(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面（２５）を含むモジュール（２２）と、
複数の端子（３０、３２）と、
複数の取り付け具（２４）と、
を含み、
前記支持面がソレノイド（２０）に機械的に接続されるための凹面を有し、前記複数の端子が前記ソレノイドの長手方向の軸線に沿って延び、前記複数の取り付け具が前記ソレノイドから放射方向に延びている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ソレノイド（２０）は巻き線を含み、前記モジュール（２２）は前記ソレノイド巻き線に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記モジュール（２２）は前記モジュール内に収納された電気回路（４０）を更に含み、前記電気回路は
複数のダイオード（６２、６２、６４、６６）を含み、交流電圧源に接続されたブリッジ全波整流回路（４２）、及び
複数のシリコン制御整流素子（８２、８４）及び複数のダイオード（６２、６４）のうちの少なくとも１つを含み、交流電源に接続され、かつ前記シリコン制御整流素子（ＳＣＲ）のゲート（８６、８８）が外部コントローラに接続されており、前記ＳＣＲがブリッジ全波整流回路（４２）を「入り」又は「切り」に切り替えるように構成されているブリッジ全波整流回路（４２）、
のうちの少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電気回路（４０）は、プラグイン抵抗器（７４）を更に含み、該抵抗器は、前記ソレノイド（２０）に電気的に直列に接続されて、電位差計になるように構成されており、
前記ソレノイド（２０）のプランジャ（５８）が動くことができない場合、前記プラグイン抵抗器（７４）を含む抵抗器モジュール（５０）は、前記電気回路を「開路」することによって前記ソレノイド（２０）の巻き線を保護することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記支持装置（２５）は、前記モジュール（２２）に一体成型され、前記モジュール（２２）は通信装置（９０）を含む、ことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
複数の電源電圧で作動し、電源電圧における過渡電圧を抑制する請求項１５のいずれかに記載の装置であるソレノイド組立体（１８）を製造する方法であって、モジュール（２２）を、ソレノイド（２０）の支持装置（２５）として使用するように、物理的に構成する段階と、前記支持装置を使用して、前記ソレノイドをフレームに支持する段階と、前記モジュールを所望のソレノイド性能に合わせて電気的に構成する段階と、前記モジュールを遠隔地点から送信されるコマンドに応答するように構成する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
ブリッジ全波整流回路（４２）は、複数のシリコン制御整流素子（８２、８４）及びダイオード（６２、６４）を含み、またコントローラは前記複数のシリコン制御整流素子に電気的に接続されており、前記モジュール（２２）を電気的に構成する前記段階は、前記複数のシリコン制御整流素子（８２、８４）を制御することによって前記ブリッジ全波整流回路を「入り」又は「切り」に切り替える段階を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
リミットスイッチが前記ソレノイド（２０）に電気的に接続されており、前記モジュール（２２）を電気的に構成する前記段階は、前記リミットスイッチを使用して、前記ソレノイドのプランジャ（５８）の位置を測定する段階を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記モジュール（２２）を遠隔地点から送信されるコマンドに応答するように構成する前記段階は、前記モジュールを前記ソレノイドのプランジャ（５８）の位置をメモリ（９８）に記憶するように構成する段階と、前記モジュールを前記ソレノイド（２０）の作動状態をメモリ（９８）に記憶するように構成する段階と、インターネット（９２）、イントラネット、ＴＬ線、専用電話網、ＤＳＬ線、ＩＳＤＮ線、通信ケーブル、衛星技術、及び無線技術のうちの少なくとも１つを使用して送信するために、メモリ（９８）に記憶されている必要情報を、通信装置（９０）へ送信する段階と、を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
モジュール（２２）を物理的に構成する前記段階は、前記モジュールに開口（２６、２８）を含む取り付け具（２４）を構成する段階と、前記モジュールをプラスチック及び金属のうちの少なくとも１つで製造する段階と、前記モジュールに複数の電気端子（３０、３２）を構成する段階と、前記モジュールをインターネット（９２）に電気的に接続する段階と、を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にアクチュエータに関し、より具体的には、機械装置を遠隔地点から作動させるソレノイド組立体に関する。
