EP3602599A1 - Überstromschutzvorrichtung - Google Patents

Überstromschutzvorrichtung

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EP3602599A1
EP3602599A1 EP18712882.2A EP18712882A EP3602599A1 EP 3602599 A1 EP3602599 A1 EP 3602599A1 EP 18712882 A EP18712882 A EP 18712882A EP 3602599 A1 EP3602599 A1 EP 3602599A1
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EP
European Patent Office
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overcurrent protection
protection device
triggering
case
actuating
Prior art date
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Application number
EP18712882.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3602599B1 (de
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Maximilian SCHAUTZGY
Thomas Schiepp
Markus Laufenberg
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ETO Magnetic GmbH
Original Assignee
ETO Magnetic GmbH
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Publication date
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2454—Electromagnetic mechanisms characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements

Definitions

  • the invention relates to an overcurrent protection device according to claim 1. From the prior art overcurrent protection switches are known, the one
  • overcurrent circuit breaker which comprises a percussion anchor and two snap bodies, one of which consists of a
  • Thermobimetal and one formed from a magnetic shape memory material.
  • a current to be monitored flows through a coil and, in the event of a short circuit, generates a magnetic field which causes a deformation of the snap body from the magnetic shape memory material.
  • DE 10 2012 01 1 063 A1 likewise discloses an overcurrent circuit breaker with a tripping coil and a tripping element made of a magnetic shape memory material which can be deformed by means of a tripping coil which leads to a current to be monitored. Furthermore, from the
  • the object of the invention is, in particular, a generic
  • an object of the invention is, in particular, to achieve a high level of reliability. Furthermore, there is a task of
  • the invention relates to an overcurrent protection device for a circuit to be monitored, with at least one trip unit, which leads to an interruption of the
  • Circuit is provided in at least one triggering case, and the at least one conductor portion which is provided for guiding a current to be monitored, in particular a current flowing in the circuit to be monitored current, at least one triggering element, the at least one magnetically and thermally
  • Active connection standing actuator which is provided for transmitting at least one actuating movement and / or at least one actuating force to at least one breaker switch comprises.
  • a common and / or individual triggering element can be provided which has two differently configured triggering elements, in particular a short-circuit triggering element and a
  • a fast reaction time of a circuit breaker can be achieved.
  • a fast reaction time of a circuit breaker can be achieved.
  • Overcurrent protection device can be provided, the tripping currents and / or
  • Tripping delays and / or tripping times are easily and / or controlled adjustable, in particular by means of a choice of suitable materials and / or geometries of a triggering element and / or a conductor element and / or magnetizable and / or non-magnetizable components.
  • an at least substantially maintenance-free overcurrent protection device can be provided.
  • a compact design and / or a simple installation can be made possible.
  • Under an “overcurrent protection device” is in particular at least one component, in particular a triggering and / or monitoring component, a
  • Overcurrent circuit breaker in particular a circuit breaker, advantageously a low-voltage circuit breaker, but in particular also one
  • High-voltage circuit breaker such as a circuit breaker understood.
  • the overcurrent protection device is one
  • Overcurrent circuit breaker provided to protect the circuit and / or its lines from overload and / or overcurrent and / or short-circuit current.
  • the term "provided” should be understood to mean specially programmed, designed and / or equipped.Assuming that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or operating state and / or performs.
  • the triggering case comprises an overcurrent case, in particular a
  • the trigger case in particular in an overload case, include a thermal tripping case.
  • the triggering case in particular in a short circuit case, include a magnetic tripping case.
  • the triggering element is provided both for the thermally induced deformation, in particular in an overload case, as well as for the magnetically induced deformation, in particular in a short circuit case.
  • the thermally induced deformation and / or magnetically induced deformation comprises at least one change in length of the triggering element, in particular along its longitudinal axis.
  • the triggering element is intended to generate the actuating movement and / or the actuating force in particular directly due to the thermally induced deformation and / or the magnetically induced deformation.
  • the actuating movement is a stroke and / or a longitudinal extension change of the triggering element.
  • the triggering element is intended to generate the actuating force and / or the actuating movement due to a deformation in a direction at an angle and / or perpendicular to the longitudinal axis of the triggering element.
  • the current in the triggering case is greater than a limiting current, in particular a household standard limiting current.
  • the trip unit can for , _
  • limit currents for example, for limiting currents between 1 A and 100 A, but also for in particular significantly larger or significantly smaller limiting currents.
  • the person skilled in the art will sensibly choose a corresponding limiting current.
  • a tripping characteristic according to DIN EN 60898-1 (VDE 0641 -1 1) can be adapted.
  • the current in the overload case is smaller, in particular, than in the case of a short circuit.
  • the current in the overload case is greater than the limiting current and less than an overload limit current, the overload limiting current being, for example, 100 A or 200 A or 300 A or 400 A or any particular one
  • the current in the short-circuit current is in particular greater than the overload limit current, for example greater than 300 A or 400 A or 475 A or 500 A, whereby intermediate or in particular significantly larger currents are also conceivable.
  • the conductor section advantageously forms a part of the circuit to be monitored or a circuit together with the latter
  • the conductor section comprises a coil or is part of a coil. But it is also conceivable that the conductor section as a
  • the conductor section is heated in the triggering case, in particular in the thermal tripping case, in particular due to a current exceeding the limiting current in the circuit to be monitored.
  • the current flowing in the circuit to be monitored in the triggering case, in particular in the short circuit case, in the conductor section generates a triggering magnetic field for the triggering element.
  • the triggering element is arranged at least a large part in a vicinity of the conductor portion.
  • the triggering element by means of
  • a "near zone” is to be understood in particular as a spatial area which is formed by points which are less than a third, preferably less than a quarter, preferably less than one sixth and particularly preferably less than one tenth of a minimum longitudinal extent of the trigger element of one reference point , ,
  • the triggering element and / or a reference component, in particular the triggering element are removed and / or each having a distance of at most 10 mm, preferably of at most 5 mm and more preferably of at most 3 mm from a reference point and / or a reference component, in particular the trigger element having , At least 55%, advantageously at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85%, and particularly advantageously at least 95%, but in particular also completely, is to be understood by the term "at least a majority".
  • the interruption switch is part of the overcurrent protection switch and in particular no part of the overcurrent protection device.
  • the overcurrent protection switch comprises a circuit breaker housing, in which the
  • the overcurrent protection switch and / or the overcurrent protection device comprises at least one arcing chamber for a resulting arc.
  • the triggering element and / or the actuating element and / or the conductor section at least part of the
  • the overcurrent protection switch may be a triggering mechanism, in particular a triggering mechanism of a
  • the actuating element has at least one
  • Actuating surface which is provided for a transmission of the actuating movement and / or the actuating force.
  • the actuating surface is at least partially at least substantially perpendicular to a
  • the actuating element has at least one plunger and / or is designed as such.
  • the actuator is elongated and / or rod-shaped and / or pin-shaped and / or cylindrical.
  • the main deformation axis is the axis of maximum deformation of the trigger element.
  • the trigger element Preferably, the
  • Main deformation direction arranged at least substantially parallel to the longitudinal axis of the triggering element.
  • the longitudinal axis is arranged at least substantially parallel to a main extension direction of the triggering element.
  • at least substantially perpendicular is intended in particular an orientation of a , ,
  • Direction relative to a reference direction in particular in a reference plane, are understood, wherein the direction and the reference direction include an angle which differs in particular less than 8 °, advantageously less than 5 ° and more preferably less than 2 ° from a right angle.
  • at least substantially parallel should be understood here in particular an orientation of a direction relative to a reference direction, in particular in a plane, wherein the direction relative to the reference direction a deviation in particular less than 8 °, advantageously less than 5 ° and particularly advantageously smaller
  • the term "main extension direction" of an object is to be understood to mean in particular a direction which runs parallel to a longest edge of a smallest imaginary cuboid which just completely encloses the object.
  • the triggering element is elongated.
  • the trigger element is cuboid or rod-shaped or pin-shaped or cylindrical.
  • the triggering element has an at least substantially constant cross section.
  • the triggering element is integrally formed.
  • the triggering element is designed as a solid body. But it is also conceivable that the triggering element, in particular at least in sections, as a hollow body, for example as a hollow cylinder, and / or as a solid body with
  • the triggering element is at least a large part, in particular completely, formed from the shape-changing material.
  • the shape-changing material particularly preferably, the
  • Overcurrent protection device on a single trigger element.
  • the overcurrent protection device has a plurality of, in particular identical or differently designed triggering elements.
  • the fact that an object has an "at least substantially constant cross-section" is to be understood in particular as meaning that for any first cross-section of the object along at least one direction and any second cross-section of the object along the direction, a minimum surface area of a differential area at a
  • the shape-changing material is a thermally and magnetically deformable material, in particular a thermal and magnetic
  • the trigger element is formed thermally and magnetically deformable.
  • the shape-changing material is a magnetostrictive material.
  • the shape-changing material preferably has at least one, in particular exactly one, first transformation temperature, in particular of at least one martensitic phase into at least one austenitic phase.
  • the shape-changing material has at least one, in particular exactly one, second transformation temperature, in particular of at least one ferromagnetic in at least one paramagnetic phase.
  • first transformation temperature and the second transformation temperature are selected such that they are at least higher than temperatures which the release element assumes in a normal operating state, in particular when no triggering case exists.
  • a "thermally and / or magnetically deformable material" is to be understood in particular a material which by means of a
  • Temperature increase in particular a supply of thermal energy, and / or influenced by a, in particular external, magnetic field and is advantageously provided in at least one operating condition, at least one of a temperature of the material and / or at least depending on the magnetic field at least one
  • Triggering element has at least one high-temperature magnetic shape memory alloy.
  • the shape-changing material is as the magnetic
  • the high temperature magnetic shape memory alloy is characterized in that the first transition temperature and / or the second transition temperature is at least 60 ° C, preferably at least 70 ° C, more preferably at least 80 ° C and preferably at least 100 ° C / lie. This can be advantageous
  • erroneous triggering be prevented, for example, due to an increased ambient temperature. Furthermore, advantageously a high achievable change in length of a trigger element can be made possible.
  • the shape-changing material contains nickel, manganese and gallium.
  • the shape-changing material is a nickel-manganese-gallium alloy. In this way, in particular, a particularly easily achievable deformability can be realized with an advantageously large moving distance.
  • the shape-changing material could also be an iron-palladium alloy and / or an iron-palladium-containing alloy.
  • deformable material may also be formed as a foam and / or as a composite structure and / or as granules and / or as a porous material, wherein, in particular in the case of a composite material is conceivable that nickel, manganese and / or gallium components be embedded in a matrix can.
  • the shape-changing material is monocrystalline.
  • the triggering element is formed as a single crystal of the shape-changing material.
  • the triggering element is composed of several, in particular of some, for example, two or three or four or five individual single crystals.
  • the shape-changing material is polycrystalline.
  • the triggering element in particular in the thermal tripping case, produce a sufficient actuation movement due to at least one thermally induced actuation of the interrupter switch , ,
  • Change in shape and, in particular in the magnetic triggering case, is provided at a sufficient for actuation of the circuit breaker operating force due to at least one magnetically induced change in shape.
  • thermal tripping case generated actuation force greater than one in the magnetically induced change in shape, in particular in the magnetic tripping case, generated actuation force. Furthermore, in particular one in the magnetically induced
  • Actuating movement in particular a generated stroke, more extensive and / or greater than one in the thermally induced change in shape, in particular in the
  • thermal tripping case generated actuating movement, in particular a generated stroke.
  • an actuating force generated in the magnetic tripping case and an actuating movement generated in the thermal tripping case, in particular a generated stroke is sufficient for actuating the interrupter switch.
  • a protective function can thereby be exerted by a single triggering element both in a short-circuited condition and in an overload condition.
  • the thermally induced change in shape in particular in the triggering case, advantageously in the magnetic triggering case and in the thermal tripping case, a change in length of the triggering element, in particular along its longitudinal axis of at least 1, 5%, preferably at least 2% and particularly preferably at least 4%.
  • a reliable actuation of a triggering mechanism can advantageously be achieved.
  • the magnetically induced change in shape is a force development, in particular the actuating force, advantageously in a direction parallel to the longitudinal axis of the trigger element, of at least 1 N, preferably of at least 1.5 N, more preferably of at least 2 N per 1 mm 2 Cross sectional area of the
  • Triggering element in particular a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the triggering element, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the triggering element includes. In this way, a reliable triggering of a triggering mechanism can advantageously be made possible. - -
  • Overcurrent protection device one, in particular mechanical, restoring unit having at least one, in particular mechanical, restoring element, which is provided for a, in particular mechanically induced, reverse deformation of the triggering element after an occurrence of the triggering case.
  • the reset unit is provided to restore an output form of the trigger element.
  • the triggering element is provided for a repeated damage-free deformation in triggering cases and a reshaping by the reset unit.
  • the return element is provided to exert a restoring force on the trigger element, in particular parallel to the longitudinal axis of the
  • Triggering element is present and / or to an expansion or compression of the triggering element, in particular along its longitudinal axis, is provided.
  • the restoring element comprises at least one compression spring and / or at least one tension spring and is designed in particular as such.
  • the return element is provided for a recovery of the trigger element by means of stretching or by extension, wherein the return unit optionally has a corresponding storage for the return element.
  • a tension spring a return deformation of the triggering element by means of stretching or by extension is conceivable.
  • a repeatedly usable overcurrent protection device can be provided. Furthermore, this can be achieved a structural simplicity.
  • Return element viewed from the trigger element, is arranged in front of and / or next to the actuating element.
  • a point of the actuating element which is farthest from the triggering element is further away from the triggering element than a point of the restoring element which is farthest from the triggering element, in particular measured along the longitudinal axis of the triggering element.
  • the actuating element is provided to transfer the restoring force in the return deformation of the triggering element of the return element to the triggering element.
  • the actuating element has at least one force transmission element which is provided for transmitting a restoring force from the restoring element to the actuating element. This can advantageously be achieved a compact design. - -
  • the restoring element at least partially surrounds the triggering element.
  • the triggering element advantageously passes through an interior of the restoring element.
  • the release unit and / or the return unit comprises at least one bearing element, preferably two, in particular along the longitudinal axis of the trigger element, oppositely arranged bearing elements, wherein particularly advantageously the return element connected to at least one of the bearing elements and / or for the transmission of
  • Restoring force is provided on at least one of the bearing elements.
  • the trip unit and the reset unit are at least partially connected to each other in one piece and / or at least one common element, in particular a bearing element include.
  • the restoring element at least partially surrounds the actuating element or vice versa.
  • the actuating element extends at least
  • the restoring element is designed as a spiral spring which surrounds at least one, in particular cylindrical and / or hollow cylindrical and / or pin-shaped, section of the actuating element. Under this, that a first object and a second object "at least partially in one piece" are connected to each other in this
  • connection be understood in particular that at least one element and / or part of the first object is integrally connected to at least one element and / or part of the second object.
  • Overcurrent protection device comprises a housing unit which at least the
  • the housing unit defines at least one receiving space for the triggering element.
  • the triggering element and the return element and advantageously the bearing elements are arranged within the receiving space.
  • the housing unit preferably has at least one receiving area for the conductor section.
  • the conductor section is arranged outside the receiving space.
  • the housing unit forms a coil body, in particular if the conductor section comprises at least one coil.
