EP1648199A1 - Heating element with improved heat conduction - Google Patents

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Publication number
EP1648199A1
EP1648199A1 EP04024777A EP04024777A EP1648199A1 EP 1648199 A1 EP1648199 A1 EP 1648199A1 EP 04024777 A EP04024777 A EP 04024777A EP 04024777 A EP04024777 A EP 04024777A EP 1648199 A1 EP1648199 A1 EP 1648199A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
carrier
conductor
heating element
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04024777A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Petermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DBK David and Baader GmbH
Original Assignee
DBK David and Baader GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DBK David and Baader GmbH filed Critical DBK David and Baader GmbH
Priority to EP04024777A priority Critical patent/EP1648199A1/en
Publication of EP1648199A1 publication Critical patent/EP1648199A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/16—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being mounted on an insulating base
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/003—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using serpentine layout

Definitions

  • the present invention relates to an electric heating element with a heating conductor, which is traversed by an electric current during heating, and with an electrically insulating support, which is mechanically connected to the heating conductor.
  • the heating element is applied to at least two surfaces of the carrier.
  • the present invention relates to a method for producing such a heating element.
  • planar electrical heating elements are used in the most diverse areas of industrial technology: in irons, ironing machines, kettles, plastic molds and soldering iron as well as welding elements, for example in strip welding machines.
  • the heating element is required to weld strips of plastic in an overlapping manner in a matter of seconds.
  • the two ends of the strip are simultaneously heated with the aid of the heating element and melted on the later contact surfaces.
  • the heating element is pulled out and the two ends of the band are pressed together.
  • the heating element must be small and flat and have a high power density. Furthermore, it should have sufficient long-term stability and be produced in the most cost-effective and simple manner possible.
  • a heating conductor usually a round wire or flat wire
  • an insulating support plate usually micanite
  • the ends being passed through a bore and contacted by means of a crimp connection.
  • a heating conductor usually a round wire or flat wire
  • an insulating support plate usually micanite
  • the object underlying the present invention is therefore to provide an improved heating element in which, especially for applications requiring higher power densities, the heat transfer to the outside improves and the reliability can thus be increased, wherein the heating element continues to be particularly cost-effective and easy to produce.
  • the present invention is based on the idea that the use of a structured heating conductor foil as heating conductor can overcome the disadvantages typical of a winding technique.
  • the use of a planar film allows consistently very low heights and a flat concern of the heating element both to the carrier as well as to external housing materials.
  • Such Schuleiterfolien can be designed arbitrarily and z. B. be kept wider at places with disabled heat dissipation.
  • the film can be structured by punching, laser cutting, water jet cutting, eroding or etching.
  • the Schuleiterfolie may consist of any Schuleiter- or resistance alloys.
  • the heating conductor foils are structured in such a way that a continuous conductor track with at least one heating region and a first and second connection region is formed, then the required electrical functionality can be realized in a particularly simple manner and it can be achieved, for example, that both connection regions are as close as possible are together, which greatly simplifies the connection technique.
  • the width of the conductor track in the heating regions differs from the width of the conductor tracks in the connection regions. If, for example, a greater width is selected in the connection areas, then the widening of the current path that is advantageous here can be achieved without an associated increase in thickness. Overheating and unacceptable mechanical stress on the Schuleiterbahnen can be prevented in this way.
  • the heating conductor has at least a first and a second heating region, wherein the heating regions are each arranged on opposite surfaces of the carrier.
  • the heating conductor foil is bent in such a way that it is guided around the carrier with a substantially U-shaped cross section. This can be achieved in an advantageous manner that the carrier is covered on two mutually substantially opposite surfaces of the heating conductor. In particular, in the case of strip welding machines or soldering irons, as well as in the range of heating elements for toasters, so can be accomplished in a confined space, the heating of two support surfaces.
  • the Schuleiterfolie both during manufacture as well as for a strain relief during operation, it is advantageous if the Schuleiterfolie at least one connection area mechanically connected to the carrier.
  • a mechanical connection can be realized in a very simple manner by the interaction of tabs and openings, wherein the tabs or tabs can be provided both on the heating conductor foil as well as on the carrier and cooperate with corresponding openings or recesses.
  • the heating conductor can be glued to the carrier by means of a suitable adhesive according to a further advantageous embodiment.
  • connection area is widened in comparison with the conductor tracks in the heating area, not only an increase in mechanical resistance but also improved heat dissipation can be achieved since the power density is reduced here, and overheating can thus also be avoided at these points.
  • an advantageous widening of the current path can be achieved without an associated increase in the thickness. Overheating and unacceptable mechanical stress on the Schuleiterbahnen can be prevented in this way.
  • the heating conductor foil can be structured in the heating regions such that zones with different heating power are formed by different widths of the conductor paths.
  • the heating conductor foil in the heating region is preferably designed meandering.
  • the material micanite offers as a carrier the advantage of very good electrical insulation properties with extremely high heat resistance and good mechanical properties.
  • the carrier material can be punched from a plate layer, lasered or water jet cut. The use of several, superimposed layers of the carrier material is possible.
  • Mikanit offers the advantage of low thermal conductivity, so that the heat is conducted exclusively in the required direction to the outside.
  • a temperature sensor for detecting the temperature occurring in the heating element is further provided in the heating element according to the invention.
  • the power supply can be regulated according to the actual temperatures reached.
  • a thermocouple for example a nickel / chromium-nickel thermocouple, is preferably used.
  • all other conventional temperature sensors can be used.
  • a thermally conductive, electrically insulated from the heating conductor housing which surrounds the carrier and the heating conductor at least partially.
  • the housing itself can be electrically insulating or else the heating element can be made insulated by insulating films or potting compounds relative to the housing.
  • the insertion of the prefabricated, unhoused heating element in a customer-side housing is possible.
  • the electric heating element 100 in this case has to generate the required heat to a heating conductor 102, which is traversed by the generation of heat from electric current.
  • the heating conductor 102 is formed by a correspondingly structured heating conductor foil.
  • the heating conductor 102 is mounted on a carrier 104.
  • the heating conductor 102 is guided around the carrier 104 such that in each case a heating region 106, 107 is located on the two opposite sides of the carrier 104.
  • the heating conductor foil 102 is connected to the carrier 104 in a total of four areas.
  • lugs 110 are formed on the end face 108 of the carrier 104, which engage in corresponding openings 112 of the heating conductor 102.
  • a mechanical fixation of the heating conductor 102 on the carrier 104 can be realized, on the other hand can be provided in this way during assembly a positioning aid in mounting the bent heat conductor 102 to the carrier 104.
  • heating conductor 102 tabs 114 which through corresponding recesses 116 can be inserted on the carrier 104.
  • This form of connection on the one hand in turn causes the mechanical attachment of the heat conductor 102 to the carrier 104, but on the other hand also allows a strain relief against a train through the attached to the heat conductor 102 electrical leads 118th
  • thermocouple 120 for example a nickel-chromium-nickel thermocouple, is provided for monitoring the temperature applied to the heating element. The evaluation of the signal of this thermocouple enables an automatic adjustment of the power supply to the heating conductor foil 102.
  • the heating region 106 of the heating conductor foil 102 is designed with a plurality of meander loops, while the connection region 122 is designed with a significantly wider conductor cross-section.
  • the power density in the connection region can be reduced compared to the power density in the heating region, and thus overheating can be prevented.
  • the heating element 100 is shown in the fully packaged condition, as might be present prior to installation in a strip welding machine.
  • the components shown in Figure 1 are installed in a housing 124 which is made for improved transfer of heat to the outside of a good heat conductive material.
  • the heating conductor 102 can either be covered with an insulating film 126 or be encapsulated with an insulating material.
  • the housing itself may be made of an electrically insulating material.
  • FIG. 4 shows the structured heating conductor foil 102 before it is bent around the carrier 104.
  • the heating conductor foil 102 is structured, for example by an etching process, in such a way that a continuous conductor path results which extends from the connection region 122 to the connection region 123 leads.
  • the conductor runs through a plurality of heating regions 106, 107, which are each designed meandering.
  • Connection areas 128 and 130 serve to connect the heating conductor foil 102 to the carrier 104.
  • connection regions 122, 123 can also be designed directly as plug lugs for the electrical contacting.
  • the width of both the connection regions 122, 123 and the connection regions 128, 130 is considerably larger compared to the width of the meander loops of the heating regions 106, 107.
  • the power density in these areas compared to the power density in the heating areas 106, 107 can be significantly reduced, whereby the mechanical and electrical stability as well as the reliability of the heating element 100 according to the invention can be significantly increased.
  • the heating conductor foil 102 may be made of any Schuleiter- or resistance material, such as Kanthal A®. It is important in the choice of material for the heating element z. As a high scale resistance at the elevated temperatures occurring.
  • the connecting regions 128 and 130 serve to fix the heating conductor foil 102 on the carrier 104.
  • the heating conductor foil 102 can also be glued onto the carrier by means of a suitable adhesive.
  • the connecting portion 128 includes rectangular openings 112 which cooperate with associated lugs 110 of the carrier 104 for mechanical fixation and positioning during assembly.
  • the connection region 128 is thereby placed on the end face 108 of the carrier 104 in order to form a deflection region.
  • the connecting regions 130 are formed by tabs 114, which are bent over and can be inserted into recesses 116 of the carrier.
  • Figure 5 shows a plan view of the carrier 104.
  • the carrier may be made of an electrically insulating material, such as micanite, one or more layers are produced. It can be formed, for example, by punching, laser cutting or water jet cutting.
  • the lugs 110 and the recesses 116 are produced in the punching, laser, or water jet cutting process. Openings 132, 133 are congruent with bores in the later mounted housing and allow later attachment of the heating element 100 to a device mount.
  • the housing 124 is shown in detail.
  • This housing can be formed according to the present embodiment, for example, by a metallic tube that is pressed flat and the end face of the heating element is closed frontally. In this case, it is necessary to electrically insulate the heating conductor 102 from the inside, for example by an insulating film with respect to the housing 124.
  • the carrier 104 and the heating conductor 102 are manufactured independently.
  • the carrier can be produced in one or more layers, for example, from micanite by punching, laser cutting or water jet cutting.
  • the heating conductor 102 is produced according to the invention from a Schuleiterfolie, wherein this is done by a variety of techniques, but preferably via an etching step.
  • the structuring can, in accordance with the usual process steps of a metallization structuring z. B. in the PCB manufacturing, are carried out by means of a phototechnology.
  • the heating conductor 102 is bent in a U-shape, so that later the heating regions 106 can each rest against one of the two surfaces of the carrier 104.
  • the tabs 114 are also bent so bent that they are in the final mounted state U-shaped are guided around the carrier 104.
  • the heating conductor and the carrier are adjusted to each other, so that the connecting portion 128 of the heat conductor 102 is located on the end face 108 of the carrier 104 and the lugs 110 engage in the openings 112.
  • the tabs 114 to allow insertion into the recesses 116, are slightly bent, passed through the recesses 116, and then bent to abut the carrier 104.
  • terminal portions 122, 123 are welded with a nickel braid as a lead 118.
  • All the usual methods of electrical connection such as soldering, crimping, screwing and the like as well as other strand materials, such as copper, can be used here.
  • thermocouple 120 can now be inserted.
  • a housing 124 which can be made for example in the form of a flattened tube.
  • the electrical heating element according to the invention can be realized in an advantageous manner in a miniaturized form and has without lead, for example, dimensions of about 37 mm x 15 mm x 3.4 mm, where it in power ranges of 24 V and 80 W, ie at power densities of more than 20 W / cm 2 can be reliably operated.
  • the principles of the invention are of course applicable to larger size heating elements, as they are for. B. in toasters, radiant heaters or the like may be needed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

