CN108353466B - 铠装电阻器及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

一种铠装电阻器(100)，包括管状壳体(2)，浸没在电绝缘材料(4)中的金属加热元件(3)布置在该管状壳体中。此外，提供了管状壳体(2)的第一封闭元件(5)和第二封闭元件(6)，其中第一封闭元件(5)液密地固定到管状壳体(2)的相应的第一端部(7)，且第二封闭元件(6)设置有至少一个径向突起(15)，该至少一个径向突起抵靠在管状壳体(2)的第二端部(8)上并且限定至少一个通路(16)，该至少一个通路与管状壳体(2)的内部连通，适于在制造铠装电阻器期间允许电绝缘材料通过。

Description

铠装电阻器及其制造工艺

发明领域

本发明涉及铠装电阻器(armored resistor)及其制造工艺，在铠装电阻器中，提供了插入在管形金属壳体中的电阻线，该管形金属壳体填充有电绝缘材料，例如氧化镁。

背景技术

铠装电阻器通常在与水接触的家用电器，例如洗衣机、洗碗机、煮器等等中被使用。

典型地，这些电阻器由同轴插入到管形金属壳体中的电阻线形成，管形金属壳体填充有电绝缘粉末，例如氧化镁，氧化镁然后被固结。电阻线与插脚连接，插脚从壳体的端部突出且具有连接到供电系统的功能。

在壳体的每个端部处存在密封到壳体的封闭元件。

不利的是，密封通常借助于树脂，例如环氧树脂或聚氨酯来进行。这意味着需要借助于特定的装置来实现特别复杂的聚合过程，这需要高度的准确性。

此外，铠装电阻器不利地由通常通过钎焊相互接合的相对高数量的部分形成，这些部分中的若干部分还形成壳体。

铠装电阻器可以设想安全设备，通常是温度保险丝，安全设备具有在加热元件意外过热的情况下中断电流的功能。特别地，温度保险丝通常布置在管状壳体外并且借助于支架电连接到电阻线，从而使整个铠装电阻器更加笨重且结构更复杂。

不利的是，这种类型的铠装电阻器具有一些缺点，特别是由于铠装电阻器本身的长度造成的。例如，对于一些应用，希望具有不超过给定长度的铠装电阻器。减小铠装电阻器的尺寸的原因之一是容纳铠装电阻器的空间相当小。另一个原因与电阻过大有关，这是由于铠装电阻器的构件的总长度过长，这意味着从加热元件到温度保险丝的热传递较慢且温度保险丝的操作灵敏性较低，由于保险丝和加热元件之间的较长的距离，因此温度保险丝的尺寸较大且反应时间较长。因此导致可靠性降低且工作寿命缩短。

尽管已经提出了其中温度保险丝被容纳在封闭元件中的铠装电阻器，但是这样的解决方案并非是无缺点的。缺点在于为了在电阻线和其壳体之间提供较好的热交换必须按压壳体。该操作通过使整个铠装电阻器穿过滚压机来执行。这意味着容纳温度保险丝的部分也受到滚压压力，随之带来损坏温度保险丝的风险，温度保险丝是特别脆弱的构件。当不设想温度保险丝时也会出现缺点；事实上，滚压机不能用于压缩短于给定长度的铠装电阻器。

