DE2724269A1 - Ueberlastungssichere schaltung zur leistungsabstufung elektrischer geblaeseantriebe - Google Patents

Ueberlastungssichere schaltung zur leistungsabstufung elektrischer geblaeseantriebe

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DE2724269A1 DE19772724269 DE2724269A DE2724269A1 DE 2724269 A1 DE2724269 A1 DE 2724269A1 DE 19772724269 DE19772724269 DE 19772724269 DE 2724269 A DE2724269 A DE 2724269A DE 2724269 A1 DE2724269 A1 DE 2724269A1
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Description

97 9/
PAfENTANVvALTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL.-ING. DR. M. RAU
D-8500 NÜRNBERG ESSEN WEINSTR ASSE 4-6 TELEFON 09 11 / 20 37 27 TELEX 06 / 23135
Nürnberg, 27.05.1977 17/53
Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr.Behr GmbH & Co. KG, Mauserstrasse 3, D-7000 Stuttgart 30
Überlastungssichere Schaltung zur Leistungsabstufung elektrischer
Gebläseantriebe
Die Erfindung betrifft eine überlastungssichere Schaltung zur Leistungsabstufung elektrischer Gebläseantriebe, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- und Klimagebläse in Fahrzeugen.
In Fahrzeugen werden zum Antrieb von Heizungs-, Belüftungs- und Klimagebläsen vorwiegend permanent-erregte Gleichstrommotore eingesetzt, Zur meist notwendigen Abstufung der Gebläseleistung werden drahtgewickelte oder gedruckte Leistungsvorwiderstände verwendet.
Die betriebsmäßigen Verlustleistungen an den Vorwiderständen betragen je nach Gebläsecharakteristik bis zu 25 % der elektrischen Leistungsaufnahme des Gebläsemotors in voller Stufe, also bei direkt anliegender Betriebsspannung. Die Vorwiderstände sind vorzugsweise im Gebläseluftstrom angeordnet, so daß durch Zwangsbelüftung die betriebsmäßige Verlustleistung relativ problemlos abgeführt wird. ■■..·.-,
Bei schwergängigem, blockiertem oder kurzgeschlossenem Gebläsemotor steigt die Verlustleistung am vorgeschalteten Widerstand stark an, während gleichzeitig die Kühlung ausfällt. Der durch den Vorwiderstand begrenzte Kurzschlußstrom reicht aber im allgemeinen nicht aus, um die Sicherung des Gebläsestromkreises auszulösen.
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Um den Vorwiderstand und/oder die Einbaustelle vor Beschädigungen, Zerstörungen oder Brand zu schützen, ist bereits die Verwendung von hochtemperaturbeständigen Materialien für den Vorwiderstand und die Einbaustelle, sowie der Schutz der Einbaustelle vor dem Eindringen und der Ablagerung von brennbaren Fremdkörper bekannt. Ferner werden stark überdimensionierte Vorwiderstände verwendet, die auf ihre Kurzschlußleistung bei fehlender Zwangsbelüftung ausgelegt sind. Bei diesen Anordnungen müssen jedoch meist die Vorwiderstände aus den kompakt gebauten, aus thermoplastischen Kunststoffen gefertigten Heizungs- und Gebläsegehäusen verlagert werden. Neben zusätzlichem Bauraum wird dadurch eine zusätzliche Abdeckung und Verkabelung notwendig.
Es ist ferner bekannt, Vorwiderstände mit einem Übertemperaturschal ter zu versehen, der den Vorwiderstand überbrückt bzw. die Spannungsversorgung direkt gegen Masse schaltet und so die Sicherung des Gebläsestromkreises zum Ansprechen bringt.
Ferner sind Schutzschalter mit Wiedereinschaltsperre bekannt, die infolge überstrom und/oder Übertemperatur am Vorwiderstand den Stromkreis unterbrechen. Diese Maßnahmen erfordern einen erheblichen Aufwand zum Justieren und Überprüfen der temperatur- und/oder stromabhängigen Schaltfunktion. Die Ansprechsicherheit nach langjährigem, schaltfreiem Dauerbetrieb bereitet große Schwierigkeiten und zwar hinsichtlich Kontaktverschmutzung bzw. hinsichtlich Kontaktverschweißung.
Bei anderen bekannten Schaltungen sind zusätzliche Schmelzbzw. Lötsicherungen für den Vorwiderstandsstromkreis vorgesehen. Diese sind zum Teil auch direkt in den Vorwiderstand integriert. Dadurch ergibt sich jedoch ein irreversibler Sicherungsablauf, wobei sich die Sicherungsfunktion nicht überprüfen läßt.
