DE10017661C2

DE10017661C2 - Arrangement with a coil and a series-connected resistor track with NTC characteristics

Info

Publication number: DE10017661C2
Application number: DE2000117661
Authority: DE
Inventors: Erwin Krimmer; Dietmar Lange; Harald Laue; Harald Kazmierczak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-04-08
Filing date: 2000-04-08
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2020-04-09
Also published as: DE10017661A1; EP1143462A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Spule und einem mit der Spule in Serie geschalteten, zumindest be reichsweise eine NTC-Charakteristik aufweisenden elektri schen Widerstand nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention relates to an arrangement with a coil and one connected in series with the coil, at least be richly an NTC characteristic electri resistance according to the genus of the main claim.

State of the art

NTC-Widerstände bzw. NTC-Thermistoren (NTC = "Negative Tem perature Coefficient") sowie PTC-Widerstände bzw. PTC-Ther mistoren (PTC = "Positive Temperature Coefficient") sind un ter dem Oberbegriff Thermistoren seit Jahrzehnten vielfach bekannt. Dazu sei beispielsweise auf C. Rint, Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker, Band 1, Seite 602 bis 609, 13. Auflage, 1981, Verlag Dr. Alfred Hütig, Heidelberg, verwiesen. NTC-Widerstände werden dabei auch als Heißleiter bezeichnet.NTC resistors or NTC thermistors (NTC = "Negative Temperature coefficient") and PTC resistors or PTC thermistors (PTC = "Positive Temperature Coefficient") have been widely known under the generic term thermistors for decades. For example, see C. Rint, Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker, Volume 1 , pages 602 to 609, 13th edition, 1981, Verlag Dr. Alfred Hütig, Heidelberg. NTC resistors are also referred to as thermistors.

Weiter ist es auch bereits bekannt, Spulen mit einem NTC- Widerstand in Serie zu verschalten, um auf diese Weise einer Änderung des Spulenwiderstandes bei Betrieb der Spule auf Grund eines auftretenden Temperaturdriftes entgegen zu wir ken. Damit wird erreicht, dass der durch die Spule fließende elektrische Strom auch bei einer Änderung des Spulenwider standes auf. Grund eines Temperaturdriftes bei Anlegen einer konstanten elektrischen Spannung stets gleich bleibt. Zur Realisierung eines derartigen, in Serie geschalteten NTC- Widerstandes ist es einerseits bekannt, diesen in Form eines Drahtes auszubilden, der von einem parallel geschalteten, den NTC-Draht umgebenden Draht geschützt wird. Andererseits ist auch bereits bekannt, eine sogenannte "NTC-Pille" als separates Bauelement mit einer Spule in Serie zu verschal ten.It is also already known to use coils with an NTC Connect resistor in series to make one Change in coil resistance when the coil is operating Due to an occurring temperature drift towards us ken. This ensures that the flowing through the coil electrical current even when the coil changes got up. Due to a temperature drift when a constant electrical voltage always remains the same. to Realization of such a series-connected NTC It is known on the one hand, this in the form of a resistance To form wire that is connected by a parallel, the wire surrounding the NTC wire is protected. on the other hand is also known as a so-called "NTC pill" separate component with a coil in series th.

Aus DE 196 22 112 A1 ist ein indiumhaltiger, oxidkeramischer Thermistor bekannt, bei dem eine Spulenwicklung mit einem eine NTC-Charakteristik aufweisenden elektrischen Widerstand verschaltet ist. Der elektrische Widerstand ist dabei in Dickschichttechnik auf ein Substrat aufgedruckt und dient beispielsweise der Temperaturkompensation der Spule. Aus DE 39 28 036 C2 ist weiter ein elektrischer Widerstand be kannt, der als Widerstandsleiterbahn auf einer Platte aus Aluminiumoxid ausgeführt ist.DE 196 22 112 A1 discloses an oxide ceramic that contains indium Thermistor known in which a coil winding with a an electrical resistance exhibiting NTC characteristics is connected. The electrical resistance is in Thick film technology printed on a substrate and serves for example the temperature compensation of the coil. Out DE 39 28 036 C2 is also an electrical resistor knows that from a resistor track on a plate Alumina is running.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung einer Anordnung mit einer Spule und einem temperaturabhängi gen elektrischen Widerstand, wobei bereits durch die Ausge staltung und Anordnung des Widerstandes und der Spule in möglichst einfacher Weise erreicht wird, dass die Spule stets ein zumindest näherungsweise konstantes Magnetfeld er zeugt, d. h. das insbesondere keine Temperaturdrift auftritt.The object of the present invention was to provide an arrangement with a coil and a temperature dependent electrical resistance, whereby already by the Ausge design and arrangement of the resistor and the coil in is achieved as simply as possible that the coil always an at least approximately constant magnetic field testifies d. H. that in particular no temperature drift occurs.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass damit in einfacher Weise erreicht werden kann, dass durch die Spule stets ein konstanter Strom fließt, so dass diese stets ein zumindest näherungsweise konstantes Magnetfeld erzeugt. The arrangement according to the invention has compared to the prior art Technology has the advantage of being easily achieved can be that a constant current through the coil flows so that this is always an at least approximately constant magnetic field generated.