因此，感到需要制造一种允许克服上述缺陷的铠装电阻器。

发明概述

本发明的目的是提供一种更紧凑的铠装电阻器，特别是比现有技术短的铠装电阻器。

本发明的另一个目的是提供一种铠装电阻器，该铠装电阻器由较少数量的构件组成并且相对于现有技术而言制造更容易且更具成本效益。

本发明的另一个目的是提供一种铠装电阻器，该铠装电阻器设置有至少一个温度保险丝，该至少一个温度保险丝布置在加热元件附近，以便在发生故障的情况下是特别敏感且可靠的。

本发明的另外的目的是提供一种用于制造这种类型的铠装电阻器的工艺。

因此，本发明通过制造根据权利要求1所述的铠装电阻器来实现这些目的中的至少一个，铠装电阻器包括：

-管状壳体，其界定纵向轴线并且具有第一端部和第二端部；

-金属螺旋盘绕加热元件，其布置在所述管状壳体内，被浸没在电绝缘材料中并且具有两个端部；

-第一封闭元件和第二封闭元件，第一封闭元件和第二封闭元件分别固定到第一端部和第二端部并且每个都设置有相应的通孔；

-两个插脚，其适于连接到电源，其中每个插脚与加热元件的所述两个相应的端部中的一个电接触，并且其中每个插脚穿过相应的封闭元件；

其中，

第一封闭元件液密地固定到管状壳体的相应的第一端部，并且

第二封闭元件设置有与管状壳体的内部连通的至少一个通路，至少一个通路适于在制造铠装电阻器时允许粉末形式的电绝缘材料通过。

根据一方面，根据权利要求9，本发明提供了一种用于制造具有权利要求1的特征的铠装电阻器的工艺，其中提供了以下步骤：

a)将每个插脚插入到第一封闭元件和第二封闭元件的相应的孔中；

b)将每个插脚固定到加热元件的相应的第三端部和第四端部，由此产生中间组件；

c)将中间组件插入到管状壳体中，使得第一封闭元件和相应的插脚首先进入并且使第二封闭元件抵靠在管状壳体的第二端部上；

d)将第一封闭元件固定到管状壳体的第一端部；

e)借助于至少一个通路用粉末形式的电绝缘材料填充管状壳体；

f)使电绝缘材料固结以使电绝缘材料成为致密的块。

有利的是，温度保险丝可以插入在封闭元件中，该封闭元件可以是垫圈。以这种方式，温度保险丝靠近加热元件(即，电阻线)，以便对铠装电阻器或包括其的设备的故障迅速且精确地敏感，例如，当电阻线发生过热时。

有利地，设置有用于用绝缘材料填充壳体的至少一个开口的封闭元件允许比现有技术更有效率且更有效的铠装电阻器的制造工艺。

有利地，铠装电阻器的长度可以小于现有技术的长度，例如铠装电阻器的长度可以小于250mm，具体地120mm至160mm。

有利地，壳体可以是挤压成型的、例如由铝或不锈钢制成的单一金属材料。

有利地，管状壳体的中央部分的截面可以小于两个端部部分。中央部分的这种几何形状可以有利地通过例如借助于钳口从外部按压而获得。能够仅按压管状壳体的中央部分的优点在于可能存在于封闭元件中的温度保险丝不受按压，因此不会由于这种操作而受损。此外，管状壳体的中央部分可以具有非圆柱形形状，而端部部分可以是圆柱形的。这使得可以围绕端部部分固定另外的O形环。

优选地，封闭元件与壳体的液密固定是机械进行的，甚至更优选地以专门机械的方式进行。

优选地，电阻线相对于管状壳体同轴地布置。

从属权利要求描述了本发明的优选的实施方案。

附图简述

通过对在附图的帮助下以非限制性示例的方式示出的铠装电阻器及其制造工艺的优选但不排他的实施方案的详细描述，本发明的进一步的特征和优势将变得明显，其中：

图1示出了本发明的第一实施方案的剖视图；

图2示出了本发明的第一实施方案的变体的剖视图；

图3示出了本发明的第一实施方案的另一变体的剖视图；

图1a至图3a分别示出了第一实施方案的另外的实施方案；

图4示出了本发明的第二实施方案的剖视图；

图5示出了本发明的第二实施方案的变体的剖视图；

图6示出了本发明的第二实施方案的另一变体的剖视图；

图4a至图6a分别示出了本发明的第二实施方案的另外的变体；

图7示出了根据本发明的铠装电阻器的构件的俯视图；

图8示出了图7中的构件的替代构件的俯视图；

图9示出了根据本发明的铠装电阻器的两个细节；

图10a至图10d分别示出了根据本发明的铠装电阻器的管状壳体的中央部分的一些可能的截面。

图中相同的参考数字指示相同的元件或构件。

发明的优选实施方案的详细描述

具体参考图1，根据第一实施方案，本发明的铠装电阻器100包括管状壳体2，管状壳体2界定纵向轴线X，金属加热元件3，例如金属螺旋盘绕加热元件布置在管状壳体2中。管状壳体2优选但不排他地具有圆形截面，是内部中空的，并且电阻线3浸没在电绝缘材料4(例如，氧化镁) 中。管状体2典型地由例如铝或不锈钢的金属材料制成，并且管状体2的长度优选但不排他地包括在120mm和200mm之间，例如160mm。第一封闭元件5和第二封闭元件6或垫圈设置在管状壳体2的相应的端部7、8 处。

