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Dokumentenidentifikation DE3688800T2 10.02.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0194892
Titel Schutzsysteme für einen Kältemaschinenkompressormotor.
Anmelder Texas Instruments Inc., Dallas, Tex., US
Erfinder De Filippis, Pietro, Aversa, IT;
Calenda, Ciro, Parco Cerimele Aversa, IT;
Notaro, Giuseppe, Pomigliano D'Arco Napoli, IT;
Rotulo, Fabrizio, I-80127 Napoli, IT;
Pejouhy, Radi, Marshfield, MA 02050, US;
D'Entremont, John R., Foxboro, MA 02035, US;
Nield, Joseph, Cumberland, R.I. 02864, US;
Beggs, Louis C., Attleboro, MA 02703, US
Vertreter Prinz, E., Dipl.-Ing.; Leiser, G., Dipl.-Ing.; Schwepfinger, K., Dipl.-Ing.; Bunke, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Degwert, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 81241 München
DE-Aktenzeichen 3688800
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 14.03.1986
EP-Aktenzeichen 863018578
EP-Offenlegungsdatum 17.09.1986
EP date of grant 04.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.1994
IPC-Hauptklasse H02H 5/04

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Motorschutzvorrichtungen bilden das Gebiet der Erfindung, und die Erfindung betrifft genau er ein Kompressormotorsystem für Kältemaschinen mit Eigenmotorüberlastschutz sowie Motorschutzvorrichtungen zur Verwendung in einem solchen System.

Thermostatmetallmotorschutzvorrichtungen, die einen sogenannten Eigenmotorüberlastschutz bereitstellen können, sind wohlbekannt. Solche Schutzvorrichtungen sprechen sowohl auf Strom als auch auf Temperatur an und liefern sowohl einen Kurzzeit- (blockierter Rotor) als auch einen Grenzauslöseschutz (Betriebsüberlast), um eine Überhitzung von Motoren entweder aufgrund von starken, stoßartigen Überlasten von kurzer Dauer oder aufgrund von kleineren Motorüberlasten längerer Dauer zu verhindern. Bei einer solchen Eigenmotorschutzvorrichtung ist ein gekrümmtes Thermostatmetallmittel so angeordnet, daß es eine ausgewählte thermische Kopplung mit einem Elektromotor aufweist, wenn die Schutzvorrichtung an ihrer Sollposition an dem Motor angebracht ist. Die Schutzvorrichtung weist auch ein elektrisches Widerstandsheizsystem auf, das mit dem Motor in Reihe geschaltet ist, um den Motorstrom zum Heizen des Thermostatmetallmittels in Reaktion auf einen in dem Heizsystem fließenden Strom zu führen. Während des normalen Motorbetriebs, wo der Motorstrom innerhalb eines vorausberechneten normalen Bereichs variiert, wirkt der kombinierte Heizeffekt von der thermischen Kopplung mit dem Motor und von dem elektrischen Heizsystem so, daß das Thermostatmetallmittel unbetätigt bleibt, um einen normalen Motorbetrieb aufrechtzuerhalten. Tritt jedoch ein Fehlerzustand auf, der zu einer Überhitzung des Motors führen würde, so daß ein Motorschaden auftreten könnte, dann erwärmen die kombinierten Heizeffekte das Thermostatmetallmittel auf eine ausgewählte Betätigungstemperatur, so daß es sich in eine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung mit Schnappwirkung bewegt, um die Kontakte der Schutzvorrichtung zu trennen und den Motorbetrieb zu unterbrechen. Liegt der Fehlerzustand an einer kleinen Überlast oder ähnlichem und bewirkt er eine geringe Erhöhung der Motortemperatur von beträchtlicher Dauer, so daß schließlich tendenziell die Motorisolierung oder ähnliches beschädigt wird, dann überwiegt die Grenzauslösecharakteristik der Schutzvorrichtung, und die Schutzvorrichtung wird typischerweise in Reaktion auf den kombinierten Heizeffekt der Wärmeübertragung von dem Motor und von einem geringen Überlaststrom in dem Widerstandsheizsystem der Schutzvorrichtung betätigt, um dadurch einen sogenannten Betriebsüberlastschutz für den Motor bereitzustellen. Tritt andererseits ein Fehlerzustand wie ein blockierter Rotor auf, dann führt dies zu einem starken, stoßförmigen Anwachsen des Motorstroms, das tendenziell eine schnelle Erhöhung der Motortemperatur hervorrufen würde. In diesem Fall überwiegt die Kurzzeitauslösecharakteristik der Schutzvorrichtung, und die Schutzvorrichtung wird hauptsächlich in Reaktion auf das Anwachsen des Motorstroms in dem Widerstandsheizsystem der Schutzvorrichtung betätigt, um den Motorbetrieb zu unterbrechen, bevor die vorausberechnete Überhitzung des Motors auftritt, um dadurch einen sogenannten Rotorblockierungsschutz für den Motor bereitzustellen.

Bei der typischen Eigenmotorschutzvorrichtung kühlt sich das Thermostatmetallmittel dann auf eine relativ niedrigere Rückstelltemperatur ab und kehrt mit Schnappwirkung in seine ursprünglich gekrümmte Ausgestaltung zurück, so daß dann, wenn der Fehlerzustand während der von der Schutzvorrichtung bereitgestellten Abschaltzeit korrigiert worden ist, der normale Arbeitsbetrieb des Motors wiederaufgenommen wird. Dauert jedoch der Fehlerzustand an, dann schaltet sich die Schutzvorrichtung in der beschriebenen Weise über einen ausreichend langen Zeitraum ohne Schaden für den Motor zyklisch an und aus, um zu ermöglichen, daß ein Bediener eingreift, um den Fehlerzustand zu korrigieren. Zu diesem Zweck wies das in der Schutzvorrichtung verwendete Thermostatmetallmittel wünschenswert eine relativ niedrige Rückstelltemperatur auf, die so gewählt wurde, daß eine Abschaltzeitcharakteristik bereitgestellt wurde, die einen Zeitraum für den Eingriff durch den Bediener zuließ, der mit der praktischen Lebensdauer der elektrischen Kontakte und anderer Bauteile in der Schutzvorrichtung vereinbar ist.

Man wird verstehen, daß die während der Überhitzung auftretende Motortemperatur die Temperaturgrenzen der in den Motorwicklungen verwendeten Isoliermaterialien überschreiten könnte. Durch ein zyklisches An- und Abschalten der Schutzvorrichtung während des Andauerns eines Fehlerzustandes im Motor könnte die Lebensdauer der in den Schutzvorrichtungen verwendeten elektrischen Kontakte oder anderer Bauteile überschritten werden. Dementsprechend sind die Spezifikationen für Motoren und Motorschutzvorrichtungen typischerweise in Standards vorgeschrieben, die in verschiedenen Ländern von Testdiensten und Industrievereinigungen sowie von Regierungsbehörden und ähnlichem erstellt worden sind, um sicherzustellen, daß die Motoren und Schutzvorrichtungen die Eigenschaften aufweisen, die erforderlich sind, um die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen zu erfüllen. Während verschiedene Standards Spezifikationen in verschiedenen Ausdrücken erstellen, sollen die Spezifikationen typischerweise verwandte Anforderungen erfüllen und weisen deshalb in der Tendenz ähnliche Merkmale auf. Dies heißt, daß die Schutzvorrichtungen bei der erfolgreichen Anwendung von Motorschutzvorrichtungen zum Bereitstellen eines Eigenüberlastschutzes für spezielle Elektromotoren, um diese Standardanforderungen zu erfüllen, gewöhnlich mit einer ausgewählten Kombination aus Kurzzeitauslöse- (blockierter Rotor) und Grenzauslösecharakteristika (Betriebsüberlast) versehen sind, um den gewünschten Schutz zu erreichen. In dieser Hinsicht können die gewünschten Leistungscharakteristika für Eigenmotorschutzvorrichtungen eines bestimmten Herstellers oder einer Gruppe von Zulieferern unter Bezug auf auf den Kurzzeitauslösestrom (blockierter Rotor), der zum Auslösen der Motorschutzvorrichtung innerhalb einer spezifizierten kurzen Auslösezeit erforderlich ist, sowie unter Bezug auf den Grenzauslösestrom (Betriebsüberlast) definiert sein, unter der Annahme, daß der Strom und die Wärmeübertragung zu dem Thermostatmetallmittel auf einem ausgewählten, konstanten Niveau stabilisiert sind. In einer weit verwendeten Spezifikation für Motorschutzvorrichtungen sind beispielsweise die Eigencharakteristika einer Gruppe von Motorschutzvorrichtungen, die zur Verwendung in einer bestimmten Kategorie handelsüblicher Anwendungen verfügbar sind, unter Bezug auf den Kurzzeitauslösestrom für eine Kurzauslösezeit von zehn (10) Sekunden definiert sowie unter Bezug auf den stabilisierten Grenzauslösestrom (der gewöhnlich bestimmt wird, indem der Strom in Intervallen von etwa 15 Minuten schrittweise erhöht wird), wobei von einer effektiven Schutzvorrichtungsumgebungstemperatur von 65ºC ausgegangen wird (die Umgebungstemperatur ist für das Thermostatmetallmittel bei normalem Arbeitsbetrieb des Motors bei Vollast bestimmt), wobei auf diese Charakteristika typischerweise allgemeiner Bezug genommen wird, indem die Charakteristik als ein Verhältnis zwischen solchen Kurzzeitauslöse- und Grenzauslöseströmen ausgedrückt wird. Eigenmotorschutzvorrichtungen mit Leistungscharakteristika, die auf diese Weise allgemein innerhalb bestimmter Bereiche definiert sind, werden dann unter Verwendung praktischer Tests bezüglich der Temperaturanstiegsrate und der maximal erlaubten Temperaturen der Motorwicklungen und ähnlichem mit speziellen Motoren verwendet, um dadurch selektiv einzelne Schutzvorrichtungen an die Motoren anzupassen, so daß die Standardanforderungen für diese Motoren erfüllt sind und für einzelne Motoren der gewünschte Eigenschutz gegen Überlast bereitgestellt wird, die möglicherweise auftritt.