  • the housing unit is advantageous - -
  • the housing unit is formed at least partially and in particular at least a large part of a ferromagnetic, advantageously a soft magnetic, material such as iron.
  • the housing unit may form a magnetic flux guide and / or at least one magnetic flux guide. This can advantageously be a resilient and compact
  • Overcurrent protection device can be provided.
  • Translation unit having at least one translation element which is provided for a translation of a triggering case generated by the triggering element actuating force and / or actuation movement, in particular in a different from 1 gear ratio. It is also conceivable that the
  • Translation unit for deflecting the actuating force and / or the
  • Translation unit is provided only for a deflection, while a
  • the translation element is designed as a lever element.
  • the translation unit can be provided to increase a force, increase a stroke and / or a deflection.
  • the translation unit is provided to a particular converted actuating movement and / or actuating force of the
  • Actuator to transfer to the breaker switch is at least in the triggering case on the transmission element.
  • a high degree of flexibility with regard to adaptation and / or design of a triggering unit, in particular with regard to a triggering movement and / or triggering force to be achieved, can advantageously be achieved.
  • the triggering unit has at least one fixed bearing for the triggering element, which, viewed in particular from the actuating element, is arranged behind the triggering element.
  • the triggering element has at least one fixed bearing for the triggering element, which, viewed in particular from the actuating element, is arranged behind the triggering element.
  • Triggering element in particular on an opposite end face, is detached. But it is also conceivable that the triggering element is fixedly mounted on at least two opposite sides, in particular on end faces. Preferably that is
  • Triggering element permanently connected to the bearing element.
  • the bearing element is non-magnetic and / or non-magnetizable.
  • the conductor section at least partially surrounds the triggering element.
  • the conductor section describes at most ten
  • Circulations particularly advantageously at most three and preferably at most one circulation around the trigger element, wherein in particular small leakage currents can be advantageously achieved for a reduced number of cycles.
  • the trigger element particularly advantageously at most three and preferably at most one circulation around the trigger element, wherein in particular small leakage currents can be advantageously achieved for a reduced number of cycles.
  • Ladder section at least one, in particular exactly one, coil, which is around the
  • Triggering element in particular around its longitudinal axis, and in particular to the housing unit, runs.
  • the conductor portion is advantageously provided to generate in the triggering case, in particular in the magnetic triggering case, a magnetic field whose lines extend at least partially at least substantially parallel to the longitudinal axis of the triggering element, in particular within the triggering element.
  • This can advantageously a low trip time, in particular due to a small distance allowed between a coil and a trigger element and / or due to a possible waiver
  • the tripping unit comprises at least one magnetic flux-conducting unit, in particular a ferromagnetic and / or soft-magnetic core.
  • the ferromagnetic core preferably has at least one receiving region for the conductor section.
  • the ferromagnetic core is a magnetic flux guide - -
  • the ferromagnetic core is at least partially connected in one piece with the housing unit.
  • the surrounds
  • the triggering element at least partially.
  • the ferromagnetic core is intended to be generated by the conductor portion
  • Magnetic field at least partially at least substantially perpendicular to the longitudinal axis of the trigger element to be guided by the triggering element.
  • Trigger element can be set specifically in an overload case. Furthermore, a triggering magnetic field can thereby be controlled in a targeted manner.
  • the overcurrent protection device is free of an iron core and / or a magnetic flux guide, in particular in the case that the conductor portion at least partially surrounds the trigger element and / or runs as a coil around this.
  • the conductor section may be formed as an air-core coil.
  • Triggering element in the triggering case for generating the actuating force and / or the actuating movement due to a shortening of the triggering element, in particular along its longitudinal axis, is provided. Especially in this case is the
  • the actuating element is provided in this case in particular for transmitting a tensile force. It is also conceivable that the breaker switch and / or the transmission element the
  • the conductor section is preferably provided to generate a magnetic field, in particular in the triggering case, whose field lines within the triggering element are at least partially parallel to one another at least in sections - -
  • this can be a space coil space efficient and / or arranged with respect to a distance between the trip coil and a trigger element low so that it surrounds the trigger element. Furthermore, it is proposed that the trip unit is designed such that sufficient for the operation of a deformation, the shortening of the
  • Triggering element by more than 5%, preferably by at most 4%, and more preferably by at most 2%, in particular along its longitudinal axis includes.
  • the shape-changing material is intended to produce from a stretched state, a thermal-induced compression, preferably due to a phase transition from a martensitic to an austenitic phase. This advantageously makes it possible to provide an overcurrent protection switch with a shortening and quickly responding triggering element.
  • the triggering element is provided in the triggering case for generating the actuating force and / or the actuating movement due to an expansion of the triggering element, in particular along its longitudinal axis.
  • the conductor section is advantageously provided to generate a magnetic field, in particular in the triggering case, whose field lines extend at least substantially perpendicular to the longitudinal axis of the triggering element through the triggering element.
  • a high degree of reliability and / or advantageous properties with regard to a construction can be achieved in particular with an overcurrent protection switch having at least one overcurrent protection device according to the invention.
  • the invention comprises a system with at least one first overcurrent protection device according to the invention and with at least one second according to the invention
  • first overcurrent protection device and the second overcurrent protection device are of the same kind, in particular of a basically same type and / or provided for a same or similar purpose, and wherein for a given triggering case, the first
  • Tripping behavior shows as the second overcurrent protection device.
  • first overcurrent protection device and the second overcurrent protection device for mounting provided in identical and / or analogous manner, for example, each as a circuit breaker in a fuse box.
  • first overcurrent protection device and the second overcurrent protection device for mounting provided in identical and / or analogous manner, for example, each as a circuit breaker in a fuse box.
  • Overcurrent protection device and the second overcurrent protection device equivalently in a certain overcurrent protection switch can be installed.
  • the first overcurrent protection device and the second overcurrent protection device equivalently in a certain overcurrent protection switch can be installed.
  • triggering elements that are in terms of a material and / or a
  • Geometry such as a length and / or a shape, different.
  • a trip unit of the first overcurrent protection device and a trip unit of the second overcurrent protection device with respect to a presence or a configuration of a magnetic flux guide, in particular a ferromagnetic core, a distance between a conductor leading to a current conductor portion and a trigger element, a geometry of such conductor sections or the like.
  • Overcurrent protection device for the given triggering an identical magnetic tripping behavior, especially in a short circuit case, and different thermal tripping behavior, especially in an overload case, show or vice versa.
  • the system comprises a plurality of overcurrent protection devices, in particular with regard to at least one triggering property, such as
  • an overcurrent tripping behavior a staggered and / or after at least one parameter sortable response, such as triggering with increasing overload current or tripping with increasing short-circuit current or the like.
  • the overcurrent protection device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the overcurrent protection device according to the invention can be used to fulfill one of the above
  • Fig. 1 is an overcurrent protection device in a schematic
  • Fig. 2 is a schematic stress-strain diagram of a
  • FIG. 4 shows an alternative overcurrent protection device in a schematic
  • Fig. 5 shows another alternative overcurrent protection device in one
  • FIG. 1 shows an overcurrent protection device 10a for a circuit to be monitored in a schematic sectional view.
  • the overcurrent protection device 10a is part of an overcurrent protection switch 40a (see Figure 3).
  • Overcurrent protection device 10a is in the present case as a
  • the overcurrent protection switch 40a is formed in the present case as a circuit breaker.
  • the overcurrent protection device 10a has a trip unit 12a, which is provided for interrupting the circuit in at least one triggering case.
  • the trigger case may include a short circuit and / or overload case.
  • the triggering case comprises a thermal tripping case, for example the overload case, and / or a magnetic tripping case, for example the
  • the tripping unit 12a has at least one conductor section 14a, which is provided for guiding a current to be monitored. In the present case, the current to be monitored flows in the circuit. Furthermore, the
  • Tripping unit 12a at least one trigger element 16a, the at least one magnetic - -
  • the triggering element 16a is provided in the triggering case for a thermally and / or magnetically induced deformation as a function of a current flowing through the conductor section 14a, in particular as a function of the current to be monitored.
  • the tripping unit 12a comprises at least one actuating element 20a which is in operative connection with the tripping element 16a and which is capable of transmitting at least one of them
  • Actuating movement and / or at least one actuating force is provided to at least one breaker switch, not shown.
  • the breaker switch not shown.
  • Breaker switch a part of the overcurrent protection switch 40a. But it is also conceivable that a breaker switch is part of the overcurrent protection device 10a.
  • the shape-changing material 18a is a thermal and magnetic
  • the trigger element 16a is formed thermally and magnetically deformable.
  • the trigger element 16a is formed in the present case of the shape-changing material 18a.
  • the shape-changing material 18a is monocrystalline, wherein a polycrystalline material is conceivable.
  • the triggering element 16a is formed in the present case as a one-piece single crystal of the shape-changing material 18a, wherein multi-part triggering elements are conceivable.
  • the triggering element 16a can be influenced and in particular deformed by means of a magnetic field and / or a mechanical force and / or a change in a temperature of the triggering element 16a.
  • the shape-changing material 18a has the property that in response to a mechanical force with a defined minimum thickness and a defined direction one, in particular mechanical, deformation and / or
  • Form change takes place.
  • an internal force of the triggering element 16a in this case in particular due to a magnetomechanical hysteresis of the deformable material 18a used, must be overcome.
  • a movement does not automatically take place back into a basic shape and / or initial shape.
  • the triggering element 16a would thus also in this case, in particular without resetting external stimulus, after the - -
  • FIG. 2 shows a schematic stress-strain diagram of FIG
  • the stress-strain diagram includes a stress axis 98a and a strain axis 100a. The characteristics shown, and in particular their intercepts, are to be understood as purely exemplary.
  • the shape-changing material 18a shows a hysteretic characteristic 46a, which characterizes a thermal shape-memory effect of the shape-changing material 18a. Further, the shape-changing material 18a shows another hysteretic characteristic 48a which indicates a magnetic shape-memory effect of the shape-changing material 18a.
  • Directional arrow 52a shown.
  • a greater change in extent, in particular a larger stroke can be achieved, while by utilizing the thermal shape memory effect, a larger actuation force can be generated.
  • the two characteristic curves 46a, 48a thus define a usable working area 54a, which is shown hatched in the diagram.
  • the usable workspace can be larger or smaller.
  • the shape-changing material 18a is such that by means of
  • thermal strain memory effect an elongation of about 4% can be generated.
  • alloys are also conceivable in which a corresponding elongation of 5% or 6% can be achieved.
  • shape-changing material 18a in the present case is such that by means of the thermal shape memory effect
  • the triggering element 16a is in the form of a pin, in particular with a rectangular cross-sectional area perpendicular to the longitudinal axis 42a.
  • the trigger element 16a has a longitudinal axis 42a, which is arranged parallel to a main direction of extent 44a of the trigger element 16a.
  • the trigger element 16a is provided for a change in length along its longitudinal axis 42a in the triggering case.
  • Trigger case for generating the actuating force and / or the actuating movement due to a shortening of the trigger element 16a provided.
  • the shortening is further in the present case, a shortening along the longitudinal axis 42 a of
  • the trigger element 16a is provided for generating sufficient for an operation of the breaker switch actuating movement due to at least one thermally induced change in shape and sufficient for an actuation of the breaker operating force due to at least one magnetically induced change in shape.
  • a change in extension, in particular the shortening, of the triggering element 16a is sufficient for the actuating movement for the
  • the thermally induced change in shape includes, as mentioned, in the present case a change in length of the trigger element 16a, in particular along the same
  • the trip unit 12a is designed such that a deformation is sufficient for the operation of the breaker switch, the one
  • a thermally induced shortening of the triggering element 16a, in particular in the overload case, is therefore for actuating the
  • the magnetically induced change in shape includes a force development of at least 1 N per 1 mm 2 cross-sectional area of the trigger element 16a, in particular perpendicular to the longitudinal axis 42a of the trigger element 16a.
  • the force development is even at least 2 N per 1 mm 2 cross-sectional area of
  • the shape-changing material 18a is a magnetic shape memory alloy, wherein, as mentioned above, other materials are basically conceivable.
  • the shape changing material 18a is a shape memory alloy containing nickel, manganese and gallium.
  • the trigger element 16a in the present case has at least one high-temperature magnetic shape memory alloy.
  • the shape-changing material 18a is the magnetic one
  • High-temperature shape memory alloy has a first in the present case
  • paramagnetic phase on wherein the first and the second transition temperature are at least 60 ° C, in the present case at least 70 ° C, which advantageously also higher values of at least 80 ° C or 100 ° C are conceivable.
  • the overcurrent protection device 10a has a translation unit 28a, which has at least one translation element 30a, which is provided for a translation of the actuation force and / or actuation movement generated in the triggering case of the trigger element 16a.
  • the transmission element 30a is designed as a lever element, in particular as a double-arm lever.
  • the actuating element 20a is, viewed from the trigger element 16a, arranged in front of the transmission element 30a. In the triggering case, the trigger element 16a contracts, whereby the actuating element 20a, in particular along the longitudinal axis 42 of the trigger element 16a, is deflected.
  • the translation element 30a is pivoted.
  • the transmission element 30a is connected directly to the actuating element 20a, wherein a connection can be provided in particular for transmitting a tensile force and / or a pulling movement. But it is also conceivable that the translation element 30 a the
  • Actuator 20 a applied with a compressive force and movement of the , -
  • Translation unit 28a is provided to transmit a translated actuation motion and a translated actuation force to the breaker switch. It is conceivable that the transmission element 30a transmits a tensile force. It is also conceivable that the transmission element 30a transmits a compressive force.
  • the trip unit 12a has at least one fixed bearing 32a, 34a for the
  • the trip unit 12a comprises two bearing elements 56a, 58a, which form the fixed bearings 32a, 34a.
  • a first fixed bearing 32a is arranged from the actuating element 20a in front of the triggering element 16a.
  • a second fixed bearing 34a is arranged from the actuating element 20a behind the trigger element 16a.
  • the fixed bearings 32a, 34a store the
  • Trigger element 16a at the end faces 68a, 70a.
  • the bearing elements 56a, 58a are arranged opposite one another along the longitudinal axis 42a of the triggering element 16a, in particular on its end faces 68a, 70a.
  • the trigger element 16a is connected to the
  • Bearing elements 56a, 58a connected.
  • the trigger element 16a may, for example, be glued to at least one bearing element 56a, 58a and / or welded and / or otherwise positively and / or positively and / or materially connected thereto.
  • the bearing elements 56a, 58a formed of non-magnetic iron or other suitable metal, in principle, bearing elements made of plastic or ceramic or the like are conceivable.
  • the conductor section 14a is provided to generate a triggering magnetic field whose field lines are at least substantially parallel to one another in a region of the triggering element 16a, in particular in a vicinity of the triggering element 16a and / or within the triggering element 16a the longitudinal axis 42a extend.
  • a direction 62a of the triggering magnetic field in a vicinity of the triggering element 16a is shown schematically in FIG.
  • the conductor section 14a surrounds the trigger element 16a at least in sections.
  • the conductor section 14a comprises a coil 60a, within which the trigger element 16a is arranged.
  • the coil 60a extends several times around the
  • Trigger element 16a around.
  • a longitudinal axis 64a of the coil 60a is at least in - -
  • the coil 60a is provided for generating the triggering magnetic field.
  • the longitudinal axes 42a, 64a of the coil 60a and the trigger element 16a are identical.
  • the coil 60a is formed as an air-core coil.
  • the trip unit 12a in the present case is free of an iron core or other magnetic flux guide.
