DE102006048104A1

DE102006048104A1 - Thermal overload protection

Info

Publication number: DE102006048104A1
Application number: DE200610048104
Authority: DE
Inventors: Richard Vogt; Andreas Ewert; Bernd Wieland; Claudio Caruso
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-04-17
Also published as: EP2092541A1; WO2008043624A1; CN101523539A

Abstract

Die Erfindung geht von einem thermischen Überlastschutz für elektrische Maschinen mit einer in ihrem mittleren Bereich geteilten Entstördrossel (10) aus, deren erster Teil (12) und zweiter Teil (14) an der Trennstelle (15) parallel zueinander geführte Enden (16, 18) aufweisen, die über eine Lötverbindung miteinander verbunden sind und unter eine mechanischen Vorspannung stehen, wobei sich die Lötverbindung bei einer unzulässigen Erwärmung der Entstördrossel (10) löst. Es wird vorgeschlagen, dass die miteinander verlöteten Enden (16, 18) der Teile (12, 14) der Entstördrossel (10) von einem eng anliegenden Ring (22) aus einem schmelzbaren Werkstoff zusammengehalten sind, dessen Schmelztemperatur auf die Schmelztemperatur der Lötverbindung abgestimmt ist.The invention is based on a thermal overload protection for electrical machines with a suppression choke (10) divided in its middle region, whose first part (12) and second part (14) have mutually parallel ends (16, 18) at the separation point (15). have, which are connected to one another via a solder joint and are under a mechanical bias, wherein the solder joint dissolves in an inadmissible heating of the suppression choke (10). It is proposed that the mutually soldered ends (16, 18) of the parts (12, 14) of the suppression choke (10) are held together by a close-fitting ring (22) made of a fusible material whose melting temperature is tuned to the melting temperature of the solder joint ,

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem thermischen Überlastschutz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.The Invention is based on a thermal overload protection according to the preamble of claim 1.

Elektrische Maschinen, wie z. B. Elektromotoren, enthalten häufig Thermoschutzschalter, die im Blockierfall, bei Schwergängigkeit oder Kurzschluss die elektrische Maschine vor Zerstörung oder Brand schützen. Aus der DE 100 52 220 A1 ist ein Überlastschutz nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt, bei dem eine Entstördrossel verwendet wird, die zweiteilig ausgeführt ist und an einer zu trennenden Verbindungsstelle mit einem Lot bestimmter Schmelztemperatur zusammen gelötet ist, also eine Lötstelle bildet. Bei Erwärmung der Entstördrossel im Stromkreis wird dieses Lot erwärmt und schmilzt bei einer bestimmten Schmelztemperatur, die unterhalb einer maximal zulässigen Temperatur der elektrischen Maschine liegt. Da im Kurzschlussfall die Entstördrosseln im mittleren Teil der Windungsanordnung besonders stark erwärmt werden, wird die Trennstelle zweckmäßigerweise in diesem Bereich angeordnet. Steigt die Temperatur an der Trennstelle über die zulässige Temperatur hinaus, schmilzt das Lot. Damit der elektrische Stromkreis der elektrischen Maschine dauerhaft unterbrochen wird, stehen die miteinander verlöteten Enden der Teile der Entstördrossel, die benachbart zueinander angeordnet sind, unter einer gewissen Vorspannung, sodass sie sich nach dem Schmelzen des Lots ein Stück weit voneinander entfernen.Electrical machines, such. As electric motors often contain thermal circuit breakers that protect the electrical machine from destruction or fire in case of blockage, stiffness or short circuit. From the DE 100 52 220 A1 is an overload protection according to the preamble of claim 1, in which a suppression choke is used, which is made in two parts and is soldered together at a junction to be separated with a solder certain melting temperature, that forms a solder joint. When heating the suppression choke in the circuit, this solder is heated and melts at a certain melting temperature, which is below a maximum allowable temperature of the electric machine. Since in case of short circuit the suppression chokes are heated particularly strongly in the middle part of the winding arrangement, the separation point is expediently arranged in this area. If the temperature at the point of separation exceeds the permissible temperature, the solder melts. So that the electrical circuit of the electric machine is permanently interrupted, the mutually soldered ends of the parts of the suppression choke, which are arranged adjacent to each other, under a certain bias, so they move a little far from each other after melting the solder.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Nach der Erfindung sind die miteinander verlöteten Enden der Teile der Entstördrossel von einem Ring aus einem schmelzbaren Werkstoff zusammengehalten, dessen Schmelztemperatur auf die Schmelztemperatur der Lötverbindung abgestimmt ist, und zwar in der Weise, dass sichergestellt ist, dass der Stromkreis vor Überschreiten der zulässigen Temperatur sicher unterbrochen wird. Dabei können durch die Wahl bestimmter Legierungen der Lote die Lottemperatur und die Schmelztemperatur des Ringes gleich oder, wenn erforderlich, auch unterschiedlich bestimmt werden. Insbesondere kann ein eng an den Enden anliegender Ring benutzt werden, um die Sicherheit des Systems zu erhöhen.To The invention relates to the ends of the parts of the suppression choke soldered together held together by a ring of a fusible material, its melting temperature on the melting temperature of the solder joint is coordinated in such a way as to ensure that the circuit before exceeding the permissible Temperature is safely interrupted. It can by the choice of certain Alloys of the solders the soldering temperature and the melting temperature the same or, if necessary, also different be determined. In particular, a close fitting at the ends Ring can be used to increase the security of the system.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines Ringes, insbesondere eines eng anliegenden Rings, schützt die Lötverbindung vor einer mechanischen Überbeanspruchung während des normalen Betriebs der elektrischen Maschine. Eine derartige mechanische Überbeanspruchung kann auf Grund der Vorspannung bei Überlagerung häufiger Temperaturwechsel an den Teilen auftreten. Der Ring sichert über alle Betriebsbereiche und im Kurzschlussfall, der weniger als dreißig Sekunden dauert, eine sichere Verbindung und verbessert somit das Langzeitverhalten und die Zuverlässigkeit der elektrischen Maschine.The inventive arrangement a ring, in particular a tight ring protects the solder before a mechanical overuse while the normal operation of the electric machine. Such mechanical overuse may change due to the bias when overlaying frequent temperature changes occur at the parts. The ring secures over all operating ranges and in case of short circuit lasting less than thirty seconds, a safe one Connection and thus improves the long-term performance and reliability the electric machine.

