DK147190B - Motorbeskyttelsesindretning - Google Patents

Description

147190

Opfindelsen angår en motorbeskyttelsesindretning indeholdende et åbent, elektrisk ledende metalbæger med en flange langs bægerets åbne ende, et elektrisk ledende låg til dette bæger, et elektrisk isolerende pakningsorgan anbragt mellem låget og flangen til tætning af bægeret og til elektrisk isolering af låget fra bægeret, et temperaturafhængigt kobleorgan anbragt i bægeret til elektrisk forbindelse af låget til og elektrisk afbrydelse af låget fra bægeret i afhængighed af valgte temperaturændringer, hvor pakningsorganet har et par sidekantstykker foldet ind over hver sin af et par modstående kanter af låget, og hvor nævnte flange har et par sektioner foldet ind over hver sin af pakningsorganets nævnte sidekantstykker til fastholdelse af låget på bægeret under samtidig opretholdelse 2 147190 af en elektrisk isolation mellem bægeret og låget, samt med et elektrisk modstandsopvarmningsorgan til opvarmning af kobleorganet.

I sædvanlige motorbeskyttelsesindretninger er et bimetalele-ment anbragt i serie med et par kontakter, hvorover der normalt føres strøm til en motor. Når der som følge af en fejl optræder en overbelastningsstrøm, der forløber gennem bimetalelementet, opvarmes dette og afbryder motorkredsløbet til beskyttelse mod overophedning. Bimetalelementet opvarmes også ved overførsel af varme fra motoren. Efter at bimetalelementet har afbrudt motorstrømmen, afkøles elementet og slutter atter motorkredsløbet, således at motoren kan gå i gang igen, hvis fejlen er ophævet. Hvis fejlen imidlertid stadig er tilstede, opvarmes bimetallet atter, og motorstrømmen afbrydes. Når bimetalelementet gøres lille for at sikre hurtig reaktion til beskyttelse af små motorer, vil bimetalelementet være tilbøjeligt til at køle hurtigt af, efter at motorstrømmen er afbrudt, således at beskyttelsesindretningen kobler til og fra i hurtig rækkefølge, hvorved kontakterne slides.

Fra US patentskrift nr. 4 015 229 er det kendt at anbringe et kort modstandsopvarmningsorgan inde i beskyttelsesindretningen i direkte metallisk forbindelse med bimetalelementet og dermed i god varmeoverførende forbindelse med dette. Herved opnås en meget hurtig afbrydelse af motorstrømmen, når denne stiger til en utilladelig værdi, men også i dette tilfælde sker afkølingen og dermed genindkoblingen ret hurtigt.

Med opfindelsen tilsigtes tilvejebragt en motorbeskyttelsesindretning, hvor bimetalelementet, selv om det afbryder motorstrømmen hurtigt ved en overbelastning, køler langsomt af, når strømmen afbrydes, således at kontaktsliddet reduceres, og der opnås en lang levetid for beskyttelsesindretningen.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at det elektriske modstandsopvarmningsorgan er slangeformet og anbragt på en ydre flade af låget i varmeoverførende forbindelse med dette samt har dele, der forløber nær de nævnte modstående lågkanter, at elektriske isolationsmidler isolerer opvarmningsorganet elektrisk fra låget, og at pakningsorganets sidekantstykker passer over de nævnte dele af opvarmningsorganet til fastgørelse af dette til låget under samtidig opretholdelse af elektrisk isolation mellem opvarmningsorganet og bægeret.

Ved i henhold til opfindelsen at anvende et slangeformet modstandsopvarmningsorgan, der er anbragt uden på låget i varmeoverfø- 3 147190 rende forbindelse med dette og dermed med bægeret og bimetalelementet, er det som følge af den store samlede længde for opvarmningsorganet muligt ved passende valg af materiale til organet at opnå, at der frembringes en stor varmemængde på meget kort tid, når der optræder en overbelastningsstrøm i motoren. Som følge af den store varmemængde er det muligt at opnå, at bimetalelementet reagerer meget hurtigt og i løbet af kort tid afbryder motorkredsløbet, selv om varmeorganet er anbragt uden på huset. Det har således vist sig, at selv om opvarmningsorganet skal opvarme en væsentlig del af huset, før der overføres tilstrækkelig varme til bimetalelementet, opnås der en tilstrækkelig hurtig reaktion. Til gengæld medfører den store varmemængde og den omstændighed, at en stor del af huset opvarmes, at beskyttelsesindretningen ifølge opfindelsen har en betydelig afkølningstid før genindkobling af motorstrømmen, og den har derfor lang cyklus og lang levetid. I den fra det ovenfor anførte US patentskrift kendte beskyttelsesindretning, hvor opvarmningselementet er anbragt nær ved bimetalelementet, afbrydes motorstrømmen ganske vist også hurtigt, når der optræder en fejl, men huset bliver kun opvarmet i meget ringe grad, hvilket har til følge, at motorkredsløbet hurtigt sluttes igen, således at der optræder en kort cyklus og en kort levetid.

