CN113796159A

CN113796159A - 用于din导轨的加热元件

Info

Publication number: CN113796159A
Application number: CN202080033936.8A
Authority: CN
Inventors: U·霍尔格松; F·格里万斯
Original assignee: Sverel
Current assignee: Sverel
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-12-14
Also published as: US20220322493A1; JP2022531329A; EP3981223A1; SE1950543A1; WO2020225293A1; SE543030C2; CA3137483A1

Abstract

本发明涉及一种用于加热安装在DIN导轨(1)上的电气设备的加热元件(5)。加热元件(5)包括由电绝缘材料制成的细长的柔性板(11)以及设置在柔性板(11)的上表面(11a)上的包含正温度系数涂料(12)的层。本发明提供了一种用于将加热元件(5)安装到DIN导轨上的方法。该方法包括将柔性板(11)弯曲，以使得沿着柔性板的长度方向形成倒U形，以及将加热元件(5)插入DIN导轨(1)的凹槽中，从而使得弯曲的柔性板通过弯曲产生的弹力而保持就位。本发明还提供了加热元件用于加热DIN导轨的用途。

Description

用于DIN导轨的加热元件

技术领域

本发明涉及一种用于加热DIN导轨的加热元件，用于安装该加热元件的方法以及该加热元件用于DIN导轨的用途。

背景技术

DIN导轨用于在机架中安装断路器和控制设备。它们通常由冷轧碳钢板制成，并且可以具有镀锌或经铬酸化处理的光亮表面光洁度。DIN导轨用于对断路器和控制设备进行机械支撑。

DIN导轨有三种主要类型：顶帽导轨、C形截面导轨和G形截面导轨。在这些类型中，存在许多变型，其中一些是：

-顶帽导轨IEC/EN 60715-35×7.5.其在美国被称为TS35导轨

-顶帽导轨IEC/EN 60715-35×15.其在美国也被称为TS35导轨

-5mm×7.5mm的顶帽导轨(EN 50022,BS 5584,DIN 46277-3)

-15mm×5.5mm的小型顶帽导轨(EN 50045,BS 6273,DIN46277-2)

-75mm的宽顶帽导轨(EN 50023,BS 5585)

-C20(数字后缀对应于导轨在竖直方向上的总高度：例如：AS2756.1997(C3))

-C30

-C40

-C50

-EN 50035(也就是美国的G32)，BS5825，DIN 46277-1

DIN导轨都是具有细长平坦背部的细长的导轨，该细长平坦背部将被紧固到合适的表面上。DIN导轨还具有位于细长平坦背部的上侧和下侧的两个突出部，用以安装电气设备。对于不同的类型，突出部的形状和尺寸不同。图1至3示出了DIN导轨的不同横截面。图1示出了顶帽导轨，图2示出了C形截面导轨，图3示出了G形截面导轨。

机架式机柜的一个问题是机柜内的温度变化，尤其是那些位于室外的机柜。断路器被设计成在超过预定安培数时切断电路的电流。如果机柜中的温度变得非常低，断路器可能会发生故障，并在比规定高得多的负载(即更高的安培数)下切断电流。

另一个问题是，处于寒冷环境中的系统经常会积聚冷凝物，这会损坏电子元件。

上述问题的解决方案是在带有温度控制器的机柜内安置电加热器，以便于在机柜内保持所需的温度。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服上述问题，并提供一种改进的方法以避免机柜中电气设备周围发生冷凝，从而为电气设备保持良好的工作温度并节约能量。

本公开旨在提供一种用于加热DIN导轨的加热元件，一种用于将加热元件安装至DIN导轨的方法以及该加热元件用于DIN导轨的用途。

该目的通过权利要求1中限定的加热元件和权利要求10中限定的安装方法，以及权利要求11中限定的加热元件的用途来实现。

根据本公开的一些方面，提供了一种用于加热安装在DIN导轨上的电气设备的加热元件。加热元件包括由电绝缘材料制成的细长的柔性板和设置在柔性板的上表面上的包含正温度系数(PTC)涂料的层。加热元件用于加热安装在DIN导轨上的电气设备，同时也加热DIN导轨本身。通过加热电气设备并通过使加热元件很靠近电气设备，从而不需要通过加热整个机柜来避免冷凝及断路器故障。换句话说，断路器由加热元件加热，因此，不需要对机柜进行加热，从而节省了能量。由于使用的是正温度系数涂料，由于PTC涂料的自限制的性质，也不需要任何额外的电路来控制温度。

应当注意的是，包含PTC涂料的层设置在柔性板的上表面上这一特征包括PTC涂料层直接设置在上表面上，以及PTC涂料层设置在上表面上时，PTC涂料层与上表面之间具有一层或多层其他材料；例如粘合剂或绝缘材料。换句话说，设置在上表面上的PTC涂料层可以直接设置在上表面上，或者在其间具有一个或多个层。

根据一些方面，正温度系数涂料设置在柔性板的几乎整个长度上。因此，柔性板可以在其整个长度上加热电气设备。

根据一些方面，正温度系数涂料设置在至少2mm的柔性板的宽度上并且设置在柔性板的中心部分上。加热元件被定位成其上表面朝向电气设备。将正温度系数涂料设置在柔性板的中心部分并沿其长度方向设置，将会为安装在DIN导轨上的电气设备提供良好的加热。

根据一些方面，正温度系数涂料设置在柔性板宽度的至少75％上并设置在柔性板的中心部分上。上表面有多少被涂料覆盖取决于想要获得多少热量，这对于不同类型的使用者和地区来说可能是不同的。

根据一些方面，正温度系数涂料设置在柔性板的上表面上的多个离散位置上。这可能具有使加热元件上的温度更加均匀的优点，这是由于几个较小的正温度系数涂料点相比于一个较大部分来说更容易加热。正温度系数涂料的多个小点相比于较大面积的涂料来说更容易获得均匀的电流。

根据一些方面，电绝缘材料包括介电材料，例如聚酯或塑料。聚酯和塑料都是廉价的材料，易于处理和成型。

根据一些方面，柔性板包括沿着柔性板的每一侧的边缘，并且位于两个细长侧上的边缘在上表面的侧边处是倒圆角的。圆角边缘是为了使加热元件更好地匹配在DIN导轨中，DIN导轨在突出部和平坦背部之间是圆角的。

