Thermosicherungsschalter für Bremswiderstand

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Thermosicherungsschalter mit wenigstens zwei unter Federdruck in Kontaktberührung stehenden Kontaktelementen für einen Bremswiderstand eines Elektromotors, der die beim Umschalten des Elektromotors von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb entstehende elektrische Energie in Wärme umwandelt und abführt, wobei der Bremswiderstand in Form einer Widerstandswicklung (49) auf einen Wicklungsträger (2) aufgewickelt ist.

[0002] Ein Bremswiderstand der gattungsgemäßen Art ist z. B. aus DE 203 11 068 U1 bekannt.

[0003] Bremswiderstände von Elektromotoren mit Frequenzumformern (Chopperwiderstände) unterliegen gewöhnlich sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Durch diese Bremswiderstände können kurzzeitig sehr hohe Ströme fließen. Es kommt aber auch vor, dass sie über längere Zeiträume mit nur sehr kleinen, elektrischen Strömen belastet sind.

[0004] Es ist deshalb schwierig, für die unterschiedlichen Betriebsbedingungen die jeweils geeigneten Dimensionierungen der Bremswiderstände festzulegen, zumal bei zu hoher Belastung die Gefahr einer Überhitzung mit Kurzschluß und der Entstehung eines Brandes besteht.

[0005] Es ist deshalb erforderlich, diese Bremswiderstände durch geeignete Schaltvorrichtungen zu schützen, die bei Erreichen einer kritischen Betriebstemperatur unter allen Betriebszuständen bzw. Betriebsbedingungen die Stromzufuhr sicher und gefahrlos unterbrechen.

[0006] Wie praktische Versuche ergeben haben, sind herkömmliche Thermostate, Schmelzsicherungen und Überstromschalter für diesen Zweck nicht geeignet, weil es sich bei den Zwischenkreisspannungen, die bei Frequenzumformern entstehen können, um sehr hohe Gleichspannungen handelt, die sehr starke elektrische Ströme zur Folge haben.

[0007] Es ist schon versucht worden, die Stromunterbrechung durch Schmelzdrahtsicherungen zu bewerkstelligen, bei denen ein Widerstandsdraht verwendet wird, der, wenn er von einem zu großen elektrischen Strom durchflossen wird, durchbrennt und die Stromzufuhr unterbricht. Da aber ein nur kurzzeitig auftretender hoher Strom den Schmelzdraht zum Schmelzen bringen kann, ohne dass dabei die Gefahr einer wirklichen Überhitzung besteht, muß bei solchen Überlastschaltern häufig ein unbegründetes Abschalten in Kauf genommen werden. Andererseits besteht bei derartigen Widerständen auch die Gefahr eines Kurzschlusses innerhalb des Widerstandes, der zu einem Brand führen kann.

[0008] Die US-PS 6 430 019 B1 beschreibt eine Schaltvorrichtung zur Unterdrückung von Überspannungen in einem elektrischen Stromkreis mit einem spannungsabhängigen Widerstand (VDR-Widerstand), der sich beim Überschreiten einer vorgegebenen Nennspannung erwärmt. Dieser Thermoschalter ist nur insoweit temperaturabhängig mit dem VDR-Widerstand verbunden, als beim Auftreten einer Überspannung am VDR-Widerstand infolge der dann an diesem stattfindenden Erwärmung eine gelötete Kontaktverbindung getrennt und ein Kontaktspalt gebildet wird. Zur Verhinderung einer Lichtbogenbildung zwischen den getrennten Kontakten wird ein isolierendes, plattenförmiges Trennteil durch sein Eigengewicht oder mittels einer Federkraft in den Kontaktspalt geschoben.

[0009] Die dauernd aktivierte Federkraft kann dazu führen, dass sich die Lötverbindung zwischen der Kontaktfeder und der Kontaktfläche des VDR-Widerstands vorzeitig löst.

[0010] Allein schon diese Eigenschaft des bekannten spannungsabhängigen Thermoschalters macht ihn als Thermosicherungsschalter für einen Bremswiderstand der gattungsgemäßen genannten Art unbrauchbar.

[0011] Auch weil die Möglichkeit einer Serienschaltung nicht vorgesehen ist, kommt dieser bekannte Thermoschalter als Thermosicherungsschalter für einen Bremswiderstand nicht in Betracht.

