DE1165130B - Bimetallschaltvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-40/05

Nummer: 1165 130

Aktenzeichen: T18700 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 18. JuH 1960

Auslegetag: 12. März 1964

Die Erfindung betrifft eine Bimetallschaltvorrichtung, insbesondere für Hilfsphasenschaltung.

Es ist bereits ein Bimetallschalter bekannt, der dazu dient, die Hilfswicklung eines Einphasenwechselstrommotors nach dem Anlauf abzuschalten. Dieser Bimetallschalter schaltet die Hilfswicklung in einer ersten Endstellung seines Bimetallstreifens ein, und wenn dann dieser Bimetallstreifen durch den hindurchfließenden elektrischen Strom aufgeheizt wird, so bewegt sich dieser nach einer vorbestimmten, verhältnismäßig kurzen Zeit in eine zweite Endstellung, in der der Bimetallstreifen kurzgeschlossen wird, so daß also kein Strom mehr durch ihn hindurchfließt. Hierdurch sinkt die Temperatur des Bimetallstreifens, so daß sich dieser nach einer entsprechenden Abkühlung aus seiner zweiten Endstellung wegbewegt, jedoch nicht bis zur ersten Endstellung, sondern lediglich bis in eine Zwischenstellung zwischen diesen beiden Endstellungen, in der der Bimetallstreifen erneut vom elektrischen Strom durchflossen wird und sich erwärmt, worauf er sich dann in die zweite Endstellung unter entsprechendem Kurzschluß zurückbewegt. Damit pendelt also der Bimetallstreifen zwischen der zweiten Endstellung und einer mittleren Zwischenstellung hin und her, ohne in diesem Normalbetrieb die erste Endstellung wieder zu erreichen.

Dieser bekannte Schalter benötigt noch eine besondere Heizwicklung, um ein rasches Aufheizen zu bewirken, und ist gerade auch hierdurch in seiner Konstruktion verhältnismäßig umständlich und sperrig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache, sich rasch aufheizende Bimetallschaltvorrichtung zu schaffen, die sich für Kleinstbauweise eignet. Diese Aufgabe wird bei Bimetallschaltvorrichtungen, insbesondere für Hilfsphasenabschaltung, mit einem Ruhe- und einem Arbeitskontakt, die bei Temperaturanstieg durch das sie tragende Bimetallglied nacheinander so betätigt werden, daß in einem Zwischenstadium beide Kontakte offen sind und im Endzustand das sonst stromdurchflossene Bimetallglied kurzgeschlossen ist, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Bimetallglied, welches in an sich bekannter Weise mäanderförmig ausgebildet und mit seinen beiden Außenschenkeln stromleitend befestigt ist, an seinem freien Ende ein U-förmiges Isolierstück und darüber geklemmt einen gleichfalls U-förmigen Kontaktbügel als Träger für den Ruhekontakt und den Doppelarbeitskontakt aufweist, während die den Anschlußstellen benachbarten Windungsenden durch Isolierstücke des Gehäuses in ihrer Lage fixiert sind.

Bimetallschaltvorrichtung

Anmelder:

Texas Instalments Incorporated, Dallas, Tex.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier
und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc,
Patentanwälte, Stuttgart S, Uhlandstr. 16

Als Erfinder benannt:

Clifford Allan Bodge, Attleboro, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. JuU 1959 (Nr. 830 220)

Durch die mäanderartige Anordnung ergibt sich ein höherer Widerstand des Bimetallgliedes, und die Kontakte sind an diesem an sich instabilen Bimetallglied in so günstiger Weise befestigt, daß nicht nur an der Einspannstelle, sondern insbesondere auch an dem frei beweglichen Ende das Bimetallglied eine hohe Festigkeit und Stabilität erreicht. Erwähnt sei, daß ein solches mäanderartiges Bimetallglied in der Ausführungsform gemäß der Erfindung die gleiche Kraft wie ein ungeschlitztes Bimetallglied ausübt und aus diesem Grunde die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung auf besonders niedrige Ströme anspricht. Diese günstige Eigenschaft wird noch dadurch verbessert, daß durch die feste und sichere Verbindung der freien Enden des mäanderartigen Bimetallgliedes der Querschnitt und die Stärke der einzelnen Windungen verhältnismäßig klein gemacht werden können, wodurch wiederum der Widerstand erhöht wird. Infolge der gedrungenen Bauart eignet sich die erfindungsgemäße Bimetallschaltvorrichtung in besonderem Maße für eine Miniaturausführung und kann so auf kleinstem Raum untergebracht werden. Erwähnt sei, daß das Schlitzen eines Bimetall-Streifens zur Erhöhung seines Widerstandes an sich bekannt ist. Doch ist diese bekannte Konstruktion insofern nachteilig, als die Enden des Bimetallstreifens durch angenietete Platten zusammengehalten sind, eine Konstruktion, die eine Verstärkung des