根据一些方面，柔性板的长度和宽度被调整为当柔性板沿其长度方向弯曲成倒U形时，其能够匹配到DIN导轨的凹槽中。

根据一些方面，加热元件包括用于给正温度系数涂料供电的线路，该线路设置成与正温度系数涂料连接。

根据本公开的一些方面，提供了一种用于将根据上述内容的加热元件安装至DIN导轨的方法，该方法包括弯曲柔性板，从而沿着柔性板的长度方向形成倒U形，并将加热元件插入DIN导轨的凹槽中，使得弯曲的柔性板通过弯曲所产生的弹力而保持就位。

根据本公开的一些方面，提供了将根据上述内容的加热元件用于加热DIN导轨的用途，其中，通过将柔性板沿其长度方向弯曲成倒U形并将其设置在DIN导轨的凹槽中而将加热元件安装至DIN导轨中，从而使得弯曲的柔性板通过弯曲所产生的弹力而保持就位。

根据本公开的替代性实施例，该实施例包括用于安装电气设备的DIN导轨。该DIN导轨包括具有背面和正面的细长的支撑部，其中正面包括沿着正面的相对两侧的两个细长的安装凸缘，以及位于两个细长的安装凸缘之间的细长的凹槽，细长的安装凸缘用于紧固电气设备。DIN导轨包括设置成与支撑部直接接触的至少一个加热元件，并且该至少一个加热元件包括至少一个正温度系数加热器。安装在DIN导轨上的电气设备将会通过来自加热器和DIN导轨的热辐射并通过来自DIN导轨的热传导进行加热。通过加热DIN导轨并使加热元件很靠近电气设备，则无需通过加热整个机柜来避免冷凝及断路器故障。换句话说，断路器由加热的DIN导轨进行加热，因此不需要对机柜进行加热，从而节省了能量。由于使用了正温度系数加热器，因正温度系数加热器具有自限制特性，因此也不需要任何额外的电路来控制温度。

下文将描述该替代性实施例的不同方面。

根据一些方面，在凹槽中设置至少一个加热元件。当定位在凹槽中时，该加热元件受到安装凸缘和支撑部的物理保护。

根据一些方面，所述至少一个加热元件包括围绕所述至少一个正温度系数加热器的材料，所述材料包括硅树脂，并且具有使其配合到所述凹槽中并且通过安装凸缘而保持在所述凹槽中的外部形状。硅树脂是一种柔性材料，因此加热元件可以被推入凹槽中。硅树脂会在边缘轻微变形，以将加热元件保持就位。这是一种非常有效的紧固加热元件的方法。

根据一些方面，所述至少一个加热元件通过至少一个弹性元件紧固至凹槽中的支撑部，所述至少一个弹性元件被夹在两个相对的安装凸缘之间，从而该至少一个弹性元件将至少一个加热元件在凹槽中保持就位。通过使用弹性元件，加热元件可以被立即连接在凹槽中。这也是用于固定加热元件的一种廉价且快速的方法。

根据一些方面，至少一个加热元件通过粘合剂紧固至支撑部。存在非常强力的粘合剂，并且粘合剂是将加热元件附接至支撑部的快速且廉价的方式。

使用粘合剂和弹性元件来紧固加热元件都可以有效地用于批量生产DIN导轨。

根据一些方面，所述至少一个加热元件包括用于给至少一个正温度系数加热器供电的线路，该线路设置在凹槽中。这样设置的一个优点是线路在凹槽中受到安装凸缘的物理保护。因此，线路受到保护而不会受到物理损坏，也不会在搬运过程中被钩住。另一个优点是，将线路隐藏在凹槽中从而使得它们在视觉上不那么明显，这在视觉上比较美观。

根据一些方面，所述至少一个加热元件附接至支撑部的背面。为了简化DIN导轨的大规模生产，加热元件可以附接至支撑部的背面。取决于用于DIN导轨的标准类型，这也可能是有利的。对于一些标准来说，当加热元件位于凹槽中时，其可能会妨碍电子设备的安装。在这种情况下，将加热元件设置在背面是有利的。

根据一些方面，所述至少一个加热元件嵌入到支撑部的材料中。这在需要保护加热元件和/或线路免受环境影响的苛刻环境中尤其有利。这也可能是一个非常安全的选择，因为DIN导轨的使用者将无法接近加热元件或其路线。

根据一些方面，所述至少一个加热元件包括沿着细长的支撑部彼此间隔一定距离设置的多个加热元件。DIN导轨具有不同的长度，并且它们通常在支撑部具有规则间隔的孔，以用于使用例如螺钉等紧固至表面。因此，加热元件可以在孔之间以一定的距离分布，从而使得孔可用于紧固导轨。

根据一些方面，所述多个加热元件沿着细长的支撑部的长度方向均匀分布。在生产中，加热元件的均匀分布可能是有利的，这是因为没有距离的重置，并且加热元件之间具有规则的间隔，这在视觉上也可能是美观的。

根据一些方面，所述至少一个加热元件中的每一个包括分布在加热元件中的多个正温度系数加热器。该PTC元件可以制成各种尺寸和形状，因此每个加热元件可以包括一个或几个PTC加热器6。为了简化生产，每个加热元件具有一个PTC加热器可能是有利的，但是多于一个的PTC加热器可以提供更均匀的热量传播。

根据一些方面，正温度系数加热器沿着加热元件的长度方向均匀地分布。这样做的优点是加热元件中的热量分布均匀。

根据一些方面，正温度系数加热器设置在沿着加热元件的长度方向设置的两个钢板之间，正温度系数加热器以及钢板被嵌入到电绝缘材料中。

根据一些方面，至少一个加热元件具有在30和45摄氏度之间的最高表面温度，并且优选地具有40摄氏度的最高温度。该温度是为了确保安装在DIN导轨上的电气设备具有良好的工作温度。电气设备通常被制造成在室温或略高于室温的条件下运行最佳。30至45摄氏度之间的表面温度将会为电气设备提供最佳工作条件。