封闭元件5、6设置有相应的通孔，并且封闭元件5、6两者均被相应的插脚11、12穿过。每个插脚11、12同轴且电连接到电阻线3，具体地分别电连接到两个端部13、14。孔可被插脚且可能地被其他填充材料完全堵塞或不被堵塞。每个插脚11、12沿着纵向轴线X在管状壳体2的内部和外部延伸，突出超过插脚11、12容纳于其中的封闭元件5、6。插脚11、 12适于连接到电源(未示出)。

第一封闭元件5部分地插入在管状壳体2中。封闭元件5设置有周边槽18。例如由弹性体材料制成的O形环19被容纳在该周边槽18中。O形环19的几何中心位于纵向轴线X上。借助于流体密封地布置在槽18和管状壳体2的内壁之间的O形环19，液密封闭(fluid-tightclosure)在第一封闭元件5和管状壳体2之间提供。

第二封闭元件6(其顶部平面图在图7中示出)部分地插入管状壳体 2中。第二封闭元件6设置有至少一个径向突起15，该径向突起15抵靠在管状壳体2的端部8上并且限定与管状壳体2的内部连通的至少一个通路16。该至少一个通路16允许在制造铠装电阻器期间粉末形式的电绝缘材料的通过。优选地，第二封闭元件6具有中央的大体上圆形截面或圆形部分21，限定三个通路16的三个径向突起延伸部15从该圆形部分21延伸。圆形部分21的直径小于管状壳体2的直径。

第二封闭元件6的通孔20优选地相对于圆形部分21在中央位置处获得，插脚12在通孔20中延伸。插脚11、12成形为固定到相应的封闭元件 5、6。优选地，每个插脚11、12的在管状壳体2外部并且邻近相应的封闭元件5、6的部分的一部分具有至少两个区22，该至少两个区22的直径大于通孔20。这样的区可以通过例如用钳子或合适的钳口按压插脚来获得。每个插脚11、12还具有在管状壳体2内部的部分23，部分23直径大于孔 20以便在管状壳体2内抵靠在封闭元件6上。插脚11、12借助于区22和部分23固定到相应的封闭元件5、6。

根据图2中所示的第一实施方案的第一变体，提供了结合在第一封闭元件5’中的温度保险丝29。第一封闭元件5’设置有凹部(housing)27 或空腔，温度保险丝29设置在凹部27或空腔中。在这种情况下，插脚11’被分成两个部分33、34，其中内部部分34在管状壳体2内部延伸。温度保险丝29接触地布置在部分33、34之间。插脚11’的在管状壳体2内的部分34连接到电极31，电极31又电连接到电阻线3的端部13。图9示出了部分34可以如何连接到电极31以及电极31可以如何连接到电阻线3 的示例的两个细节。每当提供电极时，都可以使用这种连接。

内部部分34具有锥形部分37，并且封闭元件5’的通孔具有类似的几何部分，使得内部部分34抵靠在封闭元件5’的通孔上并且因此抵靠在第一封闭元件5’上。

根据图3中所示的第一实施方案的第二变体，除了第一封闭元件5’之外，第二封闭元件6’也具有结合在其中具体地容纳在凹部28中的温度保险丝30。温度保险丝30借助于电极32电连接到电阻线3的端部14。在这种情况下，插脚12’被分成两个部分35、36，其中内部部分36在管状壳体2内部延伸。温度保险丝30接触地布置在部分35、36之间。插脚 12’的在管状壳体2内的部分36连接到电极32，电极32又电连接到电阻线3的端部14。内部部分36具有锥形部分38，并且封闭元件6’的通孔具有类似的几何形状，使得内部部分36抵靠在封闭元件6’的通孔上并且因此抵靠在第二封闭元件6’上。

