DE1123387B

DE1123387B - Glazed wire resistor

Info

Publication number: DE1123387B
Application number: DER24023A
Authority: DE
Inventors: Dr Oskar Paul; Hermann Haase
Original assignee: Rosenthal Isolatoren GmbH
Current assignee: Rosenthal Isolatoren GmbH
Priority date: 1958-09-12
Filing date: 1958-09-12
Publication date: 1962-02-08

Description

Glasierter Drahtwiderstand Glasierte Drahtwiderstände bestehen aus einem Wickelkörper aus Keramik, der Widerstandswicklung aus einer hitzebeständigen Drahtlegierung - vornehmlich Chromnickel - und einem Schutzüberzug aus Glasur. der jede einzelne Windung des Widerstandsdrahtes einhüllt, unverrückbar festlegt und vor äußeren Einflüssen, vor allem dem Sauerstoff der Luft, schützt. Zur Vermeidung von Rissen und Sprüngen bei üci- wechselnden Erwärmung und Abkühlung des Widerstandes muß der Wärmeausdehnungskocffizient der Glasur dem des Trägerkörpers angepaßt sein. Die äußeren Anschlüsse vervollständigen den Widerstand.Glazed wirewound resistor Glazed wirewound resistors are made of a winding body made of ceramic, the resistance winding made of a heat-resistant Wire alloy - primarily chrome-nickel - and a protective coating made of glaze. the every single turn of the resistance wire envelops, fixed and immovable protects against external influences, especially the oxygen in the air. To avoid of cracks and fissures with alternating heating and cooling of the resistor the coefficient of thermal expansion of the glaze must be matched to that of the carrier body. The outer connections complete the resistor.

Bei der für das Aufbringen der Glasur auf solche Drahtwiderstände erforderlichen Erwärmung beobachtet man, daß sich infolge der stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Trägerkörper und Drahtlegierung die Drahtwindungen derart ausdehnen, daß sie im glühenden Zustand nach unten lose durchhängen. Beim Abkühlen (Erkalten) schiebt die Glaur w<<@cn ihrer relativ großen Wärmeausdehnung -egenüber dem Trägerkörper im Temperaturbereich zwischen Schmelz- und Transformationsintervallcn die durchhängenden Drahtwindungen zusammen. Einzelne Drahtwindungen können daher nach dem Einglasieren nicht mehr genau in die ursprüngliche Lage zurück, sondern werden zu mehr oder weniger kleinen Gruppen gebündelt. Es entstehen die sogenannten »heißen Stellen«. Die einzelnen Windungen sind zwar auch dann noch voneinander elektrisch isoliert, aber diese Isolierschicht ist nicht so --roß wie der ursprüngliche Windungsabstand und oft kleiner als 0.1 mm. Bei hohen Windungsspannungen oder Überlastungsstößen kann es an einer solchen gebündelten Stelle zu Durchschlägen kommen, die eventuell zur späteren Zerstörung des Widerstandes führen.In the case of applying the glaze to such wirewound resistors required heating is observed that as a result of the greatly different Coefficient of expansion between the carrier body and the wire alloy, the wire windings expand so that they sag loosely when glowing. At the Cooling down (cooling down) pushes the glaze w << @ cn due to its relatively large thermal expansion - Compared to the support body in the temperature range between melting and transformation intervals the sagging wire coils together. Individual wire turns can therefore after glazing, no longer exactly in the original position, but are bundled into more or less small groups. The so-called "Hot spots". The individual windings are then still electrical from one another isolated, but this insulating layer is not as large as the original pitch and often smaller than 0.1 mm. With high winding voltages or overload surges breakdowns can occur at such a bundled point, which may lead to the later destruction of the resistance.

Um gebündelte, glasierte Drahtwiderstände herzustellen. hat man voraeschlaaen, den Ausdehnungskoeffizienten des Trägerkörpesr zu vergrößern, einmal durch Zusatz von Glasur zur Keramikmasse oder aber indem man auch den Trägerkörper aus Glasur herstellt und hierzu eine Glasur mit möglichst großem Ausdchniingskoeffizienten verwendet.To make bundled, glazed wirewound resistors. has one pre-sleep, to increase the expansion coefficient of the carrier body, once by adding from glaze to ceramic mass or by also making the support body made of glaze and for this purpose a glaze with the largest possible dimensioning coefficient used.

