WO2018141567A1 - Undulated power resistor - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power resistor having a principal axis having a main body, which carries at least one electrical conductor.
- the electrical conductor is repeatedly wound as tightly as possible around the base body, which is intended to prevent slippage of individual winding loops, in order to reliably avoid touching the winding loops and a short circuit connected thereto.
- power resistors are known in principle and are used for example as filter or damping resistors of electrical resonant circuits or are used in electrical generators or frequency converters to rapidly reduce high electrical power.
- substantially electrical energy is converted by the power resistor into thermal energy. Since the thermal expansion coefficients of the main body and the electrical conductor are usually different, the heat generated causes the base body and the electrical conductor to expand to different extents. If, for example, the main body has a greater thermal expansion than the electrical conductor, high mechanical stresses can build up as a result of the tight winding of the electrical conductor, so that in the extreme case the
- An object of the invention is therefore to provide an improved power resistor in which the problems described above do not occur even at high heat input.
- a power resistor with the features of claim 1 is provided.
- the power resistor according to the invention comprises a main body having a main extension axis, which carries at least one electrical conductor.
- the electrical conductor is wound on the base body.
- the electrical conductor is at least partially configured both band-like and undulated in its longitudinal extent.
- the invention is based on the general idea that the electrical conductor can be stretched by an at least partial undulation of the electrical conductor during thermal expansion, in particular during thermal expansion of the base body. This increases a wavelength of undulation. That The electrical conductor can follow better by a change in length, which is made possible by the undulation, a strong thermal expansion of the body. In addition, the surface-to-volume ratio is significantly improved by the band-like design of the electrical conductor, which favors a higher heat dissipation. This results in the advantage that heat-related expansion damage can be avoided, thereby increasing the life of the power resistor in total.
- the electrical conductor can have different types of undulations, for example, the undulation may be sinusoidal, zig-zag-like (triangular and / or triangulation), sawtooth-like, rectangular, or any other type of undulation. It is irrelevant whether the undulation is periodic, partially periodic or completely aperiodic. Moreover, the amplitude of the undulation of the be even electrical conductor. However, it is also conceivable that the electrical conductor has sections with different undulation amplitude. Also, the undulation of the electrical conductor can have a constant wavelength. Undulation sections with different wavelengths are also possible. It is understood that even sections without undulation can be present. For example, the electrical conductor may not be undulated in its two end regions for better contacting of the electrical conductor.
- the electrical conductor can have a constant cross-sectional shape and / or cross-sectional area when viewed in the direction of its longitudinal extent. In principle, it is also possible that the cross-sectional shape and / or cross-sectional area vary. Furthermore, the electrical conductor may comprise different materials at least in sections. In particular, the different materials may be periodically arranged in the longitudinal extension and / or have different thermal expansion coefficients.
- the power resistor may not only comprise an electrical conductor which is wound around the base body, but also several conductors may be polyfilarly wound around the base body.
- the base body and the at least one wound around the main body electrical conductor in a housing, in particular a cylindrical housing, arranged, which is filled with an electrically non-conductive granules, such as sand.
- a housing in particular a cylindrical housing, arranged, which is filled with an electrically non-conductive granules, such as sand.
- a particularly favorable design of the power resistor can be realized if the electrical conductor spirally with at least one winding wound around a winding axis on the base body.
- the winding axis and the extension axis of the base body are aligned substantially parallel to each other.
- the winding axis and the extension axis at an angle, in particular an acute angle may be aligned with each other.
- the electrical conductor has a cross section with a first axis defining a width of the electrical conductor and with a second axis defining a thickness of the electrical conductor.
- the cross section of the electrical conductor is rectangular, wherein the edges of the electrical conductor can also be rounded.
- the first axis of the electrical conductor and the main extension axis of the base body are aligned substantially parallel to one another.
- the band-like electrical conductor is not with its narrow side on the body.
- a zig-zag-like undulation of the band-like electrical conductor is comparable to a Leporellofalz, wherein the folds are aligned substantially parallel to the winding axis or to the main axis of extension of the body.
- the electrical conductor may have an undulation with only one extreme point facing the base body and only one extreme point facing away from the base body.
- the undulation of the electrical conductor preferably has a plurality of extreme points, wherein a part of the extreme points faces the base body and the other part of the extreme points faces away from the base body.
- the extreme points in relation to the winding axis partially radially inward and partially radially outward.
- the main body may have various peripheral shapes.
- the peripheral shape of the body is rectangular, but also a circular peripheral shape or any undefined circumferential shape are conceivable.
- a substantially planar support element is provided.
- the main body can also comprise a plurality of planar support elements which are aligned with one another in such a way that the basic body has, for example, a T-shaped, Y-shaped, cross-shaped or star-shaped cross section. But it is also conceivable that the main body has an O-shaped, round, oval or any other cross section.
- the main body may have notches in which the winding loops are received at least in sections.
- the base body has at least one edge, in particular a substantially straight edge, against which the electrical conductor rests.
- the edge is substantially parallel to the main axis of extension of the main body.
- the electrical conductor is positively and / or non-positively attached to the edge of the body.
- the electrical conductor is pressed in this embodiment, so to speak, at the edge of the body or even clamped.
- slippage of the conductor can be prevented, so that adjacent winding loops do not come into contact and ultimately a short circuit between them is avoided.
- the production of the base body is simplified, as can be dispensed with costly indentations of the edges of the body.
- at least one fastening element is provided on the base body, which serves for fastening, in particular for material-locking fastening, for example by welding or soldering, the electrical conductor seen on the base body. It is advantageous if the fastening element is arranged in a region near the edge and / or in an axial end region of the base body.
- the fastening element is designed in the form of a rivet, which is riveted to the base body.
- each locking head of the rivet a mounting surface for cohesively securing the electrical conductor.
- the rivet can be used to festzunieten the electrical conductor to the body in a conventional manner.
