DE4236086C1 - Elektrischer Widerstand und Verfahren zur Herstellung eines solchen Widerstands - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Her­ stellen eines solchen Widerstands gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Mit dem Spannungsabfall an niederohmigen, z. B. im Milliohm­ bereich liegenden Widerständen lassen sich bekanntlich hohe Ströme messen. Zu diesem Zweck werden u. a. Bauelemente verwendet, die im wesentlichen aus zwei durch kurze parallele Widerstandsstücke miteinander verbundenen massiven platten­ förmigen Anschlußteilen mit in gemeinsamen Ebenen liegenden Oberflächen bestehen (US 2 708 701 und DIN 43 703, August 1976). Die Herstellung der bekannten Meßwiderstände ist relativ auf­ wendig, u. a. weil zwei separat hergestellte Anschlußstücke mit den Widerstandselementen verbunden werden müssen.

Bei einem aus dem DE 85 10 187 U1 bekannten Meßwiderstand der eingangs genannten Gattung ist als Widerstandselement ein Stab oder Drahtstück in entsprechend geformte Ausnehmungen in den einander zugewandten Stirnflächen von zwei achsgleich angeord­ neten zylindrischen Anschlußteilen eingelötet, die von dem zu messenden Strom durchflossen werden, und an denen auch die Potentialanschlüsse gemäß der üblichen 4-Leitertechnik angebracht werden. Der bekannte Meßwiderstand ist speziell für den Einbau in ein Stromkabel bestimmt.

Aus der DE 24 04 758 B2 ist es an sich bekannt, die Anschluß­ teile von elektrischen Widerständen zunächst einstückig verbunden zu lassen, bis das Widerstandselement zwischen die Anschlußteile eingefügt ist, und erst anschließend die Anschlußteile zu verein­ zeln.

Es ist Aufgabe der Erfindung, auf einfache Weise und mit geringem Aufwand in großen Stückzahlen herzustellende Wider­ stände der betrachteten Art zu schaffen und ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben, wobei gut für den erforder­ lichen Spannungsabgriff geeignete Anschlußstellen bereit­ gestellt werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst und hinsichtlich der Herstellung durch den Anspruch 6.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß zum Herstellen des Wider­ stands nur noch ein Grundkörper gefertigt werden muß, an dem das Widerstandselement auf einfache und sichere Weise befestigt werden kann. Weiterhin hat der Widerstand an den nach dem Durchtrennen verbleibenden Stegresten ideale Ansatzpunkte für den Spannungsabgriff, da sie nicht vom Strom durchflossen werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gesamtaufbaus einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines elektrischen Widerstands gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht des fertigen Widerstands.

Der erste Verfahrensschritt der Erfindung sieht vor, daß ein quader- oder plattenförmiger, vorzugsweise aus Kupfer bestehender Block durch Prägen und Stanzen zu einem Grund­ körper 1 vorgeformt wird, der die in Fig. 1 dargestellte Gestalt hat. Er weist im wesentlichen plattenförmige, zueinander spiegelsymmetrische Anschlußteile 2, 3 auf, an die ein Stromkabel angeschlossen werden kann. Der Grund­ körper 1 ist derart vorgeformt, daß die Anschlußteile 2, 3 durch vorzugsweise mehrere in Längsrichtung (Stromrichtung) des Grundkörpers 1 verlaufende Verbindungsstege 4 miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstege 4 etwas aus der Ebene der Anschlußteile 2, 3 heraus nach unten versetzt sind. Die Anschlußteile 2, 3 weisen jeweils an den einander zugewandten Seiten zueinander spiegelsymmetrische Stufenprofile (Fig. 2) auf, die dazu dienen, ein Wider­ standselement 5 aufzunehmen.