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Bimetallstreifens erfordert und im übrigen teuer und verhältnismäßig umständlich ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bimetallschaltvorrichtung, wobei Teile des Deckels entfernt sind,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Bimetallschaltvorrichtung, wobei Teile abgebrochen sind,

Grundkörper 12 ist ferner mit einem keilartigen, sich nach oben erstreckenden Vorsprung 43 versehen, der sich entlang der Längsmittellinie des Grundkörpers erstreckt (s. insbesondere F i g. 2, 2 a, 3 und 4). Die 5 abgebogenen Teile 29 der Anschlußstücke 26 und 28 liegen gegen die Seiten des Vorsprungs 43 an und wirken mit diesen so zusammen, daß die fluchtende Lage der Anschlußstücke 26 und 28 in bezug auf den Grundkörper gesichert ist. Das Anschlußstück

F i g. 2 a eine Teilansicht nach F i g. 2, die das io 30 hat ein abgebogenes Teil 42 (s. insbesondere Thermoglied und die von ihm getragenen Kontakte Fig. 2 und 2a), das auf der oberen Fläche des in einer Zwischenstellung darstellt,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der F i g. 2,

Grundkörpers 12 aufliegt und als Grenzanschlag für das Einschieben des Anschlußstückes 30 in den Schlitz 18 und ferner dazu dient, um das Anschluß-

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine Untergruppe der 15 stück 30 und den Kontakt 34 relativ zueinander in erfindungsgemäßen Bimetallschaltvorrichtung, der richtigen Lage zu halten.

F i g. 6 eine Seitenansicht auf die Untergruppe ge- Die Bimetallschaltvorrichtung 10 weist ein elek-

mäß F i g. 5, trisch leitendes, auf Wärme ansprechendes, soge-

F i g. 7 eine schaubildliche Ansicht eines einen nanntes Bimetallglied auf, das als Ganzes mit 50 Kontakt tragenden Anschlußstückes der Bimetall- 20 bezeichnet ist und einen auf Wärme ansprechenden schaltvorrichtung, Bimetallstreifen 52 besitzt, dessen eine hohe Aus-

F i g. 8 eine Draufsicht auf ein teilweise geformtes dehnung aufweisende Schicht mit 54 und dessen eine Stanzstück für das Thermoglied, niedrige Ausdehnung aufweisende Schicht mit 56

Fig. 9 und 10 schematische Schaltschemata für bezeichnet ist (s. insbesondere Fig. 2, 2a und 6). die Bimetallschaltvorrichtung in Kombination mit 25 Die Schichten 54 und 56 sind in der Zeichnung einem elektrischen Hilfsphasenmotor. durch HES bzw. LES gekennzeichnet. Der Bimetall-

In den F i g. 1 bis 4 ist eine Bimetallschaltvorrich- streifen 52 ist von entgegengesetzten Seiten her, wie tung gemäß der Erfindung dargestellt, die als ein bei 58 angedeutet, geschlitzt, so daß eine Vielzahl thermisches Zeitverzögerungsrelais ausgebildet und von Teillängen 60 entsteht, die elektrisch in Reihe als Ganzes mit 10 bezeichnet ist. Die Bimetallschalt- 30 miteinander verbunden sind (s. insbesondere F i g. 8). vorrichtung 10 weist einen Grundkörper 12 auf, der Der Bimetallstreifen 52 weist ferner einen U-förmigen, aus einem handelsüblichen, elektrisch isolierenden mit 62 bezeichneten Bügel auf, der aus einem Ma-Kunststoff, wie beispielsweise einem Phenolharz- terial mit hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht und kunststoff, gebildet ist. Der Grundkörper hat eine der das eine Ende der Querlängen 60 des Bimetall-Vielzahl von senkrechten, oben offenen Schlitzen oder 35 Streifens 52 umfaßt. Die oberste Querlänge 60 a (ge-Ausnehmungen 14 und 16 und besitzt ferner einen maß F i g. 1 und 5) oder die äußere Querlänge 60 a Schlitz 18, der sich nach außen in bezug auf den (gemäß Fig. 4) ist elektrisch am einen Ende des Grundkörper öffnet. Elektrisch leitende Anschluß- U-förmigen Bügels 62, beispielsweise durch eine stücke 26,28 und 30 sind in den Ausnehmungen bzw. Schweißung 68, mit einem oder mit beiden Schenin diesem Schlitz angeordnet. An den oberen Flächen 40 kein 64 und 66 des U-förmigen Bügels 62 verbunden, der Anschlußstücke 26 und 28 sind stationäre elek- Das andere Ende 61 σ der Querlänge 60 a ist elektrische Kontakte 32 und 33 angebracht (s. insbeson- trisch mit der unteren Fläche des Teiles 27 des dere Fig. 1, 2 und 2a). Auf dem Anschlußstück30 Anschlußstückes 26, beispielsweise durch eine ist ein stationärer elektrischer Kontakt 34 angeord- Schweißung 70, verbunden (s. insbesondere F i g. 3) net, der ebenfalls mit diesem Anschlußstück elek- 45 und ruht auf der Schulter 36 des Grundkörpers 12 trisch verbunden ist. im zusammengebauten Zustand. Die unterste Quer-

