EP3794624A1 - Stromunterbrechungsvorrichtung zum schutz eines elektromotors - Google Patents

Stromunterbrechungsvorrichtung zum schutz eines elektromotors

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EP3794624A1
EP3794624A1 EP19790187.9A EP19790187A EP3794624A1 EP 3794624 A1 EP3794624 A1 EP 3794624A1 EP 19790187 A EP19790187 A EP 19790187A EP 3794624 A1 EP3794624 A1 EP 3794624A1
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EP
European Patent Office
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temperature
conductive substance
interruption device
connection
current
Prior art date
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Pending
Application number
EP19790187.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Wystup
Markus Humm
Daniel ROSENBERGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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    • H01H37/36—Thermally-sensitive members actuated due to expansion or contraction of a fluid with or without vaporisation
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load

Definitions

  • the invention relates to a current interruption device for protecting an appliance, in particular an electric motor, against thermal overload.
  • B. thermistor protection circuits can be used, the temperature of a motor winding Detect and evaluate the lung.
  • To detect the temperature of the motor winding come various temperature detector elements or sensors, such as. B. temperature sensors, in particular PTC thermistors (PTC: positive temperature coefficient), PTIOO sensors and KTY sensors (with PTC characteristics), whose electrical resistance changes depending on the detected temperature for use.
  • PTC positive temperature coefficient
  • PTIOO sensors PTIOO sensors
  • KTY sensors with PTC characteristics
  • the resistance of such a temperature detector element lies in a first resistance range as long as the motor winding is in a temperature range that is not problematic.
  • the second resistance range the resistance values of which are, for example, greater than that of the first resistance range, then corresponds to a temperature above a system-specific threshold value.
  • thermo-click element in its usual field of application separates the circuit by a motor winding when the temperature threshold is reached.
  • Temperature sensors are evaluated by means of a protective circuit which essentially determines the electrical resistance of the relevant temperature detector elements and outputs a message signal to a switch, to an evaluation circuit or the like.
  • Switching off the device is triggered or another predetermined function is started if a thermal overload is detected depending on the measured temperature.
  • the sensor element or the temperature monitor does not directly switch the winding current, but acts on the power supply or the control of the power output stage.
  • Stator windings of the motor for the purpose of generating a magnetic rotating field for a rotor is controlled depending on the rotor rotational position.
  • Such EC motors must be protected against overheating in the event of abnormal operating situations in accordance with the applicable national and international standards.
  • a current interruption device that can be integrated into the power supply of an electric motor, which is designed to interrupt the power supply when a defined temperature TG is reached, this being designed with a receptacle housing in which a volume that can be changed by increasing the temperature (infol the change in density) electrically conductive substance is included.
  • a first and a second connection are provided for the serial connection in the power supply and at least one of the connections is electrically contacted or disconnected with the conductive substance (due to a change in volume) depending on the temperature-dependent volume of the conductive substance and thereby a current flow from the first connection (To the second connection is either enabled or interrupted.
  • a configuration is preferred in which at least the temperature T G at which an interruption is to take place between the two connections is a temperature at which the electrically conductive substance undergoes its phase transition from the fixed into is in the liquid state.
  • the density anomaly of liquid substances is exploited, in which the density increases when the temperature rises and thus the volume is reduced.
  • the volume changes at a certain temperature reduced at least to such an extent that the electrical contact between a contact surface of the relevant connection and the conductive substance is interrupted and a gap lies between them.
  • the electrically conductive substance is a metallic alloy that has a density anomaly in the temperature range around the temperature T G.
  • a density anomaly can therefore also be set and specifically used for a certain temperature range. It is advantageous if the electrically conductive substance is a bismuth alloy, preferably a bismuth-tin alloy.
  • a preferred embodiment of the invention provides that a detection device is also used to determine whether the electrically conductive substance is expanded (e.g. solid) or reduced in volume (e.g. liquid). Condition.
  • the detection device is a filling level sensor, which is made or separated with a sensor element through an opening in the receiving space in the receiving housing, preferably at a location immediately adjacent to the connection between which a connection is made, so that each after the temperature-dependent volume of the conductive substance, the sensor element is more or less electrically contacted with the conductive substance or completely separated.
