-
GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motorschutzschalter, der ansprechend auf eine übermäßig große mechanische Last betätigt wird, um einen Stromkreis eines Motors eines Elektrogeräts zu unterbrechen, und der den unterbrochenen Betrieb aufrecht erhält.
-
HINTERGRUND
-
Üblicherweise bestand die Möglichkeit, dass die Drehung von Elektrogeräten, die als Antriebskraft einen Motor verwenden, und insbesondere die Drehung von Geräten wie beispielsweise Haushalts-Lebensmittelmixern, abhängig von der Art und der Menge in das Gerät eingefüllter Lebensmittel mechanisch überlastet werden konnten, wobei eine größere Belastung die Drehung der Lebensmittelmixer zum Stillstand bringen konnte.
-
Eine derart große mechanische Last führt zu einer Erhöhung eines durch einen den Motor drehenden Stromkreis fließenden Stroms. Außerdem verringert eine übermäßige Belastung die Drehzahl des Motors deutlich und bringt die Drehung des Motors zum Stillstand. Eine derart spürbare Verringerung der Motordrehzahl oder ein Anhalten des Motors führt zu einer Erhöhung des Stroms und mithin zu einer Beschädigung des Motors, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses einer Motorwicklung oder eines Durchbrennens und einer Durchtrennung der Wicklung.
-
Es gibt eine Schutzeinrichtung, die eine von einem Motor erzeugte erhöhte Wärmebildung nachweist oder einen übermäßig stark erhöhten Strom durch eine Motortreiberschaltung nachweist, und die den Stromfluss durch die Motortreiberschaltung sofort unterbricht, um die vorerwähnte Fehlfunktion zu verhindern und den Motor zu schützen.
-
Als derartige Schutzeinrichtung wurde eine Motorschutzvorrichtung vorgeschlagen, die einen eingebauten exothermen Widerstand in Reihe mit einem Kontaktkreis enthält, der ein Bimetallelement ansprechend auf Wärmeerzeugung durch einen Widerstand betätigt, die verursacht wird durch einen übermäßigen Strom, so dass der Kontaktkreis geöffnet und damit der Strom unterbrochen wird (vgl. zum Beispiel die Patentschriften 1 bis 3).
-
Um einen Stromkreis, durch den ein Überlaststrom fließt, zu unterbrechen, muss eine Motorschutzvorrichtung verständlicherweise den Unterbrechungsvorgang innerhalb einer kurzen Zeitspanne auslösen. Hinzu kommt, dass nach Einleitung des Unterbrechungsvorgangs die Notwendigkeit besteht, aus Sicherheitsgründen den leitenden Zustand nicht eher wiederherzustellen, als bis nach Beseitigung des Fehlers der Strom ausgeschaltet ist, das heißt, bis von einer Person ein gewisser Eingriff vorgenommen wurde.
-
In einem in Reihe mit einem Kontaktkreis angeordneten Widerstand kommt es allerdings zu wiederholten Vorgängen des Stromflusses und der Unterbrechung aufgrund einer automatischen Wiederherstellung des Stromflusses bei einer Temperaturabnahme nach der Stromunterbrechung. Obschon der Motor vor einer plötzlichen Beschädigung bewahrt werden kann, haben die wiederholten Vorgänge des Stromflusses und der Stromunterbrechung beispielsweise den Nachteil, dass nicht ohne weiteres ersichtlich ist, ob das Gerät arbeitet oder nicht.
-
Um solche wiederholten Schaltvorgänge zu unterbinden, wurde eine Schutzschaltung vorgeschlagen, die einen eingebauten thermischen Widerstand mit positiver Kennlinie parallel zu einem Kontaktkreis enthält, wobei die Schutzschaltung einen Unterbrechungszustand selbsthaltend aufrecht erhält, indem eine Stromflussunterbrechung mit Hilfe eines Bimetallelements aufrecht erhalten wird, wozu Gebrauch von der von dem Widerstand erzeugten Wärme gemacht wird (vgl. zum Beispiel die Patentschrift 4).
-
SCHRIFTEN ZUM STAND DER TECHNIK
-
PATENTSCHRIFTEN
-
- Patentschrift 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-176594
- Patentschrift 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 08-022757
- Patentschrift 3: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 10-144189
- Patentschrift 4: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 05-282977
-
OFFENBARUNG DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
-
Allerdings besitzt die in der Patentschrift 1 beschriebene Technik zwei Bimetallelemente, nämlich ein Haupt-Bimetallelement und ein Neben-Bimetallelement, wobei eine seriell zu einem Kontaktkreis geschaltete Heizwiderstandseinheit parallel zu dem Kontaktkreis geschaltet wird, wenn das Neben-Bimetallelement anspricht, während das Haupt-Bimetallelement den Unterbrechungszustand des Kontaktkreises dadurch aufrecht erhält, dass es die von der Heizwiderstandseinheit erzeugte Hitze nutzt.