The flat support plate (104) for the foil heating element track (102) has projections (110) over which the foil is wrapped to form a double sided element by means of holes (108) in the foil and slits through which the foil is connected to the supply leads (118). A thermostat (120) is provided.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Heizelement mit einem Heizleiter, der beim Heizen von einem elektrischen Strom durchflossen ist, und mit einem elektrisch isolierenden Träger, der mit dem Heizleiter mechanisch verbunden ist. Dabei ist der Heizleiter auf mindestens zwei Oberflächen des Trägers aufgebracht. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Heizelements.The present invention relates to an electric heating element with a heating conductor, which is traversed by an electric current during heating, and with an electrically insulating support, which is mechanically connected to the heating conductor. In this case, the heating element is applied to at least two surfaces of the carrier. Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a heating element.

In der Regel planar aufgebaute elektrische Heizelemente finden in den vielfältigsten Bereichen der industriellen Technik Anwendung: in Bügeleisen, Bügelmaschinen, Wasserkesseln, Plastikgießformen und Lötkolben sowie als Schweißelemente beispielsweise in Bandschweißautomaten.Usually planar electrical heating elements are used in the most diverse areas of industrial technology: in irons, ironing machines, kettles, plastic molds and soldering iron as well as welding elements, for example in strip welding machines.

Bei einem derartigen Bandschweißautomaten, der beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 072 131 B1 beschrieben ist, wird das Heizelement dazu benötigt, Bänder aus Kunststoff in Sekundenschnelle überlappend zu verschweißen. Dazu werden mit Hilfe des Heizelements gleichzeitig die beiden Enden des Bandes erhitzt und an den später miteinander in Kontakt stehenden Flächen angeschmolzen. Anschließend wird das Heizelement herausgezogen und die beiden Enden des Bandes werden zusammengepresst. Damit ein derartiger Vorgang rationell ablaufen kann, muss das Heizelement klein und flach sein und eine hohe Leistungsdichte haben. Weiterhin sollte es eine ausreichende Langzeitstabilität besitzen und auf möglichst kostengünstige und einfache Weise herstellbar sein.In such a stripwelding machine, which is described, for example, in European Patent EP 0 072 131 B1, the heating element is required to weld strips of plastic in an overlapping manner in a matter of seconds. For this purpose, the two ends of the strip are simultaneously heated with the aid of the heating element and melted on the later contact surfaces. Subsequently, the heating element is pulled out and the two ends of the band are pressed together. For such a process to proceed efficiently, the heating element must be small and flat and have a high power density. Furthermore, it should have sufficient long-term stability and be produced in the most cost-effective and simple manner possible.