  • An alternative concept provides that not the density anomaly, but the volume expansion of a substance is used with increasing temperature increase in order to reduce the electrical contact between a contact surface of the relevant connection and the conductive substance. break.
  • the detection device is a sensor which is attached with a sensor element to an opening on the receiving housing in the area or within an overflow channel and, depending on the temperature-dependent volume of the conductive substance, as a result of a volume expansion occurs in the overflow channel and can be detected there by the sensor in order to cause or initiate a current interruption.
  • the detection device has a device for voltage measurement or for resistance measurement for determining the fill level in the overflow channel.
  • Another aspect of the present invention relates to an electric motor with a power supply, a power interruption device according to one of the preceding concepts being integrated in the power supply in series with the two connections.
  • 1a, 1b is a schematic view of a first embodiment of the invention.
  • 2a, 2b is a schematic view of an alternative embodiment of the invention.
  • FIGS. 1a, 1b and 2a, 2b explained in more detail, the same reference numerals in the figures indicating the same structural and / or functional features.
  • FIGS. 1 a, 1 b show, by way of example only, schematically a first exemplary embodiment of a current interruption device 1 for interrupting a current supply to an electric motor. It goes without saying that the arrangement is arranged at such a position in the power supply to the electric motor in which the thermal loads act on the power interruption device 1 accordingly.
  • a temperature difference DT between the temperature at the position of the current interruption device 1 and the position of the temperature T G to be monitored can be taken into account very specifically and the function of the volume change can be matched to this.
  • the current interruption device 1 is integrated into the power supply 2 of the electric motor 3.
  • the current interruption device 1 is designed with a receiving housing 10 in which an electrically conductive substance 20 that can be changed in volume by increasing the temperature is accommodated.
  • a first and a second connection 11a, 11b are provided for the serial connection into the power supply 2.
  • the upper connection 11a in FIG. 1a of the two connections 11a, 11b is arranged and designed such that it is electrically contacted or disconnected from the conductive substance 20 depending on the temperature-dependent volume of the conductive substance 20, and thus a current flow from the latter first connection 11a to the second connection 11b is either enabled or interrupted.
  • Figure 1 b is shown. Due to heating and a density anomaly effect, the volume of the conductive substance 20 has decreased to such an extent that no electrical contact between the substance 20 and the upper one Connection 11a exists.
  • the embodiment was chosen so that at least the temperature T G at which there is an interruption between the two connections 11a, 11b, as is shown in FIG. 1b, is a temperature at which the electrically conductive substance 20 changes its phase from the solid in the liquid state. This means that the state in FIG. 2b is a liquid state.
  • the current interruption device 1 when implementing the application, care must be taken that the current interruption device 1 is arranged in a suitably oriented manner, so that there is a current-interrupting gap between the connection 11 a and the substance 20.
  • FIGS. 2a and 2b an alternative exemplary embodiment of a current interruption device 1 for interrupting a current supply of an electric motor 2 is shown schematically only by way of example.
  • the illustration in FIG. 2b shows a heated state compared to the illustration in FIG. 2a.
  • the volume expansion takes place in the opposite direction. That is, with increasing temperature, the volume of the substance increases in the relevant temperature range.
  • a detection device 5 is provided in order to determine whether the electrically conductive substance 20 is in an expanded state or in a reduced state in volume.
  • the detection device 5 is a level sensor here, which is guided with a sensor element 5a through an opening into the receiving space in the housing 10.
  • the sensor element 5a with the conductive substance 20 can enter the overflow channel 12 as a result of a volume expansion and can be detected there by the sensor element 5a, depending on one To cause power interruption.
  • FIG. 2a shows a state in which there is no substance 20 in the area of the overflow channel 12.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown, even in the case of fundamentally different types.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromunterbrechungsvorrichtung (1) integrierbar in die Stromzuführung (2) eines Elektromotors (3) ausgebildet zur Unterbrechung der Stromzuführung (2) bei Erreichen einer definierten Temperatur TG ausgebildet mit einem Aufnahmegehäuse (10) in dem eine durch Temperaturerhöhung volumenveränderbare elektrisch leitfähige Substanz (20) aufgenommen ist, wobei ein erster und zweiter Anschluss (11a, 11b) zum seriellen Anschluss in die Stromzuführung (2) vorgesehen ist und wenigstens einer der Anschlüsse (11a, 11b) je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz (20) mit der leitfähigen Substanz (20) elektrisch kontaktiert oder getrennt wird und dadurch ein Stromfluss von dem ersten Anschluss (11a) zu dem zweiten Anschluss (11b) entweder ermöglicht oder unterbrochen wird.

