DE1253345B - Elektrischer Schichtwiderstand - Google Patents

Description

DEUTSCHES ^W^S PATENTAMT

Deutsche KL: 21 c - 54/05

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 253 345

Aktenzeichen: C 33164 VIII d/21 c

1253 345 Anmeldetag: 18.Juni 1964

Auslegetag: 2. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schichtwiderstand.

Elektrische Schichtwiderstände dieser Art enthalten als tragendes Element einen im wesentlichen zylindrischen Isolierkörper. Auf dessen Oberfläche ist eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, und an seinen Enden sind gut leitende Anschlüsse vorgesehen, die mit der elektrisch leitenden Widerstandsschicht derart kontaktiert sind, daß nach deren Abwicklung in eine Ebene die Diagonalen jeweils fast gleiche Länge aufweisen. Als Material für die elektrisch leitende Schicht bzw. für die Widerstandsschicht verwendet man Kohlenstoff, Kohlenstofflegierungen, Metall-Keramik, Zinnoxyd, andere Metalloxyde, Metalle od. dgl.

Für solche Schichtwiderstände ist es z. B. aus der deutschen Patentschrift 1 087 677 bekannt, die Widerstandsschicht in Bandform auszubilden und wendelförmig über den zylindrischen-Isolierkörper laufenzulassen. Zwischen den Rändern des wendelförmig laufenden Widerstandsbandes liegen Oberflächenstreifen des Isolierkörpers. Dies bedeutet, daß die wirksame Länge der Widerstandsschicht und damit auch der Widerstand des gesamten Schichtwiderstandes erhöht wird.

Es hat sich herausgestellt, daß bei einem solchen Widerstand im Übergangsgebiet zwischen der elektrisch leitenden Schicht und den an den Enden des Isolierkörpers vorgesehenen Anschlüssen Fehler auftreten, die auf örtliche Überhitzung und damit auf zu hohe Stromdichten zurückzuführen sind.

Bei einer Untersuchung, bei der eine solche bandförmige Widerstandsschicht und die beiden an den Enden vorgesehenen Anschlüsse in eine flache Ebene ausgelegt wurden, hat sich herausgestellt, daß die Abwicklung der bandförmigen Widerstandsschicht zwischen den Anschlüssen ein Parallelogramm ist. Die kürzeste Verbindung zwischen den Endpunkten des Parallelogramms ist eine gerade Linie, die zwischen den Ecken mit dem größeren Winkel diagonal über das Parallelogramm verläuft. Diese Linie nennt man die kurze Diagonale im Unterschied zu der langen Diagonalen, die zwischen den beiden Ecken des Parallelogramms verläuft, die einen kleineren Winkel einschließen. Der Strom fließt vorzugsweise entlang der kurzen Diagonale. Dort, wo die kurze Diagonale bzw. der Strom auf die Ecken auftrifft, ergeben sich hohe Stromdichten, die zu Überhitzung und damit zu Fehlern führen.

Eine Lösung für das Vermeiden dieser Schwierigkeiten wird in der genannten deutschen Patentschrift 1 087 677 beschrieben. Hier wird vorgeschla-Elektrischer Schichtwiderstand

Anmelder:

Corning Glass Works, Corning, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:

Dr.-Ing. E. Berkenfeld

und Dipl.-Ing. H. Berkenfeld, Patentanwälte,
Köln-Lindenthal, Universitätsstr. 31

Als Erfinder benannt:

John Gary Curtis, Bradford, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1963 (291 190) - -

gen, daß die bandförmige Widerstandsschicht unter einem Winkel von 90° zu den Anschlüssen am Ende des Isolierkörpers verläuft, so daß der Stromfluß zwischen den beiden Anschlüssen auf der gesamten Länge der bandförmigen Widerstandsschicht gleichmäßig über deren Breite verteilt wird. Obwohl diese Lösung zufriedenstellt, ist sie manchmal unpraktisch, da sie fertigungstechnisch einen besonderen Herstellungsschritt für die bandförmige Widerstandsschicht erfordert. Weiter ist eine Widerstandsschicht mit hoher Steigung unzweckmäßig, da ein großer Teil des Schichtmaterials zum Erzielen des gewünschten Widerstandswertes inaktiv bzw. entfernt werden muß.