Motorbeskyttelsesindretningen ifølge opfindelsen kan være anbragt inde i selve motorviklingen, isoleret herfra. Såfremt der skulle ske en langsom stigning af viklingstemperaturen, opvarmes bimetal-legemet til afbrydelse af viklingsstrømmen.

Opbygningén af beskyttelsesindretningen er fordelagtig derved, at den er tilpasset til automatisk fabrikation med høj pålidelighed og kan fremstilles i meget små dimensioner til en meget lav pris. Låget, opvarmningsorganet, den isolerende film og lågkontakten for det temperaturafhængige kobleorgan er f.eks. indrettet til at udgøre et bekvemt og økonomisk underaggregat på samme måde som bægeret, bimetallegemet og det på dette anbragte bevægelige kontaktstykke er det. Låg- og bæger-underaggregaterne kan dernæst samles nemt og billigt sammen med den tætnende og isolerende pakning, idet det færdige aggregat dernæst er tilpasset til bekvem og billig kalibrering til tilvejebringelse af en pålidelig og billig motorbeskyttelsesindretning af meget små dimensioner.

Andre formål, fordele og detaljer ved den nye og forbedrede motorbeskyttelsesindretning ifølge opfindelsen vil fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse af en foretrukken eller foretrukne 4 147190 udformninger af opfindelsen, idet der samtidig henvises til tegningen, hvor fig. 1 viser et vandret billede af motorbeskyttelsesindretningen ifølge opfindelsen, fig. 2 et snit taget langs linien 2-2 i fig. 1, fig. 3 et snit taget langs linien 3-3 i fig. 2, fig. 4 et vandret billede af et låg, som indgår i den i fig. 1 viste indretning, fig. 5 et vandret billede af en isolerende film, som indgår i den i fig. 1 viste indretning, og fig. 6 et vandret billede af et underaggregat bestående af låget og filmen vist i henholdsvis fig. 4 og 5 med et modstandsopvarmningselement inkorporeret i den i fig. 5 viste indretning.

I den på tegningen i fig. 1-3 viste indretning er den nye og forbedrede motorbeskyttelsesindretning ifølge opfindelsen generelt betegnet med 10 og omfatter som vist et i almindelighed fladt, rektangulært, åbent, elektrisk ledende metalbæger eller hus 12 med en bund 12,1, et par endevæjge henholdsvis 12,2 og 12,3 samt et par sidevægge henholdsvis 12,4 og 12,5, som er rejst i forhold til bunden, som en flange 12,6, som forløber rundt langs kanten af bægerets åbne ende. En del 12,7 af flangen rager frem fra bægeret og tjener samt en for-bindelsesklemme for bægeret ud i et hermed. I Bægerbunden er der fortrinsvis tilvejebragt indtrykninger 14 til tilvejebringelse af svejsefremspring på indersiden af bægeret, hvortil der ved vortesvejsning er fastgjort et elastisk, temperaturafhængigt bi-metallegeme 16 fortrinsvis under anvendelse af en konventionel svejseknap 18, således som vist i fig. 2, så at bimetallegemet udgår fra bægerbunden som en indspændt bjælke til bæring i sin frie ende af et bevægeligt elektrisk kontaktstykke 20 af sædvanligt kontaktmateriale. Bimetallegemet 16 har fortrinsvis en konkav del 16,1 mellem sine ender, således at dette legeme er indrettet til at bevæge sig med snapvirkning fra en første stilling, som i fig. 2 er vist med fuldt optrukken streg til en anden stilling, der i samme figur er vist med punkterede linier 16a, når bimetallegemet opvarmes til en valgt aktiveringstemperatur. Bimetallegemet er ligeledes indrettet til at bevæge sig med snapvirkning tilbage til sin første stilling, når bimetallegemet derefter afkøles til en forholdsvis lavere hviletemperatur. En ekstra indtrykning 22 i bægerbunden tilvejebringer fortrinsvis et stop til begrænsning af bimetallegemets bevægelse, når dette med snapvirkning bevæger sig 5 147190 tilbage til den anden stilling. I dette arrangement udgør bægeret 12, bimetallegemet 16, svejseknappen 18 og kontaktstykket 20 et nemt fremstillet og let håndterligt underaggregat 24, hvori bægerets side- og endevægge beskytter bimetallegemet under den efterfølgende behandling af dette underaggregat. Andre temperaturafhængige kobleorganer af konventionel type kan alternativt inkorporeres i beskyttelsesindretningen til elektrisk til- og frakobling af låget i forhold til bægeret ved forekomsten af en overbelastningsstrøm eller ved forekomsten af overtemperaturkondi-tioner i beskyttelsesindretningen.