Andere Vorschläge zielten darauf ab, an Stelle des Widerstandsdrahtes als solchen wenige Windungen einer Widerstandskordel mit größerem Windungsabstand aufzuwickeln. Diese Widerstandskordel besitzt eine Seele aus Glasfasern od. ä. und wird mit einglasiert.Other proposals aimed to replace the resistance wire as such, a few turns of a resistance cord with a larger pitch to wind up. This resistance cord has a core made of fiberglass od. Ä. And is glazed with.

Es ist auch bekannt. eine stark gedehnte Spirale oder einen in sich verdrillten. also unter Torsions-Spannung stehenden Widerstandsdraht auf den Trägerkörper aufzuwickeln.It is also known. a strongly stretched spiral or one in itself twisted. So under torsional tension resistance wire on the support body to wind up.

Ferner wurde vorgeschlagen, bündelfreie Widerstände dadurch herzustellen, daß man den keramischen Wicklungsträger in Richtung seiner Längsachse spaltet, die obere Hälfte während des Glasierens durch einen hindurchgesteckten Bolzen unterstützt, während die untere Hälfte auf der Widerstandswicklung aufliegt und durch ihr Eigengewicht die durchhängenden Drahtwindungen spannt.It has also been proposed to produce bundle-free resistors by that one splits the ceramic winding carrier in the direction of its longitudinal axis, the upper half supported during glazing by a bolt inserted through it, while the lower half rests on the resistance winding and by its own weight tightens the sagging wire coils.

Ein anderer Vorschlag sieht Wicklungsträger mit vielen seichten Auskehlungen an der Oberfläche in Längsrichtung vor, welche den Zweck haben, die Längsdehnung des Widerstandsdrahtes unter dem Einfluß der flüssigen Glasur in den Vertiefungen aufzunehmen und so ungebündelte Widerstände herzustellen.Another suggestion sees winding supports with many shallow grooves on the surface in the longitudinal direction, which have the purpose of longitudinal stretching of the resistance wire under the influence of the liquid glaze in the depressions and thus create unbundled resistances.

Alle diese Vorschläge und Verfahren haben bisher jedoch keine praktische Bedeutung erlangt, teilweise deshalb, weil sie einerseits mit einer erheblichen Verteuerung verbunden sind, und andererseits Schwierigkeiten im Herstellungsprozeß an sich auftraten, wobei letztlich der angestrebte Erfolg nur in unzureichendem Maße erreicht wurde.However, none of these proposals and methods have so far been practical Gaining importance, in part, because they are on the one hand with a considerable Price increases, and on the other hand difficulties in the manufacturing process occurred per se, with ultimately the desired success only in insufficient Dimensions was achieved.

Die Verwendung von Spiralen hat vor allem den Nachteil, daß eine dicke Glasur aufgebracht werden muß, die wiederum meist mehrere Brände erfordert, da sich die Spirale sehr stark von der Oberfläche des Widerstandskörpers abhebt. Außerdem muß die Spirale auf einen Faden oder eine Kordel aus Glasfaser oder Asbest aufgewickelt werden, wobei zusätzliches Isoliermaterial erforderlich ist. Da dieses Isoliermaterial aber einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Glasur und der Draht besitzt, sind Glasurrisse unvermeidlich. Nicht zuletzt erhöht die Kordel die Gefahr von Lufteinschlüssen, die dann beim Brennen zu Blasenbildungen führen.The main disadvantage of using spirals is that they are thick Glaze must be applied, which in turn usually requires several firings, since the spiral stands out very strongly from the surface of the resistance body. aside from that the spiral must be wound on a thread or cord made of fiberglass or asbestos additional insulation material is required. Because this insulating material but a different coefficient of thermal expansion than the glaze and the wire owns, glaze cracks are inevitable. Last but not least, the cord increases the risk of air inclusions, which then lead to blistering when burning.

