[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schutzschaltgerät, insbesondere Motorschutzschalter,
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Aus der DE 42 08 716 C2 ist bereits ein derartiges Schaltgerät bekannt. Dieses Schutzschaltgerät
weist ebenfalls ein Isolierstoffgehäuse mit einer Schaltvorrichtung und einer Auslöseeinheit
mit einem kurzschlußempfindlichen elektromagnetischen Schnellauslöser auf.
[0003] Bekannte Schutzschaltgeräte weisen einen rotationssymmetrischen Magnetanker für den
Schnellauslöser auf. Bekannt ist es auch, den Magnetanker mit einer Vorspannung zu
beaufschlagen, die durch eine an einem Kopfstück des Magnetankers wirkende Feder erzeugt
wird.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Schaltgerät zu schaffen,
welches in seinem Aufbau derart verbessert ist, daß eine platzsparende und kompakte
Bauweise des Gerätes möglich wird.
[0005] Ausgehend von einem Schutzschaltgerät der eingangs genannten Art wird die Aufgabe
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst,
während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen
sind.
[0006] Durch die Geometrie des Magnetankers können die einzelnen Teile, wie Federelemente
oder Bereiche der Auslösebrücke, relativ eng angeordnet und in einfacher Weise montiert
werden, ohne daß die magnetischen Eigenschaften des Schnellauslösers nachteilig verändert
werden. Die Bauweise eines Schutzschaltgerätes kann sehr kompakt ausgeführt werden.
[0007] Der Magnetanker hat anstelle von zwei Schnittstellen für z.B. eine Ankerdrehfeder
und eine Auslösebrücke nur noch eine Schnittstelle.
[0008] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
- Figur 1:
- ein Schutzschaltgerät gemäß der Erfindung in Perspektivansicht;
- Figur 2:
- die Auslöseeinheit des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes in Explosionsdarstellung;
- Figur 3a:
- einen auswechselbaren Aufnahmekörper mit Magnetanker und Federelement in Explosionsdarstellung;
- Figur 3b:
- eine Schnittdarstellung des Aufnahmekörpers entlang der Linie A-A in Fig. 3a;
- Figur 3c:
- eine Schnittdarstellung des Aufnahmekörpers entlang der Linie B-B in Fig. 3a;
- Figur 4:
- eine vormontierte Auslöseeinheit mit separatem vormontierten Aufnahmekörper;
- Figur 5:
- ein Schaltgerätegehäuseteil mit eingebauter Auslöseeinheit und separatem vormontierten
Aufnahmekörper;
- Figur 6:
- eine Darstellung des Magnetankers von einer Seite;
- Figur 7:
- eine Darstellung des Magnetankers von einer anderen Seite;
- Figur 8:
- eine Schnittdarstellung des Magnetankers;
- Figur 9:
- eine andere Schnittdarstellung des Magnetankers;
- Figur 10:
- eine Schnittdarstellung des Schnellauslösers.
[0009] Die Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schutzschaltgerät 1, insbesondere Motorschutzschalter,
mit einem Drehantrieb und einen Drehkopf 11 zum Ein- und Ausschalten und Anzeigen
der Auslösung bei Überlast oder Kurzschluß und mit einem Gehäuse 12, das in drei Gehäuseteile
13, 14, 15 unterteilt ist. Der mittlere Gehäuseteil 14 weist Kabeleinführungsöffnungen
16 mit Kabelklemmen 17 auf.
[0010] Die Fig. 2 zeigt die Auslöseeinheit des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes in
einer Explosionsdarstellung. Dabei umfaßt die Auslöseeinheit einen Teileträger 5,
an dem ein Anschlußstück 6 befestigbar ist. Der Teileträger 5 besteht mit Vorteil
aus einem Thermoplastkunststoff.
[0011] Das Anschlußstück 6 besteht aus Kupfer und ist L-förmig, wobei der untere nach außen
gerichtete Schenkel 18 als Kontaktabgriff für die Kabelklemme 17 vorgesehen ist.
Der Teileträger 5 weist einen Fixierungszapfen 23 auf, der in eine entsprechende Vertiefung
am unteren Schenkel 18 des Anschlußstückes 6 ragt.
[0012] Der obere Schenkel 21 ist mit einer Verbindungszone 19 zum Anschluß eines Überstrom-
beziehungsweise Bimetallauslösers 9 versehen. Dabei ist ein Heizleiter 22, insbesondere
mittels einer Plasma- oder Schutzgasschweißverbindung, über die Verbindungszone 19
mit dem Anschlußstück 6 verbunden. Hierfür ist der Heizleiter 22 in bekannter Weise
spiralförmig um ein Bimetall 8 gelegt und an seinem anderen freien Ende, vorzugsweise
ebenfalls mittels einer Plasma- oder Schutzgasschweißverbindung, mit dem Bimetall
8 verbunden.
