EP0732716B1 - Temperaturschutzschalter - Google Patents

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EP0732716B1
EP0732716B1 EP96103856A EP96103856A EP0732716B1 EP 0732716 B1 EP0732716 B1 EP 0732716B1 EP 96103856 A EP96103856 A EP 96103856A EP 96103856 A EP96103856 A EP 96103856A EP 0732716 B1 EP0732716 B1 EP 0732716B1
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EP
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contact
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Jens Radbruch
Udo Witteck
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    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
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Definitions

  • the invention relates to a temperature protection switch according to the preamble of claim 1.
  • Temperature protection switches are well known. Across from open temperature protection switches become closed versions used wherever the contact device a Protection is required, be it against mechanical influences, e.g. the pressure in the manufacture of a winding, or against Environmental influences.
  • a version of a temperature protection switch that can be used for general purposes according to the preamble of claim 1 shows US Pat. No. 3,747,208.
  • a contact device consisting of two bimetal springs supported.
  • the base has a step-shaped at the front end Paragraph on which a contact device protects cylindrical cap is attached.
  • a winding protection switch is this version because of its round cross-section unsuitable because they bulge too much when wrapping over caused.
  • a version suitable as a winding protection switch is known from U.S. Patent No. 4,866,408. With this one a flat contact device in a head plate insulated from metal. A the contact device protective flat metal cap that has a rectangular Cross section, is hermetic with the head plate welded. - The one that completes the switch manufacturing process Heat treatment by welding can have a negative impact on the preset response temperature. In addition, the protective cap is only partially stable under pressure.
  • the object of the invention is therefore a temperature protection switch with a flat housing cross section create, which is special in terms of its compressive strength for use in electric motor and transformer construction is suitable.
  • the advantages achieved by the invention are in particular in that the flat housing due to its all-round outside arched wall is particularly pressure-resistant.
  • the stability is due to the projecting into the housing Cantilever of the base and its stiffening by the in it embedded carrier plate increased.
  • Fig.1 shows a temperature protection switch in plan view, at the upper half of a housing 10 (Fig.2) is removed.
  • the housing is pushed onto an extension 1a of a base 1.
  • the latter consists of an insulating material.
  • the view reveals the inside of the housing 10, which is in the essentially an responsive to thermal changes
  • Contact device encloses.
  • the latter consists of one Fixed contact 3 and a U-shaped carrier plate 4, which a tab 5 with a bimetallic disc 7 and one Trim bracket 8 is positively connected.
  • the permanent contact 3 consists of a provided with a contact 3c Carrier 3a, which is anchored in the base 1, and with one of externally accessible connection 3b forms part.
  • the base 1 has extension arms laterally arranged in continuation of approach 1a 1b, in which the carrier plate 4 with the resulting from the Legs 4a resulting in a U shape are shown in dashed lines Way is anchored.
  • One of the legs 4a is through passed the base 1 and forms with a terminal 4b a part.
  • Fig.2 shows the temperature protection switch of Fig.1 in section II-II.
  • the carrier plate 4 cranked step-by-step to the tab 5.
  • the one with the Tab 5 connected bimetallic disc 7 is in alignment to the contact 3c of the fixed contact 3 at the free end provided with a counter contact 7a.
  • the contact pressure is set between 3c and 7a that the bimetallic disc 7 when heated responsive to a predetermined temperature and thereby separates the two contacts 3c and 7a.
  • a more or less strong Electric arc Depending on the amount of Current to be switched forms during the opening process between contacts 3c and 7a a more or less strong Electric arc.
  • the carrier 3a is in accordance with the resulting heat Fig.2 bent so Z-shaped that the approach 1a in the Level of contact of the two contacts 3c and 7a on the width of the carrier 3a is protected.
  • heat e.g. plastic base so strong are adversely affected that gasify parts that affect the Knock down contact surfaces and cause malfunctions being able to lead.
  • Fig.3 shows the temperature protection switch of Fig.1 in section III-III of Fig.2.
  • This cross section shows the housing 10, the wall of which is curved outwards on all sides. According to Fig.1 the end face is also curved outwards.
  • the stiffener inside the case 10 is carried out by the already mentioned boom 1b of the Base 1. These are, like approach 1a of base 1 itself, adapted to the inner profile of the housing 10 and are non-positively on the inside wall of the housing.
  • the carrier plate 4 has according to Figure 3 outside of Anchoring angled longitudinal edges 6. These can easily be spread outwards so that when the housing is pushed open 10 rest on the inside wall of the housing.
  • a Alternatives show the Fig.1, 2 and 3, in which the lower part the longitudinal edges 6 are designed as outwardly adjustable tabs 6a are. These are then non-positively on the inside wall of the housing on.
