DE3120041A1 - Magnet coil for contactors and solenoid valves - Google Patents

Magnet coil for contactors and solenoid valves

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Abstract

The invention relates to a magnet coil for contactors and solenoid valves, consisting of a coil former and an excitation winding fitted thereon. Since such magnet coils can reach an unacceptable overtemperature as a result of defects in the magnetic circuit and can damage the magnetic switching system, it is proposed according to the invention to arrange (inside the excitation winding) a temperature protection element which is located in the circuit of the excitation winding. In an advantageous embodiment, the temperature protection element is constructed as a PTC thermistor and is embedded directly in the excitation winding.

Description

Magnetspule für Schütze und Magnetventile Magnet coil for contactors and solenoid valves

Die Erfindung betrifft eine Magnetspule für Schütze und Magnetventile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solenoid for contactors and solenoid valves according to the preamble of claim 1.

Die Magnetspule bekannter Schütze und Magnetventile erwärmen sich, wenn das Magnetsystem mit falscher Spannung oder Frequenz betrieben wird oder ein Isolationsschaden besteht.The solenoid of known contactors and solenoid valves heat up, if the magnet system is operated with the wrong voltage or frequency or a Insulation damage exists.

Eine erhebliche Erwärmung der Erregerspule tritt dann auf, enn der Luftspalt des Magnetsystems z. B. durch die Bewegung des Ankers h.indernde Verunreinigungen nicht entsprechend der vorgesehenen Betriebsstellung verkürzt werden kann.The excitation coil then heats up considerably when the Air gap of the magnet system z. B. by the movement of the armature h.indering impurities cannot be shortened according to the intended operating position.

Dies birgt insbesondere bei Schutzschaltungen mitunter erhebliche Brandgefahren, da z. B. Fremdkörper zwischen Anker und Magnetkern den Luftspalt zwar unzulässig erweitern können, dennoch aber ein Kontaktschluß des entsprechenden Schützes möglich ist, so daß die erhöhte Stromaufnahme des Schützes im Betriebsfall nicht erkannt wird Zwar sind sogenannte Schaltschränke mit mehreren Schützen gegen erhöhte Stromaufnahme mittels bekannten Schmelzsicherungen abgesichert, die maximal zulässige Stromstärke bemißt sich aber nach der Anzahl der angeordneten Schütze im Schaltschrank, wobei der durch die zulässige Erwärmung eines Schützes bestimmten Nenn-Betriebsstrom meist weit unterhalb dieser Absicherung liegt.This is sometimes significant, especially in the case of protective circuits Fire hazards, as z. B. Foreign bodies between the armature and the magnetic core create the air gap can expand impermissibly, but still a contact closure of the corresponding Contactor is possible, so that the increased current consumption of the contactor during operation is not recognized There are so-called control cabinets with several protection against increased power consumption secured by means of known fuses, the maximum permissible amperage is based on the number of contactors arranged in the control cabinet, whereby the one determined by the permissible heating of a contactor Nominal operating current is usually far below this protection.

Bei einem durch Verunreinigungen zu großem Luftspalt wird sich ein Betriebsstrom einstellen, der über dem zulässigen Nenn-Strom liegt, da die elektrische Leistungsaufnahme des Magnetsystems mit ansteigendem Luftspalt progressiv ansteigt.If the air gap is too large due to contamination, a Set the operating current that is above the permissible nominal current, as the electrical The power consumption of the magnet system increases progressively as the air gap increases.

Die Erregerwicklung wird sich stark erwärmen und unzulässig hohe Temperaturen annehmen. Da die Wicklungsstärke auf kurzzeitig auftretende, maximale Betriebsströme ausgelegt ist, nimmt der Wicklungsdraht selbst vorerst keinen Schaden.The excitation winding will heat up considerably and temperatures will be inadmissibly high accept. Since the winding strength is limited to short-term, maximum operating currents is designed, the winding wire itself is initially not damaged.

Die ansteigende Temperatur bewirkt aber ein Schmelzen des Spulenkörpers und der Isolation, so daß durch Wicklungsschlüsse die Stromaufnahme weiter zunimmt und der Grundkörper des Schützes bzw. des Magnetventiles sich verformt bzw.However, the rising temperature causes the coil body to melt and the insulation, so that the current consumption continues to increase due to winding shorts and the main body of the contactor or the solenoid valve deforms or

schmilzt.melts.

