DE8716409U1

DE8716409U1 - Elektrogerät mit Überhitzungsschutz

Info

Publication number: DE8716409U1
Application number: DE8716409U
Authority: DE
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1988-02-11

Description

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PAPST-MOTOREN GmbH & Cb KG " '*' " ' &Idigr;&Ogr;.12-1987 in St. Geofgen/Schw.- - U - &Ogr;&Igr;&Igr;-&Mgr;&idigr;/LE/de

DE-O621G

Elektrogerät mit Überhitzurtqsscriutz &ldquor;

Die Erfindung betrifft ein Elektrogerät der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art*

Bei Elektrogeräten, insbesondere bei Elektromotoren

ueätBrit die ständige Gefahr, dau infolge -,

eines Fehlers öder Schadens in der AhsteUefschaltung, der MotorWickiung, durch eine zu große angetriebene Last, blockieren- ■» de Lager o. ä. eine übermäßige Erwärmung des Motors aufgrund eines dadurch ausgelosten unzulässig hoher; Stromes auftritt* Diese Erwärmung kann dazu führen, daß die Motöiumgebung, z. B. ein Gerat, in das der Motor eingebaut ist, Schaden erleidet. LÜarüberhinaus besteht die noch weitaus größere Gefahr, daß von der übermäßigen Motörerwärmuhg ein Gerätebfand mit entsprechenden Folgen ausgelöst werden kann. Es ist deshalb wichtig, daß eine temperaturäbhingige Sicherungseinrichtung im Ansteueretromkreis des Motjfs angeordnet ist, die bei Überschreiten einer kritischen Temperatur den Stromkreis unterbricht.

Üblicherweise werden als Sicherungseinrichtungen in den Strom-. kreisen der Ansteuerschaltungen Schmelzsicherungen angeordnet, die bei Überschreiten einer kritischen Temperatur schmelzen, wodurch eine Leitungsverbindung und damit der Stromkreis aufgetrennt wird. Bei Schmelzsicherungen besteht jedoch imm&i' eine Restunsicherheit, weil unter ungünstigen Umständen die geschmolzenen Überreste eine Weiterleitung des Stromes, möglicherweise sogar unter Funken- oder Lichtbogenentwicklung, ermöglichen. Um dieses Risiko auszuschalten, werden teilweise Sicherungseinrichtungen verwendet, die aus einer unter Federspannung im Stromkreis eingebauten Kontaktbrücke bestehen. Übermäßige Erwärmung bewirkt, daß die Kontaktbrücke an einem Ende freigegeben und unter der Wirkung der vorgespannten Feder aus der Leitungsverbindung herausgelöst wird. Die Wirksamkeit dieser Sicherungseinrichtung ist von der zuverlässigen Federfunktion

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¹MO' 12,1987 Öii-Mz/LE/de DE-O62i G

abhängig, die unter Umstanden durch die erhöhte Temperatur beeiritfäßhtigt sein kann. Bei infolge unzureichender Federfunkition nicht ausreichend großer Luftstrecke in der Leitungsvef- * bindung kann nämlich wiederum ein brandauslösender Lichtbogen entstehen* Beiden bekannten Sicherungsmaßnahmen ist zudem der jlachteil gemeinsam, daß zusätzliche Teile im Schaltungsaufbau 'Verwendet werden müssen, die einen unerwünschten Kostenfaktor darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrogerät der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszugestalten», daß eine Gefahrdung der Umgebung durch Übermäßige Erwärmung verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der trfindung ergeben sich aus den Ünteranspfüchen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß •ine sichere Unterbrechung des Stromkreises bei Überschreiten ,•iner kfitiscffen Temperatur gewährleistet ist, weil das im Hotör vorhandene Magnetfeld unter allen Um-•tänden eine Entfernung des ferromagnetische Eigenschaften oder ilestaridteile aufweisenden Bauteils bewirkt. Die Lösung ist darüberhinaus ohne zusätzliche Kosten für den Schaltungsaufbäu ^realisierbarj weil kein zusätzliches Bauteil benötigt wird. Weiterhin kann die Sicherungsmaßnahme bereits vom Gerätehersteller - unabhängig von einer externen Besehaltung - eingebaut werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand eier Figuren beschrieben sind. Es zeigen:

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6 - 10.12.1997

Oll-Mz/LE/de DE-3621G

Fig. 1 eine Söhnittdärstellung eines Elektromotors j

fig* 2 eine Einzelheit des Motors nach Fig* &Idigr;,-

Fig. 3 eine Variante der Einzelheit gemäß Figi 2 und

"^ Fig. 4 eine weitere Variante.

j Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Elektrogerätes,

beispielsweise eines Gleichstrom^Äußen-

v läufermotofs, der einen Rotor 1 mit einem glockenförmigen Ge-

;. häuse 2 und darin angeordneten ringförmigen Permanentmagneten

h 3, 4 aufweist. Der Stator 5 des Motors besteht aus einem

i ■ Flanschteil 6, mit dessen Hilfe eine Befestigung des Motors

£ ' in einem Gerät möglich ist, einem mit dem Flanschteil 6 ver»

!., bundenen Nabenkörper 7, der das Blechpaket 8 des Stators trägt,

|i sowie der auf dem Blechpaket angeordneten Motorwicklung 9.

\&eacgr; Außerdem ist auf dem Flanschteil 6 des Stators 5 in bekannter

|j Weise eino Isolierstoff-Leiterplatte 10 befestigt auf der nach

&Mgr; Art einer gedruckten oder geätzten Leiterplatte Leiterbahnen

f tngeordnet und mindestens einen Teil der Änsteuerschaltung des

V Motors bildende (nicht näher dargestellte) Schaltungselemente •ufgelötet sind.

'."■ Im glockenförmigen Gehäuse 2 des Rotors 1 ist eine Motorwelle

Il - &zgr;- 3. durch Preßsitz - befestigt <^ie durch den Nabenkörper 7 des Stators 5 hindurchführt, in diesem drehbar gelagert ist und auf der Unterseite des Flanschteiles 6 für eine Abnahme der Drehbewegung des Rotors 1 hervortritt. Der nähere Aufbau von Rotor 1 und 5tator 5 sowie deren Gestaltung sind für die Wirkungsweise der Erfindung nicht von Bede':tun,, weshalb der besseren Klarheit wegen auf eine weitergehenoe Erläuterung verzichtet ist. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht nur bei kollektorlosen Gleichstrom-AußenlMufsririotoren sondern auch bei jeder anderen Art von Motoren anwendbar ist, sofern nur Rotor oder Stator permanentmagnetische Bauteile aufweisen.

: _:. ... ·..- JO. 12. 1987

-"l - (09.12.1986)

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Der Motor der Fig. 1 wird in bekannter Weise derart angesteuert, daß von der Wicklung 9 ein Hagnetfeld erzeugt wird, weiches mit den Permanentmagneten 3, 4 mit einer in Drehrichtung wirkenden Kraftkomponente zusammenwirkt. Die hierfür erforderliche Umschaltung des über eine Leitung 12 zugeführten Betriebsstromes auf die Wicklungsspulen des Stators 5 wird won den auf der Leiterplatte 10 angeordneten (nicht dargestellten) Schaltungselementen bewirkt.