  • it is preferred areal contact between the carrier 4 and the Housing 10 has the advantage that in addition to the current-dependent monitoring also external temperature influences via the housing 10 and the carrier plate 4 of the bimetallic disc 7 is fed become.
  • the curved cross-sectional shape of the base approach 1a and des Housing 10 already enable a good seal.
  • the tightness requirements require more Measures if the temperature protection switch is used in cases in which the windings under vacuum in impregnating varnish be poured in.
  • the approach 1a has a keyway 2a at the transition to the base 1.
  • the edge of the pushed-on housing 10 is flanged into this.
  • a piece of shrink tubing is then over the seam 11 pulled.
  • Fig. 4 shows another way of additional sealing.
  • the approach 1a of the base 1 approximately in the middle of the area shallow groove 2b.
  • the groove 2b is during manufacture of the base 1 in a 2-component spraying process with a filled in elastic plastic that is slightly arched survives.
  • the housing 10 can be made of different Materials exist. Ferromagnetic materials, such as Steel or mu-metal, protect the contact device from magnetic Blowing fields. With a high field strength they can arc forming so strongly when the contact is opened deflect that he jumps onto the bimetallic disc 7. The latter is destroyed. Will only protect against pollution aimed at the contact device, so the housing 10 made of a thermoformable material, e.g. Tombac, or consist of a plastic.
  • a thermoformable material e.g. Tombac

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Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Temperaturschutzschalter sind hinreichend bekannt. Gegenüber offenen Temperaturschutzschaltern werden geschlossene Ausführungen überall dort verwendet, wo die Kontakteinrichtung eines Schutzes bedarf, sei es vor mechanischer Einwirkung, wie z.B. dem Druck bei der Herstellung einer Wicklung, oder gegen Umwelteinflüsse.
Eine für allgemeine Zwecke, verwendbare Ausführung eines Temperaturschutzschalters gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 zeigt die US-Patentschrift 3,747,208. In einem Sockel mit rundem Querschnitt aus einem Isoliermaterial ist eine aus zwei Bimetallfedern bestehende Kontakteinrichtung gehaltert. Der Sockel hat am vorderen Ende einen stufenförmigen Absatz, auf den eine die Kontakteinrichtung schütztende zylindrische Kappe aufgesteckt ist. - Als Wicklungsschutzschalter ist diese Ausführung wegen ihres runden Querschnitts ungeeignet, da sie beim Überwickeln eine zu starke Auswölbung verursacht.
Eine als Wicklungsschutzschalter geeignete Ausführung ist durch die US-Patentschrift 4,866,408 bekannt. Bei dieser ist eine flach ausgebildete Kontakteinrichtung in einer Kopfplatte aus Metall isoliert gehaltert. Eine die Kontakteinrichtung schützende flache Kappe aus Metall, die einen rechteckigen Querschnitt hat, ist mit der Kopfplatte hermetisch verschweißt. - Die den Fertigungsprozess des Schalters abschließende Wärmebehandlung durch das Verschweißen kann sich auf die voreingestellte Ansprechtemperatur negative auswirken. Außerdem ist die Schutzkappe nur bedingt druckstabil.
Eine weitere bekannte Ausführung eines gekapselten Temperaturschutzschalters mit einem flachen rechteckigem Querschnitt ist der Wicklungsprotektor 9700 der Firma Texas Instruments Holland B.V., der als temperaturabhängiger und/oder stromabhängiger Schalter eingesetzt werden kann. Das flache Schutzgehäuse, das auf einen Ansatz des die Kontakteinrichtung tragenden Sokkels aufgesteckt ist, und die Kontakteinrichtung selbst sind sind so ausgebildet, daß eine Justage des Schaltelementes noch im montierten Zustand des Temperaturwächters durch Verbiegen des freien Endes des Gehäuses erfolgen kann. - Durch die Art der Schaltelementjustage und der dadurch bedingten Gehäuseform ist dieser Temperaturschutzschalter gegenüber Druck von außen empfindlich. Für den Einsatz in Motor- und Transformatorenwicklungen ist diese Art daher nicht optimiert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Temperaturschutzschalter mit einem flachen Gehäusequerschnitt zu schaffen, der sich bezüglich seiner Druckfestigkeit besonders für die Verwendung im Elektromotoren- und Transformatorenbau eignet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes auf.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das flache Gehäuse durch seine allseitig nach außen gewölbte Wandung besonders druckstabil ist. Die Stabilität wird durch die in das Gehäuse formschlüssig ragenden Ausleger des Sockels und deren Versteifung durch die in sie eingebettete Trägerplatte erhöht.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig.1
einen Temperaturschutzschalter gemäß der Erfindung in Draufsicht, bei der die obere Hälfte des Gehäuses entfernt ist.
Fig.2
den Temperaturschutzschalter der Fig.1 im Schnitt II-II.
Fig.3
den Temperaturschutzschalter der Fig.1 im Schnitt III-III der Fig.2.
