EP0173048B1 - Elektromagnetanordnung mit Überhitzungsschutz - Google Patents

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EP0173048B1
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coil
switching element
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electromagnet
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Anton Dipl.-Ing. Deininger
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Coca Cola Co
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    • H01F2027/406—Temperature sensor or protection

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnet arrangement with an electromagnet coil, in which the wire turns of the excitation coil are carried by a coil carrier body and are insulated from a magnetic flux body made of ferromagnetic conductive material, using a fuse switching element switched into the exciter circuit as overheating protection, the fuse Switching element for the overheating protection is arranged in the electromagnetic excitation coil and the coil carrier body separating the magnetic flux body and is in thermal contact with the electromagnetic coil.
  • Overheating protection measures belong to the general state of the art. Such protective measures against overheating are also used for the field windings of electric motors and electromagnets. Either temperature protection switches or temperature protection fuses can be used. Temperature protection switches only interrupt the power supply when the temperature is above a set limit, while temperature protection fuses cause permanent interruption of the excitation current path due to overheating.
  • the use of such protective measures is particularly important if they are only designed for short-term exposure and there is a risk of long-term exposure. With long-term loads in this connection, overheating of the excitation coil would lead to the destruction of the wire insulation and, as a result, to short circuits. For this reason, the overheating protection measures, such as thermal protection switches or thermal protection devices, are integrated in the excitation coil. The response value for the fuse element is selected such that the critical temperature for destroying the excitation coil is certainly not reached.
  • the electromagnetic coil is loaded in such a way that the critical temperature for the temperature protection element and thus the critical temperature for the electromagnet arrangement are not reached, but high temperatures below these limit values are generated relatively permanently, the electromagnetic coil also surrounds it, in particular that made of ferromagnetically conductive Material existing magnetic flux body heated to high temperatures. In particular, if this is held in a plastic housing, this can lead to undesirable side effects, for example scorching. To counteract this, it may be necessary to take overheating protection measures in this area as well.
  • An electromagnet arrangement with fuse protection which fully meets these requirements, is characterized according to the invention in that the fuse switching element for the overheating protection is arranged in an end flange of the coil carrier body and, in addition to the electromagnetic coil, also in thermal contact with the adjacent flat-profile leg of the magnetic flux body stands.
  • the fuse switching element is thermally coupled both to the excitation coil and to the magnetic flux body of the electromagnet arrangement.
  • the temperature limit value of this fuse switching element will be between the limit values for the critical temperature of the excitation coil and the critical temperature for the environment, this value being in particular close to the critical temperature for the environment.
  • a temperature gradient occurs between the temperature of the excitation coil and the temperature of the magnetic flux body. Since both functional elements act on the fuse switching element, the different faults that can lead to overheating can be taken into account.
  • the response value of the fuse switching element is established as a mean value when the temperature in the excitation coil rises to the range of a critical value. However, if the magnetic flux body is heated to a temperature which, in relation to the environment, e.g. on a plastic housing, should not be exceeded, so the additional heating of the excitation coil can respond to the fuse switching element.
  • the arrangement of the fuse switching element in the coil carrier body is also advantageous in view of the fact that the excitation coil need not be spatially loaded by this fuse switching element. It is to be assigned to the excitation coil after its completion. This also simplifies the replacement of this fuse switching element.
  • the measures taken according to the invention provide for the fuse switching element for the overheating protection to be arranged in an end flange of the coil carrier body. This should therefore be trained somewhat more.
  • the electromagnet arrangement according to the invention is characterized in that a temperature fuse which can be destroyed when the overheating protection limit value is exceeded is arranged as the fuse switching element for the overheating protection.
  • a temperature fuse which can be destroyed when the overheating protection limit value is exceeded is arranged as the fuse switching element for the overheating protection.
  • An electromagnetic coil 2 applied to a coil former 1 is arranged on a cylindrical core 3 made of ferromagnetic material.
  • a cylindrical core 3 made of ferromagnetic material.
  • two flat-pole legs 4 are arranged, which have cylindrical openings in which the cylindrical core 3 is wedged.
  • the free ends of the flat-profile legs 4 protrude into the area of a metering valve 5 for beverage concentrates, such as those used in devices for mixing soft drinks.
  • a part of the control slide 6 of this metering device 5 consists of ferromagnetic conductive material and can thus be influenced as a plunger 7 between the free ends of the flat-profile legs 4.
  • the flat-profile legs 4 cover the cross section of this electromagnetic coil 12, so that the magnetic fields emerging from the end face are advantageously taken over.
  • a temperature protection fuse 9 is attached such that it is in thermal contact with the adjacent flat-profile leg 4 of the magnetic flux body and with the electromagnetic coil 12. The excitation current for the electromagnetic coil 12 is conducted via this temperature protection fuse 9.