-
Zusätzlich zu einem Problem der Kostenzunahme aufgrund der Verwendung von zwei Bimetallelementen gibt es ein Problem eines komplizierten Mechanismus' zum Umschalten von einer Serienverbindung der Heizwiderstandseinheit mit dem Kontaktkreis zu einer Parallelschaltung.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
-
Die vorliegende Erfindung löst die oben erläuterten Probleme des Standes der Technik, und es ist ihr Ziel, einen Motorschutzschalter anzugeben, der ansprechend auf eine übermäßige mechanische Last betätigt wird und die Unterbrechung eines Stroms aufrecht erhält, der ansonsten durch einen Motor fließen würde.
-
Um die obigen Probleme zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung einen Motorschutzschalter, der einen elektrischen Kontakt eines elektrischen Schaltkreises eines Elektrogeräts öffnet, wenn eine Temperatur des Elektrogeräts eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, wobei der Motorschutzschalter ausgestattet ist mit einem Isolierharzgehäuse, das eine von einer Dichtung verschlossene Öffnung aufweist, einem in dem Isolierharzgehäuse untergebrachten Basisteil, und Bauteilen, die in dem Basisteil gehalten werden oder integriert sind, wobei der Motorschutzschalter umfasst: einen Serienstrompfad, welcher enthält: einen Festkontakt, eine bewegliche Platte einschließlich einem ersten Anschluss, dessen eines Ende mit dem Festkontakt verbunden ist, und mit einem beweglichen Kontakt an einem dem Festkontakt gegenüberliegenden Ende, wobei die bewegliche Platte an einer Fläche abgewandt von der Fläche, an der sich der bewegliche Kontakt befindet, ein Bimetallelement hält, eine leitende Zwischenfixierplatte, die fixiert ein Ende hält, welches dem Ende mit dem beweglichen Kontakt der beweglichen Platte abgewandt ist, einen ersten Elektrodenabschnitt, der an einer Seite eines einem Ende der Zwischenfixierplatte, an dem die bewegliche Platte fixiert gehalten wird, abgewandten Ende ausgebildet ist, einen ersten Widerstand, von dem das eine Ende mit dem ersten Elektrodenabschnitt verbunden ist, einen zweiten Elektrodenabschnitt, der mit dem anderen Ende des ersten Widerstands verbunden ist, der von der Zwischenfixierplatte isoliert ist, und der sich an einer Stelle befindet, die der anderen Seite des abgewandten Endes der Zwischenfixierplatte entspricht, und einen zweiten Anschluss, dessen eines Ende mit dem zweiten Elektrodenabschnitt verbunden ist, wobei der Serienstrompfad zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss liegt; wobei er Motorschutzschalter weiterhin aufweist: einen zweiten Widerstand, von dem ein Ende mit dem ersten Anschluss über eine leitende Bodenplatte verbunden ist, wobei der zweite Widerstand mit dem beweglichen Kontakt über die bewegliche Platte und die Zwischenfixierplatte verbunden ist und parallel zu dem Serienstrompfad geschaltet ist, wobei die bewegliche Platte ein Langloch enthält, das in einem Mittelbereich in LÄngsrichtung ausgebildet ist, wobei der erste Widerstand in der Weise angeordnet ist, dass sich seine Längsrichtung in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung erstreckt, in der Strom durch die bewegliche Platte fließt, der erste Widerstand in der Weise geschaltet ist, dass zwei Enden der Längsrichtung eine Brücke zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenabschnitt bilden, und der erste Widerstand in der Weise angeordnet ist, dass ein Zwischenabschnitt der Längsrichtung eingefügt ist in eine Lücke, die zwischen dem zweiten Widerstand und einer inneren Stelle bezüglich eines Abschnitts ausgebildet ist, an welchem der bewegliche Kontakt der beweglichen Platte ausgebildet ist; und in der Weise, dass der Zwischenabschnitt der Längsrichtung dem Bimetallelement über das Langloch in der beweglichen Platte gegenüberliegt.