Damit der Ring entsprechend eng an den Enden der Teile der Entstördrossel anliegt, wird er zweckmäßigerweise mit den Enden verkrimpt.In order to the ring correspondingly close to the ends of the parts of the suppression choke is appropriate, he is expediently Crimped with the ends.

Die Vorspannung kann in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung der Entstördrossel auf die Enden der Teile der Entstördrossel aufgebracht werden. Wirkt die Vorspannung in Umfangsrichtung auf die Enden, kann die Größe der Vorspannung durch einen Winkel α bestimmt werden, den die beiden Enden vor dem Verlöten in Umfangsrichtung miteinander bilden. Zweckmäßigerweise liegt der Winkel α in einem Bereich zwischen 40° und 80°.The Bias can in the circumferential direction or in the axial direction of the suppression choke be applied to the ends of the parts of the suppression choke. Does the bias in the circumferential direction on the ends, the Size of bias determined by an angle α Be the two ends before soldering in the circumferential direction with each other form. Conveniently, the angle α is in one Range between 40 ° and 80 °.

Da nicht auszuschließen ist, dass die Vorspannung auf Grund des Relaxationsverhaltens von Kupfer im Laufe der Zeit über einen häufigen Temperaturwechsel abnimmt, ist es zweckmäßig, die notwendige Vorspannung durch ein zusätzliches Federelement sicherzustellen. Dies kann z.B. eine Schlingfeder sein, die die Entstördrossel an der Trennstelle umfasst und an den Enden der Teile angreift. Im Falle einer axialen Vorspannung können zweckmäßigerweise in axialer Richtung der Entstördrossel wirkende Federelemente vorgesehen werden.There not be ruled out is that the bias due to the relaxation behavior of copper over in the course of time a common one Temperature change decreases, it is appropriate to the necessary bias by an additional Ensure spring element. This can e.g. be a wrap, the the suppression choke at the separation point and engages the ends of the parts. In the case of an axial prestressing can expediently in the axial direction the suppression choke acting spring elements are provided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, 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.Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing are exemplary embodiments represented the invention. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The specialist will the features also expediently individually consider and summarize to meaningful further combinations.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen schematischen Aufbau eines thermischen Überlastschutzes, 1 a schematic structure of a thermal overload protection,

2 einen perspektivischen Ausschnitt einer Entstördrossel im Bereich einer Trennstelle, 2 a perspective section of a suppression choke in the region of a separation point,

3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in 1, 3 a section corresponding to the line III-III in 1 .