- the base body comprises an electrically insulating material, such as mica, in particular mica, hard paper, ceramic or an electrically non-conductive plastic.
- an electrically insulating material such as mica, in particular mica, hard paper, ceramic or an electrically non-conductive plastic.
- the electrical conductor preferably consists of a metallic material, wherein in principle the use of an electrically conductive plastic is conceivable.
- FIG. 1 is a perspective plan view of a power resistor according to the invention according to a first embodiment
- Fig. 2 is a cross-sectional view of the power resistor of Fig. 1; 3 shows an alternative manner of fastening an electrical conductor of a power resistor according to the invention; and FIG. 4 shows a further possible embodiment of a power resistor according to the invention.
- FIG. 1 and 2 show a power resistor according to the invention with a main body 10 having a main extension axis A, around which a band-like electrical conductor 12 is spirally wound around a winding axis B.
- the main body 10 comprises an electrically insulating material, such as mica, in particular mica, hard paper, ceramic or an electrically non-conductive plastic, whereas the electrical conductor 12 may be, for example, a metal or an electrically conductive plastic.
- the main body 10 is in the embodiment shown by way of example a substantially planar support element for the electrical conductor 12.
- the main extension axis A of the main body 10 and the winding axis B are slightly inclined relative to each other and form an acute angle (FIG. 1).
- the main extension axis A of the main body 10 and the winding axis B practically coincide.
- the electrical conductor 12 has a substantially rectangular cross-section with a first axis defining a width of the electrical conductor 12 and with a second axis defining a thickness of the electrical conductor 12, the thickness of the electrical conductor 12 being significantly less than its width ,
- the first axis and the main extension axis A of the main body 10 are aligned substantially parallel to one another, ie the electrical Head 12 is not wound with its narrow side, but rather with its broad side on the base body 10.
- the electrical conductor 12 is undulated in its longitudinal extent.
- the undulation of the electrical conductor 12 serves to compensate for any thermal expansion of the main body 10, which may occur, for example, during the operation of the power resistor.
- the undulation of the electrical conductor 12 has a plurality of extreme points 14, wherein a part of the extreme points 14a face the main body 10 and the other part of the extreme rems kind 14b facing away from the base body 10.
- the extreme points 14 can touch the base body 10 (FIG. 2), but also can not be in contact with it (FIG. 3).
- the electrical conductor 12 is zig-zag-shaped in its longitudinal extension.
- the undulation of the electrical conductor 12 is formed to a certain extent in the form of a Leporellofalzes, wherein the individual folds of the Leporellofalzes represent the extreme points 14 of the undulation.
- the folds extend over the entire width of the electrical conductor 12 and are aligned substantially parallel to the main extension axis A of the main body 10 or to the winding axis B.
- the electrical conductor 12 may also be differently undulated, for example sinusoidal, sawtooth, rectangular or in any other way.
- the electrical conductor 12 may also be only partially undulated.
- the properties of the undulation (in particular their shape, amplitude, wavelength) can vary in the longitudinal extent of the electrical conductor 12.
- the main body 10 further has at least one substantially straight and substantially to the main extension axis A of the main body parallel edge 16, on which the wound around the main body 10 electrical conductor 12th is applied.
- the base body 10 specifically comprises two mutually substantially parallel edges 16, against which the electrical conductor 12 rests.
- the electrical conductor 12 abuts with an extreme point 14 on the edge 16.
- the electrical conductor 12 may be positively and / or non-positively attached to the base 16 for better attachment to the base body 10, so that thereby a slippage of individual winding loops of the electrical conductor 12 can be avoided.
- the fastening element 18 is used in particular for materially bonded fastening, for example by welding or soldering, of the electrical conductor 12 to the base body 10.
- the fastening element 18 comprises a head 20, in particular a setting head of the rivet, which serves as a mounting surface for the electrical conductor 12 serves.
- the electrical conductor 12 is shown in Fig. 3 as if it were attached only on one side of the body, it is understood that the electrical conductor 12 may also be wound around the base body 10 as well.
- the electrical conductor 12 may be attached to the base body 10 on a side of the base body 10 opposite the setting head on a closing head (not shown) formed during the riveting process.
- FIG. 4 shows a further embodiment of a power resistor, which essentially differs from the power resistor illustrated in FIGS. 1 and 2 in that the base body 10 is formed from two support elements 22 oriented perpendicular to one another.
- the support elements 22 can bei- For example, along the main axis of extension A of the base body 10 be positively and / or non-positively inserted into one another.
- the two support elements 22 may also be cohesively connected to one another, for example by means of adhesive, in order to form the main body 10.
- the main body 10 shown in FIG. 4 has a substantially cross-section or X-shaped cross section. But it is also conceivable that the base body 10 may have other cross-sectional shapes, such as a T-shape, Y-shape or star-like shape. Moreover, the main body 10 may have an O-shaped, round, oval or any cross section.
- the electrical conductor 12 can follow the thermal expansion of the main body 10 or compensate for a heat-related volumetric expansion of the main body 10 by a change in length, without the electrical conductor 12 tearing, which ultimately ensures long-term operational reliability of the power resistor.
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Abstract
The invention relates to a power resistor comprising a main part (10) which has a main extension axis (A) and carries at least one electrical conductor (12), wherein: in particular the electrical conductor (12) is wound on the main part (10); and the electrical conductor (12) is designed, at least in portions, in the form of a strip, and undulates, at least in portions, in a longitudinal extension of the electrical conductor.
Description
UNDULIERT LEISTUNGSWIDERSTAND UNDULATED POWER RESISTANCE
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungswiderstand mit einem eine Haupterstreckungsachse aufweisenden Grundkörper, welcher zumindest einen elektrischen Leiter trägt. The present invention relates to a power resistor having a principal axis having a main body, which carries at least one electrical conductor.