  • the overcurrent protection device 10a has a reset unit 22a with at least one return element 24a, which is provided for a return deformation of the trigger element 16a after an occurrence of the triggering case.
  • the return element 24a is formed in the present case as a compression spring.
  • the return element 24a is arranged between the bearing elements 56a, 58a.
  • the bearing elements 56a, 58a in the present case are parts of the reset unit 22a.
  • the restoring element 24a presses the bearing elements 56a, 58a apart along the longitudinal axis 42a of the triggering element 16a and, in particular, generates a restoring force for the return deformation of the triggering element 16a.
  • the return element 24a is intended to apply to the recovery deformation force on the trigger member 16b. In the recovery, the trigger element 16a is stretched and in particular transferred to a stretched initial state.
  • the return element 24a surrounds the trigger element 16a at least partially.
  • the return element 24a defines an inner region within which the trigger element 16a is arranged.
  • a longitudinal axis 66a of the restoring element 24a and the longitudinal axis 42a of the triggering element 16a are arranged parallel to one another and in particular identical.
  • the return element 24a extends in several turns around the trigger element 16a.
  • the return element 24a is, viewed from the actuating element 20a, arranged next to the trigger element 16a.
  • the trigger element 16a is at least
  • the overcurrent protection device 10a has a housing unit 26a which at least partially houses the triggering element 16a and the restoring element 24a. in the , -
  • the housing unit 26a is formed of a heat-resistant and / or highly thermally conductive material, for example of a non-magnetizable metal or a suitable plastic or the like.
  • the housing unit 26a is formed of a heat-resistant and / or highly thermally conductive material, for example of a non-magnetizable metal or a suitable plastic or the like.
  • Housing unit 26a provided for a heat transfer from the conductor portion 14a to the trigger element 16a, in particular in the thermal tripping case.
  • a housing unit is at least partially formed from a magnetic and / or magnetizable material and, for example, forms at least one magnetic flux-conducting element, in particular a
  • the housing unit 26a defines a receiving space 72a for the trigger element 16a.
  • the trigger element 16a, the fixed bearings 32a, 34a and the return element 24a are arranged within the receiving space 72a.
  • the actuator 20a is partially disposed within the receiving space 72a.
  • a lateral surface of the receiving space 72a forms a sliding bearing for the bearing element 56a, which moves along the longitudinal axis 42a of the triggering element 16a to the stationary bearing element 58a.
  • the bearing element 58a is stationary relative to the housing unit 26a.
  • the housing unit 26a forms a
  • Implementation 80a for the actuator 20a which in particular the actuator 20a can lead at least partially.
  • the actuating element 20a is at least further through the duct 80a than in an initial state in the
  • the housing unit 26a defines a receiving portion 74a for the conductor portion 14a.
  • the coil 60a is disposed within the receiving area 74a.
  • the coil 60a extends around the receiving space 72a.
  • the housing unit 26a forms a bobbin for the coil 60a.
  • FIG. 3 shows a system 76a with the overcurrent protection device 10a and with a second overcurrent protection device 38a in a schematic representation.
  • the overcurrent protection device 10a is, as mentioned, part of an overcurrent protection switch 40a.
  • the second overcurrent protection device 38a is part of a second
  • Overcurrent circuit breaker 78a The overcurrent protection device 10a and the second overcurrent protection device 38a are of the same type - -
  • second overcurrent protection device 38a may be installed instead of the overcurrent protection device 10a in the overcurrent protection switch 40a.
  • the overcurrent protection device 10a in the overcurrent protection switch 40a.
  • Overcurrent protection switch 40a and the second overcurrent protection switch 78a at least externally identical and / or alternatively usable, for example in corresponding fuse slots of a fuse box.
  • the overcurrent protection device 10a exhibits a different magnetic and / or thermal tripping behavior than the second overcurrent protection device 38a.
  • the second overcurrent protection device 38a may differ from the overcurrent protection device 10a in terms of a number of coil turns of a conductor portion, a geometry of a trigger element, a material of a trigger element, a geometry and / or a material of a housing unit, an iron core, and the like. For example, by using components having a high heat capacity, thermal initiation may be delayed or suppressed.
  • a required to trigger a limiting current can be adjusted.
  • a triggering behavior can be adapted by suitably adapting a geometry of a translation unit.
  • FIGS. 4 and 5 show two further exemplary embodiments of the invention. The following descriptions and the drawings are limited to
  • FIG. 4 shows an alternative overcurrent protection device 10b for one
  • Overcurrent protection device 10b is part of an overcurrent protection switch, not shown, for example, a fuse, in particular a circuit breaker.
  • the alternative overcurrent protection device 10b has a trip unit 12b, which is provided for interrupting the circuit in at least one triggering case.
  • the trigger case may include a short circuit and / or overload case.
  • the triggering case comprises a thermal tripping case, for example the overload case, and / or a magnetic tripping case, for example the
  • the trip unit 12b has at least one conductor section 14b, which is provided for guiding a current to be monitored. In the present case, the current to be monitored flows in the circuit. Furthermore, the
  • Triggering unit 12b at least one triggering element 16b, which has at least one magnetically and thermally deformable material 18b.
  • the shape-changing material 18b is a magnetic and thermal
  • the triggering element 16b is provided in the triggering case for a thermally and / or magnetically induced deformation as a function of a current flowing through the conductor section 14b, in particular as a function of the current to be monitored. Furthermore, the trip unit 12b comprises at least one in operative connection with the trigger element 16b
  • Actuator 20b which is for transmitting at least one actuating movement and / or at least one actuating force to at least one not shown
  • Breaker switch is provided.
  • the breaker switch is part of the overcurrent circuit breaker. But it is also conceivable that a
  • Breaker switch is part of the alternative overcurrent protection device 10b.
  • the conductor section 14b is provided to generate a triggering magnetic field in the triggering case whose field lines are at least in a near zone of the triggering element 16b and / or within the triggering element 16b at least in the
  • the conductor section 14b is at least partially formed as a coil.
  • Conductor portion 14 b at least two opposing coils, so that the - -
  • Triggering magnetic field the trigger element 16b perpendicular to the longitudinal axis 42b as homogeneously interspersed.
  • the trip unit 12b comprises at least one magnetic flux guide 82b.
  • the trip unit 12b comprises a ferromagnetic core 36b, in particular an iron core.
  • the ferromagnetic core 36b is provided to amplify the triggering magnetic field.
  • the ferromagnetic core 36b comprises two, in particular oppositely arranged, pole pieces 84b, 86b.
  • the pole pieces 84b, 86b are each assigned a coil formed by the conductor section 14b.
  • a change in shape of the triggering element 16b in the triggering case comprises an expansion along its longitudinal axis 42b, in particular a thermally and / or magnetically induced expansion.
  • the trigger element 16b is provided in the thermal tripping case to a change in length, in particular to an elongation of about 4%. Furthermore, the trigger element 16b is provided in the magnetic triggering case to a change in length, in particular to an elongation of about 6%.
  • suitable shape-changing materials in particular magnetic and thermal shape memory alloys, other values are conceivable.
  • a change in length of the trigger element 16b by about 4% for the operation of the breaker switch is sufficient.
  • the tripping unit 12b has a fixed bearing 32b for the tripping element 16b.
  • the fixed bearing 32b supports a side facing away from the actuating element 20b end face 70b of the trigger element 16b and is in particular connected to this force and / or material and / or positive fit.
  • the trigger element 16b When generating the actuating movement and / or the actuating force, the trigger element 16b, starting from the fixed bearing 32b, expands in the direction of the actuating element 20b and pushes it away from the fixed bearing 32b along the longitudinal axis 42b of the trigger element 16b. , -
  • the alternative overcurrent protection device 10b has a reset unit 22b with a reset element 24b.
  • the return element 24b viewed from the trigger element 16b, is arranged next to the actuating element 20b.
  • the actuating element 20b occurs in sections through the return element 24b.
  • the restoring element 24b surrounds the actuating element 20b at least in sections.
  • Return element 24b is designed as a compression spring.
  • the reset unit 22b has a bearing element 88b for the return element 24b.
  • a position of the bearing member 88b relative to the fixed bearing 32b is constant. In the recovery deformation, the bearing element 88b generates a counter-holding force for the return element 24b.
  • the bearing element 88b is annular in the present case.
  • the actuator 20b passes through the bearing member 88b.
  • the actuator 20b has a
  • the counter-element 90b is annularly shaped in the present case. A restoring compressive force of the return element 24b is transmitted to the trigger element 16b during the return deformation via the actuating element 20b.
  • FIG. 5 shows a further alternative overcurrent protection device 10c for a circuit to be monitored in a schematic sectional view.
  • the further alternative overcurrent protection device 10c is part of a not shown
  • Overcurrent circuit breaker such as a fuse, in particular one
  • the further alternative overcurrent protection device 10c has a trip unit 12c, which is provided for interrupting the circuit in at least one triggering case.
  • the trigger case may include a short circuit and / or overload case.
  • the triggering case comprises a thermal tripping case, for example the overload case, and / or a magnetic tripping case, for example the
  • the tripping unit 12c has at least one conductor section 14c, which is provided for guiding a current to be monitored. In the present case, the current to be monitored flows in the circuit. Furthermore, the tripping unit 12c comprises at least one tripping element 16c, which has at least one magnetically and thermally deformable material 18c. The trigger element 16 c is in the triggering case to a thermally and / or magnetically induced deformation as a function of , -
  • the tripping unit 12c comprises at least one in operative connection with the tripping element 16c
  • Actuator 20c which is for transmitting at least one actuating movement and / or at least one actuating force to at least one not shown
  • Breaker switch is provided.
  • the breaker switch is part of the overcurrent circuit breaker. But it is also conceivable that a
  • Breaker switch is part of the further alternative overcurrent protection device 10c.
  • the conductor section 14c is intended to generate a triggering magnetic field in the triggering case whose field lines are at least in a near zone of the triggering element 16c and / or within the triggering element 16c at least in the
  • the conductor section 14c is at least partially formed as a coil.
  • the conductor portion 14c forms a coil 92c.
  • the coil 92c surrounds the trigger element 16c transversely to the latter
  • the coil 92c is partially disposed within the actuator 20c.
  • the actuator 20c forms a receiving space 96c which partially receives the first coil 92c.
  • the coil 92c is disposed partially from the actuating element 12c in front of the tripping element 16c and partially behind the tripping element 16c.
  • the coil 92 c is provided to generate in the case of triggering in its interior, the triggering magnetic field such that its field lines at least in
  • the trip unit 12c is free of a magnetic
  • the conductor section 14c forms at least one air-core coil in the present case.
  • the coil 92c is formed as an air coil.
  • the further alternative overcurrent protection device 10c has a reset unit 22c with a reset element 24c.
  • the return element 24c is designed as a tension spring.
  • the return element 24c viewed from the trigger element 16c, is arranged in front of the actuating element 20c.
  • the return element 24c is provided for compressing a return force of the trigger element 16c - -
  • the return element 24c is connected to bearing elements 56c, 58c for the trigger element 16c.
  • a first bearing member 56c is connected to and / or formed by the actuator 20c.
  • a second bearing element 58c forms a
  • the second bearing element 58c supports an end face 70c of the triggering element 16c facing away from the actuating element 20c.
  • the return member 24c pulls the bearing members 56c, 58c toward each other, thereby generating the compression force acting on the trigger member 16c.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzvorrichtung für einen zu überwachenden Stromkreis, mit zumindest einer Auslöseeinheit (12a-c), die zu einer Unterbrechung des Stromkreises in zumindest einem Auslösefall vorgesehen ist, und die zumindest einen Leiterabschnitt (14a-c), der zu einem Führen eines zu überwachenden Stroms vorgesehen ist, zumindest ein Auslöseelement (16a-c), das zumindest ein magnetisch und thermisch formveränderliches Material (18a-c) aufweist und in dem Auslösefall zu einer thermisch und/oder magnetisch induzierten Verformung in Abhängigkeit von einem durch den Leiterabschnitt (14a-c) fließenden Strom vorgesehen ist, und zumindest ein mit dem Auslöseelement (16a-c) in Wirkverbindung stehendes Betätigungselement (20a-c), das zur Übertragung zumindest einer Betätigungsbewegung und/oder zumindest einer Betätigungskraft zu zumindest einem Unterbrecherschalter vorgesehen ist, umfasst.

Description

Überstromschutzvorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzvorrichtung nach dem Anspruch 1 . Aus dem Stand der Technik sind Überstromschutzschalter bekannt, die einen
elektromagnetischen Kurzschlussstromauslöser und einen thermischen
Überstromschutzauslöser umfassen. Häufig weisen elektromagnetische
Kurzschlussstromauslöser dabei einen nach dem Reluktanzprinzip arbeitenden
Auslöseanker auf. Ferner umfassen Überstromschutzauslöser oftmals Bimetall-Auslöser. Aus der DE 10 2004 056 283 A1 ist ein Überstromschutzschalter bekannt, der einen Schlaganker sowie zwei Schnappkörper umfasst, von denen einer aus einem
Thermobimetall und einer aus einem magnetischen Formgedächtnismaterial ausgebildet ist. Ein zu überwachender Strom fließt dabei durch eine Spule und erzeugt in einem Kurzschlussfall ein Magnetfeld, welches eine Verformung des Schnappkörpers aus dem magnetischen Formgedächtnismaterial hervorruft. Aus der DE 10 2012 01 1 063 A1 ist ebenfalls ein Überstromschutzschalter mit einer Auslösespule sowie einem mittels einer einen zu überwachenden Strom führenden Auslösespule verformbaren Auslöseelement aus einem magnetischen Formgedächtnismaterial bekannt. Ferner ist aus der
DE 10 2010 014 280 A1 ein Überstromschalter mit einem Auslöseelement aus einem magnetischen Formgedächtnismaterial bekannt, welchem ein spulenfreier Leiterabschnitt zugeordnet ist, durch welchen ein zu überwachender Strom fließt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße
Überstromschutzvorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer
Konstruktion bereitzustellen. Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, eine hohe Zuverlässigkeit zu erzielen. Weiterhin besteht eine Aufgabe der
Erfindung insbesondere darin, eine Teilevielfalt zu reduzieren. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte - -
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzvorrichtung für einen zu überwachenden Stromkreis, mit zumindest einer Auslöseeinheit, die zu einer Unterbrechung des
Stromkreises in zumindest einem Auslösefall vorgesehen ist, und die zumindest einen Leiterabschnitt, der zu einem Führen eines zu überwachenden Stroms, insbesondere eines in dem zu überwachenden Stromkreis fließenden Stroms, vorgesehen ist, zumindest ein Auslöseelement, das zumindest ein magnetisch und thermisch
formveränderliches Material aufweist und in dem Auslösefall zu einer thermisch und/oder magnetisch induzierten Verformung in Abhängigkeit von einem durch den Leiterabschnitt fließenden Strom vorgesehen ist, und zumindest ein mit dem Auslöseelement in
Wirkverbindung stehendes Betätigungselement, das zur Übertragung zumindest einer Betätigungsbewegung und/oder zumindest einer Betätigungskraft zu zumindest einem Unterbrecherschalter vorgesehen ist, umfasst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Konstruktion und/oder einer Bauweise erzielt werden. Vorteilhaft kann eine hohe Zuverlässigkeit erzielt werden. Außerdem kann ein hoher Grad an Flexibilität hinsichtlich einer Anpassung eines Auslöseverhaltens erzielt werden. Ferner kann eine Teilevielfalt vorteilhaft reduziert werden. Insbesondere kann ein gemeinsames und/oder einzelnes Auslöseelement bereitgestellt werden, das zwei unterschiedlich ausgelegte Auslöseelemente, insbesondere ein Kurzschlussauslöseelement und ein
Überlastauslöseelement, ersetzt. Vorzugsweise kann eine schnelle Reaktionszeit eines Schutzschalters erzielt werden. In vorteilhafter Weise kann eine
Überstromschutzvorrichtung bereitgestellt werden, deren Auslöseströme und/oder
Auslöseverzögerungen und/oder Auslösezeiten einfach und/oder kontrolliert einstellbar sind, insbesondere mittels einer Wahl geeigneter Materialien und/oder Geometrien eines Auslöseelements und/oder eines Leiterelements und/oder magnetisierbarer und/oder nicht magnetisierbarer Komponenten. Außerdem kann eine zumindest im Wesentlichen wartungsfreie Überstromschutzvorrichtung bereitgestellt werden. Vorteilhaft können eine kompakte Bauweise und/oder ein einfacher Einbau ermöglicht werden. . .
