DE102012201002A1

DE102012201002A1 - Summenstromwandlergehäuse, Summenstromwandler und Fehlerstromschutzschalter

Info

Publication number: DE102012201002A1
Application number: DE201210201002
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schaich; Jürgen Bross; Julian Dahlenburg; Daniel Franzen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: DE102012201002B4

Abstract

Das erfindungsgemäße zweiteilige Summenstromwandlergehäuse (10) für einen Fehlerstromschutzschalter weist ein erstes Gehäuseteil (11) auf, welches zur Aufnahme eines ring- oder rohrförmigen Bandkerns (2) ausgebildet ist und hierzu einen ersten Abschnitt (13-1) eines äußeren Hohlzylinders (13) sowie einen dazu im Wesentlichen konzentrisch angeordneten inneren Hohlzylinder (14) aufweist, welche jeweils an ihrem ersten Ende über eine scheibenförmiges Verbindungselement (19) miteinander verbunden sind. Weiterhin weist das Summenstromwandlergehäuse ein zweites Gehäuseteil (12) auf, welches einen zweiten Abschnitt (13-2) des äußeren Hohlzylinders (13) sowie einen damit verbundenen Zylinderboden (16) mit einer darin ausgebildeten Öffnung (17), deren Lage mit einem zweiten Ende (15) des inneren Hohlzylinders (14) korrespondiert, aufweist. Dabei ist das zweite Gehäuseteil (12) mit dem ersten Gehäuseteil (11) derart koppelbar, dass der Bandkern (2) vollständig nach außen abgeschottet ist. Der innere Hohlzylinder (14) ist dabei ausschließlich von dem ersten Gehäuseteil (11) gebildet. Die konstruktive Gestaltung des Summenstromwandlergehäuses (10) ermöglicht eine vergleichsweise dünnwandige Ausführung des Innenzylinders (14), wodurch das Summenstromwandlergehäuse (10) insgesamt kleiner ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere bei kompakten Elektroinstallationsgeräten, beispielsweise bei Niederspannungs-Reiheneinbaugeräten, von Vorteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Summenstromwandlergehäuse für einen Fehlerstromschutzschalter, mit einem ersten Gehäuseteil, welches zur Aufnahme eines ring- oder rohrförmigen Bandkerns ausgebildet ist, sowie einem zweiten Gehäuseteil, welches mit dem ersten Gehäuseteil derart koppelbar ist, dass der ring- oder rohrförmige Bandkern vollständig nach außen abgeschottet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Summenstromwandler mit einem entsprechenden Summenstromwandlergehäuse sowie einen Fehlerstromschutzschalter mit einem entsprechenden Summenstromwandler.
In der Elektroinstallationstechnik werden zur Erfassung eines sogenannten Differenzstromes hierfür geeignete Geräte – beispielsweise Fehlerstromschutzschalter oder Differenzstromschutzschalter – eingesetzt, um Personen vor Gefahren zu schützen, die beim Berühren unter Spannung stehender Teile elektrische Anlagen entstehen können. Zum Schutz vor derartigen Gefahren werden Summenstromwandler verwendet, mit deren Hilfe der Differenzstrom erfasst werden kann. Differenzströme können auftreten, wenn beispielsweise über eine schadhafte Isolierung oder – im Falle einer Berührung – durch den menschlichen Körper ein Fehlerstrom gegen Erde fließt. Zur Erfassung eines derartigen Differenzstroms wird die Größe des Stroms in einer zu einem elektrischen Verbraucher hinführenden Leitung, beispielsweise einer Phasenleitung, mit der Größe des Stroms in einer vom elektrischen Verbraucher zurückführenden Leitung, beispielsweise eines Neutralleiters, verglichen. Im fehlerstromfreien Zustand ist die Summe der zu dem Verbraucher hinfließenden elektrischen Ströme gleich der Summe der zurückfließenden elektrischen Ströme. Werden die Ströme vektoriell, d.h. richtungsbezogen bzw. vorzeichenbehaftet, addiert, so folgt hieraus, dass die vorzeichenbehaftete Summe der elektrischen Ströme in den Hin- und Rückleitungen im fehlerstromfreien Zustand gleich Null ist. Umgekehrt ist im Falle eines Fehlerstromes, welcher gegen Erde abfließt, die im Summenstromwandler erfasste Summe der hin- beziehungsweise zurückfließenden Ströme ungleich Null. Die dabei entstehende Stromdifferenz führt zum Auslösen des Elektroinstallationsgeräts und infolge dessen zur Abschaltung des entsprechenden Stromkreises.