[0013] Durch die Schutzgasschweißverbindung zwischen dem Kupfer und der Bimetall 8, die
sich nur sehr schwer schweißen läßt, wird eine sichere Verbindung hergestellt, wodurch
Qualitätsprobleme in dieser Hinsicht beseitigt werden. Mit der Schutzgas- bzw. Plasmaschweißung
wird das Heizelement 22 an der passiven Seite des Bimetalls 8 angeschweißt. Die passive
Seite des Bimetalls 8 ist zum Schweißen gut geeignet, weil nur die aktive Seite aus
einer Legierung besteht, die sich relativ schwer bzw. nicht schweißen läßt.
[0014] Das untere Ende des Bimetalls 8 ist mit einem Jochblech 28 an einer nach außen gebogenen
Zunge 33 senkrecht verbunden.
Das Jochblech 28 besteht aus einem im wesentlichen U-förmigen Bereich mit zwei parallelen
Seitenschenkeln 29, 31 und einem diese verbindenden Querschenkel 30 die den Schnellauslöser
10 halten, einem an dem zweiten Schenkel 31 rechtwinkelig einstückig verbunden Befestigungsabschnitt
32 und einer Zunge 33.
[0015] An dem Befestigungsabschnitt 32 ist eine Fixierlasche angeordnet, die in eine längliche,
mit Fixiernoppen versehene, Rastöffnung des Teileträgers 5 eingreift. Hierdurch wird
das Jochblech 28 in dem Teileträger 5 befestigt.
[0016] Zu dem Befestigungsabschnitt 32 des Jochbleches 28 ist ein, im wesentlichen L-förmig
ausgebildetes Kontaktelement 7 mit einem seiner Schenkelteile parallel verlaufend
angeordnet.
[0017] Die Auslösespule 38 des Schnellauslösers 10 ist ihrem einen Spulenende mit dem Kontaktelement
7 und mit ihrem anderen Spulenende mit dem Jochblech 28 am Befestigungsabschnitt 32
verbunden. Die Verbindung erfolgt ebenfalls vorzugsweise durch Schutzgas- oder Plasmaschweißen.
[0018] Das parallel zum Befestigungsabschnitt 32 verlaufende Schenkelteil des Kontaktelementes
7 ist bereichsweise mit Aussparungen versehen um mit Teilen des Jochbleches 28 ineinanderzugreifen.
Hierdurch wird äußerst platzsparend gebaut.
[0019] Im unteren Bereich des Teileträgers 5 wird ein Slotmotor 47 vormontiert.
[0020] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Auslöseeinheit ausschließlich
durch Verklebung im Gehäuse 12 fixiert (d.h. ohne Verschraubung, Verrastung, Verspannung
oder dergleichen). Als besonders geeignete Klebestellen haben sich Fortsätze an den
spannungführenden Teilen erwiesen. In der dargestellten Ausführungsform sind mindestens
ein erster Klebefortsatz K1 an der Verbindungszone 19 des Anschlußstückes 6, ein zweiter
Klebefortsatz K2 an der mit dem Jochblech 28 verbundenen Zunge 33 und ein dritter
und vierter Klebefortsatz K3, K4 am Jochblech 28 selbst, im Eckbereich von Seitenschenkel
29 und Querschenkel 30, angeordnet.
[0021] Der Stromfluß in den, an dem Teileträger 5 angeordneten Teilen erfolgt von dem unteren
Schenkel des Anschlußstückes 6 bis zu der Schweißverbindung Verbindungszone 19 / Heizelement
22, anschließend in das Heizelement 22 bis zu der Schweißverbindung Heizelement 22
/ Bimetall 8, anschließend über das Bimetall 8 bis zu der Schweißverbindung Bimetall
8 / Jochblech 28, anschließend über den Befestigungsabschnitt 32 des Jochblechs 28
bis zu der Schweißverbindung Befestigungsabschnitt 32 / Auslösespule 38, anschließend
über die Wicklung der Auslösespule 38 bis zu der Schweißverbindung Auslösespule 38
/ Kontaktelement 7 in das Kontaktelement 7 zur Weiterführung des Stromes über das
mit dem Kontaktelement 7 zusammenwirkende bewegliche Kontaktelement.
