DE102012202153A1

DE102012202153A1 - Thermomagnetischer Auslöser für kleine Strombereiche

Info

Publication number: DE102012202153A1
Application number: DE102012202153A
Authority: DE
Inventors: Stephan Lehmann; Michael POLES
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: US20130207768A1; DE102012202153B4; CN103247495A; CN103247495B; US9218929B2

Abstract

Thermomagnetischer Auslöser (1) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Leistungsschalter, aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten Anschluss (700), ein erstes Heizelement (600), einen durch Temperatur beeinflussbaren Leiter (300), ein Joch (100) und einen Klappanker (200), wobei durch zumindest den ersten Anschluss, den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter (300), das erste Heizelement (600) und den zweiten Anschluss (700) ein Strompfad gebildet ist und wobei der Strompfad zumindest abschnittsweise derart am und/oder im Joch (100) angeordnet ist, dass durch einen durch den Strompfad fließenden Strom ein auf den Klappanker wirkendes Magnetfeld im Joch induziert wird und wobei insbesondere zwischen dem ersten Anschluss und dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter (300) ein zweites Heizelement (400) im Strompfad angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermomagnetischen Auslöser für ein elektrisches Schaltgerät sowie ein elektrisches Schaltgerät mit einem thermomagnetischen Auslöser.
Ein thermomagnetischer Auslöser in einem elektrischen Schaltgerät hat die Aufgabe, den durch das Schaltgerät fließenden Strom zu überwachen. Bei Erreichen einer Überlast durch einen zu hohen Stromfluss werden durch den thermischen Auslöserteil des thermomagnetischen Auslösers eine Kontaktöffnung und damit eine Unterbrechung des Stromflusses initiiert. Der magnetische Auslöserteil eines elektrischen Schaltgeräts wird für die Erkennung eines Kurzschlusses eingesetzt. Bei einem Kurzschluss ist ein unverzögertes Auslösen des thermomagnetischen Auslösers erforderlich, zum einen, um die Gefahr für nachgeschaltete elektrische Geräte oder den Benutzer dieser Geräte ausgeht auszuschließen und zum anderen, um den thermischen Auslöserteil zu schützen. Der thermische Auslöserteil besteht dabei insbesondere aus einem stromdurchflossenen, durch Temperatur beeinflussbaren Leiter, der über zumindest zwei Anschlüsse zur Verbindung mit dem zu schützenden Stromkreis aufweist. Der magnetische Teil des Auslösers besteht zumeist aus einem Joch, in dem durch den oben genannten Stromfluss ein Magnetfeld induziert wird, und einem durch das Magnetfeld beeinflussbaren Anker, der, angezogen durch das bei einem Kurzschluss im Joch induzierte große Magnetfeld, eine Bewegung in Richtung des Jochs ausführt und selbst oder durch nachgelagerte Mechanismen eine Stromunterbrechung herbeiführt.
Aus der DE 600 36 365 T2 ist ein derartiger thermomagnetischer Auslöser bekannt. In diesem thermomagnetischen Auslöser ist ein zusätzliches Heizelement vorgesehen, das mit dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter in Reihe geschaltet ist. Es befindet sich zwischen dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter und dem mit einer Stromzuleitung verbindbaren Anschluss des thermomagnetischen Auslösers. Dabei sind das zusätzliche Heizelement und der durch Temperatur beeinflussbare Leiter innerhalb eines Jochs derart angeordnet, dass sie eine gleiche Stromflussrichtung aufweisen. Dadurch wird zum einen die Temperatureinwirkung auf den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter erhöht und zusätzlich die Empfindlichkeit des magnetischen Auslösers gesteigert. Als nachteilig hat sich jedoch bei einer derartigen Anordnung herausgestellt, dass, um die gleiche Stromrichtung in dem zusätzlichen Heizelement und dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter zu erreichen, ein gesteigerter Platzbedarf in Querrichtung zur Bewegung des Ankers des magnetischen Auslöserteils nötig ist. Ferner ist in diesem thermomagnetischen Auslöser der durch Temperatur beeinflussbare Leiter über eine Litze direkt mit dem Kundenanschluss verbunden. Da der Kundenanschluss eine wesentlich niedrigere Temperatur als der durch Temperatur beeinflussbare Leiter aufweist, wird Wärme vom durch