Es ist weiterhin bekannt, flache Heizelemente dadurch herzustellen, dass ein Heizleiter, üblicherweise ein Runddraht oder Flachdraht, um eine isolierende Trägerplatte, meist Mikanit, gewickelt wird, wobei die Enden durch eine Bohrung geführt und mittels einer Crimpverbindung kontaktiert werden. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der US-amerikanischen Patentschrift US 6,417,492 B1 für einen Toaster bekannt. Verwendet man jedoch derartige Heizelement zur Erzeugung von Heizleistungen, die im Bereich von 20 W/cm2 oder darüber liegen, tritt das Problem auf, dass eine behinderte Wärmeabfuhr an irgendeiner Stelle des Heizelementes sehr rasch zum Ausfall desselben führen kann.It is furthermore known to produce flat heating elements in that a heating conductor, usually a round wire or flat wire, is wound around an insulating support plate, usually micanite, the ends being passed through a bore and contacted by means of a crimp connection. Such an arrangement is known for example from US Pat. No. 6,417,492 B1 for a toaster. However, using such heaters to produce heat outputs that are in the range of 20 W / cm 2 or above, the problem arises that a disabled heat dissipation at any point of the heating element can very quickly lead to failure thereof.

In Wickeltechnik hergestellte Heizelemente beinhalten jedoch per se die folgenden Schwachpunkte bezüglich der Wärmeabfuhr, die prinzipbedingt in dieser Technik nicht überwunden werden können:

  1. 1. An den Umkehrpunkten des Heizleiters liegt ein kleines Stück des Heizleiters frei an Luft, die eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Hierdurch besteht die Gefahr des vorzeitigen Durchbrennens des Heizleiters an den Umkehrpunkten.
  2. 2. An dem Übergang zwischen dem Heizleiter und der elektrischen Zuleitung ist aufgrund der Verdickung der Zuleitung die Wärmeabfuhr ebenfalls eingeschränkt und der Heizleiter ist außerdem mechanisch an dieser Stelle stark belastet.
  3. 3. In der Regel ist das Heizelement im Anschlussbereich erhaben ausgeführt und die Wärmeabfuhr ist daher behindert.
However, heating elements produced in winding technology per se contain the following weak points with regard to heat dissipation, which, in principle, can not be overcome in this technique:
  1. 1. At the reversal points of the heat conductor is a small piece of the heat conductor exposed to air, which has a lower thermal conductivity. As a result, there is the danger of premature burning of the heating element at the reversal points.
  2. 2. At the junction between the heating conductor and the electrical supply line, the heat dissipation is also limited due to the thickening of the supply line and the heating element is also heavily loaded mechanically at this point.
  3. 3. As a rule, the heating element in the connection area is made sublime and the heat dissipation is therefore impeded.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht daher darin, ein verbessertes Heizelement anzugeben, bei dem vor allem für Anwendungen, die höhere Leistungsdichten erfordern, der Wärmeübergang nach außen verbessert und die Zuverlässigkeit somit erhöht werden kann, wobei das Heizelement weiterhin besonders kostengünstig und einfach herstellbar ist.The object underlying the present invention is therefore to provide an improved heating element in which, especially for applications requiring higher power densities, the heat transfer to the outside improves and the reliability can thus be increased, wherein the heating element continues to be particularly cost-effective and easy to produce.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Heizelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 17 gelöst.This object is achieved by an electric heating element having the features of patent claim 1, and by a method having the steps of claim 17.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass durch die Verwendung einer strukturierten Heizleiterfolie als Heizleiter die für eine Wickeltechnik typischen Nachteile überwunden werden können. Der Einsatz einer planaren Folie erlaubt durchgängig sehr geringe Bauhöhen und ein flächiges Anliegen des Heizelements sowohl an den Träger wie auch an außenliegende Gehäusematerialien. Derartige Heizleiterfolien können beliebig gestaltet sein und z. B. an Stellen mit behinderter Wärmeabfuhr breiter gehalten werden. Dabei kann die Folie durch Stanzen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Erodieren oder Ätzen strukturiert werden. Die Heizleiterfolie kann aus beliebigen Heizleiter- bzw. Widerstandslegierungen bestehen.The present invention is based on the idea that the use of a structured heating conductor foil as heating conductor can overcome the disadvantages typical of a winding technique. The use of a planar film allows consistently very low heights and a flat concern of the heating element both to the carrier as well as to external housing materials. Such Heizleiterfolien can be designed arbitrarily and z. B. be kept wider at places with disabled heat dissipation. The film can be structured by punching, laser cutting, water jet cutting, eroding or etching. The Heizleiterfolie may consist of any Heizleiter- or resistance alloys.

Strukturiert man die Heizleiterfolien in einer Weise, dass eine durchgehende Leiterbahn mit mindestens einem Heizbereich sowie einem ersten und zweiten Anschlussbereich gebildet ist, so kann die benötigte elektrische Funktionalität auf besonders einfache Weise realisiert werden und es kann beispielsweise erreicht werden, dass sich beide Anschlussbereiche möglichst nahe beieinander befinden, was die Anschlusstechnik stark vereinfacht.If the heating conductor foils are structured in such a way that a continuous conductor track with at least one heating region and a first and second connection region is formed, then the required electrical functionality can be realized in a particularly simple manner and it can be achieved, for example, that both connection regions are as close as possible are together, which greatly simplifies the connection technique.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Breite der Leiterbahn in den Heizbereichen von der Breite der Leiterbahnen in den Anschlussbereichen. Wählt man beispielsweise in den Anschlussbereichen eine größere Breite, so kann die hier vorteilhafte Aufweitung des Strompfades ohne eine damit einhergehende Erhöhung der Dicke erreicht werden. Eine Überhitzung und eine unzulässige mechanische Belastung der Heizleiterbahnen kann auf diese Weise verhindert werden.According to an advantageous development of the present invention, the width of the conductor track in the heating regions differs from the width of the conductor tracks in the connection regions. If, for example, a greater width is selected in the connection areas, then the widening of the current path that is advantageous here can be achieved without an associated increase in thickness. Overheating and unacceptable mechanical stress on the Heizleiterbahnen can be prevented in this way.

Insbesondere für den Einsatz des Heizelements in einem Bandschweiß- oder Umreifungsautomaten wird eine besonders effektive Aufheizung der zu erwärmenden Komponenten dadurch erreicht, dass der Heizleiter mindestens einen ersten und einen zweiten Heizbereich aufweist, wobei die Heizbereiche jeweils auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers angeordnet sind.In particular, for the use of the heating element in a strip welding or strapping a particularly effective heating of the components to be heated is achieved in that the heating conductor has at least a first and a second heating region, wherein the heating regions are each arranged on opposite surfaces of the carrier.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Heizleiterfolie so gebogen, dass sie mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt um den Träger geführt ist. Damit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass der Träger an zwei aneinander im Wesentlichen gegenüber liegenden Oberflächen von dem Heizleiter bedeckt ist. Insbesondere im Falle von Bandschweißmaschinen oder Lötkolben, wie auch im Bereich von Heizelementen für Toaster, lässt sich so auf engstem Raume die Beheizung zweier Trägerflächen bewerkstelligen.According to an advantageous embodiment, the heating conductor foil is bent in such a way that it is guided around the carrier with a substantially U-shaped cross section. This can be achieved in an advantageous manner that the carrier is covered on two mutually substantially opposite surfaces of the heating conductor. In particular, in the case of strip welding machines or soldering irons, as well as in the range of heating elements for toasters, so can be accomplished in a confined space, the heating of two support surfaces.