Unter einer„Überstromschutzvorrichtung" soll insbesondere zumindest ein Bestandteil, insbesondere ein auslösender und/oder überwachender Bestandteil, eines
Überstromschutzschalters, insbesondere eines Leitungsschutzschalters, vorteilhaft eines Niederspannungs-Leitungsschutzschalters, insbesondere aber auch eines
Hochspannungs-Leitungsschutzschalters, beispielsweise eines Sicherungsautomaten, verstanden werden. Insbesondere ist die Überstromschutzvorrichtung zu einer
Verwendung in einem und/oder zu einem Einbau in einen Überstromschutzschalter vorgesehen. Vorteilhaft ist die Überstromschutzvorrichtung und/oder der
Überstromschutzschalter dazu vorgesehen, den Stromkreis und/oder dessen Leitungen vor einer Überlast und/oder einem Überstrom und/oder einem Kurzschlussstrom zu schützen. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Insbesondere umfasst der Auslösefall einen Überstromfall, insbesondere einen
Kurzschlussfall und/oder Überlastfall. Insbesondere kann der Auslösefall, insbesondere in einem Überlastfall, einen thermischen Auslösefall umfassen. Ferner kann der Auslösefall, insbesondere in einem Kurzschlussfall, einen magnetischen Auslösefall umfassen.
Vorzugsweise ist das Auslöseelement sowohl zu der thermisch induzierten Verformung, insbesondere in einem Überlastfall, als auch zu der magnetisch induzierten Verformung, insbesondere in einem Kurzschlussfall, vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst die thermisch induzierte Verformung und/oder magnetisch induzierte Verformung zumindest eine Längenänderung des Auslöseelements, insbesondere entlang dessen Längsachse. Vorteilhaft ist das Auslöseelement dazu vorgesehen, die Betätigungsbewegung und/oder die Betätigungskraft insbesondere unmittelbar aufgrund der thermisch induzierten Verformung und/oder der magnetisch induzierten Verformung zu erzeugen. Vorteilhaft ist die Betätigungsbewegung ein Hub und/oder eine Längserstreckungsänderung des Auslöseelements. Es ist auch denkbar, dass das Auslöseelement dazu vorgesehen ist, die Betätigungskraft und/oder die Betätigungsbewegung aufgrund einer Verformung in eine Richtung winklig und/oder senkrecht zu der Längsachse des Auslöseelements zu erzeugen. Insbesondere ist der Strom in dem Auslösefall größer als ein Grenzstrom, insbesondere ein haushaltsüblicher Grenzstrom. Die Auslöseeinheit kann dabei für . _
beliebige Grenzströme ausgelegt sein, beispielsweise für Grenzströme zwischen 1 A und 100 A, aber auch für insbesondere deutlich größere oder deutlich kleinere Grenzströme. Der Fachmann wird einen entsprechenden Grenzstrom dabei sinnvoll wählen.
Beispielsweise kann eine Auslösecharakteristik nach DIN EN 60898-1 (VDE 0641 -1 1 ) angepasst sein. Ferner ist der Strom in dem Überlastfall insbesondere kleiner als in dem Kurzschlussfall. Insbesondere ist der Strom in dem Überlastfall größer als der Grenzstrom und kleiner als ein Überlastgrenzstrom, wobei der Überlastgrenzstrom beispielsweise 100 A oder 200 A oder 300 A oder 400 A oder ein beliebiger insbesondere
dazwischenliegender Strom sein kann. Ferner ist der Strom in dem Kurzschlussstrom insbesondere größer als der Überlastgrenzstrom, beispielsweise größer als 300 A oder 400 A oder 475 A oder 500 A, wobei auch dazwischenliegende oder insbesondere deutlich größere Ströme denkbar sind. Insbesondere liegt in dem thermischen Auslösefall ein Überstrom über einen längeren Zeitraum vor als in dem magnetischen Auslösefall, ehe das Auslöseelement den Unterbrecherschalter betätigt. Vorteilhaft bildet in einem montierten Zustand der Leiterabschnitt einen Teil des zu überwachenden Stromkreises oder einen Stromkreis gemeinsam mit dem zu
überwachenden Stromkreis aus. Bevorzugt umfasst der Leiterabschnitt eine Spule oder ist Teil einer Spule. Es ist aber auch denkbar, dass der Leiterabschnitt als ein
insbesondere gerade oder gekrümmt verlaufender, vorzugsweise nicht gewickelter oder mehrfach gewundener Leiter, insbesondere ein Einzelleiter, ausgebildet ist. Vorzugsweise erwärmt sich der Leiterabschnitt in dem Auslösefall, insbesondere in dem thermischen Auslösefall, insbesondere aufgrund eines den Grenzstrom überschreitenden Stroms in dem zu überwachenden Stromkreis. Besonders bevorzugt erzeugt der in dem zu überwachenden Stromkreis in dem Auslösefall, insbesondere in dem Kurzschlussfall, in dem Leiterabschnitt fließende Strom ein Auslösemagnetfeld für das Auslöseelement.
Bevorzugt ist das Auslöseelement zu wenigstens einem Großteil in einem Nahbereich des Leiterabschnitts angeordnet. Insbesondere ist das Auslöseelement mittels des
Leiterabschnitts und/oder mittels eines mittels des Leiterabschnitts insbesondere in dem Auslösefall erzeugten Magnetfelds beeinflussbar und/oder verformbar. Unter einem „Nahbereich" soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher aus Punkten gebildet ist, die weniger als ein Drittel, vorzugsweise weniger als ein Viertel, bevorzugt weniger als ein Sechstel und besonders bevorzugt weniger als ein Zehntel einer minimalen Längserstreckung des Auslöseelements von einem Referenzpunkt . .
und/oder einem Referenzbauteil, insbesondere dem Auslöseelement, entfernt sind und/oder die jeweils einen Abstand von höchstens 10 mm, vorzugsweise von höchstens 5 mm und besonders bevorzugt von höchstens 3 mm von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil, insbesondere dem Auslöseelement, aufweisen. Unter dem Ausdruck„zu wenigstens einem Großteil" soll dabei insbesondere zu wenigstens 55 %, vorteilhaft zu wenigstens 65 %, vorzugsweise zu wenigstens 75 %, besonders bevorzugt zu wenigstens 85 % und besonders vorteilhaft zu wenigstens 95 %, insbesondere aber auch vollständig verstanden werden.
Insbesondere ist der Unterbrechungsschalter Teil des Überstromschutzschalters und insbesondere kein Teil der Überstromschutzvorrichtung. Vorzugsweise umfasst der Überstromschutzschalter ein Schutzschaltergehäuse, in dem die
Überstromschutzvorrichtung angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, dass die
Überstromschutzvorrichtung den Unterbrechungsschalter und/oder das
Schutzschaltergehäuse umfasst. Vorzugsweise umfasst der Überstromschutzschalter und/oder die Überstromschutzvorrichtung zumindest eine Löschkammer für einen entstehenden Lichtbogen. Ferner ist denkbar, dass das Auslöseelement und/oder das Betätigungselement und/oder der Leiterabschnitt zumindest einen Teil des
Überstromschutzschalters ausbildet. Beispielsweise kann der Überstromschutzschalter eine Auslösemechanik sein, insbesondere eine Auslösemechanik eines
Sicherungsautomaten. Vorzugsweise weist das Betätigungselement zumindest eine
Betätigungsfläche auf, die zu einer Übertragung der Betätigungsbewegung und/oder der Betätigungskraft vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist die Betätigungsfläche zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer
Hauptverformungsachse und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Auslöseelements angeordnet. Vorteilhaft weist das Betätigungselement zumindest einen Stößel auf und/oder ist als solcher ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist das Betätigungselement länglich und/oder stabförmig und/oder stiftförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Hauptverformungsachse die Achse größter Verformung des Auslöseelements. Vorzugsweise ist die
Hauptverformungsrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Auslöseelements angeordnet. Vorteilhaft ist die Längsachse zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Auslöseelements angeordnet. Unter „zumindest im Wesentlichen senkrecht" soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer . .
Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Bezugsebene, verstanden werden, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung einen Winkel einschließen, der insbesondere weniger als 8°, vorteilhaft weniger als 5° und besonders vorteilhaft weniger als 2° von einem rechten Winkel abweicht. Unter„zumindest im Wesentlichen parallel" soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter einer„Haupterstreckungsrichtung" eines Objekts soll dabei insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders verläuft, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt.
Vorzugsweise ist das Auslöseelement länglich ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Auslöseelement quaderförmig oder stabförmig oder stiftförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise weist das Auslöseelement einen zumindest im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Vorzugsweise ist das Auslöseelement einteilig ausgebildet. Vorteilhaft ist das Auslöseelement als ein Vollkörper ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass das Auslöseelement, insbesondere zumindest abschnittsweise, als ein Hohlkörper, beispielsweise als ein Hohlzylinder, und/oder als ein Vollkörper mit
Ausnehmungen und/oder Hohlräumen oder dergleichen ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Auslöseelement zu wenigstens einem Großteil, insbesondere vollständig, aus dem formveränderlichen Material ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die
Überstromschutzvorrichtung ein einzelnes Auslöseelement auf. Es ist aber auch denkbar, dass die Überstromschutzvorrichtung mehrere, insbesondere zueinander identische oder unterschiedlich ausgebildete Auslöseelemente aufweist. Darunter, dass ein Objekt einen „zumindest im Wesentlichen konstanten Querschnitt" aufweist, soll dabei insbesondere verstanden werden, dass für einen beliebigen ersten Querschnitt des Objekts entlang zumindest einer Richtung und einen beliebigen zweiten Querschnitt des Objekts entlang der Richtung ein minimaler Flächeninhalt einer Differenzfläche, die bei einem
Übereinanderlegen der Querschnitte gebildet wird, maximal 20 %, vorteilhaft maximal 10 % und besonders vorteilhaft maximal 5 % des Flächeninhalts des größeren der beiden Querschnitte beträgt. . .
Vorzugsweise ist das formveränderliche Material ein thermisch und magnetisch formveränderliches Material, insbesondere ein thermisches und magnetisches
Formgedächtnismaterial. Bevorzugt ist das Auslöseelement thermisch und magnetisch formveränderlich ausgebildet. Es ist denkbar, dass das formveränderliche Material ein magnetostriktives Material ist. Vorteilhaft ist das formveränderliche Material jedoch ein magnetisch und/oder thermisch wirksames und/oder aktives Formgedächtnismaterial, insbesondere ein magnetisches und/oder thermisches Formgedächtnismaterial, und besonders bevorzugt eine magnetische Formgedächtnislegierung (auch bekannt als MSM-Material = Magnetic Shape Memory). Bevorzugt weist das formveränderliche Material zumindest eine, insbesondere genau eine, erste Umwandlungstemperatur, insbesondere von zumindest einer martensitischen in zumindest eine austenitische Phase, auf. Besonders bevorzugt weist das formveränderliche Material zumindest eine, insbesondere genau eine, zweite Umwandlungstemperatur, insbesondere von zumindest einer ferromagnetischen in zumindest eine paramagnetische Phase auf. Vorteilhaft werden die erste Umwandlungstemperatur und die zweite Umwandlungstemperatur derart gewählt, dass sie zumindest höher liegen als Temperaturen, die das Auslöseelement in einem Normalbetriebszustand, insbesondere wenn kein Auslösefall vorliegt, annimmt. Unter einem„thermisch und/oder magnetisch formveränderlichen Material" soll insbesondere ein Material verstanden werden, welches mittels einer
Temperaturerhöhung, insbesondere einer Zufuhr thermischer Energie, und/oder mittels eines, insbesondere äußeren, Magnetfelds beeinflussbar ist und vorteilhaft in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von einer Temperatur des Materials und/oder zumindest abhängig von dem Magnetfeld zumindest eine
Materialeigenschaft und/oder eine Form zu verändern. Darunter, dass ein erstes Objekt ein zweites Objekt„beeinflusst", soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das zweite Objekt bei einer Abwesenheit und/oder Inaktivität des ersten Objekts einen anderen Zustand, eine andere Form und/oder eine andere Lage aufweist und/oder annimmt als bei einer Anwesenheit und/oder Aktivität des ersten Objekts. Unter „zumindest im Wesentlichen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 % des vorgegebenen Werts entspricht. - -
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Auslöseelement zumindest eine magnetische Hochtemperatur-Formgedächtnislegierung aufweist. Insbesondere ist das formveränderliche Material als die magnetische
Hochtemperatur-Formgedächtnislegierung ausgebildet. Vorzugsweise zeichnet sich die magnetische Hochtemperatur-Formgedächtnislegierung dadurch aus, dass die erste Umwandlungstemperatur und/oder die zweite Umwandlungstemperatur bei wenigstens 60°C, vorteilhaft bei wenigstens 70°C, besonders vorteilhaft bei wenigstens 80°C und vorzugsweise bei wenigstens 100°C liegt/liegen. Hierdurch kann vorteilhaft ein
fehlerhaftes Auslösen beispielsweise aufgrund einer erhöhten Umgebungstemperatur verhindert werden. Ferner kann vorteilhaft eine hohe erzielbare Längenänderung eines Auslöseelements ermöglicht werden.
Bevorzugt enthält das formveränderliche Material Nickel, Mangan und Gallium. Besonders bevorzugt ist das formveränderliche Material eine Nickel-Mangan-Gallium-Legierung. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfach erzielbare Verformbarkeit mit einer vorteilhaft großen Bewegungsstrecke realisiert werden.
Alternativ könnte das formveränderliche Material auch eine Eisen-Palladium-Legierung und/oder eine Eisen-Palladium-haltige Legierung sein. Zudem könnte das
formveränderliche Material auch als Schaum und/oder als Kompositstruktur und/oder als Granulat und/oder als poröses Material ausgebildet sein, wobei insbesondere im Fall eines Kompositmaterials denkbar ist, dass Nickel-, Mangan- und/oder Gallium- Bestandteile in einer Matrix eingebettet sein können.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das formveränderliche Material einkristallin ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Auslöseelement als ein Einkristall aus dem formveränderlichen Material ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass das Auslöseelement aus mehreren, insbesondere aus einigen, beispielsweise aus zwei oder drei oder vier oder fünf einzelnen Einkristallen zusammengesetzt ist. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft große Hubwirkung erreicht werden. Es ist allerdings auch denkbar, dass das formveränderliche Material polykristallin ausgebildet ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Auslöseelement, insbesondere in dem thermischen Auslösefall, zu einer Erzeugung einer für eine Betätigung des Unterbrecherschalters ausreichenden Betätigungsbewegung aufgrund zumindest einer thermisch induzierten . .