Die erhöhten Temperaturen bewirken auch ein Abschmelzen der Isolation der zu- und abführenden Leitungen, was zum Kabelbrand und weiteren gefährlichen Kurzschlüssen führen kann.The increased temperatures also cause the insulation to melt of the incoming and outgoing lines, which can lead to cable fires and other dangerous things Can lead to short circuits.

In harmlosen Fällen führt dies zum Ausbrennen eines Schaltschrankes, nicht selten aber führt dies auch.zu großen Werksbränden, wodurch erhebliche Werte vernichtet werden.In harmless cases, this leads to a control cabinet being burned out, not infrequently, however, this also leads to large factory fires, which results in considerable values be destroyed.

Da Schutzscha-ltungen meist auf senkrechten Grundplatten montiert werden, schadigt z. B. ein schmelzendes bzw. brennendes Schütz die darüberliegenden Kabel und Schütze, so daß ein defektes Schütz eine Art Kettenreaktion auslöst, durch die die gesamte Schaltanordnung vernichtet wird. Das Austauschen von Schützen und die erforderliche Neuverkabelung benötigt viel Zeit, während der mitunter gesamte Produktionsanlagen und Großmaschinen stilstehen, was zu Produktionsverlusten und erheblichen Ausfallkosten führt.Since protective circuits are mostly mounted on vertical base plates will damage z. B. a melting or burning contactor the overlying Cable and contactor, so that a defective contactor triggers a kind of chain reaction which the entire circuit arrangement is destroyed. Exchanging shooters and the necessary rewiring takes a lot of time, during the sometimes entire Production plants and large machines stand still, leading to production losses and leads to considerable downtime costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Magnetspulen für Schütze und Magnetventile gegen brandgefährdende übertempera turen abzusichern.The invention is based on the object of solenoid coils for contactors and to secure solenoid valves against excessive temperatures that could pose a fire hazard.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung eines Temperatursicherungselemente innerhalb der Erregerwicklung wird sichergestellt, daß gefährliche Temperaturerhöhungen frühzeitig erfaßt und der Stromkreis der Erregerspule bei unzulässiger Erwärmung abgeschaltet wird. Vorteilhafterweise ist das Temperatursicherungselement in der Erregerwicklung eingebettet, so daß es allseitig von Wicklungen umgeben ist, wodurch Temperaturerhöhungen frühzeitig erkannt werden können.The object is achieved according to the invention by the characterizing characteristics of claim 1 solved. By arranging a thermal fuse element inside the excitation winding ensures that dangerous temperature increases early detected and the circuit of the excitation coil switched off in the event of impermissible heating will. The temperature fuse element is advantageously in the field winding embedded so that it is surrounded on all sides by windings, causing temperature increases can be recognized at an early stage.

Ein Temperatursicherungselement besteht vorzugsweise aus einer Mikro-Temperatursicherung, die bei übertemperatur in der Art einer Schmelzsicherung die Erregerwicklung unterbricht rund somit eine Stromaufnahme verhindert, so daß keine Formveränderungen am Schütz bzw. Magnetventil auftreten können. Durch einfachen Austausch der Spulen ist eine Wiederinbetriebnahme des Schützes bzw. Magnetventiles möglich. Vorteilhafterweise muß zum Auswechseln der Spule das Schütz nicht demontiert werden, so daß nur wenige Handgriffe zum Austauschen der Spule notwendig sind und das Schütz schnell wieder seine Funktion innerhalb der Schützschaltung ausüben kann. Kosten- und zeitaufwendiges Austauschen eines gesamten Schützes entfällt.A temperature fuse element preferably consists of a micro temperature fuse, which, in the event of excess temperature, interrupts the excitation winding in the manner of a fuse around thus prevents current consumption, so that no changes in shape on the contactor or solenoid valve can occur. By simply exchanging the coils, a Re-commissioning of the contactor or solenoid valve is possible. Advantageously the contactor does not have to be dismantled to replace the coil, so that only a few Hand movements to replace the coil are necessary and the contactor quickly again can exercise its function within the contactor circuit. Costly and time consuming There is no need to replace an entire contactor.