Motorbeskyttelsesindretningen 10 omfatter ligeledes et i almindelighed fladt, elektrisk ledende- metallåg- eller dækpladesektion 26, og på den ene side af dette låg er der ved svejsning eller en lignende operation fastgjort et elektrisk kontaktstykke 28, således som det bedst fremgår af figurene 2 og 3.

I overensstemmelse med opfindelsen er låget i den ene ende forsynet med en forbindelsesdel 26,1 og er ligeledes fra starten forsynet med et par ombukningsdele 26,2, som udgår fra hver sin modstående kant af låget, således som vist i fig. 4. En tynd film eller plade 30 af et elektrisk isolerende materiale såsom polyamid eller lignende er ligeledes tilvejebragt med en konfiguration, der i almindelighed ligner lågets,således som vist i fig. 5. D.v.s. at filmen i modstående ender er forsynet med udragende dele 30,1 og er slidset op ved positionen 30,2, hvor de udragende dele 30,1 går over i selve filmpladen.

I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse er filmen 30 anbragt på låget 26's anden side modsat kontaktstykket 28, således som vist i fig. 6, ovenpå hvilken film der er anbragt et fladt, slangeformet opvarmningselement 32 af et elektrisk modstandsmateriale, således at den er i god varmeoverførende forbindelse med låget 26, samtidigt med at det er elektrisk adskilt fra låget over det meste af sin længde. Den ene ende 32,1 af opvarmningselementet er f.eks. forbundet elektrisk til lågets ene ende ved svejsning af varmeelementets ene ende til lågets forbindelsesdel 26,1, medens den resterende del af varmeelementet forløber tværs hen over låget i god varmeoverførende forbindelse med låget, medens den er elektrisk adskilt fra låget ved hjælp af filmen 30, således at den modsatte ende 32,2 af opvarmningselementet rager frem fra den modsatte ende af låget til dannelse af en anden forbindelsesklemme for beskyttelsesindretningen.Varmeelementet er 6 147190 dannet af et hvilket som helst konventionelt elektrisk modstandsmateriale, men er fortrinsvis fremstillet af en nikkelchrom legering eller en lignende legering med en specifik modstand af størrelsesordenen fra 100 til 900 ohm per circular mil foot. Som vist i fig. 6 er de til ombukning beregnede flige 26,2 på låget bukkede eller foldet tilbage over lågets anden side, således at også fligene eller de fremstikkende dele 30,1 hos den isolerende film 30 er foldet tilbage over dele af opvarmningselementet 32 til sikring af opvarmningselementets og filmens fastholdelse på låget og samtidige opretholdelse af den elektriske adskillelse mellem opvarmningselementet og låget med undtagelse af dettes forbindelsesdel 26,1. På denne måde sammenføjes opvarmningsorganet, filmen og låget nemt og prisbilligt til et underaggregat 34, og opvarmningsorganet holdes fladt imod låget og filmen til beskyttelse af dette opvarmningsorgan under den efterfølgende behandling af låg-underaggregatet.

Ifølge opfindelsen er lågaggregatet 34 fastgjort til bæger-underaggregatet til dannelse af beskyttelsesindretningen 10.