Die Anschlußstücke 26 und 28 sind spiegelbildlich länge 60 ft (gemäß Fi g. 1 und 5) ist mit ihrem einen und in sonstiger Hinsicht im wesentlichen identisch. Ende 61b mit der Unterseite des abgebogenen Teiles F i g. 7 zeigt das Anschlußstück 26 schaubildlich. 27 des Anschlußstückes 28, beispielsweise durch eine Dieses Anschlußstück 26 weist einen vorstehenden 50 Schweißung 72, elektrisch verbunden. Die Querlänge abgebogenen Teil 27 und einen länglichen abge- 61 b, die mit der Unterseite des abgebogenen Teiles bogenen Teil 29 auf, an dessen oberem Ende der 27 des Anschlußstückes verschweißt ist, ruht auf der Kontakt 32 befestigt ist. Auch das Anschlußstück 28 Schulter 38 des Grundkörpers in zusammengebautem weist einen ähnlichen, abgebogenen Teil 27 und Zustand (s. insbesondere Fig. 3). Die Enden sämteinen abgebogenen Teil 29 auf, auf dessen oberem 55 ficher Längen 60 und 60 b, mit Ausnahme der Querlänge 60 a, sind an der Seite des Thermogliedes, die den U-förmigen Bügel 62 trägt, elektrisch von den benachbarten Teilen des U-förmigen Bügels 62 mit Hilfe einer Lage aus elektrisch isolierendem Material 60 74 isoliert (s. insbesondere Fig. 1 und 5). Das elektrische Isoliermaterial 74 ist zwischen den Schenkeln 64 und 66 des U-förmigen Bügels 62 angeordnet und überdeckt die Enden der übrigen Querlängen (gemäß F i g. 5) und ist ferner mit den Enden der richtige Lage relativ zum Grundkörper zu bringen 65 Querlängen und dem U-förmigen Bügel fest ver-(s. insbesondere F i g. 2 und 3). Der Teil 29 ruht auf bunden. Damit ist nur das Ende der obersten Querder oberen Fläche des Grundkörpers 12, wie dies länge 60a (gemäß Fig. 1 und 5) in elektrisch leitendeutlich aus F i g. 2 und 2 a ersichtlich ist. Der der Verbindung zum U-förmigen Bügel 62, während

Ende der Kontakt 33 befestigt ist. Die Teile 27 der Anschlußstücke 26 und 28 und die mit diesen Teilen verbundenen Teile ruhen auf Schultern 36 und 38, die am Grundkörper 12 angeordnet sind (s. insbesondere Fig. 3).

Der Grundkörper 12 weist ferner einen Schlitz 40 auf, der ein Teilstück des abgebogenen Teiles 29 der Anschlußstücke 26 und 28 aufnimmt und mit diesen zusammenwirkt, um so die Anschlußstücke in die

die übrigen Enden der Querlängen elektrisch gegenüber dem U-förmigen Bügel 62 isoliert sind.

An der oberen Fläche des Schenkels 64 des U-förmigen Bügels 62 ist ein elektrischer Kontakt 76 elektrisch verbunden. Der Kontakt kann in und außer Berührung mit dem Kontakt 34 entsprechend der Bewegung des Thermoschalters 50 bei vorbestimmten Temperatur- und Strombedingungen kommen.