Um die heutigen Leistungsanforderungen für einen Eigenmotorschutz wie oben beschrieben zu erfüllen, wurde das Thermostatmetallmittel in der Schutzvorrichtung mit ausgewählten elektrischen Widerstandseigenschaften versehen und als Teil des Widerstandsheizsystems der Schutzvorrichtung in den Motorkreis aufgenommen. D.h., beim Vorsehen einer ausreichenden Heizung für das Thermostatmetallmittel zur Betätigung der Schutzvorrichtung bei jedem der verschiedenen unterschiedlichen Motorüberlastzustände, die möglicherweise vorkommen, hat man herausgefunden, daß aufgrund der Wärmeübertragungseffekte die direkt in einem Thermostatmetallmittel mit ausgewählten elektrischen Widerstandseigenschaften erzeugte Wärme schneller wirksam ist als eine von dem Motor oder einem anderen Widerstandsheizmittel zum Erhöhen der Temperatur des Thermostatmetallmittels übertragene Wärme. Der Heizeffekt des Widerstands in dem Thermostatmetallmittel wurde typischerweise dafür benötigt, den komplexen Heizmustern gerecht zu werden, die zum Bereitstellen des gewünschten Bereichs an Motorschutz erforderlich sind. Daraus ergab sich, daß das Thermostatmetallmittel in den Motorstromkreis geschaltet werden mußte, und da durch elektrische Kontakte oder Träger oder ähnliches eine elektrische Verbindung mit dem Thermostatmetallbetätigungsmittel hergestellt werden mußte, bedeutete dies, daß die anfänglich in dem gekrümmten Thermostatmetallmittel vorgesehenen Ansprechcharakteristika in der Tendenz während des Zusammenbaus der Schutzvorrichtung verändert wurden. Dies bedeutete wiederum, daß nach dem Zusammenbau der Schutzvorrichtung gewöhnlich eine Kalibrierung der Schutzvorrichtung erforderlich war, um die Anforderungen an den Motorschutz zu erfüllen. Demnach wiesen solche Motorschutzvorrichtungen typischerweise relativ komplexe und aufwendige Strukturen auf und erforderten typischerweise komplexe Herstellungs- und Kalibrierungsprozesse. Es wäre wünschenswert, wenn die Vorteile einer Eigenmotorschutzvorrichtung gegen Überlast unter Verwendung einer relativ weniger komplexen und weniger aufwendigen Motorschutzeinrichtung sowie eines bequemeren Verfahrens zum Zusammenbau der Vorrichtung erreicht werden könnten, wobei dennoch die heutigen industriellen Anforderungen erfüllt werden.

In der DE-U-1 940 613 und der FR-A-1 254 230 sind thermisch betriebene Schalter zum Schutz von Elektromotoren beschrieben, bei denen der Motorstrom durch eine elektrische Widerstandseinrichtung läuft, und die so erzeugte Wärme trifft auf ein Bimetallscheibenelement mit Schnappwirkung, das in dem Gehäuse dicht an der Heizeinrichtung gehalten wird und sich bei ausreichender Erwärmung so biegt, daß es einen Schaltkontakt an dem Element von einem festen Kontakt wegbewegt.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Eigenmotorschutzvorrichtung vorzusehen.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine auf Strom und Temperatur ansprechende Motorschutzvorrichtung vorgesehen, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie auf spezielle Art an einem Elektromotor angebracht werden kann, um bei der Verwendung einen Kurzzeit- und Grenzauslöseschutz für den Motor bereitzustellen, wobei die Schutzvorrichtung aufweist: einen Sockel, ein erstes, am Sockel angebrachtes Kontaktmittel, das in der normalen, ersten Position mit einem komplementären Kontaktmittel in Eingriff steht, so daß bei der Verwendung ein Versorgungsstromkreis zu dem Motor geschlossen ist, wobei das komplementäre Kontaktmittel zu einer zweiten Position bewegbar ist, um außer Eingriff mit dem ersten Kontaktmittel zu gelangen, damit der Versorgungsstromkreis zu dem Motor geöffnet wird, ein Thermostatmetallmittel, das ein gekrümmtes, mit Schnappwirkung arbeitendes Thermostatmetallelement mit einer ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung und einer umgekehrt gekrümmten Ausgestaltung aufweist, wobei sich das Element von der ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung in die umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung verändert, wenn es auf eine genaue Betätigungstemperatur erwärmt ist, und wobei es am Sockel so angebracht ist, daß es mit einer speziellen thermischen Kopplung mit dem Motor angeordnet ist, wenn die Schutzvorrichtung auf die spezielle Art an dem Motor angebracht ist, sowie eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung, die so geschaltet ist, daß bei der Verwendung der Strom zu dem Motor durch sie läuft, und die so angeordnet ist, daß sie bei der Verwendung mit der Heizung des Thermostatmetallmittels durch den Motor zusammenwirkt, so daß es dem Element ermöglicht wird, in seiner ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung zu bleiben, wenn in der Heizeinrichtung normale Betriebsströme fließen, und daß das Thermostatmetallelement in seine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegt wird, wenn entweder Kurzzeitauslöse- oder Grenzauslöse-Fehlermotorströme in der Heizeinrichtung fließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatmetallelement an dem Sockel unbefestigt an irgendeinem Träger, im wesentlichen frei von von außen aufgebrachten Kräften und außerhalb eines Motorstromkreises, so daß bei der Verwendung kein Motorstrom durch das Element fließt, sowie an einer solchen Stelle relativ zu dem komplementären Kontaktmittel angeordnet ist, daß dieses außer Eingriff mit dem ersten Kontaktmittel gelangt, wenn das Element in seine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegt wird.

Eine Motorschutzvorrichtung kann Eigenüberlastschutz für Kompressormotoren bereitstellen, wie sie bei Haushaltskühlgeräten verwendet werden. Eine solche Motorschutzvorrichtung und das entsprechende System kann einen relativ wenig komplexen und aufwendigen Aufbau haben. Eine Reihe von Eigenmotorschutzvorrichtungen, die insbesondere für Kompressormotorensysteme für Kältemaschinen geeignet sind, können vorgesehen sein, bei welchen sich Charakteristika der Schutzvorrichtungen in der Serie in ausgewählten Stufen unterscheiden, so daß aus der Serie ausgewählte Schutzvorrichtungen zur Verwendung bei der Bereitstellung eines Eigenüberlastschutzes für Motoren in Kältemaschinenkompressorsystemen geeignet sind, die möglicherweise in einer handelsüblich anerkannten Kategorie wie bei Haushaltskühlgeräten vorkommen. Es können Systeme mit Festkörper-PCT-Motorstarteinrichtungen vorgesehen sein, die eine Widerstandsschalteinrichtung mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes aufweisen, wobei die Schutzvorrichtungen verbesserte Rückstellzeiten haben, die mit den Rückstellzeiten der Motorstarteinrichtungen vereinbar sind.

In dieser Hinsicht hat man nun erkannt, daß Schutzvorrichtungen, die zum Bereitstellen eines Eigenmotorüberlastschutzes für hermetisch abgedichtete Kühlschrankkompressormotoren bei Haushaltskühlgeräten (Haushaltskühlschränke und -kühltruhen, Haushaltsentfeuchter sowie Kühlmaschinen für Wasserkühler und Verkaufsmaschinen für alkoholfreie Getränke sind typischerweise in diese Kategorie aufgenommen) verwendet werden, typischerweise, wie oben allgemein angegeben, Kurzzeitauslöse- (blockierter Rotor) und Grenzauslöseströme (Betriebsüberlast) mit Verhältnissen solcher Ströme im Bereich von 2,5 bis 3,5 für bestimmte Motorsysteme und im Bereich von 3,5 bis 4,5 für die übrigen Motorsysteme aufweisen. D.h., die Stromverhältnisse finden sich im unteren Bereich, wenn die Kompressormotoren von dem Typ sind, der mit 110 Volt zu betreiben ist, wobei ein auf Strom ansprechender Motorenstart unter Verwendung elektromechanischer Startrelais oder ähnlichem erforderlich ist, oder sie befinden sich im oberen Bereich, in dem andere Startrelaismittel wie Widerstandsstartrelais für Spaltphasenmotoren mit positivem Temperaturkoeffizienten oder ähnliches verwendet werden, die bei 220 Volt zu betreiben sind. Man hat nun auch herausgefunden, daß solche Kurzzeitauslöse-/Grenzauslösestromverhältnisse bei einer speziellen Anordnung der Schutzvorrichtungsbauteile durch eine Thermostatmetallbetätigungseinrichtung erreicht werden, die außerhalb des Motorwicklungskreises angeordnet ist und die genau in die Schutzvorrichtung eingesetzt werden kann, um die gewünschten Eigenüberlastschutzcharakteristika bereitstellen zu können, ohne daß eine Kalibrierung der Schutzvorrichtung nach dem Zusammenbau der Schutzvorrichtung oder nach dem Einsetzen in ein Kompressormotorensystem für eine Kältemaschine erforderlich ist.

Kurz, ein Beispiel für ein neues und verbessertes Kompressormotorensystem für Kältemaschinen mit verbessertem Eigenmotorschutz, wie es durch diese Erfindung vorgesehen ist, weist einen Elektromotor und einen durch den Motor betriebenen Kühlmaschinenkompressor auf, die hermetisch in einem gemeinsamen Mantel versiegelt sind, sowie eine auf Strom und Temperatur ansprechende Motorschutzvorrichtung, die einen Kurzzeitauslöse- und einen Grenzauslöseschutz für den Motor bereitstellt.

Die Systeme umfassen je nach Wunsch elektromechanische Motorstartrelais oder Widerstandsstartrelais mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes.

Die Schutzvorrichtung kann ein Sockelmittel aufweisen, an dem Sockelmittel angebrachte Kontaktmittel für eine Relativbewegung zwischen Positionen, die den Motorstromkreis öffnen und schließen, sowie ein Thermostatmetallmittel, das sich von einer ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung mit Schnappwirkung in eine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegen kann, wenn das Thermostatmittel auf eine ausgewählte Betätigungstemperatur erwärmt ist. Das Thermostatmetallmittel kann mit Schnappwirkung in seine ursprünglich gekrümmte Ausgestaltung zurückkehren, wenn es dann auf eine relativ niedrigere Rückstelltemperatur abgekühlt wird. Das Thermostatmetallmittel ist an dem Sockelmittel der Schutzvorrichtung angebracht, um die Kontaktmittel in Reaktion auf die Bewegung des Thermostatmittels zwischen den gekrümmten Ausgestaltungen zwischen der Position zum Öffnen des Stromkreises und der zum Schließen des Stromkreises zu bewegen.

Das Thermostatmetallmittel ist in ausgewählter Wärmeübertragungsbeziehung mit dem Elektromotor gekoppelt, aber es befindet sich außerhalb des Motorstromkreises, so daß der Motorstrom nicht durch das Thermostatmetallmittel gerichtet wird. Allerdings ist eine auf den Motorstrom ansprechende Widerstandsheizeinrichtung so angeordnet, daß eine ausgewählte Wärme zu dem Thermostatmetallmittel auf solche Weise übertragen wird, daß sie mit der thermischen Kopplung des Thermostatmetallmittels mit dem Motor zusammenwirkt, um sowohl einen Kurzzeitauslöse- als auch einen Grenzauslöseschutz für den Motor bereitzustellen.