Insbesondere die Anordnung von in der Erregerwicklung eingebetteten Kaltleitern verhindert zuverlässig eine Ubertemperatur, ohne die Erregerwicklung selbst zu zerstören. Bei Erreichen einer bestimmten, vorgebbaren Temperatur ist z. B.In particular, the arrangement of embedded in the excitation winding PTC thermistors reliably prevent overheating without the exciter winding self destruct. When a certain, predeterminable temperature is reached z. B.

ein PTC-Widerstand im Stromkreis der Erregerwicklung so weit gestiegen, daß die zum Anziehen erforderliche elektrische Leistung nicht mehr aufgebracht werden kann und das Schütz abfällt. Das fehlerhafte Schütz wird erkannt, und durch einfaches Reinigen des Luftspaltes ist nach Abkühlen der Magnetspule wieder ein zuverlässiger Betrieb des Schützes gewährleistet.a PTC resistor in the circuit of the excitation winding has risen so far, that the electrical power required for tightening can no longer be applied can and the contactor drops out. The faulty contactor is recognized and by simple Cleaning the air gap is more reliable again after the solenoid has cooled down Operation of the contactor guaranteed.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention emerge from the claims Description and the drawings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer teilgeschnittenen Magnetspule, Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Spulenkörper.An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. They show: FIG. 1 a perspective View of a partially cut magnet coil, FIG. 2 shows an axial section through a Bobbin.

Ein Spulenkörper 1 trägt eine Erregerwicklung 2, die durch einen Schutzmantel 3 aus Papier oder ähnlichem umhüllt ist.A bobbin 1 carries an excitation winding 2, which is covered by a protective jacket 3 is wrapped in paper or the like.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist innerhalb der Erregerwicklung 2 ein im Stromkreis der Erregerwicklung liegendes Temperatursicherungselement 4 angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Tcmperatursicherungselemcnt 4 in der Erregerwicklung eingebettet, so daß es allseitig von Wicklungsdrähten umgeben ist, wodurch auftretende Temperaturänderungen sofort erfaßt werden können. Vorzugsweise liegt das Temperaturoicherungselement 4 in-der radialen Mitte der Erregerwicklung 2.As shown in Fig. 1, within the field winding 2 is a Arranged in the circuit of the exciter winding lying temperature fuse element 4. The temperature safety element 4 is advantageously in the field winding embedded so that it is surrounded on all sides by winding wires, thereby occurring Changes in temperature can be detected immediately. The temperature fuse element is preferably located 4 in-the radial center of the excitation winding 2.

Zum einfachen, festen Einwickeln ist vorgesehen, das Temperatursicherungselement in seiner Längserstreckung in Längsrichtung des Spulenkörpers 1 anzuordnen.The temperature fuse element is provided for simple, firm wrapping to be arranged in its longitudinal extension in the longitudinal direction of the bobbin 1.

In einer ersten Ausführungsform ist das Temperatursicherungselement 4 von einer Mikro-Temperatursicherung gebildet, die bei Erreichen einer bestimmten Auslösetemperatur den Stromkreis bleibend unterbricht. Ein mit einer derartigen Magnetspule ausgestattetes Schütz oder Magnetventil ist daher vor Ubertemperaturen und dadurch hervorgerufenen Schädigungen geschützt. Zur Wiederinbetriebnahme des Schützes bzw. des Magnetventils ist nur ein Austausch der Magnetspule notwendig, so daß relativ geringe Kosten zur Wiederinbetriebnahme anfallen.In a first embodiment, the temperature safety element is 4 formed by a micro-thermal fuse, which when a certain Tripping temperature permanently interrupts the circuit. One with such a Solenoid-equipped contactor or solenoid valve is therefore protected from overtemperature and the damage caused thereby. To restart the Contactor or the solenoid valve, only the solenoid coil needs to be replaced. so that there are relatively low costs for recommissioning.