Description

Stromunterbrechungsvorrichtung zum Schutz eines Elektromotors
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Stromunterbrechungsvorrichtung zum Schutz ei nes Geräts, insbesondere eines Elektromotors, vor einer thermischen Über- lastung.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass zum Schutz vor thermischer Motorüberlastung neben einem Überlastrelais, das anhand der Motorstromaufnahme eine Überlastung des Motors erkennt, z. B. auch Thermistor schutzschaltungen verwendet werden, die die Temperatur einer Motorwick- lung detektieren und auswerten. Zur Erfassung der Temperatur der Motor wicklung kommen dabei verschiedene Temperaturdetektorelemente bzw. Sensoren, wie z. B. Temperaturfühler, insbesondere PTC-Thermistoren (PTC: positive temperature coefficient), PTIOO-Fühler und KTY-Fühler (mit PTC-Charakteristik), deren elektrischer Widerstand sich abhängig von der detektierten Temperatur ändert zur Anwendung. Die Funktionsweise des Übertemperaturschutzes aus den im Stand der Technik bekannten Lösungen mit einem PTC-Fühler basiert auf dem Prinzip, dass zwei temperaturabhän- gige Widerstandsbereiche verwendet werden. Es liegt der Widerstand eines solchen Temperaturdetektorelementes in einem ersten Widerstandsbereich, solange sich die Motorwicklung in einem Temperaturbereich befindet, der unproblematisch ist. Der zweite Widerstandsbereich, dessen Widerstands- werte beispielsweise größer sind als die des ersten Widerstandsbereichs, entspricht dann einer Temperatur über einem systemspezifischen Schwel- lenwert.
Bei den genannten Temperaturdetektorelementen, den Temperaturfühlern, wird die Überlast des Motors durch die Widerstandsänderung der Tempera turdetektorelemente innerhalb vordefinierter Wertebereiche ausgewertet. Dagegen trennt ein sogenanntes Thermo-Click-Element in seinem üblichen Anwendungsgebiet bei Erreichen des Temperaturschwellwerts den Stromkreis durch eine Motorwicklung.
Temperaturfühler werden dagegen mittels einer Schutzschaltung ausgewer tet, die im Wesentlichen den elektrischen Widerstand der betreffenden Temperaturdetektorelemente bestimmt, und ein Meldungssignal an einen Schal- ter, an eine Auswerteschaltung oder dergleichen ausgibt, wodurch z. B. ein
Abschalten des Gerätes ausgelöst bzw. eine sonstige vorbestimmte Funktion gestartet wird, wenn abhängig von der gemessenen Temperatur eine thermi sche Überlast erkannt wird. Bei größeren Wicklungsströmen schaltet dabei das Sensorelement oder der Temperaturwächter nicht direkt den Wicklungs- ström, sondern wirkt auf die Stromversorgung oder die Ansteuerung der Leis tungsendstufe.
Aus der EP 2535993 A1 ist eine Ansteuerschaltung für einen kollektorlosen, elektronisch kommutierten Gleichstrom-Motor, d. h. für einen so genannten EC-Motor mit einer an einer Versorgungsgleichspannung liegenden Halbleiter-Endstufe bekannt, die von einer elektronischen Kommutierungssteuerung über eine Treiberstufe zum zeitlich versetzten Ansteuern von
Statorwicklungen des Motors zwecks Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes für einen Rotor in Abhängigkeit von der Rotor-Drehstellung ange- steuert wird.
Solche EC-Motoren müssen entsprechend gültiger nationaler und internationaler Normbestimmungen vor Überhitzungen im Falle von abnormalen Be triebssituationen geschützt werden.