Ein Summenstromwandler besteht daher im Wesentlichen aus einem Magnetkern, der zumeist ring- oder hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Durch diesen ring- oder rohrförmigen Magnetkern sind die hin- und rückführenden Leiter des zu überwachenden Stromkreises, die sogenannten Primärleiter, hindurchgeführt. Der Magnetkern selbst ist mit einem sogenannten Sekundärleiter umwickelt. Hierfür werden zumeist sogenannte Lackdrahtsekundärleiter verwendet. Dabei handelt es sich um einen mit einem isolierenden Lack überzogenen Leiterdraht, wobei die Dicke und das Gewicht der Lackisolation im Vergleich zu anderen, herkömmlich verwendeten Isolierstoffen mit gleicher Wirkung vergleichsweise gering sind. Fließt nun aus einem der Primärleiter ein Fehlerstrom gegen Erde ab, so ist die Summe von hin- und zurückfließenden Strömen im Bereich des Summenstromwandlers nicht mehr gleich Null. Dadurch wird ein Strom in der um den Magnetkern herum gewickelten Sekundärwicklung induziert. Aufgrund dieses induzierten Sekundärstroms wird eine Mechanik des Fehlerstromschutzschalters – beispielsweise ein Relais oder ein Schaltschloss – ausgelöst, wodurch die Primärleitungen unterbrochen werden. Der Wirkungsgrad des Bandkerns hängt dabei stark von seinem Innendurchmesser ab. Umso kleiner dieser ausgeführt werden kann, umso weniger Material wird benötigt, um die für das jeweilige Schutzschaltgerät geforderten magnetischen Eigenschaften zu erreichen.
Die hierfür benötigten Magnetkerne werden aus Bandmaterial, zumeist aus kristallinem oder nanokristallinem weichmagnetischem Band, gewickelt und daher auch als sogenannte „Ringbandkerne“ oder kurz als „Bandkerne“ bezeichnet. Da das nanokristalline Bandmaterial zumeist nur wenige hundertstel Millimeter dick und sehr spröde ist, wird der Bandkern zumeist in ein Kunststoff-Gehäuse eingesetzt, um den Bandkern einerseits gegen Umgebungseinflüsse zu schützen und andererseits zu verhindern, dass sich – beispielsweise aufgrund von Erschütterungen – sogenannte Bandkernflitter vom Bandkern loslösen. Derartige Bandkernflitter, welche auch kurz als „Flitter“ bezeichnet werden, sind kleine, schafkantige Metallspäne oder -blättchen, welche bei Berührung mit der Haut – beispielsweise im Rahmen der Gerätemontage – zu Verletzungen führen können. Ferner ist die Bildung derartiger Flitter auch für die Gerätefunktion des Fehlerstromschutzschalters problematisch, da lose im Gerät vagabundierendes, leitendes Material beispielsweise Kurzschlüssen verursachen oder in der Schaltmechanik des Fehlerstromschutzschalters zu erhöhter Reibung führen kann. Um dies zu vermeiden wird der Bandkern in ein geeignetes Gehäuse eingesetzt.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl an Elektroinstallationsgeräten bekannt, welche einen Summenstromwandler zur Erfassung eines Differenz- beziehungsweise eines Fehlerstroms aufweisen. Der Summenstromwandler kann dabei sowohl röhren- oder hohlzylinderförmig, aber auch ring- oder scheibenförmig ausgebildet sein. Ein derartiger Summenstromwandler ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 007 334 A1 bekannt. Jedoch ist für eine sichere Auslösung eine gewisse elektrische Auslöseleistung in der Sekundärleitung erforderlich, welche ihrerseits eine gewisse Mindestgröße sowie eine gewisse Mindestmasse des Bandkerns des Summenstromwandlers erfordert. Weiterhin wird aufgrund der für die Wärmeabfuhr und die Stromführung benötigten dicken Primärleiter der für den Summenstromwandler zur Verfügung stehende Bauraum extrem reduziert. Es ist also auch eine gewisse Baugröße im Bereich des Innendurchmessers des Summenstromwandlers erforderlich, so dass dieser nicht beliebig klein gewählt werden kann. Aufgrund dieser Restriktionen herrscht vor allem bei kleinen und kompakten Elektroinstallationsgeräten, beispielsweise bei Niederspannungs-Reiheneinbaugeräten mit höheren Nennstromstärken, z.B. mit 63 A, 80 A oder 125 A, im Gehäuse des Elektroinstallationsgerätes – und hier insbesondere im Bereich des Summenstromwandlers – erhöhte Platznot.