D.v.s. at låget 26 er tætnende anbragt på og elektrisk isoleret fra bægeret 12 ved hjælp af en elektrisk isolerende pakning imellem låget 26 og bægerets flange 12,6. Pakningen 36 er hensigtsmæssigt, således som det bedst fremgår af fig. 2, forsynet med en åbning 36,1, som passer til kontaktstykket 28 på lågets første eller indre overflade. Sidekantstykker 36,2 af denne pakning er dernæst bukket eller foldet ind over låget 26's sidekanter og ind over dele af opvarmningselementet 32. Tilsvarende sidekantstykker 12,8 af bægerets flange er dernæst bukket eller foldet ind over pakningsstykkerne 26,2's overside til fastgørelse af låg-underaggregatet 34 til bæger-underaggregatet 24 og til sammenpresningaf pakningen på begge sider af låget mellem bægerets flangesektioner 12,6 og 12,8. Pakningen 36 er typisk fremstillet af et ark polyethylenterephthalat eller et lignende materiale med en belægning af et termohærdnende klæbemateriale på begge sider af dette ark. Bukningen af bægerets flangesektioner 12,8 ind over pakningens sidekantdele 36,2 trykker pakningen fast mod låget 26 og bægerets flange 12,6 såvel som mod bægerets flange 12,8 og opvarmningselementet 32. Det endelige aggregat opvarmes dernæst til hærdning af den pågældende klæber til etablering af en sikker tætning mellem låg-aggregatet og bæger-aggregatet under samtidig opretholdelse af den elektriske isolation mellem låget 7 147190 og flangen og yderligere til fastholdelse af opvarmningselementet på lågets yderside. På den anden side, hvor pakningen 36 er fremstillet af et sammentrykkeligt materiale såsom en polyamid eller lignende, er sammentrykningen af pakningen ved hjælp af bægerets flangedele 12,8 ligeledes bestemt til at tilvejebringe en tæt lukning af beskyttelsesindretningen. Når låg- og bæger-aggregaterne på denne måde er fastgjort til hinanden, er det bevægelige kontaktstykke 20 ligeledes i berøring med kontaktstykket 28 på låget til normal slutning af et elektrisk kredsløb mellem indretningens forbindelsesklemmer. Efter udførelse af denne samling deformeres bægerbunden, hvor det er nødvendigt, f.eks. ved området omkring indtrykningerne 14, således at det bevægelige kontaktorgan normalt hviler imod lågets kontaktorgan 28 med et ønsket kontakttryk, og således at den præcise aktiveringstempera-tur for bimetallegemet bestemmes på konventionel måde under kalibreringen af motorbeskyttelsesindretningen 10.

I denne udformning er indretningens forbindelsesklemmer bestemt til forbindelse i serie med en motorvikling, og når den på sædvanlig måde er indesluttet i et varmekrympet rør af elektrisk isolerende materiale, inkorporeres beskyttelsesindretningen nemt i viklingen for en forholdsvis lille motor. Ved forekomsten af en overbelastningsstrøm i viklingen vil varme frembragt i opvarmningselementet 32 følgelig straks opvarme det temperaturafhængige element 16 til dets funktionstemperatur, således at dette element med snapvirkning bevæger sig til den i fig. 2 viste anden stilling til brydning af viklingskredsløbet. Det temperaturafhængige organ er ligeledes indrettet til at kunne reagere direkte på stigninger i viklingstemperaturen til brydning af viklingskredsløbet. Ved afkøling af det temperaturafhængige organ 16 til dets tilbagestillingstemperatur bevæger dette organ sig derefter med snapvirkning automatisk tilbage til sin oprindelige stilling til genetablering af viklingskredsløbet.

Motorbeskyttelsesindretningen er af en sådan art, at den passer for en prisbillig automatiseret fremstilling. De dele, der indgår i motorbeskyttelsesindretningen, er hver for sig billige, og de kan nemt samles til tilvejebringelse af en pålidelig og nemt kalibreret indretning. Beskyttelsesindretningen er tætnet på en pålidelig måde til sikring af at forureningsstoffer, såsom viklingslak eller lignende/Udelukkes fra indretningen, og indretningens 8 1A7190 dele, navnlig de,der tjener en elektrisk isolerende funktion, er således indrettet,at de kan fremstilles af billige materialer, som man har sikkerhed for vil være fuldt modstandsdygtige over for de temperaturer, de vil blive udsat for. Opvarmningsorganets anbringelse er navnlig således, at den er indrettet til at varme bimetal-legemet op til dets aktiveringstemperatur ved forekomsten af en overbelastningsstrøm i opvarmningsorganet, uden at der· hertil kræves varmeeffekter, som er så høje, at det er nødvendigt at bruge keramiske eller andre varmeisolerende materialer, som det ville være vanskeligt at inkorporere i opvarmningsorganet. Indretningen er ligeledes bestemt til at være meget lille med en typisk længde på mindre end 1 tomme, med en bredde på mindre end 1/2 tomme og en tykkelse mindre end 1/4 tomme.

