucleo movil 40 se hace girar. El nucleo movil 40 se mueve hacia abajo, hasta que el saliente de bloqueo derecho alcanza un extremo inferior 71b de la ranura inclinada derecha 71. Una altura de la ranura inclinada derecha 71 corresponde a una distancia de movimiento de arriba hacia abajo del nucleo movil 40 y el electrodo movil 20. El electrodo movil 20 se hace girar moviendose hacia abajo junto con el nucleo movil 40. Preferentemente, el electrodo movil 20 se hace girar 90 °.
El saliente de bloqueo izquierdo 42 y la ranura inclinada izquierda 72 funcionan de la misma manera que el saliente de bloqueo derecho y la ranura inclinada derecha 71. En un estado de contacto entre el electrodo movil 20 y los electrodos fijos 10, el saliente de bloqueo izquierdo 42 se dispone en un extremo superior 72a de la ranura inclinada izquierda 72. Si el nucleo movil 40 se mueve hacia abajo, el saliente de bloqueo izquierdo 42 se mueve a lo largo de la ranura inclinada izquierda 72 y asf el nucleo movil 40 se hace girar. Como resultado, el electrodo movil 20 se hace girar ademas para separarse de los electrodos fijos 10.
El electrodo movil 20 se hace girar 90 ° cuando se separa de los electrodos fijos 10. Como resultado, el contacto movil 21 se aleja de los contactos fijos 11 y, por tanto, un arco se extiende para extinguirse.
El rele de VE de acuerdo con una realizacion de la presente invencion presenta las siguientes ventajas.
En primer lugar, puesto que un arco generado entre el contacto movil 21 y los contactos fijos 11 se extiende mecanicamente por rotacion del electrodo movil 20, puede mejorarse una funcion de extincion de arco.
En segundo lugar, puesto que se elimina un iman permanente usado convencionalmente para extinguir un arco, puede evitarse el aumento de una fuerza repulsiva electronica que se produce en un electrodo movil por el iman permanente. Ademas, los costes de produccion pueden reducirse ya que no se utiliza un iman permanente.
5 Dado que las presentes caractensticas pueden realizarse de varias formas sin apartarse de las caractensticas de las
mismas, tambien debe entenderse que las realizaciones descritas anteriormente no estan limitadas por ninguno de los detalles de la descripcion anterior, a menos que se especifique lo contrario, sino que deben interpretarse en terminos generales dentro de su alcance tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (3)

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    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Un rele de un vefuculo electrico, que comprende:
    un par de electrodos fijos (10);
    un electrodo movil (20) que puede moverse para contactar o estar separado del electrodo fijo (10);
    un eje de accionamiento (30) que lleva a cabo un movimiento vertical puesto que un extremo superior del mismo
    esta acoplado al electrodo movil (20);
    un nucleo fijo (50) encajado en una pieza central del eje de accionamiento (30) con un hueco;
    un nucleo movil (40) acoplado a un extremo inferior del eje de accionamiento (30) y absorbido por una fuerza
    magnetica del nucleo fijo (50); y
    un cilindro (70) configurado para soportar por insercion el nucleo fijo (50) y el nucleo movil (40),
    en el que se forman salientes de bloqueo (41, 42) sobre una superficie circunferencial exterior del nucleo movil
    (40),
    en el que se forman ranuras (71, 72) inclinadas para insertar los salientes de bloqueo (41, 42) sobre una superficie circunferencial interior del cilindro (70), y
    en el que el electrodo movil (20) se hace girar cuando los salientes de bloqueo (41, 42) se mueven a lo largo de las ranuras inclinadas (71, 72) cuando el nucleo movil (40) lleva a cabo un movimiento de arriba hacia abajo, en el que una altura de las ranuras inclinadas (71, 72) corresponde a una distancia de movimiento del nucleo movil (40), y un arco circular se forma cuando las ranuras inclinadas (71, 72) se proyectan sobre una superficie horizontal para tener un angulo de 90 °.
  2. 2. El rele de un vefuculo electrico de la reivindicacion 1, en el que los salientes de bloqueo (41, 42) se forman como un par de salientes de bloqueo simetricos entre sf a la derecha y a la izquierda, y
    en el que las ranuras inclinadas (71, 72) se forman ademas como un par correspondiente al par de salientes de bloqueo.
  3. 3. El rele de un vehfculo electrico de la reivindicacion 1, en el que un angulo de rotacion del electrodo movil (20) es de 90 °.
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