Auf der Leiterplatte 10 ist im Wirkungsbereich des Magnetfeldes der Permanentmagnete 3, 4 auf der den Permanentmagneten 3, 4 zugewandten Seite ein Bauteil 13 angeordnet, das entweder ferrciagnetische Eigenschaften aufweist oder mit ferromagnetischen Bestandteilen versehen ist. Diese Bauteil liegt im Ansteuer-Stromkreis der Statorwicklung und stellt ein Bestandteil der Ansteuerschaltung dar. Das Bauteil 13 wird zweckmäßigerweise in einem Leitungszug der Ansteuerschaltung angeordnet, der vom Wicklungsstrom unmittelbar durchflossen wird, damit ein Ansteigen des Wicklungsstromes sich auch direkt auf das Bauteil 13 auswirkt. Bei dem Bauteil 13 kann es sich beispielsweise um einen Widerstand 14 handeln, der mit ferromagnetischen Blechkappen 15 versehen ist (Fig. 2). Es kann aber auch ein Transistor 16 mit ferromagnetischem Gehäuse (Fig. 3), eine Diode oder Zehner-Diode mit ferromagnetischen Bestandteilen oder jede andere Art elektrischer Bauteile sein, die sich bei erhöhtem Motorstrom stark erwärmt und ferromagnetische Bestandteile in einem solchen Umfang aufweist, daß sie vom Hagnetfeld der Permanentmagnete 3, 4 angezogen werden.

Die Wirkungsweise ist folgende: Tritt infolge einer Überlastung des Motors, unzulässig hoher Lagerreibung oder anderer Einflüsse eine starke Zunahme des Motorstromes ein, so werden sieh die Mötöf"wicklung 9₍ aber auch Bauelemente der Schaltungsanordnung auf der Leiterplatte 1Ö erwärmen- Hief2u gehofft auch das Bauteil 13. Bei Überschreiten eines kritischen Temperatur" wertes wird infolge der Efwä'rmuifrg deiii Bauteiles 13 däis Lot,

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mit dem das Bauteil 13 auf der Leiterplatte 10 befestigt ist, erweichen, bis schließlich die anziehende Kraft des Magnetfeldes der Permanentmagnete 3, k die Haltekraft des weich gewordenen Lotes überwiegt. Das Bauteil 13 wird daraufhin von der Leiterplatte 10 "abgerissen" und von dem ihm gegenüberliegenden Permanentmagneten 3, 4 angezogen werden, so daß die Leitungsverbindung aufgetrennt und darüberhinaus ein großer Abstand zwischen der Leiterplatte 10 und dem Bauteil 13 dauerhaft hergestellt ist. Die Stromzufuhr zu der Wicklung 9 ist dadurch unterbrochen und die Gefahr eines weitergehenden Schadens durch die unzulässig hohe Erwärmung behoben.

Um ein zuverlässiges "Ablöten" des Bauteils 13 zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn die Anschlußkontakte des Bauteils 13

- im TaIIe der Fig. 2 die Blechkappen 15 und im Falle der Fig. die Anschlußdrähte 17-nicht in Bohrungen der Leiterplatte 10 eingesetzt sondern lediglich auf die Oberfläche der gedruckten oder geätzten Leiterbahnen 18 aufgelötet sind. Da die Schmelztemperatur des Lotes in engen Grenzen liegt, kann somit eine recht zuverlässige Grenztemperatur eingehalten werden. Durch besonders präzise Lötverfahren läßt sich auch eine Toleranz kleinhalten. Daneben ist es im Sinne der Erfindung denkbar, andere Bindemittel zur leitenden Befestigung des Bauteils 13 zu verwenden, die eine niedrigere oder höhere Erweichungstemperatur aufweisen.

Eine andere Variante ist in Fig. 4 dargestellt, gemäß der auf der Leiterplatte 10 im Mötor-Ansteuerschaltkreis zwei normale

- d. h. keine ferromagnetisehen Bestandteile aufweisende Widerstände 19, 20 aufgelötet sind. In die (möglichst körpernah an den Widerständen 19, 20 befindlichen) Lötpunkte 21, 22 zwischen defl hintefeinander geschalteten Widerständen 19, 20 ist eifte f'erfomägnetisehe Dfähtbfücke eingebettet« Eine die Grenz temperatur überschreitende Erwärmung des Motors bzw* der Widerstände 19, 20 hat Such hier 2Uf Folge, daß die Lötpunkte 21, 22 erweiehen« Die DfähtbfÜGke 23 wird daraufhin, wie i ti den

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zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen das Bauteil 13, von den Permanentmagneten 3, 4 angezogen und damit aus den Lötpunkten 21, 22 herausgelöst werden, so daß auch hier die Leitungsverbindung aufgetrennt und die Stromzufuhr zu der Motorwicklung 9 unterbrochen ist.