Sowohl während der Herstellung wie auch für eine Zugentlastung während des Betriebs ist es von Vorteil, wenn die Heizleiterfolie an mindestens einem Verbindungsbereich mechanisch mit dem Träger verbunden ist. Dabei lässt sich eine derartige mechanische Verbindung auf sehr einfache Weise durch das Zusammenwirken von Laschen und Öffnungen realisieren, wobei die Laschen bzw. Nasen sowohl an der Heizleiterfolie wie auch an dem Träger vorgesehen sein können und mit entsprechenden Öffnungen oder Aussparungen zusammenwirken.Both during manufacture as well as for a strain relief during operation, it is advantageous if the Heizleiterfolie at least one connection area mechanically connected to the carrier. In this case, such a mechanical connection can be realized in a very simple manner by the interaction of tabs and openings, wherein the tabs or tabs can be provided both on the heating conductor foil as well as on the carrier and cooperate with corresponding openings or recesses.

Um den Kontakt zum Träger besonders stabil zu gestalten und ein Abheben oder Verknicken des Heizleiters zu verhindern, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Heizleiter mittels eines geeigneten Klebers auf den Träger aufgeklebt werden.In order to make the contact with the carrier particularly stable and to prevent lifting or buckling of the heat conductor, the heating conductor can be glued to the carrier by means of a suitable adhesive according to a further advantageous embodiment.

Verbreitert man den Verbindungsbereich im Vergleich zu den Leiterbahnen in dem Heizbereich, so kann neben einer Erhöhung der mechanischen Beständigkeit auch eine verbesserte Wärmeableitung erreicht werden, da die Leistungsdichte hier verringert wird, und eine Überhitzung kann damit auch an diesen Punkten vermieden werden. Insbesondere an Umlenkbereichen, bei denen der Heizleiter um den Träger herumgeführt wird, kann eine vorteilhafte Aufweitung des Strompfades ohne eine damit einhergehende Erhöhung der Dicke erreicht werden. Eine Überhitzung und eine unzulässige mechanische Belastung der Heizleiterbahnen kann auf diese Weise verhindert werden.If the connection area is widened in comparison with the conductor tracks in the heating area, not only an increase in mechanical resistance but also improved heat dissipation can be achieved since the power density is reduced here, and overheating can thus also be avoided at these points. In particular at deflection regions, in which the heating conductor is guided around the carrier, an advantageous widening of the current path can be achieved without an associated increase in the thickness. Overheating and unacceptable mechanical stress on the Heizleiterbahnen can be prevented in this way.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann die Heizleiterfolie in den Heizbereichen so strukturiert sein, dass durch verschiedene Breiten der Leiterbahnen Zonen mit unterschiedlicher Heizleistung ausgebildet sind.According to a further advantageous development, the heating conductor foil can be structured in the heating regions such that zones with different heating power are formed by different widths of the conductor paths.

Um den aus der gegebenen Spannung und der gewünschten Heizleistung resultierenden Widerstand des Heizbandes zu erreichen, wird die Heizleiterfolie im Heizbereich vorzugsweise mäanderförmig ausgeführt.In order to achieve the resulting from the given voltage and the desired heating power resistance of the heating tape, the heating conductor foil in the heating region is preferably designed meandering.

Das Material Mikanit (oft auch als Mica oder Glimmer bezeichnet) bietet als Träger den Vorteil sehr guter elektrischer Isolationseigenschaften bei extrem hoher Wärmebeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften. Um den benötigten Träger für das erfindungsgemäße Heizelement herzustellen, kann beispielsweise das Trägermaterial aus einer Plattenlage gestanzt, gelasert oder wasserstrahlgeschnitten werden. Auch die Verwendung mehrerer, übereinander angeordneter Lagen des Trägermaterials ist möglich. Weiterhin bietet Mikanit den Vorteil geringer Wärmeleitfähigkeit, sodass die Wärme ausschließlich in die benötigte Richtung nach außen geleitet wird.The material micanite (often referred to as mica or mica) offers as a carrier the advantage of very good electrical insulation properties with extremely high heat resistance and good mechanical properties. In order to produce the required carrier for the heating element according to the invention, for example, the carrier material can be punched from a plate layer, lasered or water jet cut. The use of several, superimposed layers of the carrier material is possible. Furthermore, Mikanit offers the advantage of low thermal conductivity, so that the heat is conducted exclusively in the required direction to the outside.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem erfindungsgemäßen Heizelement weiterhin ein Temperaturfühler zum Erfassen der in dem Heizelement auftretenden Temperatur vorgesehen. Auf diese Weise kann die Leistungszufuhr entsprechend den tatsächlich erreichten Temperaturen geregelt werden. Vorzugsweise verwendet man für einen derartigen Temperaturfühler ein Thermoelement, beispielsweise ein Nickel/Chrom-Nickel-Thermoelement. Selbstverständlich können auch alle anderen üblichen Temperaturfühler eingesetzt werden.According to a further advantageous embodiment, a temperature sensor for detecting the temperature occurring in the heating element is further provided in the heating element according to the invention. In this way, the power supply can be regulated according to the actual temperatures reached. For such a temperature sensor, a thermocouple, for example a nickel / chromium-nickel thermocouple, is preferably used. Of course, all other conventional temperature sensors can be used.

Um das Heizelement nach außen zu schützen, kann es gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ein wärmeleitfähiges, von dem Heizleiter elektrisch isoliertes Gehäuse aufweisen, das den Träger und den Heizleiter wenigstens teilweise umschließt. Dabei kann entweder das Gehäuse selbst elektrisch isolierend sein oder aber das Heizelement durch isolierende Folien oder Vergussmassen gegenüber dem Gehäuse isoliert ausgeführt sein. Auch das Einsetzen des vorgefertigten, ungehäusten Heizelements in ein kundenseitiges Gehäuse ist möglich.In order to protect the heating element to the outside, it may according to an advantageous embodiment, a thermally conductive, electrically insulated from the heating conductor housing which surrounds the carrier and the heating conductor at least partially. In this case, either the housing itself can be electrically insulating or else the heating element can be made insulated by insulating films or potting compounds relative to the housing. Also, the insertion of the prefabricated, unhoused heating element in a customer-side housing is possible.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei werden in den unterschiedlichen beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Weiterhin können auch einige Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.For a better understanding of the present invention, this will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the following figures. In the various described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals and the same component designations, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis transferred to like parts with the same reference numerals or component names. Furthermore, some features or combinations of features from the illustrated and described different embodiments may represent for themselves, inventive or inventive solutions.

Es zeigen:

Figur 1
ein miniaturisiertes elektrisches Heizelement gemäß einer ersten Aus- führungsform im noch nicht gehäusten Zustand;
Figur 2
das Heizelement aus Figur 1 nach dem Einbau in ein Gehäuse;
Figur 3
eine Ansicht von oben auf das Heizelement der Figur 2;
Figur 4
eine Draufsicht auf eine strukturierte Heizleiterfolie vor der Montage an dem Träger;
Figur 5
eine Draufsicht auf den Träger;
Figur 6
eine Seitenansicht des Gehäuses;
Figur 7
ein Schnittbild durch das Gehäuse der Figuren 6 und 8 entlang der Schnittlinie VII-VII aus Figur 8;
Figur 8
eine weitere Seitenansicht des Gehäuses.
Show it:
FIG. 1
a miniaturized electrical heating element according to a first Guide shape in the not yet housed state;
FIG. 2
the heating element of Figure 1 after installation in a housing;
FIG. 3
a top view of the heating element of Figure 2;
FIG. 4
a plan view of a structured Heizleiterfolie prior to mounting on the carrier;
FIG. 5
a plan view of the carrier;
FIG. 6
a side view of the housing;
FIG. 7
a sectional view through the housing of Figures 6 and 8 along the section line VII-VII of Figure 8;
FIG. 8
another side view of the housing.