Temperatur beeinflussbaren Leiter abgezogen und dadurch das Ansprechverhalten des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters und damit des thermischen Auslöserteils vermindert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter thermomagnetischer Auslöser zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen thermomagnetischen Auslöser beziehungsweise ein elektrisches Schaltgerät aufweisend einen thermomagnetischen Auslöser zur Verfügung zu stellen, bei denen das Auslöseverhalten des thermischen Auslöserteils und/oder des magnetischen Auslöserteils verbessert ist. Insbesondere sollen ein thermomagnetischer Auslöser beziehungsweise ein elektrisches Schaltgerät aufweisend einen thermomagnetischen Auslöser geschaffen werden, die auch für kleine Ströme einsetzbar sind.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser nach Anspruch 1 sowie durch ein elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgerät und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise genommen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird in einem ersten Aspekt durch einen thermomagnetischen Auslöser für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter, aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten Anschluss, ein erstes Heizelement, einen durch Temperatur beeinflussbaren Leiter, ein Joch und einen Klappanker, wobei durch zumindest den ersten Anschluss, den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter, das erste Heizelement und den zweiten Anschluss ein Strompfad gebildet ist und wobei der Strompfad zumindest abschnittsweise derart am und/oder im Joch angeordnet ist, dass durch einen durch den Strompfad fließenden Strom ein auf den Klappanker wirkendes Magnetfeld im Joch initiiert wird, gelöst. Insbesondere ist bei einem thermomagnetischen Auslöser für ein elektrisches Schaltgerät vorgesehen, dass zwischen dem ersten Anschluss und dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter ein zweites Heizelement im Strompfad angeordnet ist. Durch das zweite Heizelement wird der Widerstand des Strompfads erhöht. Ferner werden durch das zweite Heizelement der erste Anschluss und der durch Temperatur beeinflussbare Leiter thermisch getrennt. Ein Abfließen von Wärme des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters auf den ersten Anschluss kann so vermieden werden. Ferner wird durch das zweite Heizelement zusätzlich der Wärmeeintrag auf den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter erhöht. Die Beeinflussung des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters wird durch diesen erhöhten Temperatureintrag gesteigert. Dadurch wird das Auslöseverhalten des thermischen Auslöserteils des thermomagnetischen Auslösers dahingehend verbessert, dass eine Auslösung bereits bei geringeren Stromflüssen erfolgt. Ein Einsatz eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers für kleine Strombereiche ist somit möglich. Durch eine geeignete Wahl des Materials und/oder der Geometrie des zweiten Heizelements kann ferner der Auslösepunkt des thermischen Auslöserteils genau eingestellt werden.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser vorgesehen sein, dass der durch Temperatur beeinflussbare Leiter zumindest abschnittsweise aus einem Bimetall besteht. Ein Bimetall ist dabei meist ein Streifen oder ein Band, der/das aus mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Metalle mit insbesondere unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht. Die beiden Metalle sind dabei stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Bei einer Temperaturänderung, insbesondere einer Erwärmung, des Bimetalls verbiegt sich das Bimetall. Ein derartiger Wärmeeintrag kann bei einem thermomagnetischen Auslöser beispielsweise durch den durch das Bimetall fließenden Strom entstehen. Durch das erste und das zweite Heizelement wird der Temperatureintrag nochmals erhöht. Bei einer im Vorfeld festgelegten Größe der Verbiegung des Bimetalls löst der thermische Auslöserteil aus und der Stromfluss wird unterbrochen. Der Einsatz von Bimetall für den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter stellt somit eine besonders einfache Ausgestaltungsform eines durch Temperatur beeinflussbaren Leiters dar.
Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser vorgesehen sein, dass zumindest eines der zwei Heizelemente wenigstens abschnittsweise mäanderförmig, zick-zack-förmig oder schlangenförmig ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Formen der Heizelemente denkbar. In den beiden Heizelementen wird Wärme durch fließenden Strom erzeugt. Die erzeugte Wärme ist dabei abhängig vom Widerstand des jeweiligen Heizelements und der durchflossenen Leiterlänge. Durch eine mäanderförmige, zick-zack-förmige oder schlangenförmige Ausgestaltung eines Heizelements wird die stromdurchflossene Länge des jeweiligen Heizelements verlängert und somit die Heizwirkung, das heißt, die abgegebene Wärme, erhöht. Gleichzeitig kann eine derartige Ausgestaltung des jeweiligen Heizelementes zu einer Reduktion des Querschnitts des Heizelementes führen, wodurch die Heizwirkung ebenfalls erhöht werden kann. Insbesondere kann durch eine Anpassung der Form des jeweiligen Heizelements die Wärmeabgabe für einen bestimmten, das Heizelement durchströmenden Strom eingestellt und dadurch das Auslöseverhalten des thermischen Auslöserteils beeinflusst werden. Eine besonders gute Einstellbarkeit auf Anforderungen eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers ist somit möglich.
Ein erfindungsgemäßer thermomagnetischer Auslöser kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass der durch Temperatur beeinflussbare Leiter zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs angeordnet ist. Das Joch kann dabei insbesondere U-förmig ausgebildet und der durch Temperatur beeinflussbare Leiter kann insbesondere an der Basis des U-förmigen Jochs angeordnet sein. Durch die Anordnung des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters innerhalb des Jochs ist eine besonders gute Induktion eines Magnetfelds im Joch möglich. Durch den Strom, der durch den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter fließt, wird um den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Durch die Anordnung des Leiters innerhalb des Jochs ist die Weiterleitung des Magnetfelds des Leiters im Joch besonders effektiv. Bei gleichem Strom wird durch diese Art der Anordnung ein besonders großes Magnetfeld erzeugt, wodurch das Auslöseverhalten des magnetischen Auslöserteils verbessert werden kann. So wird bei einem Kurzschluss der thermomagnetische Auslöser, insbesondere der magnetische Auslöserteil, noch schneller aktiviert, wodurch die Schutzfunktion des erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers noch effektiver ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus kann bei einem thermomagnetischen Auslöser auch vorgesehen sein, dass das zweite Heizelement zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs angeordnet ist. Auch das zweite Heizelement wird durch den Strom durchflossen, der durch den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter fließt. Durch die Anordnung des zweiten Heizelements innerhalb des Jochs ergeben sich somit dieselben Vorteile, wie sie bereits für die Anordnung des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters innerhalb des Jochs beschrieben worden sind.
In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers kann vorgesehen sein, dass die Ströme, die jeweils in den innerhalb des Jochs angeordneten Abschnitten des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters und des zweiten Heizelements fließen, eine gleiche Stromrichtung aufweisen. Dadurch wird die Stärke des effektiv innerhalb des Jochs fließenden Stroms, die sich aus der Summe der im durch Temperatur beeinflussbaren Leiter und im zweiten Heizelement fließenden Ströme ergibt, erhöht. Das durch Strom induzierte Magnetfeld ist abhängig von der Stärke des Stroms und von Anzahl der Wicklungen, die Strombahn innerhalb des Jochs hat. Durch die gleiche Stromrichtung in den innerhalb des Jochs angeordneten Abschnitten wird ein deutlich größeres Magnetfeld im Joch induziert, als nur durch jeweils einen der innerhalb des Jochs angeordneten Abschnitte. Das Auslöseverhalten des magnetischen Teils des thermomagnetischen Auslösers kann dadurch nochmals deutlich gesteigert werden.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser vorgesehen sein, dass das zweite Heizelement U-förmig ausgestaltet ist. Die U-förmige Ausgestaltung stellt dabei eine besonders einfache Art und Weise dar, um das zweite Heizelement für einen Einbau in einen erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser vorzusehen. Eine mäanderförmige, zick-zack-förmige oder schlangenförmige Ausgestaltung dieses zweiten Heizelements ist selbstverständlich trotzdem möglich.