Üblicherweise ist bei einem solchen Leistungswiderstand der elektrische Leiter mehrfach möglichst straff um den Grundkörper gewickelt, was ein Verrutschen einzelner Wicklungsschleifen verhindern soll, um ein Berühren der Wicklungsschleifen und einen damit verbundenen Kurzschluss zuverlässig zu vermeiden. Derartige Leistungswiderstände sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise als Filter- oder Dämpfungswiderstände von elektrischen Schwingkreisen eingesetzt oder dienen bei elektrischen Generatoren oder Frequenzumrichtern dazu, hohe elektrische Leistungen rasch abzubauen. Usually, with such a power resistance, the electrical conductor is repeatedly wound as tightly as possible around the base body, which is intended to prevent slippage of individual winding loops, in order to reliably avoid touching the winding loops and a short circuit connected thereto. Such power resistors are known in principle and are used for example as filter or damping resistors of electrical resonant circuits or are used in electrical generators or frequency converters to rapidly reduce high electrical power.
Bei all den vorstehend genannten Anwendungen wird im Wesentlichen elektrische Energie durch den Leistungswiderstand in thermische Energie umgewandelt. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers und des elektrischen Leiters in der Regel unterschiedlich sind, bewirkt die erzeugte Wärme, dass sich der Grundkörper und der elektrische Leiter unterschiedlich stark ausdehnen. Weist beispielsweise der Grundkörper eine stärkere Wärmeausdehnung auf als der elektrische Leiter, können sich infolge der straffen Wicklung des elektrischen Lei- ters hohe mechanische Verspannungen aufbauen, so dass im Extremfall derIn all the applications mentioned above, substantially electrical energy is converted by the power resistor into thermal energy. Since the thermal expansion coefficients of the main body and the electrical conductor are usually different, the heat generated causes the base body and the electrical conductor to expand to different extents. If, for example, the main body has a greater thermal expansion than the electrical conductor, high mechanical stresses can build up as a result of the tight winding of the electrical conductor, so that in the extreme case the
Grundkörper bricht und/oder der elektrische Leiter reißt, wodurch der Leistungswiderstand unbrauchbar wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Leistungswiderstand zu schaffen, bei welchem die vorstehend beschriebenen Probleme auch bei hohem Wärmeeintrag nicht auftreten. Zur Lösung der Aufgabe ist ein Leistungswiderstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Body breaks and / or the electrical conductor breaks, causing the power resistor is unusable. An object of the invention is therefore to provide an improved power resistor in which the problems described above do not occur even at high heat input. To achieve the object, a power resistor with the features of claim 1 is provided.
Der erfindungsgemäße Leistungswiderstand umfasst einen eine Haupterstreckungsachse aufweisenden Grundkörper, welcher zumindest einen elektrischen Leiter trägt. Beispielsweise ist der elektrische Leiter auf den Grundkörper gewickelt. Der elektrische Leiter ist zumindest abschnittsweise sowohl bandartig ausgestaltet als auch in dessen Längserstreckung unduliert. The power resistor according to the invention comprises a main body having a main extension axis, which carries at least one electrical conductor. For example, the electrical conductor is wound on the base body. The electrical conductor is at least partially configured both band-like and undulated in its longitudinal extent.
Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, dass der elektrische Leiter bei einer Wärmeausdehnung, insbesondere bei einer Wärmeausdehnung des Grundkörpers, durch eine zumindest abschnittsweise Undulation des elektrischen Leiters gestreckt werden kann. Dabei vergrößert sich eine Wellenlänge der Undulation. D.h. der elektrische Leiter kann durch eine Längenänderung, die durch die Undulation ermöglicht wird, einer starken Wärmeausdehnung des Grundkörpers besser folgen. Zudem ist durch die bandartige Ausgestaltung des elektrischen Leiters dessen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis deutlich verbessert, was eine höhere Wärmeabgabe begünstigt. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass wärmebedingte Ausdehnungsschäden vermieden werden können, wodurch sich eine Lebensdauer des Leistungswiderstands insgesamt erhöht. The invention is based on the general idea that the electrical conductor can be stretched by an at least partial undulation of the electrical conductor during thermal expansion, in particular during thermal expansion of the base body. This increases a wavelength of undulation. That The electrical conductor can follow better by a change in length, which is made possible by the undulation, a strong thermal expansion of the body. In addition, the surface-to-volume ratio is significantly improved by the band-like design of the electrical conductor, which favors a higher heat dissipation. This results in the advantage that heat-related expansion damage can be avoided, thereby increasing the life of the power resistor in total.
Der elektrische Leiter kann verschiedene Undulationsarten aufweisen, so kann die Undulation beispielsweise sinusoidal, zig-zag-artig (Dreieckundulation), säge- zahnartig, rechteckig sein oder auch beliebige andere Undulationsarten aufweisen. Es ist dabei unerheblich, ob die Undulation periodisch, teilweise periodisch oder vollständig aperiodisch ist. Überdies kann die Amplitude der Undulation des
elektrischen Leiters gleichmäßig sein. Es ist aber auch denkbar, dass der elektrische Leiter Abschnitte mit unterschiedlicher Undulationsamplitude aufweist. Auch kann die Undulation des elektrischen Leiters eine konstante Wellenlänge aufweisen. Undulationsabschnitte mit unterschiedlichen Wellenlängen sind ebenfalls möglich. Es versteht sich, dass auch Abschnitte ohne Undulation vorliegen können. Beispielsweise kann der elektrische Leiter in dessen beiden Endbereichen zur besseren Kontaktierung des elektrischen Leiters nicht unduliert sein. The electrical conductor can have different types of undulations, for example, the undulation may be sinusoidal, zig-zag-like (triangular and / or triangulation), sawtooth-like, rectangular, or any other type of undulation. It is irrelevant whether the undulation is periodic, partially periodic or completely aperiodic. Moreover, the amplitude of the undulation of the be even electrical conductor. However, it is also conceivable that the electrical conductor has sections with different undulation amplitude. Also, the undulation of the electrical conductor can have a constant wavelength. Undulation sections with different wavelengths are also possible. It is understood that even sections without undulation can be present. For example, the electrical conductor may not be undulated in its two end regions for better contacting of the electrical conductor.
