DE10013072A1

DE10013072A1 - Primary conductor arrangement for conductors of electromechanical trigger unit, has shape corresponding to geometry of coil inside and depressions incorporating end sections of primary conductor embedded in connecting elements

Info

Publication number: DE10013072A1
Application number: DE2000113072
Authority: DE
Inventors: Zoltan Giday; Burkhard Hess; Carme Bonastre
Original assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: GE Consumer and Industrial GmbH
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: DE10013072B4

Abstract

A primary conductor arrangement has an outside connecting element (4), an inside connecting element (1), a primary conductor (2,3) connecting the two plus a coil (5) embracing the primary conductor. The primary conductor has a shape corresponding essentially to the geometry of the coil inside (7). The front depressions incorporating end sections of the primary conductor are embedded in the connecting elements. The end sections of the primary conductor are screwed and soldered into the front depressions. The primary conductor has a cylindrical section with two end sections broadening up to the connecting elements.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Primärlei teranordnung für den Stromleiter einer elektromagnetischen Auslöseeinheit. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Primärleiteranordnung für den Stromleiter einer elekt romagnetischen Auslöseeinheit in einem Überlastschalter.The present invention relates to a primary line Teranordnung for the current conductor of an electromagnetic Trip unit. The invention relates in particular to a primary conductor arrangement for the current conductor of an elect Romagnetic release unit in an overload switch.

Primärleiteranordnungen für den Stromleiter einer elektro magnetischen Auslöseeinheit, bzw. Transformatoreinheiten für die Pole der elektronischen Auslöseeinheit eines Über lastschalters sind verschiedentlich bekannt. Diese enthal ten eine Primärsammelschiene bzw. einen Primärleiter, der die Transformatorspule durchsetzt und stabförmig mit einem kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist. Der Primärleiter wird als Stromleiter eingesetzt und ist meistens aus Kupfer gefertigt.Primary conductor arrangements for the electrical conductor of an electro magnetic release unit or transformer units for the poles of an electronic trip unit circuit breakers are known in various ways. This includes a primary busbar or a primary conductor, the the transformer coil penetrates and is rod-shaped with a circular or rectangular cross section is. The primary conductor is used as a current conductor and is mostly made of copper.

Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass hohe Außen temperaturen von zum Beispiel 55°C oder mehr zu einer Funktionsstörung der elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte der elektronischen Auslöseeinheit führen kön nen. Letzteres erfordert die Vermeidung einer übermäßigen inneren Erwärmung des Überlastschalters.Investigations by the inventors have shown that high exterior temperatures of, for example, 55 ° C or more to one Malfunction of the electronic components on the PCB of the electronic trip unit nen. The latter requires avoiding excessive internal heating of the circuit breaker.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Primärlei teranordnung für den Stromleiter einer elektromagnetischen Auslöseeinheit, sowie einen mit dieser Primärleiteranord nung ausgestatteten Überlastschalter zur Verfügung zu stel len, die eine übermäßige, den Betrieb störende Erwärmung der elektronischen Bauelemente in der elektronischen Auslö seeinheit vermeiden lassen.It is an object of the present invention, a primary task Teranordnung for the current conductor of an electromagnetic Tripping unit, as well as one with this primary conductor arrangement equipped circuit breaker available len, the excessive, disturbing the operation warming of the electronic components in the electronic release Have the unit avoided.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentan spruch 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege ben.This task is achieved by the combination of the in patent claim 1 defined characteristics solved. Advantageous Next Formations of the invention are set out in the dependent claims ben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below with reference to exemplary embodiments play explained with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: eine Darstellung einer Schnittansicht der Primär leiteranordnung; Fig. 1 is an illustration of a sectional view of the primary conductor arrangement;

Fig. 2: eine räumliche, teilweise Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Primärleiteranordnung; FIG. 2: a spatial, partial sectional view of the primary conductor arrangement shown in FIG. 1;

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht von drei nebeneinander montierten Transformatoreinheiten von der Seite des Innen anschlusselements; und Fig. 3: a perspective view of three transformer units mounted side by side from the side of the inner connection element; and

Fig. 4: eine räumliche Ansicht der drei nebeneinander mon tierten Transformatoreinheiten in Fig. 3 von der Seite des Außenanschlusselements. Fig. 4: a three-dimensional view of the three side by side installed transformer units in Fig. 3 from the side of the outer connection element.