Durch die in einer Umgebung der Spulenwicklungen angebrachte Platte, auf deren Oberfläche sich der elektrische Widerstand in Form einer Widerstandsleiterbahn mit zumindest bereichs weise negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Charakteristik) befindet, ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, mit die ser Platte sowohl die darauf befindliche Widerstandsleiter bahn als auch die eigentliche Spule mit einer externen Span nungsversorgung elektrisch zu kontaktieren bzw. zu verbin den. Insofern entfallen zusätzliche Kontaktierungen oder An schlussleitungen. Weiter trägt diese Platte beispielsweise als Teil des Gehäuses bzw. des Spulenkörpers der Spule auch zur mechanischen Stabilität der gesamten Spule bei.By being attached in an environment of the coil windings Plate, on the surface of which there is electrical resistance in the form of a resistance track with at least some areas wise negative temperature coefficient (NTC characteristic) located, there is advantageously the possibility with the This plate and the resistance conductor on it track as well as the actual coil with an external chip to connect or connect the power supply electrically the. In this respect, additional contacts or contacts are not required connecting cables. This plate also carries, for example as part of the housing or the coil body of the coil to the mechanical stability of the entire coil.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat darüber hinaus den Vor teil, dass zur Korrektur eines Widerstandsdriftes auf Grund eines auftretenden Temperaturdriftes kein zusätzlicher Tem peratursensor in unmittelbarer Umgebung der Spule erforder lich ist. Zudem kann auf zusätzliche Anschlussleitungen und Anschlusskontaktierungen verzichtet werden, die insbesondere im Bereich der Automobilindustrie aufgrund einer geforderten elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) unerwünscht sind.The arrangement according to the invention also has the front part that due to the correction of a resistance drift an occurring temperature drift no additional tem temperature sensor in the immediate vicinity of the coil required is. In addition, additional connection lines and Connection contacts are dispensed with, in particular in the area the automotive industry due to a required electromagnetic compatibility (EMC) are undesirable.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.Advantageous developments of the invention result from the measures specified in the subclaims.

So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Platte mit der aufgebrachten Widerstandsleiterbahn aus einem gut Wärme lei tenden Material wie Stahl oder auch einer gut Wärme leiten den Keramik besteht, und in unmittelbarer Nähe zu den Spu lenwicklungen der Spule angeordnet ist. Auf diese Weise rea giert die Widerstandsleiterbahn besonders schnell und zuver lässig auf Änderungen der Temperatur, der die Spule bzw. die Spulenwicklungen ausgesetzt sind.So it is particularly advantageous if the plate with the applied resistance conductor from a good heat lei material such as steel or a good heat conductor the ceramic, and in close proximity to the Spu lenwicklungen the coil is arranged. This way rea the resistance conductor track is particularly quick and reliable casual on changes in the temperature of the coil or the Coil windings are exposed.

Weiter ist vorteilhaft, wenn die auf der Platte aufgebrachte Widerstandsleiterbahn in Form einer eingebrannten Cermet- Schicht ausgebildet ist, die beispielsweise zuvor aufge druckt wurde. Zum Schutz dieser Cermet-Schicht ist weiter vorteilhaft eine diese überdeckende Passivierschicht vorge sehen.It is also advantageous if the one applied to the plate Resistor trace in the form of a branded cermet Layer is formed, for example, previously was printed. To protect this cermet layer is further advantageously a pre-covering this passivation layer see.