[0012] Außerdem reagiert der hier verwendete Thermoschalter primär spannungsabhängig, weil die Schmelztemperatur der Lötverbindung erst beim Überschreiten einer vorbestimmten Nennspannung erreicht werden kann. Diese Schmelztemperatur kann aber nur dann erreicht werden, wenn die Überspannung lange genug, d.h. bis zum Erreichen dieser vorbestimmten Temperatur anliegt. Das Funktionieren dieses bekannten Thermoschalter ist somit auch zeitabhängig. Als Thermosicherungsschalter für Bremswiderstände der eingangs genannten Art ist dieser bekannte Thermoschalter auch deshalb ungeeignet.

[0013] Was jedoch grundsätzlich gegen die Verwendung eines solchen Thermoschalters zum Abschalten eines Bremswiderstands der eingangs genannten Art spricht bzw. eine solche Anwendung ausschließt, ist seine Auslegung als spannungsabhängiger Unterbrecherschalter zur Unterdrückung von überhöhten Betriebsspannungen bzw. von Spannungsspitzen in einem elektrischen Schaltkreis.

[0014] Einen solchen Thermoschalter mit einem Bremswiderstand gemäß DE-203 11 068 U1 zu kombinieren ist schon deshalb ausgeschlossen, weil bei Bremswiderständen dieser Art gerade Überspannungen nicht zum Ausfall durch Abschalten führen dürfen.

[0015] Außerdem wird das dort vorgesehene Aluminium-Gehäuse flachseitig verpresst, was unweigerlich zur Zerstörung des Thermoschalters führen müßte. Nicht ohne Grund ist der dort auch vorgesehene Thermoschalter außenseitig am Aluminiumgehäuse angeordnet.

[0016] Bei einem Bremswiderstand der eingangs genannten Art soll nur die Gefahr einer Überhitzung vermieden werden. Überspannungen bzw. Spannungsspitzen, auch wenn sie eine bestimmte Höhe überschreiten, sollen bzw. dürfen hingegen nicht zur Unterbrechung des Stromkreises der Widerstandswicklung führen.

[0017] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher, flacher Bauart einen Thermosicherungsschalter für einen Bremswiderstand der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch dann, wenn am Bremswiderstand hohe elektrische Spannungen anliegen und hohe Stromstärken fließen, bei Erreichen einer bestimmten kritischen Betriebstemperatur ein zuverlässiges Abschalten des Stromkreises des Bremswiderstands mit gleichzeitiger Unterbrechung entstehender Lichtbogen bewirkt.

[0018] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die mit der Widerstandswicklung elektrisch in Reihe geschalteten Kontaktelemente im Innern des die Widerstandswicklung tragenden Wicklungsträgers angeordnet sind und
dass zur Trennung und vollständigen Abdeckung der Kontaktflächen der Kontaktelemente ein in deren Kontaktebene im Innern des Wicklungsträgers liegender, isolierender Trennschieber vorgesehen ist, und
dass der zur Ausführung der trennenden Schaltbewegung des Trennschiebers eine ebenfalls im Innern des Wicklungsträgers angeordnete Schaltfeder vorgesehen ist, die mittels eines bei Erreichen einer Schmelztemperatur frei werdenden, von den Kontaktelementen separat angeordneten Schmelzriegels aktiviert wird.

[0019] Im Gegensatz zu dem Thermoschalter der US 6 430 019 B1 und auch im Gegensatz zu den anderen oben genannten Widerständen, deren Drähte bei hoher Stromstärke "durchbrennen", hat die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung den erheblichen Vorteil, dass sie weder stromabhängig noch spannungsabhängig, sondern allein temperaturabhängig reagiert, so dass nur kurzzeitig auftretende Überspannungen und/oder hohe Ströme nicht zu einer Unterbrechung bzw. zu einem Ausfall des Bremswiderstandes führen. Andererseits ist zugleich sichergestellt, dass sich auch bei hohen Spannungen keine stehenden Lichtbogen zwischen den Kontaktflächen bilden können, so dass eine sichere, gefahrlose Abschaltung des der Gefahr einer Überbelastung ausgesetzten Bremswiderstandes gewährleistet ist.

[0020] Von besonderem Vorteil ist auch die Anordnung sämtlicher Schaltelemente, die zum Funktionieren des erfindungsgemäßen Thermosicherungsschalters vorgesehen und erforderlich sind, innerhalb des Wicklungsträgers. Außer der dabei erreichten Raumersparnis für seine Unterbringung, hat diese Anordnung den funktionell wichtigen Vorteil, dass die sicherungsrelevanten Teile, insbesondere der Schmelzriegel, räumlichen in dem Bereich des Bremswiderstands angeordnet sind, wo die höchsten Betriebstemperaturen zuerst auftreten, so dass sie nahezu verzögerungsfrei reagieren können.

