DE2453685C3

DE2453685C3 - Hochbelastbarer elektrischer Widerstand

Info

Publication number: DE2453685C3
Application number: DE19742453685
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl.-Phys. 8671 Schoenwald Breitfelder
Original assignee: Draloric Electronic 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1974-11-13
Filing date: 1974-11-13
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2453685B2; GB1499366A; DE2453685A1

Description

J5

Die Erfindung betrifft einen hochbelastbaren elektrischen Widerstand, der mit einer Isolation umgeben ist und der in einem Kühlkörper aus Metall vermittels einer Zwischenschicht angeordnet ist, die aus einem Metall besteht, dessen Schmelztemperatur größer als die maximale Betriebstemperatur des Widerstandes und kleiner als die Schmelztemperatur der Isolation bzw. des Kühlkörpers ist.

Ein derartiger elektrischer Widerstand ist beispielsweise aus der FR-PS 8 34 128 bekannt.

Eine Zwischenschicht für einen derartigen Widerstand, die aus einer Legierung aus Aluminium, Magnesium, Kupfer und Zink besteht, ist aus der US-PS 13 969 bekannt.

Aus der US-PS 37 95 046 ist ein Verfahren zur Herstellung eines hochbelastbaren elektrischen Widerstandes bekannt, der zwischen dem Widerstandselement und dem Kühlkörper eine Zwischenschicht aus Aluminium oder aus Blei, Zinn, Zink, Magnesium oder Legierungen hieraus, besitzt.

Aus der DE-PS 5 51 707 ist ein stabförmiger elektrischer Widerstand bekannt, der aus einer Hülle geringerer Wandstärke oder vergrößerter Wärmeabgabeflächen und einer Füllung aus nichtmetallischen Werkstoff besteht.

Aus der DE-PS 14 65 416 ist ein Hochlastdrahtwiderstand bekannt, bei dem ein Widerstandselement in eine zentrale Bohrung eines Keramikgehäuses eingebracht ¹^ wird, wonach die stirnseitigen Enden der Bohrung mit Quarzsand und Silikonen vergossen werden. Ein Nachteil bei der Verwendung von Quarzsand bestehe darin, daß nicht alle Zwischenräume zwischen der Oberfläche des Widerstandes und der Gehäusebohrung ausgefüllt werden, so daß die Wärmeabgabe vom Widerstandselement und damit die Belastbarkeit des Widerstandes nicht voll befriedigend ist.

Neben Quarzsand und Silikonkautschuk als Material für die Zwischenschicht sind auch andere Einbett-, Eingieß- bzw. Verschlußmassen bekannt. So beschreibt das DE-GM 72 38 703 einen Gehäusewiderstand, bei dem das Widerstandselement in die zentrale Gehäusebohrung mittels Zement eingegossen wird.

Bei allen diesen bekannten Ausführungsformen hochbelastbarer elektrischer Widerstände erfolgt die Wärmeabgabe vom Widerstandselement, welches ein Draht- oder Schichtwiderstand sein kann, durch Wärmeleitung und Strahlung über die Einbett-, Eingießoder Verschlußmassen und das stabile Gehäuse an die Umgebung. Wenn der Verbund zwischen dem Widerstandselement und dem s'.abilen Gehäuse über eine mangelhafte Schüttung der Einbett-, Eingieß- oder Verschlußmasse schlecht ist, dann wird ein erheblicher Teil der im Widerstandselement erzeugten Wärmemenge über die Anschlußdrähte abgeführt, was zum Auslösen des Widerstandes aus einer Schaltung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hochbelastbaren elektrischen Widerstand der eingangs genannten Art, den Verbund zwischen dem Widerstandselement und dem Kühlkörper über eine gut wärmeleitende Zwischenschicht zu verbessern, so daß durch erhöhte Wärmeleitung zwischen dem Widerstandselement und dem Kühlkörper ein höher belastbarer elektrischer Widerstand zur Verfügung gestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das im blechförmigen, lotplattierten, in radialer Richtung zum Widerstandselement mechanisch vorgespannten Kühlkörper angeordnete Widerstandselement unter Zwischenlage der zuvor kurzzeitig über ihren Schmelzpunkt erwärmten, als Zwischenschicht ausgebildeten Lotplattierung eng am Kühlkörper anliegt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, einen infolge sehr guten Verbundes zwischen Widerstandselement und Kühlkörper durch die wesentlich verbesserte Wärmeabgabe um den Faktor vier höher belastbaren elektrischen Widerstand zur Verfügung zu stellen, der einer, minimalen Materialbedarf für die Zwischenschicht hat und der einfach hergestellt werden kann.