根据本公开的一个实施例，该实施例包括使用根据任何上述特征的DIN导轨来加热所安装的电气设备。

根据本公开的一个实施例，该实施例包括一种DIN导轨系统，该DIN导轨系统包括根据上述任何可选的特征的DIN导轨，该系统包括安装至DIN导轨并电连接到至少一个加热元件的断路器。由于至少一个加热元件的断路器已经附接到DIN导轨上，DIN导轨系统提供即用的DIN导轨，该DIN导轨可为电气设备提供最佳的工作条件。因此，DIN导轨系统易于安装至表面，并将电力连接至断路器。

根据一些方面，断路器是微型断路器，即MCB。

附图说明

现在将通过对本发明的不同实施例进行描述并参考附图来更详细地解释本发明。

图1示出了顶帽导轨的横截面

图2示出了C形截面导轨的横截面，并且

图3示出了G形截面导轨的横截面

图4示出了包括细长的板的加热元件

图5从侧面示出了弯曲成倒U形时的加热元件

图6示出了在其凹槽中设置有加热元件的DIN导轨

图7以侧视图示出了与图6中相同的情况

图7’示出与图7所示的相同的情况，但是图7’中的DIN导轨是一个G形截面导轨

图8示出了设置在DIN导轨的凹槽中的加热元件，并且其中电气设备安装在DIN导轨上

图9示出了图8中的设置的分解图

图10示出了位于印刷线路和PTC涂料之下的柔性绝缘材料

图11示出了图10的一部分的横截面，在其中示出了PTC涂料小片，线路以及封装

图12从俯视角度示出了示例性的DIN导轨，该DIN导轨包括设置于凹槽中的加热元件

图13从侧面示出了图10所示的DIN导轨

图14示出了图4和图5所示的DIN导轨的横截面

图15示出了示例的DIN导轨的横截面，其中加热元件卡入凹槽中

图16以透视图示出了图4，5和6所示的DIN导轨

图17示出了具有嵌入式加热元件的示例的DIN导轨的横截面

图18示出了示例的加热元件的横截面

具体实施方式

以下将参考附图更全面地描述本公开的方面。然而，这里所公开的装置可以以许多不同的形式实现，并且不应当被解释为局限于这里所描述的方面。附图中相同的数字始终指示相同的元件。

这里所使用的术语仅仅是为了描述本公开的特定方面，而不是为了限制本发明。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。

除非另有定义，本文使用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。

如背景技术部分所述，DIN导轨1的不同横截面如图1至3所示。图1示出了顶帽导轨，图2示出了C形截面导轨，图3示出了G形截面导轨。DIN导轨1通常由冷轧碳钢板制成，冷轧碳钢板具有经过镀锌或铬酸化处理的光亮表面光洁度。虽然是金属的，但它们仅用于机械支撑，而不是用作传导电流的母线，尽管它们可以提供底盘接地连接。

应当注意的是，本文给出了两种可选的解决方案。一个与图4至图9相关，一个与图10至图16相关。应当注意的是，许多方面都适用于这两种替代方案。

图4示出了包括细长的板11的加热元件5。根据本公开的一些方面，提供了用于加热安装于DIN导轨1上的电气设备的加热元件5。加热元件5包括由电绝缘材料制成的细长的柔性板11和设置在柔性板11的上表面11a上的包含正温度系数涂料12的层。正温度系数涂料12包括例如硅或碳混聚合物。PTC涂料可从一些制造商处获得，其具体组成不在本文中公开。在图8和图9中可以看到示例的电气设备，其中示出了断路器。电气设备例如是断路器，工业控制设备等，其适于安装在DIN导轨1上。

如图1-3所示，DIN导轨1包括具有背面和正面的细长的支撑部2，其中正面包括沿着正面的相对两侧的两个细长的安装凸缘3，以及安装凸缘3之间的细长的凹槽4，所述安装凸缘用于紧固电气设备。换句话说，DIN导轨1具有沿支撑部2的相对两侧纵向延伸的第一安装凸缘3和第二安装凸缘3。在不同DIN导轨标准的示例中，这些特征对于所有标准都是通用的。

细长的柔性板可以具有沿着所述细长形状围绕中心线稍微弯曲的形状。加热元件5将被插入DIN导轨的凹槽4中，并且当其被插入时将具有如图5所示的倒U形。当加热元件安装在DIN导轨中时，加热元件5的上表面11a远离DIN导轨地向上设置。图5从侧面示出了弯曲成倒U形时的加热元件。为了让使用者能够更容易地插入加热元件，可以将加热元件稍微向该形状预弯曲。细长的柔性板具有这样的形状，即当其被插入到DIN导轨中时，U形的腿压靠在DIN导轨上，并将加热元件5在DIN导轨中保持就位。细长的柔性板是柔性的，从而当被设置在DIN导轨中时，U形的腿压靠DIN导轨，并将加热元件5在DIN导轨中保持就位。应当注意的是，只要在放入DIN导轨时U形的腿被压向彼此，柔性板就可以以比图5中所示的角度更锐利的角度进行预弯曲。

加热元件5用于加热安装在DIN导轨1上的电气设备，并且它也加热DIN导轨本身。通过加热电气设备并通过使加热元件与电气设备如此靠近，则无需对整个机柜进行加热来避免冷凝及断路器故障。换句话说，断路器由加热器加热，并且因此不需要对机柜进行加热，从而节省了能量。由于使用正温度系数涂料，因正温度系数涂料的自限制性质，则也不需要任何额外的电路来控制温度。

使用正温度系数涂料12，即PTC涂料12的优点在于不需要用温度传感器来打开和关闭加热器以保持所需的热量。PTC涂料12是电阻加热器，当PTC涂料12达到一定温度时，电阻升高得太多而不再加热。换句话说，PTC材料被设计成达到最高温度，因为在预定温度下，温度的任何进一步升高都会遇到更大的电阻。PTC材料因此在温度上固有地自限制，因而不存在加热元件5过热的风险。PTC材料的温度不会超过材料的电阻快速增长时的温度。因此，PTC材料不可能变得比该材料被制造用于的预定温度更热。

PTC涂料12被制造成具有预定的最高温度。因此，PTC涂料12是根据所设计的最高温度而预先进行选择的。

根据一些方面，正温度系数涂料12设置在柔性板的几乎整个长度上。因此，柔性板可以在其整个长度上加热电气设备。PTC涂料12是否设置在整个长度上由设计者决定。PTC涂料是加热元件5的加热部分，但是如果加热元件的一部分不具有PTC涂料12也没有关系，因为该部分将不会加热任何东西。在加热方面最有效的加热元件是在其全部长度上涂有PTC涂料的加热元件5。