[0021] Obwohl es grundsätzlich möglich ist, jede beliebige Art von Schaltfedern für die Betätigung des Trennschiebers zu verwenden, hat die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 mit der Verwendung einer Druckfeder den Vorteil, dass diese einfach herstellbar und handhabbar und bezüglich ihrer Federkraft in der erforderlichen Stärke, auch bei kleiner Bauweise, leicht dimensionierbar ist. Der dabei verwendete Hohlkörper stellt zudem ein gut geeignetes Mittel zur Übertragung der Federkraft auf den Trennschieber dar, um dessen schnelle und kraftvolle Bewegung zu bewirken.

[0022] Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Schaltfeder bis zum Zeitpunkt ihrer Aktivierung, d.h. bis zur Freigabe durch den geschmolzenen Schmelzriegel, keinerlei Einfluß auf die Kontaktelemente hat.

[0023] Während die Ansprüche 3 bis 6 unterschiedliche Ausführungen des Schmelzriegels betreffen, die in Kombination mit dem Hohlkörper in vorteilhafter Weise verwendet werden können, wird durch die wichtige Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 sichergestellt, dass auch bei engen räumlichen Konstruktionsverhältnissen und relativ geringen Abständen der voneinander getrennten Kontaktelemente eine störende oder gar schädliche Lichtbogenbildung vermieden wird. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn gemäß Fig. 8 der Trennschieber aus Keramik besteht.

[0024] Da die sich berührenden Kontaktflächen der Kontaktelemente hohe Ströme und auch hohe Spannungen führen können, kommt es in der Praxis häufig vor, dass dann, wenn die Kontaktelemente nur durch Federdruck aufeinander liegen, durch kleine Lichtbogenbildung ein Verschweißen der sich berührenden Kontaktflächen erfolgt, so dass eine spätere Trennung durch den Trennschieber nicht mehr gewährleistet werden kann. Es ist deshalb von Vorteil, die Kontaktelemente gemäß Anspruch 9 mittels eines Lotes miteinander zu verlöten, dessen Schmelztemperatur entweder gleich hoch oder kleiner ist wie die Schmelztemperatur des die Schaltfeder haltenden Schmelzriegels. Die so miteinander verbundenen Kontakte können keinerlei Lichtbögen bilden und somit auch nicht zusammenschweißen.

[0025] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

in isometrischer Darstellung einen als Block ausgebildeten Bremswiderstand;

Fig. 2

in vergrößerter, teilweise geschnittener isometrischer Darstellung, den Aufbau und die Schaltelemente eines Thermosicherungsschalters;

Fig. 3

in isometrischer Darstellung einen Bremswiderstand mit eingebautem Thermosicherungsschalter und sichtbarer Widerstandswicklung;

Fig. 4

Bauteile des Bremswiderstandes mit dem als Block dargestellten Thermosicherungsschalter ohne Widerstandswicklung;

Fig. 5

einen Längsschnitt durch den fertigen Bremswiderstand gemäß Fig. 3 mit eingebautem Thermosicherungsschalter im geschlossenen Betriebszustand;

Fig. 6

als Längsschnitt eine etwas geänderte Ausführungsform des Bremswiderstandes mit eingebautem Thermosicherungsschalter in unterbrochenem Betriebszustand;

Fig. 7

in isometrischer Darstellung die funktionsaktiven Einzelteile des Thermosicherungsschalters;

Fig. 8

im Schnitt einen zylindrischen Hohlkörper mit eingesetzter Schaltfeder und mit einem als Stift ausgebildeten Schmelzriegel;

Fig. 9

eine Stirnansicht IX aus Fig. 8;

Fig. 10

einen Hohlkörper mit einem eingelöteten Metallstopfen als Schmelzriegel;

Fig. 11

eine Stirnansicht XI aus Fig. 10;

Fig. 12

einen Hohlkörper mit eingesetzter Schaltfeder und einem anderen Schmelzriegel;

Fig. 13

die Stirnansicht XIII aus Fig. 12;

Fig. 14

den Schmelzriegel der Fig. 12 und 13 als Einzelteil in Stirnansicht;

Fig. 15

einen Schnitt XV-XV aus Fig. 12;

Fig. 16

einen anderen Hohlkörper mit eingesetzter Schaltfeder und einem anderen Schmelzriegel;

Fig. 17

die Stirnansicht XVII aus Fig. 16;

Fig. 18

in Stirnansicht ein Kühlrippengehäuse mit eingesetztem Bremswiderstand.