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Summenstromwandlergehäuse, einen Summenstromwandler mit einem derartigen Summenstromwandlergehäuse sowie einen Fehlerstromschutzschalter mit einem derartigen Summenstromwandler bereitzustellen, welche sich durch ein geringes Bauvolumen bei gleichzeitig hoher Auslöseleistung auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch das Summenstromwandlergehäuse sowie den Summenstromwandler und den Fehlerstromschutzschalter gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße zweiteilige Summenstromwandlergehäuse für einen Fehlerstromschutzschalter weist ein erstes Gehäuseteil auf, welches zur Aufnahme eines ring- oder rohrförmigen Bandkerns ausgebildet ist und hierzu einen ersten Abschnitt eines äußeren Hohlzylinders sowie einen dazu im Wesentlichen konzentrisch angeordneten inneren Hohlzylinder aufweist, welche jeweils an ihrem ersten Ende über eine scheibenförmiges Verbindungselement miteinander verbunden sind. Weiterhin weist das Summenstromwandlergehäuse ein zweites Gehäuseteil auf, welches einen zweiten Abschnitt des äußeren Hohlzylinders sowie einen damit verbundenen Zylinderboden mit einer darin ausgebildeten Öffnung, deren Lage mit einem zweiten Ende des inneren Hohlzylinders korrespondiert, aufweist. Dabei ist das zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil derart koppelbar, dass der Bandkern vollständig nach außen abgeschottet ist. Der innere Hohlzylinder ist dabei ausschließlich von dem ersten Gehäuseteil gebildet.
Die konstruktive Gestaltung des Summenstromwandlergehäuses ermöglicht aufgrund der Anordnung der Teilungsebenen der beiden Gehäuseteile eine möglichst dünnwandige Ausführung des Innenzylinders. Dies ist von großem Vorteil, da infolgedessen auch der Innendurchmesser des Bandkerns kleiner ausgeführt werden kann, so dass bei ansonsten gleichbleibenden magnetischen Eigenschaften ein kleinerer Bandkern, d.h. ein Bandkern mit geringerem Außendurchmesser realisiert werden kann. Hierzu bilden der erste Abschnitt des äußeren Hohlzylinders, das scheibenförmige Verbindungselement sowie der inneren Hohlzylinder eine Art offenen Trog, welcher zur Aufnahme des Bandkerns vorgesehen und ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dieser Trog aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung derart ausgeführt ist, dass er den Bandkern beim Einsetzen mittig führt. Im montierten Zustand, d.h. nach einem Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile, ist das zweite Ende des Innenzylinders mit der in dem Zylinderboden ausgebildeten Öffnung derart gekoppelt, dass der Bandkern gegen seine Umgebung vollständig abgeschottet ist, so dass kein Bandkernflitter aus dem Summenstromwandlergehäuse entweichen kann. Ferner liegt die Teilungsebene zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des äußeren Hohlzylinders in einem mittleren Bereich des Summenstromwandlergehäuses. Dies ist insofern von Vorteil, als dass eine bei der Herstellung des ersten bzw. des zweiten Gehäuseteils auftretende Gratbildung, welche zu Beschädigungen der empfindlichen Sekundärleiterwicklungen führen kann, in diesem Bereich weit weniger problematisch ist als in den Randbereichen des Summenstromwandlergehäuses, wo die Sekundärleiterwicklungen enger an dem Summenstromwandlergehäuse anliegen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des äußeren Hohlzylinders durch einen stumpfen Stoß aneinander gefügt. Hierbei handelt es sich um eine konstruktiv einfache und damit kostengünstige Lösung zur Kopplung der ersten und der zweiten Gehäusehälfte. Die Abdichtung und Fixierung im Bereich der Nahtstelle am äußeren Hohlzylinder kann dabei auf einfache Art und Weise mit Hilfe eines Klebebands erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des äußeren Hohlzylinders mittels einer Schnappverbindung aneinander gefügt. Durch die Schnappverbindung, welche im Bereich der jeweiligen Stirnseite des ersten bzw. des zweiten Abschnitts des äußeren Hohlzylinders ausgebildet ist, können die beiden Gehäuseteile sicher und schnell aneinander gefügt werden. Der Montageaufwand wird dadurch deutlich reduziert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses ist die Öffnung des Zylinderbodens zur seitlichen Führung eines zweiten Endes des inneren Hohlzylinders ausgebildet. Die Öffnung, deren Lage im montierten Zustand des Summenstromwandlergehäuses mit der Lage des zweiten Endes des inneren Hohlzylinders korrespondiert, bildet eine Führung, welche den inneren Hohlzylinder seitlich, d.h. im Bereich der äußeren