DE3738118C2

DE3738118C2 - High load electrical resistance

Info

Publication number: DE3738118C2
Application number: DE19873738118
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing Grad Hodek; Karl Prell; Ernst Dipl Ing Karich; Wilhelm Rummel
Original assignee: Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2007-11-11
Also published as: GB2212335A; DE3738118A1; GB8824270D0

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Hochlast-Widerstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical high-load resistor according to the preamble of claim 1.

Hochlast-Widerstände kommen beispielsweise bei Schienenfahrzeugen als Anfahr- bzw. Anlaßwiderstände zur Anwendung. Bei diesen Hochlast-Widerständen besteht das topfförmige Gehäuse aus Metall. Ein derartiges Gehäuse ist zwar einfach herstellbar, setzt aber voraus, daß die Isolierung zwischen dem Widerstandselement und dem topfförmigen Gehäuse keine Schwachstellen aufweisen darf. Ein weiterer Nachteil eines solchen elektrischen Hochlast-Widerstan des besteht darin, daß das topfförmige Gehäuse einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Widerstandsele ment, so daß insbesondere nach einer langen Einsatzzeit eines derartigen Hochlast-Widerstandes zwischen dem Widerstandselement und dem topfförmigen Gehäuse Abdichtungsprobleme auftreten kön nen. Infolge dieser Abdichtungsprobleme ist nach einer langen Einsatzzeit eine unerwünschte Feuchtigkeitsaufnahme nicht sicher zu vermeiden. Außerdem bestehen bei solchen bekannten Hochlast- Widerständen durch die Verwendung eines metallischen Gehäuses nicht zu vernachlässigende Korrosionsrisiken.High-load resistors are used, for example, in rail vehicles as starting or starting resistors for use. With these The pot-shaped housing is made of metal for high-load resistors. Such a housing is easy to manufacture, but it does that the insulation between the resistance element and the pot-shaped housing must not show any weak points. A another disadvantage of such an electrical high-load resistor is that the cup-shaped housing is another Has coefficient of thermal expansion as the resistance element ment, so that especially after a long period of use such high load resistance between the resistance element and the pot-shaped housing can experience sealing problems nen. As a result of these sealing problems is after a long Unwanted moisture absorption is not certain during use to avoid. In addition, such known high-load Resistance through the use of a metallic housing not negligible corrosion risks.

Die DE-AS 14 65 416 zeigt einen elektrischen Hochlast-Widerstand gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Der Hochlast-Widerstand weist ein Keramikgehäuse 1 auf, das mit einer zur Längsachse koaxialen Durchbohrung versehen ist. Die Bohrung dient der Aufnahme eines Widerstandselementes, dessen Anschlüsse an einer Stirnseite des Gehäuses aus diesem herausführen. Nach Einführen des Widerstandselementes in das Keramikgehäuse wird die Bohrung an den stirnseitigen Enden mit Quarzsand oder Silikonen ver gossen. Weitere am Keramikgehäuse vorgesehene Längsbohrungen dienen der Wärmeabfuhr. Das Keramikgehäuse schützt gegen mechanische und chemische Einflüsse und stellt gleichfalls eine gute elektrische Isolation dar. DE-AS 14 65 416 shows an electrical high-load resistor according to the preamble of claim 1. The high-load resistor has a ceramic housing 1 , which is provided with a through-bore coaxial to the longitudinal axis. The bore serves to receive a resistance element, the connections of which lead out of the housing on an end face thereof. After inserting the resistance element into the ceramic housing, the bore is cast with quartz sand or silicones at the front ends. Further longitudinal holes provided on the ceramic housing are used for heat dissipation. The ceramic housing protects against mechanical and chemical influences and also provides good electrical insulation.