Die in Fig. 1 gezeigte Primärleiteranordnung bildet eine Transformatoreinheit für die Pole der elektronischen Auslö seeinheit eines nicht im einzelnen gezeigten Überlastschal ters und hat ein Innenanschlusselement 1, das über einen Primärleiter 2, 3 mit einem Außenanschlusselement verbunden ist. Der Primärleiter besteht aus einem zylindrischen Ab schnitt 2, der stabförmig ausgebildet ist und in einen sich zum Außenanschlusselement 4 hin verbreitenden Endabschnitt 3 übergeht. Für die Aufnahme des außenanschlussseitigen Endabschnitts 3 und für die Aufnahme des innenanschlusssei tigen Endabschnitts des stabförmigen Elements 2 sind diesen Endabschnitten entsprechend ausgebildete Stirnsenkungen 9 im Außenanschlusselement 4 und in dem Innenanschlusselement 1 eingearbeitet. An den Stirnseiten der Endabschnitte ist Lötmaterial 11 angebracht, mit dem der Primärleiter 2, 3 an den Anschlusselementen 1 und 4 angelötet ist. Im vorliegen den Ausführungsbeispiel besteht der Außenanschlusselement 4 aus einer Bronzelegierung, wohingegen der Primärleiter und das Innenanschlusselement 1 aus Kupfer gefertigt sind.The primary conductor arrangement shown in FIG. 1 forms a transformer unit for the poles of the electronic release unit of an overload switch (not shown in detail) and has an inner connection element 1 which is connected via a primary conductor 2 , 3 to an outer connection element. The primary conductor consists of a cylindrical section 2 , which is rod-shaped and merges into an end section 3 which widens towards the outer connecting element 4 . For receiving the outer connection-side end section 3 and for receiving the inner connection-side end section of the rod-shaped element 2 , these end sections are provided with correspondingly formed end countersinks 9 in the outer connection element 4 and in the inner connection element 1 . On the end faces of the end sections, solder material 11 is attached, with which the primary conductor 2 , 3 is soldered to the connection elements 1 and 4 . In the present exemplary embodiment, the outer connection element 4 consists of a bronze alloy, whereas the primary conductor and the inner connection element 1 are made of copper.

Um den Primärleiter 2, 3 herum ist die Spule 5 so ausgebil det und an die Außenkontur des Primärleiters angebracht, dass der Primärleiter im wesentlichen den ganzen durch den Toroidkörper der Spule begrenzten Innenraum der Transforma toreinheit ausfüllt. Insbesondere entspricht der Krümmungs radius des sich verbreitenden Endabschnitts 3 der Außenkon tur einer Hülle 13, in der die Spule 5 untergebracht ist. Die sich von dem Endabschnitt 3 seitlich erstreckenden Ab schnitte des Außenanschlusselements 4 bilden eine ebene Fortsetzung des konkaven Außenkonturs des Endabschnitts 3, so dass zusätzlich eine zumindest teilweise stirnseitige Abdeckung der Außenhülle 13 des Toroidkörpers der Spule 5 gewährleistet ist.Around the primary conductor 2 , 3 around the coil 5 is ausgebil det and attached to the outer contour of the primary conductor that the primary conductor essentially fills the entire interior of the transformer unit delimited by the toroidal body of the coil. In particular, the radius of curvature of the widening end section 3 corresponds to the outer cone of a casing 13 in which the coil 5 is accommodated. From the end section 3 laterally extending sections of the outer connection element 4 form a flat continuation of the concave outer contour of the end section 3 , so that additionally an at least partially frontal cover of the outer shell 13 of the toroidal body of the coil 5 is ensured.

Der Primärleiter 2, 3 ist einstückig ausgebildet, wobei der zylindrische Abschnitt 2 durch eine Schulter bzw. Stufe 15 abgesetzt ist, die insbesondere in der Darstellung der Fig. 2 zu erkennen ist. In diese Schulter greift ein in der Au ßenhülle 13 der Spule 5 ausgebildeter Vorsprung 17 ein. The primary conductor 2 , 3 is formed in one piece, the cylindrical section 2 being offset by a shoulder or step 15 , which can be seen in particular in the illustration in FIG. 2. A shoulder 17 formed in the outer sleeve 13 of the coil 5 engages in this shoulder.

Gemäß den Darstellungen in Fig. 1 und 2 ausgebildete Pri märleiteranordnungen bzw. entsprechend konstruierte Trans formatoreinheiten werden in einem gemeinsamen Montagegehäu se 19 untergebracht und bilden dadurch einen Transformator block 21 für einen dreiphasigen, nicht im einzelnen ge zeigten Leistungs- bzw. Überlastschalter. Das Gehäuse 19 hat auf seine Außenseite rechteckige Öffnungen bzw. Aus schnitte 23, in denen die Außenanschlusselemente 4 einer jeden Transformatoreinheit passend aufgenommen sind. Die Fläche der Ausschnitte 23 entspricht dabei im wesentlichen der Fläche der vertikalen Abschnitte der L-förmigen Außen anschlusselemente 4.According to the illustrations in FIGS. 1 and 2 formed Pri märleiteranordnungen or formatoreinheiten be appropriately designed in a common Trans Montagegehäu se housed 19 and thereby form a transformer block 21 for a three-phase, not in detail shown ge power or circuit breaker. The housing 19 has on its outside rectangular openings or sections 23 , in which the outer connection elements 4 of each transformer unit are accommodated. The area of the cutouts 23 corresponds essentially to the area of the vertical sections of the L-shaped outer connection elements 4th