[0026] Bei der in den Zeichnungsfiguren dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Thermosicherungsschalters 1 ist dieser in einem aus mehreren Isolierstoffplatten 10 gebildeten Block 1' untergebracht und in den Wicklungsträger 2 eines als blockartiger Körper 3 ausgebildeter Bremswiderstandes räumlich vollständig integriert. In Fig. 7 sind die funktionsaktiven Einzelteile des Thermosicherungsschalters 1 in isometrischer Ansicht dargestellt. Dieser Thermosicherungsschalter 1 besteht aus zwei Kontaktelementen 4 und 5, die federnd aufeinander liegen. Das Kontaktelement 4 ist als flache, relativ schmale Kontaktzunge mit einem nach oben abgekröpften Anschlußteil 6 ausgebildet und ortsfest im Block 1' gelagert. Das Kontaktelement 5 weist eine V-förmige Querschnittsform auf und ist einstückiger Bestandteil eines Federarmes 7, der seinerseits einstückiger Bestandteil eines langgestreckten, flachen Armes 8 mit einem Anschlußstück 9 ist.

[0027] Der Arm 8 und das Kontaktelement 4 sind festsitzend in dem aus mehreren übereinandergeschichteten Isolierstoffplatten 10 bestehenden Block 1' eingebettet, wobei sich der Federarm 7 mit dem Kontaktelement 5 in einem Hohlraum 11 befindet, der eine vertikale Abhebbewegung des Kontaktelementes 5 vom Kontaktelement 4 zuläßt.

[0028] Auf dem hinteren Endabschnitt 12 des flachen Kontaktelementes 4 liegt ein, vorzugsweise aus Keramik bestehender, als flache Platte ausgebildeter Trennschieber 13 auf, der in Längsrichtung des flachen Kontaktelementes 4 beweglich im Block 1' gelagert ist. Dieser Trennschieber 13 dient zur Trennung der beiden mit einem gewissen Federdruck aufeinanderliegenden Kontaktelemente 4 und 5, in dem er zwischen diese beiden in Richtung des Pfeiles 14 geschoben wird. Es ist erkennbar, dass die Breite b des Trennschiebers 13 wesentlich größer ist als die Breite b1 des Kontaktelementes 4. Somit ist der Trennschieber 13 auch breiter als die gemeinsame Kontaktfläche der beiden Kontaktelemente 4 und 5. Auch die Länge s des Trennschiebers 13 ist so gewählt, dass der Trennschieber in seiner in Fig. 6 dargestellten Schaltposition, in welcher er die beiden Kontaktelemente 4 und 5 voneinander trennt, die Kontaktflächen der beiden Kontaktelemente 4 und 5 in der Trennebene nach allen Seiten überragt. Dadurch ist sichergestellt, dass sich auch bei hohen Betriebsspannungen zwischen den voneinander getrennten Kontaktelementen 4 und 5 keine stehenden Lichtbogen bilden können.

[0029] Zur Betätigung des Trennschiebers 13, d.h. zu seiner Verschiebung in Richtung des Pfeiles 14, innerhalb eines dafür im Block 1' vorgesehenen Hohlraumes 15, in dem er räumlich geführt ist, ist ein Hohlkörper 16 vorgesehen, der bei den in den Fig. 8 bis 17 dargestellten unterschiedlichen Ausführungen jeweils als zylindrisches Rohr ausgebildet ist. Dieser Hohlkörper 16 weist bei den Ausführungen der Fig. 8 bis 15 jeweils auf der dem Trennschieber 13 zugewandten und an diesem anliegenden Ende eine geschlossene Stirnwand 17 auf, an der sich eine im Hohlraum 18 des Hohlkörpers 16 sitzende, vorzugsweise als Druckfeder ausgebildete Schaltfeder 19, abstützt. Bei der Ausführungsform der Fig. 16 ist statt der Stirnwand 17 lediglich ein nach innen gebördelter Flanschring 20 vorgesehen, an dem sich die Schaltfeder 19 abstützt.

[0030] Wie aus den Fig. 2, 5 und 6 ersichtlich ist, liegt der Hohlkörper 16 lose in einem Hohlraum 22 des Blocks 1'. Dieser Hohlraum 22 weist eine Anschlagwand 23 auf, die diesem Hohlkörper 16 auf seiner der Stirnwand 17 bzw. dem Flanschring 20 gegenüberliegenden Stirnseite gegenübersteht. Dieser Hohlraum 22 ist so eingerichtet, dass sich der Hohlkörper 16 in ihm soweit bewegen kann, dass er bei seiner Bewegung in Richtung des Pfeiles 14 den Trennschieber 13 zwischen die beiden Kontaktelemente 4 und 5 schieben und diese voneinander trennen kann.