Zylindermantelfläche, aufnimmt und führt. Auf diese Weise wird eine vereinfachte Montage bei gleichzeitig verbesserter Abschottung des Bandkerns erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses deckt der Zylinderboden eine Stirnseite des zweiten Endes des inneren Hohlzylinders zumindest teilweise ab. Indem der Zylinderboden im Bereich der Öffnung die Stirnseite des zweiten Endes des inneren Hohlzylinders zumindest teilweise abdeckt und den inneren Hohlzylinder nicht ausschließlich seitlich, d.h. im Bereich der äußeren Zylindermantelfläche, aufnimmt und führt, ist im Bereich der Öffnung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil ein „Labyrinth“ gebildet, so dass an dieser Stelle kein Bandkernflitter aus dem Summenstromwandlergehäuse austreten kann. Mit dem Begriff „Labyrinth“ ist dabei die Berührungskontur zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil bezeichnet, die im diesem Fall nicht ausschließlich geradlinig verläuft, so dass ein Austreten von Bandkernflitter – anders als bei einer ausschließlich geradlinigen verlaufenden Kontur – nahezu unmöglich ist. Da durch das Labyrinth auch eine verbesserte Steifigkeit des Summenstromwandlergehäuses erreicht wird, kann die Wandstärke des inneren Hohlzylinders bei ansonsten gleichbleibender Geometrie weiter reduziert werden. Auf diese Weise können auch die Außenabmessung des montierten Summenstromwandlers bei ansonsten gleichbleibenden magnetischen Eigenschaften, insbesondere bei gleichbleibender induzierter elektrischer Leistung im Sekundärleiter, weiter reduziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses weist das erste Gehäuseteil in einem Übergangsbereich vom ersten Abschnitt des äußeren Hohlzylinders zum scheibenförmigen Verbindungselement und/oder in einem Übergangsbereich vom scheibenförmigen Verbindungselement zum inneren Hohlzylinder größere Außenradien verglichen mit den jeweiligen Innenradien auf.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses weist das zweite Gehäuseteil in einem Übergangsbereich vom zweiten Abschnitt des äußeren Hohlzylinders zum Zylinderboden einen größeren Außenradius im Vergleich zu dem entsprechenden Innenradius auf.
Um den dünnen, lackisolierten Sekundärleiterdraht sowie die Isolierung der Primärleiter nicht zu beschädigen, weist die Außenkontur des Summenstromwandlergehäuses möglichst große Radien auf. Dies hat den Vorteil, dass der dünne Sekundärleiterdraht beim Umwickeln des Gehäuses nicht so stark gebogen oder gar geknickt wird, da dies zu Verletzungen der empfindlichen Lackisolierung führen kann. Weiterhin wird durch die größeren Außenradien auch das Ein- und Hindurchführen der Primärleiter durch den mit Sekundärleiterdraht umwickelten Summenstromwandler deutlich vereinfacht, so dass auch bei diesem Montageschritt Beschädigungen an der Lackisolierung des Sekundärleiterdrahtes sowie an der Isolierung der Primärleiter vermieden werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses sind das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil einstückig ausgebildet. Durch eine einstückige Ausführung des ersten Gehäuseteils und/oder das zweiten Gehäuseteils wird der Montageaufwand deutlich reduziert. Weiterhin werden dadurch Grate oder Kanten an den Stoßstellen, welche zu Beschädigungen des lackisolierten Sekundärleiterdrahtes führen können, vermieden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Summenstromwandlergehäuses sind das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet. Die Herstellung des ersten Gehäuseteils und/oder des zweiten Gehäuseteils als Kunststoff-Spritzgussteil hat den Vorteil, dass die Teile im Wesentlichen gratfrei, d.h. frei von Spritzgraten, hergestellt werden können, da für diese konstruktive Gestaltung des Summenstromwandlergehäuses aufgrund der Anordnung der Teilungsebenen der beiden Gehäuseteile keine Zwangsentformung beim Spritzgießen erforderlich ist. Die Nahtstelle zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil im Bereich des äußeren Hohlzylinders ist dabei diesbezüglich unkritisch, da die empfindlichen Sekundärleiterwicklungen im Wesentlichen nur im Bereich der Außenradien des Summenstromwandlergehäuses, nicht aber im Bereich dieser, im Wesentlichen mittig am äußeren Hohlzylinder angeordneten Nahtstelle am Summenstromwandlergehäuse anliegen.