In einer Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers kann vorgesehen sein, dass das U-förmig ausgestaltete zweite Heizelement derart in dem thermomagnetischen Auslöser angeordnet ist, dass ein erster Schenkel zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs und ein zweiter Schenkel zumindest abschnittsweise außerhalb des Jochs angeordnet sind. Das zweite Heizelement ist im Strompfad angeordnet, das heißt, es wird vom Strom durchflossen. Durch die U-förmige Ausgestaltung und die Anordnung derart, dass ein erster Schenkel zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs und ein zweiter Schenkel zumindest abschnittsweise außerhalb des Jochs angeordnet sind, bildet das zweite Heizelement zumindest annähernd eine Leiterschleife um das Joch. Ein durch den im zweiten Heizelement fließenden Strom gebildetes Magnetfeld wird durch diese Art der Anordnung besonders effektiv in das Joch induziert. Das im Joch induzierte Magnetfeld wird somit nochmals verstärkt. Dadurch verbessert sich zusätzlich das Auslöseverhalten des magnetischen Teils des thermomagnetischen Auslösers.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslöser vorgesehen sein, dass das zweite Heizelement und der durch Temperatur beeinflussbare Leiter durch eine Litze verbunden. Eine Litze stellt dabei eine flexible stromdurchflossene Verbindung zwischen dem zweiten Heizelement und dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter dar. Dadurch kann eine Stromverbindung auch bei einer Auslenkung beziehungsweise Verbiegung des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters sichergestellt werden. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn durch den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter, insbesondere durch eine Bewegung des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters, ein externer Mechanismus zur Stromtrennung aktiviert wird.
Gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe durch ein elektrisches Schaltgerät aufweisend einen thermomagnetischen Auslöser gelöst. Das elektrische Schaltgerät ist dabei derart ausgestaltet, dass der thermomagnetische Auslöser gemäß des ersten Aspektes der Erfindung ausgestaltet ist. Sämtliche Vorteile, die in Verbindung mit einem thermomagnetischen Auslöser gemäß des ersten Aspektes der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für ein elektrisches Schaltgerät, dessen thermomagnetischer Auslöser gemäß des ersten Aspektes der Erfindung ausgestaltet ist.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgerät vorgesehen sein, dass dieses Schaltgerät ein Leistungsschalter, insbesondere ein Kompaktleistungsschalter ist. Ein Leistungsschalter ist dabei ein elektromagnetischer Selbstschalter. Er wird oftmals auch als Leitungsschutzschalter, das heißt, als Überstromschutzeinrichtung in einer Elektroinstallation eingesetzt. Insbesondere ein Kompaktleistungsschalter wird dabei oftmals bei Niederspannungen verwendet. Auch ein Einsatz als Motorschutzschalter ist möglich. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgeräts als Leistungsschalter, insbesondere als Kompaktleistungsschalter, ermöglicht so einen Einsatz des elektrischen Schaltgeräts für eine Vielzahl von Anwendungen.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Es zeigen schematisch:
1 in einer perspektivischen Ansicht eine mögliche Ausführungsform des zweiten Heizelements eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers,
2 in einer perspektivischen Ansicht eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers,
3 eine erste Schnittansicht des in 2 gezeigten thermomagnetischen Auslösers und
4 eine zweite Schnittansicht des in 2 gezeigten thermomagnetischen Auslösers.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine mögliche Ausgestaltungsform eines zweiten Heizelements 400 eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers 1 gezeigt. Die gezeigte Ausgestaltungsform ist eine U-förmige Ausgestaltung des zweiten Heizelements 400. Das zweite Heizelement 400 weist daher einen ersten Schenkel 410 und einen zweiten Schenkel 430 auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Schenkel 410 innerhalb und der zweite Schenkel 430 außerhalb eines Jochs 100 (nicht gezeigt) des thermomagnetischen Auslösers 1 angeordnet sind. Dadurch wird das Joch 100 zumindest annähernd durch eine durch das zweite Heizelement 400 umgeben. Dadurch bildet das zweite Heizelement 400 zumindest annäherungsweise eine Leiterschleife um das Joch 100, wodurch der durch das zweite Heizelement 400 fließende Strom im Joch 100 besonders effektiv ein Magnetfeld induziert. Die gezeigte Ausgestaltungsform des zweiten Heizelements 400 weist ferner eine Kodierung 440 auf. Es kann vorgesehen sein, für den Einsatz eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers 1 für verschiedene Strombereiche verschiedene zweite Heizelemente 400 vorzusehen. Diese verschiedenen zweiten Heizelemente 400, die insbesondere aus verschiedenen Werkstoffen bestehen können und/oder verschieden geformt sein können, können jeweils eine eigene Kodierung 440 erhalten. Dadurch kann eine Unterscheidung der verschiedenen zweiten Heizelemente 400 besonders einfach vorgenommen werden. Die in der Nähe der Kodierung 440 angeordnete Lasche hat eine gerade Fläche und weist einen Schweißbuckel für eine feste Verbindung mit dem zweiten Anschluss 700 (nicht abgebildet) auf. Am Ende des gegenüberliegenden zweiten Schenkels 430 kann eine Verbindung zu einer Litze 500 (nicht abgebildet) vorgesehen sein.