Formveränderung und, insbesondere in dem magnetischen Auslösefall, zu einer für eine Betätigung des Unterbrecherschalters ausreichenden Betätigungskraft aufgrund zumindest einer magnetisch induzierten Formveränderung vorgesehen ist. Insbesondere ist eine bei der thermisch induzierten Formveränderung, insbesondere in dem
thermischen Auslösefall, erzeugte Betätigungskraft größer als eine bei der magnetisch induzierten Formveränderung, insbesondere in dem magnetischen Auslösefall, erzeugte Betätigungskraft. Ferner ist insbesondere eine bei der magnetisch induzierten
Formveränderung, insbesondere in dem magnetischen Auslösefall, erzeugte
Betätigungsbewegung, insbesondere ein erzeugter Hub, umfangreicher und/oder größer als eine bei der thermisch induzierten Formveränderung, insbesondere in dem
thermischen Auslösefall, erzeugte Betätigungsbewegung, insbesondere ein erzeugter Hub. Vorzugsweise ist eine in dem magnetischen Auslösefall erzeugte Betätigungskraft und eine in dem thermischen Auslösefall erzeugte Betätigungsbewegung, insbesondere ein erzeugter Hub, zur Betätigung des Unterbrecherschalters hinreichend. Hierdurch kann vorteilhaft ein hoher Grad an Zuverlässigkeit erzielt werden. Ferner kann hierdurch eine Schutzfunktion sowohl in einem Kurzschlussfall als auch in einem Überlastfall von einem einzelnen Auslöseelement ausgeübt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die thermisch induzierte Formveränderung, insbesondere in dem Auslösefall, vorteilhaft in dem magnetischen Auslösefall und in dem thermischen Auslösefall, eine Längenänderung des Auslöseelements, insbesondere entlang dessen Längsachse, von mindestens 1 ,5%, bevorzugt von mindestens 2% und besonders bevorzugt von mindestens 4% beinhaltet. Hierdurch kann vorteilhaft eine zuverlässige Betätigung einer Auslösemechanik erzielt werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die magnetisch induzierte Formveränderung eine Kraftentwicklung, insbesondere der Betätigungskraft, vorteilhaft in eine Richtung parallel zu der Längsachse des Auslöseelements, von mindestens 1 N, bevorzugt von mindestens 1 ,5 N, weiter bevorzugt von mindestens 2 N je 1 mm2 Querschnittsfläche des
Auslöseelements, insbesondere eines Querschnitts senkrecht zu der Längsachse des Auslöseelements, insbesondere senkrecht zu der Längsachse des Auslöseelements, beinhaltet. Hierdurch kann vorteilhaft ein zuverlässiges Auslösen einer Auslösemechanik ermöglicht werden. - -
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Überstromschutzvorrichtung eine, insbesondere mechanische, Rückstelleinheit mit zumindest einem, insbesondere mechanischen, Rückstellelement aufweist, das zu einer, insbesondere mechanisch induzierten, Rückverformung des Auslöseelements nach einem Auftreten des Auslösefalls vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Rückstelleinheit dazu vorgesehen, eine Ausgangsform des Auslöseelements wiederherzustellen. Besonders bevorzugt ist das Auslöseelement zu einer wiederholten beschädigungsfreien Verformung in Auslösefällen und einer Rückverformung durch die Rückstelleinheit vorgesehen.
Insbesondere ist das Rückstellelement dazu vorgesehen, eine Rückstellkraft auf das Auslöseelement auszuüben, die insbesondere parallel zu der Längsachse des
Auslöseelements anliegt und/oder die zu einer Dehnung oder zu einer Stauchung des Auslöseelements, insbesondere entlang dessen Längsachse, vorgesehen ist.
Insbesondere umfasst das Rückstellelement zumindest eine Druckfeder und/oder zumindest eine Zugfeder und ist insbesondere als eine solche ausgebildet. Insbesondere im Fall einer Druckfeder ist denkbar, dass das Rückstellelement zu einer Rückverformung des Auslöseelements mittels Dehnung oder mittels Streckung vorgesehen ist, wobei die Rückstelleinheit gegebenenfalls eine entsprechende Lagerung für das Rückstellelement aufweist. Ebenso ist insbesondere im Fall einer Zugfeder eine Rückverformung des Auslöseelements mittels Dehnung oder mittels Streckung denkbar. Hierdurch kann eine wiederholt einsetzbare Überstromschutzvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann hierdurch eine bauliche Einfachheit erzielt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Rückstellelement, von dem Auslöseelement aus betrachtet, vor und/oder neben dem Betätigungselement angeordnet ist. Insbesondere ist ein von dem Auslöseelement entferntester Punkt des Betätigungselements weiter von dem Auslöseelement entfernt als ein von dem Auslöseelement entferntester Punkt des Rückstellelements, insbesondere gemessen entlang der Längsachse des Auslöseelements. Es ist denkbar, dass das Betätigungselement dazu vorgesehen ist, die Rückstellkraft bei der Rückverformung des Auslöseelements von dem Rückstellelement auf das Auslöseelement zu übertragen. Vorzugsweise weist das Betätigungselement zumindest ein Kraftübertragungselement auf, das zu einer Übertragung einer Rückstellkraft von dem Rückstellelement auf das Betätigungselement vorgesehen ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine kompakte Bauweise erzielt werden. - -
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Rückstellelement das Auslöseelement zumindest teilweise umgibt. Insbesondere im Fall, dass das Rückstellelement als eine Feder ausgebildet ist, tritt das Auslöseelement vorteilhaft durch ein Inneres des Rückstellelements hindurch. Vorzugsweise umfasst die Auslöseeinheit und/oder die Rückstelleinheit zumindest ein Lagerelement, vorzugsweise zwei, insbesondere entlang der Längsachse des Auslöseelements, gegenüberliegend angeordnete Lagerelemente, wobei besonders vorteilhaft das Rückstellelement mit zumindest einem der Lagerelemente verbunden und/oder zur Übertragung der
Rückstellkraft auf zumindest eines der Lagerelemente vorgesehen ist. Insbesondere in diesem Fall ist denkbar, dass die Auslöseeinheit und die Rückstelleinheit zumindest teilweise einstückig miteinander verbunden sind und/oder zumindest ein gemeinsames Element, insbesondere ein Lagerelement, umfassen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Rückstellelement das Betätigungselement zumindest teilweise umgibt oder umgekehrt. Insbesondere verläuft das Betätigungselement zumindest
abschnittsweise durch das Rückstellelement oder umgekehrt. Vorzugsweise ist das Rückstellelement als eine Spiralfeder ausgebildet, die zumindest einen, insbesondere zylinderförmigen und/oder hohlzylinderförmigen und/oder stiftförmigen, Abschnitt des Betätigungselements umgibt. Darunter, dass ein erstes Objekt und ein zweites Objekt „zumindest teilweise einstückig" miteinander verbunden sind, soll in diesem
Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Element und/oder Teil des ersten Objekts mit zumindest einem Element und/oder Teil des zweiten Objekts einstückig verbunden ist. Hierdurch können vorteilhaft eine direkte Krafteinleitung und/oder eine kompakte Bauweise erzielt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Überstromschutzvorrichtung eine Gehäuseeinheit aufweist, die zumindest das
Auslöseelement und das Rückstellelement zumindest teilweise einhaust. Vorteilhaft definiert die Gehäuseeinheit zumindest einen Aufnahmeraum für das Auslöseelement. Besonders vorteilhaft sind das Auslöseelement und das Rückstellelement sowie vorteilhaft die Lagerelemente innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet. Bevorzugt weist die Gehäuseeinheit zumindest einen Aufnahmebereich für den Leiterabschnitt auf.
Vorzugsweise ist der Leiterabschnitt außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet.
Besonders bevorzugt bildet die Gehäuseeinheit einen Spulenkörper aus, insbesondere, wenn der Leiterabschnitt zumindest eine Spule umfasst. Vorteilhaft ist die Gehäuseeinheit - -
zumindest teilweise und insbesondere zu wenigstens einem Großteil aus einem nicht ferromagnetischen Material ausgebildet, beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Eisen oder Stahl, einem anderen geeigneten Metall, einem Kunststoff, einer Keramik oder einem anderen geeigneten Material. Es ist auch denkbar, dass die Gehäuseeinheit zumindest teilweise und insbesondere zu wenigstens einem Großteil aus einem ferromagnetischen, vorteilhaft einem weichmagnetischen, Material wie beispielsweise Eisen ausgebildet ist. Insbesondere in diesem Fall kann die Gehäuseeinheit eine magnetische Flussleiteinheit und/oder zumindest ein magnetisches Flussleitelement ausbilden. Hierdurch kann vorteilhaft eine belastbare und kompakte
Überstromschutzvorrichtung bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Überstromschutzvorrichtung eine
Übersetzungseinheit aufweist, die zumindest ein Übersetzungselement aufweist, welches zu einer Übersetzung einer in dem Auslösefall von dem Auslöseelement erzeugten Betätigungskraft und/oder Betätigungsbewegung vorgesehen ist, insbesondere in einem von 1 verschiedenen Übersetzungsverhältnis. Es ist auch denkbar, dass die
Übersetzungseinheit zu einem Umlenken der Betätigungskraft und/oder der
Betätigungsbewegung vorgesehen ist. Insbesondere ist denkbar, dass die
Übersetzungseinheit lediglich zu einem Umlenken vorgesehen ist, während ein
Übersetzungsverhältnis 1 beträgt. Vorteilhaft ist das Übersetzungselement als ein Hebelelement ausgebildet. Die Übersetzungseinheit kann zu einer Vergrößerung einer Kraft, einer Vergrößerung eines Hubs und/oder einer Umlenkung vorgesehen sein.
Insbesondere ist die Übersetzungseinheit dazu vorgesehen, eine insbesondere gewandelte Betätigungsbewegung und/oder Betätigungskraft von dem
Betätigungselement auf den Unterbrecherschalter zu übertragen. Vorzugsweise liegt das Betätigungselement zumindest in dem Auslösefall an dem Übersetzungselement an. Hierdurch kann vorteilhaft ein hoher Grad an Flexibilität hinsichtlich einer Anpassung und/oder Auslegung einer Auslöseeinheit, insbesondere im Hinblick auf eine zu erzielende Auslösebewegung und/oder Auslösekraft, erzielt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Auslöseeinheit zumindest eine Festlagerung für das Auslöseelement aufweist, die, insbesondere von dem Betätigungselement aus betrachtet, hinter dem Auslöseelement angeordnet ist. Vorzugsweise bildet das
Lagerelement die Festlagerung aus. Es ist denkbar, dass das Auslöseelement an - -
zumindest einer seiner Stirnseiten festgelagert ist. Ferner ist denkbar, dass das
Auslöseelement, insbesondere an einer gegenüberliegenden Stirnseite, losgelagert ist. Es ist aber auch denkbar, dass das Auslöseelement an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an Stirnseiten, festgelagert ist. Vorzugsweise ist das
Auslöseelement mit dem Lagerelement permanent verbunden. Besonders bevorzugt ist das Lagerelement nichtmagnetisch und/oder nicht magnetisierbar ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhaft ein hoher Grad an Robustheit, insbesondere einer Lagerung eines formveränderlichen Elements, erzielt werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Leiterabschnitt das Auslöseelement zumindest abschnittsweise umgibt. Vorteilhaft beschreibt der Leiterabschnitt höchstens zehn
Umläufe, besonders vorteilhaft höchstens drei und bevorzugt höchstens einen Umlauf um das Auslöseelement, wobei insbesondere kleine Verlustströme vorteilhaft für eine reduzierte Anzahl von Umläufen erzielt werden kann. Insbesondere umfasst der
Leiterabschnitt zumindest eine, insbesondere genau eine, Spule, die um das
Auslöseelement, insbesondere um dessen Längsachse, sowie insbesondere um die Gehäuseeinheit, verläuft. Vorzugsweise sind eine Längsachse der Spule und die
Längsachse des Auslöseelements zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Insbesondere in diesem Fall ist der Leiterabschnitt vorteilhaft dazu vorgesehen, in dem Auslösefall, insbesondere in dem magnetischen Auslösefall, ein Magnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Auslöseelements, insbesondere innerhalb des Auslöseelements, verlaufen. Hierdurch kann vorteilhaft eine geringe Auslösezeit, insbesondere aufgrund eines ermöglichten kleinen Abstands zwischen einer Spule und einem Auslöseelement und/oder aufgrund eines möglichen Verzichts auf
ferromagnetische Komponenten im Magnetkreis bei dennoch ausreichend großer magnetischer Flussdichte, erzielt werden.
Ein hoher Grad an Kompaktheit und/oder an Flexibilität hinsichtlich einer Auslegung eines Ansprechverhaltens in einem Überlastfall kann insbesondere erzielt werden, wenn die Auslöseeinheit zumindest eine magnetische Flussleiteinheit, insbesondere einen ferromagnetischen und/oder weichmagnetischen Kern, umfasst. Vorzugsweise weist der ferromagnetische Kern zumindest einen Aufnahmebereich für den Leiterabschnitt auf. Insbesondere ist der ferromagnetische Kern als ein magnetisches Flussleitelement - -
ausgebildet. Es ist denkbar, dass der ferromagnetische Kern zumindest teilweise einstückig mit der Gehäuseeinheit verbunden ist. Insbesondere umgibt der
ferromagnetische Kern das Auslöseelement zumindest teilweise. Vorzugsweise ist der ferromagnetische Kern dazu vorgesehen, ein von dem Leiterabschnitt erzeugtes
Magnetfeld zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Auslöseelements durch das Auslöseelement zu leiten. Insbesondere können hierdurch ein Grad und ein zeitliches Verhalten einer Erwärmung eines
Auslöseelements in einem Überlastfall gezielt eingestellt werden. Ferner kann hierdurch ein Auslösemagnetfeld gezielt kontrolliert werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Überstromschutzvorrichtung frei von einem Eisenkern und/oder einem magnetischen Flussleitelement ist, insbesondere in dem Fall, dass der Leiterabschnitt das Auslöseelement zumindest teilweise umgibt und/oder als Spule um dieses verläuft. Insbesondere kann der Leiterabschnitt als eine Luftspule ausgebildet sein. Hierdurch kann vorteilhaft ein Ansprechverhalten, insbesondere in dem thermischen Auslösefall, anwendungsspezifisch angepasst werden. Beispielsweise kann hierdurch eine zusätzliche Erwärmung aufgrund von Verlusten in einem Eisenkern vermieden werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Auslöseelement in dem Auslösefall zu einer Erzeugung der Betätigungskraft und/oder der Betätigungsbewegung aufgrund einer Verkürzung des Auslöseelements, insbesondere entlang dessen Längsachse, vorgesehen ist. Insbesondere in diesem Fall ist die
Rückstelleinheit vorteilhaft zu einer Dehnung des Auslöseelements zu dessen
Rückverformung vorgesehen. Es ist denkbar, dass das Betätigungselement insbesondere in diesem Fall zu einer Übertragung einer Zugkraft vorgesehen ist. Es ist auch denkbar, dass der Unterbrecherschalter und/oder das Übertragungselement das
Betätigungselement und/oder das Auslöseelement insbesondere in diesem Fall mit einer Druckkraft beaufschlagt, welcher das Auslöseelement in dem Auslösefall nachgibt und/oder welche in dem Auslösefall eine Betätigung des Übertragungselements aufgrund einer Ausweichbewegung und/oder eines Zurückziehens des Auslöseelements zulässt. Vorzugsweise ist der Leiterabschnitt insbesondere in diesem Fall dazu vorgesehen, insbesondere in dem Auslösefall ein Magnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien innerhalb des Auslöseelements zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu - -
dessen Längsachse verlaufen. Hierdurch kann vorteilhaft eine geringe Schaltzeit erzielt werden. Ferner kann hierdurch eine Auslösespule bauraumeffizient und/oder bezüglich eines Abstands zwischen der Auslösespule und einem Auslöseelement günstig derart angeordnet werden, dass sie das Auslöseelement umgibt. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Auslöseeinheit derart ausgelegt ist, dass für die Betätigung eine Verformung hinreichend ist, die eine Verkürzung des
Auslöseelements um höchstens 5 %, bevorzugt um höchstens 4 %, und besonders bevorzugt um höchstens 2 %, insbesondere entlang dessen Längsachse, beinhaltet. Insbesondere ist denkbar, dass das formveränderliche Material dazu vorgesehen ist, aus einem gedehnten Zustand eine thermische ausgelöste Kompression, bevorzugt bedingt durch einen Phasenübergang von einer martensitischen in eine austenitische Phase, zu erzeugen. Hierdurch kann vorteilhaft ein Überstromschutzschalter mit einem sich verkürzenden und schnell ansprechenden Auslöseelement bereitgestellt werden.
Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass das Auslöseelement in dem Auslösefall zu einer Erzeugung der Betätigungskraft und/oder der Betätigungsbewegung aufgrund einer Ausdehnung des Auslöseelements, insbesondere entlang dessen Längsachse, vorgesehen ist. Insbesondere in diesem Fall ist der Leiterabschnitt vorteilhaft dazu vorgesehen, insbesondere in dem Auslösefall ein Magnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Auslöseelements durch das Auslöseelement verlaufen.
Ein hoher Grad an Zuverlässigkeit und/oder vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Konstruktion können insbesondere mit einem Überstromschutzschalter mit zumindest einer erfindungsgemäßen Überstromschutzvorrichtung erzielt werden.
Ferner umfasst die Erfindung ein System mit zumindest einer ersten erfindungsgemäßen Überstromschutzvorrichtung und mit zumindest einer zweiten erfindungsgemäßen
Überstromschutzvorrichtung, wobei die erste Überstromschutzvorrichtung und die zweite Überstromschutzvorrichtung von der gleichen Art sind, insbesondere von einer grundsätzlich gleichen Bauart und/oder für einen gleichen oder ähnlichen Einsatzzweck vorgesehen, sind, und wobei für einen gegebenen Auslösefall die erste
Überstromschutzvorrichtung ein anderes magnetisches und/oder thermisches
Auslöseverhalten zeigt als die zweite Überstromschutzvorrichtung. Vorzugsweise sind die - -
erste Überstromschutzvorrichtung und die zweite Überstromschutzvorrichtung zur Montage in identischer und/oder analoger Weise vorgesehen, beispielsweise jeweils als Sicherungsautomat in einem Sicherungskasten. Insbesondere sind die erste
Überstromschutzvorrichtung und die zweite Überstromschutzvorrichtung in äquivalenter Weise in einem bestimmten Überstromschutzschalter verbaubar. Insbesondere können die erste Überstromschutzvorrichtung und die zweite Überstromschutzvorrichtung
Auslöseelemente aufweisen, die sich hinsichtlich eines Materials und/oder einer
Geometrie, wie beispielsweise einer Länge und/oder einer Formgebung, unterscheiden. Ferner ist denkbar, dass sich eine Auslöseeinheit der ersten Überstromschutzvorrichtung und eine Auslöseeinheit der zweiten Überstromschutzvorrichtung hinsichtlich eines Vorhandenseins oder einer Ausgestaltung einer magnetischen Flussleiteinheit, insbesondere eines ferromagnetischen Kerns, eines Abstands zwischen einem einen zu überwachenden Strom führenden Leiterabschnitt und einem Auslöseelement, einer Geometrie derartiger Leiterabschnitte oder dergleichen unterscheiden. Insbesondere ist denkbar, dass die erste Überstromschutzvorrichtung und die zweite
Überstromschutzvorrichtung für den gegebenen Auslösefall ein identisches magnetisches Auslöseverhalten, insbesondere in einem Kurzschlussfall, und unterschiedliche thermische Auslöseverhalten, insbesondere in einem Überlastfall, zeigen oder umgekehrt. Ferner ist denkbar, dass das System eine Mehrzahl von Überstromschutzvorrichtungen aufweist, die insbesondere bezüglich zumindest einer Auslöseeigenschaft, wie
beispielsweise eines Überstromauslöseverhaltens, ein gestaffeltes und/oder nach wenigstens einem Parameter sortierbares Ansprechverhalten zeigen, wie etwa ein Auslösen bei zunehmendem Überlaststrom oder auch ein Auslösen bei zunehmendem Kurzschlussstrom oder dergleichen. Die erfindungsgemäße Überstromschutzvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Überstromschutzvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin
beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, - -
die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Überstromschutzvorrichtung in einer schematischen
Schnittdarstellung,
Fig. 2 ein schematisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines
formveränderlichen Materials der Überstromschutzvorrichtung, Fig. 3 ein System mit der Überstromschutzvorrichtung und mit einer zweiten
Überstromschutzvorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 4 eine alternative Überstromschutzvorrichtung in einer schematischen
Schnittdarstellung und
Fig. 5 eine weitere alternative Überstromschutzvorrichtung in einer
schematischen Schnittdarstellung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt eine Überstromschutzvorrichtung 10a für einen zu überwachenden Stromkreis in einer schematischen Schnittdarstellung. Die Überstromschutzvorrichtung 10a ist Teil eines Überstromschutzschalters 40a (vgl. Figur 3). Die
Überstromschutzvorrichtung 10a ist im vorliegenden Fall als eine
Sicherungsautomatenvorrichtung ausgebildet. Der Überstromschutzschalter 40a ist im vorliegenden Fall als ein Sicherungsautomat ausgebildet.
Die Überstromschutzvorrichtung 10a weist eine Auslöseeinheit 12a auf, die zu einer Unterbrechung des Stromkreises in zumindest einem Auslösefall vorgesehen ist. Der Auslösefall kann einen Kurzschlussfall und/oder einen Überlastfall umfassen.
Insbesondere umfasst der Auslösefall einen thermischen Auslösefall, beispielsweise den Überlastfall, und/oder einen magnetischen Auslösefall, beispielsweise den
Kurzschlussfall. Die Auslöseeinheit 12a weist zumindest einen Leiterabschnitt 14a auf, der zu einem Führen eines zu überwachenden Stroms vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall fließt der zu überwachende Strom in dem Stromkreis. Ferner umfasst die
Auslöseeinheit 12a zumindest ein Auslöseelement 16a, das zumindest ein magnetisch - -
und thermisch formveränderliches Material 18a aufweist. Das Auslöseelement 16a ist in dem Auslösefall zu einer thermisch und/oder magnetisch induzierten Verformung in Abhängigkeit von einem durch den Leiterabschnitt 14a fließenden Strom, insbesondere in Abhängigkeit von dem zu überwachenden Strom, vorgesehen. Des Weiteren umfasst die Auslöseeinheit 12a zumindest ein mit dem Auslöseelement 16a in Wirkverbindung stehendes Betätigungselement 20a, das zur Übertragung zumindest einer
Betätigungsbewegung und/oder zumindest einer Betätigungskraft zu zumindest einem nicht gezeigten Unterbrecherschalter vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist der
Unterbrecherschalter ein Teil des Überstromschutzschalters 40a. Es ist aber auch denkbar, dass ein Unterbrecherschalter Teil der Überstromschutzvorrichtung 10a ist.
Das formveränderliche Material 18a ist ein thermisches und magnetisches
Formgedächtnismaterial. Das Auslöseelement 16a ist thermisch und magnetisch formveränderlich ausgebildet. Das Auslöseelement 16a ist im vorliegenden Fall aus dem formveränderlichen Material 18a ausgebildet. Das formveränderliche Material 18a ist einkristallin, wobei auch ein polykristallines Material denkbar ist. Das Auslöseelement 16a ist im vorliegenden Fall als ein einteiliger Einkristall aus dem formveränderlichen Material 18a ausgebildet, wobei auch mehrteilige Auslöseelemente denkbar sind. Im vorliegenden Fall ist das Auslöseelement 16a mittels eines Magnetfelds und/oder einer mechanischen Kraft und/oder einer Änderung einer Temperatur des Auslöseelements 16a beinflussbar und insbesondere verformbar.
Darüber hinaus weist das formveränderliche Material 18a die Eigenschaft auf, dass als Reaktion auf eine mechanische Kraft mit einer definierten minimalen Stärke und einer definierten Richtung eine, insbesondere mechanische, Verformung und/oder
Formveränderung stattfindet. Zu einer Verformung und/oder Formveränderung des Auslöseelements 16a muss dabei eine innere Kraft des Auslöseelements 16a, im vorliegenden Fall insbesondere bedingt durch eine magnetomechanische Hysterese des verwendeten formveränderlichen Materials 18a, überwunden werden. Auch in diesem Fall findet nach einer Reduktion und/oder einer Unterbrechung der mechanischen Kraft und/oder einer mechanischen Beanspruchung nicht automatisch eine Bewegung zurück in eine Grundform und/oder Ausgangsform statt. Das Auslöseelement 16a würde somit auch in diesem Fall, insbesondere ohne rückstellenden externen Stimulus, nach der - -
Reduktion und/oder der Unterbrechung der mechanischen Kraft und/oder der
mechanischen Beanspruchung in der aktuellen Form verbleiben.
Die Figur 2 zeigt ein schematisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm des
formveränderlichen Materials 18a. Das Spannungs-Dehnung-Diagramm umfasst eine Spannungs-Achse 98a und eine Dehnungs-Achse 100a. Die gezeigten Kennlinien sowie insbesondere deren Achsenabschnitte sind rein exemplarisch zu verstehen. Das formveränderliche Material 18a zeigt eine hysteretische Kennlinie 46a, welche einen thermischen Formgedächtniseffekt des formveränderlichen Materials 18a kennzeichnet. Ferner zeigt das formveränderliche Material 18a eine weitere hysteretische Kennlinie 48a, welche einen magnetischen Formgedächtniseffekt des formveränderlichen Materials 18a kennzeichnet. In dem Diagramm sind die Fälle einer Dehnung (gekennzeichnet durch einen Richtungspfeil 50a) und einer Kompression (gekennzeichnet durch einen
Richtungspfeil 52a) dargestellt. Vorteilhaft kann mittels Ausnutzung des magnetischen Formgedächtniseffekts eine größere Erstreckungsänderung, insbesondere ein größerer Hub, erzielt werden, während mittels Ausnutzung des thermischen Formgedächtniseffekts eine größere Betätigungskraft erzeugt werden kann. Die beiden Kennlinien 46a, 48a definieren somit einen nutzbaren Arbeitsbereich 54a, der in dem Diagramm schraffiert dargestellt ist. Je nach Ausprägung des thermischen und des magnetischen
Formgedächtniseffekts beziehungsweise je nach Wahl eines formveränderlichen
Materials kann der nutzbare Arbeitsbereich größer oder kleiner ausfallen. Im vorliegenden Fall ist das formveränderliche Material 18a derart beschaffen, dass mittels des
thermischen Formgedächtniseffekts eine Dehnung von etwa 4 % erzeugt werden kann. Es sind aber auch Legierungen denkbar, bei welchen eine entsprechende Dehnung von 5 % oder 6 % erzielbar ist. Ferner ist das formveränderliche Material 18a im vorliegenden Fall derart beschaffen, dass mittels des thermischen Formgedächtniseffekts eine
Kompression, ausgehend von einem gedehnten Zustand von etwa 2 %, erzeugt werden kann. Hierbei sind allerdings ebenso Legierungen denkbar, bei welchen eine
entsprechende Kompression von 3 % oder 4 % erzielbar ist. Ferner ist unter Ausnutzung des magnetischen Formgedächtniseffekts für das vorliegende formveränderliche Material 18a eine magnetisch induzierbare Längenänderung, insbesondere eine Kompression oder eine Dehnung, von etwa 6 % erzielbar, wobei auch Werte von 8 % bis hin zu 10 % oder 12 % denkbar sind. . -
Wie in der Figur 1 gezeigt, ist das Auslöseelement 16a im vorliegenden Fall stiftförmig, insbesondere mit rechteckiger Querschnittsfläche senkrecht zur Längeachse 42a, ausgebildet. Das Auslöseelement 16a weist eine Längsachse 42a auf, die parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung 44a des Auslöseelements 16a angeordnet ist. Das Auslöseelement 16a ist zu einer Längenänderung entlang seiner Längsachse 42a in dem Auslösefall vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist das Auslöseelement 16a in dem
Auslösefall zu einer Erzeugung der Betätigungskraft und/oder der Betätigungsbewegung aufgrund einer Verkürzung des Auslöseelements 16a vorgesehen. Die Verkürzung ist ferner im vorliegenden Fall eine Verkürzung entlang der Längsachse 42a des
Auslöseelements 16a.
Im vorliegenden Fall ist das Auslöseelement 16a zu einer Erzeugung einer für eine Betätigung des Unterbrecherschalters ausreichenden Betätigungsbewegung aufgrund zumindest einer thermisch induzierten Formveränderung und zu einer für eine Betätigung des Unterbrecherschalters ausreichenden Betätigungskraft aufgrund zumindest einer magnetisch induzierten Formveränderung vorgesehen. Insbesondere ist in dem thermischen Auslösefall eine Erstreckungsänderung, insbesondere die Verkürzung, des Auslöseelements 16a hinreichend, um die Betätigungsbewegung für den
Unterbrecherschalter zu erzeugen. Ferner ist in dem magnetischen Auslösefall eine von dem Auslöseelement 16a erzeugte Kraft, insbesondere wirkend parallel zu der
Längsachse 42a des Auslöseelements 16a, insbesondere die Betätigungskraft, zur Betätigung des Unterbrecherschalters hinreichend.
Die thermisch induzierte Formveränderung beinhaltet, wie erwähnt, im vorliegenden Fall eine Längenänderung des Auslöseelements 16a, insbesondere entlang dessen
Längsachse 42a, von wenigstens 1 ,5 %, insbesondere von etwa 2 %, wobei auch größere Werte denkbar sind. Die Längenänderung ist ferner im vorliegenden Fall die Verkürzung des Auslöseelements 16a. Die Auslöseeinheit 12a ist derart ausgelegt, dass für die Betätigung des Unterbrecherschalters eine Verformung hinreichend ist, die eine
Verkürzung des Auslöseelements 16a um höchstens 5 % beinhaltet, im vorliegenden Fall sogar um höchstens 2 %. Eine thermisch induzierte Verkürzung des Auslöseelements 16a, insbesondere in dem Überlastfall, ist folglich zur Betätigung des
Unterbrecherschalters hinreichend. - -
Die magnetisch induzierte Formveränderung beinhaltet eine Kraftentwicklung von mindestens 1 N je 1 mm2 Querschnittsfläche des Auslöseelements 16a, insbesondere senkrecht zu der Längsachse 42a des Auslöseelements 16a. Im vorliegenden Fall beträgt die Kraftentwicklung sogar mindestens 2 N je 1 mm2 Querschnittsfläche des
Auslöseelements 16a.