Der erfindungsgemäße Summenstromwandler weist einen Bandkern, welcher in einem Summenstromwandlergehäuse gemäß den voranstehenden Ausführungen aufgenommen ist, sowie einem um das Summenstromwandlergehäuse gewickelten Sekundärleiter auf.
Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter weist einen Summenstromwandler gemäß den voranstehenden Ausführungen, sowie zumindest zwei Primärleiter, welche durch den Summenstromwandler hindurchgeführt sind, auf.
Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Summenstromwandlers sowie des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters wird auf die voranstehenden Ausführungen zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Summenstromwandlergehäuses verwiesen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Summenstromwandlergehäuses unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
1A und 1B schematische Darstellungen zweier aus dem Stand der Technik bekannter Gehäusebauformen eines Summenstromwandlergehäuses zur Aufnahme eines Ringbandkerns;
2 eine schematische Darstellung eines montierten Summenstromwandlers;
3A und 3B schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Summenstromwandlergehäuses in verschiedenen Ansichten;
4 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Summenstromwandlergehäuses.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
In den 1A und 1B sind zwei aus dem Stand der Technik bekannte Gehäusebauformen eines Summenstromwandlergehäuses 10-1 bzw. 10-2 zur Aufnahme eines Ringbandkernes oder Bandkernes 2 schematisch dargestellt. 1A zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Summenstromwandlergehäuse 10-1 in sogenannter Schnappdeckel-Bauweise. Ein erstes Gehäuseteil 11-1 ist dabei als Trog ausgebildet, in den der Bandkern 2 bei einer Montage des Summenstromwandlers 1 (siehe 2) eingesetzt wird. Der Trog 11-1 weist dabei einen äußeren Hohlzylinder 13 sowie einen inneren Hohlzylinder 14 auf, welche an ihrem ersten Ende durch ein scheibenförmiges Verbindungselement 19, das als Boden des Troges 11-1 wirkt, miteinander verbunden sind. Mit Hilfe eines zweiten Gehäuseteils 12-1, welches als Schnappdeckel ausgebildet ist, ist das Summenstromwandlergehäuse 10-1 verschließbar. Hierzu weist der Trog 11-1 an einem zweiten Ende 20 des äußeren Hohlzylinders 13 sowie an einem zweiten Ende 15 des inneren Hohlzylinders 14 jeweils eine Schnappkontur 21 auf, welche derart ausgebildet ist und mit dem Schnappdeckel 12-1 derart zusammenwirkt, dass der Bandkern 2 im Inneren des Summenstromwandlergehäuses 10-1 sicher aufgenommen und gegen die Umgebung abgeschottet ist. Die Schnappdeckel-Bauweise hat jedoch den Nachteil, dass sich bei der Herstellung der Schnappkontur 21 im Spritzgussverfahren ein scharfkantiger Grat am äußeren Hohlzylinder 13 des Troges 11-1 ausbildet, welcher beim Umwickeln des Troges 11-1 mit einem Sekundärleiter 4 (siehe 2) zu Beschädigungen an einer Isolation des Sekundärleiters führen kann.