Zur Herstellung der oben beschriebenen und in den Fig. 1 und 2 gezeigten Transformatoreinheit werden zunächst ent sprechend ausgebildete Blechstücke L-förmig abgewinkelt, um dadurch ein Außenanschlusselement 4 und ein Innenanschluss element 1 herzustellen. Anschließend werden in den einander gegenüberliegend zu montierenden Stirnseiten der Anschluss elemente 1 und 4 kreisrunde Stirnsenkungen eingefräst und zunächst der breite Endabschnitt 3 des Primärleiters 2 mit dem in Fig. 1 gezeigten Lötmaterial 11 am Außenanschluss element 4 angelötet. Sodann wird die Spule 5 mit ihrer Au ßenhülle 13 derart auf den Primärleiter 2, 3 aufgestülpt, dass der ringförmige Vorsprung 17 der Außenhülle 13 in An schlag mit der Stufe 15 des Primärleiters gelangt. In die ser Position ist der komplette stirnseitige Abschnitt der Außenhülle 13 bis hin zum Ende des zylindrischen Innenab schnitts 7 durch die Stirnseite des Außenanschlusselements 4 und den sich daran anschließenden Primärleiter 3, 2 abge deckt. Der in diesem Bereich bestehende direkte Kontakt zwischen der Spule 15 und dem Außenanschlusselement 4 mit dem Primärleiter 2, 3 gewährleistet ein schnelles Abführen der in der Transformatoreinheit entstehenden Wärme, wobei die Primärleiteranordnung eine Art integraler Kühlkörper bildet.For the manufacture of the transformer unit described above and shown in FIGS. 1 and 2, sheet metal pieces which are designed accordingly are first angled in an L-shaped manner, in order to thereby produce an outer connection element 4 and an inner connection element 1 . Subsequently, circular connection countersinks are milled into the end faces of the connection elements 1 and 4 to be mounted opposite one another and first the wide end section 3 of the primary conductor 2 is soldered to the external connection element 4 with the soldering material 11 shown in FIG. 1. Then the coil 5 is placed with its outer sleeve 13 onto the primary conductor 2 , 3 in such a way that the annular projection 17 of the outer sleeve 13 comes into contact with the step 15 of the primary conductor. In the water position, the complete end portion of the outer shell 13 to the end of the cylindrical Innenab section 7 is covered by the end face of the outer connection element 4 and the adjoining primary conductor 3 , 2 . The direct contact existing in this area between the coil 15 and the external connection element 4 with the primary conductor 2 , 3 ensures rapid dissipation of the heat generated in the transformer unit, the primary conductor arrangement forming a type of integral heat sink.

Dank der oben beschriebenen Konstruktion wird die Ableitung von Wärme aus der Transformatoreinheit bedeutend intensi viert, wodurch gleichzeitig auch die thermischen Verluste im Primärleiter verringert werden. Als Folge davon wird die Erzeugung von Wärme im Inneren des Überlastschalters we sentlich verringert ohne, dass eine Vergrößerung der Abmes sungen des Primärleiters erforderlich ist. Ein sich daraus ergebender weiterer Vorteil besteht darin, dass die durch die Funktion der Transformatoreinheit bedingte innere Er wärmung der elektronischen Bauelemente in der hier nicht im einzelnen gezeigten elektronischen Auslöseeinheit ebenfalls verringert wird.Thanks to the construction described above, the derivative heat from the transformer unit significantly intensi fourth, which also causes thermal losses be reduced in the primary conductor. As a result, the Generation of heat inside the circuit breaker we significantly reduced without an increase in dimensions solutions of the primary conductor is required. One yourself resulting further advantage is that the through the function of the transformer unit conditional inner Er heating of the electronic components in the not here also shown individual electronic release unit is reduced.