Ganz besonders vorteilhaft ist, dass die auf der Platte auf gebrachte Widerstandsleiterbahn mehrere, insbesondere in Se rie geschaltete Bahnabschnitte aufweisen kann, die eine von einander verschiedene NTC-Charakteristik besitzen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass ein oder mehrere die ser Bahnabschnitte eine PTC-Charakteristik aufweisen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Widerstandsleiterbahn auf der Platte genau an die jeweiligen Erfordernisse der betref fenden Spule angepasst ist. Somit wird eine besonders gute Kompensation bzw. Stabilisierung des durch die Spule flie ßenden elektrischen Stromes auf Grund von Temperaturschwan kungen erreicht. Dabei kann weiter vorteilhaft auch im eingebauten Zustand, d. h. an der bereits fertigen, mit dem Ge häuse versehenen Spule erst bei Betrieb ein Anpassen des elektrischen Widerstandes der erzeugten Widerstandsleiter bahn auf der Platte vorgenommen werden, indem beispielsweise durch Laserabgleich ein nachträgliches Trimmen des Wider standes auf den jeweils minimalen Temperaturdrift erfolgt.It is particularly advantageous that the on the plate brought resistance track several, especially in Se rie switched path sections can have one of have different NTC characteristics. About that it can also be provided that one or more of the have a PTC characteristic. On this way the temperature dependence is achieved the electrical resistance of the resistance conductor track the plate exactly to the respective requirements of the concerned fenden coil is adjusted. This makes it a particularly good one Compensation or stabilization of the flow through the coil electric current due to temperature swan achieved. It can also be advantageous in the built-in Condition, d. H. on the already finished, with the Ge The coil provided in the housing only needs to be adjusted when it is in operation electrical resistance of the resistance conductors produced be made on the plate, for example a subsequent trimming of the counter by laser adjustment to the minimum temperature drift.

drawings

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und in der nachfol genden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer Spule mit einer in das Gehäuse der Spule integrierten Platte mit aufgebrachter Widerstandsleiterbahn.The invention is based on the drawing and in the foll ing detailed description explained. The figure shows one Schematic diagram of a coil with one in the housing of the coil integrated plate with applied resistance track.

embodiments

Die Erfindung geht zunächst aus von einer Spule 5 mit einer Vielzahl von Spulenwicklungen 10 aus isoliertem Kupferdraht (Kupferlackdraht) aus, die einen Spulenkern 11 umgeben. Wei ter ist vorgesehen, dass der Spulenkern 11 in einem Spulen körper 12 befestigt ist, wobei der Spulenkörper 12 zusätz lich eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung des Spulenanfanges 14 und des Spulenendes 15 der Spulenwicklun gen 10 aufweist. Weiter ist vorgesehen, dass der Spulenkör per 12 bereichsweise von einer keramisierten Stahlplatte 13 gebildet wird, auf deren den Spulenwicklungen 10 abgewandter Oberfläche eine mäanderförmige Widerstandsleiterbahn 20 in Form einer eingebrannten Cermet-Schicht aufgebracht ist. Die Platte 13 weist weiter einen ersten Kontaktbereich 14' zur elektrischen Kontaktierung des Spulenanfanges 14 auf. Dieser erste Kontaktbereich 14' ist beispielsweise eine Bohrung in der Platte 13, die mit einem Kontaktstift versehen ist. Die auf der Oberfläche der Platte 13 aufgebrachte Widerstands leiterbahn 20 endet einerseits in einem dritten Kontaktbe reich 16 und andererseits in einem zweiten Kontaktbereich 15'. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Kontaktbereich 15' elektrisch mit dem Spulenende 15 in Kontakt steht. Wei ter kann, analog dem ersten Kontaktbereich 14', vorgesehen sein, dass im Bereich des zweiten Kontaktbereiches 15' eine Bohrung in der Platte 13 vorgesehen ist, die mit einem Kon taktstift versehen ist, und die das Spulenende 15 mit dem Ende der Widerstandsleiterbahn 20 verbindet. Der dritte Kon taktbereich 16 ist beispielsweise eine Anschlusskontaktflä che oder ebenfalls ein Kontaktstift. Insgesamt ist somit über den ersten Kontaktbereich 14' und den dritten Kontakt bereich 16 die Spule 5 und die Widerstandsleiterbahn 20 mit einer externen Spannungsquelle verbindbar, wobei die Spule und die Widerstandsleiterbahn 20 in Serie geschaltet sind.The invention starts out from a coil 5 with a plurality of coil windings 10 made of insulated copper wire (enamelled copper wire), which surround a coil core 11 . Wei ter is provided that the coil core 11 is fixed in a coil body 12 , wherein the coil body 12 has additional Lich a device for electrically contacting the coil start 14 and the coil end 15 of the Spulenwicklun gene 10 . Next the Spulenkör is formed by 12 partially ceramized by a steel plate 13 is provided, on which the coil windings 10 facing away from the surface of a meander-shaped resistor track 20 in the form branded cermet layer is applied a. The plate 13 also has a first contact area 14 ′ for making electrical contact with the coil start 14 . This first contact area 14 'is, for example, a bore in the plate 13 , which is provided with a contact pin. The applied on the surface of the plate 13 resistance conductor track 20 ends on the one hand in a third contact area 16 and on the other hand in a second contact area 15 '. It is provided that the second contact area 15 ′ is in electrical contact with the coil end 15 . Wei ter, analogous to the first contact area 14 ', it can be provided that in the area of the second contact area 15 ' there is a hole in the plate 13 which is provided with a contact pin and which connects the coil end 15 to the end of the resistor track 20 combines. The third contact area 16 is, for example, a connection contact surface or also a contact pin. Overall, the coil 5 and the resistor track 20 can thus be connected to an external voltage source via the first contact area 14 'and the third contact area 16 , the coil and the resistor track 20 being connected in series.