Die in der Praxis bisher eingesetzten Verfahren haben nahezu alle einen sys- temspezifischen Nachteil aufgrund der spezifischen Lösung, die man ver- wendet. Einerseits gibt es Platzprobleme, um die Sensoren unter zu bringen. Andererseits bedarf es zusätzlicher kostenintensiver Baugruppen und Mon tagen, um die jeweilige Temperaturüberwachung in dem Motor zu implemen tieren. Ferner gibt es Probleme, die es in der Praxis aufgrund eines schnellen Tem peraturanstieges zu berücksichtigen gibt. So kann es z. B. im Falle einer Rotorblockierung des Motors abhängig von der Wicklungsauslegung zu schnellen Wicklungstemperaturanstiegen kommen. In der Folge treten unzulässig hohe Wicklungstemperaturen auf, die aber auf Grund der trägen Tempera- tursensoren nicht rechtzeitig die Abschaltung der Bestromung des Motors bewirkt, da das Ansprechverhalten dafür zu langsam ist. Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zu Grunde, eine Vor richtung zu schaffen, die eine erhöhte Betriebssicherheit zur Vermeidung von Motor-Überhitzungen gewährleistet und zuverlässig einen Temperaturanstieg insbesondere oberhalb einer zulässigen Grenztemperatur erfasst und den Motor vor einer Überhitzung schützt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 ge- löst.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine Stromunterbrechungsvorrichtung integ rierbar in die Stromzuführung eines Elektromotors vorgeschlagen, die aus- gebildet ist, zur Unterbrechung der Stromzuführung bei Erreichen einer definierten Temperatur TG, wobei diese mit einem Aufnahmegehäuse ausgebil- det ist, in dem eine durch Temperaturerhöhung volumenveränderbare (infol ge der Veränderung der Dichte) elektrisch leitfähige Substanz aufgenommen ist. Ferner sind ein erster und zweiter Anschluss zum seriellen Anschluss in die Stromzuführung vorgesehen ist und wenigstens einer der Anschlüsse je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz mit der leitfähigen Substanz (aufgrund einer Volumenänderung) elektrisch kontaktiert oder getrennt wird und dadurch ein Stromfluss von dem ersten Anschluss (zu dem zweiten Anschluss entweder ermöglicht oder unterbrochen wird. Bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung bei der wenigstens die Temperatur TG bei der eine Unterbrechung zwischen den beiden Anschlüssen erfolgen soll, eine Temperatur ist, bei der die elektrisch leitfähige Substanz ihren Pha senübergang vom festen in den flüssigen Zustand besitzt.
Erfindungsgemäß werden zwei Konzepte vorgeschlagen. Bei dem ersten Konzept wird die Dichteanomalie von flüssigen Substanzen ausgenutzt, bei der sich bei einer Temperaturerhöhung die Dichte erhöht und damit das Vo lumen reduziert wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei Einstellung der richtigen Füllmenge sich das Volumen bei einer bestimmten Temperatur mindestens so weit verringert, dass der elektrische Kontakt zwischen einer Kontaktfläche des betreffenden Anschlusses und der leitfähigen Substanz unterbrochen wird und dazwischen ein Spalt liegt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die elektrisch leitfähige Substanz eine metallische Legierung ist, die eine Dichteanomalie im Temperaturbereich um die Temperatur TG herum besitzt. Durch Wahl der Legierungselemente und deren Masse-%-Beitrag lässt sich daher für einen bestimmten Temperaturbereich eine Dichteanomalie auch einstellen und spezifisch nutzen. Vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitfähige Substanz eine Bismut- Legierung, vorzugsweise eine Bismut-Zinn-Legierung ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ferner eine Er fassungseinrichtung verwendet wird, um zu ermitteln, ob sich die elektrisch leitfähige Substanz in einem (z. B. festen) ausgedehnten oder einem im Vo- lumen verringerten (z. B. flüssigen) Zustand befindet.
Weiter ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung ein Füll- standsensor ist, der mit einem Sensorelement durch eine Öffnung in den Aufnahmeraum im Aufnahmegehäuse, vorzugsweise an einer Stelle unmittelbar benachbart zu demjenigen Anschluss zwischen dem eine leitfähige Verbindung hergestellt oder getrennt ist, so dass je nach dem temperaturab hängigen Volumen der leitfähigen Substanz das Sensorelement mit der leit fähigen Substanz mehr oder weniger elektrisch kontaktiert oder komplett ge trennt wird.