In 1B ist ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Summenstromwandlergehäuse 10-2 dargestellt, dessen Bauform als Halbschalen-Bauweise bezeichnet wird. Das Summenstromwandlergehäuse 10-2 weist ein erstes Gehäuseteil 11-2 sowie ein zweites Gehäuseteil 12-2, welche als zwei im Wesentlichen identisch geformte Halbschalen ausgebildet sind, auf. Zur Montage des Summenstromwandlergehäuse 10-2 werden die erste Halbschale 11-2 und die zweite Halbschale 12-2 aufeinandergesetzt und mittels einer am äußeren Hohlzylinder 13 ausgebildeten Schnappkontur 21 aneinander fixiert. Im Bereich des inneren Hohlzylinders 14 liegen die beiden Halbschalen 11-2 und 12-2 hingegen stumpf aufeinander. Dies hat zur Folge, dass das Summenstromwandlergehäuse 10-2 zwar im Bereich des äußeren Hohlzylinders 13, in dem die erste Halbschale 11-2 und die zweite Halbschale 12-2 mithilfe der Schnappkontur 21 aneinander fixiert sind, dicht verschlossen ist. Im Bereich des inneren Hohlzylinders 14 hingegen bildet sich, bedingt durch die Halbschalenbauweise, ein kleiner Spalt, aus dem Bandkernflitter austreten und zu Störungen und zu Beschädigungen im Bereich des Schutzschaltgerätes führen kann.
2 zeigt schematisch einen montierten Summenstromwandler 1 mit einem Summenstromwandlergehäuse 10-1, in dem der Ringbandkern 2 aufgenommen ist. Die Bauweise des Summenstromwandlergehäuses 10-1 entspricht dabei der in 1A dargestellten Schnappdeckel-Bauweise, wobei der Schnappdeckel 12-1 (siehe 1A) aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Darstellung weggelassen wurde. Das rohrförmige Summenstromwandlergehäuse 10-1 ist nahezu über seinen gesamten Umfang mit einem Sekundärleiter 4 umwickelt. Die Wicklung erfolgt dabei in Richtung der Mantellinien des rohrförmigen Gehäuses 10-1. Durch den Summenstromwandler 1 sind zwei Primärleiter 3, beispielsweise ein Phasenleiter und ein Neutralleiter, hindurchgeführt. Für eine hohe Anzahl an Wicklungen hat sich die Verwendung von Lackdraht-Sekundärleitern als vorteilhaft erwiesen, da aufgrund ihrer dünneren Lackisolierung eine höhere Windungsanzahl realisierbar ist. Auf der anderen Seite sind Lackdraht-Sekundärleiter eben wegen ihrer dünneren Isolierung jedoch sehr empfindlich. Daher ist beim Umwickeln des Summenstromwandlergehäuses 10-1 sowie beim Durchführen der Primärleiter 3 darauf zu achten, dass die empfindlichen Sekundärleiterwicklungen nicht beschädigt werden.
In den 3A und 3B ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Summenstromwandlergehäuses 10 schematisch dargestellt. Das Summenstromwandlergehäuse 10 ist zur Herstellung eines Summenstromwandlers 1, wie er beispielsweise in einem Fehlerstromschutzschalter Verwendung findet, vorgesehen. 3A zeigt das erste Gehäuseteil 11 sowie das zweite Gehäuseteil 12 des Summenstromwandlergehäuses 10. Das erste Gehäuseteil 11 ist (im Rahmen der Montage des Summenstromwandlers) zur Aufnahme des Bandkerns 2 (siehe 1A, 1B, sowie 2) ausgebildet und weist hierzu einen ersten Abschnitt 13-1 des äußeren Hohlzylinders 13 sowie den dazu im Wesentlichen konzentrisch angeordneten inneren Hohlzylinder 14 auf, welche jeweils an ihrem ersten Ende über eine scheibenförmiges Verbindungselement 19 miteinander verbunden sind. Das scheibenförmige Verbindungselement 19 bildet damit eine Art Boden für das im übrigen aus dem ersten Abschnitt 13-1 des äußeren Hohlzylinders 13 sowie dem inneren Hohlzylinder 14 bestehende, trogförmige erste Gehäuseteil 11. Das zweite Gehäuseteil 12 weist einen zweiten Abschnitt 13-2 des äußeren Hohlzylinders 13 sowie einen damit verbundenen Zylinderboden 16 auf. In dem Zylinderboden 16 ist eine Öffnung 17 ausgebildet, deren Lage (im montierten Zustand) mit einem zweiten Ende 15 des inneren Hohlzylinders 14 korrespondiert, so dass das erste Gehäuseteil 11 und das zweite Gehäuseteil 12 zu einem Summenstromwandlergehäuse 10 montiert werden können, welches den Bandkern 2 vollständig nach außen, d.h. gegen die Umgebung, abschottet.