[0022] Fig.3a zeigt eine vormontierbare Einheit mit einem Aufnahmekörper 60, einem Magnetanker
62 und einem Federelement 64 in einer Explosionsdarstellung.
[0023] Der Magnetanker 62 weist ein erstes Teil MA
1, ein zweites Teil MA
2, und ein drittes Teil MA
3 auf, wobei das zweite Teil MA
2 zwischen dem ersten Teil MA
1 und dem dritten Teil MA
3 angeordnet ist.
Der Magnetanker 62 ist im wesentlichen stabförmig ausgebildet, wobei sein unterer
Teil MA
1 einen nahezu quadratischen Querschnitt aufweist und sein oberer Teil MA
2 als stiftförmiger Fortsatz deutlich geringeren und insbesondere kreisrunden Querschnitts
ausgebildet ist. Dabei ist der obere Teil MA
2 mit Vorteil nicht zentrisch, sondern aus der Achsmitte des Ankers 62 versetzt angeordnet.
An seinem freien Ende ist der obere Teil MA
2 durch ein vorzugsweise plattenartiges Kopfstück 63 erweitert. Der Magnetanker 62
besteht aus einem magnetisierbaren Material.
Der Magnetankerkörper (mit Ausnahme des Kopfstückes 63) kann z.B. auf einfache Weise
aus einem Vierkantprofil gedreht werden. Dabei kann durch Zentrierung des Materials
in der Mittelachse des Vierkantprofils, der untere Teil MA
1 und bei Zentrierung des Materials aus der Profilmitte versetzt, der obere Teil MA
2 gefertigt (z.B. durch Drehen auf einer Drehbank) werden.
[0024] Der Aufnahmekörper 60 besteht aus Isolierstoff und dient der Aufnahme des Magnetankers
62 und des Federelementes 64. Dabei ist der Magnetanker 62 längsbeweglich in dem,
im wesentlichen röhrenförmig ausgebildeten, Aufnahmekörper 60 gelagert. Durch das
Federelement 64, welches vorzugsweise als Drehfeder ausgebildet ist und ebenfalls
in, beziehungsweise an, dem Aufnahmekörper 60 angeordnet ist, ist der Magnetanker
62 entgegen seiner Auslösebewegungsrichtung (hier: nach unten) mit einer Federkraft
beaufschlagt. Hierfür stützt sich die Drehfeder mit ihrem einen freien Ende an einem
Widerlager 66 des Aufnahmekörpers 60 ab. Mit ihrem anderen freien Ende hintergreift
die Drehfeder das Kopfstück 63 des Magnetankers 62 und beaufschlagt diesen hierdurch
mit einer Federkraft entgegen seiner Auslösebewegungsrichtung.
[0025] Das an dem Kopfstück 63 greifende Ende des Federelementes 64 greift auf einen freien
Bereich 80 des zweiten Teils MA
2 in der Nähe der Achsmitte des Magnetankers 62. Auf den freien Bereich 80 des zweiten
Teils MA
2, in der Nähe der Achsmitte des Magnetankers 62 ist auch ein Auslöseelement 81 einer
Auslösebrücke angeordnet. Das Auslöseelement 81 ist hakenförmig.
[0026] Der Aufnahmekörper 60 besteht im wesentlichen aus einem unteren, rohrförmigen Abschnitt
I und einem Kopfabschnitt II.
[0027] Der Abschnitt I dient in seinem oberen Teil I
1 der Führung des Magnetankers 62 und in seinem unteren Teil I
2 der Befestigung innerhalb des Schnellauslösers 10. In seinem oberen Teil I
1 weist der Aufnahmekörper 60 in Anpassung an den unteren Teil MA
2 des Magnetankers 62 den Kreisquerschnitt verengende Wandungsbereiche auf (gemäß Fig.
3b). In seinem unteren randoffenen Teil I
2 ist der Aufnahmekörper 60 in seinem Inneren in Anpassung an den Querschnitt des Magnetankers
62, insbesondere kreisrund, ausgebildet (Fig.3c).
[0028] Für die Montage des Magnetankers 62 in dem Aufnahmekörper 60 wird der Magnetanker
62 mit seinem Kopfstück 63 voran, von unten in den unteren Teil I
2 des Aufnahmekörpers 60 eingeführt. In einer vormontierten Ruheposition wird der Magnetanker
62 innerhalb des Aufnahmekörpers 60 durch ein freies, unter das Kopfstück 63 des Magnetankers
62 greifendes, Ende der Drehfeder entgegen der Auslösebewegungsrichtung vorgespannt.