根据一些方面，正温度系数涂料12设置在柔性板11的至少2mm的宽度上并位于柔性板11的中心部分上。PTC涂料的上表面朝向电气设备。将PTC涂料沿柔性板的长度方向设置在柔性板的中心部分将会为安装于DIN导轨上的电气设备提供良好的加热。所述中心部分指的是柔性板上表面的一部分，该部分位于柔性板宽度方向的中间，并在柔性板的整个长度上延伸。在下文中结合图7’解释的例子中，PTC涂料可能稍微偏离中心部分，从而使得PTC涂料是加热元件在安装凸缘之间突出的部分。关于如何将PTC涂料12设置在柔性板11上，有许多替代方案。具有较高的最高温度的PTC涂料设置在上表面的较窄部分上时可以为电气设备提供与PTC涂料位于上表面11a的较宽部分上时的相同的热量。PTC涂料的厚度也会影响电气设备所受到的热量。由于所需的温度取决于加热元件将会在什么环境中使用，所以PTC涂料的宽度和厚度可以因使用而异。根据一些方面，正温度系数涂料设置在柔性板11的至少7mm或10mm的宽度上并且位于柔性板11的中心部分上。同样，上表面有多少被涂料覆盖取决于想要获得多少热量，这对于不同类型的用途及地区来说可能是不同的。PTC涂料的宽度也可能取决于所选的PTC涂料的效率。有些PTC涂料比其他PTC涂料更有效。根据一些方面，正温度系数涂料12设置在柔性板11的宽度的至少50％或75％上并位于柔性板11的中心部分上。

根据一些方面，PTC涂料12设置在柔性板11的上表面上的多个离散位置上。这可能具有使得加热元件的温度更均匀的优点，这是因为几个较小的正温度系数涂料点比一个大的部分更容易加热。正温度系数涂料的小点比大面积的涂料更容易获得均匀的电流。

应当注意的是，PTC涂料并不需要直接设置在柔性板11的表面上。例如，在它们之间可以具有一层塑料或其他柔性绝缘材料。根据一些方面，PTC涂料被涂覆到柔性绝缘材料上，该柔性绝缘材料例如通过胶合或通过胶带等被安置在柔性板11上。根据一些方面，用于供电的PTC涂料和线路被封装在柔性绝缘材料中，并形成单元，该单元而后被附接至柔性板11。

根据一些方面，PTC涂料的厚度在0.1mm和2mm之间。优选地，厚度在0.1mm和1mm之间

根据一些方面，电绝缘材料包括介电材料，例如聚酯或塑料。聚酯和塑料都是廉价的材料，其易于处理和成型。电绝缘材料是不导电材料。

一些DIN导轨的正面与安装凸缘的交汇处比其他导轨的更圆。为了适应这种差异，以使得加热元件能够以更好的配合被安装在不同形状的DIN导轨中，柔性板可以具有倒圆角边缘。根据一些方面，柔性板11沿着柔性板11的每一侧包括一个边缘13，并且两个细长侧上的边缘在上表面11a的侧边处是倒圆角的。根据一些方面，圆角的半径与柔性板的直径相同。该半径也可以小于该直径。可以选择不同的半径，以更好地适应不同标准的DIN导轨。

图6示出了在其凹槽中设置有加热元件的DIN导轨。图7从侧面示出了与图6相同的情况。图7’示出了与图7相同的内容，但图7’中的DIN导轨为G形截面导轨。从图7’中可以看出，加热元件也可以用于不同标准的DIN导轨。根据一些方面，柔性板11的长度和宽度被调整，以使得当柔性板沿其长度方向弯曲成倒U形时，柔性板能够被匹配到DIN导轨1的凹槽中。由于存在许多不同的DIN导轨标准，因此不能更详细地规定宽度，而是应当对其进行调整，以便于可以按照上述的DIN导轨而进行设置。因此，当知道使用者将会使用哪种DIN导轨时，就决定了宽度。长度也可以根据所要使用的DIN导轨的长度而变化。应当注意的是，加热元件可以突出至DIN导轨的安装凸缘之上。如果加热元件稍微突出，PTC涂料将更接近于其所要加热的电气设备，这可能是有利的。但是，加热元件不应当妨碍在DIN导轨上安装新的电气设备。

图8示出了设置在DIN导轨的凹槽中的加热元件，并且电气设备14安装在DIN导轨上。图9示出了图8中的设置的分解图。从图中可以看出，加热元件5设置在电气设备14下方的DIN导轨1的凹槽4中。在图中，柔性板的上侧邻接电气设备14，但是这不是必须的，而是可能的。

在图5、6和7中，示出了为PTC涂料12供电的示例性线路8。根据一些方面，加热元件包括用于为正温度系数涂料12供电的线路8，线路8被设置成与正温度系数涂料12连接。

在PTC涂料12设置在柔性板11的上表面上的多个离散位置上的情况下，PTC涂料的每个点，块或片与线路8连接。根据一些方面，如图10和11所示，将PTC涂料与线路8一起涂覆到柔性绝缘材料15上，然后由柔性绝缘材料15覆盖，以实现PTC涂料和线路的柔性绝缘外壳。之后将封装的PTC涂料及线路安置在柔性板11上。PTC涂料和线路例如被印刷在柔性板11或柔性绝缘材料15上。

如图10和11所示的，柔性绝缘材料15位于印刷线路8和PTC涂料12之下。图10示出了位于印刷线路8和PTC涂料12之下的柔性绝缘材料15，图11示出了图10的一部分的横截面，其中示出了PTC涂料小片12，线路8以及封装15。在这些示例中，PTC涂料12设置在柔性板11的上表面上的多个离散位置上。在图示的例子中，PTC涂料以PTC涂料图案的样式排列。