3B zeigt eine Schnittdarstellung des montierten Summenstromwandlergehäuses 10 mit dem darin aufgenommenen Bandkern 2. Dabei wird deutlich, dass der äußere Hohlzylinder 13 von beiden Gehäuseteilen 11 und 12 gebildet ist: der erste Abschnitt 13-1 ist Teil des ersten Gehäuseteils 11, während der zweite Abschnitt 13-2 Teil des zweiten Gehäuseteils 12 ist. Die Nahtstelle zwischen dem ersten Abschnitt 13-1 und dem zweiten Abschnitt 13-2 des äußeren Hohlzylinders 13 ist in diesem Beispiel als stumpfer Stoß ausgeführt. Mittels eines Klebebandes 5 sind die beiden Gehäuseteile 11 und 12 dieser Nahtstelle relativ zueinander fixiert.
Der innere Hohlzylinder 14 wird hingegen ausschließlich von dem ersten Gehäuseteil 11 gebildet. Aufgrund des langen, am ersten Gehäuseteil 11 ausgebildeten inneren Hohlzylinders 14 wird zum einen das Einsetzen des Bandkerns 2 in das erste Gehäuseteil 11 wesentlich erleichtert. Zum anderen kann dadurch die Wandstärke des inneren Hohlzylinders 14 vergleichsweise dünn ausgeführt werden, da in diesem Bereich keine Verbindungsstelle zu dem zweiten Gehäuseteil 12 realisiert werden muss. Eine möglichst dünnwandige Ausführung des inneren Hohlzylinders 14 ist von großem Vorteil, da infolgedessen auch der Innendurchmesser des Bandkerns 2 kleiner ausgeführt werden kann, so dass bei ansonsten gleichbleibenden magnetischen Eigenschaften ein kleinerer Bandkern 2, d.h. ein Bandkern mit geringerem Außendurchmesser, realisiert werden kann.
Zur Stabilisierung des inneren Hohlzylinders 14 ist dessen zweites Ende 15 in der Öffnung 17 des zweiten Gehäuseteils 12 aufgenommen und geführt. Dieser Bereich ist dabei derart ausgebildet, dass eine Stirnseite des inneren Hohlzylinders 14 im Bereich dessen zweiten Endes 15 zumindest teilweise von dem Zylinderboden 16 abdeckt wird. Auf diese Weise ist an der Nahtstelle zwischen dem ersten Gehäuseteil 11 und dem zweiten Gehäuseteil 12 ein sogenanntes „Labyrinth“ gebildet, so dass kein Bandkernflitter aus dem Inneren des Summenstromwandlergehäuses 10 nach draußen gelangen kann.
In den Bereichen, in denen der Sekundärleiter 4 beim Umwickeln des Summenstromwandlergehäuses 10 eng umgebogen und damit stark verformt wird, weist das erfindungsgemäße Summenstromwandlergehäuse 10 deutlich vergrößerte Außenradien 22 auf. Dies betrifft sowohl das erste Gehäuseteil 11 als auch das zweite Gehäuseteil 12. Auf diese Weise können die beim Umwickeln des Summenstromwandlergehäuses 10 mit dem Sekundärleiter 4 entstehenden Biegeradien des Sekundärleiters 4 vergrößert werden, was die Gefahr einer Beschädigung des empfindlichen Sekundärleiters 4 deutlich reduziert. Weiterhin wird durch die im Bereich des inneren Hohlzylinders 14 angeordneten, vergrößerten Außenradien 22 das Ein- und Hindurchführen der Primärleiter 3 durch das mit Sekundärleiterdraht 4 umwickelten Summenstromwandlergehäuse 10 deutlich vereinfacht.