Hierbei wird der Magnetanker 62 durch die zwischen oberem und unteren Teil des Magnetankers
62 gebildete Übergangsebene MA
Ü, die mit einem insbesondere kreisringförmigen Widerlager im Inneren des Aufnahmekörpers
60 zusammenwirkt in seinem Verschiebeweg entgegen der Auslösebewegungsrichtung begrenzt.
Auf diese Weise ist der in der vormontierten Einheit (60, 62, 64) gelagerte Magnetanker
62 zwischen der beschrieben Ruheposition und einer in Auslösebewegungsrichtung befindlichen
Auslöseposition beweglich gelagert. Die Auslöseposition wird bei Auftreten einer bestimmten
Magnetfeldstäke und damit bei einer bestimmten Kurzschlußstromhöhe erreicht, indem
der längsbeweglich gelagerte Magnetanker 62 und der feststehende Magnetkern 68 durch
das erzeugte Magnetfeld magnetisiert werden und sich durch die magnetische Wirkung
anziehen. Der bei einer bestimmten Stromstärke erreichbare Verschiebeweg des Magnetankers
62 und die Federkraft, mit der der Magnetanker 62 entgegen der Auslösebewegungsrichtung
vorgespannt ist, stehen in Wechselwirkung. So ist durch die Dimensionierung der Drehfeder
der Grenzstrom einstellbar, bei dem der Schnellauslöser 10 auslösen soll. Für den
Auslösevorgang wirkt (schlägt) der Magnetanker 62 auf einen, bereichsweise im Magnetkern
68 geführten, Schlaganker 69.
[0029] Gemäß Fig.4 wird der Aufnahmekörper 60 zur Befestigung am Schnellauslöser 10 mit
seinem unteren offenen Ende des Abschnittes I durch eine Öffnung 29a des Seitenschenkels
29 auf den Magnetkern 68 des Schnellauslösers 10 lösbar aufgesteckt (kraftschlüssig).
Hierdurch wird eine einfache Austauschbarkeit der vormontierbaren Einheit bestehend
aus Aufnahmekörper 60, Magnetanker 62 und Federelement 64 gewährleistet. Dies hat
eine erleichterte Montage sowie eine vereinfachte Dimensionierung der Schaltgeräte
bezüglich ihrer Ansprechwerte für Kurzschlußströme zur Folge. Damit die Einheit 60,
62, 64 verdrehsicher im Kurzschlußauslöser 10 fixiert ist, weisen der Aufnahmekörper
60 und der Seitenschenkel 29 entsprechende Verdrehsicherungsmittel 70, 71 auf. Hierfür
ist der Aufnahmekörper 60 vorzugsweise mit einem umfänglich angeordneten nach außen
gerichteten Fixierungsfortsatz ausgebildet, während der Seitenschenkel 29 in seiner
Öffnung 29a eine mit dem Fixierungsfortsatz zusammenwirkende Ausnehmung aufweist.
[0030] Desweiteren erstreckt sich der Gegenstand der Erfindung auch auf andere Schutzschaltgeräte
wie Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter oder dergleichen. Auch gehören alle
in der Zeichnung gezeigten Merkmale zur Erfindung, insbesondere Geometrie, wie dargestellt.
Bezugszeichenliste
[0031]
- Schaltgerät
- 1
- Teileträger
- 5
- Anschlußstück
- 6
- Kontaktelement
- 7
- Bimetall
- 8
- Überstromauslöser
- 9
- Schnellauslöser
- 10
- Drehkopf
- 11
- Gehäuse
- 12
- Gehäuseteile
- 13, 14, 15
- Kabeleinführungs-Öffnungen
- 16
- Kabelklemme
- 17
- unterer Schenkel
- 18
- Verbindungszone
- 19
- oberer Schenkel
- 21
- Heizelement
- 22
- Fixierungszapfen
- 23
- Jochblech
- 28
- Seitenschenkel
- 29, 31
- Querschenkel
- 30
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Zunge
- 33
- Auslöserspule
- 38
- Aufnahmekörper
- 60
- Magnetanker
- 62
- Kopfstück
- 63
- Federelement
- 64
- Widerlager
- 66
- Magnetkern
- 68
- Schlaganker
- 69
- Verdrehsicherungs-Mittel
- 70, 71
- freien Bereich
- 80
- Auslöseelement
- 81
1. Elektrisches Schutzschaltgerät (1), insbesondere Motorschutzschalter, mit
- einem Gehäuse (12) aus Isolierstoff,
- einer Schaltkontaktanordnung, und
- einer Auslöseeinheit mit einem elektromagnetischen Schnellauslöser (10) umfassend
eine Auslöserspule (38), einen Magnetkern (68), einen Magnetanker (62) aus magnetisierbaren
Material, einem Federelement (64) für den Schnellauslöser (10), und einen Schlaganker
(69), wobei der Magnetanker (62) längsbeweglich in einem Aufnahmekörper (60) gelagert
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (62) ein erstes Teil (MA1), ein zweites Teil (MA2), und ein drittes Teil (MA3) aufweist, daß das zweite Teil (MA2) zwischen dem ersten Teil (MA1) und dem dritten Teil (MA3) angeordnet ist, daß das zweite Teil (MA2) als stiftförmiger Fortsatz mit deutlich geringerem Querschnitt als das erste Teil
(MA1) ausgebildet ist, daß das zweite Teil (MA2) nicht zentrisch, sondern aus der Achsmitte des Magnetankers (62) versetzt angeordnet
ist, daß das dritte Teil (MA3) als Kopfstück (63) ausgebildet ist, an dem sich das Federelement (64) abstützt und
daß das Federelement (64) zumindest teilweise im Bereich des zweiten Teils (MA2) angeordnet ist.