Des Weiteren kann der elektrische Leiter in Richtung dessen Längserstreckung gesehen eine konstante Querschnittsform und/oder Querschnittsfläche aufweisen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass die Querschnittsform und/oder Querschnittsfläche variieren. Ferner kann der elektrische Leiter zumindest abschnittsweise unterschiedliche Materialien umfassen. Insbesondere können die unterschiedlichen Materialien in dessen Längserstreckung periodisch angeordnet sein und/oder unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Furthermore, the electrical conductor can have a constant cross-sectional shape and / or cross-sectional area when viewed in the direction of its longitudinal extent. In principle, it is also possible that the cross-sectional shape and / or cross-sectional area vary. Furthermore, the electrical conductor may comprise different materials at least in sections. In particular, the different materials may be periodically arranged in the longitudinal extension and / or have different thermal expansion coefficients.
Der Leistungswiderstand kann nicht nur einen elektrischen Leiter umfassen, welcher um den Grundkörper aufgewickelt ist, vielmehr können auch mehrere Leiter polyfilar um den Grundkörper aufgewickelt sein. The power resistor may not only comprise an electrical conductor which is wound around the base body, but also several conductors may be polyfilarly wound around the base body.
Vorzugsweise sind der Grundkörper und der mindestens eine um den Grundkörper aufgewickelte elektrische Leiter in einem Gehäuse, insbesondere einem zylindrischen Gehäuse, angeordnet, welches mit einem elektrisch nicht leitendem Granulat, wie zum Beispiel Sand, aufgefüllt ist. Preferably, the base body and the at least one wound around the main body electrical conductor in a housing, in particular a cylindrical housing, arranged, which is filled with an electrically non-conductive granules, such as sand.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims, the description and the drawings.
Eine besonders günstige Bauform des Leistungswiderstands lässt sich dadurch realisieren, wenn der elektrische Leiter spiralförmig mit mindestens einer Wicklung
um eine Wicklungsachse auf den Grundkörper gewickelt ist. Bevorzugt sind dabei die Wicklungsachse und die Erstreckungsachse des Grundkörpers im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Wicklungsachse und die Erstreckungsachse unter einem Winkel, insbesondere einem spitzen Winkel, zueinander ausgerichtet sein können. A particularly favorable design of the power resistor can be realized if the electrical conductor spirally with at least one winding wound around a winding axis on the base body. Preferably, the winding axis and the extension axis of the base body are aligned substantially parallel to each other. However, it is not excluded that the winding axis and the extension axis at an angle, in particular an acute angle, may be aligned with each other.
Vorzugsweise weist der elektrische Leiter einen Querschnitt mit einer eine Breite des elektrischen Leiters definierenden ersten Achse und mit einer eine Stärke des elektrischen Leiters definierenden zweiten Achse auf. Im Wesentlichen ist der Querschnitt des elektrischen Leiters rechteckig, wobei die Ränder des elektrischen Leiters auch abgerundet sein können. Preferably, the electrical conductor has a cross section with a first axis defining a width of the electrical conductor and with a second axis defining a thickness of the electrical conductor. In essence, the cross section of the electrical conductor is rectangular, wherein the edges of the electrical conductor can also be rounded.
Erfindungsgemäß sind die erste Achse des elektrischen Leiters und die Haupterstreckungsachse des Grundkörpers im Wesentlichen parallel zueinander ausge- richtet. Mit anderen Worten steht der bandartige elektrische Leiter nicht mit seiner Schmalseite auf dem Grundkörper. Anders ausgedrückt ist beispielsweise eine zig-zag-artige Undulation des bandartigen elektrischen Leiters vergleichbar mit einem Leporellofalz, wobei die Falze im Wesentlichen parallel zur Wicklungsachse bzw. zur Haupterstreckungsachse des Grundkörpers ausgerichtet sind. According to the invention, the first axis of the electrical conductor and the main extension axis of the base body are aligned substantially parallel to one another. In other words, the band-like electrical conductor is not with its narrow side on the body. In other words, for example, a zig-zag-like undulation of the band-like electrical conductor is comparable to a Leporellofalz, wherein the folds are aligned substantially parallel to the winding axis or to the main axis of extension of the body.
Grundsätzlich kann der elektrische Leiter eine Undulation mit nur einer dem Grundkörper zugewandten Extremstelle und nur einer dem Grundkörper abgewandten Extremstelle aufweisen. Bevorzugt weist die Undulation des elektrischen Leiters jedoch mehrere Extremstellen auf, wobei ein Teil der Extremstellen dem Grundkörper zugewandt ist und der andere Teil der Extremstellen dem Grundkörper abgewandt ist. Mit anderen Worten weisen die Extremstellen in Bezug auf die Wicklungsachse teilweise radial nach innen und teilweise radial nach außen. In principle, the electrical conductor may have an undulation with only one extreme point facing the base body and only one extreme point facing away from the base body. However, the undulation of the electrical conductor preferably has a plurality of extreme points, wherein a part of the extreme points faces the base body and the other part of the extreme points faces away from the base body. In other words, the extreme points in relation to the winding axis partially radially inward and partially radially outward.
Unter der Annahme, dass die Haupterstreckungsachse des Grundkörpers und die Wicklungsachse im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, liegen die
Undulationen gewissermaßen in einer Ebene, welche im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsachse des Grundkörpers ausgerichtet ist. Assuming that the main extension axis of the main body and the winding axis are aligned substantially parallel to each other, lie the Undulations in a sense in a plane which is aligned substantially perpendicular to the main axis of extension of the body.