如图10所示，线路8具有网格状设计，以使得每个PTC涂料小片12在一侧连接至+而在另一侧连接至-从而使得电流流过每个PTC涂料小片。还示出了连接至电源的示例性的端子16。在图11中，各层以横截面示出。在此，首先使用柔性绝缘材料15印刷两层银，该银是线路8，然后印刷一层PTC涂料12。一层银或两层以上的银也是一种选择。在本示例中，银和PTC涂料而后被两层柔性绝缘材料15封装。两个顶层中的柔性绝缘材料15例如是电绝缘柔性塑料。第一层即底层中的柔性绝缘材料15例如是聚酯薄膜。柔性绝缘材料的底层和顶层可以包括相同的材料。以柔性绝缘材料15形成的封装也可以确保不会有湿气与线路接触。线路8可以包括银以外的其他材料。

图10和11所示的示例性设计将被设置在柔性板5上以形成加热元件1。另一种选择是，PTC涂料12和线路8直接印刷在柔性板5上，然后由柔性绝缘材料15封装。图示的例子适用于所有描述的柔性板5的变型。

例如，加热元件通过铆接端子16处的触点进行供电，端子16可以插入电源。例如，使用触点上的塑料外壳来铆接触点。

本公开还提供了一种用于将根据上述任一方面的加热元件5安装至DIN导轨的方法。该方法包括弯曲柔性板11，使得沿着柔性板的长度方向形成倒U形，并将加热元件5插入DIN导轨1的凹槽4中，使得弯曲的柔性板通过弯曲产生的弹力而保持就位。换句话说，加热元件5沿其长度方向弯曲，从而使得它可以被推入DIN导轨1的凹槽4中。当插入时，柔性板中的柔性材料的弹性将使其保持就位。因此，柔性板11是弹性的。

将柔性板11弯曲以使得沿着柔性板的长度方向形成倒U形，同时PTC涂料位于倒U形的U形下侧的上表面上，从而使得当加热元件插入到DIN导轨的凹槽4中时，PTC涂料设置在加热元件的背离DIN导轨的一侧。

本公开还提供了将根据上述任一方面的加热元件5用于加热DIN导轨的用途，其中，通过将柔性板11沿其长度方向弯曲成倒U形并将其设置在DIN导轨1的凹槽中，以使得弯曲的柔性板11通过弯曲产生的弹力保持就位，从而加热元件而安装在DIN导轨中。在此同样地，上表面11a位于弯曲的加热元件背离DIN导轨的一侧。

请注意，PTC涂料层12如图4所示。在图5-9中，PTC涂料12仍在该位置，但未示出。当安装在DIN导轨中时，PTC涂料12总是设置在加热元件5的面向电气设备14的一侧。

为了确保加热元件5的安全功能，加热元件可以连接至断路器，以防止过载或短路。根据本公开的一个实施例，该实施例包括一种DIN导轨系统，该系统包括DIN导轨1，该DIN导轨1包括具有背面和正面的细长的支撑部2，其中正面包括沿着正面2的相对两侧的两个细长的安装凸缘3，以及两个细长的安装凸缘3之间的细长的凹槽4，安装凸缘3用于紧固电气设备14。根据上述任一方面的加热元件5以倒U形设置在DIN导轨的凹槽4中，使得上表面11a背离DIN导轨。DIN导轨系统包括安装至DIN导轨1并电连接至加热元件5的断路器。由于用于加热元件5的断路器已连接至DIN导轨1，DIN导轨系统提供了能为电气设备提供最佳工作条件的即用的DIN导轨1。因此，DIN导轨系统易于安装在表面上，并将电力连接至断路器。DIN导轨系统的DIN导轨1当然可以根据上述任何方面，因为上述所有方面都可以与断路器组合。断路器被设计为固定在DIN导轨1的突出部/安装凸缘上。根据一些方面，断路器是微型断路器MCB，并且它也可以是塑壳断路器MCCB。一个断路器也可以连接至几个加热元件，这些加热元件设置在同一机架中的几个相应的DIN导轨上。

应当注意的是，一段DIN导轨可以用一个或多个上述的加热元件进行加热。

以下是对于图12至18所示的替代方案的描述。

本发明公开了一种用于安装电气设备的DIN导轨1。DIN导轨1包括具有背面和正面的细长的支撑部2，其中正面包括沿着正面的相对两侧的两个细长的安装凸缘3，以及两个细长的安装凸缘之间的细长的凹槽4，安装凸缘3用于紧固电气设备。换句话说，DIN导轨1具有沿支撑部2的相对侧纵向延伸的第一安装凸缘3和第二安装凸缘3。在不同DIN导轨标准的示例中，这些特征对于所有标准都是通用的。从图1至图3以及下面将要讨论的图14中可以看出，安装凸缘3在某处弯曲以形成与支撑部2平行的部分。DIN导轨1的功能以及形状和尺寸的变型对于本领域技术人员来说是公知的，并且在背景技术部分所讨论的各种标准中进行了定义。

本公开中所呈现的DIN导轨1包括被设置成与支撑部2直接接触的至少一个加热元件5，并且至少一个加热元件5包括至少一个正温度系数加热器6。换句话说，支撑部2由具有正温度系数的加热元件5加热。换句话说，在图12至18所示的替代方案中，加热元件包括PTC加热器，PTC加热器优选为PTC陶瓷石的形式。与上述特征的另一个区别在于，加热元件在此安装成与支撑部2直接接触。当在DIN导轨1上安装电气设备时，电气设备将会通过来自加热器和DIN导轨1的热辐射以及通过来自DIN导轨1的热传导而被加热。通过加热DIN导轨1并让加热元件5很靠近电气设备，则不需要通过对整个机柜进行加热来避免冷凝和断路器故障。换句话说，断路器由被加热的DIN导轨1加热，因此，不需要对机柜进行加热，从而节省了能量。由于使用了PTC加热器6，因PTC加热器6的自限制特性，则也不需要任何额外的电路来控制温度。

对于将一个或多个加热元件5设置成与支撑部2直接接触的位置，有几种替代方案，这将在下文中进行进一步的描述。

使用正温度系数加热器6，即PTC加热器6的优点在于，不需要用温度传感器来打开和关闭加热器以保持所需的热量。PTC加热器6是电阻加热器，当PTC加热器6达到一定温度时，电阻升高得太多而不再加热。换句话说，PTC材料被设计成达到最高温度，因为在预定温度下，温度的任何进一步升高都会遇到更大的电阻。PTC材料因此在温度上固有地自限制，因而不存在加热元件5过热的风险。PTC材料的温度不会超过材料的电阻快速增加时的温度。因此，PTC材料不可能变得比该材料被制造用于的预定温度更热。