In 2 ist eine mögliche Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen thermomagnetischen Auslösers 1 gezeigt. Der thermomagnetische Auslöser 1 ist dabei kompakt um ein Joch 100 aufgebaut. Dem Joch 100 gegenüber ist ein Klappanker 200 angeordnet. Der Klappanker 200 kann dabei zum Beispiel mit einer Federkraft vorgespannt sein und wird bei einem Kurzschluss durch das dann im Joch 100 induzierte Magnetfeld an das Joch 100 herangezogen, wodurch direkt oder durch einen nachgestalteten Mechanismus der Stromkreis unterbrochen wird. Innerhalb des Jochs 100 ist der durch Temperatur beeinflussbare Leiter 300 angeordnet, der in der gezeigten Ausgestaltungsform durch einen Bimetallstreifen gebildet ist. Der Leiter 300 ist über eine Litze 500 mit dem zweiten Schenkel 430 des zweiten Heizelements 400 verbunden. Das zweite Heizelement 400 ist U-förmig ausgestaltet. Dabei befindet sich der zweite Schenkel 430 des U-förmigen zweiten Heizelements 400 außerhalb und der erste Schenkel 410 des zweiten Heizelements innerhalb des Jochs 100. Deutlich zu sehen ist somit, dass das Joch 100 zumindest annähernd in einer doppelten Leiterschleife liegt, die durch den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter 300 und durch das U-förmige zweite Heizelement 400 gebildet ist. Das zweite Heizelement 400 weist am Ende des ersten Schenkels 410 eine abgebogene Lasche zur Verbindung mit dem zweiten Anschluss 700 auf. Der zweite Anschluss 700 ist in der gezeigten Ausgestaltungsform noch getrennt vom zweiten Heizelement 400 gezeigt, um wesentliche Merkmale des Aufbaus des thermomagnetischen Auslösers 1 nicht zu verdecken. Das von der Litze 500 abgewandte Ende des Leiters 300 ist mit dem ersten Heizelement 600 fest verbunden. Das erste Heizelement 600 weist zusätzlich einen ersten Anschluss auf (nicht abgebildet). Der Strompfad durch den thermomagnetischen Auslöser 1 wird somit durch den ersten Anschluss, das erste Heizelement 600, den Leiter 300, die Litze 500, den zweiten Schenkel 430 des zweiten Heizelements 400, den ersten Schenkel 410 des zweiten Heizelements 400 und den zweiten Anschluss 700 gebildet. Wie oben bereits beschrieben, wird bei einem Kurzschluss durch den Strom, der in diesem Strompfad fließt, ein starkes Magnetfeld im Joch 100 induziert, wodurch der Klappanker 200 auf das Joch zu bewegt wird. Insbesondere wird dann durch eine dem Klappanker 200 nachgeordnete Mechanik der Stromkreis unterbrochen. Dies stellt den magnetischen Auslöserteil des thermomagnetischen Auslösers 1 dar. Ferner erwärmen sich insbesondere das erste Heizelement 600, der durch Temperatur beeinflussbare Leiter 300 und das zweite Heizelement 400 während des Betriebes. Wenn durch den thermomagnetischen Auslöser 1 ein Strom fließt, wird der durch Temperatur beeinflussbare Leiter 300 beeinflusst. Insbesondere verbiegt sich der durch Temperatur beeinflussbare Leiter 300. Wenn der Strom dauerhaft über einer gewissen Schwelle liegt, liegt ein Überlaststrom vor. Durch eine ebenfalls nachgeschaltete Mechanik (nicht abgebildet) wird in einem derartigen Überlastfall der Stromkreis ebenfalls unterbrochen. Dies stellt den thermischen Auslöserteil des thermomagnetischen Auslösers 1 dar. Ein thermomagnetischer Auslöser 1 stellt somit einen Schutzmechanismus in einem elektrischen Stromkreis dar, der sowohl auf Kurzschluss- als auch auf Überlastsituationen durch eine Trennung des Stromkreises reagieren kann.