Mit Bezug auf Figur 1 soll nunmehr das erfindungsgemäße Heizelement, das in dieser Figur zur besseren Übersicht ohne Gehäuse dargestellt ist, im Detail erläutert werden.With reference to Figure 1 is now the heating element according to the invention, which is shown in this figure for clarity without housing, will be explained in detail.

Das elektrische Heizelement 100 weist dabei zur Erzeugung der benötigten Wärme einen Heizleiter 102 auf, der zum Erzeugen von Wärme von elektrischem Strom durchflossen ist. Erfindungsgemäß wird, wie in der Zusammenschau mit der Figur 4 deutlich wird, der Heizleiter 102 durch eine entsprechend strukturierte Heizleiterfolie gebildet. Wie aus Figur 1 erkennbar, ist der Heizleiter 102 auf einem Träger 104 montiert. Dabei ist der Heizleiter 102 so um den Träger 104 herumgeführt, dass sich auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers 104 jeweils ein Heizbereich 106, 107 befindet.The electric heating element 100 in this case has to generate the required heat to a heating conductor 102, which is traversed by the generation of heat from electric current. According to the invention, as becomes clear in conjunction with FIG. 4, the heating conductor 102 is formed by a correspondingly structured heating conductor foil. As can be seen from FIG. 1, the heating conductor 102 is mounted on a carrier 104. In this case, the heating conductor 102 is guided around the carrier 104 such that in each case a heating region 106, 107 is located on the two opposite sides of the carrier 104.

In der gezeigten Ausführungsform ist die Heizleiterfolie 102 in insgesamt vier Bereichen mit dem Träger 104 verbunden. Zum einen sind an der Stirnseite 108 des Trägers 104 Nasen 110 angeformt, die in entsprechende Öffnungen 112 des Heizleiters 102 eingreifen. Durch das Zusammenwirken der Nasen 110 mit den Öffnungen 112 kann zum einen eine mechanische Fixierung des Heizleiters 102 an dem Träger 104 realisiert werden, zum anderen kann auf diese Weise während der Montage eine Positionierungshilfe beim Montieren des gebogenen Heizleiters 102 an den Träger 104 bereitgestellt werden.In the embodiment shown, the heating conductor foil 102 is connected to the carrier 104 in a total of four areas. On the one hand, lugs 110 are formed on the end face 108 of the carrier 104, which engage in corresponding openings 112 of the heating conductor 102. By the interaction of the lugs 110 with the openings 112, on the one hand a mechanical fixation of the heating conductor 102 on the carrier 104 can be realized, on the other hand can be provided in this way during assembly a positioning aid in mounting the bent heat conductor 102 to the carrier 104.

Weiterhin weist der Heizleiter 102 Laschen 114 auf, die durch entsprechende Aussparungen 116 an dem Träger 104 eingeführt werden können. Diese Form der Verbindung bewirkt zum einen wiederum die mechanische Befestigung des Heizleiters 102 an den Träger 104, ermöglicht aber zum anderen auch eine Zugentlastung gegenüber einem Zug durch die an dem Heizleiter 102 befestigten elektrischen Zuleitungen 118.Furthermore, the heating conductor 102 tabs 114 which through corresponding recesses 116 can be inserted on the carrier 104. This form of connection on the one hand in turn causes the mechanical attachment of the heat conductor 102 to the carrier 104, but on the other hand also allows a strain relief against a train through the attached to the heat conductor 102 electrical leads 118th

Diese Zuleitungen 118 können beispielsweise aus einer Kupfer- oder Nickellitze gebildet sein. Weiterhin ist zur Überwachung der an dem Heizelement anliegenden Temperatur ein Thermoelement 120, beispielsweise ein Nickel-Chrom-Nickel-Thermoelement, vorgesehen. Die Auswertung des Signals dieses Thermoelements ermöglicht eine automatische Einstellung der Leistungszufuhr an die Heizleiterfolie 102.These leads 118 may be formed of a copper or nickel braid, for example. Furthermore, a thermocouple 120, for example a nickel-chromium-nickel thermocouple, is provided for monitoring the temperature applied to the heating element. The evaluation of the signal of this thermocouple enables an automatic adjustment of the power supply to the heating conductor foil 102.

Wie aus der Figur 1 erkennbar, ist der Heizbereich 106 der Heizleiterfolie 102 mit mehreren Mäanderschleifen ausgeführt, während der Anschlussbereich 122 mit deutlich breiterem Leiterbahnquerschnitt ausgeführt ist. Wie noch aus Figur 4 deutlich wird, kann auf diese Weise die Leistungsdichte im Anschlussbereich gegenüber der Leistungsdichte in dem Heizbereich reduziert werden, und damit eine Überhitzung verhindert werden.As can be seen from FIG. 1, the heating region 106 of the heating conductor foil 102 is designed with a plurality of meander loops, while the connection region 122 is designed with a significantly wider conductor cross-section. As is clear from FIG. 4, in this way the power density in the connection region can be reduced compared to the power density in the heating region, and thus overheating can be prevented.

In den Figuren 2 und 3 ist das Heizelement 100 im vollständig gehäusten Zustand, wie es beispielsweise vor dem Einbau in eine Bandschweißmaschine vorliegen könnte, dargestellt. Dabei sind die in Figur 1 gezeigten Komponenten in einem Gehäuse 124 eingebaut, das zum verbesserten Übertragen der Wärme nach außen aus einem gut wärmeleitfähigen Material hergestellt ist. Zum Bereitstellen der benötigten elektrischen Isolation gegenüber dem innenliegenden Heizleiter 102 kann der Heizleiter 102 entweder mit einer isolierenden Folie 126 abgedeckt sein oder aber mit einem isolierenden Material umspritzt sein. Alternativ kann das Gehäuse selbst aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein.In FIGS. 2 and 3, the heating element 100 is shown in the fully packaged condition, as might be present prior to installation in a strip welding machine. In this case, the components shown in Figure 1 are installed in a housing 124 which is made for improved transfer of heat to the outside of a good heat conductive material. In order to provide the required electrical insulation with respect to the internal heating conductor 102, the heating conductor 102 can either be covered with an insulating film 126 or be encapsulated with an insulating material. Alternatively, the housing itself may be made of an electrically insulating material.

Figur 4 zeigt die strukturierte Heizleiterfolie 102, bevor sie um den Träger 104 gebogen wird. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die Heizleiterfolie 102 beispielsweise durch einen Ätzvorgang so strukturiert, dass sich eine durchgehende Leiterbahn ergibt, die von dem Anschlussbereich 122 zum Anschlussbereich 123 führt. Dabei durchläuft die Leiterbahn mehrere Heizbereiche 106, 107, die jeweils mäanderförmig ausgeführt sind. Verbindungsbereiche 128 und 130 dienen der Verbindung der Heizleiterfolie 102 mit dem Träger 104.FIG. 4 shows the structured heating conductor foil 102 before it is bent around the carrier 104. According to the embodiment shown, the heating conductor foil 102 is structured, for example by an etching process, in such a way that a continuous conductor path results which extends from the connection region 122 to the connection region 123 leads. In this case, the conductor runs through a plurality of heating regions 106, 107, which are each designed meandering. Connection areas 128 and 130 serve to connect the heating conductor foil 102 to the carrier 104.