-
Der erste Widerstand ist beispielsweise aus einer dünnen metallischen Platte gebildet, die einen hohen spezifischen Widerstand im Vergleich zu dem ersten und dem zweiten Anschluss aus Kupfer und Eisen aufweist.
-
Beispielsweise ist vorgesehen, dass der zweite Widerstand ein PTC-Element (ein Element mit positivem Temperaturkoeffizienten) und in der Weise konfiguriert ist, dass eine Hälfte oder mehr einer oberen Elektrodenfläche in direkter Berührung mit der Zwischenfixierplatte steht, so dass eine Lücke, in der ein Mittelabschnitt des ersten Widerstands eingefügt ist, zwischen einer Oberseite des übrigen Abschnitts und einer inneren Stelle bezüglich desjenigen Abschnitts gebildet ist, an welchem der bewegliche Kontakt der beweglichen Platte gebildet ist, weiterhin derart, dass eine untere Elektrodenfläche mit der leitenden Bodenplatte verbunden ist.
-
Beispielsweise ist die Motorschutzschaltung derart konfiguriert, dass die bewegliche Platte an den beiden Enden in einer kürzeren Richtung Stifte ausgebildet hat und an den beiden Enden in Längsrichtung des Langlochs Haken ausgebildet hat, zwei Enden des Bimetallelements in dessen Längsrichtung mit den Haken der beweglichen Platte lose in Eingriff stehen, die Positionen der beiden Enden des Bimetallelements in dessen kürzerer Richtung gesteuert werden durch die Stifte der beweglichen Platte, um von der beweglichen Platte gehalten zu werden, bei einer vorbestimmten Temperatur oder darunter, das Bimetallelement von der beweglichen Platte in einer Form ähnlich derjenigen der beweglichen Platte gehalten wird, wodurch der bewegliche Kontakt in Berührung mit dem Festkontakt steht, und bei einer Temperatur oberhalb der vorbestimmten Temperatur eine Durchbiegung in der längeren Richtung umgekehrt wird, um das Ende der beweglichen Platte mit dem daran befindlichen beweglichen Kontakt anzuheben und dadurch den beweglichen Kontakt von dem Festkontakt zu trennen.
-
Die leitende Bodenfläche und das Zwischenfixierelement, die den Strompfad bilden, sind vorzugsweise aus einer ferromagnetischen Substanz gebildet und sind vorzugsweise über ein Element verbunden, das nicht Teil des Strompfades ist, und das eine obere Stelle sowie eine Seitenflächenstelle des beweglichen Kontakts umgibt. Dieses Element ist vorzugsweise aus einer ferromagnetischen Substanz gebildet.
-
Die anderen Enden des ersten und des zweiten Anschlusses sind aus dem Basiselement nach außen geführt und mit einem Ende eines Leitungsdrahts verbunden, um in der Dichtung eingebettet zu sein, während das andere Ende des Leitungsdrahts die Dichtung durchsticht, um aus dem Isolierharzgehäuse herausgeführt zu werden.
-
WIRKUNGSWEISE DER ERFINDUNG
-
In dem Motorschutzschalter gemäß der Erfindung sind ein erster Widerstand und bewegliche Platten in Form zweier dünner Plattenelemente, typischerweise in Form von dünnen Metallplättchen, in der Weise angeordnet, dass ein Strompfad des ersten Widerstands und ein Strompfad der beweglichen Platten orthogonal zueinander verlaufen. Dies bietet den Vorteil, dass der Schaltkreis stabilisiert ist durch Minimierung des Einflusses einer elektromagnetischen Kraft, welche die dünnen Plättchen zum Schwingen bringen könnte aufgrund von in gleiche Richtung fließenden Strömen, welche Kräfte hervorrufen, die einander abstoßen, oder Strömen, die in entgegengesetzte Richtungen fließen, wobei sie Kräfte erzeugen, die einander anziehen, wenn die Strompfade parallel zueinander verlaufen.
-
Als Basisteil ist unvermeidlich ein Harzbauteil ausgewählt, welches im Inneren des Isolierharzgehäuses angeordnet ist, wobei die Auswahl im Hinblick auf eine Verarbeitbarkeit erfolgt. Der aus einer dünnen Metallplatte bestehende erste Widerstand schmilzt bei einem starken Stromfluss unvermeidlich. Allerdings ist in eine Lücke zwischen der metallischen beweglichen Platte und der Elektrodenoberfläche des PTC-Elements eines elektronischen Keramikbauteils ein mittlerer Schmelzabschnitt des ersten Widerstands eingefügt, und folglich verbleibt in der Einfügezone der Abschnitt, der aufgrund des Abschmelzens zu einem freien Ende wurde. Dies bietet den Vorteil einer sicheren Unterbrechung des Schaltkreises ohne abträglichen Einfluss auf das Basisteil selbst im Fall eines Durchschmelzens.