根据未示出的第三变体，仅第二封闭元件具有结合在内部的温度保险丝。

根据另外的变体，参照图1a、图2a、图3a，优选但不排他地，在第一实施方案中，包括上述变体在内，管状壳体2具有分别包括两个端部7、 8的两个端部部分24、25和包含在两个端部部分24、25之间的中央部分 26，其中根据沿着与纵向轴线X正交的平面截取的截面，中央部分26的面积小于第一端部部分24和第二端部部分25的面积。例如，中央部分26 的截面可以是圆形的，具有优选但不排它地包括在0.50cm²和0.70cm²之间的延伸面积。可选地，中央部分截面26可以被成形为正多边形，例如六边形。中央部分的示例在图10a-10d中示出。

具体参考图4，在第二实施方案中不存在O形环。由于管状壳体2的端部7’与槽18紧密接触或固定在槽18上，所以第一封闭元件5与管状壳体2之间的液密封闭得以保证。端部7’与槽18的密闭优选地借助于从外部获得的局部按压来获得。除了此构造差异之外，第二实施方案与第一实施方案完全相同，因此第二实施方案将不再进一步描述。

特别地，第二实施方案包括前述的变体。与先前实施方案的变体相对应的此实施方案的三个变体中的两个分别在图5和图6中示出。

如先前实施方案所描述的，还提供了具有比两个端部部分小的截面面积的中央部分的可能性。这个特征在图4a、图5a和图6a中示出。

根据一个方面，本发明还提供了一种用于制造铠装电阻器的工艺。

该工艺包括以下步骤。

步骤A：将每个插脚11、12插入到第一封闭元件5和第二封闭元件6 的相应的孔中。

步骤B：将每个插脚11、12优选地通过焊接或钎焊固定到加热元件3 的相应的端部13、14，由此产生中间组件；中间组件包括两个封闭元件5、 6、两个插脚11、12和电阻线3。当提供一个或更多个温度保险丝时，中间组件还包括温度保险丝或多个温度保险丝以及相应的电极或多个电极。

步骤C：将第一组件插入到管状壳体2中，使得第一封闭元件5和相应的插脚11首先进入，并使第一封闭元件5抵靠在端部8上。例如，第一封闭元件5可以从管状壳体2的端部8插入，并且可以使其在管状壳体2 中滑动，直到第二封闭元件6的突起15抵靠在端部7上；

步骤D：以液密或密封方式将第一封闭元件与壳体的端部8固定；优选地，固定通过插入O形环或通过从外侧按压端部7’来进行；一旦第一封闭元件5被固定，则第二封闭元件6也借助于电阻线3保持在适当位置；事实上，如前所述，电阻线3被卷绕成螺旋形并且被设计尺寸成能够对第二封闭元件6施加弹性恢复；

步骤E：借助于至少一个通路16用粉末形式的电绝缘材料填充管状壳体2。

步骤F：对电绝缘材料进行固结以使其变成致密的块；优选地，电绝缘材料是氧化镁，该类型的电绝缘材料也包含单体，例如含硅的，使得氧化镁的固结可以借助于加热发生。氧化镁的固结有助于使上述组件与管状壳体2保持在适当位置。

该工艺是特别有利的，因为填充操作借助于第二封闭元件的至少一个通路发生；借助于O形环和按压的第一封闭元件与管状壳体的液密封闭防止了在填充期间粉末形式的电绝缘材料的释放。

在步骤(f)之后，可以设想步骤(g)，在该步骤(g)中，壳体的中央部分被从外部按压。有利的是，通过仅按压该部分，可能的温度保险丝不会被损坏。

此外，可以设想借助于填充材料堵塞孔的步骤。

Claims (8)