Das Sockelmittel kann aus einem elektrisch isolierenden Material mit relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit sein, und eine Ausnehmung kann darin angeordnet sein. Bevorzugt erstreckt sich eine Erhebung aus dem Sockelmaterial mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bis in die Ausnehmung, um das Sockelmittel mit einer zusätzlichen Wärmesenkenkapazität zu versehen. Die Heizeinrichtung ist innerhalb der Ausnehmung angeordnet und umgibt bevorzugt die im Zentrum der Ausnehmung vorgesehene Erhebung aus dem Basismaterial. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Heizeinrichtung bevorzugt aus einem Drahtmaterial mit einem ausgewählten Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes wie Nickel gebildet. Das Thermostatmetallmittel weist eine runde Thermostatmetallscheibe auf, die in der Ausnehmung an einer Ausnehmungsschulter angeordnet ist, um sich über der Heizeinrichtung in enger thermischer Kopplung zu der Heizeinrichtung zu erstrecken, so daß sie normalerweise frei von einer von außen aufgebrachten Belastung innerhalb der Ausnehmung ist. Die Schutzvorrichtung umfaßt auch ein festes Kontaktmittel, das außerhalb der Ausnehmung an dem Sockelmittel angebracht ist, sowie einen elastischen, beweglichen Kontaktarm, der sich über die Ausnehmung erstreckt, wobei die Thermostatmetallscheibe in der Ausnehmung normalerweise frei von einer aufgebrachten Belastung gehalten werden kann. Der bewegliche Kontaktarm greift normalerweise an dem festen Kontaktmittel ein, um den Motorstromkreis zu schließen, und der Arm ist durch eine Bewegung der Thermostatscheibe in ihre umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung so zu bewegen, daß der Arm außer Eingriff mit dem festen Kontaktmittel gebracht wird, um den Motorstromkreis zu öffnen. Der bewegliche Kontaktarm kehrt auch ihn seine den Stromkreis schließende Position zurück, wenn sich die Thermostatscheibe danach abkühlt und in ihre ursprünglich gekrümmte Ausgestaltung zurückschnappt. Mit dem festen bzw. dem beweglichen Kontaktmittel elektrisch verbundene Anschlußmittel erstrecken sich von dem Sockelmittel, um die Motorschutzvorrichtung in den elektrischen Motorkreis einzuschalten. Die Ausnehmung in dem Schutzvorrichtungssockelmittel weist bevorzugt ein Ende auf, das sich an einer Seite des Sockels öffnet, einen Ausnehmungsboden und eine Seitenwand, eine Schulter in der dem offenen Ende der Ausnehmung zugewandten Seitenwand sowie eine weitere Öffnung in der Ausnehmungsseitenwand. Diese Seite des Sockelmittels weist auch Nuten und Bezugsflächen auf, die darin zur Aufnahme und genauen Positionierung der Heizeinrichtung, des Thermostatmetallmittels, des Kontaktmittels und der Anschlußmittel der Schutzvorrichtung in einer vorbestimmten Beziehung zueinander an dem Sockelmittel ausgebildet sind.

Die Heizkapazität der elektrischen Heizeinrichtung kann bezüglich der Wärmeleitfähigkeit und der Kapazität der Thermostatmetallscheibe, des Sockelmittels und der anderen Schutzvorrichtungsbauteile so eingestellt sein, daß die Schutzvorrichtung mit einem Verhältnis zwischen dem Kurzzeitauslösestrom (für eine kurze Zeit von zehn Sekunden) und dem Grenzauslösestrom (stabilisiert) im Bereich von 2,5 bis 4,5 vorgesehen sein kann, wobei die effektive Schutzvorrichtungsumgebungstemperatur 65ºC beträgt. Bevorzugt sind eine Reihe von solchen Motorschutzvorrichtungen zur Verwendung bei Kompressormotorsystemen für Kältemaschinen bei Haushaltskühlgeräten vorgesehen, um bei solchen Systemen sowohl einen Kurzzeitauslöse- als auch einen Grenzauslöseschutz vorzusehen, die möglicherweise vorkommen, wobei die Reihe Heizeinrichtungen mit Stromnennwerten aufweist, die bevorzugt im Bereich von eins bis zehn Ampere liegen, und wobei die Stromnennwerte der einzelnen Heizeinrichtungen in Stufen voneinander getrennt sind, die etwa 5% des Stromnennwertes des nächstniedrigeren Heizungsstromnennwertes in der Serie entsprechen, und mit Betätigungstemperaturen für die Thermostatmetallscheibe bevorzugt im Bereich von etwa 90ºC bis 160ºC, die in Stufen von etwa 5ºC voneinander getrennt sind. Die Wärmekapazitäten der Schutzvorrichtungen mit dem beschriebenen Aufbau werden so reguliert, daß sie für einige Schutzvorrichtungen Rückstellzeiten in einem Bereich vorsehen, dessen Obergrenze wenigstens um etwa 150 Sekunden darüberliegt, so daß die Verwendung der Schutzvorrichtungen in Kompressormotorsystemen für Kältemaschinen möglich wird, die Motorstarteinrichtungen mit Widerstandsschaltmitteln mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes verwenden, die mit den Rückstellzeiten solcher Starter vereinbar sind.

Bei dieser Anordnung sind die Schutzvorrichtungssockel, die Kontakte, Anschlüsse, Heizeinrichtungen und die Thermostatmetallscheibenmittel für eine einfache Herstellung und den einfachen Zusammenbau geeignet. Die Thermostatmetallscheibe muß nicht einen ausgewählten spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, und sie erfordert nicht etwa eine hohe Differenz zwischen ihrer Betätigungs- und Rückstelltemperatur, so daß sie leicht so herzustellen ist, daß sie genau vorbestimmte thermische Ansprechcharakteristika zeigt, wenn sie frei von von außen aufgebrachten Kräften ist. Wird die Thermostatmetallscheibe dann in die Schutzvorrichtung eingebaut, dann muß sie nicht geschweißt, verklemmt oder über eine Anschlußlitze in irgendeinen elektrischen Stromkreis eingeschaltet werden und wird demnach an dem Schutzvorrichtungssockel frei von von außen aufgebrachten Kräften angebracht, wobei sie die genau vorbestimmten thermischen Ansprechcharakteristika zum Öffnen und Schließen des Motorstromkreises zeigen kann. Da die Thermostatmetallscheibe nicht in den Motorstromkreis geschaltet ist, kann sie in enger thermischer Kopplung mit einer getrennten elektrischen Widerstandsheizeinrichtung angeordnet und dicht zwischen der Heizeinrichtung und einem elastischen Kontaktarm angeordnet sein, der mit der Heizeinrichtung in Reihe geschaltet ist und auf der gleichen Polarität liegt, um dadurch den Kontaktarm zwischen Positionen zum Öffnen und zum Schließen des Motorstromkreises zu bewegen, ohne daß schwere Bewegungsübertragungsmittel oder ähnliches erforderlich wären. Auf diese Weise läßt sich die Thermostatmetallscheibe leicht dimensionieren und relativ zu dem Motor und der getrennten Heizeinrichtung thermisch koppeln, um Verhältnisse zwischen dem Kurzzeitauslöse- und dem Grenzauslösestrom im Bereich von 2,3 bis 4,5 bereitzustellen, um die strikten Anforderungen zur Verwendung bei Kompressormotorsystemen für Kältemaschinen für Haushaltskühlgeräte und ähnliches zu erfüllen. Die Schutzvorrichtungen können auch Rückstellzeiten bei solchen Motorsystemen zeigen, die mit der Verwendung neuerer Widerstandstypen von Motorstartrelais vereinbar sind, die Widerstandsschaltmittel mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstands aufweisen, der deutliche Zeitperioden zum Zurückstellen während des zyklischen Durchlaufens des Systems erfordert, während ein Fehlerzustand anhält. Ist außerdem der elastische Kontaktarm in der Schutzvorrichtung nicht während des Erwärmens und Abkühlens des Thermostatmetallmittels bei Temperaturen unter dessen Betätigungstemperatur einer kriechartigen Bewegung unterworfen, dann kann die Elastizität des Kontaktarms leicht so gewählt werden, daß in der Schutzvorrichtung genau vorbestimmte Kontaktdrücke vorgesehen sind, um eine verbesserte Lebensdauer der Schutzvorrichtung zu erreichen. Der Aufbau der Schutzvorrichtung eignet sich ferner für einen präzisen und genauen und unaufwendigen Zusammenbau, um die von der heutigen Industrie geforderten hohen Qualitätsstandards zu erreichen.

Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Aufgaben, Vorteile und spezielle Merkmale der neuen und verbesserten Schutzvorrichtung und des Kompressormotorsystems dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung; darin zeigen

Fig. 1 eine diagrammatische Seitenaufrißansicht eines Kompressormotorsystems für Kältemaschinen nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung der elektrischen Verbindung der Bauteile in dem Kompressormotorsystem für Kältemaschinen von Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilseitenaufrißansicht des Systems von Fig. 1 aus der Sicht längs der Linie 3-3 von Fig. 1 einschließlich einer Draufsicht der in das System integrierten Schutzvorrichtung;

Fig. 4 eine Seitenaufrißansicht der Schutzvorrichtung von Fig. 3 zur Veranschaulichung der Schutzvorrichtung aus der Sicht längs der Linie 4-4 von Fig. 1;

Fig. 5 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 4 zur Veranschaulichung des Sockels der Schutzvorrichtung von Fig. 4, wobei andere Bauteile der Schutzvorrichtung entfernt sind;

Fig. 6 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 5 in einem vergrößerten Maßstab zur Veranschaulichung des Anbringens einiger Schutzvorrichtungsbauteile in dem Sockel von Fig. 5;

Fig. 7 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 6 zur Veranschaulichung des Anbringen s weiterer Schutzvorrichtungsbauteile in dem in Fig. 6 veranschaulichten Aufbau;

Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie 8-8 von Fig. 7;

Fig. 9 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 5 zur Veranschaulichung des Sockels einer alternativen Ausführungsform der Schutzvorrichtung der Erfindung; und

Fig. 10 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 6 zur Veranschaulichung des Anbringens einiger Schutzvorrichtungsbauteile in einer weiteren alternativen Ausführungsform der Schutzvorrichtung der Erfindung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Unter Bezug auf die Zeichnungen gibt 10 in Fig. 1-4 ein Kompressormotorsystem für Kältemaschinen an, das mit einer herkömmlichen, abgedichteten Kompressoreinheit 12, einer durch diese Erfindung vorgesehenen Schutzvorrichtung 14 und einer herkömmlichen PTC-Motorstarteinrichtung 16 gezeigt ist. Die abgedichtete Kompressoreinheit umfaßt einen herkömmlichen Elektromotor 18 und einen von dem Motor betriebenen Kühlmaschinenkompressor 20, die in einem gemeinsamen Metallmantel 22 hermetisch abgedichtet sind. Die Einheit ist auf beliebige, herkömmliche Weise in einem (wie oben definierten) beliebigen Haushaltskühlgerät angebracht, z. B. wie in dem bei 24 in Fig. 1 im Diagramm veranschaulichten. Thermisch und elektrisch leitende Durchführungsstifte 26.1, 26.2 und 26.3 sind durch Glasdichtmittel 28 oder ähnliches gegen den Mantel und gegeneinander isoliert, um sich in abgedichteter Beziehung zum Herstellen der elektrischen Verbindung zu den Wicklungen des Elektromotors in dem Mantel durch den Mantel zu erstrecken. Der Motor umfaßt typischerweise eine Hauptwicklung 32 und eine Startwicklung 34, die an einem Ende mit Stiften 26.1 bzw. 26.2 und an ihren entgegengesetzten Enden gemeinsam mit dem Stift 26.3 verbunden sind, wie dies in Fig. 2 schematisch gezeigt ist. Die Motorstarteinrichtung 16 ist von einem beliebigen, herkömmlichen Typ, aber sie weist in einer unten diskutierten, bevorzugten Ausführungsform einen Festkörpermotorstarter mit einem Widerstandsschaltmittel 16.1 mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstands (PTC) auf. Da ein solcher Motorstarter in dem US- Patent Nr. 4 241 370 beschrieben ist, das hier als Bezugsschrift aufgenommen ist, wird dieser Starter hier nicht näher beschrieben, und es versteht sich, daß im Rahmen dieser Erfindung jedes beliebige, herkömmliche Festkörper- oder elektromechanische Motorstartrelais in dem System 10 verwendet wird. Die Motorschutzvorrichtung 14 stellt für den Motor 18 einen Eigenüberlastschutz bereit und ist zu diesem Zweck in der veranschaulichten Weise an dem Durchführungsstift 26.3 angebracht, so daß sie in einer ausgewählten, thermisch gekoppelten Beziehung zu dem Motor 18 angeordnet ist, wie dies in der am 14. November 1983 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 551 619 und weiter unten beschrieben ist.