In einer zweiten Ausf.ührungsform ist das Temperatursicherungselement 4 ein Kaltleiter, z. B. ein PTC-Widerstand, der bei entsprechendem Temperaturanstieg seinen ohmschen Widerstand oder erhöht, so daß Erregerstrom absinkt. Bei Unterschreiten eines minimalen Erregerstromsfällt das Schütz bzw. das Magnetventil ab, wodurch der Fehler leicht erkannt werden kann.In a second embodiment, the temperature safety element is 4 a PTC thermistor, e.g. B. a PTC resistor, which with a corresponding rise in temperature its ohmic resistance or increases so that the excitation current drops. When falling below a minimal excitation current, the contactor or the solenoid valve drops out, whereby the fault can be easily identified.

Nach Beseitigung des Fehlers, z. B. nach Säuberung des Luftspaltes, ist nach entsprechender Abkühlung das Magnetsystem wieder betriebsbereit, ohne daß Teile ausgewechselt werden müßten.After eliminating the error, e.g. B. after cleaning the air gap, the magnet system is ready for operation again after it has cooled down accordingly, without Parts would have to be replaced.

Gemäß Fig. 2 bildet das Temperatursicherungslement 4 vorzugsweise den innenliegenden Anfang der Erregerspule 2, wobei das Temperatursicherungslement 4 in einer Ausnehmung 7 des Spulenkerns 8 angeordnet ist. Ein Anschluß 5 ist zum Außenrand des Spulenkerns geführt, während der Anschluß 6 mit dem Anfang der Erregerwicklung 2 (nicht dargestellt) verbunden ist, so daß die Erregerwicklung ohne Unterbrechung in bekannter Weise aufgewickelt werden kann.According to FIG. 2, the temperature fuse element 4 preferably forms the inner beginning of the excitation coil 2, the temperature fuse element 4 is arranged in a recess 7 of the coil core 8. A connection 5 is for Outer edge of the coil core out, while the terminal 6 with the beginning of the field winding 2 (not shown) is connected, so that the field winding without interruption can be wound up in a known manner.

Die Ausnehmung 7 ist dem Temperatursicherungselement 4 vorteilhafterweise angepaßt, wobei es vorzugsweise fluchtend mit der Außenumfangsfläche des Spulenkerns 8 liegt. Das Temperatursicherungselement ist vorzugsweise in seiner Längserstreckung in Längsrichtung des Spulenkörpers 1 ausgerichtet.The recess 7 is the temperature fuse element 4 advantageously adapted, whereby it is preferably flush with the outer peripheral surface of the coil core 8 lies. The temperature safety element is preferably in its longitudinal extension aligned in the longitudinal direction of the bobbin 1.

Um die Wandung des Spulenkerns 8 bei größeren Temperatursicherungselementen 4 nicht zu dick ausführen zu müssen, liegt das Temperatursicherungselement 4 entsprechend dem Durchmesser des vorgesehenen Wicklungsdrahtes über die Umfangsfläche 9 des Spulenkerns 8 vorstehend in der Ausnehmung 7. Ausgehend vom axial innenliegenden Ende der Vertiefung 7 wird die Wicklung vom Anschluß 6 ausgehend nach oben gewickelt, wodurch nach Abschluß der ersten Wicklungslage das Temperatursicherungselement 4 fluchtend mit dieser liegt. Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung 7 an einem axialen Ende des Spulenkörpers 8 vorgesehen, so daß die Temperatursicherungselemente mit relativ kurzem Anschluß 5 eingelegt werden können.Around the wall of the coil core 8 in the case of larger temperature protection elements 4 does not have to be too thick, the temperature fuse element 4 is accordingly the diameter of the intended winding wire over the circumferential surface 9 of the coil core 8 protrudes in the recess 7. Starting from the axially inner end of the recess 7, the winding is wound upwards starting from connection 6, whereby after completion the first winding layer, the temperature fuse element 4 is in alignment with this lies. The recess 7 is advantageously on an axial one End of the bobbin 8 provided so that the temperature fuse elements with relatively short terminal 5 can be inserted.