Das in Fig. 2 gezeigte Stufenprofil weist jeweils obere Stufen 21, 31 mit oberen vertikalen Oberflächen 21A, 31A und oberen horizontalen Auflageflächen 21B, 31B und untere Stufen 22, 32 mit unteren vertikalen Oberflächen 22A, 32A und unteren horizontalen Auflageflächen 22B, 32B auf. Die unteren Stufen 22, 32 dienen zur Aufnahme des Widerstands­ elements 5 und haben daher relativ breite horizontale Auf­ lageflächen 22B, 32B. Der Abstand der beiden Anschlußteile 2, 3 voneinander ist auf der Höhe der unteren vertikalen Oberflächen 22A, 32A über die gesamte Breite des Grund­ körpers 1 konstant und genau gleich der Breite des Wider­ standselements 5. Auf der Höhe der oberen horizontalen Auflageflächen 21B, 31B ist der Abstand um die doppelte Breite der jeweils oberen horizontalen Auflageflächen 21B, 31B größer als die Breite des Widerstandselements 5. Das Niveau der die beiden Anschlußteile 2, 3 verbindenden Ver­ bindungsstege 4 befindet sich um die Breite der vertikalen Oberflächen 23A, 33A unterhalb der unteren horizontalen Auflageflächen 22B, 32B. (Mit oben, unten, vertikal und horizontal ist die relative Lage bezüglich der als horizontal und oben liegend angenommenen Lage der den Stegen 4 abgewandten Plattenoberfläche des Grundkörpers 1 gemeint).

Im zweiten Fertigungsschritt wird das Widerstandselement 5 in den Grundkörper 1 eingeschoben. Im Bereich der oberen Stufen 21, 31 und auf der Höhe der oberen vertikalen Ober­ flächen 21A, 31A entsteht dabei eine Lücke zwischen dem Widerstandselement 5 und den Anschlußteilen 2 und 3 beider­ seits des Widerstandselements 5. Diese Lücke kann mit einem Hartlot beispielsweise in Form einer Paste gefüllt werden. Durch Erhitzen in einem mit Schutzgas gefluteten Durchlauf­ ofen kann dann das Widerstandselement 5 mechanisch fest und elektrisch leitend mit den Anschlußteilen 2, 3 verbunden werden (in als Reflow-Verfahren an sich bekannter Weise). Das Hartlot kann auch als zugeschnittenes Drahtstück dosiert zugegeben werden.

Das in Draufsicht rechteckige Widerstandselement 5 ist ein Bandstück oder Blechstreifen beispielsweise aus einer der hierfür üblichen Kupferlegierungen mit rechteckförmigem Querschnitt.

Bei eingeschobenem Widerstandselement 5 befindet sich ein Luftspalt zwischen dem Widerstandselement 5 und den darunter befindlichen Verbindungsstegen 4. Die Anschlußteile 2, 3 sind also zunächst sowohl durch die Verbindungsstege 4 als auch durch das Widerstandselement 5 miteinander verbunden. Der bis zu diesem Fertigungsschritt noch bestehende elektrische Nebenschluß in Form der Verbindungsstege 4 muß durch Auftrennen derselben in einem dritten Fertigungs­ schritt behoben werden. Dies kann vorzugsweise an den in der Zeichnung markierten Positionen geschehen, indem ein mittlerer Teil der Verbindungsstege 4 herausgetrennt wird, wodurch vorteilhafterweise Stege 4A, 4B an den Anschluß­ teilen 2, 3 verbleiben, die ideale Ansatzpunkte für den Spannungsabgriff am Widerstand bilden, da sie mit Sicherheit nicht vom Strom durchflossen werden. Für die Anwendung der bei der Strommessung üblichen 4-Leitertechnik können die verschiedenen Stege 4A, 4B und die plattenförmigen Haupt­ teile der Anschlußteile mit an sich üblichen Anschlüssen versehen werden (nicht dargestellt), z. B. durch Löten, Schrauben usw.