4 einen Schnitt entsprechend 3 vor dem Verlöten der Enden der Teile der Entstördrossel. 4 a cut accordingly 3 before soldering the ends of the parts of the suppression choke.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt im Ausschnitt eine Bürstenplatte 36, die z.B. eine Hauptgruppe eines elektrischen Motors für ein Lüfterrad einer Brennkraftmaschinenkühlung sein kann. Die Bürstenplatte 36 ist in üblicher Weise kontaktiert mit Leiterbahnen und elektrischen Komponenten wie Bürstenhalter 32, 34, Entstördrosseln 10, Kondensatoren usw. 1 shows in the neckline a brush plate 36 , which may be, for example, a main group of an electric motor for a fan of an engine cooling. The brush plate 36 is contacted in the usual way with printed conductors and electrical components such as brush holders 32 . 34 , Suppression chokes 10 , Capacitors, etc.

Die Entstördrossel 10 dient als thermischer Überlastschutz. Sie besteht aus einem ersten Teil 12 und einem zweiten Teil 14 mit einem ersten Ende 16 und einem benachbart dazu angeordneten, insbesondere dazu parallel verlaufenden zweiten Ende 18. Die Enden 14, 16 sind an einer Trennstelle 15 im mittleren Bereich der Entstördrossel 10 durch eine Lot stelle miteinander verbunden. Der Lötbereich an den Enden 16 und 18 ist mit 20 bezeichnet und weist eine Länge zwischen 4 mm und 9 mm auf. Die Entstördrossel 10 ist an ihren freien Enden über Anschlussteile 24, 26 und Anschlussfahnen 28, 30 an einem Stromkreis angeschlossen.The suppression choke 10 serves as thermal overload protection. It consists of a first part 12 and a second part 14 with a first end 16 and a second end disposed adjacent thereto, in particular parallel thereto 18 , The ends 14 . 16 are at a separation point 15 in the middle area of the suppression choke 10 connected by a lot. The soldering area at the ends 16 and 18 is with 20 denotes and has a length between 4 mm and 9 mm. The suppression choke 10 is at its free ends via connecting parts 24 . 26 and connection flags 28 . 30 connected to a circuit.

Vor dem Verlöten der Enden 16 und 18 an der Trennstelle 15 schließen diese in Umfangsrichtung einen Winkel α ein, der die Vorspannung an der Trennstelle 15 bestimmt, wenn die Enden 16, 18 zusammengedrückt und miteinander verlötet sind. Um die Lötstelle während des Betriebs vor mechanischer Überbeanspruchung zu schützen, werden die Enden 16 und 18 zusätzlich zu dem Lot an der Trennstelle 15 von einem Ring 22 aus einem schmelzbaren Material zusammengehalten, der eng an den Enden 16, 18 anliegt. Um dies zu erreichen, ist der Ring 22 verkrimpt, sodass er mechanische Beanspruchungen der Enden 16, 18 aufnehmen kann. Die Schmelztemperatur des Ringes 22 ist auf die Schmelztemperatur des Lotes der Trennstelle 15 so abgestimmt, dass eine sichere Trennung des Stromflusses an der Trennstelle 15 beim Überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur erreicht wird. Zugleich wird jedoch vermieden, dass durch Schwingungen oder Temperaturwechselbelastungen sich die Verbindung an der Trennstelle 15 vorzeitig löst.Before soldering the ends 16 and 18 at the separation point 15 include in the circumferential direction an angle α, which is the bias voltage at the point of separation 15 certainly when the ends 16 . 18 compressed and soldered together. To protect the solder joint from mechanical overstress during operation, the ends become 16 and 18 in addition to the solder at the separation point 15 from a ring 22 made of a fusible material that stays close to the ends 16 . 18 is applied. To achieve this, the ring is 22 crimps, causing mechanical stresses on the ends 16 . 18 can record. The melting temperature of the ring 22 is at the melting temperature of the solder of the separation point 15 tuned so that a safe separation of the current flow at the point of separation 15 is reached when a maximum allowable temperature is exceeded. At the same time, however, it is avoided that by vibrations or thermal cycling the connection at the separation point 15 releases prematurely.