Eine andere Lösung zum Vermeiden einer örtlichen Überhitzung im Übergangsgebiet zwischen Widerstandsschicht und Anschluß wird in der deutschen Patentschrift 605 294 beschrieben. Hier werden die Kontakt- und Anschlußstellen des Widerstandes vor dem Anbringen von Armaturen mit einer Verstärkung unter Benutzung derselben Materialien in einer Verwendung mit höherer spezifischer Leitfähigkeit versehen. Damit werden schlechte Kontakte vermieden bzw. ein guter Übergangswiderstand geschaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schichtwiderstand so auszubilden, daß in den Übergangsgebieten zwischen den beiden Anschlüssen und der bandförmigen Widerstandsschicht eine zu hohe Stromdichte und damit eine örtliche Überhitzung vermieden wird, ohne daß dabei fertigungstechnisch besondere Anforderungen gestellt

709 680/315

Claims (2)

werden oder materialmäßig ein besonderer Aufwand erforderlich wird. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Widerstandsschicht in mehrere parallelgeschaltete Bänder unterteilt ist. Wickelt man diese Bänder zusammen mit den beiden Anschlüssen in eine Ebene ab, stellt man fest, daß die Bänder die Form von schmalen Parallelogrammen haben, deren Form der eines Rechteckes sehr angenähert ist. Entsprechend sind die sogenannten kurzen Diagonalen nicht wesentlich kürzer als die langen Diagonalen, so daß der Strom praktisch gleichmäßig über die gesamte Breite eines Bandes fließt und damit eine wesentliche Erhöhung der Stromdichte an den Auftreffpunkten der kurzen Diagonale an den Anschlüssen ausbleibt. Bei den einzelnen Widerstandsbändern hat sich ein Verhältnis von Länge zu Breite von etwa 30:1 als zweckmäßig erwiesen. In der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und mit einem gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Schichtwiderstand verglichen. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Gesamtansicht eines elektrischen Schichtwiderstandes nach dem Stand der Technik, Fig. 2 die Darstellung einer Abwicklung einer bandförmigen Widerstandsschicht und der Anschlüsse in eine Ebene, Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Abwicklung der erfindungsgemäß in mehrere Bänder unterteilten Widerstandsschicht und der beiden Anschlüsse und Fig. 4 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schichtwiderstand. Bei dem in Fig. 1 dargestellten, gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Widerstand sind auf die Enden des zylindrischen Isolierkörpers 10 Anschlüsse 12 und 14 aus Metallband mit niedrigem Widerstand aufgeformt, wobei eine elektrisch leitende Schicht 16 aus Widerstandsmaterial in Bandform spiralförmig um den Isolierkörper 10 gewunden ist. Die elektrisch leitende Schicht 16 läßt sich herstellen, indem man einen auf seiner ganzen Oberfläche überzogenen Isolierkörper 10 in eine Drehbank einspannt und den Überzug zwischen den Anschlüssen 12 und 14 spiralförmig nutet. Beim Abwickeln der Anschlüsse 12 und 14 und der Schicht 16 in eine Ebene nimmt die Schicht 16 die Form eines Parallelogramms an, wie Fig. 2 zeigt. Die kürzeste Verbindung zwischen den Anschlüssen 12 und 14 ist somit die sogenannte kurze Diagonale 18, die zwischen den Ecken 20 und 22 verläuft und in diesen zu hohen Stromdichten führt. Aus den Fig. 3 und 4 erkennt man, daß sich dieser Mangel einer hohen Stromdichte in den Ecken durch die erfindungsgemäße Unterteilung der leitenden Schicht in Bänder 24 überwinden läßt, die zwischen den Anschlüssen 26 und 28 verlaufen. Die kurze Diagonale 30 jedes Bandes 24 ist nur unwesentlich kürzer als die lange Diagonale jedes Bandes, so daß mehrere praktisch rechteckförmige Widerstandsbahnen entstehen. Der elektrische Strom fließt im wesentlichen gleichförmig durch die im wesentlichen parallelen Bänder 24, so daß die Stromdichte in jedem Band 24 auf einen viel tieferen Wert herabgesetzt wird, so daß der vorstehend beschriebene Mangel verhindert wird. Besonders zweckmäßig und empfehlenswert ist ein Verhältnis von etwa 1:30 zwischen der Breite und der Länge der im wesentlichen rechteckigen Bänder 24. Patentansprüche:

1. Elektrischer Schichtwiderstand, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Isolierkörper mit einer elektrisch leitenden Schicht auf seiner Oberfläche und aus gut leitenden Anschlüssen an seinen Enden, die mit der Widerstandsschicht derart kontaktiert sind, daß nach deren Abwicklung in eine Ebene die Diagonalen jeweils fast gleiche Länge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht in mehrere parallelgeschaltete Bänder (24) unterteilt ist.

2. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Widerstandsbänder ein Verhältnis von Länge zu Breite von etwa 30:1 aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 605 294, 634208;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 087 677.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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