Der Schenkel 66 des U-förmigen Bügels 62 trägt an seiner unteren Fläche Kontakte 80 und 81, die in elektrischer Verbindung mit dem Bügel stehen und entsprechend der Bewegung des Bimetallgliedes 50 in Berührung bzw. außer Berührung mit den Kontakten 32 und 33 entsprechend vorbestimmten Temperatur- und Strombedingungen kommen. Die mittleren Querlängen des Bimetallstreifens 52 weisen an ihren Enden abgebogene Teile 84 gegenüber dem U-förmigen Bügel62 auf (s. insbesondere Fig. 1, 2, 3 und 5). Die abgebogenen Teile 84 passen in einen sich quer erstreckenden Schlitz 85, der am Grundkörper 12 angeordnet ist (s. insbesondere Fig. 1, 2 und 2 a).

Die mittleren Querlängen ruhen auf einer sich quer erstreckenden Schulter 87 des Grundkörpers 12, die neben dem Schlitz 85 angeordnet ist (s. insbesondere Fig. 2 und 2a). Die Enden86 der Querlängen neben und zu beiden Seiten der mittleren Längen ruhen ebenfalls auf der Schulter 87 und stoßen an die Rückwand des Schlitzes 85 an (s. insbesondere F i g. 2 und 2 a). Durch die Anlage der Enden 86 gegen die Wand 88 wird das Bimetallglied so eingepaßt, daß es genau in Längsrichtung fluchtet. Mit Hilfe eines weiter unten noch näher beschriebenen Deckels wird das Bimetallglied 50 in seinem endgültigen zusammengebauten Zustand gehalten und an einer senkrechten Bewegung relativ zum Grundkörper 12 gehindert.

Die abgebogenen Teile 84 und die Enden 86 der mittleren Querlängen des Bimetallstreifens 52 sind auf der Schulter 87 gehalten, wenn der Thermoschalter 50 in endgültig zusammengesetztem Zustand ist (s'. insbesondere F i g. 2, 2 a und 3). Diese Schulter ist höher als die Enden 61 α und 61 b der äußeren Querlängen 60 a und 606. Der Höhenunterschied verhindert eine Berührung zwischen den Enden 86 und den benachbarten Anschlußstücken 26 und 28.

Das freie Ende des Bimetallgliedes 50 ist unter einem Winkel zum Hauptteil des Bimetallgliedes so abgebogen, daß nach dem endgültigen Zusammenbau der mittleren Querlängen mit ihren abgebogenen Teilen 84 und Enden 86 die Schenkel 64 und 66 des U-förmigen Bügels 62 (die im wesentlichen parallel zueinander sind) und die Kontakte 80, 81 und 76 in Ebenen liegen, die im wesentlichen parallel zu einer durch die Kontakte 32 und 33 gehenden Ebene und zu der Ebene des Kontaktes 34 parallel sind.

Die Bimetallschaltvorrichtung 10 hat ferner einen Deckel 90, der aus dem gleichen Material wie der Grundkörper sein kann. Der Deckel 90 weist einen sich nach unten erstreckenden Vorsprung 92 auf, der mit dem Deckel einstückig sein kann und in einen entsprechenden, im Grundkörper 12 vorhandenen Schlitz 94 eingreift (s. insbesondere Fig. 1 und 2). Der innere Umfang des Deckels 90 paßt in den unregelmäßigen äußeren Umfang des Grundkörpers 12 (s. insbesondere Fig. 1, 3 und 4). Der Deckel90 kann mit dem Grundkörper 12 in irgendeiner bekannten Weise, beispielsweise durch Schrauben, Verformen, Kleben usw., verbunden werden. Diese Verbindungsmittel sind jedoch nicht dargestellt. Der Deckel 90 weist ferner einen domartigen, sich nach unten erstreckenden Ansatz 94 a auf, der gegen die obere Fläche des Anschlußstückes 30 anliegen kann und das letztere nach unten in den Schlitz 18 so weit hineindrückt (s. insbesondere Fig. 2), bis sein abgebogener Teil 42 gegen die benachbarte obere ίο Fläche des Grundkörpers 12 so anliegt, daß das Anschlußstück 30 in der gewünschten endgültigen Lage im Grundkörper gehalten ist.

Der Deckel 90 weist ferner sich quer nach unten erstreckende Ansätze 96 und 98 auf, die dazu dienen, das Bimetallglied 50 entsprechend einseitig einzuspannen. Der Ansatz 96 kann dabei gegen die mittleren Querlängen des Bimetallgliedes 50 neben den abgebogenen Teilen 84 und den Enden 86 liegen, um diese Querlängen fest gegen die Schulter 87 des Grundkörpers 12 zu halten und im endgültigen Zusammenbau im wesentlichen jede senkrechte Bewegung zwischen diesen Teilen zu verhindern. Die Ansätze 98 (s. insbesondere F i g. 2 und 3) liegen gegen die obere Fläche der Teile 27 der Anschlußstücke 26 und 28 an und dienen dazu, die Teile 27 der Anschlußstücke 26 und 28 und die Enden 61 α und 61 b der Querlängen 60 a und 606 des Bimetallgliedes in Berührung mit den Schultern 36, 38 des Grundkörpers 12 zu halten. Bei Anbringen des Deckels 90 in seiner endgültigen Lage relativ zum Grundkörper 12 dienen die Ansätze 96, 98 und 94 a dazu, die abgebogenen Teile 84 und Enden 86 der mittleren Querlängen des Bimetallstreifens 52 und die Anschlußstücke 26, 28 und 30 am Grundkörper 12 zu halten.