Das formveränderliche Material 18a ist eine magnetische Formgedächtnislegierung, wobei, wie oben erwähnt, auch andere Materialien grundsätzlich denkbar sind. Im vorliegenden Fall ist das formveränderliche Material 18a eine Formgedächtnislegierung, die Nickel, Mangan und Gallium enthält. Weiterhin weist das Auslöseelement 16a im vorliegenden Fall zumindest eine magnetische Hochtemperatur-Formgedächtnislegierung auf. Insbesondere ist das formveränderliche Material 18a als die magnetische
Hochtemperatur-Formgedächtnislegierung ausgebildet. Die magnetische
Hochtemperatur-Formgedächtnislegierung weist im vorliegenden Fall eine erste
Umwandlungstemperatur von einer martensitischen in eine austenitische Phase sowie eine zweite Umwandlungstemperatur von einer ferromagnetischen in eine
paramagentische Phase auf, wobei die erste und die zweite Umwandlungstemperatur bei mindestens 60°C liegen, im vorliegenden Fall bei mindestens 70°C, wobei vorteilhaft auch höhere Werte von mindestens 80°C oder 100°C denkbar sind.
Die Überstromschutzvorrichtung 10a weist eine Übersetzungseinheit 28a auf, die zumindest ein Übersetzungselement 30a aufweist, welches zu einer Übersetzung der in dem Auslösefall von dem Auslöseelement 16a erzeugten Betätigungskraft und/oder Betätigungsbewegung vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist das Übersetzungselement 30a als ein Hebelelement, insbesondere als ein Doppelarmhebel, ausgebildet. Das Betätigungselement 20a ist, von dem Auslöseelement 16a aus betrachtet, vor dem Übersetzungselement 30a angeordnet. In dem Auslösefall zieht sich das Auslöseelement 16a zusammen, wodurch das Betätigungselement 20a, insbesondere entlang der Längsachse 42 des Auslöseelements 16a, ausgelenkt wird. Das Übersetzungselement 30a wird dabei verschwenkt. Es ist denkbar, dass das Übersetzungselement 30a direkt mit dem Betätigungselement 20a verbunden ist, wobei eine Verbindung insbesondere zu einer Übertragung einer Zugkraft und/oder einer ziehenden Bewegung vorgesehen sein kann. Es ist aber auch denkbar, dass das Übersetzungselement 30a das
Betätigungselement 20a mit einer Druckkraft beaufschlagt und eine Bewegung des . -
Betätigungselements 20a entlang der Längsachse 42a des Auslöseelements 16a in dem Auslösefall eine Bewegung des Übersetzungselements 30a freigibt. Die
Übersetzungseinheit 28a ist dazu vorgesehen, eine übersetzte Betätigungsbewegung und eine übersetzte Betätigungskraft auf den Unterbrecherschalter zu übertragen. Es ist dabei denkbar, dass das Übersetzungselement 30a eine Zugkraft überträgt. Ebenso ist denkbar, dass das Übersetzungselement 30a eine Druckkraft überträgt.
Die Auslöseeinheit 12a weist zumindest eine Festlagerung 32a, 34a für das
Auslöseelement 16a auf. Im vorliegenden Fall umfasst die Auslöseeinheit 12a zwei Lagerelemente 56a, 58a, welche die Festlagerungen 32a, 34a ausbilden. Eine erste Festlagerung 32a ist von dem Betätigungselement 20a aus vor dem Auslöseelement 16a angeordnet. Eine zweite Festlagerung 34a ist von dem Betätigungselement 20a aus hinter dem Auslöseelement 16a angeordnet. In dem Auslösefall bewegen sich die
Lagerelemente 56a, 58a aufeinander zu. Die Festlagerungen 32a, 34a lagern das
Auslöseelement 16a an dessen Stirnseiten 68a, 70a. Die Lagerelemente 56a, 58a sind entlang der Längsachse 42a des Auslöseelements 16a gegenüberliegend, insbesondere an dessen Stirnseiten 68a, 70a, angeordnet. Das Auslöseelement 16a ist mit den
Lagerelementen 56a, 58a verbunden. Das Auslöseelement 16a kann beispielsweise an zumindest einem Lagerelement 56a, 58a angeklebt und/oder angeschweißt und/oder anderweitig kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit diesem verbunden sein. Im vorliegenden Fall sind die Lagerelemente 56a, 58a aus nichtmagnetischem Eisen oder einem anderen geeigneten Metall ausgebildet, wobei grundsätzlich auch Lagerelemente aus Kunststoff oder Keramik oder dergleichen denkbar sind.
Der Leiterabschnitt 14a ist dazu vorgesehen, in dem Auslösefall, insbesondere in dem Kurzschlussfall, ein Auslösemagnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien in einem Bereich des Auslöseelements 16a, insbesondere in einem Nahbereich des Auslöseelements 16a und/oder innerhalb des Auslöseelements 16a, zumindest im Wesentlichen parallel zu dessen Längsachse 42a verlaufen. Eine Richtung 62a des Auslösemagnetfeldes in einem Nahbereich des Auslöseelements 16a ist in der Figur 1 schematisch dargestellt.
Der Leiterabschnitt 14a umgibt das Auslöseelement 16a zumindest abschnittsweise. Im vorliegenden Fall umfasst der Leiterabschnitt 14a eine Spule 60a, innerhalb deren das Auslöseelement 16a angeordnet ist. Die Spule 60a verläuft mehrfach um das
Auslöseelement 16a herum. Eine Längsachse 64a der Spule 60a ist zumindest im - -
Wesentlichen parallel zu der Längsachse 42a des Auslöseelements 16a angeordnet. Die Spule 60a ist zu einer Erzeugung des Auslösemagnetfelds vorgesehen. Insbesondere sind die Längsachsen 42a, 64a der Spule 60a und des Auslöseelements 16a identisch. Im vorliegenden Fall ist die Spule 60a als eine Luftspule ausgebildet. Insbesondere ist die Auslöseeinheit 12a im vorliegenden Fall frei von einem Eisenkern oder einem anderen magnetischen Flussleitelement.
Die Überstromschutzvorrichtung 10a weist eine Rückstelleinheit 22a mit zumindest einem Rückstellelement 24a auf, das zu einer Rückverformung des Auslöseelements 16a nach einem Auftreten des Auslösefalls vorgesehen ist. Das Rückstellelement 24a ist im vorliegenden Fall als eine Druckfeder ausgebildet. Das Rückstellelement 24a ist zwischen den Lagerelementen 56a, 58a angeordnet. Die Lagerelemente 56a, 58a sind im vorliegenden Fall Teile der Rückstelleinheit 22a. Bei der Rückverformung drückt das Rückstellelement 24a die Lagerelemente 56a, 58a entlang der Längsachse 42a des Auslöseelements 16a auseinander und erzeugt insbesondere eine Rückstellkraft für die Rückverformung des Auslöseelements 16a. Das Rückstellelement 24a ist dazu vorgesehen, zu der Rückverformung eine Dehnungskraft auf das Auslöseelement 16b auszuüben. Bei der Rückverformung wird das Auslöseelement 16a gedehnt und insbesondere in einen gedehnten Ausgangszustand überführt.
Das Rückstellelement 24a umgibt das Auslöseelement 16a zumindest teilweise. Im vorliegenden Fall definiert das Rückstellelement 24a einen Innenbereich, innerhalb dessen das Auslöseelement 16a angeordnet ist. Insbesondere sind eine Längsachse 66a des Rückstellelements 24a und die Längsachse 42a des Auslöseelements 16a parallel zueinander angeordnet und insbesondere identisch. Das Rückstellelement 24a verläuft in mehreren Windungen um das Auslöseelement 16a. Das Rückstellelement 24a ist, von dem Betätigungselement 20a aus betrachtet, neben dem Auslöseelement 16a angeordnet. Das Auslöseelement 16a und das
Rückstellelement 24a sind, von dem Übersetzungselement 30a aus betrachtet, hinter dem Betätigungselement 20a angeordnet. Das Auslöseelement 16a ist zumindest
abschnittsweise innerhalb des Rückstellelements 24a angeordnet. Die Überstromschutzvorrichtung 10a weist eine Gehäuseeinheit 26a auf, die zumindest das Auslöseelement 16a und das Rückstellelement 24a zumindest teilweise einhaust. Im . -
vorliegenden Fall ist die Gehäuseeinheit 26a aus einem wärmebeständigen und/oder gut wärmeleitenden Material ausgebildet, beispielsweise aus einem nicht magnetisierbaren Metall oder einem geeigneten Kunststoff oder dergleichen. Insbesondere ist die
Gehäuseeinheit 26a zu einer Wärmeübertragung von dem Leiterabschnitt 14a zu dem Auslöseelement 16a vorgesehen, insbesondere in dem thermischen Auslösefall.
Grundsätzlich ist auch denkbar, dass eine Gehäuseeinheit zumindest teilweise aus einem magnetischen und/oder magnetisierbaren Material ausgebildet ist und beispielsweise zumindest ein magnetisches Flussleitelement ausbildet, wie insbesondere einen
Eisenkern. Im vorliegenden Fall definiert die Gehäuseeinheit 26a einen Aufnahmeraum 72a für das Auslöseelement 16a. Das Auslöseelement 16a, die Festlagerungen 32a, 34a sowie das Rückstellelement 24a sind innerhalb des Aufnahmeraums 72a angeordnet. Außerdem ist das Betätigungselement 20a teilweise innerhalb des Aufnahmeraums 72a angeordnet. In dem Auslösefall bildet eine Mantelfläche des Aufnahmeraums 72a ein Gleitlager für das Lagerelement 56a, das sich entlang der Längsachse 42a des Auslöseelements 16a auf das feststehende Lagerelement 58a zubewegt. Insbesondere ist das Lagerelement 58a ortsfest relativ zu der Gehäuseeinheit 26a. Die Gehäuseeinheit 26a bildet eine
Durchführung 80a für das Betätigungselement 20a aus, welche insbesondere das Betätigungselement 20a zumindest teilweise führen kann. In dem Auslösefall wird aufgrund der Verkürzung des Auslöseelements 16a das Betätigungselement 20a durch die Durchführung 80a zumindest weiter als in einem Ausgangszustand in den
Aufnahmeraum 72a gezogen und/oder gedrückt. Ferner definiert im vorliegenden Fall die Gehäuseeinheit 26a einen Aufnahmebereich 74a für den Leiterabschnitt 14a. Die Spule 60a ist innerhalb des Aufnahmebereichs 74a angeordnet. Die Spule 60a verläuft um den Aufnahmeraum 72a herum. Die Gehäuseeinheit 26a bildet einen Spulenkörper für die Spule 60a aus.
Die Figur 3 zeigt ein System 76a mit der Überstromschutzvorrichtung 10a und mit einer zweiten Überstromschutzvorrichtung 38a in einer schematischen Darstellung. Die Überstromschutzvorrichtung 10a ist, wie erwähnt, Teil eines Überstromschutzschalters 40a. Die zweite Überstromschutzvorrichtung 38a ist Teil eines zweiten
Überstromschutzschalters 78a. Die Überstromschutzvorrichtung 10a und die zweite Überstromschutzvorrichtung 38a sind von der gleichen Art. Beispielsweise könnte die - -
zweite Überstromschutzvorrichtung 38a anstelle der Überstromschutzvorrichtung 10a in dem Überstromschutzschalter 40a verbaut sein. Im vorliegenden Fall sind der
Überstromschutzschalter 40a und der zweite Überstromschutzschalter 78a zumindest äußerlich baugleich und/oder alternativ zueinander verwendbar, beispielsweise in entsprechenden Sicherungs-Slots eines Sicherungskastens.
Für einen gegebenen Auslösefall, beispielsweise für einen bestimmten Überstrom und/oder Kurzschlussstrom, der über einen bestimmten Zeitraum anliegt, zeigt die Überstromschutzvorrichtung 10a ein anderes magnetisches und/oder thermisches Auslöseverhalten als die zweite Überstromschutzvorrichtung 38a. Beispielsweise kann sich die zweite Überstromschutzvorrichtung 38a von der Überstromschutzvorrichtung 10a hinsichtlich einer Anzahl an Spulenwindungen eines Leiterabschnitts, einer Geometrie eines Auslöseelements, eines Materials eines Auslöseelements, einer Geometrie und/oder eines Materials einer Gehäuseeinheit, eines Vorhandenseins eines Eisenkerns und dergleichen unterscheiden. Beispielsweise kann durch eine Verwendung von Komponenten mit einer hohen Wärmekapazität ein thermisches Auslösen verzögert oder unterdrückt werden. Ferner kann beispielsweise durch eine Abschwächung eines erzeugten Magnetfelds, beispielsweise durch eine Reduktion einer Wicklungszahl einer Spule, ein zu einem Auslösen erforderlicher Grenzstrom eingestellt werden. Ferner ist denkbar, dass ein Auslöseverhalten mittels geeigneter Anpassung einer Geometrie einer Übersetzungseinheit anpassbar ist.
In den Figuren 4 und 5 ist sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im
Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den
Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 und 5 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
Die Figur 4 zeigt eine alternative Überstromschutzvorrichtung 10b für einen zu
überwachenden Stromkreis in einer schematischen Schnittdarstellung. Die alternative - -
Überstromschutzvorrichtung 10b ist Teil eines nicht gezeigten Überstromschutzschalters, beispielsweise einer Sicherung, insbesondere eines Sicherungsautomaten.
Die alternative Überstromschutzvorrichtung 10b weist eine Auslöseeinheit 12b auf, die zu einer Unterbrechung des Stromkreises in zumindest einem Auslösefall vorgesehen ist. Der Auslösefall kann einen Kurzschlussfall und/oder einen Überlastfall umfassen.
Insbesondere umfasst der Auslösefall einen thermischen Auslösefall, beispielsweise den Überlastfall, und/oder einen magnetischen Auslösefall, beispielsweise den
Kurzschlussfall. Die Auslöseeinheit 12b weist zumindest einen Leiterabschnitt 14b auf, der zu einem Führen eines zu überwachenden Stroms vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall fließt der zu überwachende Strom in dem Stromkreis. Ferner umfasst die
Auslöseeinheit 12b zumindest ein Auslöseelement 16b, das zumindest ein magnetisch und thermisch formveränderliches Material 18b aufweist. Im vorliegenden Fall ist das formveränderliche Material 18b ein magnetisches und thermisches
Formgedächtnismaterial. Das Auslöseelement 16b ist in dem Auslösefall zu einer thermisch und/oder magnetisch induzierten Verformung in Abhängigkeit von einem durch den Leiterabschnitt 14b fließenden Strom, insbesondere in Abhängigkeit von dem zu überwachenden Strom, vorgesehen. Des Weiteren umfasst die Auslöseeinheit 12b zumindest ein mit dem Auslöseelement 16b in Wirkverbindung stehendes
Betätigungselement 20b, das zur Übertragung zumindest einer Betätigungsbewegung und/oder zumindest einer Betätigungskraft zu zumindest einem nicht gezeigten
Unterbrecherschalter vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist der Unterbrecherschalter ein Teil des Überstromschutzschalters. Es ist aber auch denkbar, dass ein
Unterbrecherschalter Teil der alternativen Überstromschutzvorrichtung 10b ist.