Der Grundkörper kann verschiedene Umfangsformen aufweisen. Bevorzugt ist die Umfangsform des Grundkörpers rechteckig, wobei aber auch eine kreisförmige Umfangsform oder eine beliebige Undefinierte Umfangsform denkbar sind. Im einfachsten Falle ist ein im Wesentlichen planes Stützelement vorgesehen. Der Grundkörper kann aber auch mehrere plane Stützelemente umfassen, welche derart zueinander ausgerichtet sind, dass der Grundkörper beispielsweise einen T-förmigen, Y-förmigen, kreuzförmigen oder sternförmigen Querschnitt aufweist. Es ist aber auch denkbar, dass der Grundkörper einen O-förmigen, runden, ovalen oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweist. The main body may have various peripheral shapes. Preferably, the peripheral shape of the body is rectangular, but also a circular peripheral shape or any undefined circumferential shape are conceivable. In the simplest case, a substantially planar support element is provided. However, the main body can also comprise a plurality of planar support elements which are aligned with one another in such a way that the basic body has, for example, a T-shaped, Y-shaped, cross-shaped or star-shaped cross section. But it is also conceivable that the main body has an O-shaped, round, oval or any other cross section.
Um sicher zu stellen, dass die Wicklungsschleifen getrennt verlaufen, um einen Kurzschluss zu vermeiden, kann der Grundkörper Einkerbungen aufweisen, in welchen die Wicklungsschleifen zumindest abschnittsweise aufgenommen sind. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Grundkörper mindestens eine Kante, insbesondere eine im Wesentlichen gerade Kante, aufweist, an welcher der elektrische Leiter anliegt. Vorzugsweise ist die Kante im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsachse des Grundkörpers. In order to ensure that the winding loops run separately in order to avoid a short circuit, the main body may have notches in which the winding loops are received at least in sections. However, it is particularly advantageous if the base body has at least one edge, in particular a substantially straight edge, against which the electrical conductor rests. Preferably, the edge is substantially parallel to the main axis of extension of the main body.
Dabei erweist es sich als günstig, wenn der elektrische Leiter formschlüssig und/oder kraftschlüssig an der Kante des Grundkörpers angebracht ist. In anderen Worten ist der elektrische Leiter bei dieser Ausführungsform gewissermaßen an der Kante des Grundkörpers angepresst oder sogar festgeklemmt. Hierdurch kann ein Verrutschen des Leiters verhindert werden, so dass benachbarte Wicklungsschleifen nicht in Kontakt geraten und letztendlich so ein Kurzschluss zwischen diesen vermieden wird. Überdies vereinfacht sich die Herstellung des Grundkörpers, da auf aufwendige Einkerbungen der Kanten des Grundkörpers verzichtet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann an dem Grundkörper mindestens ein Befestigungselement vorgesehen ist, welches zum Befestigen, insbesondere zum stoffschlüssigen Befestigen, zum Beispiel durch Schweißen oder Löten, des elektri- sehen Leiters an dem Grundkörper dient. Es ist von Vorteil, wenn das Befestigungselement in einem kantennahen Bereich und/oder in einem axialen Endbereich des Grundkörpers angeordnet ist. It proves to be advantageous if the electrical conductor is positively and / or non-positively attached to the edge of the body. In other words, the electrical conductor is pressed in this embodiment, so to speak, at the edge of the body or even clamped. As a result, slippage of the conductor can be prevented, so that adjacent winding loops do not come into contact and ultimately a short circuit between them is avoided. Moreover, the production of the base body is simplified, as can be dispensed with costly indentations of the edges of the body. Alternatively or additionally, at least one fastening element is provided on the base body, which serves for fastening, in particular for material-locking fastening, for example by welding or soldering, the electrical conductor seen on the base body. It is advantageous if the fastening element is arranged in a region near the edge and / or in an axial end region of the base body.
Bevorzugt ist das Befestigungselement in Form eines Niets ausgebildet, welcher an dem Grundkörper vernietet ist. Dabei können ein Setzkopf und/oder ein Preferably, the fastening element is designed in the form of a rivet, which is riveted to the base body. In this case, a setting head and / or a
Schließkopf des Niets jeweils eine Befestigungsfläche zum stoffschlüssigen Befestigen des elektrischen Leiters bilden. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass der Niet dazu verwendet werden kann, den elektrischen Leiter an dem Grundkörper in konventioneller Weise festzunieten. Make each locking head of the rivet a mounting surface for cohesively securing the electrical conductor. In principle, however, it is also conceivable that the rivet can be used to festzunieten the electrical conductor to the body in a conventional manner.
Vorteilhafterweise umfasst der Grundkörper ein elektrisch isolierendes Material, wie zum Beispiel Glimmer, insbesondere Kunstglimmer, Hartpapier, Keramik oder einen elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff. Es versteht sich, dass der elektrische Leiter bevorzugt aus einem metallischen Material besteht, wobei grundsätzlich auch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Kunststoffs denkbar ist. Advantageously, the base body comprises an electrically insulating material, such as mica, in particular mica, hard paper, ceramic or an electrically non-conductive plastic. It is understood that the electrical conductor preferably consists of a metallic material, wherein in principle the use of an electrically conductive plastic is conceivable.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: The invention will now be described purely by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Leistungswiderstand gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 is a perspective plan view of a power resistor according to the invention according to a first embodiment;
Fig.2 eine Querschnittansicht des Leistungswiderstands von Fig.1 ;
Fig.3 eine alternative Befestigungsart eines elektrischen Leiters eines erfindungsgemäßen Leistungswiderstands; und Fig.4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungswiderstands. Fig. 2 is a cross-sectional view of the power resistor of Fig. 1; 3 shows an alternative manner of fastening an electrical conductor of a power resistor according to the invention; and FIG. 4 shows a further possible embodiment of a power resistor according to the invention.
Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Leistungswiderstand mit einem eine Haupterstreckungsachse A aufweisenden Grundkörper 10, um welchen ein band- artiger elektrischer Leiter 12 spiralförmig um eine Wicklungsachse B aufgewickelt ist. Der Grundkörper 10 umfasst ein elektrisch isolierendes Material, wie zum Beispiel Glimmer, insbesondere Kunstglimmer, Hartpapier, Keramik oder einen elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff, wohingegen der elektrische Leiter 12 beispielsweise ein Metall oder ein elektrisch leitender Kunststoff sein kann. Der Grundkörper 10 ist in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ein im Wesentlichen planes Stützelement für den elektrischen Leiter 12. 1 and 2 show a power resistor according to the invention with a main body 10 having a main extension axis A, around which a band-like electrical conductor 12 is spirally wound around a winding axis B. The main body 10 comprises an electrically insulating material, such as mica, in particular mica, hard paper, ceramic or an electrically non-conductive plastic, whereas the electrical conductor 12 may be, for example, a metal or an electrically conductive plastic. The main body 10 is in the embodiment shown by way of example a substantially planar support element for the electrical conductor 12.
Infolge eines Steigungswinkels α der spiralförmigen Wicklung des elektrischen Leiters 12 sind die Haupterstreckungsachse A des Grundkörpers 10 und die Wick- lungsachse B geringfügig zueinander geneigt und schließen einen spitzen Winkel ein (Fig. 1 ). In vielen Anwendungsbeispielen fallen die Haupterstreckungsachse A des Grundkörpers 10 und die Wicklungsachse B praktisch zusammen. As a result of a pitch angle α of the spiral winding of the electrical conductor 12, the main extension axis A of the main body 10 and the winding axis B are slightly inclined relative to each other and form an acute angle (FIG. 1). In many application examples, the main extension axis A of the main body 10 and the winding axis B practically coincide.
Der elektrische Leiter 12 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einer eine Breite des elektrischen Leiters 12 definierenden ersten Achse und mit einer eine Stärke oder Dicke des elektrischen Leiters 12 definierenden zweiten Achse auf, wobei die Stärke des elektrischen Leiters 12 deutlich geringer ist als dessen Breite. Die erste Achse und die Haupterstreckungsachse A des Grundkörpers 10 sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, d.h. der elektrische
Leiter 12 ist nicht mit seiner Schmalseite, sondern vielmehr mit dessen Breitseite auf den Grundkörper 10 gewickelt. The electrical conductor 12 has a substantially rectangular cross-section with a first axis defining a width of the electrical conductor 12 and with a second axis defining a thickness of the electrical conductor 12, the thickness of the electrical conductor 12 being significantly less than its width , The first axis and the main extension axis A of the main body 10 are aligned substantially parallel to one another, ie the electrical Head 12 is not wound with its narrow side, but rather with its broad side on the base body 10.
Des Weiteren ist der elektrische Leiter 12 in dessen Längserstreckung unduliert. Die Undulation des elektrischen Leiters 12 dient dazu, eine etwaige Wärmeausdehnung des Grundkörpers 10 zu kompensieren, welche beispielsweise während des Betriebes des Leistungswiderstands auftreten kann. Die Undulation des elektrischen Leiters 12 weist mehrere Extremstellen 14 auf, wobei ein Teil der Extremstellen 14a dem Grundkörper 10 zugewandt sind und der andere Teil der Ext- remsteilen 14b dem Grundkörper 10 abgewandt sind. Die Extremstellen 14 können dabei den Grundkörper 10 berühren (Fig. 2), aber auch mit diesem nicht in Kontakt stehen (Fig. 3). Furthermore, the electrical conductor 12 is undulated in its longitudinal extent. The undulation of the electrical conductor 12 serves to compensate for any thermal expansion of the main body 10, which may occur, for example, during the operation of the power resistor. The undulation of the electrical conductor 12 has a plurality of extreme points 14, wherein a part of the extreme points 14a face the main body 10 and the other part of the extreme remsteilen 14b facing away from the base body 10. The extreme points 14 can touch the base body 10 (FIG. 2), but also can not be in contact with it (FIG. 3).
In den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der elektrische Leiter 12 in dessen Längserstreckung zig-zag-förmig unduliert. Die Undulation des elektrischen Leiters 12 ist gewissermaßen in Form eines Leporellofalzes ausgebildet, wobei die einzelnen Falze des Leporellofalzes die Extremstellen 14 der Undulation darstellen. Wie anhand von Fig. 1 zu erkennen ist, erstrecken sich die Falze über die gesamte Breite des elektrischen Leiters 12 und sind im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsachse A des Grundkörpers 10 bzw. zur Wicklungsachse B ausgerichtet. Es versteht sich, dass der elektrische Leiter 12 aber auch anders unduliert sein kann, zum Beispiel sinusoidal, sägezahnartig, rechteckig oder auch in einer beliebigen anderen Weise. Der elektrische Leiter 12 kann auch nur abschnittsweise unduliert sein. Die Eigenschaften der Undulation (insbesondere de- ren Formgebung, Amplitude, Wellenlänge) können in Längserstreckung des elektrischen Leiters 12 variieren. In the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4, the electrical conductor 12 is zig-zag-shaped in its longitudinal extension. The undulation of the electrical conductor 12 is formed to a certain extent in the form of a Leporellofalzes, wherein the individual folds of the Leporellofalzes represent the extreme points 14 of the undulation. As can be seen with reference to FIG. 1, the folds extend over the entire width of the electrical conductor 12 and are aligned substantially parallel to the main extension axis A of the main body 10 or to the winding axis B. It is understood, however, that the electrical conductor 12 may also be differently undulated, for example sinusoidal, sawtooth, rectangular or in any other way. The electrical conductor 12 may also be only partially undulated. The properties of the undulation (in particular their shape, amplitude, wavelength) can vary in the longitudinal extent of the electrical conductor 12.