Um dem Problem des Relaxationsverhaltens von Kupfer über Temperaturwechsel und Zeit vorzubeugen, kann es zweckmäßig sein, optional ein Federelement 38 vorzusehen, durch das die Vorspannung an der Trennstelle 15 dauerhaft erhöht wird. In 4 ist als Federelement 38 eine Schlingfeder dargestellt, die die Entstördrossel 10 im Bereich der Trennstelle 15 umfasst und an den verlöteten Enden 16 und 18 angreift. Es können aber auch andere Federelemente zum Einsatz kommen. Ferner können entsprechende Federelemente bei einer Vorspannung in axialer Richtung der Entstördrossel 10 angewendet werden.To prevent the problem of the relaxation behavior of copper over temperature change and time, it may be expedient, optionally a spring element 38 provided by the bias at the point of separation 15 permanently increased. In 4 is as a spring element 38 a wrap spring shown that the suppression choke 10 in the area of the separation point 15 includes and at the soldered ends 16 and 18 attacks. But it can also be used other spring elements. Further, corresponding spring elements at a bias in the axial direction of the suppression choke 10 be applied.

Claims

Thermischer Überlastschutz für elektrische Maschinen mit einer in ihrem mittleren Bereich geteilten Entstördrossel (10), deren erster Teil (12) und zweiter Teil (14) an der Trennstelle (15) benachbart zueinander geführte Enden (16, 18) aufweisen, die über eine Lötverbindung miteinander verbunden sind und unter einer mechanischen Vorspannung stehen, wobei sich die Lötverbindung bei einer unzulässigen Erwärmung der Entstördrossel (10) löst, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verlöteten Enden (16, 18) der Teile (12, 14) der Entstördrossel (10) von einem Ring (22) aus einem schmelzbaren Werkstoff umgeben sind, dessen Schmelztemperatur auf die Schmelztemperatur der Lötverbindung abgestimmt ist.Thermal overload protection for electrical machines with a suppression choke divided in their middle area ( 10 ), the first part ( 12 ) and second part ( 14 ) at the separation point ( 15 ) adjacent ends ( 16 . 18 ), which are connected to one another via a solder connection and are under a mechanical bias, wherein the solder joint in an inadmissible heating of the suppression choke ( 10 ), characterized in that the ends ( 16 . 18 ) Of the parts ( 12 . 14 ) of the suppression choke ( 10 ) of a ring ( 22 ) are surrounded by a fusible material whose melting temperature is tuned to the melting temperature of the solder joint.

Überlastschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (22) eng an den miteinander verlöteten Enden (16, 18) anliegt.Overload protection according to claim 1, characterized in that the ring ( 22 ) close to the ends soldered together ( 16 . 18 ) is present.

Überlastschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (16, 18) von dem Ring (22) zusammengehalten sind.Overload protection according to claim 1 or 2, characterized in that the ends ( 16 . 18 ) of the ring ( 22 ) are held together.

Überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Enden (16, 18) im wesentlichen parallel zueinander geführt sind.Overload protection according to one of the preceding claims, characterized in that the ends ( 16 . 18 ) are guided substantially parallel to each other.

Überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (22) mit den Enden (16, 18) verkrimpt ist.Overload protection according to one of the preceding claims, characterized in that the ring ( 22 ) with the ends ( 16 . 18 ) is crimped.

Überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung an der Trennstelle (15) durch einen Winkel (α) bestimmt wird, den die beiden Enden vor dem Verlöten miteinander bilden.Overload protection according to one of the preceding claims, characterized in that the bias voltage at the separation point ( 15 ) is determined by an angle (α) that the two ends form with each other before soldering.

Überlastschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) in einem Bereich zwischen 40° und 80° hegt.Overload protection according to claim 6, characterized in that the angle (α) in one Range between 40 ° and 80 °.

Überlastschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch ein Federelement (38) erhöht wird.Overload protection according to one of the preceding claims, characterized in that the bias voltage by a spring element ( 38 ) is increased.

Überlastschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federnelement (38) eine Schlingfeder ist, die die Entstördrossel (10) an der Trennstelle (15) umfasst und an den Enden (16, 18) der Teile (12, 14) angreift.Overload protection according to claim 8, characterized in that the spring element ( 38 ) is a wrap spring that the suppression choke ( 10 ) at the separation point ( 15 ) and at the ends ( 16 . 18 ) Of the parts ( 12 . 14 ) attacks.

Elektrische Maschine, insbesondere ein elektrischer Motor für einen Lüfter, mit einem Überlastschutz nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric machine, in particular an electric motor for a fan, with an overload protection according to at least one of the preceding Claims.