In der Praxis werden das Bimetallglied 50 und die Anschlußstücke 26 und 28 als Untergruppe zusammengebaut (s. insbesondere F i g. 5 und 6), die dann in den Grundkörper 12 eingeführt wird, wobei die abgebogenen Teile 84 in den Schlitz 85 eingeschoben werden und die Enden 86 in Berührung mit der Wand 88 kommen und auf der Schulter 87 ruhen. Danach wird das Anschlußstück 30 in den Schlitz 18 eingesteckt und der Deckel 90 auf dem Grundkörper 12 angeordnet und an diesem befestigt, so daß also die Teile in einer festen zusammengebauten Lage durch die Ansätze 94 a, 96 und 98 gehalten sind.

Die bis jetzt beschriebene Bimetallschaltvorrichtung ist im besonderen zur Verwendung als thermisches Zeitverzögerungsschutzrelais für elektrische Hilfsphasenkleinmotoren geeignet. Hier wirkt die Bimetallschaltvorrichtung als Steuerung für die Anlaßwicklung derartiger Motoren, die üblicherweise in irgendwelchen Geräten eingebaut sind und dicht gewickelte Anlaßwicklungen haben. Die Bimetallschaltvorrichtung 10 dient dann dazu, die Anlaßwicklung innerhalb der erforderlichen kurzen Zeit entsprechend dem bestimmten Motortyp abzuschalten, um so ein ständiges Durchfließen von Strom durch die Anlaßwicklung während einer längeren Zeit und für übermäßig hohe Ströme zu vermeiden. Die Kontakte 76 und 34 der Bimetallschaltvorrichtung 10 bilden ein Paar von üblicherweise geschlossenen Anlaßwicklungskontakten, wenn dieses Relais als Schutz- oder Schaltvorrichtung für die Anlaßwicklung von elektrischen Hilfsphasenmotoren verwendet wird. Bei dieser Verwendung bildet der Schenkel 66 des einen Kontakt tragenden U-förmigen Bügels 62 ein

Nebenschlußglied, und die Kontakte 80 und 32 und 81 und 33 bilden zwei Paare von normalerweise offenen Nebenschlußkontakten. Die normalerweise offenen Nebenschlußkontakte 80 und 32 und 81 und

33 bewirken eine Überbrückung des Bimetallstreifens 52 (nachdem die normalerweise geschlossenen Anlaßkontakte 76 und 34 sich geöffnet haben), um so ein Überhitzen und Ausbrennen des Bimetallstreifens 52 zu verhüten und den letzteren auf einer Temperatur zu halten, die nur wenig über der Rückstelltemperatur liegt.

In den Schaltdiagrammen der Fig. 9 und 10 ist das Verzögerungsrelais schematisch in beispielsweise angegebenen Schutzstromkreisen für einen Hilfsphasenmotor mit einer Hilfsphasenwicklung 110 und einer Hauptwicklung 112 dargestellt.

In F i g. 9 ist das Anschlußstück 26 der Bimetallschaltvorrichtung 10 elektrisch mit L 2, der einen Seite einer Stromquelle, verbunden. Das Anschlußstück 30 ist elektrisch in Reihe mit der Phasenwicklung 110 und das Anschlußstück 28 elektrisch in Reihe mit der Hauptwicklung 112 angeordnet. Die normalerweise geschlossenen Anlaßkontakte 76 und

34 sind in Reihe mit der Anlaßwicklung 110 über das Anschlußstück 30 verbunden. Die Querlängen 60 α und 60 b und alle dazwischenliegenden Teillängen 60 sind in Reihe mit der Hauptwicklung 112 über das Anschlußstück 28 verbunden. Die normalerweise offenen Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81,