4 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Summenstromwandlergehäuses 10. Im Unterschied zu dem in den 3A und 3B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das in 4 dargestellte Summenstromwandlergehäuse 10 an der Nahtstelle des ersten Abschnitts 13-1 und des zweiten Abschnitts 13-2 des äußeren Hohlzylinders 13 eine Schnappverbindung 18, bestehend aus zwei am ersten Gehäuseteil 11 bzw. am zweiten Gehäuseteil 12 ausgebildeten Schnappkonturen 21. Die beiden Schnappkonturen 21 sind hinsichtlich ihrer Position zueinander korrespondierend angeordnet und wirken derart zusammen, dass die erste Gehäusehälfte 11 und die zweite Gehäusehälfte 12 mithilfe der Schnappverbindung 18 miteinander verrastet und damit ohne Verwendung eines Klebebandes aneinander fixiert werden. Der Montageaufwand wird dadurch deutlich reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Summenstromwandler
2: Bandkern
3: Primärleiter
4: Sekundärleiter
5: Klebeband
10: Summenstromwandlergehäuse
11: erstes Gehäuseteil
11-1: Trog
11-2: erste Halbschale
12: zweites Gehäuseteil
12-1: Schnappdeckel
12-2: zweite Halbschale
13: äußerer Hohlzylinder
13-1: erster Abschnitt
13-2: zweiter Abschnitt
14: innerer Hohlzylinder
15: zweites Ende
16: Zylinderboden
17: Öffnung
18: Schnappverbindung
19: scheibenförmiges Verbindungselement
20: zweites Ende
21: Schnappkontur
22: Außenradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005007334 A1 [0005]

Claims

Zweiteiliges Summenstromwandlergehäuse (10) für einen Fehlerstromschutzschalter, mit – einem ersten Gehäuseteil (11), welches zur Aufnahme eines ring- oder rohrförmigen Bandkerns (2) ausgebildet ist und hierzu einen ersten Abschnitt (13-1) eines äußeren Hohlzylinders (13) sowie einen dazu im Wesentlichen konzentrisch angeordneten inneren Hohlzylinder (14) aufweist, welche jeweils an ihrem ersten Ende über ein scheibenförmiges Verbindungselement (19) miteinander verbunden sind, – einem zweiten Gehäuseteil (12), welches einen zweiten Abschnitt (13-2) des äußeren Hohlzylinders (13) sowie einen damit verbundenen Zylinderboden (16) mit einer darin ausgebildeten Öffnung (17), deren Lage mit einem zweiten Ende (15) des inneren Hohlzylinders (14) korrespondiert, aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil (12) mit dem ersten Gehäuseteil (11) derart koppelbar ist, dass der Bandkern (2) vollständig nach außen abgeschottet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlzylinder (14) ausschließlich von dem ersten Gehäuseteil (11) gebildet ist.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (13-1) und der zweite Abschnitt (13-2) des äußeren Hohlzylinders (13) durch einen stumpfen Stoß aneinander gefügt sind.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (13-1) und der zweite Abschnitt (13-2) des äußeren Hohlzylinders (13) mittels einer Schnappverbindung (18) aneinander gefügt sind.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (17) des Zylinderbodens (16) zur seitlichen Führung eines zweiten Endes (15) des inneren Hohlzylinders (14) ausgebildet ist.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderboden (16) eine Stirnseite des zweiten Endes (15) des inneren Hohlzylinders (14) zumindest teilweise abdeckt.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (11) in einem Übergangsbereich vom ersten Abschnitt (13-1) des äußeren Hohlzylinders (13) zum scheibenförmigen Verbindungselement (19) sowie in einem Übergangsbereich vom scheibenförmigen Verbindungselement (19) zum inneren Hohlzylinder (14) größere Außenradien verglichen mit den jeweiligen Innenradien aufweist.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (12) in einem Übergangsbereich vom zweiten Abschnitt (13-2) des äußeren Hohlzylinders (13) zum Zylinderboden (16) einen größeren Außenradius im Vergleich zu dem entsprechenden Innenradius aufweist.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (11) und/oder das zweite Gehäuseteil (12) jeweils einstückig ausgebildet sind.
Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (11) und/oder das zweite Gehäuseteil (12) als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sind.
Summenstromwandler (1), mit einem Bandkern (2), welcher in einem Summenstromwandlergehäuse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufgenommen ist, sowie einem um das Summenstromwandlergehäuse (10) gewickelten Sekundärleiter (4).
Fehlerstromschutzschalter, mit einem Summenstromwandler (1) gemäß Anspruch 10, sowie zumindest zwei Primärleitern (3), welche durch den Summenstromwandler (1) hindurchgeführt sind.