Ein alternatives Konzept sieht vor, dass nicht die Dichteanomalie, sondern die Volumenausdehnung einer Substanz mit zunehmender Temperaturerhö hung ausgenutzt wird, um den elektrischen Kontakt zwischen einer Kontakt fläche des betreffenden Anschlusses und der leitfähigen Substanz zu unter- brechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit diesem Konzept ist daher vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung ein Sensor ist, der mit einem Sensorelement an einer Öffnung am Aufnahmegehäuse im Bereich oder innerhalb eines Überlaufkanals angebracht ist und je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz diese infolge einer Volu menausdehnung in den Überlaufkanal eintritt und dort vom Sensor detektiert werden kann, um davon abhängig eine Stromunterbrechung zu bewirken oder zu veranlassen. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit diesem Kon zept ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung eine Einrichtung zur Spannungsmessung oder zur Widerstandsmessung zur Bestimmung des Füllstands im Überlaufkanal besitzt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Stromzuführung, wobei eine Stromunterbrechungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Konzepte in die Stromzuführung seriell mit den beiden Anschlüssen integriert ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be- Schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1a, 1b eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
Fig. 2a, 2b eine schematische Ansicht eines alternativen Ausführungsbei- spiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 1a, 1 b und 2a, 2b näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinweisen.
Dabei zeigen die Figuren 1a, 1 b lediglich beispielhaft schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stromunterbrechungsvorrichtung 1 zur Unterbre- chung einer Stromzufuhr eines Elektromotors. Dabei ist selbstredend, dass die Anordnung an einer solchen Position in der Stromzuführung zum Elekt romotor angeordnet ist, bei der die thermischen Belastungen auf die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 entsprechend wirken. Dabei kann ganz gezielt eine Temperaturdifferenz DT zwischen der Temperatur an der Position der Stromunterbrechungsvorrichtung 1 und der Position der zu überwachenden Temperatur TG mit berücksichtigt werden und die Funktion der Volumenän- derung darauf abgestimmt werden.
Die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 ist integriert in die Stromzuführung 2 des Elektromotors 3. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 ist mit einem Aufnahmegehäuse 10 ausgebildet, in dem eine durch Temperaturerhöhung volumenveränderbare elektrisch leitfähige Substanz 20 aufgenommen ist.
Ferner sind ein erster und zweiter Anschluss 11a, 11b zum seriellen An- schluss in die Stromzuführung 2 vorgesehen. Der in der Figur 1a obere Anschluss 11a der beiden Anschlüsse 11a, 11b ist so angeordnet und ausge- bildet, dass dieser je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähi gen Substanz 20 mit der leitfähigen Substanz 20 elektrisch kontaktiert oder getrennt wird und dadurch ein Stromfluss von dem ersten Anschluss 11a zu dem zweiten Anschluss 11 b entweder ermöglicht oder unterbrochen wird.
Der Zustand bei der die Stromzuführung zum Elektromotor 2 verbunden ist, ist in der Ansicht der Figur 1a gezeigt, während der getrennte Zustand in der
Figur 1 b dargestellt ist. Das Volumen der leitfähigen Substanz 20 hat sich infolge einer Erwärmung und einem Dichte-Anomalie-Effekt soweit verringert, dass kein elektrischer Kontakt zwischen der Substanz 20 und dem oberen Anschluss 11a besteht.
Dabei wurde das Ausführungsbeispiel so gewählt, dass wenigstens die Tem peratur TG bei der eine Unterbrechung zwischen den beiden Anschlüssen 11a, 11b, wie in der Fig. 1b erfolgen soll, eine Temperatur ist, bei der die elektrisch leitfähige Substanz 20 ihren Phasenübergang vom festen in den flüssigen Zustand besitzt. Dies bedeutet, dass der Zustand in der Fig. 2b ein flüssiger Zustand ist.
Insofern ist bei der Implementierung in der Anwendung darauf zu achten, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 geeignet orientiert angeordnet ist, so dass sich ein stromunterbrechender Spalt zwischen dem Anschluss 11a und der Substanz 20 ergibt.
In den Figuren 2a und 2b ist lediglich beispielhaft schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Stromunterbrechungsvorrichtung 1 zur Unter brechung einer Stromzufuhr eines Elektromotors 2 gezeigt. Dabei zeigt die Abbildung in der Fig. 2b einen gegenüber der Abbildung in der Figur 2a erwärmten Zustand. Hier erfolgt die Volumenausdehnung gera de in umgekehrter Richtung. D. h. mit zunehmender Temperatur vergrößert sich das Volumen der Substanz im relevanten Temperaturbereich.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Erfassungseinrichtung 5 vorgesehen, um zu ermitteln, ob sich die elektrisch leitfähige Substanz 20 in einem ausge dehnten oder einem im Volumen verringerten Zustand befindet.