  • the temperature protection fuse 9 can be designed as a fuse or can be implemented by a semiconductor, which is destroyed when the temperature value which is not to be exceeded is reached.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektromagnetanordnung mit einer Elektromagnetspule, bei welcher die Drahtwindungen der Erregerspule durch einen Spulenträgerkörper getragen und gegenüber einem Magnetflußkörper aus ferromagnetisch leitfähigem Material isoliert sind, unter Verwendung eines in den Erregerkreislauf eingeschalteten Sicherungs-Schaltelements als Überhitzungsschutz, wobei das Sicherungs-Schaltelement für den Überhitzungsschutz in die Elektromagnet-Erregerspule und den Magnetflußkörper trennenden Spulenträgerkörper angeordnet ist und mit der Elektromagnetspule in thermischem Kontakt steht.
  • Überhitzungsschutzmaßnahmen gehören zum allgemeinen Stand der Technik. So werden auch für die Erregerwicklungen von Elektromotoren und Elektromagneten derartige Schutzmaßnahmen gegen Überhitzung eingesetzt. Dabei können entweder Temperaturschutzschalter oder Temperaturschutzsicherungen zum Einsatz kommen. Temperaturschutzchalter unterbrechen lediglich dier Stromzufuhr bei über einem eingestellten Grenzwert liegenden Temperaturen, währen Temperaturschutzsicherungen durch Zerstörung bei Überhitzung eine bleibende Unterbrechung der Erregerstromstrecke verursachen.
  • Bei elektromagnetischen Erregerspulen ist die Anwendung derartiger Schutzmaßnahmen insbesondere dann wichtig, wenn diese lediglich für Kurzzeitbelastungen ausgelegt sind und die Gefahr von Langzeitbelastungen gegeben ist. Bei Langzeitbelastungen in diesem Zusammenhang würde eine Überhitzung der Erregerspule zur Zerstörung der Drahtisolationen und infolgedessen zu Kurzschlüssen führen. Aus diesem Grunde sind die Überhitzungsschutz-Maßnahmen, sie es Temperaturschutzschalter oder Temperaturschutzsicherung, in die Erregerspule integriert. Der Ansprechwert für das Sicherungselement ist derart gewählt, daß die kritische Temperatur zur Zerstörung der Erregerspule mit Sicherheit nicht erreicht wird.
  • Wird die Elektromagnetspule derart belastet, daß die kritische Temperatur für das Temperatursicherungselement und somit die kritische Temperatur für die Elektromagnetanordnung nicht erreicht werden, jedoch hohe Temperaturen unterhalb dieser Grenzwerte relativ dauerhaft erzeugt werden, so wird über die Elektromagnetspule auch deren Umfeld, insbesondere der aus ferromagnetisch leitfähigem Material bestehende Magnetflußkörper auf hohe Temperaturen aufgeheizt. Insbesondere wenn dieser in einem Kunststoffgehäuse gehaltert ist, kann dies zu unerwünschten Begleiterscheinungen, beispielsweise Verschmorungen, führen. Um diesem Umstand entgegenzuwirken, kann es erforderlich sein, auch in diesem Bereich Überhitzungsschutz- maßnahmen zu treffen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen und auf dem Stande der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromagnetanordnung mit Überhitzungsschutz bereitzustellen, durch welchen in einfacher Weise sichergestellt wird, daß sowohl Überhitzungen in der Erregerspule und Überwärmungen des Umfeldes der Erregerspule zuverlässig verhindert werden. Besonders Berücksichtigung finden soll in diesem Zusammenhang der Wunsch nach einfacher Anordnung und kostengünstiger Erstellung der Anordnung.
  • Eine Elektromagnetanordnung mit Sicherungsschutz, welcher diesen Anforderungen im vollen Maß genügt, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungs-Schaltelement für den Überhitzungsschutz in einem stirnseitigen Flansch des Spulenträgerkörpers angeordnet ist und außer mit der Elektromagnetspule auch mit dem angrenzenden flachprofiligen Schenkel des Magnetflußkörpers in thermischen Kontakt steht. Bei einer Elektromagnetanordnung nach diesen erfindungsgemäßen Merkmalen ist das Sicherungsschaltelement thermisch sowohl an die Erregerspule als auch an den Magnetflußkörper der Elektromagnetanordnung angekoppelt ist.
  • Der Temperaturgrenzwert dieses Sicherungsschaltelements wird dabei zwischen den Grenzwerten für die kritische Temperatur der Erregerspule und der kritischen Temperatur für das Umfeld sein, wobei dieser Wert insbesondere in der Nähe der kritischen Temperatur für das Umfeld anzusiedeln sein wird. Bei Belastung der Elektromagnetanordnung wird nämlich davon auszugehen sein, daß zwischen der Temperatur der Erregerspule und der Temperatur des Magnetflußkörpers ein Temperaturgefälle auftritt. Da beide Funktionselemente auf das Sicherungs- schaltelement einwirken, kann den unterschiedlichen Störfällen die zu Überhitzungen führen können, Rechnung getragen werden. Ist nämlich der Magnetflußkörper relativ kalt, so wird der Ansprechwert des Sicherungsschaltelements als Mittelwert dann erricht, wenn die Temperatur in der Erregerspule in den Bereich eines kritischen Wertes ansteigt. Ist jedoch der Magnetflußkörper auf eine Temperatur erwärmt, welche im Hinblick aufdas Umfeld, z.B. auf ein Kunststoffgehäuse, nicht überschritten werden sollte, so läßt die darüber hinausgehende Erwärmung der Erregerspule das Sicherungsschaltelement ansprechen.