【０００２】
【従来技術】
ソレノイドは、プランジャに巻き付けたコイルを含む電磁石である。ソレノイドは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。磁界は、コイルを流れる電流によって生じる。電流がコイルを流れる時、磁界が生じてコイルに挿入されているプランジャを動かす。コイルによって生じる磁気は、プランジャをコイルに引き込む。交流は、正及び負のピーク振幅を有している。交流がソレノイドに印加される時、生じる磁界は、正弦波信号の正及び負のピークにおいて最強である。電流が増加するにつれ、磁気がソレノイドコイル中に生じるので、ソレノイド力はコイル電流の増加と共に増加する。磁気がコイル中に生じると、プランジャは、コイル内で動く。
【０００３】
既知のソレノイドは、機械式スイッチを組み込んだ附属品パッケージを含む。これらの附属品パッケージは、ソレノイドをより小さな電力消費で作動状態に保つのに使用される。ある既知の構成において、巻き線は、より力の小さなコイルを備えるためのタップを設けられ、プランジャによって作動するスイッチを介して接続される。他の既知の構成は、長いリード線によって独立の整流回路に電気的に接続された装置に対して、機械的にストラップで支持されたソレノイドを含んでいる。
【０００４】
ソレノイドは、直線運動を必要とする多種多様な電気製品に使用される。代表的な電気製品は、洗濯機や皿洗い機を含む家電製品から、自動車やドアベル用チャイムにまで亘っている。ソレノイドの既知の１つの用途は、主としてバックアップ用電源システムに使用される自動切替えスイッチ（ＡＴＳ）を作動させることである。ＡＴＳは１つの電源、例えば公共電力線に接続されている電気的負荷を、公共電力線の電力故障の場合に代替電源に切り替える。
【０００５】
一般的にソレノイドは、ストラップ又はプレートでフレームに取り付けられるが、そのことが、何度も接続と切断を繰り返した後に、ストラップから音が出たり摩耗したりする原因になる。加えて、既知のソレノイドは、特定の電圧でのみ作動する。従って、全電圧をカバーするには、多様な電圧で機能するように設定された複数のソレノイドが必要とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ソレノイドをフレームに支持するための取り付け具を備えた附属品パッケージ、例えばモジュール、に電気的に接続するソレノイドがあることが望ましい。更に、もしモジュールが過渡電圧の保護を提供すれば、望ましいことである。また、もしモジュールによってソレノイドが多様な電圧で機能することが可能になれば、望ましいことである。最後に、もしモジュールがインターネットにインタフェースし、ソレノイドの状態を通信し、又は、作動コマンドを受信すれば、望ましいことである。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
例示的実施形態において、ソレノイド組立体は、整流回路を含み、電気的及び物理的にソレノイドに接続される一体型モジュールを含む。ソレノイド組立体は、遠隔地点から自動切替えスイッチ（ＡＴＳ）を作動させる。モジュールは、ブリッジ全波整流回路、過渡電圧保護部品、抵抗器モジュール、ホール効果装置、及び通信インタフェースを含む。加えて、モジュールは、ソレノイド組立体をフレームに固定する取り付け具に、機械的に結合される。更に、モジュールは、マイクロプロセッサとインタフェースする。整流回路をソレノイドに電気的に接続する配線は、モジュールを囲むハウジング内に配置される。このハウジングは、電気部品に人間が触れないように保護する。
【０００８】
本発明の例示的実施形態において、モジュールは、交流電圧に電気的に接続されたブリッジ全波整流回路を含む。ブリッジ全波整流回路は、過渡電圧保護要素、及び抵抗器モジュールに電気的に接続される。抵抗器モジュールは、種々の値の抵抗を持ち、電気的に直列にソレノイドに接続される。ソレノイドはプランジャを含む。プランジャは自動切替えスイッチに接続される。ホール効果装置は、ソレノイドのプランジャの伸張部に近接している。ホール効果装置は、ソレノイドのプランジャの位置を感知し伝える。通信インタフェースは、インターネットに接続され、モジュールは、インターネットにより遠隔コマンドを受信しソレノイドの状態を送信する。
【０００９】
例示的実施形態において、ブリッジ全波整流回路は複数のダイオードを含む。交流電圧がブリッジ全波整流回路に入力されると、ブリッジ全波整流回路は交流電圧を直流電圧に変換する。ブリッジ全波整流回路及び他の装置、例えばホール効果装置及び通信インタフェース、に対する過渡電圧保護が設けられる。