33 sind in geschlossenem Zustand zusammen mit der Nebenschlußbrücke 66 im Nebenschluß zu den Querlängen 60 a und 60 b und damit im Nebenschluß zu allen dazwischenliegenden Teillängen 60 angeordnet. Damit sind die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 in geschlossenem Zustand und außerdem die Nebenschlußbrücke 66 über das Anschlußstück 28 in Reihe mit der Hauptwicklung 112 angeordnet. In dieser elektrischen Verbindung dient der Schenkel 66 des U-förmigen Gliedes 62, der die Kontakte 80 und 81 trägt, als Nebenschlußbrücke. Wie in F i g. 9 dargestellt, führt der Bimetallstreifen 52, mit Ausnahme der Querlänge 60 a, nur den Hauptwicklungsstrom, gleichgültig ob die Anlaßkontakte 34 und 76 geschlossen oder offen sind. Wenn die Anlaßkontakte

34 und 76 geschlossen sind, führt die Querlänge 60 a sowohl den Anlaß- als auch den Hauptwicklungsstrom, während die übrigen Querlängen nur vom Hauptwicklungsstrom durchflossen sind. Wenn die Anlaßkontakte 34 und 76 und die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 offen sind, führen sämtliche Querlängen des Bimetallstreifens 52 den Hauptwicklungsstrom.

Wie in F i g. 10 angedeutet, ist das Anschlußstück 28 der Bimetallschaltvorrichtung 10 elektrisch mit L 4, d. h. einer Seite der Stromquelle, verbunden. Das Anschlußstück 30 ist elektrisch in Reihe mit der Anlaßwicklung 110 und das Anschlußstück 26 elektrisch in Reihe mit der Hauptwicklung 112 verbunden. Die normalerweise geschlossenen Anlaßkontakte 76 und 34 liegen über das Anschlußstück 30 in Reihe mit der Anlaßwicklung 110. Die Querlängen 60 a und 60 b und alle dazwischenliegenden Teillängen 60 sind in Reihe mit der Hauptwicklung 112 über das Anschlußstück 26 angeordnet. Die normalerweise offenen Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 sind, wenn geschlossen, zusammen mit der Nebenschlußbrücke 66 im Nebenschluß zu den Querlängen 60 a und 60 b und ferner zu allen dazwischenliegenden Teillängen 60 angeordnet. Damit sind die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 (in geschlossenem Zustand) und außerdem die Nebenschlußbrücke 66 in Reihe mit der Hauptwicklung 112 über das Anschlußstück26 verbunden. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, führt der Bimetallstreifen, mit Ausnahme der Querlänge 60 a, sowohl den Anlaß- als auch den Hauptwicklungsstrom, wenn die Anlaßkontakte 76 und 34 geschlossen sind, und die Querlänge 60 a

ίο führt nur den Hauptwicklungsstrom. Wenn die Anlaßkontakte 34 und 76 offen sind, und wenn ferner die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 offen sind, führen sämtliche Querlängen des Bimetallstreifens 52 nur den Hauptwicklungsstrom.

Die Wirkungsweise des Relais 10 in dem Stromkreis nach F i g. 9 ist im wesentlichen wie folgt:

Wenn der Stromkreis nach F i g. 9 unter Spannung ist, fließt beim Anlassen des Motors der Anlaßwicklungsstrom über das Anschlußstück 26, die

ao Querlänge 60 α zum Schenkel 64 des U-förmigen Bügels 62 und von dort zum Kontakt 76, den Kontakt 34 und zum Anschlußstück 30. Der Hauptwicklungsstrom fließt vom Anschlußstück 26, der Querlänge 60 α in Reihe nacheinander durch die Teillängen 60 und dann zur Querlänge 60 b und zum Anschlußstück 28. Wenn die Anlaßkontakte 76 und 34 geschlossen sind, wird der Bimetallstreifen 52 durch den hindurchfließenden Hauptwicklungsstrom erwärmt, und die Querlänge 60 α wird ferner durch den zusätzlichen Anlaßwicklungsstrom erwärmt. Wenn nun der Motor auf seine Normalgeschwindigkeit kommt, bewegt das Bimetallglied 50 den U-förmigen Bügel 62 nach unten (s. insbesondere F i g. 2 und die dort gestrichelten Linien). Infolge der von dem hindurchfließenden Strom erzeugten Wärme trennen sich die Kontakte 76 und 34, und damit wird die Anlaßwicklung innerhalb der erforderlichen sehr kurzen Zeit abgeschaltet.