PTC陶瓷石形式的PTC加热器6被制造成具有预定的最高温度。因此，PTC加热器6是根据其最高温度而预先选择的。PTC加热器6的结构将不在此进一步讨论，因为它是本领域技术人员所已知的

PTC陶瓷石形式的PTC加热器6可以被制造成许多不同的尺寸，例如大约20×15×2mm。例如，PTC加热器6的长度在3到40mm之间，宽度在1到25mm之间，厚度在0.1到5mm之间。

图12至16示出了包括加热元件5的DIN导轨1的例子。在图示的例子中，凹槽4中设置有至少一个加热元件5。电气设备通常安装在安装凸缘3上。因此，在凹槽4中具有用于加热元件5的空间。当定位在凹槽4中时，至少一个加热元件也受到安装凸缘3和支撑部2的物理保护。在这个示例中，加热元件5的尺寸和形状使其能与凹槽4配合。

在图12至16中，可以看到细长的支撑部2和两个细长的安装凸缘3。

在图14所示的横截面中可以看出，该示例的DIN导轨1的横截面与图1至3中的DIN导轨1略有不同。安装凸缘3比前面例子中的那些安装凸缘更弯曲。除非另有明确说明，否则本公开中所呈现的特征适用于所有的DIN导轨标准。

图15中的横截面示出了将加热元件5紧固在凹槽中的示例的方式。根据一些方面，所述至少一个加热元件5包括围绕至少一个正温度系数加热器6的材料，该材料包括硅树脂，并且具有使其配合到所述凹槽中的外部形状，并且通过安装凸缘3保持在凹槽4中。硅树脂是一种柔性材料，因此可以将加热元件推入凹槽中。硅树脂会在边缘处轻微变形，以将加热元件固定到位。这是一种非常有效的固定加热元件的方法。它也可以与任何其他方式结合来进行固定。为了增加硅树脂的导热性和硬度，它可以与例如硅混合。可以添加其他材料来提升材料的导热性和/或硬度。

将加热元件5附接在凹槽4中的一种方法是使用粘合剂。因此，根据一些方面，至少一个加热元件5通过粘合剂固定到凹槽4中的支撑部2。存在非常强力的粘合剂，并且粘合剂是将一个或多个加热元件5附接至支撑部2的快速且廉价的方式。粘合剂可以是导热的，从而有助于将热量从至少一个加热元件5传递至支撑部2。粘合剂例如是胶水或树脂。

存在替代粘合剂对至少一个加热元件5进行连接的方案，例如使用夹子，线缆扎带或者螺钉。根据一些方面，至少一个加热元件5通过至少一个弹性元件7紧固至凹槽4中的支撑部2，至少一个弹性元件7被夹在两个相对的安装凸缘3之间，从而使其将至少一个加热元件5在凹槽4中保持就位。在图4至7中，弹性元件7被示出为弹性的材料片，并且该材料片被夹在安装凸缘3的内侧之间。在图示的例子中，每个加热元件5用两个弹性元件7来保持，但是也可以使用一个或多个弹性元件7来保持加热元件5。弹性元件7优选地由导热材料制成。加热元件5也可以同时用粘合剂以及弹性元件7来进行连接。通过使用弹性元件7，一个或多个加热元件5可以即时地附接在凹槽4中。这也是固定至少一个加热元件5的廉价且快速的方式。弹性元件的另一个术语是约束元件，因为它是将加热元件5约束至凹槽4的弹性材料。

优选地，使用弹性元件7与DIN导轨结合使用，其中安装凸缘3是弯曲的，例如如图4至8所示。弹性元件7更容易固定到弯曲的安装凸缘3上。可选地，DIN导轨1可配备有用于固定弹性元件7的突出部。

使用粘合剂和至少一个弹性元件7以紧固至少一个加热元件5均可以有效地用于批量生产DIN导轨1。

至少一个加热元件5可以包括用于给至少一个正温度系数加热器6供电的线路8。线路8例如设置在凹槽4中。线路8例如设置在支撑部2和安装凸缘3之间的弯曲部中，如图12和16的例子所示。将线路8设置在凹槽4中的优点在于，线路8在凹槽4中被安装凸缘3物理保护。因此，线路8受到保护，不会受到物理损坏，也不会在搬运过程中被钩住。另一个优点是将线路8隐藏在凹槽中在视觉上比较美观，使得它们在视觉上不太明显。

为了简化DIN导轨1的批量生产，可以将至少一个加热元件5附接至支撑部2的背面。根据制造DIN导轨1的方法，将至少一个加热元件5设置在背面可能是有利的。根据一些方面，至少一个加热元件被附接到支撑部2的背面。取决于用于DIN导轨1的标准类型，这也可能是有利的。对于一些标准来说，当被定位在凹槽4中时，至少一个加热元件5可能会阻碍电气设备的安装。在这种情况下，将一个或多个加热元件5设置在背面是有利的。至少一个加热元件5可以例如通过粘合剂附接至背面。同样地，替代粘合剂以对至少一个加热元件5进行连接的方式是使用夹子，线缆扎带或螺钉。由于一个或多个加热元件5设置在支撑部2与DIN导轨1所连接的表面之间，优选的是，至少一个加热元件5的材料具有结构完整性，以避免在安装DIN导轨1时受到损害。至少一个加热元件可以例如具有钢、硅树脂或硅树脂与硅的混合物的外部材料。

将至少一个加热元件设置在背面2或凹槽4中的替代方案是将其设置在支撑部2的材料内部。这方面的一个例子如图17所示，其中DIN导轨1是带有嵌入式加热元件的C形截面DIN导轨1。当然，该特征适用于所有DIN导轨标准，而不仅仅是C形截面的。因此，根据一些方面，至少一个加热元件嵌入支撑部2的材料中。在这种情况下，支撑部2由两层制成，两层之间具有至少一个加热元件5。这在需要对至少一个加热元件5和/或线路8进行保护使其免受环境影响的苛刻环境中尤其有利。这可能也是非常安全的选择，因为如果线路8也嵌入在支撑部2中，则DIN导轨1的使用者将无法接近至少一个加热元件5或其线路8。由于至少一个加热元件5对于DIN导轨1的使用者是不可接近的，所以DIN导轨1的寿命可能会增加。