Das Kompressormotorsystem 10 für Kältemaschinen umfaßt bevorzugt einen Kleinmotor 18, wobei bei Haushaltskühlgeräten typischerweise Motoren mit Nennleistungen im Bereich von 1/20 bis 1/3 PS verwendet werden. Die Schutzvorrichtung 14 kann einen Eigenmotorüberlastschutz entweder zum Schutz gegen Überhitzung unter Kurzzeitauslöse- oder Grenzauslösemotorfehlerzuständen bereitstellen, wie sie beispielsweise in Tabelle 1 dargestellt sind:

Tabelle I

Maximale Kompressormanteltemperatur

Schutzvorrichtungstyp Dünne Ausbreitung über dünner Fläche

Automatisch zurückgestellt 150ºC.

A. Anwendung auf Gleichstrom- und Wechselstromeinphasenmotoren mit einer Nennleistung von 1 PS oder weniger bei 110-115 oder 220-230 V.

B. Leistungstests nach der Versicherungsträgerlabornorm UL 984 vom 13. Juni 1984.

C. Die Schutzvorrichtung soll zwei Wochen in einem Dauertest mit blockiertem Rotor mit dem Motor arbeiten, mit dem sie verwendet werden soll, ohne daß die obengenannte Manteltemperatur überschritten wird oder der Motor dauerhaft beschädigt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Motorschutzvorrichtung 14 ein Gehäuse 15 mit einem Sockel oder einem Körper 38 und einer Abdeckung 39, die aus einem elektrisch isolierenden, glasgefülltem Nylonmaterial oder ähnlichem mit relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit geformt oder auf andere Weise ausgebildet sind; vgl. Figs. 1-4. Auf Wärme und Strom ansprechende Schaltmittel sind innerhalb des Gehäuses angeordnet, und das Gehäuse ist insbesondere zum Anbringen an einer Kältemaschinenkompressoreinheit geeignet, wobei jede beliebige Starteinrichtung 16 auf die Weise in dem System verwendet wird, wie dies in der obengenannten Patentanmeldung beschrieben ist. Der Sockel weist eine Ausnehmung 40 auf, die sich an einer Seite 38.1 des Sockels öffnet, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Ausnehmung weist einen Boden 40.1 und eine Seitenwand 40.2 auf, und eine Schulter 42 in der Seitenwand ist dem offenen Ende der Ausnehmung zugewandt. Eine erste Bezugsfläche 44 befindet sich an der Sockelseite 38.1 an einer Seite der Ausnehmung, und eine zweite Bezugsfläche 46 befindet sich an der gleichen Sockelseite an der entgegengesetzten Seite der Ausnehmung. Falls dies gewünscht ist, dann bilden Stege 40.3 Fixierflächen am Boden der Ausnehmung. Eine Öffnung 40.4 in der Ausnehmungsseitenwand steht mit einer in der Sockelseite 38.1 gebildeten Nut oder einem Kanal 38.2 in Verbindung, und zusätzliche Nuten 38.3, 38.4 befinden sich bevorzugt in vorbestimmter Beziehung zueinander und zu der Ausnehmung 40. Zugangsöffnungen 38.5 befinden sich bevorzugt in der Nut 38.2 nahe der Ausnehmungsseitenwandöffnung 40.4 und in der Bezugsfläche 46, während in der Nut 38.2 und den Bezugsflächen 44 und 46 Löcher 38.6 zur Montage und Fixierung der Leiter vorgesehen sind. Ein Steg 38.7 erstreckt sich bevorzugt um einen Teil des Sockelumfangs, um zur Erleichterung der Montage der Abdeckung mit einem (nicht gezeigten) entsprechenden Steg an der Abdeckung 39 zusammenzuwirken, und falls dies gewünscht ist, passen Fixierstifte 39.1 an der Abdeckung (in Fig. 8 ist einer gezeigt) in Fixierlöcher 38.8 in dem Sockel. Schlitze 38.9 in dem Sockelsteg stehen mit den Nuten 38.2 und 38.4 in Verbindung. Bei einer in Fig. 9 veranschaulichten, alternativen Ausführungsform (wo entsprechende Merkmale mit entsprechenden Bezugsziffern markiert sind), ist eine Erhebung 47 aus dem Sockelmaterial bevorzugt durch Formgebung oder ähnliches in einem Stück mit dem Sockel im Zentrum des Ausnehmungsbodens und von dem Boden nach oben stehend ausgebildet, so daß der Umfang 47.1 der Erhebung von der Ausnehmungsseitenwand 40.2 beabstandet ist und die Erhebung die Wärmekapazität des Sockel s an einer Stelle innerhalb der Sockelausnehmung erhöht. Bei dieser Konstruktion läßt sich der Sockel oder Körper 38 leicht durch Pressen oder ähnliches bilden, und falls die Ausnehmung, die Ausnehmungsschulter, die Bezugsflächen und die Nuten und ähnliches alle in der gleichen Sockelseite gebildet sind, lassen sie sich leicht an genau vorbestimmten Stellen relativ zueinander formen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist ein erstes elektrisches Leiterelement 48 aus kaltgewalztem Stahl oder ähnlichem in der Nut 38.2 angeordnet, wobei sich ein Ende 48.1 über eine Zugangsöffnung 38.5 nahe der Ausnehmungsseitenwandöffnung 40.4 erstreckt, und wobei sich sein entgegengesetztes Anschlußende 48.2 von der Nut durch einen Schlitz 38.9 erstreckt. Ein Lappen 48.3 ist in ein Anschlußfixierloch 38.6 eingepaßt und in dem Loch verbunden (gebogen oder gegabelt oder ähnliches, auf herkömmliche Weise), um das Leiterelement 48 an einer ausgewählten Stelle in der Nut zu befestigen. Das Element weist bevorzugt einen Abschnitt 48.4 mit begrenztem Querschnitt auf, der so gewählt ist, daß die Wärmeübertragung durch das Element begrenzt ist, und der Abschnitt ist bevorzugt gebogen, so daß er, wie gezeigt, in der Nut 38.2 untergebracht werden kann. Ein äußerer Anschluß 50 ist bevorzugt an das Anschlußende 48.2 geschweißt, wie dies in Fig. 7 bei 50.1 angedeutet ist, und Schweißansätze wie Rippen 48.5 sind bevorzugt an dem Elementende 48.1 vorgesehen. Ein zweites elektrisches Leiterelement 52 ist auch in einem Teil der Nut 38.2 angeordnet, wobei sich ein Ende 52.1 über eine entsprechende Zugangsöffnung 38.5 nahe der Ausnehmungsseitenwandöffnung 40.4 erstreckt und sich sein entgegengesetztes Ende 52.2 in die Nut 38.3 über die Bezugsfläche 46 und über das Fenster 38.5 in der Bezugsfläche erstreckt. Dieses Leiterelement weist an dem einen Ende Schweißansätze 52.3 auf und einen Lappen 52.4, der in ein Montageloch 38.6 eingepaßt und darin angebracht ist, um das Leiterelement an dem Sockel 38 zu befestigen. Ein drittes elektrisches Leiterelement 54 ist in der Nut 38.3 angeordnet, wobei ein Ende 54.1 über der Bezugsfläche 44 angeordnet ist, und wobei sich ein entgegengesetztes Anschlußende 54.2 von der Nut durch einen Schlitz 38.9 erstreckt. Zwei Lappen 54.3 passen in Montagelöcher 38.6 und sind darin verbunden, um das Leiterelement an dem Sockel zu befestigen. Ein äußerer Anschluß 55 wird bevorzugt nach der Montage der Abdeckung 39 an das Anschlußende 52.4 geschweißt, wie dies in Fig. 2 und 4 bei 55.1 angedeutet ist. Das Leiterelement 54 weist bevorzugt im wesentlichen eine Querschnittsgröße auf, die sich, wie veranschaulicht, durch den Schlitz 38.9 hinaus erstreckt, um das Element, wie unten besprochen, mit einer wesentlichen Wärmeleitfähigkeit zu versehen. Bei dieser Konstruktion lassen sich die Leiterelemente leicht an dem Sockel 38 anbringen, und sie sind durch die Nuten, Bezugsflächen und Montagelöcher relativ zu dem Sockel und zueinander genau fixiert.

Erfindungsgemäß ist ein erster oder stationärer, elektrischer Kontakt 56 vorzugsweise durch Lötung, Hartlötung oder Schweißung mit dem Leiterelement 54 elektrisch so verbunden, daß er sich an einer genau vorbestimmten Position an dem Sockel 38 außerhalb der Ausnehmung 40 an einer Seite der Ausnehmung befindet, die durch die Bezugsfläche 44, die Nut 38.3 und die Fixierlöcher 38.6 bestimmt ist.

Eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung ist in der Ausnehmung 40 an dem Ausnehmungsboden gegen die Fixierflächen 40.3 angeordnet. Die Heizeinrichtung weist bevorzugt eine Schleife aus Nichrom oder einem anderen elektrischen Widerstandsheizdraht oder ähnlichem auf, die so angeordnet ist, daß sie sich um den Umfang der Ausnehmung 40 so erstreckt, daß sich entgegengesetzte Enden der Schleife über die Enden 48.1 und 52.1 von elektrischen Leitern erstrecken, wobei die Heizeinrichtungsenden bevorzugt mittels der Schweißansätze 48.5 und 52.3 an die jeweiligen Enden der Leiterelemente widerstandsgeschweißt sind, wobei der Zugang zu den Elementen und den Heizeinrichtungsenden zum Herstellen der Schweißstellen unter Benutzung der Zugangsöffnungen 38.5 erreicht wird. Bei einer unten besprochenen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Heizeinrichtungsdraht 58 aus Nickel gebildet und weist einen solchen positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes auf, daß sich der Widerstand des Materials auf etwa das Sechsfache erhöht, wenn die Drahttemperatur durch Selbstheizung oder ähnliches erhöht wird. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 9 veranschaulicht ist, ist der Heizeinrichtungsdraht zu einer Schraubenwicklung 58a gewickelt, und diese Wicklung ist um die an dem Sockel vorgesehene Erhebung 47 in enger Wärmeübertragungsbeziehung zu der Erhebung gewickelt, wobei die Erhebung und die Wicklung bevorzugt so wie gezeigt dimensioniert sind, daß die Wicklung gut um die Erhebung eingepaßt ist und tendenziell durch die Erhebung an dem Ausnehmungsboden in Position gehalten wird. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Heizeinrichtung 58 auch durch Laserschweißstellen mit den Enden des Leiterelements verbunden sein, wie dies in Fig. 9 bei 58a.1 angedeutet ist. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 10 veranschaulicht ist (wobei entsprechende Merkmale mit entsprechenden Bezugsziffern bezeichnet sind), ist die Heizeinrichtung 58b aus einem Blech aus elektrischem Widerstandsmaterial ausgestanzt, so daß sie innerhalb der Sockelausnehmung 40 in einer Schleife angeordnet werden kann.

Wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, ist ein Thermostatmetallelement 60 in der Sockelausnehmung angeordnet, wobei der Scheibenumfang 60.1 auf der Ausnehmungsschulter 42 ruht, so daß sich die Scheibe in dicht beabstandeter und vorbestimmter, thermisch gekoppelter Beziehung zu der Heizeinrichtung 58 über diese erstreckt. Die Thermostatscheibe weist bevorzugt ein rundes, gekrümmtes Element aus einem mehrlagigen Thermostatmetall auf, das normalerweise in der Ausnehmung 40 in einer ursprünglichen, konkav-konvex gekrümmten Ausgestaltung angeordnet ist, wobei eine konvexe Seite 60.2 der Scheibe der Heizeinrichtung zugewandt ist, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist, wobei sich diese aber mit Schnappwirkung in eine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegen kann, wenn die Scheibe auf eine genau vorbestimmte Betätigungstemperatur erwärmt wird, während die Scheibe im wesentlichen frei von von außen aufgebrachten Kräften ist. Die Thermostatmetallscheibe kann auch mit Schnappwirkung in ihre ursprünglich gekrümmte Ausgestaltung zurückkehren, wenn die Scheibe danach auf eine relativ niedrigere Rückstelltemperatur abgekühlt wird. Wie dargestellt, ist die Thermostatscheibe in der Ausnehmung so angeordnet, daß sie normalerweise frei von von außen aufgebrachten Kräften ist, so daß sie bei Erwärmung auf die genau vorbestimmte Betätigungstemperatur betätigt werden kann.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Heizeinrichtung so angeordnet, daß sie direkter Wärme auf den Thermostat 60 an einer Stelle am oder nahe am Umfang der Scheibe aufbringt, bevorzugt an einer Stelle, die sich um wenigstens einen Hauptabschnitt des Scheibenumfangs erstreckt, wobei vermieden wird, daß ihr stärkerer Heizeffekt auf das Zentrum der Scheibe aufgebracht wird. Auf diese Weise erzeugt eine Erwärmung der Scheibe auf ihre "Betätigungstemperatur" tatsächlich eine geringe Temperaturdifferenz über der Scheibe, aber stellt sicher, daß die Differenz tendenziell die Schnappwirkungsbewegung der Scheibe verbessert, während sie innere Belastungen in dem zentralen Abschnitt der Scheibe tendenziell verringert, die tendenziell eine wesentliche Abweichung in der thermischen Ansprechcharakteristik der Scheibe erzeugen. D.h., ist die Heizeinrichtung wie in Fig. 2 aus einem Draht 58 mit rundem Querschnitt gebildet, oder weist sie wie in Fig. 9 eine Wicklung auf, oder ist sie wie in Fig. 10 aus einem flachen Blechmaterial geformt, dann hat man herausgefunden, daß die Heizeinrichtung z. B. vorteilhaft in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise relativ zu der Scheibe angeordnet ist, um eine zuverlässige Leistung zu erreichen, wobei die Heizeinrichtung 58 wenigstens um einen Hauptteil des Umfangsabschnittes der Scheibe 60 relativ dicht zur Scheibe beabstandet ist, während sie von dem zentralen Abschnitt der Scheibe in einem relativ viel größeren Abstand angeordnet ist, um eine gewisse Temperaturdifferenz zwischen dem zentralen und dem Umfangsabschnitt der Scheibe vorzusehen, wobei die Temperatur des Scheibenzentrums relativ niedriger ist, wenn die Scheibe auf ein Niveau erwärmt wird, auf dem sie, wie oben erwähnt, zur Erzeugung der Schnappwirkungsbewegung betätigt wird. Bei dieser Anordnung kann die Scheibe eine zuverlässigere thermische Reaktion liefern, als wenn der zentrale Abschnitt der Scheibe einer relativ höheren Temperatur als die Umfangsabschnitte der Scheibe unterworfen wäre.

Ein elastischer, elektrisch leitender und beweglicher Kontaktarm 62 ist so angeordnet, daß ein Ende 62.1 an einem entgegengesetzten Ende der Sockelausnehmung 40 angebracht ist, so daß sich der Arm über das offene Ende der Ausnehmung und darüber hinaus erstreckt und normalerweise an dem ersten oder komplementären, stationären Kontakt 56 angreift, der sich außerhalb der Sockelausnehmung befindet. Der bewegliche Kontaktarm 62 ist beispielsweise bevorzugt aus einem Kupferfedermaterial oder ähnlichem gebildet, das eine relativ niedrige Federkonstante liefern kann, ein Schweißansatz oder ein Platte 62.2 ist durch mehrere Schweißansätze 62.3 oder ähnliches an dem Armende 62.1 befestigt, ein beweglicher elektrischer Kontakt 62.4 ist an einem entgegengesetzten Ende 62.5 des Arms befestigt, ein Vorsprung oder eine Vertiefung 62.6 ist in dem Arm zwischen seinen Enden vorgesehen, und Versteifungsrippen 62.7 ragen von dem Arm und an diesem entlang zwischen der Vertiefung 62.6 und dem Ende des beweglichen Kontaktarms 62.5 nach oben. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird der Arm dann unter Verwendung eines Widerstandsschweißansatzes 62.7 oder ähnlichem so an den elektrischen Leiter 52 geschweißt, daß die Vertiefung 62.6 der Thermostatscheibe 60 zugewandt ist, aber normalerweise nicht eine von außen aufgebrachte Kraft auf die Thermostatscheibe abgibt. Das Zugangsfenster 38.5 erleichtert die Bildung der Schweißstelle bei 62.7, und falls dies bevorzugt wird, kann eine Laserschweißung verwendet werden. Bei dieser Anordnung ist der Kontaktarm genau so lokalisiert, daß er sich über die Thermostatscheibe erstreckt, so daß der bewegliche Kontakt 62.4 mit dem komplementären Kontakt 56 in einer Position des geschlossenen Stromkreises in Eingriff gebracht wird und die Vertiefung relativ zu der Scheibe in der Ausnehmung genau lokalisiert ist. Der Kontaktdruck zwischen den Kontakten 62.4 und 56 wird leicht dadurch eingestellt, indem durch das Zugangsfenster 38.5 in der Bezugsfläche 46 eine einstellende Biegekraft auf den Leiter 52 aufgebracht ist, und da der Arm eine niedrige Federkonstante aufweist und normalerweise keine Kraft auf die Scheibe aufbringt, ist diese Kontaktdruckeinstellung leicht durchzuführen, um hohe Kontaktschlußdrücke zu erreichen, falls dies gewünscht ist, ohne daß die Gefahr einer Veränderung der thermischen Betätigungstemperaturcharakteristika der Thermostatscheibe besteht. Die erwähnte Fixierung der Versteifungsrippen 62.7 stellt sicher, daß ein unerwünschtes Verbiegen des Arms zwischen der Vertiefung und dem beweglichen Kontakt 62.4 vermieden wird. Wie erwähnt, sind aufgrund der beschriebenen Struktur der Arm 62 relativ zu der Scheibe 60 und die Scheibe relativ zu der Heizeinrichtung genau fixiert, und die Heizeinrichtung und der Kontaktarm sind elektrisch so in Reihe geschaltet, daß sie auf gleicher elektrischer Polarität liegen. Demnach lassen sich die Scheibe und die Heizeinrichtung leicht in der Ausnehmung unter dem Arm unterbringen, so daß sie in dichter Beziehung liegen, um die gewünschte thermische Kopplung zu erreichen und es der Scheibe zu ermöglichen, zuverlässig an der Vertiefung anzugreifen, so daß der Arm in eine Position des geöffneten Stromkreises bewegt wird, die die Kontakte 62.4 und 56 trennt, wenn die Scheibe für eine Bewegung in ihre umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegt wird. Ist die Heizeinrichtung wie in Fig. 10 aus einem Blechmaterial geformt, dann ist ihr Abstand zu der Thermostatscheibe sehr gering, um eine sehr wirksame Wärmeübertragung zu erreichen; selbst wenn die Heiznennleistung betrachtet wird, indem ersatzweise eine Heizeinrichtung mit einem unterschiedlichen, schlangenförmigen Abschnitt angeordnet wird, dann bleibt dieser enge Abstand zuverlässig erhalten. Es ist zu sehen, daß die Position des Arms 62 über der Ausnehmung auch dazu dient, die Thermostatscheibe in der Ausnehmung zu halten oder zu fangen, um sie in der gewünschten, engen thermischen Kopplung zu der Heizeinrichtung 58 zu halten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung 39 unter Verwendung des Stegs 38.7 und der Stifte 39.1 in Fixierlöchern 38.8 und ähnlichem eingeklebt oder auf andere Weise an der Basis 38 befestigt. Zusätzliche Abdeckungsstifte 39.2 (vgl. Fig. 7 und 8) ragen jeweils an einer Seite des Kontaktarms 62 von der Abdeckung in die Sockelausnehmung nach unten, um dadurch die Scheibe relativ zu der Heizeinrichtung 58 und dem Arm 62 in einer noch genaueren thermischen Kopplung und Position zu halten, ohne normalerweise irgendeine von außen aufgebrachte Kraft auf die Scheibe auszuüben. Falls dies gewünscht ist, ist ein zusätzlicher Abdeckungsstift 39 so angeordnet, daß er in eine Position in ausgewählter, beabstandeter Beziehung über das Ende des Kontaktarms 62 nach unten ragt, das den beweglichen Kontakt 62.4 trägt, so daß er als Anschlag für die Begrenzung der Bewegung des Arms beim Öffnen des Motorstromkreises dient und dadurch ein Prallen des Arms nach dem Öffnen des Stromkreises ausgeschaltet wird.