Fig. 2a zeigt die Zwischenstellung des Thermoschalters, in der sich die Anlaßkontakte 76 und 34 geöffnet haben und die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 offen sind, so daß nun der Hauptwicklungsstrom durch den Bimetallstreifen 52 fließt. Während nun der Bimetallstreifen 52 sich ständig infolge des hindurchfließenden Hauptwicklungsstromes gemäß dem oben beschriebenen Zustand nach Fig. 2a erwärmt, bewegt er sich ständig weiter nach unten und bringt die normalerweise offenen Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 in Berührung (s. F i g. 2 und die dort eingetragenen gestrichelten Linien), wodurch der Hauptwicklungsstrom im Nebenschluß zum Bimetallstreifen 52 fließt, und der Strom nunmehr über das Anschlußstück 26, den Kontakt 32 den Kontakt 80, die Nebenschlußbrücke 66, den Kontakt 81, den Kontakt 33 und das Anschlußstück 28 fließt. Der Strom überbrückt also nun den Bimetallstreifen 52, so daß der letztere gegen Überhitzung und Ausbrennen infolge übermäßig hohen Stromes geschützt ist, der bei Überlastung oder festgefahrenem Rotor auftreten könnte. Ähnliches trifft auch dann zu, wenn der Hauptwicklungsstrom eine zu lange Zeit durch den Bimetallstreifen 52 fließt. Nachdem die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 geschlossen sind, wodurch der Hauptwicklungsstrom den Bimetallstreifen 52 überbrückt, kühlt der letztere ab und bewegt sich nach oben. Hierdurch öffnen sich die Nebenschlußkontakte und nehmen die in F i g. 2 a gezeigte Zwischenstellung ein. Durch

das Öffnen der Nebenschlußkontakte fließt nun der Hauptwicklungsstrom erneut durch den Bimetallstreifen 52, so daß dieser weiter erwärmt wird. Diese weitere Erwärmung ist nun die Ursache für eine Bewegung des Bimetallstreifens 52 in einer solchen Richtung, daß die Nebenschlußkontakte wieder geschlossen werden, bevor der Bimetallstreifen 52 sich abgekühlt hat und sich gemäß Fig. 2 und 2a so weit nach oben bewegt hat, daß die Anlaßkontakte 76 und 34 geschlossen werden. Wenn der Bimetallstreifen 52 einmal die Anlaßkontakte 34 und 76 geöffnet hat, hält er die Anlaßkontakte in ihrer Offenstellung, während Strom durch die Hauptwicklung fließt, und pendelt periodisch zwischen einer Stellung, in der die Anlaßkontakte 34 und 76 und die Nebenschlußkontakte offen sind, und einer Stellung, in der die Anlaßkontakte offen und die Nebenschlußkontakte geschlossen sind, hin und her. Diese periodische Bewegung dauert so lange, als der Motor unter Spannung steht. Die Nebenschlußkontakte 80, 32 und 81, 33 haben bei ihrem Hin- und Herpendeln zwischen einer Offen- und Geschlossenstellung bei offenen Anlaßkontakten 76 und 34 die Wirkung, den Bimetallstreifen 52 auf einer niedrigeren Temperatur zu halten, die gerade etwas oberhalb der Rückstelltemperatur der Vorrichtung ist (dies ist die Temperatur, bei der das Glied 52 das Schließen der Anlaßkontakte 76 und 34 zum Wiedererregen der Anlaßwicklung verursachen würde). Durch Zusammenwirken mit dem Bimetallstreifen 52, d. h. dadurch, daß das letztere auf einer niedrigeren Temperatur gehalten wird, ergeben die Nebenschlußkontakte ein rasches Zurückstellen der Vorrichtung. Die Folge der verschiedenen Vorgänge ist in der Schaltung nach Fig. 10 im wesentlichen für die Bimetallschaltvorrichtung 10 die gleiche wie bei der Schaltung nach Fig. 9, jedoch mit dem Unterschied, daß bei der Schaltung nach Fig. 10 das Anschlußstück28 am Netz liegt und die einzelnen Querlängen 60 b und die anschließenden Teillängen 60 sowohl vom Anlaßals auch vom Hauptwicklungsstrom bei geschlossenen Kontakten 34 und 76 durchflossen sind, wobei die Querlänge 60 a jedoch nur vom Hauptwicklungsstrom durchflossen ist, während in dem Stromkreis nach Fig. 9 die Querlänge 60a sowohl den Anlaßals auch den Hauptwicklungsstrom führt, während die aufeinanderfolgenden Querlängen und die Querlänge 60 b bei geschlossenen Anlaßkontakten nur vom Hauptwicklungsstrom durchflossen sind.