-
Ein dritter Widerstand wird erreicht durch Reduzieren des elektrischen Leitungsbereichs der beweglichen Platte, indem im mittleren Bereich der beweglichen Platte ein Langloch vorgesehen wird, das sich in Längsrichtung erstreckt. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die bewegliche Platte, an welchem direkt ein Bimetallelement befestigt ist, ansprechend auf einen starken Strom Wärme erzeugt. Außerdem wird der Vorteil erreicht, dass das Bimetallelement eine kürzere Öffnungszeit zum Öffnen des Kontakts aufweist, da durch den ersten Widerstand Strahlungs- und Konvektionswärme erzeugt wird, wobei der erste Widerstand Wärme auch ansprechend auf einen starken Strom erzeugt, wobei die Wärme direkt durch das Langloch der beweglichen Platte zu dem Bimetallelement gelangt.
-
Eine ferromagnetische Substanz umgibt einen Bereich in der Nähe der Kontaktteile, und sie umgibt die Kontaktteile selbst unter Minimierung des Einflusses seitens eines äußeren Magnetfelds, wodurch der Nachteil vermieden wird, dass der zwischen den Kontakten entstehende Lichtbogen aufgrund des Einflusses durch das äußere Magnetfeld in Bereiche jenseits der Kontakte streut.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1A ist eine geschnittene Draufsicht eines Motorschutzschalters gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und außerdem eine Schnittansicht entlang der Linie F-F in 1B.
-
1B ist eine seitliche Schnittansicht eines Motorschalters der Ausführungsform 1 der Erfindung, außerdem eine Querschnittansicht entlang der Linie E-E in 1A.
-
2A ist eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in 1A.
-
2B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in 1A.
-
3A ist eine Querschnittansicht entlang der Linie G-G in 1B, 2A und 2B.
-
3B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie C-C in 1B, 2A und 2B.
-
3C ist eine Querschnittansicht entlang der Linie D-D in 1B, 2A und 2B.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Form einer beweglichen Platte des Motorschutzschalters der Ausführungsform 1 zeigt.
-
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Beziehung der Verbindung zwischen einem Serien-Strompfad und einem Parallel-Strompfad des Motorschutzschalters der Ausführungsform 1 veranschaulicht.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 erläutert.
-
Ausführungsform 1
-
Wie in den 1A, 1B, 2A und 2B dargestellt ist, enthält ein Motorschutzschalter 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ein Isolierharzgehäuse 2, das eine von einer Dichtung 3 verschlossene Öffnung aufweist. Von einem Basisteil 4 gehaltene oder darin integral eingebettete Komponenten sind in dem Isolierharzgehäuse 2 zusammen mit dem Basisteil 4 untergebracht. Für das Harzteil 4 wird im Hinblick auf einfache Formung ein Harzmaterial verwendet. Die in dem Isolierharzgehäuse 2 zusammen mit dem Basisteil 4 aufgenommenen Komponenten sind folgendermaßen konfiguriert:
Ein Festkontakt 5 und ein erster Anschluss 6, der mit einem Ende 6a an den Festkontakt 5 angeschlossen ist, sind in der in 2A und 3C dargestellten Weise vorgesehen. Der erste Anschluss 6 ist an einer Stelle auf der Nahseite der Zeichnungs-Tiefenrichtung der 2A in Bezug auf den Festkontakt 5 (rechts in 3B) nach unten gebogen, und ist an einer Stelle, die mit dem Boden des Isolierharzgehäuses 2 in Berührung steht, in Richtung der Nahseite der Zeichnungs-Tiefenrichtung der 2A (der Richtung nach rechts in 3C) horizontal gebogen, wobei der erste Anschluss 6 sich unter den Boden des Basisteils 4 erstreckt.
-
Der sich unter den Boden des Basisteils 4 erstreckende erste Anschluss 6 verläuft weiterhin zu einem anderen Ende 6b gegenüber dem einen Ende 6a und ist vertikal gebogen bei horizontalem Verbleiben, wobei der erste Anschluss 6 sich zu der Fernseite der Zeichnungs-Tiefenrichtung der 3C erstreckt (in die Richtung nach rechts in 2B). Wie in 2B zu sehen ist, erreicht der erste Anschluss 6 einen Boden eines Vorderstandteils 4a des Basisteils 4, steht aufrecht und ist dann alsbald wieder horizontal gebogen. Wie in 1A und 2B zu sehen ist, erstreckt sich der erste Anschluss 6 auf den Vorderstandteil 4a nach außen, und der erste Anschluss 6 ist mit einem Ende eines Leitungsdrahts 7 verbunden und in die Dichtung 3 zusammen mit dem Ende des Leitungsdrahts 7 eingebettet.