In der Praxis wurde festgestellt, daß bei den bekannten Hochlast widerständen, insbesondere nach einer längeren Einsatzzeit, Abdichtungsprobleme zwischen dem Widerstandselement und dem topfförmigen Gehäuse auftreten können. Infolge dieser Abdich tungsprobleme ist nach einer langen Einsatzzeit eine unerwünschte Feuchtigkeitsaufnahme festgestellt worden.In practice it was found that the known high load resistance, especially after a long period of use, Sealing problems between the resistance element and the Pot-shaped housing can occur. As a result of this Abdich after a long period of use is an undesirable problem Moisture absorption has been determined.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elek trischen Hochlast-Widerstand der eingangs genannten Art bereitzu stellen, bei dem auch bei einer langzeitigen hohen Belastung des Hochlast-Widerstandes Abdichtungsprobleme zwischen den Wider standselement und dem Gehäuse vermieden werden.Therefore, the invention has for its object an elek trical high-load resistor of the type mentioned ready place, even with a long-term high load on the High load resistance sealing problems between the cons stand element and the housing can be avoided.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the dependent Claims specified.

Der erfindungsgemäße Hochlast-Widerstand sieht eine spezielle Materialauswahl und Anordnung vor, mit der eine Rißbildung auch bei langen Einsatzzeiten oder hoher Belastung vermieden werden kann. Diese Rißbildung wird dadurch vermieden, daß das topfförmi ge Gehäuse einen annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das elektrische Widerstandselement aufweist. Das elektrische Widerstandselement weist hierzu einen Trägerkörper auf, der ebenso wie das topfförmige Gehäuse aus einem keramischen Material besteht. Bei diesem keramischen Material kann es sich beispiels weise um Steatit, Aluminiumoxid, oder dergleichen handeln. Durch die Verwendung eines keramischen Materials für das topfförmige Gehäuse sind die Isolationsprobleme zwischen dem Widerstands element und dem topfförmigen Gehäuse ausgeschlossen. Desgleichen sind durch die Verwendung eines keramischen Materials für das topfförmige Gehäuse des elektrischen Hochlast-Widerstandes die Abdichtungsprobleme zwischen dem Gehäuse und dem Widerstands element beseitigt, weil das Gehäuse aus keramischem Material einen mindestens annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt wie das Widerstandselement, bei dem es sich beispiels weise um einen auf einem keramischen Trägerkörper aufgewickelten und in eine Zementumhüllung eingebetteten Widerstandsdraht handeln kann. Dadurch, daß die Abdichtungsprobleme zwischen dem Widerstandselement und dem topfförmigen Gehäuse aus keramischem Material beseitigt sind, ist die Gefahr einer Feuchtigkeitsauf nahme ebenfalls beseitigt, so daß der erfindungsgemäße Hochlast widerstand eine ausgezeichnete Lebensdauer aufweist. Da infolge der Anwendung eines kera mischen Materials für das topfförmige Gehäuse außerdem die oben beschriebenen Korrosionsprobleme beseitigt sind, kann der erfindungsgemäße elektrische Hochlast-Widerstand zur Zwangskühlung problemlos mit Luft angeblasen werden.The high-load resistor according to the invention sees a special one Material selection and arrangement, with which cracking also avoided during long periods of use or high loads can. This cracking is avoided in that the pot-shaped ge housing an approximately equal coefficient of thermal expansion as the electrical resistance element has. The electrical For this purpose, the resistance element has a carrier body which just like the pot-shaped housing made of a ceramic material consists. This ceramic material can, for example act as steatite, alumina, or the like. By the use of a ceramic material for the cup-shaped Housing are the isolation problems between the resistor element and the cup-shaped housing excluded. The same are through the use of a ceramic material for the Pot-shaped housing of the electrical high-load resistor Sealing problems between the housing and the resistor element eliminated because the housing is made of ceramic material an at least approximately the same coefficient of thermal expansion has like the resistance element in which it is example wise around a wound on a ceramic carrier body and resistance wire embedded in a cement sheath can act. The fact that the sealing problems between the Resistance element and the pot-shaped housing made of ceramic Material is removed, there is a risk of moisture also eliminated, so that the high load according to the invention withstood an excellent Has lifespan. As a result of the application of a kera mix material for the pot-shaped housing as well the corrosion problems described above have been eliminated, can the electrical high-load resistor according to the invention can be easily blown with air for forced cooling.