Det vigtigste aspekt er, at beskyttelsesindretningen ligeledes er indrettet til at udvise meget ønskelige driftsegenskaber, navnlig til brug i forholdsvis små elektromotorer. Indretningen er f.eks. ved udvælgelse af de rigtige materialer og egenskaber for opvarmningselementet indrettet til at give en prompte reaktion på "låst rotor"-strømme eller lignende i området fra 2,8 til 15,0 amp., medens den ligeledes udviser passende "låst rotor”-strøm/"ultimate trip"-strøm forhold. Beskyttelsesindretningen udviser ligeledes længere cyklustider og en betydeligt forbedret levetid. Det betyder, at i det tilfælde opvarmningselementet er indrettet til at opvarme det temperaturafhængige organ 16 til prompte brydning af beskyttelseskredsløbet ved fremkomsten af overbelastningsstrømme, således som beskrevet foroven, opvarmer opvarmningselementet også lågets termiske masse og dele af bægeret og kontaktstykkerne til en tilsvarende temperatur, således at en efterfølgende afkøling af det temperaturafhængige organ til dets tilbagestillingstemperatur er betydeligt forsinket. Afkølingen eller frakoblingstiden er f.eks. typisk 3-6 gange længere end den indledende respons eller "først til"-intervallet for indretningen, således at dennes levetid er betydeligt forbedret eller forlænget.

Det skal underforstås, at foretrukne udformninger af nærværende opfindelse er blevet beskrevet til illustrering af opfindelsen, men at denne inkluderer diverse modifikationer og ækvivalenter af de viste udførelsesformer. Låg-aggregatet kan f.eks. indrettes til at blive fastgjort til bæger-aggregatet med en alternativ orientering, således at indretningens forbindelsesklemmer udgår fra

Claims (3)

9 147190 modsatte ender af motorbeskyttelsesindretningen.

1. Motorbeskyttelsesindretning indeholdende et åbent, elektrisk ledende metalbæger (12) med en flange (12.6) langs bægerets åbne ende, et elektrisk ledende låg (26) til dette bæger, et elektrisk isolerende pakningsorgan (36) anbragt mellem låget og flangen til tætning af bægeret og til elektrisk isolering af låget fra bægeret, et temperaturafhængigt kobleorgan (16) anbragt i bægeret til elektrisk forbindelse af låget til og elektrisk afbrydelse af låget fra bægeret i afhængighed af valgte temperaturændringer, hvor pakningsorganet har et par sidekantstykker (36.2) foldet ind over hver sin af et par modstående kanter af låget, og hvor nævnte flange har et par sektioner (12.8) foldet ind over hver sin af pakningsorganets nævnte sidekantstykker (36.2) til fastholdelse af låget på bægeret under samtidig opretholdelse af en elektrisk isolation mellem bægeret og låget, samt med et elektrisk modstandsopvarmningsorgan (32) til opvarmning af kobleorganet (16), kendetegnet ved, at det elektriske modstandsopvarmningsorgan (32) er slangeformet og anbragt på en ydre flade af låget i varmeoverførende forbindelse med dette samt har dele, der forløber nær de nævnte modstående lågkanter, at elektriske isolationsmidler (30) isolerer opvarmningsorganet elektrisk fra låget, og at pakningsorganets sidekantstykker (36.2) passer over de nævnte dele af opvarmningsorganet til fastgørelse af dette til låget under samtidig opretholdelse af elektrisk isolation mellem opvarmningsorganet (32) og bægeret (12) .

2. Motorbeskyttelsesindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at dele (26.2) af låget (26) er foldet ind over opvarmningsorganet (32) til yderligere sikring af opvarmningsorganets fastholdelse på nævnte ydre overflade af låget.

3. Motorbeskyttelsesindretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at isolationsmidlerne er en elektrisk isolerende film mellem låget (26) og en væsentlig del af opvarmningsorganet (32), hvis ene ende (32.1) er forbundet elektrisk ledende