Die bei der bisherigen Herstellung bündelfreier, glasierter Drahtwiderstände auftretenden Nachteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung auf völlig andere Art und Weise vermieden. Es wird von der Überlegung ausgegangen, daß die Umfangsänderung der einzelnen Drahtwindung beim Erwärmen zu Schubkräften führt, die in radialer Richtung wirken, wodurch der Draht durchhängt und in die Glasur hineingedrückt wird. Die Wirkungsrichtung dieser Schubkräfte darf also nicht radial, sondern muß axial zum Widerstandsträger sein. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem der Widerstandsdraht in einer Ebene gewellt und unter Spannung so auf den Trägerkörper aufgewickelt ist, daß die Ebene der Drahtwellen in der Ebene der Oberfläche des Trägerkörpers liegt. Beim Erwärmen wird der Widerstandsdraht auch hier länger, jedoch führt diese Verlängerung nicht zu einer Vergrößerung des Umfangs, sondern sie wirkt sich so aus, daß die einzelnen kleinen und in Achsenrichtung liegenden Drahtstücke länger werden. Der Widerstandsdraht hängt nun nicht mehr durch. Eine Bündelung infolge Zusammenschiebens durch die Glasur ist somit nicht mehr möglich.The previous manufacture of bundle-free, glazed wire resistors Occurring disadvantages are according to the present invention on completely different Way avoided. It is assumed that the change in scope of the individual wire winding leads to shear forces when heated, which in radial Act in the same direction, causing the wire to sag and press into the glaze. The direction of action of these thrust forces must not be radial, but must be axial to be a resistance bearer. According to the invention this is achieved by the resistance wire is corrugated in one plane and is wound onto the carrier body under tension, that the plane of the wire waves lies in the plane of the surface of the support body. When heated, the resistance wire also becomes longer here, but this extension leads does not lead to an increase in scope, but rather it has the effect that the individual small pieces of wire lying in the axial direction become longer. Of the Resistance wire no longer sags. Bundling as a result of being pushed together through the glaze is no longer possible.

An Hand der Zeichnung soll das Prinzip näher erläutert werden.The principle is to be explained in more detail using the drawing.

Fig.1 zeigt einen noch nicht fertiggestellten Wickelkörper mit gebündelter Wicklung; Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Widerstand herkömmlicher Bauart; Fig. 3 zeigt die Wicklung eines Widerstandes gemäß der Erfindung; Fig. 4 zeigt vergrößert den erfindungsgemäß vorgeformten Widerstandsdraht; Fig. 5 zeigt einen vorgeformten Widerstandsdraht in einer Bundrille des Widerstandsträgers.Fig.1 shows a not yet finished bobbin with a bundled Winding; Fig. 2 shows the cross section through a resistor of conventional design; Fig. 3 shows the winding of a resistor according to the invention; Fig. 4 shows enlarged the resistance wire preformed according to the invention; Fig. 5 shows a preformed one Resistance wire in a collar groove of the resistance carrier.

Im einzelnen wird dazu erläutert: Fig.1 zeigt einen noch nicht fertiggestellten Wickelkörper mit gebündelter Drahtwicklung nach dem Aufschmelzen der ersten Glasurschicht. Die ursprünglich exakt aufgebrachte Wicklung wurde unter dem Einfluß der flüssigen Glasur »gebündelt«.The following is explained in detail: FIG. 1 shows a not yet completed Winding body with bundled wire winding after the first layer of glaze has melted. The originally precisely applied winding became under the influence of the liquid "Bundled" glaze.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Widerstand der herkömmlichen Bauart, etwa als Schnitt in der Linie A-A der Fig. 1. Der Glasurauftrag wurde dabei nicht gezeichnet, sondern nur die Vergrößerung des ursprünglich straff aufgewickelten Widerstandsdrahtes (b), der im glühenden Zustand beim Einbrennen der Glasur infolge seines größeren Ausdehnungskoeffizienten sich weit mehr ausdehnt als der Wickelkörper (a). Die glühende Drahtwindung hängt dabei infolge ihres Eigengewichts nach unten durch (Durchhang = c). Bei einem angenommenen Durchhang der Drahtwindung von 1 mm in Glühtemperatur ergibt sich eine Verlängerung, am Umfang gemessen, von etwa 1,6 mm. Diese erzeugt Schubkräfte in radialer Richtung, d. h., die sich ausdehnende Drahtwindung schiebt sich durch die im ersten Stadium getrocknete, im weiteren Verlauf des Brennvorganges gesinterte und später geschmolzene Glasurschicht hindurch.Fig. 2 shows the cross section through a resistor of the conventional one Design, approximately as a section in the line A-A of Fig. 1. The glaze was applied not drawn, just an enlargement of what was originally wound up tightly Resistance wire (b), which is glowing when the glaze is fired its greater coefficient of expansion expands far more than the winding body (a). The glowing wire coil hangs down due to its own weight through (sag = c). Assuming a wire winding sag of 1 mm at the annealing temperature there is an extension, measured on the circumference, of about 1.6 mm. This generates shear forces in the radial direction, i. i.e., the expanding Wire winding pushes through the dried in the first stage, in the further course sintered and later melted glaze layer through the firing process.

