EWERT, Andreas (Woerthstr. 3, Lichtenau, 77839, DE)
WIELAND, Bernd (August-Euler-Weg 2, Gaggenau, 76571, DE)
CARUSO, Claudio (Laufer Str. 20c, Ottersweier, 77833, DE)
VOGT, Richard (Ruhesteinstr. 12, Willstaett, 77731, DE)
EWERT, Andreas (Woerthstr. 3, Lichtenau, 77839, DE)
WIELAND, Bernd (August-Euler-Weg 2, Gaggenau, 76571, DE)
CARUSO, Claudio (Laufer Str. 20c, Ottersweier, 77833, DE)
| Ansprüche
1. Thermischer überlastschutz für elektrische Maschinen mit einer in ihrem mittleren Bereich geteilten Entstördrossel (10), deren erster Teil (12) und zweiter Teil (14) an der Trennstelle (15) benachbart zueinander geführte Enden (16, 18) aufweisen, die über eine Lötverbindung miteinander verbunden sind und unter einer mechanischen Vorspannung stehen, wobei sich die Lötverbindung bei einer unzulässigen Erwärmung der Entstördrossel (10) löst, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verlöteten Enden (16, 18) der Teile (12, 14) der Entstördrossel (10) von einem Ring (22) aus einem schmelzbaren Werkstoff umgeben sind, dessen Schmelztemperatur auf die Schmelztemperatur der Löt- Verbindung abgestimmt ist.
2. überlastschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (22) eng an den miteinander verlöteten Enden (16, 18) anliegt.
3. überlastschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (16, 18) von dem Ring (22) zusammengehalten sind.
4. überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Enden (16, 18) im wesentlichen parallel zueinander geführt sind.
5. überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (22) mit den Enden (16, 18) verkrimpt ist.
6. überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung an der Trennstelle (15) durch einen Winkel (α) bestimmt wird, den die beiden Enden vor dem Verlöten miteinander bilden.
7. überlastschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) in einem Bereich zwischen 40° und 80° liegt.
8. überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch ein Federelement (38) erhöht wird.
9. überlastschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federn- element (38) eine Schlingfeder ist, die die Entstördrossel (10) an der Trennstelle (15) um- fasst und an den Enden (16, 18) der Teile (12, 14) angreift.
10. Elektrische Maschine, insbesondere ein elektrischer Motor für einen Lüfter, mit einem überlastschutz nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche. |
Beschreibung
Titel
Thermischer überlastschutz
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem thermischen überlastschutz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.
Elektrische Maschinen, wie z.B. Elektromotoren, enthalten häufig Thermoschutzschalter, die im Blockierfall, bei Schwergängigkeit oder Kurzschluss die elektrische Maschine vor Zerstörung oder Brand schützen. Aus der DE 100 52 220 Al ist ein überlastschutz nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt, bei dem eine Entstördrossel verwendet wird, die zweiteilig ausgeführt ist und an einer zu trennenden Verbindungsstelle mit einem Lot be- stimmter Schmelztemperatur zusammen gelötet ist, also eine Lötstelle bildet. Bei Erwärmung der Entstördrossel im Stromkreis wird dieses Lot erwärmt und schmilzt bei einer bestimmten Schmelztemperatur, die unterhalb einer maximal zulässigen Temperatur der elektrischen Maschine liegt. Da im Kurzschlussfall die Entstördrosseln im mittleren Teil der Windungsanordnung besonders stark erwärmt werden, wird die Trennstelle zweck- mäßigerweise in diesem Bereich angeordnet. Steigt die Temperatur an der Trennstelle über die zulässige Temperatur hinaus, schmilzt das Lot. Damit der elektrische Stromkreis der elektrischen Maschine dauerhaft unterbrochen wird, stehen die miteinander verlöteten Enden der Teile der Entstördrossel, die benachbart zueinander angeordnet sind, unter einer gewissen Vorspannung, sodass sie sich nach dem Schmelzen des Lots ein Stück weit voneinander entfernen.
Offenbarung der Erfindung
Nach der Erfindung sind die miteinander verlöteten Enden der Teile der Entstördrossel von einem Ring aus einem schmelzbaren Werkstoff zusammengehalten, dessen Schmelztemperatur auf die Schmelztemperatur der Lötverbindung abgestimmt ist, und zwar in der Weise, dass sichergestellt ist, dass der Stromkreis vor überschreiten der zulässigen Temperatur sicher unterbrochen wird. Dabei können durch die Wahl bestimmter Legierungen der Lote die Lottemperatur und die Schmelztemperatur des Ringes gleich oder, wenn erforderlich, auch unterschiedlich bestimmt werden. Insbesondere kann ein eng an den Enden anliegender Ring benutzt werden, um die Sicherheit des Systems zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Anordnung eines Ringes, insbesondere eines eng anliegenden Rings, schützt die Lötverbindung vor einer mechanischen überbeanspruchung während des normalen Betriebs der elektrischen Maschine. Eine derartige mechanische überbeanspruchung kann auf Grund der Vorspannung bei überlagerung häufiger Temperaturwechsel an den Teilen auftreten. Der Ring sichert über alle Betriebsbereiche und im Kurzschlussfall, der weniger als dreißig Sekunden dauert, eine sichere Verbindung und verbessert somit das Langzeitverhalten und die Zuverlässigkeit der elektrischen Maschine.