Bevorzugte Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen hochbelastbaren elektrischen Widerstandes sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Vergleich zu einem Widerstand nach dem Stande der Tecknik in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen bekannten elektrischen Widerstand in einem stranggezogenen Keramikgehäuse,

Fig.2 einen elektrischen Widerstand mit einem rohrförmigen Kühlblech und

Fig. 3 einen elektrischen Widerstand mit einem Kühlstern.

Die Figuren zeigen einen mit einer elektrischen Isolation umgebenen Widerstand I in einem Kühlkörper 2 zentral angeordnet. Die Isolation kann eine Glasur, ein Zement, ein Lack oder Kunststoff sein und in einem der bekannten Verfahren wie Tauchen, Spritzen, Gießen, Wirbelsintern oder Pressen auf das Wider-

Standselement 1 aufgebracht werden. Erfindungsgemäß werden glatte Isolationsoberflächen bevorzugt, um zu einem gleichmäßigen Zwischenraum zwischen Widerstandselement und Kühlkörper zu gelangen. Eine Metallzwischenscnicht 3 zwischen Widerstandselement und Kühlkörper 2 ergibt die gute mechanische Verbindung derselben und die gute Wärmeübertragung vom Widerstandselement über den Kühlkörper 2 an die Umgebung. Die F i g. I zeigt einen kompakten Kühlkörper 2 aus Keramik, während die Fig.2 urd 3 blechförmige Kühlkörper 2 darstellen, die mechanisch vorgespannt auf ein Widerstandselement 1 aufgepreßt sind. Durch Erweichen oder Anschmelzen der Zwi-

schenschicht 3 zwischen dem Widerstandselement 1 und dem elastischen Kühlkörper 2 wird der Kühlkörper mechanisch entspannt und der Kühlkörper noch enger an das Widerstandselement angelegt.

Da die maximalen Betriebstemperaturen derartiger elektrischer Widerstände bei ca. 300° C bis 400° C und die Schmelztemperaturen von beispielsweise Aluminium-Druckguß-Kühlkörpern bei ca. 600°C bis 700⁰C liegen, besteht die Zwischenschicht aus einem Metall, dessen Schmelztemperatur zwischen 400°C und 600⁰C liegt Dafür kommen u. a. Blei, Zinn, Zink, Kadmium, Silber, Aluminium, Kupfer, Antimon, Nickel und/oder deren Legierungen in Betracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochbelastbarer elektrischer Widerstand, der mit einer Isolation umgeben ist und der in einem Kühlkörper aus Metall vermittels einer Zwischen- j schicht angeordnet ist, die aus einem Metall besteht, dessen Schmelztemperatur größer als die maximale Betriebstemperatur des Widerstandes und kleiner als die Schmelztemperatur der Isolation bzw. des Kühlkörpers ist, dadurch gekennzeichnet, to daß das im blechförmigen, lotplattierten, in radialer Richtung zum Widerstandselement (1) mechanisch vorgespannten Kühlkörper (2) angeordnete Widerstandselement (1) unter Zwischenlage der zuvor kurzzeitig über ihren Schmelzpunkt erwärmten, als Zwischenschicht (3) ausgebildeten Lotplattierung eng am Kühlkörper (2) anliegt

2. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Widerstandselement (1) in den mechanisch in radialer Richtung vorgespannten iotplattierten blechförmigen Kühlkörper (2) eingeschoben und die als Zwischenschicht (3) ausgebildete Lotplattierung durch kurzzeitiges Erwärmen zur Erweichung gebracht wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der blechförmige lotplattierte Kühlkörper (2) so stark mechanisch in radialer Richtung vorgespannt ist, daß die Zwischenschicht (3) während des Einschiebens M des Widerstandselementes (1) durch eine Knetverformung der Oberfläche des Widerstandselementes (1) angepaßt wird.