2. Elektrisches Schutzschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (62) unverdrehbar in dem Aufnahmekörper (60) geführt ist.
3. Elektrisches Schutzschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (MA1) ein verdrehsicheren Querschnitt aufweist.
4. Elektrisches Schutzschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (MA1) ein Vierkantprofil aufweist.
5. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teil (MA3) als plattenartiges Kopfstück (63) ausgebildet ist.
6. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das erstes Teil (MA1), das zweite Teil (MA2), und das dritte Teil (MA3) zu einem einzigen Magnetankerkörper einstückig verbunden sind.
7. Elektrisches Schutzschaltgerät Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (MA2) des Magnetankerkörpers aus einem Vierkantprofil in der Weise gedreht wird, daß bei
der Zentrierung die Mittelachse des Vierkantprofils aus der Profilmitte versetzt angeordnet
ist.
8. Schaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (64) eine Drehfeder ist.
9. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (64) in oder an dem Aufnahmekörper (60) angeordnet ist, wobei
der Magnetanker (62) entgegen seiner Auslösebewegungsrichtung mit einer Federkraft
beaufschlagt, wobei sich das Federelement (64) mit seinem freien Ende an einem Widerlager
(66) des Aufnahmekörpers (60) abstützt, und daß das Federelement (64) mit seinem anderen
freien Ende das Kopfstück (63) des Magnetankers (62) greift und der Magnetanker (62)
hierdurch mit einer Federkraft entgegen seiner Auslösebewegungsrichtung beaufschlagt
wird.
10. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Kopfstück (63) greifende Ende des Federelementes (64) auf einen freien
Bereich (80) des zweiten Teils (MA2) in der Nähe der Achsmitte des Magnetankers (62) greift.
11. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf einen freien Bereich (80) des zweiten Teils (MA2), in der Nähe der Achsmitte des Magnetankers (62) ein Auslöseelement (81) einer Auslösebrücke
angeordnet ist.
12. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Auslöseelement (81) hakenförmig ist.
13. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (60) in einer Öffnung (29a) eines U-förmig ausgebildeten Jochbleches
(28) des Schnellauslösers (10) angeordnet ist, daß der Aufnahmekörper (60) mit seinem
einem Magnetankerkopf abgekehrten Ende auf den Magnetkern (68) aufsteckbar ist, und
daß der Aufnahmekörper (60) und das Jochblech (28) Verdrehsicherungsmittel (70, 71)
aufweisen, die eine Unverdrehbarkeit des Aufnahmekörpers (60) gewährleisten.
14. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (60) Mittel zur Änderung der Vorspannung des Federmittels
(64) aufweist.
15. Elektrisches Schutzschaltgerät nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel als Widerlager für die Aufnahme eines Federarmendes der Drehfeder
ausgebildet sind.
16. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (60) eine axiale Länge aufweist, die größer ist, als die Länge
des Magnetankers (62) zuzüglich seines Verschiebeweges.
17. Elektrisches Schutzschaltgerät nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (62) in seinem unteren Teil (MA1) und der Aufnahmekörper (60)
in seinem, den unteren Teil (MA1) führenden Teil I1 in Anpassung aneinander derart
ausgebildet sind, daß der Magnetanker (62) unverdrehbar im Aufnahmekörper (60) geführt
ist.