【００１０】
ブリッジ全波整流回路及び過渡電圧保護回路は、抵抗器モジュールに電気的に接続される。抵抗器モジュールは、ソレノイドと電気的に直列に接続され、ソレノイド巻き線に供給される電圧に影響を及ぼす。抵抗器の抵抗値を変化させることにより、抵抗器モジュールは、ソレノイドが多様な電圧、例えば１２０Ｖ、２０８Ｖ、２４０Ｖ、２７７Ｖ、及び４８０Ｖに電気的に接続されることを可能にする。これによって、ソレノイドコイルにかかる電圧は、設定電圧、例えば１２０ボルト、にすることもできるし、また、選択された抵抗器が線間電圧を適合させることもできる。
【００１１】
ホール効果装置は、プランジャの位置を感知する。モジュールとインタフェースするマイクロプロセッサは、プログラムを実行して、プランジャ位置及びソレノイド作動状態を記憶する。プランジャ位置は、マイクロプロセッサがプログラムを実行する時、メモリ中に記憶される。加えて、プランジャの位置は、通信インタフェースがインターネットからコマンドを受信する時、インターネットを通して伝送される。
【００１２】
上記のソレノイド組立体は、費用効果及び信頼性がある組立体であり、過渡電圧保護を提供し、ソレノイドが多様な電圧で作動しインターネットを通して遠隔コマンドを受信し状態を報告することを可能にし、また、ソレノイドがフレームに取り付けられることを可能にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、複数の電源間で電力を切り替えるための、既知の自動切替えスイッチ（ＡＴＳ）１０を示す。ＡＴＳ１０は、電源１２、電源１４、及び負荷１６に電気的に接続されている。電源１２は、一般的に、病院、空港のレーダタワー、又は他の継続的な電力ユーザなどの負荷１６に電力を供給する公共電力線である。例えば、電源１２が、故障したり、負荷１６に必要とされる出力を供給するのに不適当になった場合、ＡＴＳ１０は、電力の供給源を電源１２から電源１４に切り替える。１つの実施形態では、電源１４は発電機装置である。ＡＴＳ１０は、電源１２の状態を監視する。電源１２によって発生される電圧が所定の水準に回復すると、ＡＴＳ１０は、負荷１６を電源１４から電源１２へと切替え戻す。ＡＴＳ１０の作動についての前記の説明は、単に例示的なものに過ぎず、ＡＴＳ１０のような自動切替えスイッチによって付加的な機能が実行されることも可能である。
【００１４】
ＡＴＳ１０は、機械式駆動アセンブリ（図示せず）を含んでいる。機械式駆動アセンブリは、電源１２又は電源１４のいずれかに接続される、可動接点アセンブリ１８に接続される。ソレノイド２０は、機械式駆動アセンブリに機械的に接続される。ソレノイド２０に通電することによって、ＡＴＳ１０は、電源を電源１２から電源１４に切り替えることができる。別の実施形態において、ソレノイド２０は、多極接触器（図示せず）に機械的に接続される。
【００１５】
図２は、モジュール２２、取り付け具２４、及び支持面２５に電気的及び機械的に接続されたソレノイド２０を含むソレノイド組立体１８を示している。取り付け具２４は、ソレノイド２０をＡＴＳ１０（図示せず）のフレームに支持するための開口２６及び２８を含む。取り付け具２４は、ソレノイド２０に結合する凹面支持装置２５を含む。１つの実施形態では、取り付け具２４は、支持装置２５及びモジュール２２と一体成型される。別の実施形態において、支持装置２５は、モジュール２２に一体結合される。更に別の実施形態において、取り付け具２４は、モジュール２２及び支持装置２５に結合される開口を含むフランジである。更に別の実施形態において、ソレノイド２０、モジュール２２、支持装置２５、及び取り付け具２４は、単一ユニットとして構成される。支持装置２５と結合された取り付け具２４は、ソレノイド２０及びモジュール２２をＡＴＳ１０のフレーム（図示せず）に支持するように構成される。別の実施形態において、取り付け具２４及び支持装置２５は、ソレノイド２０をＡＴＳ１０のフレーム（図示せず）に支持するように構成される。
【００１６】
モジュール２２は、以下に説明する電気回路（図２には図示せず）を収納するハウジングである。モジュール２２、取り付け具２４、及び支持装置２５は、耐水性であり、プラスチックで作られる。別の実施形態において、モジュール２２、取り付け具２４、及び支持装置２５は、整流回路（図３及び図４に示す）を電気的に接地する機能を果たす金属から作られる。更に別の実施形態において、モジュール２２はプラスチックから作られ、取り付け具２４及び支持装置２５は金属から作られる。更に別の実施形態において、モジュール２２は金属から作られ、取り付け具２４及び支持装置２５はプラスチックから作られる。更に、モジュール２２は端子３０及び３２を含み、それらは交流電源に電気的に接続されて、整流回路（図２には図示せず）に電力を供給する。
【００１７】