1.一种铠装电阻器(100)，包括：

-管状壳体(2)，其界定纵向轴线(X)并且具有第一端部(7)和第二端部(8)；

-金属螺旋盘绕的加热元件(3)，其布置在所述管状壳体(2)内，被浸没在电绝缘材料(4)中并且具有两个端部(13、14)；

-第一封闭元件(5)和第二封闭元件(6)，所述第一封闭元件(5)和所述第二封闭元件(6)分别固定到所述第一端部(7)和所述第二端部(8)，并且所述第一封闭元件(5)和所述第二封闭元件(6)每个都设置有相应的通孔；

-两个插脚(11、12)，其适于连接到电源，其中每个插脚(11、12)与所述加热元件(3)的所述两个端部(13、14)中的一个电接触，并且其中每个插脚(11、12)穿过相应的封闭元件(5、6)；

其中

所述第一封闭元件(5)液密地固定到所述管状壳体(2)的相应的第一端部，并且具有周边槽(18)，O形环(19)在所述周边槽(18)中布置在所述周边槽(18)的壁与所述管状壳体(2)的所述第一端部(7)之间，并且

所述第二封闭元件(6)设置有与所述管状壳体(2)的内部连通的至少一个通路(16)，所述至少一个通路(16)适于在制造所述铠装电阻器时允许粉末形式的所述电绝缘材料通过，

并且其中所述管状壳体(2)具有第一端部部分(24)和第二端部部分(25)以及位于所述第一端部部分(24)和所述第二端部部分(25)之间的中央部分(26)，所述第一端部部分(24)和所述第二端部部分(25)分别包括所述管状壳体(2)的所述第一端部(7)和所述第二端部(8)，其中根据在与所述纵向轴线(X)正交的平面上的截面，所述中央部分(26)的面积小于所述第一端部部分(24)和所述第二端部部分(25)的面积。

2.根据权利要求1所述的铠装电阻器，其中设置有至少三个通路(16)。

3.根据权利要求1所述的铠装电阻器，其中，至少一个温度保险丝(29、30)被提供，所述至少一个温度保险丝(29、30)借助于电极(31、32)电连接到所述加热元件(3)的所述两个端部(13、14)中的一个，并且其中所述至少一个温度保险丝结合在至少所述第一封闭元件(5)或所述第二封闭元件(6)中。

4.根据权利要求1所述的铠装电阻器，其中，两个温度保险丝(29、30)被提供，所述两个温度保险丝(29、30)借助于相应的电极(31、32)电连接到所述加热元件(3)的相应的端部(13、14)，并且其中所述两个温度保险丝(29、30)分别结合在所述第一封闭元件(5)和所述第二封闭元件(6)中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的铠装电阻器，其中所述第一封闭元件(5)的所述通孔和所述第二封闭元件(6)的所述通孔被关闭。

6.根据权利要求1所述的铠装电阻器，其中所述管状壳体(2)由金属材料，并且所述电绝缘材料由至少氧化镁组成。

7.根据权利要求1所述的铠装电阻器，其中所述管状壳体(2)由金属钢或铝制成，并且所述电绝缘材料由至少氧化镁组成。

8.一种用于制造铠装电阻器的工艺，所述铠装电阻器具有权利要求1的特征，其中提供了以下步骤：

a)将每个插脚(11、12)插入到第一封闭元件(5)和第二封闭元件(6)的相应的孔中；

b)将每个插脚(11、12)固定到加热元件(3)的相应的第三端部(13)和第四端部(14)，由此产生中间组件；

c)将所述中间组件插入到管状壳体(2)中，使得所述第一封闭元件(5)和相应的插脚(11)首先进入并且使所述第二封闭元件(6)抵靠在所述管状壳体(2)的第二端部(8)上；

d)将所述第一封闭元件(5)与所述管状壳体(2)的第一端部固定；

e)借助于至少一个通路(16)用粉末形式的电绝缘材料填充所述管状壳体(2)；

f)使所述电绝缘材料固结以使所述电绝缘材料成为致密的块；

g)通过从外部施加压力来减小所述管状壳体(2)的中央部分(26)的面积；

h)借助于填充材料堵塞所述孔。

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