In Fig. 4 ist am besten gezeigt, daß bevorzugt auch Stege 39.3 an der Außenseite der Abdeckung vorgesehen sind, um einen Kanal oder eine Nut zur Positionierung, zum Stützen und zur thermischen Isolierung des äußeren Anschlusses 55 außen an der Abdeckung zu bilden. Wie gezeigt, weist der äußere Anschluß 55 eine elastische Buchsendruckklemme 55.2 auf, die an einem Ende so angeordnet ist, daß sich die Achse der Buchsenklemme vom Oberteil zu dem Boden der Schutzvorrichtung 14 erstreckt (aus der Sicht von Fig. 4). Deshalb kann die Klemme axial über dem Durchführungsstift 26.3 aufgenommen werden, um den Stift sicher so zu halten, daß die Schutzvorrichtung 14 mit einer ausgewählten thermischen Kopplung mit dem Elektromotor 18 über den Anschluß 55 und das Leiterelement 54 sowie mit einem ausgewählten Abstand von dem Mantel 22 der Kompressoreinheit angebracht ist, wie dies in der oben erwähnten Patentanmeldung vorgeschlagen ist. Die Schutzvorrichtungsabdeckung 39 weist bevorzugt auch dünne Lappenmittel 39.4 auf, die in einem Stück mit der Abdeckung aus dem elektrisch und thermisch isolierenden Material der Abdeckung geformt sind, das sich von der Abdeckung angrenzend an die Bodenkante 14.1 der Schutzvorrichtung (vgl. Fig. 4) zu den anderen Durchführungsstiften 26.1, 26.2 erstreckt und an diesen anliegt, um eine Drehung der Schutzvorrichtung an dem Stift 26.3 zu verhindern und um mit dem Stift 26.3 zur Fixierung der Schutzvorrichtung an der Kompressoreinheit in einer genau vorbestimmten Position zusammenzuwirken, an der sie eine genau vorbestimmte thermische Kopplung mit dem Kompressormotor 18 aufweist. Das Lappenmittel weist bevorzugt an den jeweiligen Enden 14.2, 14.3 der Schutzvorrichtung zwei voneinander beabstandete Lappen auf, um an voneinander abgewandten Abschnitten der Stifte 26.1, 26.2 anzugreifen. Bei dieser Anordnung können die Lappen universeller unter Motorstarteinrichtungen 16 verschiedener unterschiedlicher Konstruktion untergebracht werden, wobei die Position der Starteinrichtung über den Lappen sicherstellt, daß die Schutzvorrichtung an der Kompressoreinheit gehalten wird und dabei auch tendenziell den Wärmeeffekt minimiert, den solche Lappen bezüglich der Motorstarteinrichtung und ähnlichem relativ zu der Kompressoreinheit haben können. Die distalen Enden der Lappen weisen bevorzugt in den jeweiligen Lappenmitteln in einander zugewandter Beziehung ausgebildete, allgemein von dem Gehäuse abgewandte Führungsnuten 39.6 zum gleitenden Eingriff an den Durchführungsstiften 26.1 bzw. 26.2 auf, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung hat man herausgefunden, daß dann, wenn beim Anbringen der Schutzvorrichtung an den Stiften 26.3 der Stift nicht für den Monteur der Schutzvorrichtung sichtbar ist, die Führungsnuten 39.6 leicht gleitend gegen die Stifte 26.1, 26.2 positioniert werden, und sie dienen dazu, die Buchsenklemme 55.2 glatt und sicher auf dem Stift 6.3 zu führen, um das Anbringen der Schutzvorrichtung zu erleichtern, damit der Starter über den Lappen 39.4 der Schutzvorrichtungsabdeckung und dem Ende des Stiftes 26.3 so angebracht ist, daß die Schutzvorrichtung an einer genauen Stelle an der Kompressoreinheit befestigt ist. Ein Starteranschluß 16.3 ist mit einer in Fig. 2 schematisch bei 64 dargestellten Energiequelle elektrisch verbunden, während ein Ansatz 50.2 des doppelten, äußeren Anschlusses 50 mit elektrischer Masse verbunden ist, was bei 66 in Fig. 2 veranschaulicht ist. Bei dieser Anordnung erstreckt sich der Anfangsmotorkreis durch den Stift 26.1 zu der Hauptwicklung 32 und durch den Stift 26.2 und den Starterwiderstand 16.1 zu der Startwicklung 34, wobei die entgegengesetzten Enden dieser Wicklungen mit dem Stift 26.3 verbunden sind. Der Motorkreis erstreckt sich dann durch den äußeren Anschluß 55, den Leiter 54, den ersten Kontakt 56, den beweglichen Kontakt 62.4, den Kontaktarm 62, den Leiter 52, die Heizeinrichtung 58, den Leiter 48 und den äußeren Schutzvorrichtungsanschluß 50 zur elektrischen Masse, um die Motorwicklungen 32 und 34 zu erregen und den Motor zu starten.

Beim Start des Motors steigt der Starterwiderstand steil an, regt die Startwicklung 34 wirksam ab und erzeugt, wie zu verstehen ist, auch einen Schutz gegen die Überlastung der Startwicklung. Falls kein Motorfehlerzustand auftritt, werden die normalen Motorströme in der Wicklung 32 durch die Heizeinrichtung 58 der Schutzvorrichtung geleitet, und der Schutzvorrichtungsstromkreis bleibt geschlossen, wobei die Heizeinrichtung so dimensioniert ist, daß die kombinierte Heizwirkung solcher Ströme in der Heizeinrichtung und der thermischen Kopplung der Schutzvorrichtung mit dem Motor nicht ausreicht, um die Thermostatmetallscheibe auf ihre Betätigungstemperatur zum Öffnen des Schutzvorrichtungsstromkreises zu erwärmen. Sollte jedoch eine ausgewählte Überhitzung des Motors auftreten, oder sollte ein Fehlerzustand in dem Motor oder der Kompressoreinheit dazu führen, daß ein ausgewählter Überlaststrom durch die Heizeinrichtung 58 geleitet wird, dann erwärmt der kombinierte Heizeffekt der Heizeinrichtung und der thermischen Kopplung der Schutzvorrichtung mit dem Motor die Thermostatscheibe auf ihre Betätigungstemperatur und öffnet den Schutzschaltungsstromkreis, um den Motor abzuschalten und ihn gegen Überhitzung zu schützen. D.h., falls ein Grenzauslöse-Fehlermotorzustand auftritt, wirken eine geringe Erhöhung der Motortemperatur und ein durch die Heizeinrichtung 58 gerichteter, relativ kleiner Überlaststrom über einen beträchtlichen Zeitraum zusammen, bis die Thermostatscheibe auf ihre Betätigungstemperatur erwärmt ist, so daß der Motor abgeschaltet wird. Falls andererseits ein Kurzzeitauslöse-Motorfehlerzustand wie ein Zustand bei blockiertem Rotor auftreten sollte, wird eine steile Erhöhung des Stroms durch die Heizeinrichtung 58 geleitet und wirkt mit der thermischen Kopplung mit dem Motor zusammen, bevor der Motor durch die Erwärmung beschädigt werden kann. Beim Abschalten des Motors wird auch die Erregung der Heizeinrichtung unterbrochen, aber das Heizeinrichtungsmaterial und andere Bauteile der Schutzvorrichtung halten über einen beträchtlichen Zeitraum eine beträchtliche Wärmemenge innerhalb der Schutzvorrichtung, so daß die Thermostatmetallscheibe selbst dann über einen beträchtlichen Zeitraum über ihrer Rückstelltemperatur gehalten wird, wenn diese zum Erleichtern der Herstellung der Scheibe oder ähnlichem etwas hoch gewählt ist. Weist der Schutzvorrichtungssockel, wie in Fig. 9 gezeigt, eine innerhalb der Sockelausnehmung befindliche Erhebung 47 auf, dann dauert die Wärmeübertragung von der Erhebung zu der Scheibe über einen noch längeren Zeitraum an, nachdem die Heizeinrichtung 58 abgeschaltet ist. Kühlt sich dann die Scheibe auf ihre Rückstelltemperatur ab, dann kehrt sie mit Schnappwirkung in ihre ursprünglich gekrümmte Ausgestaltung zurück, wodurch es dem Arm 62 ermöglicht wird, elastisch in die Position bei geschlossenem Stromkreis zum Wiederanschalten des Motors zurückzukehren. Auf diese Weise kann die Motorschutzvorrichtung den Motor über einen beträchtlichen Zeitraum zyklisch an- und abschalten, um den Motor gegen Beschädigung durch Überhitzung zu schützen, während Zeit für den Eingriff eines Bedieners bleibt, um einen möglichen Motorfehlerzustand zu korrigieren. Erfindungsgemäß sind die Bauteile der auf diese Weise konstruierten Motorschutzvorrichtung besonders dafür geeignet, relativ zueinander eingestellt zu werden, um eine Serie von Motorschutzvorrichtungen vorzusehen, die solche thermischen Ansprech- und Rückstellcharakteristika aufweisen, daß aus der Serie ausgewählte, individuelle Schutzvorrichtungen dafür verwendet werden können, Schutz für jeden Elektromotor bereitzustellen, der möglicherweise innerhalb einer speziellen Gruppe oder Kategorie von Anwendungen für elektrische Motoren vorkommt. D.h., die Wärmekapazität der Heizeinrichtungen wird bezüglich der Wärmekapazität der Schutzvorrichtungsbauteile und der Betätigungs- und Rückstelltemperaturen der Scheibe 60 reguliert, um die Schutzvorrichtungen mit ausgewählten thermischen Ansprech- und Rückstellcharakteristika zu versehen. Die in den Schutzvorrichtungen der Serie verwendeten Heizeinrichtungen 58 weisen vorzugsweise z. B. Stromnennwerte von einem bis zu zehn Ampere auf, wobei die Stromnennwerte der Schutzvorrichtungen jeweils in der Serie in Stufen voneinander getrennt sind, die etwa 5 Prozent des Heizeinrichtungsstromnennwertes der Schutzvorrichtung mit dem nächstniedrigeren Heizeinrichtungsstromnennwert in der Serie entsprechen. Die Thermostatmetallscheibenelemente in der Serie weisen Betätigungstemperaturen im Bereich von etwa 90 bis 160ºC auf, die voneinander in Stufen von etwa 5ºC oder ähnlichem getrennt sind. Die Scheiben weisen bevorzugt Rückstelltemperaturen von nicht weniger als etwa 52ºC auf. Die Dimensionen der Schutzvorrichtungsbauteile werden dann relativ zueinander und zu der ausgewählten thermischen Kopplung mit dem Motor so eingestellt, daß jeder Schutzvorrichtung ein Verhältnis von Kurzzeitauslösestrom zu Grenzauslösestrom bei einer Kurzzeitauslösung von 10 Sekunden im Bereich von 2,3 bis 4,5 erteilt wird, wobei die effektive Schutzvorrichtungsumgebung 650 C beträgt. Die Schutzvorrichtungsserie umfaßt bevorzugt eine Gruppe mit einem solchen Verhältnis im Bereich von 2,3 bis 3,5 zur Verwendung mit Motoren von 110-115 Volt unter Verwendung elektomechanischer Motorstartrelais sowie eine weitere Gruppe im Bereich von 3,5 bis 4,5 zur Verwendung mit Motoren von 220-230 Volt unter Verwendung von Motorstartrelais mit Festkörper-PTC-Widerstandsschaltern. Die Schutzvorrichtungsbauteile sind bevorzugt so eingestellt, daß sie nach einer Kurzzeitauslösung Rückstellzeiten im Bereich von etwa 30 bis 150 oder mehr Sekunden vorsehen. Bei dieser Ausbildung ist die Serie der Motorschutzvorrichtungen in der Lage, einen Eigenmotorüberlastschutz mit sowohl Grenzauslöse- als auch Kurzzeitauslöseschutz für jeden beliebigen Motor vorzusehen, der möglicherweise bei Kompressormotorsystemen für Kältemaschinen vorkommt, wie sie in Haushaltskühlgeräten verwendet werden. Alternativ sind die Dimensionen der Schutzvorrichtungen nach Wunsch zur Verwendung bei anderen Motorschutzgeräten eingestellt.