Der Grundkörper 10 weist ferner mindestens eine im Wesentlichen gerade und im Wesentlichen zur Haupterstreckungsachse A des Grundkörpers parallele Kante 16 auf, an welcher der um den Grundkörper 10 aufgewickelte elektrische Leiter 12
anliegt. In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umfasst der Grundkörper 10 konkret zwei zueinander im Wesentlichen parallele Kanten 16, an welchen der elektrische Leiter 12 anliegt. Vorzugsweise liegt der elektrische Leiter 12 mit einer Extremstelle 14 an der Kante 16 an. The main body 10 further has at least one substantially straight and substantially to the main extension axis A of the main body parallel edge 16, on which the wound around the main body 10 electrical conductor 12th is applied. In the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the base body 10 specifically comprises two mutually substantially parallel edges 16, against which the electrical conductor 12 rests. Preferably, the electrical conductor 12 abuts with an extreme point 14 on the edge 16.
Überdies kann der elektrische Leiter 12 zur besseren Befestigung an dem Grundkörper 10 form- und/oder kraftschlüssig an den Kanten 16 des Grundkörpers angebracht sein, so dass sich hierdurch ein Verrutschen von einzelnen Wicklungsschleifen des elektrischen Leiters 12 vermeiden lässt. Moreover, the electrical conductor 12 may be positively and / or non-positively attached to the base 16 for better attachment to the base body 10, so that thereby a slippage of individual winding loops of the electrical conductor 12 can be avoided.
Alternativ oder zusätzlich kann der elektrische Leiter 12, wie in Fig. 3 dargestellt ist, auch mittels eines Befestigungselements 18, welches hier in Form eines Niets ausgebildet ist, an dem Grundkörper 10 befestigt sein. Das Befestigungselement 18 dient insbesondere zum stoffschlüssigen Befestigen, zum Beispiel durch Schweißen oder Löten, des elektrischen Leiters 12 an dem Grundkörper 10. Zu diesem Zweck umfasst das Befestigungselement 18 einen Kopf 20, insbesondere einen Setzkopf des Niets, welcher als Befestigungsfläche für den elektrischen Leiter 12 dient. Auch wenn der elektrische Leiter 12 in Fig. 3 derart dargestellt ist, als wäre er nur auf einer Seite des Grundkörpers angebracht, so versteht es sich, dass der elektrische Leiter 12 ebenso auch um den Grundkörper 10 aufgewickelt sein kann. Insbesondere kann der elektrische Leiter 12 auf einer dem Setzkopf gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 10 an einem beim Nietvorgang gebildeten Schließkopf (nicht dargestellt) an dem Grundkörper 10 angebracht sein. Alternatively or additionally, the electrical conductor 12, as shown in Fig. 3, by means of a fastening element 18, which is here designed in the form of a rivet, be attached to the base body 10. The fastening element 18 is used in particular for materially bonded fastening, for example by welding or soldering, of the electrical conductor 12 to the base body 10. For this purpose, the fastening element 18 comprises a head 20, in particular a setting head of the rivet, which serves as a mounting surface for the electrical conductor 12 serves. Although the electrical conductor 12 is shown in Fig. 3 as if it were attached only on one side of the body, it is understood that the electrical conductor 12 may also be wound around the base body 10 as well. In particular, the electrical conductor 12 may be attached to the base body 10 on a side of the base body 10 opposite the setting head on a closing head (not shown) formed during the riveting process.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leistungswiderstands, welcher sich von dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Leistungswiderstand im Wesentlichen darin unterscheidet, dass der Grundkörper 10 aus zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Stützelementen 22 gebildet ist. Die Stützelemente 22 können bei-
spielsweise entlang der Haupterstreckungsachse A des Grundkörpers 10 form- und/oder kraftschlüssig ineinander gesteckt sein. Die beiden Stützelemente 22 können aber auch stoffschlüssig, zum Beispiel mittels Klebstoff, miteinander verbunden sein, um den Grundkörper 10 zu bilden. FIG. 4 shows a further embodiment of a power resistor, which essentially differs from the power resistor illustrated in FIGS. 1 and 2 in that the base body 10 is formed from two support elements 22 oriented perpendicular to one another. The support elements 22 can bei- For example, along the main axis of extension A of the base body 10 be positively and / or non-positively inserted into one another. However, the two support elements 22 may also be cohesively connected to one another, for example by means of adhesive, in order to form the main body 10.
Der in Fig. 4 dargestellte Grundkörper 10 weist einen im Wesentlichen Kreuz- oder X-förmigen Querschnitt auf. Es ist aber auch denkbar, dass der Grundkörper 10 andere Querschnittsformen aufweisen kann, wie zum Beispiel eine T-Form, Y- Form oder sternartige Form. Überdies kann der Grundkörper 10 einen O-förmigen, runden, ovalen oder beliebigen Querschnitt aufweisen. The main body 10 shown in FIG. 4 has a substantially cross-section or X-shaped cross section. But it is also conceivable that the base body 10 may have other cross-sectional shapes, such as a T-shape, Y-shape or star-like shape. Moreover, the main body 10 may have an O-shaped, round, oval or any cross section.
Im Folgenden wird nun erläutert, wie mit Hilfe des undulierten bandartigen elektrischen Leiters 12 eine Wärmeausdehnung des Grundkörpers 10 kompensiert wird. Bei einer Wärmeausdehnung des Grundkörpers 10 kann sich eine Wellenlänge der Undulation, d. h. der Abstand zwischen zwei benachbarten dem Grundkörper 10 zugewandten Extremstellen 14a oder zwischen zwei benachbarten dem In the following it will be explained how with the aid of the undulated ribbon-like electrical conductor 12 a thermal expansion of the main body 10 is compensated. At a thermal expansion of the base body 10, a wavelength of undulation, d. H. the distance between two adjacent the base body 10 facing extreme locations 14a or between two adjacent the
Grundkörper 10 abgewandten Extremstellen 14b, ändern. Hierdurch kann der elektrische Leiter 12 der Wärmeausdehnung des Grundkörpers 10 folgen bzw. eine wärmebedingte Volumenausdehnung des Grundkörpers 10 durch eine Län- genänderung kompensieren, ohne dass der elektrische Leiter 12 dabei reißt, wodurch letztendlich eine dauerhafte Betriebssicherheit des Leistungswiderstands gewährleistet ist.