Bei aufwendigen elektronischen Schutzschaltungen sind Relais
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bzw. Leistungshalbleiter vorgesehen, die den Stromkreis unterbrechen. Das Abschaltsignal resultiert aus einer Temperatur-, Strom-, Spannungs- oder Widerstandsmessung bzw. aus einer Kombination dieser Größen. Derartige Schutzschaltungen mit Meßwertfühlern, elektronischer Meßwertauswertung und einem Schaltglied erfordern neben diesen aufwendigen Bauteilen zusätzlichen Bauraum und zusätzliche Verkabelungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine überlastungssichere Schaltung zur Leistungsabstufung elektrischer Gebläseantriebe anzugeben, die mit Sicherheit vor Beschädigung, Zerstörung und Brand an der Einbaustelle und der angeschlossenen Schaltelemente verhindert, räumlich sich zusammen mit dem Gebläseantrieb anordnen läßt und geringen Montage- und Wartungsaufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Stromkreis des elektrischen Gebläseantriebsmotors ein Kaltleiter als Vorwiderstand geschaltet ist.
Ein derartiger Widerstand mit der Widerstands-Temperaturcharakteristik eines Kaltleiters macht aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften weitere Schutzmaßnahmen entbehrlich. Im Störungsfall und durch die zunehmende Verlustleistung und/oder ausfallende Kühlung nimmt die Temperatur des Vorwiderstandes zu, bis die typische Bezugstemperatür des Kaltleiters erreicht wird. Bei dieser Temperatur nimmt der Widerstandwert des Kaltleiters annähernd sprungförmig zu. Die Verlustleistung wird soweit zurückgeregelt, daß die Bezugstemperatur nicht wesentlich überschritten wird. Auf diese Weise schützt der Kaltleitervorwiderstand sich selbst und die Einbaustelle vor thermischer Überlastung, Beschädigungen und Brand. Außerdem wird die Wicklung des Gebläsemotors vor überlastung geschützt.
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Zur einfachen Leistungsabstufung ist es vorteilhaft, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Kaltleiterwiderstand in Reihe mit einem oder mehreren festen Vorwiderständen liegt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kaltleiterwiderstand zwischen zwei metallischen elektrischen Anschluß-Platten angeordnet.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung können die Platten mit Rippen und/oder Turbulenzausprägungen versehen sein.
Der Kaltleiterwiderstand kann erfindungsgemäß mit den Kontakt- und Kühlplatten verlötet oder auch verklebt sein.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kaltleiterwiderstand federnd mittels eines Federelementes und eines Klemmelementes zwischen diese Platten geklemmt.
In vorteilhafterweise sind die Vorwiderstände im Gebläseluftstrom angeordnet.
Nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Kühl- und Anschlußplatten einstückig mit dem Anschlußstecker ausgebildet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine zweistufige Gebläsesteuerung mit einem Gebläseschalter,
Fig.2 die Aufteilung eines Vorwiderstandes in
einen Festwiderstand und einen Kaltleiterwiderstand,
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Fig. 3 eine vierstufige Gebläseschaltung, Fig. 4 eine abgewandelte Schaltung,
Fig. 5 einen mechanischen Aufbau entsprechend der Schaltung nach Fig. 1,
Fig. 6 eine Klemmverbindung zwischen einem Kaltleiter und Kühl- und Kontaktflächen, und
Fig. 7 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines mechanischen Aufbaus einer Schaltung nach Fig. 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in den Stromkreis eines Gebläsemotors 4, der durch eine Fahrzeugsicherung abgesichert ist, ein Gebläseschalter 2 angeordnet sowie ein Kaltleiter 3a als selbstsichernder Vorwiderstand für die erste Gebläsestufe. In der zweiten Gebläsestufe ist der Motor durch die Fahrzeugsicherung 1 geschützt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Vorwiderstand 3a in einen Festwiderstand 5a und einen Kaltleiterwiderstand 3b aufgeteilt. Bei dieser Schaltung wild die betriebsmäßige Verlustleistung für den Kaltleiter 3 gegenüber Fig. 1 reduziert. Der Kaltleiter 3 ist vorteilhafterweise räumlich mit dem Festwiderstand 5 zusammengebaut und wirkt vor allem als temperatur- und strombegrenzendes Sicherungselement.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine vierstufige Gebläsesteuerung gezeigt, bei der der Kaltleiter 3c in vorteilhafter Weise räumlich mit Festwiderständen 5b und 5 c zusammengebaut ist und in den Gebläsestufen I, II, III sowohl als Vorwiderstand als auch als temperatur- und strombegrenzendes Sicherungselement wirkt. Der Kaltleiterwiderstand kann auch entsprechend dem Ausführungsbeispiel 2 aufgeteilt sein.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltung einer vierstufigen Gebläsesteuerung sind Kaltleiter 3d, 3e, 3f jeweils als selbstsichernde Vorwiderstände für eine Gebläsestufe eingesetzt. Auch hier können die einzelnen Kaltleiter 3 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 aufgeteilt sein.