Fig. 3 zeigt die Wicklung eines Widerstandes gemäß der Erfindung, wobei der Körper (a) Windung neben Windung mit dem enggewendelten Widerstandsdraht (b) bewickelt wurde. Nach dem ersten Glasieren sieht - im Gegensatz zu Fig. 1 - der Körper noch genauso aus, mit dem Unterschied, daß die Windungen schon größtenteils oder ganz in Glasur eingebettet sind.Fig. 3 shows the winding of a resistor according to the invention, the body (a) winding next to winding with the tightly coiled resistance wire (b) has been wound. After the first glaze - in contrast to Fig. 1 - the body still looks the same, with the difference that most of the coils are already there or are completely embedded in glaze.

Fig. 4 zeigt stark vergrößert den erfindungsgemäß vorgeformten Widerstandsdraht. Die ursprünglich geformte Bandbreite a im kalten Zustand wird durch die Längsdehnung der zwischen den Pfeilspitzen liegenden geraden Drahtstücke (g) vergrößert in a'. Die in Fig. 2 angenommene Umfangsvergrößerung von 1,6 mm würde bei Verteilung auf z. B. 180 Drahtstücke (g) eine Verbreiterung der Bandbreite um etwa 0.009 mm ergeben. Auch diese Ausdehnung von 0,009 mm erzeugt Schubkräfte auf die getrocknete Glasur, aber diesmal in Längsrichtung des Widerstandes, was nicht zum Abheben der Glasurschicht führt.4 shows, greatly enlarged, the resistance wire preformed according to the invention. The originally formed band width a in the cold state is due to the longitudinal expansion of the straight pieces of wire (g) lying between the arrowheads, enlarged in a '. The assumed in Fig. 2 increase in circumference of 1.6 mm would be upon distribution z. B. 180 pieces of wire (g) result in a widening of the bandwidth by about 0.009 mm. This expansion of 0.009 mm also creates shear forces on the dried glaze, but this time in the longitudinal direction of the resistor, which did not lift the glaze layer leads.

Aus der geschilderten Mechanik des Glasierens geht eindeutig hervor, daß sich bei der Herstellung dieser erfindungsgemäßen Widerstände neben der großen Qualitätsverbesserung durch wirklich »bündelfreie« Widerstände auch die Herstellung selbst bedeutend einfacher und billiger gestaltet. Der Widerstand kann mit einem, maximal zwei Glasuraufträgen fertiggestellt werden. Bisher mußten drei, vier und mehr Glasurschichten bei den bekannten Verfahren aufgebracht werden, da die Glasurschicht immer wieder durch die in radialer Richtung sich ausdehnenden Drahtwindungen durchbrochen wurde. Es ergibt sich damit eine schnellere und bedeutend billigere Herstellungsmethode mit kleinerem Brennausfall, der von der Anzahl der Glasurbrände stark abhängig ist.From the described mechanics of glazing it is clear that that in the production of these resistors according to the invention in addition to the large Quality improvement through really "bundle-free" resistors also in production itself designed much simpler and cheaper. The resistance can with one, a maximum of two glaze jobs can be completed. So far you had to have three, four and more glaze layers are applied in the known method, as the glaze layer repeatedly broken by the wire windings expanding in the radial direction became. This results in a faster and significantly cheaper production method with a smaller firing failure, which is heavily dependent on the number of glaze firings.

Durch den Wegfall der »heißen Stellen« gelingt es, den ganzen Widerstand spezifisch höher zu belasten. Dadurch kann das Bauelement kleiner und leichter gestaltet werden, womit eine Forderung erfüllt wird, die man in neuerer Zeit vielfach stellt.By eliminating the "hot spots", all the resistance is achieved specifically to load higher. This allows the component to be made smaller and lighter which fulfills a demand that has been made many times in recent times.