Die Anschlussbereiche 122, 123 können außerdem direkt als Steckerfahnen für die elektrische Kontaktierung ausgebildet sein.The connection regions 122, 123 can also be designed directly as plug lugs for the electrical contacting.

In vorteilhafter Weise ist dabei die Breite sowohl der Anschlussbereiche 122, 123 wie auch der Verbindungsbereiche 128, 130 im Vergleich zu der Breite der Mäanderschleifen der Heizbereiche 106, 107 deutlich größer ausgeführt. Auf diese Weise lässt sich die Leistungsdichte in diesen Bereichen gegenüber der Leistungsdichte in den Heizbereichen 106, 107 signifikant verringern, wodurch die mechanische und elektrische Stabilität wie auch die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Heizelements 100 deutlich erhöht werden kann.In an advantageous manner, the width of both the connection regions 122, 123 and the connection regions 128, 130 is considerably larger compared to the width of the meander loops of the heating regions 106, 107. In this way, the power density in these areas compared to the power density in the heating areas 106, 107 can be significantly reduced, whereby the mechanical and electrical stability as well as the reliability of the heating element 100 according to the invention can be significantly increased.

Die Heizleiterfolie 102 kann aus beliebigem Heizleiter- oder Widerstandsmaterial, wie beispielsweise aus Kanthal A® , hergestellt sein. Wichtig ist bei der Wahl des Materials für den Heizleiter z. B. eine hohe Zunderbeständigkeit bei den auftretenden erhöhten Temperaturen.The heating conductor foil 102 may be made of any Heizleiter- or resistance material, such as Kanthal A®. It is important in the choice of material for the heating element z. As a high scale resistance at the elevated temperatures occurring.

Die Verbindungsbereiche 128 und 130 dienen der Fixierung der Heizleiterfolie 102 auf dem Träger 104. Zusätzlich kann die Heizleiterfolie 102 auch mittels eines geeigneten Klebers auf den Träger geklebt werden.The connecting regions 128 and 130 serve to fix the heating conductor foil 102 on the carrier 104. In addition, the heating conductor foil 102 can also be glued onto the carrier by means of a suitable adhesive.

Der Verbindungsbereich 128 umfasst rechteckförmige Öffnungen 112, die mit zugehörigen Nasen 110 des Trägers 104 zur mechanischen Fixierung und Positionierung bei der Montage zusammenwirken. Der Verbindungsbereich 128 wird dabei auf die Stirnseite 108 des Trägers 104 aufgelegt, um einen Umlenkbereich zu bilden.The connecting portion 128 includes rectangular openings 112 which cooperate with associated lugs 110 of the carrier 104 for mechanical fixation and positioning during assembly. The connection region 128 is thereby placed on the end face 108 of the carrier 104 in order to form a deflection region.

Dem gegenüber sind die Verbindungsbereiche 130 durch Laschen 114 gebildet, die entsprechend umgebogen werden und in Aussparungen 116 des Trägers eingeführt werden können.On the other hand, the connecting regions 130 are formed by tabs 114, which are bent over and can be inserted into recesses 116 of the carrier.

Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf den Träger 104. Der Träger kann aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise aus Mikanit, ein- oder mehrlagig hergestellt werden. Er kann dabei beispielsweise durch Stanzen, Lasern oder Wasserstrahlschneiden geformt werden. Die Nasen 110 und die Aussparungen 116 werden dabei in dem Stanz-, Laser-, oder Wasserstrahlschneidevorgang hergestellt. Öffnungen 132, 133 werden deckungsgleich mit Bohrungen in dem später montierten Gehäuse angelegt und erlauben eine spätere Befestigung des Heizelements 100 an einer Gerätehalterung.Figure 5 shows a plan view of the carrier 104. The carrier may be made of an electrically insulating material, such as micanite, one or more layers are produced. It can be formed, for example, by punching, laser cutting or water jet cutting. The lugs 110 and the recesses 116 are produced in the punching, laser, or water jet cutting process. Openings 132, 133 are congruent with bores in the later mounted housing and allow later attachment of the heating element 100 to a device mount.

In den Abbildungen 6 bis 8 schließlich ist das Gehäuse 124 im Detail gezeigt. Dieses Gehäuse kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise durch ein metallisches Rohr gebildet sein, dass flach gepresst wird und vor der Endmontage des Heizelements stirnseitig verschlossen wird. In diesem Fall ist es erforderlich, den Heizleiter 102 von innen beispielsweise durch eine isolierende Folie gegenüber dem Gehäuse 124 elektrisch zu isolieren.Finally, in FIGS. 6 to 8, the housing 124 is shown in detail. This housing can be formed according to the present embodiment, for example, by a metallic tube that is pressed flat and the end face of the heating element is closed frontally. In this case, it is necessary to electrically insulate the heating conductor 102 from the inside, for example by an insulating film with respect to the housing 124.

Im Folgenden soll nunmehr die Herstellung des erfindungsgemäßen Heizelements mit Bezug auf die Figuren 1 bis 8 im Detail erläutert werden. Dabei ist anzumerken, dass die Reihenfolge der im Einzelnen beschriebenen Verfahrensschritte selbstverständlich beliebig variiert werden kann.In the following, the manufacture of the heating element according to the invention will now be explained in detail with reference to Figures 1 to 8. It should be noted that the order of the method steps described in detail can of course be varied as desired.

Zunächst werden als Ausgangsmaterialien der Träger 104 und der Heizleiter 102 unabhängig voneinander hergestellt. Dabei kann der Träger ein- oder mehrlagig beispielsweise aus Mikanit durch Stanzen, Lasern oder Wasserstrahlschneiden hergestellt sein.First, as the starting materials, the carrier 104 and the heating conductor 102 are manufactured independently. In this case, the carrier can be produced in one or more layers, for example, from micanite by punching, laser cutting or water jet cutting.

Der Heizleiter 102 wird erfindungsgemäß aus einer Heizleiterfolie hergestellt, wobei dies über verschiedenste Techniken, vorzugsweise aber über einen Ätzschritt erfolgt. Die Strukturierung kann dabei, entsprechend den üblichen Prozessschritten einer Metallisierungsstrukturierung z. B. in der Leiterplattenfertigung, mittels einer Phototechnik durchgeführt werden.The heating conductor 102 is produced according to the invention from a Heizleiterfolie, wherein this is done by a variety of techniques, but preferably via an etching step. The structuring can, in accordance with the usual process steps of a metallization structuring z. B. in the PCB manufacturing, are carried out by means of a phototechnology.

Anschließend wird der Heizleiter 102 U-förmig gebogen, so dass später die Heizbereiche 106 jeweils an einer der beiden Oberflächen des Trägers 104 anliegen können. Die Laschen 114 werden ebenfalls gebogen, so umgebogen, dass sie im endgültig montierten Zustand U-förmig um den Träger 104 herumgeführt sind.Subsequently, the heating conductor 102 is bent in a U-shape, so that later the heating regions 106 can each rest against one of the two surfaces of the carrier 104. The tabs 114 are also bent so bent that they are in the final mounted state U-shaped are guided around the carrier 104.

In einem nächsten Schritt werden der Heizleiter und der Träger zueinander justiert, so dass sich der Verbindungsbereich 128 des Heizleiters 102 an der Stirnseite 108 des Trägers 104 befindet und die Nasen 110 in die Öffnungen 112 eingreifen.In a next step, the heating conductor and the carrier are adjusted to each other, so that the connecting portion 128 of the heat conductor 102 is located on the end face 108 of the carrier 104 and the lugs 110 engage in the openings 112.