図３は、モジュール２２（図２に示す）に収納される電気回路４０の例示的実施形態の概略図である。電気回路４０は、ノード４６及び４８で過渡電圧保護回路４４に電気的に接続されるブリッジ全波整流回路４２を含む。過渡電圧保護回路４４は、ノード４６で抵抗器モジュール５０に電気的に接続される。抵抗器モジュール５０は、ノード５２でソレノイド２０（図２に示す）に直列に接続される。ホール効果装置５４は、ソレノイド２０の近傍に配置される。ソレノイド２０は、プランジャ５８を介してＡＴＳ１０（図１に示す）に接続される。１つの実施形態では、ブリッジ全波整流回路４２は、ダイオード６０、６２、６４及び６６を含む。ブリッジ全波整流回路４２は、ノード７０及び７２で電源６８に接続される。
【００１８】
１つの実施形態では、過渡電圧保護回路４４は、ブリッジ全波整流回路４２の後ろでノード４６及び４８に接続され、ソレノイド２０の巻き線及び電子装置を保護する。別の実施形態において、過渡電圧保護回路４４は、ブリッジ全波整流回路４２の前でノード７０及び７２に接続され、ダイオード６０、６２、６４及び６６を保護する。１つの実施形態では、過渡電圧保護回路４４はコモンモードチョーク回路を含む。別の実施形態において、過渡電圧保護回路４４は１方向ダイオードを含む。更に別の実施形態において、過渡電圧保護回路４４は酸化金属バリスタ（ＭＯＶ）を含む。
【００１９】
抵抗器モジュール５０は、プラグイン抵抗器７４を含む。プラグイン抵抗器７４は、ソレノイド２０に対する電圧を減少させる。プラグイン抵抗器７４の様々な抵抗値を選択することによって、ソレノイド２０を多様な作動電圧、例えば１２０Ｖ、２０８Ｖ、２４０Ｖ、２７７V、及び４８０Ｖに電気的に接続することができる。加えて、ソレノイド２０が通電され、しかも、そのプランジャ５８が動くことができない場合、抵抗器モジュール５０は、電気回路を「開路」することによってソレノイド２０の巻き線を保護する。１つの実施形態では、抵抗器モジュール５０は、ノード４６及び５２でブリッジ全波整流回路４２の後ろに直列に接続される。別の実施形態では、抵抗器モジュール５０は、電源６８及びノード７０の間で、ブリッジ全波整流回路４２の前に電気的に直列に接続される。更に別の実施形態では、抵抗器７４は電気回路４０内に金属線結線される。
【００２０】
ホール効果装置５４は、プランジャ５８の伸張を検出するためにソレノイド２０の近傍に配置される。１つの実施形態では、ホール効果装置５４は、プランジャ５８の位置を示すために信号出力部７６を経由して外部コントローラ（図示せず）に接続される。別の実施形態において、ホール効果装置５４は、マイクロプロセッサ（図示せず）に接続される。更に別の実施形態において、リミットスイッチが、ソレノイド２０に電気的に接続され、プランジャ５８の位置を測定する。
【００２１】
１つの実施形態では、ソレノイド組立体１８（図２に示す）はＡＴＳ１０（図１に示す）に接続される。ソレノイド２０（図２に示す）のプランジャ５８は、ＡＴＳ１０の機械式駆動アセンブリ（図示せず）に機械的に結合される。機械式駆動アセンブリは、例えば公共電力線電源のような電源１２（図１に示す）、又は例えば発電機装置のような電源１４（図１に示す）に接続される可動接点アセンブリ（図示せず）に接続される。ソレノイド２０を通電することによって、ＡＴＳ１０は、電源を電源１２から電源１４へと切り替える。別の実施形態において、ソレノイド２０は、多極接触器（図示せず）を作動させるように機械的に接続される。更に別の実施形態において、ソレノイド組立体１８は、交流用途において使用される。
【００２２】
図４は、モジュール２２に収納された電気回路８０の例示的実施形態の概略図である。電気回路４０（図３に示す）の構成要素と同一である、電気回路８０の構成要素（図４に示す）を、図３で使用したものと同一の参照符号を使用して、図４に示す。電気回路８０は、ノード４６及び４８で過渡電圧保護回路４４に電気的に接続されたブリッジ全波整流回路４２を含む。過渡電圧保護回路４４は、ノード４６で抵抗器モジュール５０に電気的に接続される。抵抗器モジュール５０は、ノード５２でソレノイド２０（図２に示す）に直列に接続される。ホール効果装置５４は、ソレノイド２０の近傍に配置される。ソレノイド２０は、プランジャ５８を介してＡＴＳ１０（図１に示す）に接続される。ブリッジ全波整流回路４２は、シリコン制御整流素子（ＳＣＲ）８２及び８４、並びにダイオード６２及び６４を含んでいる。１つの実施形態では、ＳＣＲ８２及び８４のゲート８６及び８８は、外部コントローラ（図示せず）に電気的に接続され、ブリッジ全波整流回路４２の「入り」及び「切り」の切替えを制御する。ブリッジ全波整流回路４２は、ノード７０及び７２で電圧源６８に接続される
図５は、ソレノイド２０（図２に示す）に接続されたモジュール２２（図２に示す）のブロック図である。モジュール２２は、インターネット９２に電気的に接続された通信装置９０を含む。モジュール２２はまた、マイクロプロセッサ９４に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ９４は、プログラム９６とインタフェースし、ホール効果装置５４（図３及び図４に示す）、メモリ９８、及び通信装置９０に電気的に接続される。