-
Weiterhin ist, wie in 2A und 3C zu sehen ist, eine bewegliche Platte 9 vorgesehen, die an einem Ende gegenüber dem Festkontakt 5 einen beweglichen Kontakt 8 aufweist. Wie in 4 zu sehen ist, ist im Mittelbereich der beweglichen Platte 9 in dessen längerer Richtung ein Langloch 11 ausgebildet.
-
Wie in den 1A, 2A, 2B, 3A und 3B zu sehen ist, enthält die bewegliche Platte 9 an einer Flächenseite abgewandt zu einer Seite, an der sich der bewegliche Kontakt 8 befindet, Stifte 12 an zwei Enden einer kürzeren Richtung, außerdem Haken 13 an den beiden Enden in der längeren Richtung des Langlochs 11.
-
Wie in 1A, 2A, 2B, 3A und 3B zu sehen ist, hält die bewegliche Platte 9 ein Bimetallelement 14 an einer Fläche abgewandt zu der Fläche mit dem beweglichen Kontakt 8. Die in Längsrichtung befindlichen Enden des Bimetallelements 14 stehen lose in Eingriff mit den Haken 13 der beweglichen Platte 9, und die Stellen der beiden Enden in der kürzeren Richtung des Bimetallelements 14 werden von den Stiften 12 der beweglichen Platte 9 derart gesteuert, dass sie von der beweglichen Platte 9 gehalten werden.
-
Wie in 1A, 2A und 2B gezeigt ist, ist die bewegliche Platte 9 in der Weise konfiguriert, dass ein Ende abgewandt von dem Ende mit dem beweglichen Kontakt 8 in fixierter Weise von einer leitenden Zwischenfixierplatte 15 gehalten wird. Die Zwischenfixierplatte 15 besteht aus einer ferromagnetischen Substanz und ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie etwa die Hälfte einer Oberseite des hinteren Teils des Basisteils 4 abdeckt, wie in den 1A und 1B dargestellt ist, wobei gemäß 3A und 3B die leitende Zwischenfixierplatte 15 Seiten enthält, die sich über die beiden Seitenflächen des Basisteils 4 nach unten erstrecken, wodurch sie an dem Basisteil 4 fixiert sind.
-
Folglich ist ein Ende abgewandt von dem Ende mit dem beweglichen Kontakt 8 der beweglichen Platte 9, wie in 1A, 2A und 2B dargestellt ist, an dem Basisteil 4 über die Zwischenfixierplatte 15 festgelegt. Die bewegliche Platte 9 bildet einen Strompfad in Längsrichtung von dem Ende mit dem beweglichen Kontakt 8 hin zu dem an der Zwischenfixierplatte 15 fixierten Ende.
-
An dem Ende, welches dem an dem Ende der Zwischenfixierplatte 15, welches dem die bewegliche Platte 9 fixiert haltenden Ende abgewandt ist, das heißt an einer Stelle rechts von einem vorderen Ende gegenüber der Dichtung 3, erstreckt sich gemäß 1A ein Zungenstück 15a, welches eine Stufe unterhalb der Oberseite enthält, nach vorn, um einen ersten Elektrodenabschnitt 15a zu bilden (im folgenden mit dem gleichen Bezugszeichen wie das Zungenstück versehen).
-
2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, und dementsprechend befindet sich das Zungenstück (der erste Elektrodenabschnitt) 15a auf der Nahseite der Zeichnungs-Tiefenrichtung und ist folglich in 2B nicht zu sehen.
-
Ein Ende 16a eines ersten Widerstands 16 ist mit dem ersten Elektrodenabschnitt 15a verbunden. Der erste Widerstand 16 ist ein dünnes Blech, bestehend aus einem Metallstück in Form eines „Rechtecks, aus dem eine Seite entfernt wurde”. Das Metallstück ist ein Metall mit hohem spezifischen Widerstand im Vergleich zu beispielsweise Kupfer, Eisen und einem in dem Stromkreis verwendeten Anschluss. Beispielsweise kann für das dünne Blech ein Edelstahlmaterial verwendet werden.