Bei einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Hochlast- Widerstandes kann das Widerstandselement im topfförmigen Gehäuse allseitig vom Füllmaterial umgeben sein, und können die Anschlußelemente als Anschlußfahnen ausgebildet sein, die auf der offenen Seite des topfförmigen Gehäuses aus dem Füllmaterial vorstehen. Bei dem Füllmaterial handelt es sich beispielsweise um Quarzsand, das den Zwischenraum zwischen dem Widerstandselement und dem topfförmigen Ge häuse ausfüllt. Um das Füllmaterial auf der offenen Seite des topfförmigen Gehäuses abzudichten, kann ein Abschluß aus Zement oder Silikonmaterial vorgesehen sein. Das Füll material dient insbesondere zur Verbesserung der Wärmelei tung zwischen dem Widerstandselement und dem topfförmigen Gehäuse aus keramischem Material. Derartige Quarzsand- Füllungen sind bei Hochlast-Widerständen an sich bekannt.When the high-load Resistance can be the cup-shaped resistance element Housing be surrounded on all sides by the filling material, and can the connection elements are designed as connection lugs, on the open side of the pot-shaped housing protrude the filling material. Acting with the filling material it is, for example, quartz sand that separates the space between the resistance element and the cup-shaped Ge fills the house. Around the filler material on the open side sealing the pot-shaped housing can be a conclusion be provided from cement or silicone material. The filling material is used in particular to improve heat tion between the resistance element and the cup-shaped Housing made of ceramic material. Such quartz sand Fillings are known per se for high-load resistors.

Bei einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen elektrischen Hochlast-Widerstandes hat es sich als vor teilhaft erwiesen, daß das Widerstandselement mit einem Endabschnitt aus der offenen Seite des topfförmigen Ge häuses vorsteht, und daß die Anschlußelemente als Schellen ausgebildet und am über das topfförmige Gehäuse überstehenden Endabschnitt des Widerstandselementes vor gesehen sind.In a preferred embodiment of the invention electrical high-load resistance, it has proven to be partially proven that the resistance element with a End section from the open side of the cup-shaped Ge protrudes house, and that the connecting elements as Clamps designed and on over the pot-shaped housing protruding end portion of the resistance element are seen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbei spiele des erfindungsgemäßen elektrischen Hochlast- Widerstandes. Es zeigen: Further details, features and advantages emerge from the following description of two examples games of the inventive electrical high-load Resistance. Show it:

Fig. 1 einen teilweise aufgeschnitten dargestellten elektrischen Hochlast-Widerstand mit einem topfförmigen Gehäuse und einem im topfförmigen Gehäuse angeordneten Widerstandselement, das mit Anschlußfahnen ausgebildet ist, die sich in die gleiche Richtung erstrecken, und Fig. 1 shows a partially cut-open electrical high-load resistor with a cup-shaped housing and a resistor element arranged in the cup-shaped housing, which is formed with connecting lugs which extend in the same direction, and