Weist die Motorstarteinrichtung 16 einen Festkörpermotorstarter mit einem Widerstandsschaltmittel 16.1 mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstands wie oben beschrieben auf, dann sind die Dimensionen der Schutzvorrichtungsbauteile bevorzugt wie oben beschrieben eingestellt, so daß die Schutzvorrichtungen Rückstellzeiten mit einer Dauer von wenigstens etwa 150 Sekunden oder ähnlichem aufweisen, damit die Rückstellzeiten solcher Starter überschritten werden, die möglicherweise in der beabsichtigten Motoranwendungskategorie vorkommen.

Ist die Heizeinrichtung 58 alternativ aus einem Nickelmaterial oder ähnlichem mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes wie oben beschrieben gebildet, dann steigt der Heizeinrichtungswiderstand proportional zu der Erhöhung des Motorstroms an und ist besonders zum Erzielen von kurzen Auslösezeiten geeignet. In dieser Hinsicht sind die Heizeinrichtungsdimensionen bevorzugt in bezug auf solche Temperaturkoeffizientencharakteristika gewählt, daß die Einrichtung einen ersten, relativ niedrigen elektrischen Widerstand zeigt, wenn ein normaler Motorbetriebsstrom durch die Heizeinrichtung geleitet wird, daß sie in Reaktion auf einen durch die Heizeinrichtung geleiteten, relativ höheren Grenzauslösestrom einen zweiten, relativ höheren elektrischen Widerstand zeigt, und daß sie einen dritten, wesentlich höheren elektrischen Widerstand zeigt, wenn ein steil erhöhter Kurzzeitauslösestrom durch die Heizeinrichtung geleitet wird, wobei diese Heizeinrichtungsdimensionen in bezug auf die thermische Kopplung mit dem Motor so gewählt sind, daß eine Anpassung der Schutzvorrichtungscharakteristika an ausgewählte Motoren zur Verwendung mit Schutzvorrichtungen erleichtert wird, um für die Motoren Kurzzeitauslöse- und Grenzauslöseschutz bereitzustellen. Solche PTC-Nickeldrahtheizeinrichtungen sind besonders nützlich, um Motorschutzvorrichtungen mit diesem Aufbau vorzusehen, die die relativ niedrigen Verhältnisse zwischen Kurzzeitauslöse-/Grenzauslöseströmen in der Größenordnung von etwa 2,3 aufweisen, sowie um Kurzzeitauslösezeiten von wesentlich weniger als 10 Sekunden oder sogar in der Größenordnung von etwa 3 Sekunden zur Verwendung bei speziellen Motoren zu erreichen.

Es versteht sich, daß zwar spezielle Ausführungsformen der Systeme und Schutzvorrichtungen der Erfindung zu ihrer Veranschaulichung beschrieben sind, die Erfindung aber alle Varianten und Äquivalente der offenbarten Ausführungsformen umfaßt, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.


Anspruch[de]

1. Auf Strom und Temperatur ansprechende Motorschutzvorrichtung, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie auf spezielle Art an einem Elektromotor (18) angebracht werden kann, um bei der Verwendung einen Kurzzeit- und Grenzumschaltschutz für den Motor bereitzustellen, wobei die Schutzvorrichtung aufweist: einen Sockel (38), ein erstes, am Sockel angebrachtes Kontaktmittel (56, 54), das in der normalen, ersten Position mit einem komplementären Kontaktmittel (62) in Eingriff steht, so daß bei der Verwendung ein Versorgungsschaltkreis zu dem Motor geschlossen ist, wobei das komplementäre Kontaktmittel zu einer zweiten Position bewegbar ist, um außer Eingriff mit dem ersten Kontaktmittel zu gelangen, damit der Versorgungsschaltkreis zu dem Motor geöffnet wird, Thermostatmetallmittel (60), die ein gekrümmtes, mit Schnappwirkung arbeitendes Thermostatmetallelement mit einer ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung und einer umgekehrt gekrümmten Ausgestaltung aufweisen, wobei sich das Element von der ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung in die umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung verändert, wenn es auf eine genaue Betätigungstemperatur erwärmt ist, und wobei es am Sockel so angebracht ist, daß es mit einer speziellen thermischen Kopplung mit dem Motor angeordnet ist, wenn die Schutzvorrichtung auf die spezielle Art an dem Motor angebracht ist, sowie eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung (58), die so geschaltet ist, daß bei der Verwendung der Strom zu dem Motor durch sie läuft, und die so angeordnet ist, daß sie bei der Verwendung mit der Heizung der Thermostatmetallmittel durch den Motor zusammenwirkt, so daß es dem Element (60) ermöglicht wird, in seiner ursprünglich gekrümmten Ausgestaltung zu bleiben, wenn in der Heizeinrichtung normale Betriebsströme fließen, und daß das Thermostatmetallelement in seine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegt wird, wenn entweder Kurzzeitauslöse- oder Grenzauslöse-Fehlermotorströme in der Heizeinrichtung (58) fließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatmetallelement am Sockel unbefestigt an irgendeinem Träger, im wesentlichen frei von von außen aufgebrachten Kräften und außerhalb eines Motorstromkreises, so daß bei der Verwendung kein Motorstrom durch das Element fließt, sowie an einer solchen Stelle relativ zu dem komplementären Kontaktmittel (62) angeordnet ist, daß dieses außer Eingriff mit dem ersten Kontaktmittel (54, 56) gelangt, wenn das Element in seine umgekehrt gekrümmte Ausgestaltung bewegt wird.

2. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Sockel (38) einen Körper aus einem thermisch und elektrisch isolierenden Material mit einer an einem Ende offenen Ausnehmung (40) aufweist, die Heizeinrichtung (58) und das Thermostatmetallelement (60) in dicht beabstandeter, thermisch gekoppelter Beziehung zueinander in der Ausnehmung (40) angeordnet sind.

3. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das komplementäre Kontaktmittel (62) einen elastischen, elektrisch leitenden und beweglichen Kontaktarm (62) aufweist, der mit der Heizeinrichtung (58) mit der gleichen Polarität wie diese in Reihe geschaltet ist, wobei ein Ende des Arms (62) an einer Seite der Ausnehmung (40) an dem Körper befestigt ist und sich sein entgegengesetztes Ende über das offene Ausnehmungsende zu einer entgegengesetzten Seite der Ausnehmung erstreckt, und das erste Kontaktmittel (54, 56) an dem Körper an der entgegengesetzten Seite der Ausnehmung angebracht ist und normalerweise an dem beweglichen Kontakt angreift, wobei das erste Kontaktmittel (54, 56) außerhalb der Ausnehmung (40) an einer Stelle angebracht ist, die einen geeigneten elektrischen Abstand von der Heizeinrichtung (58) aufweist, so daß es die entgegengesetzte Polarität wie die Heizeinrichtung hat, wobei der Arm (62) an einer dem Thermostatmetallelement (60) in der Ausnehmung (40) ausreichend nahen Stelle angeordnet ist, so daß der sich über die Ausnehmung erstreckenden Arm (62) außer Eingriff mit dem ersten Kontaktmittel (54, 56) gehalten wird, wenn sich das Element in seiner umgekehrt gekrümmten Ausgestaltung befindet.

4. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der Federarm (62) eine ausgewählte, relativ niedrige Federkonstantencharakteristik aufweist.

5. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktarm (62) an einer Stelle zwischen seinen Enden einen Vorsprung (62.6) aufweist, der mit dem Thermostatmetallelement (60) im Eingriff steht, wenn sich das Element in seiner umgekehrt gekrümmten Ausgestaltung befindet, sowie zwischen dem Vorsprung und dem entgegengesetzten Armende eine von ihm nach oben stehende Versteifungsrippe (62.7) aufweist.

6. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei welcher die Heizeinrichtung (58) ein elektrisches Widerstandsheizelement aufweist, das an seinen entgegengesetzten Enden Anschlußmittel hat, die mit dem beweglichen Kontaktarm (62) bzw. dem Motorstromkreis verbunden sind, wobei die Heizeinrichtung (58) die Form einer Schleife aufweist und innerhalb der Ausnehmung (40) so angeordnet ist, daß sie sich um die Ausnehmung in dicht beabstandeter Wärmeübertragungsbeziehung zu dem Thermostatmetallelement (60) erstreckt.

7. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher wenigstens eines der Anschlußmittel (55) der Heizeinrichtung federnde Leitungshaltemittel (55.2) aufweist.

8. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher sich die Körperausnehmung (40) an einer Seite des Körpers öffnet, wobei die Ausnehmung einen Boden (40.1) und eine Seitenwand sowie eine Schulter (42) in der Seitenwand aufweist, die dem offenen Ende der Ausnehmung zugewandt ist, und der Körper in der einen Körperseite an jeweils entgegengesetzten Seiten der Körperausnehmung eine erste und eine zweite Bezugsfläche (44, 46) aufweist, wobei die Heizeinrichtung an einer ausgewählten Position am Boden der Ausnehmung angebracht ist, wobei sich das an der Schulter (42) angeordnete Thermostatmetallelement (60) über der Heizeinrichtung (58) in thermischer Kopplungsbeziehung zu der Heizeinrichtung erstreckt, und das erste und das komplementäre Kontaktmittel an der ersten bzw. der zweiten Bezugsfläche in vorbestimmter Beziehung zueinander und zu dem Thermostatmetallelement in der Körperausnehmung angebracht sind.

9. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Ausnehmung (40) einen Boden und Seitenwandmittel und das Heizelement (58) einen Draht aus einem Metallmaterial mit ausgewählten elektrischen Widerstandseigenschaften aufweist, der zu einer Schraubenwicklung (58a) mit ausgewählter Länge gewickelt ist.

10. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher der Körper (38) eine Erhebung (47) aus dem Körpermaterial aufweist, die von dem Zentrum des Ausnehmungsbodens im Inneren der Heizschleife in thermisch gekoppelter Beziehung zu der Heizschleife und zu dem Thermostatmetallelement (60) nach oben steht, wobei sich die Erhebung gut eingepaßt innerhalb der Heizschleife erstreckt und sie in einer ausgewählten Position an dem Ausnehmungsboden hält.

11. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Heizeinrichtung (58) einen schlangenförmigen Abschnitt (58b) aus einem flachen Blech aus einem elektrischen Widerstandsmaterial aufweist, der so angeordnet ist, daß sich eine Flachseite über den Boden der Körperausnehmung in einem genau vorbestimmten elektrischen Abstand zu dem in der Ausnehmung angeordneten Thermostatmetallelement erstreckt.

12. Motorschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, bei welcher der bewegliche Kontaktarm (62) über dem offenen Ausnehmungsende normalerweise das Thermostatmetallelement (60) in der Körperausnehmung im wesentlichen frei von von außen aufgebrachten Kräften in der ausgewählten thermischen Kopplung mit der Heizeinrichtung (58) in der Ausnehmung hält.

13. Motorschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12 mit einer Abdeckung (39) aus einem thermisch und elektrisch isolierenden Material, die über der Ausnehmung an dem Körper befestigt ist.

14. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 13, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die sich über der Körperausnehmung (40) erstreckende Abdeckung (39) sich auch über dem beweglichen Kontaktarm (62) erstreckt, wobei die Abdeckung (39) einen Vorsprung (39.6) aufweist, der zu dem entgegengesetzten Armende an einer Stelle so nach unten ragt, daß er in einer ausgewählten, beabstandeten Beziehung zu dem entgegengesetzten Armende liegt, wenn dieses mit dem ersten Kontakt in Eingriff steht, und an dem entgegengesetzten Armende eingreift, um die Armbewegung zu begrenzen, wenn dieses außer Eingriff mit dem ersten Kontakt steht.

15. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Abdeckung (39) zwei Vorsprünge (39.2) aufweist, die davon an jeweils entgegengesetzten Seiten des Kontaktarms in die Körperausnehmung nach unten ragen und jeweils angrenzend an Umfangsabschnitte des Thermostatmetallelements (60) angeordnet sind, um das Element sicher in der Körperausnehmung zu halten.

16. Motorschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizeinrichtung (58) eine ausgewählte Heizleistung und thermische Kopplung mit dem Thermostatmetallelement (60) aufweist, um mit der durch das Anbringen bewirkten thermischen Kopplung mit dem Motor zusammenzuwirken, um der Schutzvorrichtung ein Verhältnis von Kurzzeitauslösestrom zu Grenzauslösestrom bei einer Kurzzeitauslösung von 10 Sekunden im Bereich von 2,5 bis 4,5 zu erteilen, wenn die effektive Schutzvorrichtungsumgebungstemperatur 65ºC beträgt.

17. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher ihre Wärmekapazität für die Schutzvorrichtung eine Rückstellzeit nach dem Auslösen in Reaktion auf das Auftreten eines Kurzzeitauslöse-Motorfehlerstroms in der Heizeinrichtung von wenigstens etwa 150 Sekunden ergibt.

18. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die Wärmekapazität der Schutzvorrichtung bezüglich der thermischen Kopplung des Thermostatmetallelements (60) mit der Heizeinrichtung (58) so reguliert ist, daß sich für die Schutzvorrichtung kurze Auslösezeiten im Bereich von 3 bis 10 Sekunden in Reaktion auf Kurzzeitauslöse-Motorfehlerströme in dem Heizelement bei ausgewählten Motoranwendungen ergeben.

19. Motorschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die elektrische Widerstandsheizeinrichtung (58) aus einem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes ausgebildet ist, wobei das Material der Heizeinrichtung so ausgewählt ist, daß es in Reaktion auf normale Motorströme in der Heizeinrichtung einen ersten elektrischen Widerstand, in Reaktion auf einen Grenzauslösemotorstrom in der Heizeinrichtung einen zweiten, relativ höheren elektrischen Widerstand sowie in Reaktion auf einen Kurzzeitauslöse-Motorstrom in der Heizeinrichtung einen dritten, wesentlich höheren elektrischen Widerstand zeigt, wobei die Heizeinrichtung so dimensioniert und an einer Stelle mit einer ausgewählten thermischen Kopplung mit dem Thermostatmetallmittel angeordnet ist, daß sie den ersten Widerstand zeigt, wenn normale Motorströme in der Heizeinrichtung fließen, daß sie den zweiten Widerstand zeigt, wenn Grenzauslöseströme in der Heizeinrichtung fließen, und daß sie den dritten Widerstand zeigt, wenn ein Kurzzeitauslösestrom in der Heizeinrichtung fließt.

20. Motorschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, bei welcher - die Körperausnehmung (40) in der Seitenwand eine Öffnung (40.4) aufweist, - ein erstes elektrisches Leiterelement (48) an dem Körper angebracht ist, von dem ein Ende an die Ausnehmungsseitenwandöffnung angrenzend angeordnet ist und sich ein entgegengesetztes Anschlußende von dem Körper erstreckt, - ein zweites elektrisches Leiterelement (52) an dem Körper angebracht ist, von dem ein Ende an die Ausnehmungsseitenwandöffnung angrenzend im Abstand von dem ersten Leiterelement angeordnet ist und ein entgegengesetztes Ende mit einem Ende des Kontaktarms an der entgegengesetzten Seite der Ausnehmung verbunden ist, - und ein drittes elektrisches Leiterelement (56) an dem Körper angebracht ist, von dem ein Ende mit dem ersten Kontakt an der einen Seite der Ausnehmung verbunden ist und sich ein entgegengesetztes Anschlußende (54) von dem Körper erstreckt, und - die in der Ausnehmung angeordnete Heizeinrichtung (58) entgegengesetzte Enden aufweist, die sich durch die Ausnehmungsseitenwandöffnung erstrecken und mit dem einem Ende des ersten Leiterelements bzw. des zweiten Leiterelements verbunden sind, wodurch die Heizeinrichtung, die Leiter, der beweglichen Kontaktarm und der erste Kontakt miteinander in Reihe verbunden sind.

21. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 20, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden des ersten und des zweiten elektrischen Leiterelements (48, 52) durch Laserschweißstellen mit den entgegengesetzten Enden der Heizeinrichtung (58) elektrisch verbunden sind.

22. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 20, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite elektrische Leiterelement (48, 52) so an dem Körper angebracht sind, daß sich ihre einen Enden jeweils über Körperöffnungen erstrecken und mit den jeweiligen Leiterelementenden an der Stelle der Öffnungen verschweißt sind.

23. Motorschutzvorrichtung nach Anspruch 22, ferner dadurch gekennzeichnet, daß an den einen Enden des ersten und des zweiten elektrischen Leiterelements (48, 52) an der Stelle der Körperöffnungen Widerstandsschweißansätze vorgesehen sind und die entgegengesetzten Enden der Heizeinrichtung an Schweißansätzen über den Körperöffnungen angreifen, wobei die einen Leiterelementenden durch Widerstandsschweißstellen an den Körperöffnungen mit den jeweiligen Heizeinrichtungsenden elektrisch verbunden sind.

24. Motorschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, ferner dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Körperseite vorgesehene Nuten (38.9) die jeweiligen elektrischen Leiterelemente an einer vorbestimmten Stelle relativ zu der Heizeinrichtung und zueinander fixieren, wobei jedes der Leiterelemente einen Verbindungslappenabschnitt (48.3, 52.4, 54.3) aufweist, der sich in eine entsprechende Verbindungsöffnung (38.6) in dem Körper erstreckt und innerhalb der Verbindungsöffnung gebogen ist, um das Leiterelement an der vorbestimmten Stelle zu befestigen, daß das erste Kontaktmittel (54) an einer vorbestimmten Stelle an dem dritten Leiterelement (56) angebracht ist und das eine Ende des Kontaktarms (62) an einer vorbestimmten Stelle an dem zweiten Leiterelement (52) angebracht ist, das sich normalerweise an einer vorbestimmten Stelle über der Ausnehmung befindet, um an dem ersten Kontakt einzugreifen, wobei der Körper eine Einstellöffnung (38.5) aufweist, die sich unter einem Abschnitt des zweiten Leiterelements befindet.

25. Motorschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei welcher das erste und das dritte Leiterelement (48, 56) aus kaltgewalztem Stahl gebildet sind, wobei eines der Leiterelemente eine ausgewählte Querschnittsgröße aufweist und das andere der Leiterelemente einen Abschnitt mit einer ausgewählten, relativ kleineren Querschnittsgröße aufweist, der sich in seiner Nut zwischen den Elementenden befindet.

26. Motorschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung einen ausgewählten Stromnennwert im Bereich von 1 bis 10 Ampere und das Thermostatmetallelement eine Betätigungstemperatur im Temperaturbereich von 90ºC bis 160ºC aufweist.

27. Kompressormotorsystem mit einer Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Kompressor (20) mit einem Mantel (22) mit drei im Dreieck angeordneten, thermisch und elektrisch leitenden Stiften (26.1, 26.2, 26.3), die elektrisch voneinander und von dem Mantel getrennt sind, sich durch den Mantel erstrecken und elektrisch mit den Wicklungen eines Elektromotors in dem Mantel verbunden sind, wobei die Schutzvorrichtung zur Verwendung mit dem Kompressor angeordnet ist und ein Gehäuse (38, 39), einen mit einem der Kontaktmittel verbundenen Anschluß (50), sowie einen elastischen, stiftaufnehmenden Buchsenklemmanschluß (55.2) aufweist, der mit dem anderen der Kontaktmittel verbunden ist, wobei der stiftaufnehmende Buchsenklemmanschluß eine Öffnung aufweist, die an einer Seite des Schutzvorrichtungsgehäuses angeordnet ist und deren Achse sich in Richtung vom Boden zum Oberteil des Gehäuses erstreckt, wobei das Gehäuse aus einem thermisch und elektrisch isolierenden Material gebildet ist und Niederhalte-Fixierlappenmittel (39.4) aufweist, die sich von der einen Seite des Gehäusebodens erstrecken.

28. System nach Anspruch 27, bei welchem das Lappenmittel (39.4) zwei Lappen aufweist, die sich von dem Gehäuse angrenzend an entgegengesetzte Enden des Gehäuses erstrecken.

29. System nach Anspruch 28, bei welchem der Buchsenklemmanschluß mit einem ausgewählten Abstand von distalen Enden der Lappen (39.4) angeordnet ist.

30. System nach Anspruch 29, bei welchem die beiden Lappen an den distalen Enden Nuten aufweisen, die in einander zugewandter Beziehung allgemein von dem Gehäuse abgewandt angeordnet sind.

31. System nach Anspruch 29 mit einem ersten Anschluß, der sich von einem Ende des Gehäuses erstreckt, und einem äußeren Anschluß, der mit dem einen Anschluß elektrisch verbunden ist, der sich längs dem Gehäuse der Schutzvorrichtung erstreckt, das den Buchsenklemmanschluß zwischen entgegengesetzten Enden des Gehäuses stützt.

32. System nach Anspruch 31, mit einem an dem Gehäuse ausgebildeten Stegmittel, das sich längs der Seiten des äußeren Anschlusses erstreckt und den äußeren Anschluß an dem Gehäuse positioniert.

33. System nach Anspruch 32, bei welchem das Gehäuse eine Basis (38) und Abdeckmittel (39) umfaßt, die die Schaltmittel umschließen, und bei welchem das Stegmittel und die Lappenmittel an der Gehäuseabdeckung vorgesehen sind, wobei die Abdeckung Stabmittel aufweist, die in Öffnungen in dem Basismittel eingepaßt sind und die Basis und das Abdeckmittel sicher aneinander befestigen.







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