-
An einer Seite abgewandt von der Seite des Basisteils 4, an der sich der erste Elektrodenabschnitt 15a befindet, befindet sich ein zweiter Elektrodenabschnitt 17, der so angeordnet ist, dass er von der Zwischenfixierplatte 15 beabstandet ist, das heißt von ihr isoliert ist. Ein anderes Ende 16b des ersten Widerstands 16 ist mit der Oberseite des zweiten Elektrodenabschnitts 17 verbunden, und ein Ende 18a eines zweiten Anschlusses 18 ist mit der Unterseite des zweiten Elektrodenabschnitts 17 verbunden.
-
Wie in 1B gezeigt ist, erstreckt sich der zweite Anschluss 18 horizontal in einer Öffnungsrichtung innerhalb des Isolierharzgehäuses 2, und der zweite Anschluss 18 erstreckt sich unter das Basisteil 4 und ist unmittelbar in vertikaler Richtung abwärts gebogen. Der zweite Anschluss 18 erstreckt sich zu dem Boden des Isolierharzgehäuses 2 und ist dann erneut in horizontaler Richtung gebogen. Der zweite Anschluss 18 erstreckt sich zu dem Boden des Vorderstandteils 4a und steht aufrecht. Der zweite Anschluss 18 verläuft erneut horizontal, wird zu einem anderen Ende 18b abgewandt von dem einen Ende 18a und erstreckt sich ausgehend von dem Vorderstandteil 4a nach außen. Wie in 1A zu sehen ist, ist der zweite Anschluss 18 mit einem Ende eines weiteren Leitungsdrahts 7 verbunden und ist zusammen mit diesem weiteren Leitungsdraht 7 in die Dichtung 3 eingebettet.
-
Wie in 5 zu sehen ist, wird durch Verbinden der oben angesprochenen Komponenten innerhalb des Isolierharzgehäuses 2 ein Serien-Strompfad gebildet, bestehend aus dem ersten Anschluss 6, dem Festkontakt 5, der beweglichen Platte 8, der beweglichen Platte 9, der Zwischenfixierplatte 15, dem ersten Elektrodenabschnitt 15a, dem ersten Widerstand 16, dem zweiten Elektrodenabschnitt 17 und dem zweiten Anschluss 18.
-
Wie oben beschrieben, ist das eine Ende 16a des ersten Widerstands 16 an den ersten Elektrodenabschnitt 15a angeschlossen, und das andere Ende 16b des ersten Widerstands 16 ist mit dem zweiten Elektrodenabschnitt 17 verbunden. Der erste Widerstand 16 bildet eine Brücke zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt 15a und dem zweiten Elektrodenabschnitt 17. Wie in 1A gezeigt ist, ist der erste Widerstand 16 in der Weise angeordnet, dass eine Längsrichtung, welche einen Mittelabschnitt 16c enthält, orthogonal zu einer Längsrichtung der beweglichen Platte 9 verläuft, das heißt orthogonal zu einer Richtung, in welcher elektrischer Strom fließt.
-
Wie oben erläutert, sind der erste Widerstand 16 und die bewegliche Platte 9, das heißt das dünne Metallblechelement, in der Weise angeordnet, dass ihre Strompfade orthogonal zueinander verlaufen. Diese orthogonale Ausgestaltung kann den Strom stabilisieren, indem sie eine Fehlfunktion wie beispielsweise ein Schwingen minimiert, welches durch Kräfte verursacht werden kann, die einander abstoßen, oder durch Kräfte, die einander anziehen, wenn die Strompfade zueinander parallel verlaufen.
-
Wie in 1A und 2A dargestellt ist, liegt der erste Widerstand 16 dem Bimetallelement 14 über das Langloch 11 der beweglichen Platte 9 gegenüber, wie aus 4 hervorgeht.
-
Dementsprechend gelangt zusätzlich zu der ansprechend auf einen starken Strom durch die bewegliche Platte 9 mit dem direkt daran angebrachten Bimetallelement 14 erzeugten Hitze die Strahlungs- und Konvektionswärme, die von dem ersten Widerstand 16 erzeugt wird, der ebenfalls Wärme ansprechend auf einen starken Strom erzeugt, auf direktem Wege durch das Langloch 11 der beweglichen Platte 9 zu dem Bimetallelement 14, so dass die zum Öffnen des Kontakts erforderliche Zeit für das Bimetallelement 14 verkürzt werden kann.