Der Leiterabschnitt 14b ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, in dem Auslösefall ein Auslösemagnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien zumindest in einem Nahbereich des Auslöseelements 16b und/oder innerhalb des Auslöseelements 16b zumindest im
Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 42b des Auslöseelements 16b verlaufen. Eine Richtung 62b des Auslösemagnetfelds in dem Nahbereich des Auslöseelements 16b ist in der Figur 4 schematisch eingezeichnet. Im vorliegenden Fall ist der Leiterabschnitt 14b zumindest abschnittsweise als Spule ausgebildet. Insbesondere bildet der
Leiterabschnitt 14b zumindest zwei gegenüberliegende Spulen aus, sodass das - -
Auslösemagnetfeld das Auslöseelement 16b senkrecht zu der Längsachse 42b möglichst homogen durchsetzt.
Die Auslöseeinheit 12b umfasst zumindest ein magnetisches Flussleitelement 82b. Im vorliegenden Fall umfasst die Auslöseeinheit 12b einen ferromagnetischen Kern 36b, insbesondere einen Eisenkern. Der ferromagnetische Kern 36b ist zu einer Verstärkung des Auslösemagnetfelds vorgesehen. Im vorliegenden Fall umfasst der ferromagnetische Kern 36b zwei, insbesondere gegenüberliegend angeordnete, Polschuhe 84b, 86b. Den Polschuhen 84b, 86b ist jeweils eine von dem Leiterabschnitt 14b ausgebildete Spule zugeordnet. Im vorliegenden Fall umfasst eine Formveränderung des Auslöseelements 16b in dem Auslösefall eine Ausdehnung entlang dessen Längsachse 42b, insbesondere eine thermisch und/oder magnetisch induzierte Ausdehnung. Hierbei ist insbesondere in dem thermischen Auslösefall vorteilhaft ein vergleichsweise größerer Hub aufgrund einer thermischen induzierten Ausdehnung erzielbar als im Fall einer thermisch induzierten Kompression, insbesondere analog zu der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführung. Im vorliegenden Fall ist das Auslöseelement 16b in dem thermischen Auslösefall zu einer Längenänderung, insbesondere zu einer Dehnung, von etwa 4 % vorgesehen. Ferner ist das Auslöseelement 16b in dem magnetischen Auslösefall zu einer Längenänderung, insbesondere zu einer Dehnung, von etwa 6 % vorgesehen. Hierbei sind jedoch je nach Wahl geeigneter formveränderlicher Materialien, insbesondere magnetischer und thermischer Formgedächtnislegierungen, auch andere Werte denkbar. Im vorliegenden Fall ist eine Längenänderung des Auslöseelements 16b um etwa 4 % zur Betätigung des Unterbrecherschalters hinreichend.
Die Auslöseeinheit 12b weist eine Festlagerung 32b für das Auslöseelement 16b auf. Die Festlagerung 32b lagert eine dem Betätigungselement 20b abgewandte Stirnseite 70b des Auslöseelements 16b und ist insbesondere mit dieser kraft- und/oder Stoff- und/oder formschlüssig verbunden. Bei einer Erzeugung der Betätigungsbewegung und/oder der Betätigungskraft dehnt sich das Auslöseelement 16b, ausgehend von der Festlagerung 32b, in Richtung des Betätigungselements 20b aus und schiebt dieses entlang der Längsachse 42b des Auslöseelements 16b von der Festlagerung 32b weg. . -
Die alternative Überstromschutzvorrichtung 10b weist eine Rückstelleinheit 22b mit einem Rückstellelement 24b auf. Das Rückstellelement 24b ist, von dem Auslöseelement 16b aus betrachtet, neben dem Betätigungselement 20b angeordnet. Das Betätigungselement 20b tritt abschnittsweise durch das Rückstellelement 24b hindurch. Das Rückstellelement 24b umgibt das Betätigungselement 20b zumindest abschnittsweise. Das
Rückstellelement 24b ist als Druckfeder ausgebildet. Die Rückstelleinheit 22b weist ein Lagerelement 88b für das Rückstellelement 24b auf. Eine Position des Lagerelements 88b relativ zu der Festlagerung 32b ist konstant. Bei der Rückverformung erzeugt das Lagerelement 88b eine Gegen haltekraft für das Rückstellelement 24b. Das Lagerelement 88b ist im vorliegenden Fall ringförmig ausgebildet. Das Betätigungselement 20b tritt durch das Lagerelement 88b hindurch. Das Betätigungselement 20b weist ein
Gegenelement 90b auf, gegen welches das Rückstellelement 24b bei der
Rückverformung drückt. Das Gegenelement 90b ist im vorliegenden Fall kranzförmig ausgebildet. Eine rückstellende Druckkraft des Rückstellelements 24b wird bei der Rückverformung über das Betätigungselement 20b auf das Auslöseelement 16b übertragen.
Die Figur 5 zeigt eine weitere alternative Überstromschutzvorrichtung 10c für einen zu überwachenden Stromkreis in einer schematischen Schnittdarstellung. Die weitere alternative Überstromschutzvorrichtung 10c ist Teil eines nicht gezeigten
Überstromschutzschalters, beispielsweise einer Sicherung, insbesondere eines
Sicherungsautomaten.
Die weitere alternative Überstromschutzvorrichtung 10c weist eine Auslöseeinheit 12c auf, die zu einer Unterbrechung des Stromkreises in zumindest einem Auslösefall vorgesehen ist. Der Auslösefall kann einen Kurzschlussfall und/oder einen Überlastfall umfassen. Insbesondere umfasst der Auslösefall einen thermischen Auslösefall, beispielsweise den Überlastfall, und/oder einen magnetischen Auslösefall, beispielsweise den
Kurzschlussfall. Die Auslöseeinheit 12c weist zumindest einen Leiterabschnitt 14c auf, der zu einem Führen eines zu überwachenden Stroms vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall fließt der zu überwachende Strom in dem Stromkreis. Ferner umfasst die Auslöseeinheit 12c zumindest ein Auslöseelement 16c, das zumindest ein magnetisch und thermisch formveränderliches Material 18c aufweist. Das Auslöseelement 16c ist in dem Auslösefall zu einer thermisch und/oder magnetisch induzierten Verformung in Abhängigkeit von . -
einem durch den Leiterabschnitt 14c fließenden Strom, insbesondere in Abhängigkeit von dem zu überwachenden Strom, vorgesehen. Des Weiteren umfasst die Auslöseeinheit 12c zumindest ein mit dem Auslöseelement 16c in Wirkverbindung stehendes
Betätigungselement 20c, das zur Übertragung zumindest einer Betätigungsbewegung und/oder zumindest einer Betätigungskraft zu zumindest einem nicht gezeigten
Unterbrecherschalter vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist der Unterbrecherschalter ein Teil des Überstromschutzschalters. Es ist aber auch denkbar, dass ein
Unterbrecherschalter Teil der weiteren alternativen Überstromschutzvorrichtung 10c ist.
Der Leiterabschnitt 14c ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, in dem Auslösefall ein Auslösemagnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien zumindest in einem Nahbereich des Auslöseelements 16c und/oder innerhalb des Auslöseelements 16c zumindest im
Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 42c des Auslöseelements 16c verlaufen. Eine Richtung 62c des Auslösemagnetfelds in dem Nahbereich des Auslöseelements 16c ist in der Figur 5 schematisch eingezeichnet. Im vorliegenden Fall ist der Leiterabschnitt 14c zumindest abschnittsweise als Spule ausgebildet. Der Leiterabschnitt 14c bildet eine Spule 92c aus. Die Spule 92c umgibt das Auslöseelement 16c quer zu dessen
Längsachse 42c. Die Spule 92c ist teilweise innerhalb des Betätigungselements 20c angeordnet. Das Betätigungselement 20c bildet einen Aufnahmeraum 96c aus, der die erste Spule 92c teilweise aufnimmt. Die Spule 92c ist von dem Betätigungselement 12c aus teilweise vor dem Auslöseelement 16c und teilweise hinter dem Auslöseelement 16c angeordnet. Die Spule 92c ist dazu vorgesehen, in dem Auslösefall in ihrem Inneren das Auslösemagnetfeld derart zu erzeugen, dass dessen Feldlinien zumindest im
Wesentlichen parallel zu der Richtung 62c verlaufen.
Im vorliegenden Fall ist die Auslöseeinheit 12c frei von einem magnetischen
Flussleitelement und insbesondere frei von einem Eisenkern. Der Leiterabschnitt 14c bildet im vorliegenden Fall zumindest eine Luftspule aus. Insbesondere ist die Spule 92c als Luftspule ausgebildet.
Die weitere alternative Überstromschutzvorrichtung 10c weist eine Rückstelleinheit 22c mit einem Rückstellelement 24c auf. Das Rückstellelement 24c ist als eine Zugfeder ausgebildet. Das Rückstellelement 24c ist, von dem Auslöseelement 16c aus betrachtet, vor dem Betätigungselement 20c angeordnet. Das Rückstellelement 24c ist dazu vorgesehen, zu einer Rückverformung des Auslöseelements 16c eine Kompressionskraft - -
auf dieses zu erzeugen, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 42c des Auslöseelements 16c.
Das Rückstellelement 24c ist mit Lagerelementen 56c, 58c für das Auslöseelement 16c verbunden. Ein erstes Lagerelement 56c ist mit dem Betätigungselement 20c verbunden und/oder wird von diesem ausgebildet. Ein zweites Lagerelement 58c bildet eine
Festlagerung 32c für das Auslöseelement 16c aus. Das zweite Lagerelement 58c lagert eine dem Betätigungselement 20c abgewandte Stirnseite 70c des Auslöseelements 16c. Zu der Rückverformung zieht das Rückstellelement 24c die Lagerelemente 56c, 58c aufeinander zu, wodurch die auf das Auslöseelement 16c wirkende Kompressionskraft erzeugt wird.

Claims

Ansprüche
Uberstromschutzvorrichtung für einen zu überwachenden Stromkreis, mit zumindest einer Auslöseeinheit (12a-c), die zu einer Unterbrechung des
Stromkreises in zumindest einem Auslösefall vorgesehen ist, und die zumindest einen Leiterabschnitt (14a-c), der zu einem Führen eines zu überwachenden Stroms vorgesehen ist, zumindest ein Auslöseelement (16a-c), das zumindest ein magnetisch und thermisch formveränderliches Material (18a-c) aufweist und in dem Auslösefall zu einer thermisch und/oder magnetisch induzierten
Verformung in Abhängigkeit von einem durch den Leiterabschnitt (14a-c) fließenden Strom vorgesehen ist, und zumindest ein mit dem Auslöseelement (16a-c) in Wirkverbindung stehendes Betätigungselement (20a-c), das zur Übertragung zumindest einer Betätigungsbewegung und/oder zumindest einer Betätigungskraft zu zumindest einem Unterbrecherschalter vorgesehen ist, umfasst.
Überstromschutzvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (16a-c) zu einer Erzeugung einer für eine Betätigung des Unterbrecherschalters ausreichenden Betätigungsbewegung aufgrund zumindest einer thermisch induzierten Formveränderung und zu einer für eine Betätigung des Unterbrecherschalters ausreichenden Betätigungskraft aufgrund zumindest einer magnetisch induzierten Formveränderung vorgesehen ist.
Überstromschutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch induzierte Formveränderung eine Längenänderung des
Auslöseelements (16a-c) von mindestens 1 ,5 %, bevorzugt von mindestens 2 % und besonders bevorzugt von mindestens 4 % beinhaltet.
4. Überstromschutzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch induzierte Formveränderung eine Kraftentwicklung von mindestens 1 N, bevorzugt von mindestens 1 ,5 N, weiter bevorzugt von mindestens 2 N je 1 mm2 Querschnittsfläche des Auslöseelements (16a-c) beinhaltet.
5. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Rückstelleinheit (22a-c) mit zumindest einem Rückstellelement (24a-c), das zu einer Rückverformung des Auslöseelements (16a-c) nach einem Auftreten des Auslösefalls vorgesehen ist.
6. Überstromschutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (24a-c), von dem Auslöseelement (16a-c) aus betrachtet, vor und/oder neben dem Betätigungselement (20a-c) angeordnet ist.
7. Überstromschutzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (24a; 24c) das Auslöseelement (16a; 16c) zumindest teilweise umgibt.
8. Überstromschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (24a-c) zumindest eine Druckfeder und/oder zumindest eine Zugfeder umfasst.
9. Überstromschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Gehäuseeinheit (26a), die zumindest das Auslöseelement (16a) und das Rückstellelement (24a) zumindest teilweise einhaust.
10. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Übersetzungseinheit (28a-c), die zumindest ein Übersetzungselement (30a-c) aufweist, welches zu einer Übersetzung einer in dem Auslösefall von dem Auslöseelement (16a-c) erzeugten Betätigungskraft und/oder Betätigungsbewegung vorgesehen ist.
1 1 . Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinheit (12a-c) zumindest eine Festlagerung (32a, 34a; 32b; 32c) für das Auslöseelement (16a-c) aufweist, die, von dem Betätigungselement (20a-c) aus betrachtet, hinter dem Auslöseelement (16a-c) angeordnet ist.
12. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterabschnitt (14a) das Auslöseelement (16a) zumindest abschnittsweise umgibt.
13. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (16a-c) zumindest eine magnetische Formgedächtnislegierung aufweist, die insbesondere eine erste Umwandlungstemperatur von einer martensitischen in eine austenitische Phase sowie eine zweite Umwandlungstemperatur von einer ferromagnetischen in eine paramagnetische Phase aufweist, wobei die erste und die zweite
Umwandlungstemperatur bei wenigstens 60°C, bevorzugt bei wenigstens 80°C, und besonders bevorzugt bei wenigstens 100°C liegen.
14. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinheit (12b) zumindest einen ferromagnetischen Kern (36b) umfasst.
15. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (16a) in dem Auslösefall zu einer Erzeugung der Betätigungskraft und/oder der Betätigungsbewegung aufgrund einer Verkürzung des Auslöseelements (16a) vorgesehen ist.
16. Überstromschutzvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinheit (12a) derart ausgelegt ist, dass für die Betätigung eine Verformung hinreichend ist, die eine Verkürzung des Auslöseelements (16a) um höchstens 5 %, bevorzugt um höchstens 4 %, und besonders bevorzugt um höchstens 2 % beinhaltet.
17. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das formveränderliche Material (18a-c) eine magnetische Formgedächtnislegierung ist, insbesondere eine magnetische Formgedächtnislegierung, die Nickel, Mangan und Gallium enthält.
18. Überstromschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das formveränderliche Material (18a-c) einkristallin ausgebildet ist.
19. System mit zumindest einer ersten Überstromschutzvorrichtung (10a) und mit zumindest einer zweiten Überstromschutzvorrichtung (38a), jeweils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Überstromschutzvorrichtung (10a) und die zweite Überstromschutzvorrichtung (38a) von der gleichen Art sind, und wobei für einen gegebenen Auslösefall die erste Überstromschutzvorrichtung (10a) ein anderes magnetisches und/oder thermisches Auslöseverhalten zeigt als die zweite Überstromschutzvorrichtung (38a).
20. Überstromschutzschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit zumindest einer Überstromschutzvorrichtung (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
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