Die Platte 13 weist weiter in bevorzugter Ausgestaltung zu mindest bereichsweise auf derjenigen Seite, auf der die Wi derstandsleiterbahn 20 aufgebracht werden soll, zwischen der Widerstandsleiterbahn 20 und der Platte 13 eine dielektri sche Schicht, beispielsweise eine Isolierlackschicht, eine Oxidationsschicht oder eine Keramikschicht, auf. Die dieser dielektrischen Schicht ist dann die Widerstandsleiterbahn 20 zunächst in Form einer Cermet-Schicht aufgedruckt und an schließend eingebrannt worden.The plate 13 further has, in a preferred embodiment, at least in some areas on the side on which the resistance conductor track 20 is to be applied, between the resistance conductor track 20 and the plate 13 a dielectric layer, for example an insulating lacquer layer, an oxidation layer or a ceramic layer. This dielectric layer is then printed on the resistance conductor 20 first in the form of a cermet layer and then baked on.

Die Dicke der Platte 13 beträgt im erläuterten Ausführungs beispiel ca. 500 µm bis 2 mm. Als Material für die Wider standsleiterbahn 20 mit NTC-Charakteristik eignet sich bei spielsweise ein halbleitendes Material wie Silizium, Germa nium oder auch Kohlenstoff in Form von Ruß. Die Dicke der mäanderförmigen Widerstandsleiterbahn 20 liegt typischerwei se zwischen 100 µm und 500 µm, ihre Breite beträgt bevorzugt 200 µm bis 1 mm. Zum mechanischen Schutz und zur elektri schen Isolierung der Widerstandsleiterbahn 20 ist bevorzugt weiter vorgesehen, auf der Widerstandsleiterbahn 20, insbe sondere auf der gesamten Oberfläche der Platte 13, abschließend eine Passivierschicht aufzubringen. Diese Passivier schicht ist beispielsweise eine Glasschicht oder eine bevor zugt temperaturbeständige Polymerschicht.The thickness of the plate 13 is in the illustrated embodiment, for example, about 500 microns to 2 mm. As a material for the resistance conductor track 20 with NTC characteristics is suitable for example a semiconducting material such as silicon, Germa nium or carbon in the form of soot. The thickness of the meandering resistance conductor track 20 is typically between 100 μm and 500 μm, its width is preferably 200 μm to 1 mm. For mechanical protection and for electrical isolation of the resistive conductor 20, it is preferably further provided to finally apply a passivation layer on the resistive conductor 20 , in particular on the entire surface of the plate 13 . This passivation layer is, for example, a glass layer or a preferred temperature-resistant polymer layer.