3 zeigt eine teilweise Schnittansicht des in 2 gezeigten thermomagnetischen Auslösers 1. Gezeigt sind insbesondere das Joch 100, der Klappanker 200, der durch Temperatur beeinflussbare Leiter 300 und das zweite Heizelement 400. Insbesondere wird aus dieser Sicht deutlich, dass der zweite Schenkel 430 des zweiten Heizelements 400 außerhalb des Jochs 100 und der erste Schenkel 410 des zweiten Heizelements 400 innerhalb des Jochs 100 angeordnet ist. Ebenfalls innerhalb des Jochs angeordnet ist der durch Temperatur beeinflussbare Leiter 300. Ebenfalls angedeutet ist für den Leiter 300 und die beiden Schenkel 410, 430 des zweiten Heizelements 400 die in ihnen vorherrschende Stromrichtung 800. Dabei bedeutet ein Kreis mit Kreuz eine Stromrichtung 800 in die Zeichenebene hinein und ein Kreis mit Punkt eine Stromrichtung 800 aus der Zeichenebene heraus. Selbstverständlich ist auch eine Umkehrung der Stromrichtungen und insbesondere der Einsatz des thermomagnetischen Auslösers 1 in einem Wechselstromkreis denkbar. Besonders deutlich ist hier, dass die beiden innerhalb des Jochs 100 angeordneten stromführenden Abschnitte, der Leiter 300 und der erste Schenkel 410 des zweiten Heizelements 400 dieselbe Stromrichtung 800 aufweisen. Auch weist der zweite Schenkel 430 des zweiten Heizelements 400 eine dazu gegenläufige Stromrichtung auf. Das durch die drei stromdurchflossenen Abschnitte erzeugte Magnetfeld ist durch diese Anordnung der Stromrichtungen 800 besonders groß. Die Kraft, die durch das in dem Joch 100 induzierte Magnetfeld auf den Klappanker 200 wirkt, ist dadurch besonders groß. Somit stellt die dargestellte Ausgestaltungsform eine besonders gute Auslösecharakteristik für den magnetischen Auslöserteil des thermomagnetischen Auslösers 1 zur Verfügung.