Die Laschen 114 werden, um das Einführen in die Aussparungen 116 zu ermöglichen, etwas aufgebogen, durch die Aussparungen 116 hindurchgeführt und anschließen so gebogen, dass sie an dem Träger 104 anliegen.The tabs 114, to allow insertion into the recesses 116, are slightly bent, passed through the recesses 116, and then bent to abut the carrier 104.

Die Anschlussbereiche 122, 123 werden mit einer Nickellitze als Zuleitung 118 geschweißt. Es können hier aber alle üblichen Methoden der elektrischen Verbindung, wie Löten, Crimpen, Verschrauben und dergleichen sowie andere Litzenmaterialien, wie beispielsweise Kupfer, eingesetzt werden.The terminal portions 122, 123 are welded with a nickel braid as a lead 118. However, all the usual methods of electrical connection, such as soldering, crimping, screwing and the like as well as other strand materials, such as copper, can be used here.

Optional kann nunmehr ein Thermoelement 120 eingefügt werden. Zur endgültigen Montage wird der Aufbau anschließend von einem Gehäuse 124, das beispielsweise in Form eines flachgepressten Rohres hergestellt werden kann, umhüllt.Optionally, a thermocouple 120 can now be inserted. For final assembly of the structure is then wrapped by a housing 124 which can be made for example in the form of a flattened tube.

Das erfindungsgemäße elektrische Heizelement kann in vorteilhafter Weise in einer miniaturisierten Form realisiert werden und weist ohne Zuleitung beispielsweise Abmessungen von etwa 37 mm x 15 mm x 3,4 mm auf, wobei es in Leistungsbereichen von 24 V und 80 W, d. h. bei Leistungsdichten von mehr als 20 W/cm2 zuverlässig betrieben werden kann. Allerdings sind die erfindungsgemäßen Prinzipien selbstverständlich auch auf größerformatige Heizelemente anwendbar, wie sie z. B. in Toastern, Heizstrahlern oder dergleichen benötigt werden.The electrical heating element according to the invention can be realized in an advantageous manner in a miniaturized form and has without lead, for example, dimensions of about 37 mm x 15 mm x 3.4 mm, where it in power ranges of 24 V and 80 W, ie at power densities of more than 20 W / cm 2 can be reliably operated. However, the principles of the invention are of course applicable to larger size heating elements, as they are for. B. in toasters, radiant heaters or the like may be needed.

Claims (33)