Hinsichtlich des bekannten Verfahrens zur Erzeugung der Wi derstandsleiterbahn 20 durch Aufdrucken einer Cermet-Schicht und anschließendes Einbrennen sei beispielsweise auf die Herstellung vor Potentiometern verweisen, wo diese Verfahren vielfach eingesetzt werden.With regard to the known method for producing the Wi derstandsleiterbahn 20 by printing a cermet layer and subsequent baking, reference is made, for example, to the preparation in front of potentiometers, where these methods are widely used.

Im Übrigen sei betont, dass die Widerstandsleiterbahn 20 nicht nur aus einem einzigen Material mit negativen Tempera turkoeffizienten bzw. NTC-Charakteristik bestehen kann, son dern dass die Widerstandsleiterbahn 20 auch aus mehreren, insbesondere in Serie geschalteten Bahnabschnitten bestehen kann, die voneinander verschiedene NTC-Charakteristiken auf weisen bzw. von denen mindestens einer eine PTC- Charakteristik aufweist. Auf diese Weise kann vom Fachmann bei Betrieb der Spule 5 im Einzelfall je nach Größe, Be triebstemperatur und auftretenden Temperaturschwankungen stets eine optimale Kompensation dieser Temperaturschwankun gen zur Erzielung eines möglichst konstanten elektrischen Stromes durch die Spule 5 erreicht werden.For the rest, it should be emphasized that the resistive conductor track 20 can not only consist of a single material with negative temperature coefficients or NTC characteristics, but also that the resistive conductor track 20 can also consist of several track sections, in particular connected in series, which differ from one another in NTC Have characteristics or at least one of which has a PTC characteristic. In this way, an expert can operate in the operation of the coil 5 in individual cases depending on the size, loading operating temperature and occurring temperature fluctuations always optimal compensation of these Temperaturschwankun conditions to achieve a constant electrical current through the coil 5 .

Claims

1. Arrangement with a coil and a temperature-dependent electrical resistance, the coil ( 5 ) has a coil body ( 12 ) and at least one coil winding ( 10 ), which is connected with at least one with the coil ( 5 ) in series, at least in regions an NTC characteristic having electrical resistance is switched ver, characterized in that in an environment of the coil winding ( 10 ) a plate ( 13 ) is provided, on the surface of which the electrical resistance in the form of a resistance conductor track ( 20 ) with at least partially negative temperature coefficient is applied, the plate ( 13 ) being a part of the coil former ( 12 ) or of the coil winding ( 10 ) at least in regions surrounding the coil housing.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the plate ( 13 ) has a good heat-conducting material, in particular a metal such as steel or a ceramic, and is arranged in close proximity to the coil winding ( 10 ).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the resistive conductor track ( 20 ) is constructed such that when a constant electrical voltage is applied to the coil ( 5 ), the electrical current flowing through the coil ( 5 ) even when there is a change or fluctuation in the The temperature to which the coil ( 5 ) is exposed is always at least approximately constant.

4. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the plate ( 13 ) at least in regions, a dielectric layer, in particular a ceramized layer, is applied.

5. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the plate ( 13 ) or on the dielectric layer, at least in regions, the resistance conductor track ( 20 ) is applied in the form of a baked cermet layer with NTC characteristics.

6. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the plate ( 13 ), at least in regions, a passivation layer covering the resistive conductor track ( 20 ) is applied.

7. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a first contact area ( 14 ') is provided on the plate ( 13 ) with which a coil start ( 14 ) of the coil ( 5 ) can be electrically contacted and with a first pole a voltage source can be connected, and that a third contact area ( 16 ) is provided on the plate ( 13 ), with which the resistance conductor track ( 20 ) can be connected to the other pole of the voltage source.

8. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a second contact area ( 14 ') is provided on the plate ( 13 ) with which a coil end ( 15 ) of the coil ( 5 ) with the resistance conductor track ( 20 ) can be connected and is electrically contactable.

9. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resistance conductor track ( 20 ) meandering on the surface of the plate ( 13 ) is applied, in particular printed.

10. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resistance conductor track ( 20 ) has a plurality of sections, in particular series sections, which have a different NTC characteristic and / or at least one of which has a PTC characteristic having.