在至少一个加热元件5敞开地设置在凹槽4中或设置在背部，以及当其被设置成嵌入支撑部2的材料中的情况下，至少一个加热元件5的外表面优选不传导电流。PTC加热器6因此与一个或多个加热元件5的表面电绝缘。这可以通过例如设置在PTC加热器6周围的电绝缘材料来实现。优选地，电绝缘材料是导热的，从而增加向至少一个加热元件5的表面的热传递。

有许多方式来实现和设置一个或多个加热元件5。根据一些方面，至少一个加热元件5包括沿着细长的支撑部2彼此间隔一定距离设置的多个加热元件5。DIN导轨1具有不同的长度，并且它们通常在支撑部2中具有规则间隔的孔10，以用于使用例如螺钉等紧固至表面。因此，加热元件5可以在所述孔之间以一定距离分布，使得孔10可用于紧固导轨。如果DIN导轨1是短导轨，则支撑部2上可以仅包括一个加热元件5。根据一些方面，多个加热元件5沿着细长的支撑部2的长度方向均匀分布。加热元件5的均匀分布在生产中可能是有利的，因为不需要对距离进行重置，并且在视觉上，加热元件5之间具有规则的间隔也可能是美观的的。如果支撑部2的紧固孔10以规则的间隔设置，则加热元件5可以规则地设置在孔10之间。

加热元件5中可以具有一个或多个PTC加热器6。根据一些方面，至少一个加热元件5中的每一个包括分布在加热元件5中的多个正温度系数加热器6。PTC元件可以制成各种尺寸和形状，因此每个加热元件5可以包括一个或多个PTC加热器6。为了简化生产，每个加热元件5具有一个PTC加热器可能是有利的，但是每个加热元件5具有多于一个的PTC加热器可以提供更均匀的热量传播。根据一些方面，正温度系数加热器6沿着加热元件5的长度方向均匀分布。这样做的优点是加热元件5中的热量分布均匀。

加热元件5可以以不同的方式设计，以实现所需的特性。根据一些方面，至少一个加热元件5具有介于30和45摄氏度之间的最高表面温度，并且优选地具有40摄氏度的最高温度。该温度是为了确保安装在DIN导轨1中的电气设备具有良好的工作温度。电气设备通常被制造成在室温或略高于室温的条件下运行最佳。30至45摄氏度之间的表面温度将会为电气设备提供最佳工作条件。

为了达到介于30至45摄氏度之间的最高表面温度，可以使用最高温度较高的小型PTC加热器。然后，随着热量通过加热元件5的材料进行传导，温度降低。例如，可以使用最高温度介于70到100摄氏度之间的PTC加热器。实现最高表面温度的另一种方式是设置几个PTC加热器6或更大的PTC加热器，该PTC加热器的最高温度接近所需的表面温度。例如，最高温度为50摄氏度的3个PTC加热器6可用于实现45摄氏度的表面温度。

由于PTC加热器6在尺寸和最高温度方面有许多变型，因此系统的设计者可以选择使用哪种PTC加热器6以及使用多少个PTC加热器6。根据所使用的标准DIN导轨形状，可能需要不同尺寸及最高温度的PTC加热器6。例如，对于具有较宽的支撑部的DIN导轨1，使用较大的PTC加热器6可能是有利的，以及对于较窄的DIN导轨1，使用较小的PTC加热器6可能是有利的。

PTC加热器具有不同的供电方式。图18示出了一种方式，该图示出了示例的加热元件5的横截面。在图示的例子中，正温度系数加热器6设置在两个钢板9之间，钢板9沿着加热元件5的长度方向设置，正温度系数加热器6和钢板9嵌入电绝缘材料中。换句话说，两个钢板9是细长的，并且延伸加热元件5的长度，并且在这两个钢板9之间，设置有一个或多个PTC加热器6。如图所示，线路8而后连接到相应的板上，从而为PTC加热器6供电。

关于如何给PTC加热器6供电的另一个例子是，穿过加热元件5的线路8可以被刮削，使得它们在邻接PTC加热器6的位置不绝缘。换句话说，从图中可以看出，穿过至少一个加热元件5的两根线路8被设置在一个或多个PTC加热器6的相对两侧，从而使得它们邻接一个或多个PTC加热器6，并且在接触区域中，线路8被刮削从而暴露线路。

在图17所示的例子中，PTC加热器6被封装在导热材料中以形成加热元件5。导热材料例如是铝或钢。换句话说，至少一个加热元件5包括嵌入有一个或多个PTC加热器6的铝或钢材料，一个或多个PTC加热器6具有某种绝缘材料以及线路8。根据一些方面，至少一个加热元件5具有细长的形状，其中PTC加热器6被设置成相互之间具有一定距离的一排。根据一些方面，至少一个加热元件5包括两排或更多排PTC加热器6。

根据任何上述特征的DIN导轨1的用途是加热所安装的电气设备，优选地，安装在机柜或控制柜中。

为了确保DIN导轨1的安全功能，DIN导轨1可以连接到断路器上，以防止过载或短路。根据本公开的一个实施例，该实施例包括一种DIN导轨系统，该系统包括DIN导轨1，该DIN导轨1包括具有背面和正面的细长的支撑部2，其中正面包括沿着正面2的相对两侧的两个细长的安装凸缘3，以及两个细长的安装凸缘3之间的细长的凹槽4，安装凸缘3用于紧固电气设备。DIN导轨1还包括被设置成与支撑部2直接接触的至少一个加热元件5，并且该至少一个加热元件5包括至少一个正温度系数加热器6。该DIN导轨系统包括安装至DIN导轨1并电连接到至少一个加热元件5的断路器。由于用于至少一个加热元件5的断路器已经连接至DIN导轨1，DIN导轨系统提供了即用的DIN导轨1，该DIN导轨为电气设备提供了最佳的工作条件。因此，DIN导轨系统易于安装至表面，并将电力连接至断路器。当然，DIN导轨系统的DIN导轨1可以根据上述任何方面，因为上述所有方面都可以与断路器组合。断路器设计为固定在DIN导轨1的突出部上。根据一些方面，断路器是微型断路器，即MCB，并且断路器也可以是塑壳断路器，即MCCB。断路器没有在图中示出，因为可以使用适合与至少一个加热元件5一起使用，并且可以安装到DIN导轨1上的任何标准断路器。

