DE29609351U1

DE29609351U1 - Elektromotor mit Wärmeanzeige

Info

Publication number: DE29609351U1
Application number: DE29609351U
Authority: DE
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2006-05-25
Also published as: CN1146652A; JP3031563U; GB9510735D0; GB2301231A

Description

Johnson Electric S.A.

125 Rue du Progres

CH-2300 La Chaux-de-Fonds F 14.589 G-DE

Priorität: GB 9510735.5 vom 26.5.1995

Elektromotor mit Wärmeanzeige

Die Erfindung betrifft Elektromotoren und insbesondere ein Frühwarnsystem, das auf einen potentiellen Motorausfall aufgrund von Übererwärmung hinweist, zur Anwendung bei Miniatur- oder Kleinstmotoren, wie sie zum Beispiel in Küchengeräten oder Elektrowerkzeugen verwendet werden.

Elektromotoren neigen zur Übererwärmung. Dadurch wird die Lebensdauer des Motors verkürzt, und es kann zu einem vorzeitigen Ausfall des Motors kommen, falls die Übererwärmung zu stark ist oder aufgrund einer Verschlechterung der Wärmeisolierung oder des Schmiersystems andauert.

Übertemperatur-Ausschalter wie beispielsweise Bimetallstreifen, Kaltleiter und Sicherungen schützen den Motor, indem sie die Stromzufuhr unterbrechen, wenn übermäßige Wärme oder übermäßiger Strom, der zu einem Wärmeanstieg führt, festgestellt werden. Eine exzessive Erwärmung ist normalerweise mit exzessivem Strom verbunden, der zum Beispiel entsteht, wenn der Motor unter Überlastbedingungen oder im blockierten Zustand oder im Hochleistungsbereich zyklisch betrieben, das heißt gestoppt und gestartet wird, ohne daß der Motor zwischen den Starts abkühlen kann. Unter manchen Umständen wollen die Benutzer erkennen können, daß sich der Motor dem Überlastungszustand nähert oder überlastet ist, ehe Schaden entsteht und der Motor kaputt geht.

Dies kann erreicht werden, indem man für einen oifaktorischen Alarm sorgt, der vorgesehen ist, um einen wahrnehmbaren Geruch abzugeben, wenn die Wicklung eine vorgegebene Temperatur erreicht. Der Geruchsalarm kann so ausgelegt werden, daß er eine steigende Temperatur der Motorwicklung anzeigt, indem er entweder die Geschwindigkeit erhöht, mit welcher der Geruch bei fortgesetztem Temperaturanstieg verströmt wird, oder indem er bei fortgesetztem Temperaturanstieg einen oder mehrere Gerüche verströmt.

Der vorgegebene Temperaturbereich würde dabei zwischen der normalen Betriebstemperatur des Motors und der Temperatur liegen, bei welcher der Motor Schaden nehmen könnte. Gewöhnlich ist das erste Anzeichen einer Übererwärmung der Geruch verbrannten Lacks, wenn der Draht der Wicklung übererwärmt wird, gefolgt von Rauchbildung, wenn der Lack Feuer fängt und/oder Kunststoffteile oder andere Teile niedriger Temperatur zu schmelzen beginnen und Feuer fangen. In ernsthaften Fällen verschlechtert sich die Isolierung und verursacht Kurzschluß und Brand.

Wenn der Lack oder die Drahtisolierung bei Übererwärmung erst einmal einen Geruch verströmen (der unterscheidbar ist), so wurde der Motor bereits übererwärmt und die Isolierung beschädigt.

Infolgedessen wird durch vorliegende Erfindung ein Elektromotor bereitgestellt, der eine Statoranordnung, einen Rotor, eine zumindest mit der Statoranordnung oder dem Rotor verbundene Wicklung und einen mit der Wicklung verbundenen Geruchsalarm aufweist, der vorgesehen ist, um einen wahrnehmbaren Geruch zu verbreiten, wenn die Wicklung eine vorgegebene Temperatur erreicht.

Die Verströmung dieses wahrnehmbaren Geruchs, bevor der Motor seine kritische Temperatur erreicht, die zu einer Beschädigung der Wicklung etc. führt, weist auf eine potentiell gefährliche Situation hin und erlaubt die Ergreifung von Korrekturmaßnahmen.