Fig.4
eine Detaildarstellung der Fig.2 mit einer Sockelvariante.
Fig.1 zeigt einen Temperaturschutzschalter in Draufsicht, bei der die obere Hälfte eines Gehäuses 10 (Fig.2) entfernt ist. Das Gehäuse ist auf einen Ansatz 1a eines Sockels 1 aufgeschoben. Letzterer besteht aus einem Isolierstoff. Die Ansicht gibt den Blick in das Innere des Gehäuses 10 frei, das im wesentlichen eine auf thermische Veränderungen ansprechende Kontakteinrichtung umschließt. Letztere besteht aus einem Festkontakt 3 und einer U-förmigen Trägerplatte 4, die über eine Lasche 5 mit einer Thermobimetallscheibe 7 und einem Trimmbügel 8 formschlüssig leitend verbunden ist. Der Festkontakt 3 besteht aus einem mit einem Kontakt 3c versehenen Träger 3a, der im Sockel 1 verankert ist, und mit einem von außen zugänglichen Anschluß 3b ein Teil bildet. Der Sockel 1 hat in Fortsetzung des Ansatzes 1a seitlich angeordnete Ausleger 1b, in denen die Trägerplatte 4 mit den sich aus der U-Form ergebenden Schenkeln 4a in der strichliniert dargestellten Weise verankert ist. Einer der Schenkel 4a ist durch den Sockel 1 hindurchgeführt und bildet mit einem Anschluß 4b ein Teil.
Fig.2 zeigt den Temperaturschutzschalter der Fig.1 im Schnitt II-II. Wie diese Dastellung erkennen läßt, ist die Trägerplatte 4 zur Lasche 5 stufenförmig abgekröpft. Die mit der Lasche 5 verbundene Thermobimetallscheibe 7 ist in Ausrichtung auf den Kontakt 3c des Festkontaktes 3 am freien Ende mit einem Gegenkontakt 7a versehen. Durch den von unten an der Thermobimetallscheibe 7 anliegenden Trimmbügel 8 wird in bekannter Weise der Kontaktdruck zwischen 3c und 7a so eingestellt, daß die Thermobimetallscheibe 7 bei einer Erwärmung auf eine vorgegebenen Temperatur sprunghaft anspricht und dadurch die beiden Kontakte 3c und 7a trennt. Je nach Höhe der zu schaltenden Stromstärke bildet sich beim Öffnungsvorgang zwischen den Kontakten 3c und 7a ein mehr oder weniger starker Lichtbogen. Zum Schutz der Stirnfläche des Sockelansatzes 1a gegen die dabei entstehende Hitze ist der Träger 3a gemäß Fig.2 derart Z-förmig abgekröpft, daß der Ansatz 1a in der Berührungsebene der beiden Kontakte 3c und 7a auf der Breite des Trägers 3a geschützt ist. Durch Hitzeeinwirkung kann der z.B. aus einem Kunststoff bestehende Sockel so stark beeinträchtigt werden, daß Teile vergasen, die sich auf den Kontaktflächen niederschlagen und zu Funktionsstörungen führen können.
Fig.3 zeigt den Temperaturschutzschalter der Fig.1 im Schnitt III-III der Fig.2. Dieser Querschnitt zeigt das Gehäuse 10, dessen Wandung allseitig nach außen gewölbt ist. Gemäß Fig.1 ist auch die Stirnfläche nach außen gewölbt. Diese Maßnahme und eine noch zu beschreibende Versteifung von innen ergibt ein außerordentlich druckstabiles Gehäuse 10, das dem hohen Druck beim Herstellen der Wicklung, z.B. beim Überwickeln des eingebauten Temperaturschutzschalters oder beim Verpressen der Wicklung standhält. Die Versteifung im Inneren des Gehäuses 10 erfolgt durch die bereits erwähnten Ausleger 1b des Sockels 1. Diese sind, wie der Ansatz 1a des Sockels 1 selber, dem Innenprofil des Gehäuses 10 angepaßt und liegen kraftschlüssig an der Gehäuseinnenwand an. Dafür, daß die Ausleger 1b bei Druck von außen nicht nachgeben, sorgt die mit ihren Schenkeln 4a in ihnen verankerte Trägerplatte 4 als starre Verbindung. Die Trägerplatte 4 hat gemäß Fig.3 außerhalb der Verankerung abgewinkelte Längskanten 6. Diese können leicht nach außen gespreizt sein, so daß sie bei aufgeschobenem Gehäuse 10 kraftschlüssig an der Gehäuseinnenwand anliegen. Eine Alternative zeigen die Fig.1, 2 und 3, bei der der untere Teil der Längskanten 6 als nach außen verstellbare Laschen 6a ausgebildet sind. Diese liegen dann kraftschlüssig an der Gehäuseinnenwand an. Außer der versteifenden Wirkung hat die vorzugsweise flächenhafte Berührung zwischen dem Träger 4 und dem Gehäuse 10 den Vorteil, daß außer der stromabhängigen Überwachung auch Temperatureinflüsse von außen über das Gehäuse 10 und die Trägerplatte 4 der Thermobimetallscheibe 7 zugeführt werden.