Base body 10 remote from extreme positions 14b, change. As a result, the electrical conductor 12 can follow the thermal expansion of the main body 10 or compensate for a heat-related volumetric expansion of the main body 10 by a change in length, without the electrical conductor 12 tearing, which ultimately ensures long-term operational reliability of the power resistor.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Grundkörper 10 basic body
12 elektrischer Leiter 12 electrical conductors
14 Extremstelle 14 extreme point
14a Extremstelle 14a extreme point
14b Extremstelle 14b extreme point
16 Kante 16 edge
18 Befestigungselement 18 fastener
20 Kopf 20 head
22 Stützelement 22 support element
A Haupterstreckungsachse A main axis of extension
B Wicklungsachse α Steigungswinkel
B winding axis α pitch angle
Claims
Leistungswiderstand mit einem eine Haupterstreckungsachse (A) aufweisenden Grundkörper (10), welcher zumindest einen elektrischen Leiter (12) trägt, insbesondere wobei der elektrische Leiter (12) auf den Grundkörper (10) gewickelt ist, wobei der elektrische Leiter (12) zumindest abschnittsweise bandartig ausgestaltet ist und zumindest abschnittsweise in einer Längserstreckung des elektrischen Leiters (12) unduliert ist. Power resistor with a principal axis (A) having a main body (10) which carries at least one electrical conductor (12), in particular wherein the electrical conductor (12) is wound on the base body (10), wherein the electrical conductor (12) at least partially is designed strip-like and at least partially in a longitudinal extent of the electrical conductor (12) is undulated.
Leistungswiderstand nach Anspruch 1 , Power resistor according to claim 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass By doing so, that is
der elektrische Leiter (12) spiralförmig um eine Wicklungsachse (B) gewickelt ist. the electrical conductor (12) is spirally wound around a winding axis (B).
Leistungswiderstand nach Anspruch 2, Power resistor according to claim 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass By doing so, that is
die Wicklungsachse (B) und die Erstreckungsachse (A) des Grundkörpersthe winding axis (B) and the extension axis (A) of the main body
(10) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. (10) are aligned substantially parallel to each other.
Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Power resistor according to at least one of the preceding claims, characterized in that:
der bandartige elektrische Leiter (12) einen Querschnitt mit einer eine Breite des elektrischen Leiters definierenden ersten Achse und mit einer eine Stärke des elektrischen Leiters definierenden zweiten Achse aufweist.
the ribbon-like electrical conductor (12) has a cross section with a first axis defining a width of the electrical conductor and with a second axis defining a thickness of the electrical conductor.
Leistungswiderstand nach Anspruch 4, Power resistor according to claim 4,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass By doing so, that is
die erste Achse und die Haupterstreckungsachse (A) des Grundkörpersthe first axis and the main extension axis (A) of the main body
(10) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. (10) are aligned substantially parallel to each other.
Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Power resistor according to at least one of the preceding claims, characterized in that:
die Undulation des elektrischen Leiters (12) mehrere Extremstellen (14) aufweist, wobei ein Teil der Extremstellen (14a) dem Grundkörper (10) zugewandt ist und der andere Teil der Extremstellen (14b) dem Grundkörper (10) abgewandt ist. the undulation of the electrical conductor (12) has a plurality of extreme points (14), wherein a part of the extreme points (14a) facing the base body (10) and the other part of the extreme points (14b) facing away from the base body (10).
Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Power resistor according to at least one of the preceding claims, characterized in that:
der Grundkörper (10) mindestens ein im Wesentlichen planes Stützelement (22) umfasst. the base body (10) comprises at least one substantially planar support element (22).
Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Power resistor according to at least one of the preceding claims, characterized in that:
der Grundkörper (10) mindestens eine Kante (16), insbesondere eine zu der Haupterstreckungsachse (A) des Grundkörpers (12) im Wesentlichen parallele Kante (16), aufweist, an welcher der elektrische Leiter (12) anliegt. the base body (10) has at least one edge (16), in particular an edge (16) substantially parallel to the main extension axis (A) of the base body (12), against which the electrical conductor (12) rests.
Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Power resistor according to at least one of the preceding claims, characterized in that:
der elektrische Leiter (12) formschlüssig und/oder kraftschlüssig an einer Kante (16) des Grundkörpers (10) angebracht ist.
the electrical conductor (12) is mounted in a form-fitting and / or force-locking manner on an edge (16) of the base body (10).
10. Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass 10. The power resistor according to claim 1, characterized in that
an dem Grundkörper (10) mindestens ein Befestigungselement (18) vorgesehen ist, welches zum Befestigen, insbesondere zum stoffschlüssigen Befestigen, des elektrischen Leiters (12) an dem Grundkörper (10) dient. on the base body (10) at least one fastening element (18) is provided, which serves for fastening, in particular for material-locking fastening, of the electrical conductor (12) on the base body (10).
11. Leistungswiderstand nach Anspruch 10, 11. The power resistor according to claim 10,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass By doing so, that is
das Befestigungselement (18) ein Niet ist, welcher an dem Grundkörper (10) vernietet ist. the fastening element (18) is a rivet, which is riveted to the base body (10).
12. Leistungswiderstand nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass 12. The power resistor according to claim 1, characterized in that
der Grundkörper (10) ein elektrisch isolierendes Material umfasst.
the base body (10) comprises an electrically insulating material.
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