Vorzugsweise umfaßt der Geruchsalarm eine Substanz, mit welcher der Draht der Wicklung beschichtet ist, wobei die Substanz mit der Isolierung des Wicklungsdrahts vermischt oder die Wicklung, nachdem sie erfolgt ist, mit der Substanz imprägniert wird.

Vorzugsweise enthält der Geruchsalarm eine Substanz, die bei etwa 180⁰C einen wahrnehmbaren Geruch verströmt.

Vorzugsweise ist der Geruchsalarm so ausgelegt, daß ein wahrnehmbarer Geruch bei mehr als einer Temperatur verströmt wird, um für einen Hinweis

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auf einen Temperaturanstieg der Wicklung über eine vorgegebene Temperatur hinaus zu sorgen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand eines Beispiels erläutert.

Ein typischer Elektromotor hat einen Rotor, einen Statoranordnung und eine oder mehrere Wicklungen, die mit dem Rotor und/oder Stator verbunden sind. Zum Beispiel hat ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor des Bürstentyps eine Permanentmagnet-Statoranordnung und einen gewickelten Rotor oder Anker, der an der Motorwelle montiert und mit einem Kommutator für die Verbindung der Wicklung mit einer externen Stromquelle verbunden ist. Ein bürstenloser Permanentmagnet-Gleichstrommotor hat Magneten, die an dem Rotor montiert sind. Die Statoranordnung umfaßt einen Flußring und eine Statoranordnung, um das rotierende Magnetfeld für die Drehung des Motors bereitzustellen. Der durch die Wicklung fließende Strom wird durch eine elektrische Schaltung gesteuert, die den Strom sequentiell durch die Spulen der Wicklung schaltet, um das rotierende Magnetfeld zu schaffen. Bei einem Universalmotor haben die Statoranordnung und der Rotor Wicklungen zur Bereitstellung der Magnetfelder. Bei anderen Wechselstrommotoren weist die Statoranordnung eine Wicklung auf, um für das Magnetfeld des Stators zu sorgen.

Bei all diesen Motoren wird eine Wicklung durch Spulen aus Draht gebildet, die mit einem Isoliermaterial, normalerweise Elektrolack, beschichtet sind, durch welche elektrischer Strom geleitet wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Betrieb des Motors, d.h. dessen Drehung relativ zu dem Stator bewirkt. Der durch die Wicklung fließende Strom bewirkt eine Erwärmung der Wicklung. Der Motor ist für den Betrieb einer vorgegebenen Temperatur ausgelegt, die abhängig von der Anwendung des Motors gewählt wird. Die verschiedenen Komponenten des Motors einschließlich des Wicklungsdrahts werden so gewählt, daß sie einem Betrieb bei dieser Temperatur plus einer Sicherheitsmarge standhalten können. Zum Beispiel kann der Wicklungsdraht für eine Temperatur von 200⁰C ausgelegt sein, was bedeutet, daß er einem kontinuierlichen Betrieb bei 200⁰C und darüber hinaus kürzen Betriebsphasen bei höheren Temperaturen standhalten kann. Ein Betrieb über dieser Temperatur birgt jedoch das Risiko, daß die Isolierung (der

Lack) des Drahts verbrennt oder verschmort, wodurch die Isoliereigenschaften verschlechtert werden. Ist die Isolierung längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt, kann dies dazu führen, daß die Isolierung versagt und der Überzug oder andere Teile des Motors möglicherweise Feuer fangen.

Zwar ist der Geruch verbrannten Lacks unverkennbar, doch wenn dieser Geruch wahrgenommen wird, ist der Motor bereits beschädigt und sollte aus dem Verkehr gezogen werden.

Indem man einen Geruchsalarm installiert, kann die Motortemperatur ohne Berühren des Motors und ohne Spezialinstrumente wie infrarotthermometer oder PTCs bestimmt werden, während der Motor weiter betrieben werden kann. Dadurch wird man vor einer möglichen Überlastsituation gewarnt, so daß der Bediener die Last verringern oder eine stärkere Belüftung vornehmen kann, so daß der Motor abkühlen und eine Wärmeausfall verhindert werden kann, oder die mögliche Lebenserwartung bei einer von der Situation abhängigen Strombeiastung vorhersagen kann.