Die beschriebene Leiterplatte 10 ist nicht auf eine ebene
"Platte", wie sie üblicherweise Verwendung findet, beschrän«t Bonden sie kann unterschiedlichste und nichtebene Formen aufweisen. Ebenso ist die Erfindung nicht nur bei sogenannten
gedruckten sondern bei auf verschiedenste Weise bestückten
Leiterplatten anwendbar.

Claims

PAPST-MOTOREN' Gmbh & Co KG 10.12.1987 Oll-Mz/HDP/de DE-362i G Ansprüche

1. Elektrogerät mit einer eine Schaltung tragende Leiterplatte, bei dem ein Magnetfeld im Bereich dieser Leiterplatte präsent ist, dadurch gekennzeichnet,

oaß im Wirkungsbereich des Magnetfelds auf der diesem zugewandten Seite der Leiterplatte (10) ein elektrisch leitfähiges Bauteil (13) angeordnet ist, das ferromagnetische Eigenschaften oder Bestandteile (15) aufweist und das mit seinen Anschlußkontakten durch ein oberhalb einer Grenztemperatur schmelzendes Bindemittel im Stromkreis der Ansteuerschaltung leitend befestigt ist.

2. Elektrogerät nach Anspruch 1, bei dem ein das Magnetfeld erzeugendei Elektromotor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Magnetfeld auf das elektrisch leitfähige Bauteil (13) wirkt.

3. Elektrogerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dsß das elektrisch leitfähige Bauteil (13) im Wirkungsbereich seines permanentmagnetischen Rotors oder Stators liegt.

4. Elektrogerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähiges Bauteil (13) ein sich bei unzulässig hohem Strom über die Grenztemperatur hinaus erwärmendes Schaltungselement mit ferromagnetischen Eigenschaften oder Bestandteilen vorgesehen ist.

5. Elektrogerät nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ansehlußköntäkte des Schaltungselements (13) auf der Oberfläche der Leiterplatte (10) befestigt sind.

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6. Elektrogerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch lei'fähiges Bauteil ein Schaltungselement (13) mit einem Gehäuse oder Gehäusebestandteilen aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist.

7. Elektrogerät nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltungselement ein Widersts-J (14) mit ferromagnetisch?n Eigenschaften oder Bestandteilen (15) vorgesehen ist.

8. Elektrogerät nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltungselement (13) eine Dicde mit ferromagnetischen Eigenschaften oder Bestandteilen vorgesehen ist.

9. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein sich bei unzulässig hohem Strom erwärmendes Schaltungselement (19, 20) derart in unmittelbarer Nähe zu den Befestigungspunkten (21, 22) des elektrisch leitfähigen, im Stromkreis der Ansteuerschaltung liegenden ferromagnetischen Bauteils (13) angeordnet ist, daß das Bindemitte¹, durch die Wärmeabgabe des über die Grenztemperatur hinaus erwärmten mindestens einen Schaltungselementes (19, 20) schmelzDar ist.

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfähiges Bauteil (13) eine ferromagnetische Drahtbrücke (23) vorgesehen ist.

11. Elektrogerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche) dadureh gekennzeichnet, daß das 2UF leitenden Befestigung der Schaltungselemente der Möfcof-Ahsteuefschaltung" auf der Leiterplatte (10) dienende Lot als Bindemittel zur Befesti* gung des Bauteils (13) wofijesehen ist.

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10*12,1987
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12. Elektrogerät nath einem der vorhergehenden Anspruches if

dadurch gekennzeichnet* daß das Bauteil (13) in einem I

solchen Abstand \&igr;&oacgr;&eegr; einem Magnetfeldtpager (Rotor bzw« P

Stator 1, 55 angeordnet ist, daß der Stromkreis bei durch |

die magnetische Wifküngi von der Leiterplatte (10) äbge- I

höbenem Bauteil (13) mit einem Sicherheitsabstand Unter- |

bröchen ist« &