In 4 ist eine weitere Schnittansicht des in 2 gezeigten thermomagnetischen Auslösers 1 gezeigt. Die Schnittebene der Schnittansicht ist dabei senkrecht zur Schnittebene, wie sie in 3 gezeigt ist. Zusätzlich zu den 3 bereits beschriebenen Elementen ist in 4 auch die Litze 500 gezeigt. Auch ist die Lagerung des Klappankers 200 gezeigt, die durch eine Verlängerung des Jochs 100 ausgebildet ist. In dieser Schnittansicht ist ferner der Strompfad gezeigt, wobei die Stromrichtung 800 in den einzelnen Abschnitten wiederum durch Pfeile repräsentiert ist. Der Strom fließt vom durch Temperatur beeinflussbaren Leiter 300 über die Litze 500 in das zweite Heizelement 400. Insbesondere fließt der Strom von der Litze 500 außerhalb des Jochs 100 in den zweiten Schenkel 430 des zweiten Heizelements 400 und anschließend wieder innerhalb des Jochs durch den ersten Schenkel 410 des zweiten Heizelements 400. Selbstverständlich ist auch eine Umkehrung der Stromrichtungen und insbesondere der Einsatz des thermomagnetischen Auslösers 1 in einem Wechselstromkreis denkbar. Auf diese Weise, insbesondere durch die U-förmige Ausgestaltung des zweiten Heizelements 400, kann eine gleichlaufende Stromrichtung 800 innerhalb des Jochs im Leiter 300 und im ersten Schenkel 410 des zweiten Heizelements 400 erreicht werden. Dies ergibt wiederum ein besonders großes induziertes Magnetfeld im Joch 100. Durch das Zwischenschalten des zweiten Heizelements zwischen den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter 300 und den zweiten Anschluss 700 (nicht abgebildet) wird erreicht, dass keine Wärme vom durch Temperatur beeinflussbaren Leiter 300 an den zweiten Anschluss 700 direkt abfließen kann. Durch diese Anordnung und dadurch, dass der Leiter 300 an seinem der Litze 500 abgewandten Ende mit dem ersten Heizelement 600 (nicht abgebildet) verbunden ist, ergibt sich ein besonders gutes thermisches Auslöseverhalten des thermomagnetischen Auslösers 1, da die im durch Temperatur beeinflussbaren Leiter 300 eingebrachte Wärme insbesondere nahezu vollständig für die Beeinflussung des Leiters 300, insbesondere für die Verbiegung eines als Bimetall ausgebildeten Leiters 300, verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Auslösecharakteristik des thermischen Teils des thermomagnetischen Auslösers 1.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung nur im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Thermomagnetischer Auslöser
100: Joch
200: Klappanker
300: Leiter
400: zweites Heizelement
410: erster Schenkel
430: zweiter Schenkel
440: Kodierung
500: Litze
600: erstes Heizelement
700: zweiter Anschluss
800: Stromrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60036365 T2 [0003]

Claims

Thermomagnetischer Auslöser (1) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Leistungsschalter, aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten Anschluss (700), ein erstes Heizelement (600), einen durch Temperatur beeinflussbaren Leiter (300), ein Joch (100) und einen Klappanker (200), wobei durch zumindest den ersten Anschluss, den durch Temperatur beeinflussbaren Leiter (300), das erste Heizelement (600) und den zweiten Anschluss (700) ein Strompfad gebildet ist und wobei der Strompfad zumindest abschnittsweise derart am und/oder im Joch (100) angeordnet ist, dass durch einen durch den Strompfad fließenden Strom ein auf den Klappanker (200) wirkendes Magnetfeld im Joch (100) induziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Anschluss und dem durch Temperatur beeinflussbaren Leiter (300) ein zweites Heizelement (400) im Strompfad angeordnet ist.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Temperatur beeinflussbare Leiter (300) zumindest abschnittsweise aus einem Bimetall besteht.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der zwei Heizelemente (600, 400) wenigstens abschnittweise mäanderförmig, zick-zack-förmig oder schlangenförmig ausgebildet ist.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Temperatur beeinflussbare Leiter (300) zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs (100) angeordnet ist.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Heizelement (400) zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs (100) angeordnet ist.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach wenigstens den vorhergehenden Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme, die jeweils in den innerhalb des Jochs (100) angeordneten Abschnitten des durch Temperatur beeinflussbaren Leiters (300) und des zweiten Heizelements (400) fließen, eine gleiche Stromrichtung (800) aufweisen.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Heizelement (400) U-förmig ausgestaltet ist.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das U-förmig ausgestaltete zweite Heizelement (400) derart in dem thermomagnetischen Auslöser (1) angeordnet ist, dass ein erster Schenkel (410) zumindest abschnittsweise innerhalb des Jochs (100) und ein zweiter Schenkel (430) zumindest abschnittsweise außerhalb des Jochs (100) angeordnet sind.
Thermomagnetischer Auslöser (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Heizelement (400) und der durch Temperatur beeinflussbare Leiter (300) durch eine Litze (500), verbunden sind.
Elektrisches Schaltgerät aufweisend einen thermomagnetischen Auslöser (1), dadurch gekennzeichnet, dass der thermomagnetische Auslöser (1) gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist.
Elektrisches Schaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Leistungsschalter, insbesondere ein Kompaktleistungsschalter, ist.