【００２３】
本明細書で使用するマイクロプロセッサという用語は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積コントローラ（ＡＳＩＣ）、論理回路、及びメモリとインタフェースし、一連の命令又はソフトウェアプログラムを実行することができる他のいかなる回路又はプロセッサを指す。１つの実施形態では、メモリ９８は、揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。別の実施形態において、メモリ９８は、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）である。更に別の実施形態において、メモリ９８は、プログラム可能読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）である。更に別の実施形態において、メモリ９８は、電気的消去書込み可能読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）である。
【００２４】
例示的実施形態において、通信装置９０は、インターネット９２に接続されたモデムである。別の実施形態において、通信装置９０は専用電話網（図示せず）に接続される。更に別の別の実施形態において、通信装置９０は専用ＴＬ線に接続される。更に別の実施形態において、通信装置９０はディジタル加入者線（ＤＳＬ）に接続される。別の実施形態では、通信装置９０は総合サービスディジタル網（ＩＳＤＮ）に接続される。更に別の実施形態では、通信装置９０は通信ケーブルに接続される。更に別の実施形態では、無線技術を使用して、通信装置９０への接続を容易にする。更に別の実施形態では、通信装置９０はイントラネットに接続される。更に別の実施形態では、通信装置９０は衛星技術に接続される。
【００２５】
例示的実施形態において、モジュール２２は、遠隔地点から送信されたコマンドに応答して、電気的切り替え機能を作動させる。通信装置９０は、インターネット９２からコマンドを受信する。１つの実施形態では、コマンドは、プランジャ５８（図３及び図４に示す）の位置を要求する。別の実施形態では、コマンドは、ソレノイド２０を作動させることを要求する。更に別の実施形態では、コマンドは、ソレノイド２０の状態を要求する。通信装置９０は、インターネット９２を通して要求されたコマンドを送信する。
【００２６】
１つの実施形態では、マイクロプロセッサ９４、メモリ９８、及びプログラム９６は、モジュール２２に接続された外部コントローラ（図示せず）に含まれる。１つの実施形態では、プログラム９６はマイクロプロセッサ９４によって実行される。プログラム９６は、マイクロプロセッサ９４にコマンドを発し、モジュール２２に、ソレノイド２０のプランジャ５８（図３及び図４に示す）の位置を測定させ、情報をメモリ９８に記憶させる。プログラム９６はまた、マイクロプロセッサ９４にコマンドを発し、ソレノイド２０が作動したかどうかを測定させ、情報をメモリ９８に記憶する。別の実施形態において、マイクロプロセッサ９４、メモリ９８、及びプログラム９６は、モジュール２２のハウジング内に収められる。
【００２７】
本明細書で説明した方法及び装置は、ソレノイドを使用して自動切替えスイッチを作動させることに限定されるわけではない。ソレノイドを使用して作動させることができる他のシステムの例には、照明接触器がある。ソレノイドを使用して作動させることができる更に別のシステムの例には、電力を維持するためのスタンドバイバスがある。
【００２８】
多様な特定の実施形態によって本発明を説明してきたが、当業者には、本発明が特許請求の範囲の技術思想と技術的範囲内の変更で実施することができることが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  既知の自動切替えスイッチの線図。
【図２】  一体型に支持された整流回路及び支持ストラップを備えるソレノイドを示す図。
【図３】  整流回路の例示的実施形態の概略図。
【図４】  シリコン制御整流素子を使用する整流回路の例示的実施形態の概略図。
【図５】  インターネットに接続されたモジュールのブロック図。
【符号の説明】
１０  自動切替えスイッチ（ＡＴＳ）
１２  電源
１４  電源
１６  負荷
１８  可動接点アセンブリ
２０  ソレノイド
【図１】
0004831537.tif 000002
【図２】
0004831537.tif 000003
【図３】
0004831537.tif 000004
【図４】
0004831537.tif 000005
【図５】
0004831537.tif 000006