Fig. 2 einen teilweise aufgeschnittenen elektrischen Hochlast-Widerstand, bei dem das Widerstands element mit einem Endabschnitt über das topf förmige Gehäuse vorsteht, wobei das Widerstands element mit Anschlußschellen ausgebildet ist. Fig. 2 shows a partially cut electrical high-load resistor, in which the resistance element protrudes with an end portion over the pot-shaped housing, the resistance element being formed with clamps.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Hochlast-Widerstand 10 mit einem Widerstandselement 12, das im zentralen Hohlraum 14 eines topfförmigen Gehäuses 16 aus keramischem Material an geordnet ist. Das Widerstandselement 12 weist eine axiale Ausdehnung auf, die kleiner ist als die axiale Ausdehnung des zentralen Hohlraums. Der Zwischenraum zwischen dem topfförmigen Gehäuse 16 und dem Widerstandselement 12 ist mit einem Füllmaterial 18 ausgefüllt, bei dem es sich bei spielsweise um einen Quarzsand handelt. Die offene Oberseite des topfförmigen Gehäuses 16 aus keramischem Material ist mit einem Abschluß 20 versehen, bei dem es sich um ein Zement- oder Silikonmaterial handeln kann. Beim Widerstands element 12 handelt es sich beispielsweise um ein an sich bekanntes Widerstandselement aus einem elektrisch isolie renden Trägerkörper, auf den ein Widerstandsmaterial aus einem Band oder aus einem Draht aufgewickelt ist, wobei die Oberfläche des Widerstandselementes zur Fixierung bzw. elektrisch isolierenden Umhüllung des Widerstandsmaterials mit einer Zementschicht bedeckt sein kann. Im elektrisch isolierenden Trägerkörper des Widerstandselementes 12 sind zwei Anschlußfahnen 22 befestigt, die vom Widerstandsele ment 12 in die gleiche Richtung wegstehen. Die Anschluß fahnen 22 ragen aus dem Abschluß 20 vor. Fig. 1 shows an electrical high-load resistor 10 with a resistance element 12 which is arranged in the central cavity 14 of a pot-shaped housing 16 made of ceramic material. The resistance element 12 has an axial extent that is smaller than the axial extent of the central cavity. The space between the pot-shaped housing 16 and the resistance element 12 is filled with a filling material 18 , which is a quartz sand, for example. The open top of the pot-shaped housing 16 made of ceramic material is provided with a closure 20 , which can be a cement or silicone material. The resistance element 12 is, for example, a known resistance element made of an electrically insulating carrier body on which a resistance material is wound from a tape or from a wire, the surface of the resistance element for fixing or electrically insulating sheathing of the resistance material with can be covered with a layer of cement. In the electrically insulating support body of the resistance element 12 , two terminal lugs 22 are attached, which project from the resistance element 12 in the same direction. The connection flags 22 protrude from the end 20 .