Es ist bekannt, niederohmige glasierte Drahtwiderstände durch Verwendung von Bändern aus Widerstandsmaterial herzustellen. Solche Bänder können flach oder auch hochkant - wenn man sie zuvor wellt - aufgewickelt werden. Es handelt sich dabei um Widerstandsbänder von einigen Zehntelmillimeter Dicke und 2 bis 5 mm Breite, die nach dem Wellen hochkant aufgewickelt werden. Das Wellen hat hier lediglich den Zweck, die Möglichkeit zu schaffen, daß sich das Band im kleinen Durchmesser zusammendrückt und am äußeren Durchmesser nachgeben kann.It is known to use low ohm glazed wirewound resistors of tapes made of resistance material. Such bands can be flat or can also be wound upright - if they are curled beforehand. It is about around resistance bands a few tenths of a millimeter thick and 2 to 5 mm wide, which are wound upright after the wave. That just has waves here the purpose of creating the possibility that the tape is small in diameter compresses and can give way at the outer diameter.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können bündelfreie, glasierte Drahtwiderstände mit einem Durchmesser des Widerstandsdrahtes bis herunter zu 0,03 mm hergestellt werden.According to the method according to the invention, bundle-free, glazed Wirewound resistors with a resistance wire diameter down to 0.03 mm.

Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt die Verwendung von vorgeformtem Widerstandsdraht dar, der in den Bundrillen der Widerstandskörper verwendet wird. Zur äußeren Kontaktierung der glasierten Drahtwiderstände werden nicht die oft außerordentlich dünnen Widerstandsdrähte direkt herausgeführt, sondern stärkere Zwischenleiter, die einerseits unter der Glasur mit dem Widerstandsdraht, andererseits nach dem Glasieren außerhalb der Glasur mit dem äußeren An- schluß - der Schelle oder Kappe - leitend ver- bunden werden. Diese Zwischenleiter müssen jedoch vor dem Wickelvorgang und vor dem Einglasieren festgehalten werden, was durch Drahtbunde, die in vorgenannten Bundrillen des Wickelkörpers liegen, erfolgt. Fig.5 zeigt das linke Ende eines Wicklungsträgers (a) mit einer Bundrille (c) und dem erfindungsgemäß vorgeformten Bunddraht (b), der innerhalb der Bundrille liegt. Bei dem bisher üblichen Verfahren ohne vorgeformte Bunddrähte tritt besonders bei diesen 0,3 bis 0,5 mm dicken Bunddrähten eine starke radiale Ausdehnung auf. die zu Beginn des Glasierens - auf Grund des "roßen Drahtdurchmessers - mit großer Kraft die Glasurschicht abhebt und dadurch das Glasieren sehr schwierig gestaltet. Durch Verwendung von vorgeformten Bunddrähten stellt sich auch hier eine sehr erhebliche Arbeitsvereinfachung ein, da die Glasurschicht nicht mehr durchbrochen wird und dadurch diese bei der Herstellung von glasierten Widerständen besonders kritische Stelle nunmehr sehr leicht zuglasiert werden kann.Another application of the method according to the invention is the use of preformed resistance wire which is used in the collar grooves of the resistance body. For external contacting of the glazed wire resistors not often extremely thin resistance wires are led out directly, but more intermediate conductor, the circuit on the one hand under the glaze with the resistance wire, on the other hand, after glazing outside of the glaze to the outer arrival - the clamp or cap - conductively - be bound. However, these intermediate conductors must be held in place before the winding process and before the glazing, which is done by means of wire coils that lie in the aforementioned collar grooves of the winding body. FIG. 5 shows the left end of a winding support (a) with a collar groove (c) and the collar wire (b) which is preformed according to the invention and which lies within the collar groove. In the previously common method without preformed fret wires, particularly with these 0.3 to 0.5 mm thick fret wires, a strong radial expansion occurs. which at the beginning of glazing - due to the "large wire diameter - lifts the glaze layer with great force and thus makes glazing very difficult. The use of preformed collar wires also greatly simplifies work here, since the glaze layer is no longer broken and as a result, this point, which is particularly critical in the manufacture of glazed resistors, can now be glazed over very easily.

Claims

Claim: Glazed electric wire resistance, data carried in that the resistance wire crimped in a plane and is wound under tension onto the support body such that the plane of the wire waves of the carrier body lies in the plane of the surface. Considered publications: German Patent Nos. 566 427, 581054; French patent specification No. 885 643.