Infolge der mäanderartigen Bauart des Bimetall-Streifens 52 hat dieser einen gesamten elektrischen Widerstand, der im wesentlichen gleich der Summe der Widerstände der einzelnen Längen ist, wobei eine Thermowirkung oder Kraft entsteht, die gleich der kombinierten Wirkung oder Kraft aller einzelnen Querlängen ist. Es ist offenbar, daß ein Vorteil der geschlitzten Konstruktion des Bimetallstreifens darin besteht, daß nunmehr ein Bimetallstreifen vorgesehen ist, der einen viel höheren Widerstand als ein ähnlicher, jedoch nicht geschlitzter Bimetallstreifen hat, während zu gleicher Zeit die thermostatische, von dem geschlitzten Streifen ausgeübte Kraft im wesentlichen oder praktisch die gleiche wie die eines ungeschlitzten Elementes ist. Hieraus folgt, daß der Thermoschalter 50 und die diesen enthaltende Schaltervorrichtung auf sehr niedrige Ströme ansprechen.

Dadurch, daß die Isoliermittel 74 an beiden Schenkeln 64 und 66 des U-förmigen Bügels 62 und an den Enden der Längen des Thermoschalters befestigt sind, ergibt sich der Vorteil, daß die Gesamtkonstruktion wesentlich auf der Seite des Schalters versteift ist, an der sich der U-förmige Bügel befindet, und die Breite der aufeinanderfolgenden Schlitze 58 und die Dicke der Längen 60, 60 α und 60 b können mit Erfolg auf einem Minimum gehalten werden.

Die Bimetallschaltvorrichtung 10 kann mit besonderem Vorteil im Zusammenhang mit Kleinmotoren verwendet werden, da sie infolge ihrer Bauart in bezug auf ihre Lage nicht empfindlich ist und in vielen Anwendungen benutzt werden kann, bei denen der Motor in einer Anzahl von verschiedenen Stellungen betrieben wird. Dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber der üblichen Art von magnetischen Schaltern wie sie überwiegend verwendet werden, da diese auf eine Änderung der Gewichtslage empfindlich sind. Ferner gestattet die Kontaktgröße der Bimetallschaltvorrichtung 10, daß diese den räumlichen Anforderungen bei vielen Verwendungszwecken, wie beispielsweise bei Büromaschinen, angepaßt werden kann.

Wenn der Bimetallstreifen bei einem Motor verwendet wird, bei dem das Verhältnis zwischen Anlaß- und Hauptwicklungsstrom groß ist, und wenn es auch ferner erwünscht ist, die Anlaßkontakte rasch zu unterbrechen oder eine kurze Betriebszeit zu haben, kann das Anschlußstück 28 an das Netz angeschlossen werden (s. Fig. 10), so daß der Bimetallstreifen 52 vom Anlaß- und Hauptwicklungsstrom bei geschlossenen Anlaßkontakten 76 und 34 durchflossen ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bimetallschaltvorrichtung, insbesondere für Hilfsphasenabschaltung, mit einem Ruhe- und einem Arbeitskontakt, die bei Temperaturanstieg durch das sie tragende Bimetallglied nacheinander so betätigt werden, daß in einem Zwischenstadium beide Kontakte offen sind und im Endzustand das sonst stromdurchflossene Bimetallglied kurzgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallglied (50), welches in an sich bekannter Weise mäanderförmig ausgebildet und mit seinen beiden Außenschenkeln (60 a, 60 b) stromleitend befestigt ist, an seinem freien Ende ein U-förmiges Isolierstück (74) und darüber geklemmt einen gleichfalls U-förmigen Kontaktbügel (62) als Träger für den Ruhekontakt (76) und den Doppelarbeitskontakt (80, 81) aufweist, während die den Anschlußstellen (61a, 61 V) benachbarten Windungsenden (84,86) durch Isolierstücke des Gehäuses in ihrer Lage fixiert sind.

2. Bimetallschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem freien Ende des Bimetallgliedes (50) entgegengesetzten Enden (86) der inneren Windungen gegenüber den beiden äußeren Windungen (60 α, 60 b) abgebogen sind und auf einer Schulter (87) aufliegen.

3. Bimetallschaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (86) der Enden der inneren Windungen gegen einen Anschlag (88) anstößt und ein Teil (84) die Schulter (87) hakenartig hintergreift.

4. Bimetallschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß je Anschlußstelle im Gehäuse ein Anschlußstück (26, 28) vorgesehen ist, die mit einem abgewinkelten Stück (27) je ein Windungsende (61 α, 61b) einer äußeren Windung (60 a, 60 b) übergreifen und auf je einem Ansatz (29) je einen Festkontakt (32, 33) tragen, die mit dem

zugehörigen beweglichen Arbeitskontakt (80, 81) des Bimetallgliedes (50) zusammenwirken.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 762019, 839 221; USA.-Patentschrift Nr. 2 086 755.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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