Der Geruchsalarm enthält eine Substanz, die sich in Wärmekontakt mit der Wicklung befindet und die einen wahrnehmbaren Geruch oder ein Aroma verströmt oder abgibt, wenn sie eine bestimmte Temperatur erreicht. Dies weist den Betreiber darauf hin, daß der Motor eine bestimmte Betriebstemperatur erreicht hat, und signalisiert, daß der Last reduziert oder für eine bessere Belüftung oder Kühlung gesorgt werden muß.

Die Geruchsfreisetzungssrate kann so bemessen sein, daß ein geringes Geruchsvolumen bei einer vorgegebenen Temperatur freigesetzt wird und daß die Freisetzungsrate erhöht wird, wenn die Temperatur über den Wert hinaus ansteigt, der auf einen anhaltenden Temperaturanstieg hinweist.

Zusätzlich oder als Alternative kann der Geruchsalarm eine oder mehrere verschiedene Substanzen enthalten, oder die Substanz enthält eine oder mehrere verschiedene Chemikalien, die bei einem kontinuierlichen Temperaturanstieg deutlich unterschiedliche Gerüche freisetzen, das heißt es kann ein erster Geruch bei einer Anfangsrate freigesetzt werden, wenn die Temperatur der Wicklung einen vorgegebenen Anfangswert erreicht, der anzeigt, daß eine Situation hoher Temperatur vorliegt. Während dann die Tempera-

tür weiter ansteigt, nimmt die Rate der Geruchsfreisetzung zu. Sobald die Temperatur einen vorgegebenen Endwert erreicht, wird ein endgültiger Geruch freigesetzt, der anzeigt, das eine kritische Temperatur erreicht ist und die Gefahr eines möglichen Motorausfalls droht. Eine Anzahl von Zwischenstufen können vorgesehen werden, um für einen progressiven Hinweis auf einen Temperaturanstieg zu sorgen. Idealerweise ist jeder neue Geruch schärfer als der vorherige Geruch und kennzeichnet eine größer Gefahr für den Motor.

Die Substanz oder Substanzen des Geruchsalarms können als Schicht auf den Wicklungsdraht aufgebracht werden, wie eine zweite Isolierschicht, oder sie können mit dem Isoliermaterial vermischt werden, bevor dieses auf den Draht aufgebracht wird. Als Alternative kann die Wicklung mit der Substanz oder den Substanzen imprägniert werden, nachdem die Wicklung hergestellt wurde. Bei der zuletzt genannten Anordnung können die Substanz oder Substanzen zumindest einen Teil eines Umkapselungsmaterials bilden, das den Draht vor atmosphärischen Verunreinigungen schützt und unterstützend mitwirkt bei der Isolierung des Drahtes gegenüber Metallteilen des Motors etc. und/oder bei der Bandage der Wicklung.

Andere Ausführungsformen und Abwandlungen der Erfindung erschließen sich dem Fachmann, wobei all diese Abwandlungen durch die Erfindung abgedeckt sind, wie diese in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Ansprüche

1. Elektromotor, umfassend eine Statoranordnung, einen Rotor, zumindest eine Wicklung, die zumindest mit der Statoranordnung oder mit dem Rotor verbunden ist, und einen mit der Wicklung verbundenen Geruchsalarm, der einen wahrnehmbaren Geruch freisetzt, wenn die Wicklung eine vorgegebene Temperatur erreicht.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geruchsalarm eine Substanz enthält, die als Schicht auf den Draht der Wicklung aufgebracht ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geruchsalarm eine Substanz enthält und die Wicklung mit der Substanz imprägniert ist.

4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geruchsalarm bei etwa 180⁰C einen wahrnehmbaren Geruch freisetzt.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geruchsalarm so ausgelegt ist, daß ein wahrnehmbarer Geruch bei mehr als einer vorgegebenen Temperatur freigesetzt wird, um auf eine steigende Temperatur der Wicklung hinzuweisen.

6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geruchsalarm so ausgelegt ist, daß die Geruchsfreisetzungsrate zunimmt, während die Temperatur über die vorgegebene Temperatur ansteigt.

7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet das die Geruchsfreisetzungsrate proportional zum Anstieg der Temperatur über die vorgegebene Temperatur ist.

8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz des Geruchsalarms Zinkoxid enhält.

9. Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen im wesentlichen wie vorstehend beschriebenen Geruchsalarm enthält.