-
Dazu ist eine Einrichtung, die einen Parallel-Strompfad bildet, in den Serien-Strompfad eingebaut, das heißt, wie in den 2A, 2B, 3A und 3B gezeigt ist, befindet sich in einer Ausnehmung 4b etwa im Mittelbereich des Basisteils 4 ein zweiter Widerstand 19.
-
Bei Temperaturen unterhalb einer vorbestimmten Temperatur hat der zweite Widerstand 19, bei dem es sich um ein PTC-Element (einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten) handelt, einen geringen elektrischen Widerstand und leitet folglich elektrischen Strom gut. Bei Temperaturen oberhalb der vorbestimmten Temperatur nimmt der zweite Widerstand 19 einen hohen elektrischen Widerstandswert an und erzeugt demzufolge Wärme.
-
Der zweite Widerstand 19 enthält eine oberseitige Elektrode, die an die Zwischenfixierplatte 15 anschlägt, und eine unterseitige Elektrode, die mit einer leitenden Bodenplatte 22 über mehrere Vorsprünge 21 verbunden ist. Die leitende Bodenplatte 22 besteht aus einer ferromagnetischen Substanz und ist an den ersten Anschluss 6 angeschlossen.
-
Im Vergleich zu dem vorerwähnten Serien-Strompfad von dem ersten Anschluss 6 zu dem zweiten Anschluss 18 wird also ein Parallelkreis aus der leitenden Bodenplatte 22, den Vorsprüngen 21 und dem zweiten Widerstand 19 gebildet, der parallel zu dem Strompfad verläuft, der sich zusammensetzt aus dem ersten Anschluss 6, dem Festkontakt 5, dem beweglichen Kontakt 8, der beweglichen Platte 9 und der Zwischenfixierplatte 15, wie in 5 dargestellt ist.
-
Ein Strom von einem Treiberdraht zum Betreiben eines (nicht dargestellten) Motors, der an die beiden Leitungsdrähte 7 des Motorschutzschalters 1 angeschlossen ist, fließt durch den Serien-Strompfad und den Parallel-Strompfad gemäß 5 zwischen dem ersten Anschluss 6 und dem zweiten Anschluss 18.
-
Wenn der Strom übermäßig stark wird, beispielsweise durch Überlastung eines Motors, erzeugen die bewegliche Platte 9 und der erste Widerstand 16 Wärme in Abhängigkeit des überstarken Stroms. Durch die bewegliche Platte 9 und den ersten Widerstand 16 erzeugte wärme strahlt durch das Bimetallelement 14 und den zweiten Widerstand 19. Die Wärme erhöht den Widerstandswert des zweiten Widerstands 19, und entsprechend dem erhöhten Widerstandswert erzeugt der zweite Widerstand 19 zusätzlich Wärme, wodurch der Widerstandswert zusätzlich erhöht wird.
-
In dem Serien-Strompfad und dem Parallel-Strompfad wird bei einer vorbestimmten Temperatur oder darunter das Bimetallelement 14 von der beweglichen Platte 9 in einer Form gehalten, die der Form der beweglichen Platte 9 ähnelt, demzufolge der bewegliche Kontakt 8 an dem Festkontakt 5 anliegt.
-
Bei Temperaturen oberhalb der vorbestimmten Temperatur wird die Durchbiegung in Längsrichtung umgekehrt, wodurch das Ende der beweglichen Platte 9 mit dem daran befindlichen beweglichen Kontakt 8 angehoben wird, was den beweglichen Kontakt 8 von dem Festkontakt 5 trennt.
-
Die vorbestimmte Temperatur ist die Temperatur der Widerstandswärme innerhalb des Isolierharzgehäuses 2, die von der beweglichen Platte 9, dem ersten Widerstand 16 und dem zweiten Widerstand 19 ansprechend auf einen Überstrom (einen Starkstrom) erzeugt wird, der durch den in 5 dargestellten Schaltkreis fließt, einhergehend mit der Überlastung des (nicht gezeigten) Motors, der von dem Motorschutzschalter 1 zu schützen ist.
-
Das Bimetallelement 14 wird von einer durch den Überstrom hervorgerufenen Temperatur thermisch aktiviert, so dass der bewegliche Kontakt 8 und der Festkontakt 5 voneinander getrennt werden, was als Ergebnis eine Unterbrechung des Stroms zur Folge hat.