Durch die Verwendung eines keramischen Materials für das topfförmige Gehäuse 16 ergibt sich zwischen dem topfför migen Gehäuse 16 und dem Widerstandselement 12 ein mindestens annähernd gleicher Wärmeausdehnungskoeffizient, so daß auch bei einer langzeitigen hohen Belastung des Hochlast- Widerstandes 10 Risse zwischen dem Widerstandselement 12 und dem Gehäuse 16 bzw. dem Abschluß 20 vermieden werden. Damit ist jedoch eine ungewollte Feuchtigkeitsaufnahme eliminiert, so daß sich ein Hochlast-Widerstand mit einer guten Standfestigkeit ergibt. Desgleichen brauchen an die Isolationseigenschaften des Füllmaterials 18 keine großen Anforderungen gestellt zu werden, weil eine gute elektri sche Isolierung des Hochlast-Widerstandes 10 insbesondere durch das Gehäuse 16 aus keramischem Material gewährleistet wird. Das Füllmaterial 18 dient primär zur Verbesserung der Wärmeleitung zwischen dem elektrischen Widerstandselement 12 und dem topfförmigen Gehäuse 16 aus keramischem Material.The use of a ceramic material for the cup-shaped housing 16 results in an at least approximately the same coefficient of thermal expansion between the cup-shaped housing 16 and the resistance element 12 , so that 10 cracks between the resistance element 12 and the housing even when the high-load resistor is under high load for a long time 16 or the conclusion 20 can be avoided. However, this eliminates unwanted moisture absorption, resulting in a high-load resistance with good stability. Likewise, the insulation properties of the filler material 18 do not have to be subjected to great demands because good electrical insulation of the high-load resistor 10 is ensured in particular by the housing 16 made of ceramic material. The filling material 18 serves primarily to improve the heat conduction between the electrical resistance element 12 and the cup-shaped housing 16 made of ceramic material.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des elektrischen Hochlast-Widerstandes 10, bei dem das topfförmige Gehäuse 16 an der offenen Seite mit einem Wulstrand 24 ausgebildet ist. Im zentralen Hohlraum 14 des topfförmigen Gehäuses 16 ist ein elektrisches Widerstandselement 12 angeordnet, das eine axiale Ausdehnung aufweist, die größer ist als die axiale Ausdehnung des zentralen Hohlraums 14 des topfför migen Gehäuses 16, so daß das Widerstandselement 12 mit einem Endabschnitt 26 aus dem topfförmigen Gehäuse 16 vorsteht. Der zwischen dem topfförmigen Gehäuse 16 und dem Widerstandselement 12 vorhandene Zwischenraum ist mit einem Füllmaterial 18 gefüllt, bei dem es sich beispielsweise um einen an sich bekannten Quarzsand handelt. Ein Abschluß 20 aus Zement oder Silikonmaterial dient dazu, das Füllmaterial 18 nach außen hin abzudichten. Bei dem in dieser Figur dargestellten Widerstandselement kann es sich wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Widerstandselement um einen an sich bekannten zementierten Draht- oder Bandwiderstand handeln. Die Anschlußelemente werden bei diesem Wider standselement 12 durch Schellen 28 gebildet, die am über das topfförmige Gehäuse 16 überstehenden Endabschnitt 26 des Widerstandselementes 12 befestigt sind. Die Schellen 28 sind mit Anschlußfahnen 30 ausgebildet, die vom Wider standselement 12 in radialer Richtung voneinander beabstan det wegstehen. Fig. 2 shows another embodiment of the electrical high-load resistor 10 , in which the cup-shaped housing 16 is formed on the open side with a bead 24 . In the central cavity 14 of the pot-shaped housing 16 , an electrical resistance element 12 is arranged, which has an axial extent which is greater than the axial extent of the central cavity 14 of the pot-shaped housing 16 , so that the resistance element 12 with an end portion 26 from the cup-shaped Housing 16 protrudes. The space between the pot-shaped housing 16 and the resistance element 12 is filled with a filling material 18 , which is, for example, a quartz sand known per se. A closure 20 made of cement or silicone material serves to seal the filling material 18 to the outside. The resistance element shown in this figure, like the resistance element shown in FIG. 1, can be a cemented wire or ribbon resistor known per se. The connecting elements are formed in this abutment projection member 12 by clamps 28 of the resistance element 12 are mounted on the projecting beyond the cup-shaped housing 16 end portion 26th The clamps 28 are provided with connection lugs 30, which stand by the opposing element protrude beabstan det from each other in the radial direction 12th

Claims

1. Electrical high-load resistor with a resistance element ( 12 ) arranged in a housing ( 16 ) made of ceramic material, which is provided with connection elements ( 22 ; 28 ; 30 ) which lead out of the housing ( 16 ) on an end face thereof, and with a filler material ( 18 ) which is introduced into a space between the housing ( 16 ) and the resistance element ( 12 ), characterized in that the housing ( 16 ) is pot-shaped, the open end face being closed off by a closure ( 20 ) is covered, which consists of cement or silicone material, and that the resistance element ( 12 ) has a carrier body made of ceramic material with a wound resistance material, which is surrounded by a cement sheath, the electrical resistance element ( 12 ) having an approximately equal coefficient of thermal expansion as that Has housing ( 16 ).

2. Electrical high-load resistor according to claim 1, characterized in that the resistance element ( 12 ) in the pot-shaped housing ( 16 ) is surrounded on all sides by filler material ( 18 ) and the closure ( 20 ), and that the connection elements ( 22 ) as connection lugs are formed, which protrude from the closure ( 20 ) on the open side of the pot-shaped housing ( 16 ).

3. Electrical high-load resistor according to claim 1, characterized in that the resistance element ( 12 ) with an end portion ( 26 ) on the open side of the cup-shaped housing ( 16 ) protrudes from the termination ( 20 ), and that the connecting elements ( 28 , 30 ) are designed as clamps with connecting lugs and are attached to the end section ( 26 ) of the resistance element ( 12 ) which projects above the cup-shaped housing ( 16 ).