In einer nicht weiter dargestellten, vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausnehmung 7 radial durchgehend, also als Öffnung vorgesehen, wobei das Temperatursicherungselement fluchtend mit dem Innenumfang des Spulenkerns 8 angeordnet wird. Einerseits wird auf diese Art relativ rasch ein Ansteigen der Spulenkerntemperatur erfaßt, andererseits ist z. B. bei Verwendung von einmalig schaltenden Auslösesicherungen nach Demontage des Spulenkörpers 1 von dem defekten Schütz bzw. Magnetventil ein Auswechseln des Temperatursicherungselementes 4 von innen her möglich. In vorteilhafter Ausführungsform kann hierzu der Anschluß 5 im Spulenkörper 1 selbst geführt sein, während der Anschluß 6 mit einer leicht lösbaren, elektrisch leitenden Verbindung mit dem Anfang der Erregerwicklung zusammengeschaltet wird.In an advantageous embodiment not shown further the recess 7 is radially continuous, so provided as an opening, the Thermal fuse element arranged in alignment with the inner circumference of the coil core 8 will. On the one hand, the coil core temperature will rise relatively quickly in this way detected, on the other hand, z. B. when using one-time switching release fuses after removing the bobbin 1 from the defective contactor or solenoid valve The temperature fuse element 4 can be exchanged from the inside. In advantageous For this embodiment, the connection 5 can be guided in the coil body 1 itself, while the terminal 6 with an easily detachable, electrically conductive connection is interconnected with the beginning of the excitation winding.

Claims (11)

Ansprüche Magnetspule für Schütze und Magnetventile, bestehend aus einem Spulenkörper mit darauf angeordneter Erregerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Erregerwicklung (2) ein im-Stromkreis der Magnetspule liegendes Temperatursicherungselement (4) angeordnet ist. Claims solenoid for contactors and solenoid valves, consisting of a coil body with an excitation winding arranged thereon, characterized in that that within the excitation winding (2) a lying in the circuit of the magnet coil Temperature fuse element (4) is arranged. 2. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement (4) in der Erregerwicklung (2) eingebettet ist.2. Magnetic coil according to claim 1, characterized in that the temperature safety element (4) is embedded in the excitation winding (2). 3. Magnetspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement (4) radial etwa in der Mitte der Erregerwicklung (2) liegt.3. Magnetic coil according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature fuse element (4) radially approximately in the middle of the excitation winding (2) lies. 4. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement (4) den inneren Spulenanfang bildet.4. Magnetic coil according to claim 1, characterized in that the temperature safety element (4) forms the inner coil beginning. 5. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement in einer Ausnehmung (7) des Spulenkerns (8) liegt.5. Magnetic coil according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the temperature fuse element in a recess (7) of the coil core (8) lies. 6. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7) an einem axialen Ende des Spulenkerns (8) angeordnet ist. 6. Magnetic coil according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the recess (7) is arranged at one axial end of the coil core (8). 7. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6; dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Ausnehmung (7) liegendes Temperatursicherungselement (4) mit der Umfangsfläche (9) des Spulenkerns (8) fluchtet. 7. Magnetic coil according to one of claims 1 to 6; characterized, that in the recess (7) lying temperature fuse element (4) with the The circumferential surface (9) of the coil core (8) is aligned. 8. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Vertiefung (7) liegendes Temperatursicherungselement (4) etwa dem Durchmesser des Wicklungsdrahtes entsprechend über die Umfangsfläche (9) des Spulenkerns (8) übersteht.8. Magnetic coil according to one of claims 1 to 6, characterized in that that in the recess (7) lying temperature fuse element (4) about the Diameter of the winding wire corresponding to the circumferential surface (9) of the coil core (8) survives. 9. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement (4) eine den Stromkreis einmalig öffnende Mikro-Temperatursicherung, vorzugsweise eine Schmelzsicherung ist. 9. Magnetic coil according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the temperature fuse element (4) is a micro temperature fuse that opens the circuit once, is preferably a fuse. 10. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement (4) ein Kaltleiter, vorzugsweise ein PTC-Widerstand ist.10. Magnetic coil according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the temperature safety element (4) is a PTC thermistor, preferably a PTC resistor is. 11. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursicherungselement (4) in seiner Längserstreckung in Längsrichtung des Spulenkerns (8) ausgerichtet ist.11. Magnetic coil according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the temperature fuse element (4) in its longitudinal extent in the longitudinal direction of the coil core (8) is aligned.
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