方面

方面1：一种用于安装电气设备的DIN导轨(1)，所述DIN导轨(1)包括具有正面和背面的细长的支撑部(2)，其中所述正面包括沿着正面的相对两侧的两个细长的安装凸缘(3)，以及位于两个细长的安装凸缘之间的细长的凹槽(4)，所述安装凸缘用于紧固所述电气设备，其特征在于，所述DIN导轨包括被设置成与所述支撑部(2)直接接触的至少一个加热元件(5)，并且所述至少一个加热元件(5)包括至少一个正温度系数加热器(6)。

方面2：根据方面1所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)被设置在所述凹槽(4)中。

方面3：根据方面2所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)包括围绕所述至少一个正温度系数加热器(6)的材料，所述材料包括硅树脂，并且具有使其能匹配到所述凹槽(4)中并且通过所述安装凸缘(3)保持在所述凹槽中的外部形状。

方面4：根据方面2所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)通过至少一个弹性元件(7)紧固至所述凹槽(4)中的所述支撑部(2)，所述至少一个弹性元件(7)被夹持在两个相对的安装凸缘(3)之间，从而所述至少一个弹性元件将所述至少一个加热元件(5)在所述凹槽(4)中保持就位。

方面5：根据前述方面中任一方面所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)通过粘合剂紧固到支撑部(2)。

方面6：根据方面2-5中任一方面所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)包括用于给所述至少一个正温度系数加热器(6)供电的线路(8)，所述线路(8)设置在所述凹槽(4)中。

方面7：根据方面1或5所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)附接至所述支撑部(2)的背面。

方面8：根据方面1所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)嵌入所述支撑部(2)的材料中。

方面9：根据前述方面中任一方面所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)包括多个加热元件(5)，所述多个加热元件(5)沿着所述细长的支撑部(2)彼此间隔一定距离设置。

方面10：根据方面9所述的DIN导轨(1)，其中，所述多个加热元件(5)沿着所述细长的支撑部(2)的长度方向均匀分布。

方面11：根据前述方面中任一方面所述的DIN导轨(1)，其中，所述至少一个加热元件(5)中的每一个包括分布在加热元件(5)中的多个正温度系数加热器(6)。

方面12：根据方面11所述的DIN导轨(1)，其中，所述正温度系数加热器(6)沿着所述加热元件(5)的长度方向均匀分布。

方面13：根据方面11或方面12所述的DIN导轨(1)，其中，所述正温度系数加热器(6)被设置在两个钢板(9)之间，所述两个钢板(9)沿着所述加热元件(5)的长度方向设置，所述正温度系数加热器(6)和所述钢板(9)被嵌入到电绝缘材料中。

方面14：根据前述方面中任一方面所述的DIN导轨(1)，其中，所述加热元件(5)具有介于30至45摄氏度之间的最大表面温度，并且优选地具有40摄氏度的最大温度。

方面15：将根据方面1-14中任一方面所述的DIN导轨(1)用于加热所安装的电气设备的用途。

方面16：一种DIN导轨系统，包括根据方面1-14中任一方面所述的DIN导轨(1)，该系统包括安装至DIN导轨(1)并电连接到至少一个加热元件(5)的断路器。

方面17：根据方面16所述的DIN导轨系统，其中，所述断路器是微型断路器，MCB。

附图标记

1 DIN导轨

2 支撑部

3 安装凸缘

4 凹槽

5 加热元件

6 正温度系数加热器(PTC加热器)

7 弹性元件

8 线路

9 钢板

10 孔

11 柔性板

a) 上表面

12 正温度系数涂料

13 边缘

14 电气设备

15 柔性绝缘材料

16 端子

Claims

1.一种用于加热安装在DIN导轨(1)上的电气设备的加热元件(5)，其特征在于，所述加热元件(5)包括由电绝缘材料制成的细长的柔性板(11)和设置在所述柔性板(11)的上表面(11a)上的包含正温度系数涂料(12)的层。

2.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述正温度系数涂料(12)设置在所述柔性板的基本整个长度上。

3.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述正温度系数涂料(12)设置在所述柔性板(11)的至少2mm的宽度上，并且位于所述柔性板(11)的中心部分上。

4.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述正温度系数涂料设置在所述柔性板(11)的至少75％的宽度上，并且位于所述柔性板(11)的中心部分上。

5.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述正温度系数涂料设置在所述柔性板(11)的所述上表面(11a)上的多个离散位置上。

6.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述电绝缘材料包括介电材料，例如聚酯或塑料。

7.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述柔性板(11)包括沿着所述柔性板(11)的每一侧的边缘(13)，并且位于两个细长侧边的所述边缘在所述上表面(11a)的侧边是倒圆角的。

8.根据权利要求1所述的加热元件(5)，其中，所述柔性板(11)的长度和宽度被适配成使得当所述柔性板沿其长度方向弯曲成倒U形时，所述柔性板匹配到DIN导轨(1)的凹槽中。

9.根据权利要求1所述的加热元件(5)，所述加热元件(5)包括用于给所述正温度系数涂料(12)供电的线路(8)，所述线路(8)被设置成与所述正温度系数涂料(12)连接。

10.一种用于将根据权利要求1至9中任一项所述的加热元件(5)安装至DIN导轨的方法，所述方法包括：

-将所述柔性板(11)弯曲，从而使得沿着所述柔性板的长度方向形成倒U形，以及

-将所述加热元件(5)插入所述DIN导轨(1)的凹槽中，从而使得弯曲的所述柔性板通过弯曲产生的弹力而保持就位。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的加热元件用于加热DIN导轨的用途，其中，通过将所述柔性板(11)沿其长度方向弯曲成倒U形并将所述柔性板(11)设置在DIN导轨(1)的凹槽中，以使得弯曲的所述柔性板(11)通过弯曲产生的弹力而保持就位，从而将所述加热元件安装在所述DIN导轨中。