[0031] Diese Schiebebewegung des Trennschiebers 13 wird von der Schaltfeder 19 bei Erreichen einer bestimmten, nämlich der kritischen Betriebstemperatur ausgeführt.

[0032] Um dies zu gewährleisten, ist bei allen Ausführungsformen der Fig. 8 bis 17 das der Stirnwand 17 bzw. dem Flanschring 20 gegenüberliegende Ende des Hohlkörpers 16 durch einen Schmelzriegel 25, an dem sich die Schaltfeder 19 mit ihrem zweiten Ende 26 abstützt, verschlossen. Die Schaltfeder 19 ist in diesem Zustand wirkungslos. Der Schmelzriegel 25 hat bei allen Ausführungsformen die besondere Eigenschaft, bei Erreichen einer bestimmten Betriebstemperatur, die seiner Schmelztemperatur entspricht, das Federende 27 der Schaltfeder 19 freizugeben, so dass sich dieses an der Anschlagwand 23 abstützen und die Schaltfeder 19 eine Bewegung des Hohlkörpers 16 und des Trennschiebers 13 in Richtung des Pfeiles 14 bewirken kann. Zu diesem Zweck liegt der Hohlkörper 16 mit der Stirnwand 17 bzw. dem Ringflansch 20 an der hinteren Querkante 26 des Trennschiebers 13 an. Die sich einerseits an der Stirnwand 17 bzw. dem Ringflansch 20 und andererseits an der Anschlagwand 23 abstützende und entspannende Schaltfeder 19 kann somit eine schnelle Bewegung des Trennschiebers 13 zwischen die Kontaktelemente 4 und 5 und somit ein schlagartiges, sicheres Unterbrechen der Kontaktverbindung bewirken.

[0033] Durch die Größe und Materialbeschaffenheit des Trennschiebers 13 wird dabei auch gewährleistet, dass keine stehenden Lichtbogen zwischen den getrennten Kontaktelementen 4 und 5 entstehen können, auch wenn hohe Gleichspannungen herrschen.

[0034] Wie aus den Fig. 8 bis 17 ersichtlich ist, können unterschiedliche Schmelzriegel 25 vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 besteht der Schmelzriegel 25 aus einem in zwei koaxialen Querbohrungen 32 sitzenden Querstift 31 aus einem Lot-Material, das einen der maximalen, d.h. kritischen, Betriebstemperatur entsprechenden Schmelzpunkt aufweist. Wenn dieser Querstift 31 zum Schmelzen gebracht wird, gibt er das Federende 27 der Schaltfeder 19 frei, so dass sich diese an der Anschlagwand 23 abstützen und die Axialbewegung des Hohlkörpers 26 in Pfeilrichtung 14 ausführen kann.

[0035] Bei allen Ausführungsformen hat der Schmelzriegel 25 die Aufgabe, die Schaltfeder 19 unwirksam zu halten, d. h. am Austreten aus dem Hohlraum 18 und Anschlagen an der Anschlagwand 23 solange zu hindern, bis die vorbestimmte, kritische Betriebstemperatur erreicht ist. Der Schmelzriegel 25 gibt dann das Federende 27 frei, um den Trennschieber 13 zwischen die beiden Kontaktelemente 4 und 5 zu schieben.

[0036] Bei der Ausführungsform der Fig. 10 und 11 besteht der Schmelzriegel 25 aus einem in das offene Ende des Hohlkörpers 16 mit einem Hartlot 33 bestimmter Schmelztemperatur eingelöteten Metallstopfen 34, der, wenn das Hartlot 33 geschmolzen ist, von der Schaltfeder 19 aus dem Hohlkörper 16 heraus und gegen die Anschlagwand 23 gedrückt wird.

[0037] Bei der Ausführungsform der Fig. 12 bis 15 besteht der Schmelzriegel 25 aus einem flachen Anschlagelement 35, das mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Radialfingern 36 und 37 in zwei an sich stirnseitig offene Axialnuten 38 und 39 am offenen Ende des Hohlkörpers 16 ragt und dort mittels eines Hartlotes 40 befestigt ist. Wenn dieses Hartlot 40 bei Erreichen der kritischen Betriebstemperatur schmilzt, wird das Anschlagelement 35 frei und durch das Federende 27 aus dem Hohlkörper 16 heraus gegen die Anschlagwand 23 gedrückt.