Durch die Verbreiterung des Endabschnitts 3 des Primärlei ters und seine Anbringung an das Außenanschlusselement 4 mittels einer Stirnsenkung 9 sowie durch die Verwendung ei ner Lötverbindung mit dem Lötmaterial 11 wird zugleich eine Herabsetzung der Stromdichte durch Erhöhung der Quer schnittsfläche des Primärleiters sowie eine Vergrößerung der Außenfläche des Primärleiters erreicht. Damit wird auch die Leitfähigkeit zwischen Primärleiter und Außenanschluss element verbessert, um die obengenannte Kühlkörperfunktion der Primärleiteranordnung zu sichern. Um eine maximale, nach außen Wärme ableitende Oberfläche des Primärleiters zu erreichen, füllt der Primärleiter den gesamten, durch den Toroidkörper der Spule begrenzten Innenraum 7 aus.By widening the end portion 3 of the primary conductor and its attachment to the outer connection element 4 by means of a countersink 9 and by using a solder joint with the solder material 11 , a reduction in the current density by increasing the cross-sectional area of the primary conductor and an enlargement of the outer surface of the Primary conductor reached. This also improves the conductivity between the primary conductor and the external connection element in order to ensure the above-mentioned heat sink function of the primary conductor arrangement. In order to achieve a maximum surface of the primary conductor that dissipates heat, the primary conductor fills the entire interior space 7 delimited by the toroidal body of the coil.

Die auf die oben dargestellte Art und Weise hergestellte Transformatoreinheit wird anschließend zusammen mit zwei weiteren Transformatoreinheiten der gleichen Art in das in Fig. 3 gezeigte Gehäuse 19 derart montiert, dass die in Fig. 4 im einzelnen gezeigten Außenanschlusselemente 4 in die Öffnungen bzw. Fensterabschnitte 23 des Gehäuses 19 einrasten. Dadurch wird nicht nur Material für das Gehäuse 19 eingespart und eine sichere Montage der Transformator einheiten gewährleistet, sondern auch sichergestellt, dass die in den Transformatoreinheiten erzeugte Wärme durch die nach außen gerichtete freie Oberfläche der Außenanschluss elemente 4 besonders intensiv abgeführt wird.The transformer unit produced in the manner shown above is then mounted together with two further transformer units of the same type in the housing 19 shown in FIG. 3 in such a way that the external connection elements 4 shown in detail in FIG. 4 into the openings or window sections 23 of the housing 19 snap into place. This not only saves material for the housing 19 and ensures safe assembly of the transformer units, but also ensures that the heat generated in the transformer units is dissipated particularly intensively by the outwardly directed free surface of the external connection elements 4 .

Von der oben beschriebenen Ausführungsform der Transforma toreinheit und des Montagegehäuses 19 sind verschiedene Ab wandlungen möglich, die unter anderem Gegenstand der Unter ansprüche sind. So zum Beispiel ist eine solche Ausführung des Montagegehäuses möglich, bei der nur eine einzige Transformatoreinheit darin aufgenommen ist. Auch kann das innenanschlussseitige Ende des zylindrischen Abschnitts 2 des Primärleiters mittels einer Schraubverbindung an das Innenanschlusselement 1 befestigt werden, welches obwohl eine konstruktiv umständliche Ausführung darstellt, die durch eine Lötverbindung gewährleistete, erhöhte Wärmeleit fähigkeit zum Inneren des Überlastschalters verringert.From the embodiment of the transformer unit and the mounting housing 19 described above, various modifications are possible, which are the subject of the subclaims, among other things. For example, such a construction of the assembly housing is possible, in which only a single transformer unit is accommodated therein. Also, the inner connection-side end of the cylindrical section 2 of the primary conductor can be fastened to the inner connection element 1 by means of a screw connection, which although is a structurally cumbersome design, which ensures increased thermal conductivity to the inside of the circuit breaker, which is ensured by a solder connection.

Claims

1. Primary conductor arrangement for the current conductor of an electromagnetic release unit with an external connection element ( 4 ), an internal connection element ( 1 ), a primary conductor ( 2 , 3 ) connecting the external connection to the internal connection element and a coil ( 5 ), the primary conductor ( 2 , 3 ) having a shape corresponding to the geometry of the coil interior ( 7 ).

2. Primary conductor arrangement according to claim 1, characterized in that in the connecting elements ( 1 , 4 ) the Endab sections ( 3 ) of the primary conductor ( 2 , 3 ) receiving front recesses ( 9 ) are incorporated.

3. Primary conductor arrangement according to claim 2, characterized in that the end sections ( 3 ) of the primary conductor ( 2 , 3 ) are screwed into the countersinks ( 9 ).

4. Primary conductor arrangement according to claim 2, characterized in that the end portions ( 3 ) of the primary conductor ( 2 , 3 ) are soldered in the counterbores ( 9 ).

5. Primary conductor arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary conductor ( 2 , 3 ) has a cylindrical section ( 2 ) with two to the connection elements ( 1 , 4 ) towards widening end sections ( 3 ).

6. Primary conductor arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary conductor ( 2 , 3 ) has a cylindrical section ( 2 ) with an end section ( 3 ) widening towards the outer connecting element ( 4 ).

7. Circuit breaker with a tripping unit, marked net by a primary conductor arrangement for the current conductor the release unit according to one of claims 1 to 6.