In Fig. 3 ist ein fertiger elektrischer Widerstand der hier beschriebenen Art in Seitenansicht dargestellt. Wie oben schon erläutert wurde, befinden sich auf der einen Seite der Anschlußteile 2, 3 in deren Stirn­ flächen jeweils Ausnehmungen in Form der dargestellten Stufen, in die das Widerstandselement 5 eingesetzt ist. Auf ihrer zu den Stufen entgegengesetzten Seite haben die Anschlußteile 2, 3 die einstückig angeformten, über die Stufen in einem Abstand von dem Widerstandselement 5 vor­ springenden Stege 4A, 4B, an denen die (nicht dargestellten) Spannungsanschlüsse angebracht werden. Darstellungsgemäß haben die Anschlußteile 2, 3 plattenförmige Teile mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Oberflächen. Die Stufen erstrecken sich über die gesamte Stirnfläche des jeweiligen Anschlußteils 2, 3 und haben zu der gemeinsamen Ebene parallele Auflageflächen 22B, 32B (Fig. 2), auf denen das Widerstandselement 5 mit Randflächen 5A, 5B aufliegt, die ebenfalls parallel zu der gemeinsamen Ebene liegen und senkrecht zu der mit der Stromrichtung übereinstimmenden Richtung verlaufen, in der die Anschlußteile 2, 3 einander zugewandt sind. Die Stege 4A, 4B laufen parallel zu dieser Richtung und zu der gemeinsamen Ebene aufeinander zu. Wie bei 6A, 6B angedeutet ist, ist das Widerstandselement 5 an die senkrecht zu der gemeinsamen Ebene verlaufenden Stirn­ flächen 21A, 31A (Fig. 2) der Stufen angelötet, die dar­ stellungsgemäß etwas gegen die weiter innen liegenden Stirn­ flächen 22A, 32A zurückgesetzt sind. Die Stege jedes Anschlußteils 2, 3 sind im Abstand voneinander (und von denen des jeweils anderen Anschlußteils) längs der Auflage­ fläche 22B, 32B über die Stirnfläche des Anschlußteils verteilt, wie in Fig. 1 erkennbar ist.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel zur Herstellung des Widerstands beschränkt. Man könnte die durch die zurück­ gesetzten Stirnflächen 21A, 31A gebildeten Lücken für das Hartlot auch an einer anderen Stirnfläche vorsehen, z. B. an den Auflageflächen 22B, 32.

Claims (12)

1. Elektrischer Widerstand, insbesondere niederohmiger Meß­ widerstand, mit zwei Anschlußteilen (2, 3) aus Metall hoher Leitfähigkeit, an die Leiter für den durch den Widerstand fließenden Strom und zusätzliche Leiter zum Spannungsabgriff anschließbar sind, und mit einem zwischen einander zugewandten Stirnflächen der Anschlußteile (2, 3) in Ausnehmungen der Stirn­ flächen angeordneten, diese elektrisch und mechanisch verbinden­ den, insbesondere aus einer Widerstandslegierung bestehenden Widerstandselement (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in Form von Stufen (22, 32) ausgebildet sind, auf deren quer zu den Stirnflächen verlaufenden Stufenflächen (22B, 32B) das Widerstandselement (5) mit Randflächen liegt, und daß die Anschlußteile (2, 3) einen oder mehrere einstückig ange­ formte, über die Stufen (22, 32) in einem Abstand von dem Wider­ standselement (5) vorspringende Stege (4A, 4B) haben, die zum Anbringen der Spannungsabgriffe dienen können.

2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (2, 3) plattenförmige Teile mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Oberflächen haben, daß die Stufen (22, 32) der Anschlußteile (2, 3) sich über deren gesamte Stirnfläche erstrecken und zu der gemeinsamen Ebene parallele Auflageflächen (22B, 32B) haben, auf denen das Widerstandselement (5) mit Randflächen (5A, 5B) aufliegt, deren Längskanten senkrecht zu der Stromrichtung verlaufen, in der die Anschlußteile (2, 3) einander zugewandt sind, daß die Stege (4A, 4B) parallel zu dieser Stromrichtung und zu der gemeinsamen Ebene aufeinander zulaufen, und daß die Stufen (22, 32) zu der gemeinsamen Ebene senkrechte Oberflächen (22A, 32A) aufweisen, deren Abstand der Breite des Widerstandselements (5) entspricht.

3. Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) an senkrecht zu der gemeinsamen Ebene verlaufende Stirnflächen (21A, 31A) der Stufen (22, 32) angelötet ist.

4. Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anschlußelement (2, 3) zwei oder mehrere Stege (4A, 4B) hat, die im Abstand voneinander längs der Auflagefläche (22B, 32B) der Stufe (22, 32) über die Stirnfläche des Anschlußteils (2, 3) verteilt sind.

5. Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) ein flaches, im Querschnitt und in Draufsicht jeweils rechteckiges Band­ stück ist.

6. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Widerstands nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere eines niederohmigen Meßwiderstands, wobei ein insbesondere aus einer Widerstandslegierung bestehendes Widerstandselement (5) zwischen zwei Anschluß­ teile (2, 3) aus Metall hoher Leitfähigkeit eingesetzt wird, an die Leiter für den durch den Widerstand fließenden Strom und zusätzliche Leiter zum Spannungsabgriff angeschlossen werden können, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Metall hoher Leitfähigkeit ein Grundkörper (1) hergestellt wird, der die beiden durch eine Ausnehmung für das Widerstandselement (5) getrennten, jedoch durch einen oder mehrere Verbindungsstege (4) miteinander verbundenen Anschlußteile (2, 3) bildet,
daß das Widerstandselement (5) an oder in der Ausnehmung montiert und hierbei mechanisch und elektrisch mit den Anschlußteilen (2, 3) verbunden wird, und
daß die Anschlußteile (2, 3) durch Durchtrennen der Verbindungsstege (4) voneinander getrennt werden, wobei die verbleibenden Stege (4A, 4B) zum Anschließen der Leiter für den Spannungsabgriff dienen können.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) durch Stanzen und/oder Prägen einer Metallplatte hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (2, 3) in einer Ebene liegend und die Verbindungsstege (4) gegen diese Ebene versetzt gebildet werden, daß die einander zugewandten Seiten der Anschlußteile (2, 3) des Grundkörpers (1) gerade verlaufen und jeweils im Querschnitt eine auf die Ver­ bindungsstege (4) zulaufende Stufe (22, 32) mit jeweils einer, bezüglich der Ebene vertikalen Oberfläche (22A, 32A) und jeweils einer horizontalen Auflagefläche (22B, 32B) erhalten, wobei der Abstand der vertikalen Oberflächen (22A, 32A) voneinander der Breite des Widerstandselements (5) ent­ spricht, und daß das Widerstandselement (5) zwischen die vertikalen Oberflächen (22A, 32A) eingeschoben wird und auf die horizontalen Auflageflächen (22B, 32B) zu liegen kommt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seiten der Anschlußteile (2, 3) des Grundkörpers (1) jeweils im Querschnitt eine weitere Stufe (21, 31) mit jeweils einer weiteren vertikalen Oberfläche (21A, 31A) und einer weiteren horizontalen Auflagefläche (21B, 31B) erhalten, wobei nach dem Einsetzen des Wider­ standselements (5) jeweils eine Lücke zwischen dem Wider­ standselement (5) und einer Stufenfläche (21A, 31A) entsteht, daß in diese Lücke ein Hartlot gefüllt wird, und daß durch anschließendes Erhitzen das Widerstandselement (5) mit den Anschlußteilen (2, 3) verlötet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die unteren horizontalen Auflageflächen (22B, 32B) jeweils eine auf die Verbindungsstege (4) zulaufende Fläche (23A, 33A) anschließt, so daß nach dem Einsetzen des Widerstandselements (5) zwischen diesem und den Verbindungs­ stegen (4) eine Lücke besteht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt rechteck­ förmiges Widerstandselement (5) verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchtrennen der Verbindungsstege (4) ein mittlerer Teil der Verbindungsstege (4) entfernt wird.