Elektrisches Heizelement mit einem Heizleiter (102), der beim Heizen von elektrischem Strom durchflossen ist, und einem elektrisch isolierenden Träger (104), der mit dem Heizleiter (102) verbunden ist,
wobei der Heizleiter (102) auf mindestens zwei Oberflächen des Trägers (104) aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heizleiter (102) durch wenigstens eine strukturierte Heizleiterfolie gebildet ist.An electric heating element having a heating conductor (102) through which electrical current flows when heating, and an electrically insulating carrier (104) connected to the heating conductor (102),
wherein the heating conductor (102) is applied to at least two surfaces of the carrier (104),
characterized,
that the heat conductor (102) is formed by at least one structured Heizleiterfolie. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie (102) so strukturiert ist, dass eine durchgehende Leiterbahn mit mindestens einem Heizbereich (106) sowie einem ersten und einem zweiten Anschlussbereich (122, 123) gebildet ist.Electric heating element according to claim 1, characterized in that the heating conductor foil (102) is structured in such a way that a continuous conductor track with at least one heating region (106) and a first and a second connection region (122, 123) is formed. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Leiterbahn sich in dem mindestens einen Heizbereich (106) von der Breite der Leiterbahn in den Anschlussbereichen (122, 123) unterscheidet.Electric heating element according to claim 2, characterized in that the width of the conductor path in the at least one heating region (106) differs from the width of the conductor trace in the connection regions (122, 123). Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter mindestens einen ersten und zweiten Heizbereich (106, 107) aufweist, wobei die Heizbereiche jeweils auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers (104) angeordnet sind.Electric heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating conductor has at least one first and second heating region (106, 107), wherein the heating regions are respectively arranged on opposite surfaces of the carrier (104). Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie (102) mindestens einen Verbindungsbereich (128, 130) zum mechanischen Fixieren der Heizleiterfolie (102) an dem Träger (104) aufweist.Electric heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating conductor foil (102) has at least one connecting region (128, 130) for mechanically fixing the heating conductor foil (102) to the carrier (104). Elektrisches Heizelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungsbereich (128, 130) mindestens eine Öffnung (112) aufweist, in die eine an dem Träger angeformte Nase (110) zum Fixieren der Heizleiterfolie eingreift.Electric heating element according to claim 5, characterized in that the at least one connecting region (128, 130) has at least one opening (112) into which engages a nose (110) formed on the carrier for fixing the heating conductor foil. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungsbereich (128, 130) mindestens eine Lasche (114) aufweist, die zum Fixieren der Heizleiterfolie (102) mit einer an dem Träger (104) vorgesehenen Aussparung (116) zusammenwirkt.Electric heating element according to claim 5 or 6, characterized in that the at least one connecting region (128, 130) has at least one tab (114) which cooperates with a recess (116) provided on the carrier (104) for fixing the heating conductor foil (102). Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Leiterbahn sich in den Heizbereichen (106, 107) von der Breite der Leiterbahn in dem mindestens einen Verbindungsbereich (128, 130) unterscheidet.Electric heating element according to one of claims 5 to 7 and 2, characterized in that the width of the conductor path in the heating regions (106, 107) differs from the width of the conductor track in the at least one connecting region (128, 130). Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Leiterbahn in den Heizbereichen (106, 107) variiert, um Zonen mit unterschiedlicher Heizleistung auszubilden.Electric heating element according to one of claims 2 to 8, characterized in that the width of the conductor track in the heating regions (106, 107) varies in order to form zones with different heating power. Elektrisches Heizelement mindestens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie (102) so gebogen ist, dass sie mit einem vorzugsweise U-förmigen Querschnitt um den Träger (104) geführt ist.Electric heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating conductor foil (102) is bent in such a way that it is guided around the carrier (104) with a preferably U-shaped cross section. Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie (102) mittels Klebung mit dem Träger (104) mechanisch verbunden ist.Electrical heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating conductor foil (102) is adhesively bonded to the carrier (104) by mechanical means. Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizbereich (106, 107) mindestens eine Mäanderschleife aufweist.Electric heating element according to at least one of claims 2 to 11, characterized in that the at least one heating region (106, 107) has at least one meander loop. Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (104) durch eine elektrisch isolierende, vorzugsweise aus Mikanit hergestellte Platte gebildet ist.Electric heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carrier (104) is formed by an electrically insulating, preferably made of micanite plate. Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Temperaturfühler (120) zum Erfassen der Temperatur aufweist.Electric heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises a temperature sensor (120) for detecting the temperature. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (120) durch ein Thermoelement, vorzugsweise ein Nickel/Chrom-Nickel-Thermoelement, gebildet ist.Electric heating element according to claim 14, characterized in that the temperature sensor (120) is formed by a thermocouple, preferably a nickel / chromium-nickel thermocouple. Elektrisches Heizelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein wärmeleitfähiges, von dem Heizleiter (102) elektrisch isoliertes Gehäuse (124) aufweist, das den Träger (104) und den Heizleiter (102) wenigstens teilweise umschließt.Electric heating element according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises a thermally conductive, from the heating conductor (102) electrically insulated housing (124) which at least partially surrounds the carrier (104) and the heating conductor (102). Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Heizelements mit einem Heizleiter, der beim Heizen von elektrischem Strom durchflossen ist, und einem elektrisch isolierenden Träger, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Zurichten des Trägers; Strukturieren einer Heizleiterfolie zum Ausbilden des Heizleiters; Fixieren der Heizleiterfolie an dem Träger, so dass der Heizleiter auf mindestens zwei Oberflächen des Trägers aufgebracht ist. Method for producing an electrical heating element with a heating conductor through which electric current flows when heating, and an electrically insulating support, the method comprising the following steps: Dressing the carrier; Patterning a heating conductor foil for forming the heating conductor; Fixing the heating conductor foil to the carrier, so that the heating conductor is applied to at least two surfaces of the carrier. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie so strukturiert wird, dass eine durchgehende Leiterbahn mit mindestens einem Heizbereich sowie einem ersten und einem zweiten Anschlussbereich gebildet ist.A method according to claim 17, characterized in that the heating conductor foil is structured so that a continuous conductor track is formed with at least one heating region and a first and a second connection region. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Leiterbahn sich in den Heizbereichen von der Breite der Leiterbahn in den Anschlussbereichen unterscheidet.A method according to claim 18, characterized in that the width of the conductor path differs in the heating regions from the width of the conductor track in the connection regions. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, der Heizleiter mindestens einen ersten und zweiten Heizbereich aufweist, wobei die Heizbereiche jeweils auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers angeordnet werden.A method according to claim 19, characterized in that the heating conductor has at least one first and second heating region, wherein the heating regions are respectively arranged on opposite surfaces of the carrier. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie so gebogen wird, dass sie mit einem vorzugsweise U-förmigen Querschnitt um den Träger geführt ist.Method according to one of claims 17 to 20, characterized in that the heating foil is bent so that it is guided with a preferably U-shaped cross section around the carrier. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie in mindestens einen Verbindungsbereich mechanisch an dem Träger fixiert wird.Method according to at least one of Claims 17 to 21, characterized in that the heating conductor foil is mechanically fixed to the support in at least one connection region. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Fixierens der Heizleiterfolie an dem Träger das Einführen mindestens einer an dem Träger angeformten Nase in eine Öffnung der Heizleiterfolie umfasst.A method according to claim 22, characterized in that the step of fixing the heating conductor foil to the carrier comprises inserting at least one nose formed on the carrier into an opening of the heating conductor foil. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Fixierens der Heizleiterfolie an dem Träger weiterhin das Einführen mindestens einer an der Heizleiterfolie angeformten Lasche in eine an dem Träger vorgesehenen Aussparung umfasst.A method according to claim 22 or 23, characterized in that the step of fixing the heating conductor foil to the carrier further comprises inserting at least one tab formed on the heating conductor foil into a recess provided on the carrier. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Heizleiterfolie angeformte Lasche vor dem Einführen in die Aussparung des Trägers so umgebogen wird, dass sie im endmontierten Zustand an dem Träger anliegt.A method according to claim 24, characterized in that the formed on the Heizleiterfolie tab is bent before insertion into the recess of the carrier so that it rests in the final assembled state on the carrier. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Leiterbahn sich in den Heizbereichen von der Breite der Leiterbahn in dem mindestens einen Verbindungsbereich unterscheidet.Method according to one of claims 22 to 25 and 19, characterized in that the width of the track differs in the heating areas from the width of the track in the at least one connecting area. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Leiterbahn in dem mindestens einen Heizbereich variiert, um Zonen mit unterschiedlicher Heizleistung auszubilden.Method according to at least one of claims 18 to 26, characterized in that the width of the conductor track in the at least one heating region varies in order to form zones with different heating power. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizbereich mindestens eine Mäanderschleife aufweist.Method according to at least one of claims 18 to 27, characterized in that the at least one heating region has at least one meander loop. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger durch eine elektrisch isolierende, vorzugsweise aus Mikanit hergestellte Platte gebildet ist.Method according to at least one of claims 17 to 28, characterized in that the carrier is formed by an electrically insulating, preferably made of micanite plate. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterfolie auf den Träger geklebt wird.Method according to at least one of claims 17 to 29, characterized in that the heating conductor foil is glued to the carrier. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt des Montierens eines Temperaturfühlers zum Erfassen der Temperatur aufweist.Method according to at least one of claims 17 to 30, characterized in that it further comprises the step of mounting a temperature sensor for detecting the temperature. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler durch ein Thermoelement, vorzugsweise ein Nickel/Chrom-Nickel-Thermoelement, gebildet ist.A method according to claim 31, characterized in that the temperature sensor is formed by a thermocouple, preferably a nickel / chromium-nickel thermocouple. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt des Montierens eines wärmeleitfähigen, von dem Heizleiter elektrisch isolierten Gehäuses aufweist, wobei das Gehäuse den Träger mit dem Heizleiter wenigstens teilweise umschließt.A method according to any one of claims 17 to 32, characterized in that it further comprises the step of mounting a thermally conductive, electrically insulated from the heating conductor housing, wherein the housing surrounds the carrier with the heating conductor at least partially.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8282819B2 (en) 2005-08-16 2012-10-09 Robert Bosch Gmbh Filter device with a heater
DE102017106711A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Dbk David + Baader Gmbh High-voltage air heater and method for its production
DE102017130508A1 (en) 2017-12-19 2019-06-19 Dbk David + Baader Gmbh Flexible planar heater and method for its production

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4591701A (en) * 1984-03-15 1986-05-27 Sennosuke Tokumaru Heat radiating sheet body
EP0438862A2 (en) * 1989-12-01 1991-07-31 Philip Morris Products Inc. Electrically-powered linear heating element
US5468936A (en) * 1993-03-23 1995-11-21 Philip Morris Incorporated Heater having a multiple-layer ceramic substrate and method of fabrication
EP0886138A1 (en) * 1997-06-13 1998-12-23 Denso Corporation Oxygen sensor element holding lamination type ceramic heater
EP1069804A1 (en) * 1997-02-26 2001-01-17 Ab Electrolux Capacitive leakage current cancellation for heating panel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4591701A (en) * 1984-03-15 1986-05-27 Sennosuke Tokumaru Heat radiating sheet body
EP0438862A2 (en) * 1989-12-01 1991-07-31 Philip Morris Products Inc. Electrically-powered linear heating element
US5468936A (en) * 1993-03-23 1995-11-21 Philip Morris Incorporated Heater having a multiple-layer ceramic substrate and method of fabrication
EP1069804A1 (en) * 1997-02-26 2001-01-17 Ab Electrolux Capacitive leakage current cancellation for heating panel
EP0886138A1 (en) * 1997-06-13 1998-12-23 Denso Corporation Oxygen sensor element holding lamination type ceramic heater

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8282819B2 (en) 2005-08-16 2012-10-09 Robert Bosch Gmbh Filter device with a heater
DE102017106711A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Dbk David + Baader Gmbh High-voltage air heater and method for its production
DE102017130508A1 (en) 2017-12-19 2019-06-19 Dbk David + Baader Gmbh Flexible planar heater and method for its production
WO2019121772A1 (en) 2017-12-19 2019-06-27 Dbk David + Baader Gmbh Flexible flat heater, and method for producing it

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