Die gewölbte Querschnittsform des Sockelansatzes 1a und des Gehäuses 10 ermöglichen von sich aus schon eine gute Abdichtung. Die Anforderungen an die Dichtheit erfordert weitere Maßnahmen, wenn der Themperaturschutzschalter in Fällen verwendet wird, in denen die Wicklungen bei Unterdruck in Tränklack eingegossen werden.
Fig.2 zeigt eine Möglichkeit einer zusätzlichen Kapselung. Der Ansatz 1a hat am Übergang zum Sockel 1 eine Keilnut 2a. In diese wird der Rand des aufgeschobenen Gehäuses 10 umgebördelt. Über die Nahtstelle ist sodann ein Stück Schrumpfschlauch 11 gezogen.
Fig.4 zeigt eine weitere Möglichkeit der zusätzlichen Abdichtung. In Abweichung vom Beispiel der Fig.1 bis Fig.3 hat hier der Ansatz 1a des Sockels 1 etwa in der Mitte der Fläche eine flache Nut 2b. In diese ist ein leicht überstehender Dichtungsring 9 eingelegt, oder die Nut 2b wird bei der Herstellung des Sockels 1 im 2-Komponenten-Spritzverfahren mit einem elastischen Kunststoff ausgefüllt, der leicht gewölbt übersteht.
Je nach Anwendungsfall kann das Gehäuse 10 aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ferromagnetische Materialien, wie Stahl oder Mu-Metall, schützen die Kontakteinrichtung vor magnetischen Blasfeldern. Bei hoher Feldstärke können sie den sich beim Öffnen des Kontaktes bildenden Lichtbogen so stark auslenken, daß er auf die Thermobimetallscheibe 7 überspringt. Letztere wird dadurch zerstört. Wird nur Schutz vor einer Verschmutzung der Kontakteinrichtung angestrebt, so kann das Gehäuse 10 aus einem tiefziehfähigen Material, z.B. Tombak, oder aus einem Kunstoff bestehen.

Claims (12)

  1. Temperaturschutzschalter zum Schutz von Motorwicklungen oder dergleichen gegen Überhitzung, bei dem eine in einem Sockel (1) aus einem Isolierwerkstoff gehalterte Kontakteinrichtung durch ein flaches auf den Sockel (1) aufgestecktes hülsenförmiges Gehäuse (10) geschützt ist, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wandung des die Kontakteinrichtung umgebenden Gehäuses (10) allseitig nach außen gewölbt ist und daß der Sockel (1) bis etwa zur Mitte der Kontakteinrichtung reichende seitliche Ausleger (1b) hat, die der Wölbung der Gehäusewandung angepaßt sind, und die bei aufgestecktem Gehäuse (10) formschlüssig an dessen Innenwandung anliegen.
  2. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem ferromagnetischen Material besteht.
  3. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem tiefziehfähigen Material besteht.
  4. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem Kunststoff besteht.
  5. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (1) einen Ansatz (1a) zum Aufstecken des Gehäuses (10) hat, der gleich dem Innenprofil des Gehäuses (10) ist und daß der Ansatz (1a) eine umlaufende Nut hat.
  6. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nut eine Keilnut (2a) ist, die am Übergang des Ansatzes (1a) zum Sockel (1) angeordnet ist.
  7. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nut eine flache Nut (2b) zur Aufnahme eines Dichtungsringes (9) ist und daß die Nut (2b) in der Fläche des Ansatzes (1a) angeordnet ist.
  8. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung einen im Sockel (1) verankerten Festkontakt (3) und eine Trägerplatte (4) hat, die über eine endseitige Lasche (5) mit einer Thermobimetallscheibe (7) mit Gegenkontakt (7a) und einem Trimmbügel (8) formschlüssig leitend verbunden ist.
  9. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (4) U-förmig ist und mit ihren Schenkeln (4a) in den seitlichen Auslegern (1b) des Sockels (1) verankert ist.
  10. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (4) außerhalb der Verankerung abgewinkelte Längskanten (6) hat, die bei aufgeschobenem Gehäuse (10) in kraftschlüssiger Berührung mit der Gehäuseinnenwandung stehen.
  11. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der abgewinkelten Längskanten (6) nach außen verstellbare Laschen (6a) sind.
  12. Temperaturschutzschalter nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3a) des Festkontaktes (3) zur Berührungsebene der Kontakte (3c und 7a) hin Z-förmig abgekröpft ist.
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