[0038] Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 16 und 17 ist das Federende 27 der Schaltfeder 19 unmittelbar mittels eines Hartlotpfropfens 41 mit dem Endstück des Hohlkörpers 16 verlötet, also stoffschlüssig verbunden.

[0039] Um sicherzustellen, daß sich an den beiden Kontaktelemente auch bei großen Kontaktströmen und/oder -spannungen keine Schweißverbindungen bilden, die vom Trennschieber 13 nicht mehr getrennt werden könnten, ist es für diesbezüglich kritische Betriebsbedingungen empfehlenswert, die Kontaktelemente mit einem metallischen Lot miteinander zu verlöten, das die gleich hohe oder eine niedrigere Schmelztemperatur aufweist wie bzw. als der Schmelzriegel. Die beiden Kontaktelemente lassen sich dann bei Erreichen der vorgesehenen kritischen Betriebstemperatur durch den Trennschieber 13 sicher trennen.

[0040] Bei der Ausführungsform der Fig. 3, 4 und 5 ist der den Thermosicherungsschalter 1 enthaltende Block 1' in den Wicklungsträger 2 integriert. Dieser besteht aus zwei länglichen Isolierstoffplatten 45 und 46, die den Block 1' zwischen sich einschliessen und durch zwei quer verlaufende Endstücke 47 und 48 miteinander verbunden sind. Die beiden Isolierstoffplatten 45 und 46 tragen die Widerstandswicklung 49. Das eine Drahtende 50 der Widerstandswicklung 49 ist mit dem Anschlußstück 9 des Kontaktelementes 5 verschweißt, während das andere Ende 51 der Widerstandswicklung 49 mit einem Anschlußdraht 52 verbunden ist. Der zweite Anschlußdraht 53 ist mit dem Anschlußteil 6 des Kontaktelementes 4 verbunden, so dass die Kontaktelemente 4 und 5 des Thermosicherungsschalters 1 mit der Widerstandswicklung 49 in Reihe geschaltet sind.

[0041] Bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 5 ist die Widerstandswicklung 49 um die beiden Isolierstoffplatten 45 und 46 gewickelt und durch zusätzliche Isolierstoffplatten 54 und 55 abgedeckt, die durch Nieten 56 mit den Endstücken 47 und 48 verbunden sind.

[0042] Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ragen die beiden Isolierstoffplatten 45 und 46 jeweils in Schlitzöffnungen 57 bzw. 58.

[0043] Bei der Ausführungsform der Fig. 6 ist die Widerstandswicklung 49 unmittelbar auf den Block 1' des Thermosicherungsschalters 1 gewickelt und durch zwei Isolierstoffplatten 59 bzw. 60 abgedeckt. Die Enden dieser Isolierstoffplatten 59 und 60 sind jeweils durch Nieten 56 mit zwei aus Isolierstoff bestehenden Endstücken 47' und 48' verbunden, so dass insgesamt ein blockartiger Körper 3 gebildet ist, der sowohl die Widerstandswicklung 49 als auch den erfindungsgemäßen Thermosicherungsschalter 1 enthält. Der so gebildete Körper 3 kann in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 5 oder in der Ausführungsform gemäß Fig. 6 in die passende Ausnehmung 61 eines mit Kühlrippen 62 versehenen Metallgehäuses 63, das beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung besteht und im Strangpressverfahren hergestellt ist, eingesetzt werden.

[0044] Sofern die kritische Betriebstemperatur und somit die Schmelztemperatur des Schmelzriegels über 450° liegt, ist Hartlot zu verwenden. Bei Schmelztemperaturen unter 450° spricht man von Weichlot.

Ansprüche

1. Thermosicherungsschalter mit wenigstens zwei unter Federdruck in Kontaktberührung stehenden Kontaktelementen (4, 5) für einen Bremswiderstand eines Elektromotors, der die beim Umschalten des Elektromotors von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb entstehende elektrische Energie in Wärme umwandelt und abführt, wobei der Bremswiderstand in Form einer Widerstandswicklung (49) auf einen Wicklungsträger (2) aufgewikkelt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mit der Widerstandswicklung (49) elektrisch in Reihe geschalteten Kontaktelemente (4, 5) im Innern des die Widerstandswicklung (49) tragenden Wicklungsträgers (2) angeordnet sind und
dass zur Trennung und vollständigen Abdeckung der Kontaktflächen der Kontaktelemente (4, 5) ein in deren Kontaktebene im Innern des Wicklungsträgers (2) liegender, isolierender Trennschieber (13) vorgesehen ist, und
dass zur Ausführung der trennenden Schaltbewegung (Pfeil 14) des Trennschiebers (13) eine ebenfalls im Innern des Wicklungsträgers (2) angeordnete Schaltfeder (19) vorgesehen ist, die mittels eines bei Erreichen einer Schmelztemperatur frei werdenden, von den Kontaktelementen (4, 5) separat angeordneten Schmelzriegels (25) aktiviert wird.

2. Thermosicherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaltfeder (19) in einem zwischen dem Trennschieber (13) und einer Anschlagwand (23) liegenden länglichen Hohlkörper (16) befindet, dessen der Anschlagwand (23) abgewandtes Ende mit einem Stützelement (17, 20) versehen ist, an dem das eine Federende einer als Druckfeder ausgebildeten Schaltfeder (19) mit Vorspannung anliegt, wobei das andere Federende (27) im Bereich des der Anschlagwand (23) zugewandten Endes des Hohlraums (18) durch den Schmelzriegel (25) am Austreten aus dem Hohlraum (18) gehindert ist.

3. Thermosicherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzriegel (25) als Stift (31) ausgebildet ist, der zwei koaxiale Querbohrungen (32) des Hohlkörpers (16) durchragt und aus einem Material, z.B. Hartlot, besteht, das eine der kritischen Betriebstemperatur entsprechende Schmelztemperatur aufweist.

4. Thermosicherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzriegel (25) aus einem in das offene Ende des Hohlkörpers (16) mit einem Hartlot (33) bestimmter Schmelztemperatur eingelöteten Metallstopfen (34) besteht.

5. Thermosicherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzriegel (25) aus einem Anschlagelement besteht, das zwei sich diametral gegenüberliegende Radialfinger (36, 37) aufweist, die mittels eines Hartlots (40) mit bestimmter Schmelztemperatur in stirnseitig offene Axialschlitze (38, 39) eingelötet ist.

6. Thermosicherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzriegel (25) aus einem Hartlotpfropfen besteht, durch welchen das eine Ende der Schaltfeder (19) in den Hohlkörper (16) eingelötet ist.

7. Thermosicherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschieber (13) in seiner Trennstellung die Kontaktflächen der beiden Kontaktelemente (4, 5) in der Trennebene nach allen Seiten überragt.

8. Thermosicherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschieber (13) aus Keramik besteht.

9. Thermosicherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktelemente (4, 5) mittels eines Lots miteinander verlötet sind, dessen Schmelztemperatur derjenigen des Schmelzriegels (25) entspricht oder niedriger ist.

Claims

1. Thermofuse switch with at least two contact elements (4, 5) that are in contact touch under spring pressure for a braking resistor of an electric motor, which coverts the electric energy produced on switching the electric motor from motor operation to generator operation into heat and removes it, wherein the braking resistor in the form of a resistor winding (49) is wound onto a winding support (2),
characterised in that
the contact elements (4, 5) connected electrically in series with the resistor winding (49) are arranged on the inside of the winding support (2) supporting the resistor winding (49), and
in that to separate and completely cover the contact surfaces of the contact elements (4, 5) an insulating contact separator (13) is provided which lies in the contact plane of the contact elements on the inside of the winding support (2) and
in that for performing the separating switching movement (arrow 14) of the contact separator (13) a switching spring (19) that is also arranged on the inside of the winding support (2) is provided, which switching spring is activated by means of fusible bar (25) arranged separately from the contact elements (4, 5) and becoming free when a fusing temperature is reached.

2. Thermofuse switch according to claim 1, characterised in that the switching spring (19) is located in an elongated hollow body (16) lying between the contact separator (13) and a stop wall (23), the end of said hollow body facing away from the stop wall (23) being provided with a support element (17, 20), against which one spring end of a switching spring (19) in the form of a compression spring bears with preloading, wherein the other spring end (27) is prevented in the region of the end of the hollow cavity (18) facing the stop wall (23) from exiting the hollow cavity (18) by the fusible bar (25).

3. Thermofuse switch according to claim 1 or 2, characterised in that the fusible bar (25) is designed in the form of a pin (31), which passes through two coaxial transverse bores (32) of the hollow body (16) and is made from a material, e.g. hard solder, which has a fusing temperature corresponding to the critical operating temperature.

4. Thermofuse switch according to claim 1 or 2, characterised in that the fusible bar (25) is made from a metal stopper (34) soldered into the open end of the hollow body (16) with a hard solder (33) with a specific fusing temperature.