Die Erfassungseinrichtung 5 ist hier ein Füllstandsensor, der mit einem Sen sorelement 5a durch eine Öffnung in den Aufnahmeraum im Aufnahmege häuse 10 geführt ist. So kann je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz 20 das Sensorelement 5a mit der leitfähigen Sub stanz 20 infolge einer Volumenausdehnung in den Überlaufkanal 12 eintreten und dort vom Sensorelement 5a detektiert werden, um davon abhängig eine Stromunterbrechung zu bewirken.
In der Figur 2a ist ein Zustand gezeigt, bei dem sich keine Substanz 20 im Bereich des Überlaufkanals 12 befindet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Patentansprüche
1. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) integrierbar in die Stromzuführung (2) eines Elektromotors (3) ausgebildet zur Unterbrechung der Stromzuführung (2) bei Erreichen einer definierten Temperatur TG ausgebildet mit einem Aufnahmegehäuse (10) in dem eine durch
Temperaturerhöhung volumenveränderbare elektrisch leitfähige Sub stanz (20) aufgenommen ist, wobei ein erster und zweiter Anschluss (11a, 11b) zum seriellen Anschluss in die Stromzuführung (2) vorgesehen ist und wenigstens einer der Anschlüsse (11 a, 11 b) je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz (20) mit der leitfähigen Substanz (20) elektrisch kontaktiert oder getrennt wird und dadurch ein Stromfluss von dem ersten Anschluss (11a) zu dem zweiten Anschluss (11b) entweder ermöglicht oder unterbrochen wird.
2. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch ge- kennzeichnet, dass wenigstens die Temperatur TG bei der eine Unter brechung zwischen den beiden Anschlüssen (11a, 11 b) erfolgen soll eine Temperatur ist, bei der die elektrisch leitfähige Substanz (20) ih ren Phasenübergang vom festen in den flüssigen Zustand besitzt.
3. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Substanz (20) eine me tallische Legierung ist, die eine Dichteanomalie im Temperaturbereich um die Temperatur TG herum besitzt.
4. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Substanz (20) eine Bismut-Legierung, vorzugsweise eine Bismut-Zinn-
Legierung ist.
5. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Erfassungsein richtung (5) vorgesehen ist, um zu ermitteln, ob sich die elektrisch leit fähige Substanz (20) in einem ausgedehnten oder einem im Volumen verringerten Zustand befindet.
6. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden An- spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (5) ein Füllstandsensor ist, der mit einem Sensorelement (5a) durch eine Öffnung in den Aufnahmeraum im Aufnahmegehäuse (10), vorzugs weise an einer Stelle unmittelbar benachbart zu demjenigen An- Schluss (11a, 11 b) zwischen dem eine leitfähige Verbindung hergestellt oder getrennt ist, so dass je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz (20) das Sensorelement (5a) mit der leitfähigen Substanz (20) mehr oder weniger elektrisch kontaktiert oder komplett getrennt wird.
7. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (5) ein Sen- sor ist, der mit einem Sensorelement (5a) an einer Öffnung am Auf- nahmegehäuse (10) im Bereich eines Überlaufkanals (12) angebracht ist und je nach dem temperaturabhängigen Volumen der leitfähigen Substanz (20) diese infolge einer Volumenausdehnung in den Überlaufkanal eintritt und dort vom Sensor (5) detektiert werden kann, um davon abhängig eine Stromunterbrechung zu bewirken.
8. Stromunterbrechungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (5) eine Einrichtung zur Spannungsmessung oder zur Widerstandsmessung zur Bestimmung des Füllstands im Überlaufkanal (12) besitzt.
9. Elektromotor mit einer Stromzuführung, wobei eine Stromunterbre- chungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in die Stromzuführung seriell mit den beiden Anschlüssen (11a, 11b) integriert ist.
EP19790187.9A 2018-10-19 2019-10-16 Stromunterbrechungsvorrichtung zum schutz eines elektromotors Pending EP3794624A1 (de)

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