Der Kaltleiter-Vorwiderstand 3 braucht nur für die betriebsmäßige Verlustleistung dimensioniert sein." Er braucht keine Redundanz für Störfälle. Der Kaltleiter-Vorwiderstand kann somit kompkat aufgebaut und direkt in die thermoplastischen Heizungs- und Gebläsegehäuse eingebaut werden. Der Kaltleiter-Vorwiderstand hat keinerlei bewegliche Teile, unterliegt somit auch keinem Verschleiß und keinen Einschränkungen der Funktionssicherheit im Langzeitbetrieb. Ferner ist der Sicherheitsablauf reversibel, also zerstörungsfrei und somit jederzeit überprüfbar. Nachdem die Sicherungsfunktion des Kaltleiter-Vorwiderstandes 3 angesprochen hat, genügt eine geringe Abkühlung, z. B. durch kurzes Abschalten der Betriebsspannung, um den Vorwiderstand wieder in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Kaltleiter-Vorwiderstände 3 keinerlei zusätzlichen Verkabelungsaufwand benötigen.
Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele des mechanischen Aufbaus von überlastungssicheren Vorwiderständen sind in den Fig. 5 bis 7 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 5 einen mechanischen Aufbau entsprechend dem Schaltungsbeispiel nach Fig. 1. Der Kaltleiterwiderstand 3 ist durch Weichlöten oder durch Kleben mit Leitkleber elektrisch, thermisch und mechanisch mit zwei metallischen Abschluß- und Kühlplatten 6a und 6b verbunden.
Abgewinkelte Schenkel 7 der Anschlußplatten 6a und 6b sind mit einer elektrisch isolierten Grundplatte 8 vernietet, verstemmt oder in dieselbe eingegossen. Diese Schenkel 7 dienen gleichzeitig als elektrische Anschlußstecker 9a und 9b. Die Kühlplatten 6a und 6b sind vorzugsweise im Gebläseluftstrom angeordnet und
·. y;.\~-- . ■■·■ — 7 —
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können zur Verbesserung der Kühlwirkung mit zusätzlichen Rippen und Turbulenzausprägungen 10 versehen sein.
Bei dem in Fig * 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kaltleiter 3g zwischen den Kühl- und Kontaktflächen 6c und 6d eingeklemmt. Der scheibenförmige Kaltleiter 3g ist mit einem zentrischen Loch versehen. Ein Isolierstift 11 hält zusammen mit einem Federelement 12,zum Beispiel einer Federscheibe oder Tellerfeder und einem Klemmelement 13,zum Beispiel einer Sicherungsscheibe oder einer Mutter, die Kontaktfläche 6c und 6d und den Kaltleiter 3g federnd zusammen. Zur besseren elektrischen bzw. thermischen Kontaktierung kann zwischen dem Kaltleiter 3g und den Kontaktflächen 6c und 6d eine entsprechende Leitpaste angebracht sein.
Das in Fig. 7 und 7a dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen mechanischen Aufbau einer Schaltungsanordnung nach Fig. Auf einer Grundplatte 14 sind gedruckte Widerstände 5d und 5e angeordnet und mit einem Anschlußstecker 15 verbunden. Die Widerstandsbahn 5f dient als Kontaktfläche für den Kaltleiter 3h. Durch eine Klemmverbindung entsprechend Fig. 6 ist der Kaltleiter 3h mit der Kontaktfläche 5f und dem sich zur Kühl- und Anschlußplatte einstückig erweiternden Stecker 15a verbunden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und ünterkorabinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.
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Claims (9)

7 7 "7 L ? 6 PATENTANWÄLTE DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU D-8500 NÜRNBERG ESSEN WEINSTRASSE 4-0 TELEFON O? 11 / 20 37 27 TELEX 06 / 23135 Nürnberg, 27. 05. 1977 17/53 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr.Behr GmbH & Co. KG, Mauserstrasse 3, D-7000 Stuttgart 30 Ansprüche
1. Überlastungssichere Schaltung zur Leistungsabstufung elektrischer Gebläseantriebe, insbesondere für Heizungs-, für Lüftungs- und Klimagebläse in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des elektrischen Gebläseantriebsmotors (4) ein Kaltleiter (3) als Vorwiderstand geschaltet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter (3) in Reihe mit einem oder mehreren festen Vorwiderständen (5) liegt.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter (3) zwischen zwei metallischen elektrischen Anschluß- und Kühlplatten (6) angeordnet ist.
4. Schaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (6) mit Rippen und/oder Turbulenzausprägungen (10) versehen sind.
5. Schaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterwiderstand (3) mit den Kontakt- und Kühlplatten (6) verlötet ist.
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_ 2 —
6. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterwiderstand (3) mit den Kontakt- und Kühlplatten (6) verklebt ist.
7. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterwiderstand (3) mittels Federelementen (12) und Klemmelementen (13) federnd zwischen die Platten (6) geklemmt ist.
8. Schaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwiderstände (3, 5) im Gebläseluftstrom angeordnet sind.
9. Schaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und Anschlußplatten (6) einstückig mit einem Anschlußstecker (15) ausgebildet sind.
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