  • Die Anordnung des Sicherungsschaltelements im Spulenträgerkörper ist auch im Hinblick darauf günstig, daß die Erregerspule durch dieses Sicherungsschaltelement nicht räumlich belastet zu werden braucht. Es ist der Erregerspule nach deren Fertigstellung zuzuordnen. Auch eine Auswechlsung dieses Sicherungsschaltelements ist damit vereinfacht.
  • Bei einer Elektromagnetanordnung mit einem Magnetflußkörper, welcher stirnseitig am Spulenkörper anliegend sich erstreckend ausgebildet ist, ist es im Rahmen der erfindungsgemäß getroffenen Maßnahmen vorgesehen, daß das Sicherungsschaltelement für den Überhitzungsschutz in einem stirnseitigen Flansch des Spulenträgerkörpers angeordnet ist. Dieser ist daher etwas verstärkt auszubilden.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Elektromagnetanordnung dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherungs- schaltelement für den Überhitzungsschutz eine bei Überschreiten des Überhitzungsschutz-Grenzwerts zerstörbare Temperatursicherung angeordnet ist. Es kann nämlich in vielen Fällen davon ausgegangen werden, daß bei Erreichen des Temperatur-Ansprechwerts am Sicherungs- schaltelement eine generelle Störung oder eine bleibende Beeinträchtigung der Elektromagnetanordnung gegeben sind. Für diesen Fall wäre es problematisch, einen Temperaturschutzschalter einzusetzen, welcher nach Abkühlvorgängen wieder für eine Betriebsfähigkeit der Elektromagnetanordnung sorgt.
  • Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltets Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen.
    • Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht der Elektromagnetanordnung, teilweise geschnitten und
    • Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf diese Elektromagnetanordnung.
  • Eine auf einem Spulenkörper 1 aufgebrachte Elektromagnetspule 2 ist auf einem zylindrischen Kern 3 aus ferromagnetisch gutleitfähigem Material angeordnet. Stirnseitig vom Spulenträgerkörper 1 und damit von der Elektromagnetspule 2 sind zwei flachpolige Schenkel 4 angeordnet, welche zylindrische Durchbrüche aufweisen, in denen der zylindriche Kern 3 verkeilt ist. Die freien Enden der flachprofiligen Schenkel 4 ragen in den Bereich eines Dosierventils 5 für Getränkekonzentrate, wie sie in Geräten zum Mixen von Erfischungsgetränken Verwendung finden. Ein Teil des Steuerschiebers 6 dieser Dosiereinrichtung 5 besteht aus ferromagnetisch leitfähigem Material und ist somit zwischen den freien Enden der flachprofiligen Schenkel 4 als Tauchanker 7 beeinflußbar. Im Bereich der Elektromagnetspule 12 überdecken die flachprofiligen Schenkel 4 den Querschnitt dieser Elektromagnetspule 12, so daß die aus dieser stirnseitig austretenden Magnetfelder günstig übernommen werden. In einer Aussparung des Seitenflansches 8 des Spulenträgerkörpers 1 ist eine Temperaturschutzsicherung 9 derart angebracht, daß sie im thermischen Kontakt zum angrenzenden flachprofiligen Schenkel 4 des Magnetflußkörpers und zur Elektromagnetspule 12 steht. Über diese Temperaturschutzsicherung 9 wird der Erregerstrom für die Elektromagnetspule 12 geleitet.
  • Die Temperaturschutzsicherung 9 kann als Schmelzsicherung ausgebildet sein oder durch einen Halbleiter realisiert sein, welcher bei Erreichen des nicht zu überschreitenden Temperaturwerts zerstört wird.

Claims (2)

1. Elektromagnetanordnung mit einer Elektromagnetspule, bei welcher die Drahtwindungen der Erregerspule (2) durch einen Spulenträgerkörper getragen und gegenüber einem Magnetflußkörper aus ferromagnetisch leitfähigem Material isoliert sind, unter Verwendung eines in den Erregerkreislauf eingeschalteten SicherungsSchaltelements als Überhitzungsschutz, wobei das Sicherungs-Schaltelement (9) für den Überhitzungsschutz im die Elektromagnet-Erregerspule (2) und den Magnetflußkörper tennenden Spulenträgerkörper angeordnet ist, und mit der Elektromagnetspule in thermischem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungs-Schaltelement (9) für den Überhitzungsschutz in einem stirnseitigen Flansch (8) des Spulenträgerkörpers (1) angeordnet ist und außer mit der Elektromagnetspule (2) auch mit dem angrenzenden flachprofiligen Schenkel (4) des Magnetflußkörpers in thermischem Kontakt steht.
2. Elektromagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherungs- Schaltelement (9) für den Überhitzungsschutz eine bei Überschreiten des Überhitzungsschutz-Grenzwertes zerstörbare Temperatursicherung angeordnet ist.
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