5. Thermofuse switch according to claim 1 or 2, characterised in that the fusible bar (25) is made from a stop element, which has two diametrically opposite radial fingers (36, 37), which are soldered by means of a hard solder (40) with a specific fusing temperature into front side open axial slots (38, 39).

6. Thermofuse switch according to claim 1, characterised in that the fusible bar (25) is made from a hard solder plug, through which one end of the switching spring (19) is soldered into the hollow body (16).

7. Thermofuse switch according to one of claims 1 to 6, characterised in that the contact separator (13) in its separation position projects over the contact surfaces of the two contact elements (4, 5) in the separation plane on all sides.

8. Thermofuse switch according to one of claims 1 to 7, characterised in that the contact separator (13) is made from a ceramic material.

9. Thermofuse switch according to one of claims 1 to 8, characterised in that the two contact elements (4, 5) are soldered together by a solder, the fusing temperature of which corresponds to that of the fusible bar (25) or is lower.

Revendications

1. Interrupteur à fusible thermique comprenant au moins deux éléments de contact (4, 5) se trouvant en contact direct sous pression de ressort pour une résistance de freinage d'un moteur électrique, laquelle convertit en chaleur et dissipe l'énergie électrique qui est produite lors du passage du moteur électrique du mode moteur en mode générateur, la résistance de freinage étant enroulée sous la forme d'un enroulement résistif (49) sur un support d'enroulement (2),
caractérisé en ce
que les éléments de contact (4, 5) branchés électriquement en série avec l'enroulement résistif (49) sont disposés à l'intérieur du support d'enroulement (2) portant l'enroulement résistif (49) et
que pour la séparation et le recouvrement complet des surfaces de contact des éléments de contact (4, 5), il est prévu un coulisseau de séparation (13) isolant, situé dans leur plan de contact à l'intérieur du support d'enroulement (2), et
que pour l'exécution du mouvement de commande séparatif (flèche 14) du coulisseau de séparation (13), il est prévu un ressort de commande (19) également disposé à l'intérieur du support d'enroulement (2), qui est activé au moyen d'un verrou fusible (25) qui est disposé séparément des éléments de contact (4, 5) et libéré en cas d'atteinte d'une température de fusion.

2. Interrupteur à fusible thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de commande (19) se trouve dans un corps creux oblong (16) situé entre le coulisseau de séparation (13) et une paroi de butée (23), dont l'extrémité opposée à la paroi de butée (23) est pourvue d'un élément d'appui (17, 20) sur lequel une extrémité de ressort d'un ressort de commande (19) réalisé sous forme de ressort de compression porte avec précontrainte, l'autre extrémité de ressort (27) étant empêchée de sortir de la cavité (18) par le verrou fusible (25) au niveau de l'extrémité de la cavité (18) tournée vers la paroi de butée (23).

3. Interrupteur à fusible thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le verrou fusible (25) est réalisé sous forme de tige (31) qui traverse deux perçages transversaux coaxiaux (32) du corps creux (16) et est réalisé dans un matériau, par exemple en métal d'apport de brasage fort, qui présente une température de fusion correspondant à la température de fonctionnement critique.

4. Interrupteur à fusible thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le verrou fusible (25) est constitué d'un bouchon métallique (34) soudé dans l'extrémité ouverte du corps creux (16) avec un métal d'apport de brasage fort (33) d'une température de fusion définie.

5. Interrupteur à fusible thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le verrou fusible (25) est constitué d'un élément de butée qui présente deux doigts radiaux (36, 37) diamétralement opposés qui sont soudés dans des fentes axiales (38, 39) ouvertes frontalement au moyen d'un métal d'apport de brasage fort (40) d'une température de fusion définie.

6. Interrupteur à fusible thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verrou fusible (25) est constitué d'un bouchon en métal d'apport de brasage fort à travers lequel une extrémité du ressort de commande (19) est soudée dans le corps creux (16).

7. Interrupteur à fusible thermique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le coulisseau de séparation (13), dans sa position de séparation, dépasse de tous les côtés les surfaces de contact des deux éléments de contact (4, 5) dans le plan de séparation.

8. Interrupteur à fusible thermique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le coulisseau de séparation (13) est en céramique.

9. Interrupteur à fusible thermique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les deux éléments de contact (4, 5) sont soudés ensemble au moyen d'un métal d'apport de brasage dont la température de fusion correspond à celle du verrou fusible (25) ou est inférieure.

Zeichnung