Damit der Ring entsprechend eng an den Enden der Teile der Entstördrossel anliegt, wird er zweckmäßigerweise mit den Enden verkrimpt.
Die Vorspannung kann in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung der Entstördrossel auf die Enden der Teile der Entstördrossel aufgebracht werden. Wirkt die Vorspannung in Umfangsrichtung auf die Enden, kann die Größe der Vorspannung durch einen Winkel α bestimmt werden, den die beiden Enden vor dem Verlöten in Umfangsrichtung miteinander bilden. Zweckmäßigerweise liegt der Winkel α in einem Bereich zwischen 40° und 80°.
Da nicht auszuschließen ist, dass die Vorspannung auf Grund des Relaxationsverhaltens von Kupfer im Laufe der Zeit über einen häufigen Temperaturwechsel abnimmt, ist es zweckmäßig, die notwendige Vorspannung durch ein zusätzliches Federelement sicherzustellen. Dies kann z.B. eine Schlingfeder sein, die die Entstördrossel an der Trennstelle umfasst und an den Enden der Teile angreift. Im Falle einer axialen Vorspannung können
zweckmäßigerweise in axialer Richtung der Entstördrossel wirkende Federelemente vorgesehen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weite- ren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines thermischen überlastschutzes,
Fig. 2 einen perspektivischen Ausschnitt einer Entstördrossel im Bereich einer Trennstelle,
Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie Ill-Ill in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 vor dem Verlöten der Enden der Teile der Entstördrossel.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt im Ausschnitt eine Bürstenplatte 36, die z.B. eine Hauptgruppe eines elektrischen Motors für ein Lüfterrad einer Brennkraftmaschinenkühlung sein kann. Die Bürstenplatte 36 ist in üblicher Weise kontaktiert mit Leiterbahnen und elektrischen Kompo- nenten wie Bürstenhalter 32, 34, Entstördrosseln 10, Kondensatoren usw.
Die Entstördrossel 10 dient als thermischer überlastschutz. Sie besteht aus einem ersten
Teil 12 und einem zweiten Teil 14 mit einem ersten Ende 16 und einem benachbart dazu angeordneten, insbesondere dazu parallel verlaufenden zweiten Ende 18. Die Enden 14, 16 sind an einer Trennstelle 15 im mittleren Bereich der Entstördrossel 10 durch eine Löt-
stelle miteinander verbunden. Der Lötbereich an den Enden 16 und 18 ist mit 20 bezeichnet und weist eine Länge zwischen 4 mm und 9 mm auf. Die Entstördrossel 10 ist an ihren freien Enden über Anschlussteile 24, 26 und Anschlussfahnen 28, 30 an einem Stromkreis angeschlossen.
Vor dem Verlöten der Enden 16 und 18 an der Trennstelle 15 schließen diese in Um- fangsrichtung einen Winkel α ein, der die Vorspannung an der Trennstelle 15 bestimmt, wenn die Enden 16, 18 zusammengedrückt und miteinander verlötet sind. Um die Lötstelle während des Betriebs vor mechanischer überbeanspruchung zu schützen, werden die Enden 16 und 18 zusätzlich zu dem Lot an der Trennstelle 15 von einem Ring 22 aus einem schmelzbaren Material zusammengehalten, der eng an den Enden 16, 18 anliegt. Um dies zu erreichen, ist der Ring 22 verkrimpt, sodass er mechanische Beanspruchungen der Enden 16, 18 aufnehmen kann. Die Schmelztemperatur des Ringes 22 ist auf die Schmelztemperatur des Lotes der Trennstelle 15 so abgestimmt, dass eine sichere Tren- nung des Stromflusses an der Trennstelle 15 beim überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur erreicht wird. Zugleich wird jedoch vermieden, dass durch Schwingungen oder Temperaturwechselbelastungen sich die Verbindung an der Trennstelle 15 vorzeitig löst.
Um dem Problem des Relaxationsverhaltens von Kupfer über Temperaturwechsel und
Zeit vorzubeugen, kann es zweckmäßig sein, optional ein Federelement 38 vorzusehen, durch das die Vorspannung an der Trennstelle 15 dauerhaft erhöht wird. In Fig. 4 ist als Federelement 38 eine Schlingfeder dargestellt, die die Entstördrossel 10 im Bereich der Trennstelle 15 umfasst und an den verlöteten Enden 16 und 18 angreift. Es können aber auch andere Federelemente zum Einsatz kommen. Ferner können entsprechende Federelemente bei einer Vorspannung in axialer Richtung der Entstördrossel 10 angewendet werden.