-
Der durch Trennen des beweglichen Kontakts 8 von dem Festkontakt 5 unterbrochene Strom fließt durch die leitende Bodenplatte 22, die Vorsprünge 21 und den zweiten Widerstand 19 in dem Parallelzweig. Die Wärme innerhalb des Isolierharzgehäuses 2, die das Bimetallelement 14 thermisch aktiviert hat, hat bereits den elektrischen Widerstandswert des zweiten Widerstands 19 erhöht.
-
Den zweiten Widerstand 19 durchfließt tendenziell ein starker Strom, so dass der zweite Widerstand 19 Wärme erzeugt, was den elektrischen Widerstand zusätzlich erhöht und im Ergebnis den Stromfluss im wesentlichen zum Stillstand bringt. Nachdem der Strom durch den Stromkreis unterbrochen ist, kann also auf die oben beschriebene Weise der Motorschutzschalter 1 dieses Beispiels den Unterbrechungszustand fortsetzen.
-
Ein durch eine Überlast hervorgerufener übermäßig starker Strom schmilzt den Mittelbereich 16c des ersten Widerstands 16. Folglich wird der Strom vollständig unterbrochen, bevor das Bimetallelement 14 thermisch aktiviert wird.
-
Wie in 2A dargestellt ist, ist der erste Widerstand 16 in der Weise angeordnet, dass der Mittelabschnitt 16c in Längsrichtung in eine Lücke eingefügt ist, die zwischen dem zweiten Widerstand 19 und einer inneren Stelle gebildet ist bezüglich eines Abschnitts, an welchem der bewegliche Kontakt 8 der beweglichen Platte 9 ausgebildet ist.
-
Der durch den Schmelzvorgang zu einem freien Ende gewordene Abschnitt verbleibt in der Einfügezone. Selbst wenn also für den unwahrscheinlichen Fall, dass der erste Widerstand 16 durchbrennt, wird das aus Harzmaterial bestehende Basisteil 4 nicht berührt und folglich auch nicht abträglich beeinflusst.
-
Das heißt: der Schaltkreis kann sicher unterbrochen werden, ohne dass eine Beschädigung anderer interner Komponenten stattfindet. Durch Ersetzen lediglich des ersten Widerstands 16 nach dem Durchbrennen kann der Motorschutzschalter 1 also recycelt und erneut verwendet werden.
-
Wie in den 1A, 1B, 2A, 2B und 3C dargestellt ist, werden in dem Motorschutzschalter 1 dieses Beispiels eine obere Stelle und eine Seitenflächenrichtung des Kontaktteils des beweglichen Kontakts 8 und des Festkontakts 5 von einem ferromagnetischen Element 23 umgeben, welches als Element ausgebildet ist, das nicht Bestandteil eines Strompfads ist. Außerdem sind, wie oben erläutert wurde, die Zwischenfixierplatte 15 und die leitende Bodenplatte 22, die den Strompfad bilden, ebenfalls aus einer ferromagnetischen Substanz gebildet.
-
Wie oben erläutert, umgibt eine ferromagnetische Substanz einen Bereich in der Nähe der Kontaktteile und die Kontaktteile selbst, um den Einfluss eines äußeren Magnetfelds zu minimieren und so den Nachteil zu vermeiden, dass der zwischen den Kontakten entstehende Lichtbogen in einem anderen Bereich als den der Kontakte streut aufgrund des Einflusses eines äußeren Magnetfelds.
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar als Motorschutzschalter, der ansprechend auf eine übermäßige mechanische Last betätigt wird, um die Unterbrechung eines Stroms aufrecht zu erhalten, der ansonsten durch den Motor fließen würde.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Motorschutzschalter
- 2
- Isolierharzgehäuse
- 3
- Dichtung
- 4
- (das) Basisteil
- 4a
- (der) Vorderstandteil
- 4b
- Ausnehmung
- 5
- Festkontakt
- 6
- erster Anschluss
- 6a
- das eine Ende
- 6b
- das andere Ende
- 7
- Leitungsdraht
- 8
- beweglicher Kontakt
- 9
- bewegliche Platte
- 11
- Langloch
- 12
- Stift
- 13
- Haken
- 14
- Bimetallelement
- 15
- Zwischenfixierplatte
- 15a
- Zungenstück (erster Elektrodenabschnitt)
- 16
- Erster Widerstand
- 16a
- das eine Ende
- 16b
- das andere Ende
- 16c
- Mittelabschnitt
- 17
- Zweiter Elektrodenabschnitt
- 18
- Zweiter Anschluss
- 18a
- das eine Ende
- 18b
- das andere Ende
- 19
- Zweiter Widerstand
- 21
- Vorsprung
- 22
- Leitende Bodenplatte
