高功率电阻器转让专利
申请号 : CN200510099893.0
文献号 : CN1763869B
文献日 : 2010-06-16
发明人 : T·希利瑟 , G·帕尔克
申请人 : 埃尔迪斯埃姆基及施米德公司
摘要 :
一种改进的高功率电阻器，包括壳体(1)，该壳体(1)可被冷却介质穿行或者就是穿行有冷却介质，并且在该壳体(1)内提供有一个或多个电阻元件(3)。
权利要求 :
1.一种高功率电阻器，带有壳体(1)，该壳体(1)可被冷却介质穿行或者就是穿行有冷却介质，并且在该壳体(1)内提供有多个平行的扁平状电阻元件(3)，在所述电阻元件(3)之间提供有隔板(2)，所述隔板(2)能够用作冷却介质的引导装置。
2.根据权利要求1所述的高功率电阻器，其特征在于，所述电阻元件(3)数目为三个。
3.根据权利要求1所述的高功率电阻器，其特征在于，该壳体(1)是由塑料材料制成。
4.根据权利要求1所述的高功率电阻器，其特征在于，在壳体(1)处提供有用于供给和排出冷却介质的接头(6)。
5.根据在前任一项权利要求所述的高功率电阻器，其特征在于，在壳体(1)处提供有接线盒(7)。
6.根据权利要求5所述的高功率电阻器，其特征在于，所述高功率电阻器包括用于将电阻元件(3)与接线盒(7)连接的密封连接件(5)。
7.根据权利要求1所述的高功率电阻器，其特征在于，该壳体(1)是由热塑材料制成。
8.一种电阻单元，包括多个如权利要求1～7的任一项中所要求的高功率电阻器(11)。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种高功率电阻器和包括多个这种高功率电阻器的电阻单元。
背景技术
高功率电阻器特别是用来制动电动机，尤其是用在可控硅传动特别是高频率可控硅传动中，但是也用于电力传动控制领域中许多其它的应用。特别是在汽车工程中也需要高功率电阻器。
已知的高功率电阻器包括具有电阻的线材，将该线材缠绕在一个芯上，该芯通常能承受高温。已知也有高功率电阻器是用没有缠绕在芯上的螺旋线制成。该线具有电绝缘层。电阻器被放置在导热材料内，而该导热材料被充当热交换器的金属壳体包围。
特别是当高工作频率例如工作频率高于1kHz时和/或当重要的是保持电流波形时，在该已知的高功率电阻器中会出现问题。在该已知的功率电阻器中，这些问题的出现特别是由于它们具有由其结构带来的一定电容和/或电感，由此而会以一种不可允许的方式损害到电压信号和/或电流信号的例如是矩形或正弦曲线的形状和形式。
已知的高功率电阻器包括具有电阻的线材，将该线材缠绕在一个芯上，该芯通常能承受高温。已知也有高功率电阻器是用没有缠绕在芯上的螺旋线制成。该线具有电绝缘层。电阻器被放置在导热材料内，而该导热材料被充当热交换器的金属壳体包围。
特别是当高工作频率例如工作频率高于1kHz时和/或当重要的是保持电流波形时，在该已知的高功率电阻器中会出现问题。在该已知的功率电阻器中，这些问题的出现特别是由于它们具有由其结构带来的一定电容和/或电感，由此而会以一种不可允许的方式损害到电压信号和/或电流信号的例如是矩形或正弦曲线的形状和形式。
发明内容
本发明的目的是改进高功率电阻器。
按照本发明，该目的是通过权利要求1的特征来解决的。该高功率电阻器包括有壳体，该壳体可被冷却介质穿行或者就是穿行有冷却介质，并且在该壳体内提供有电阻元件。该冷却介质可为液态或气态。优选地，该冷却介质为液态。
在从属权利要求中描述了优选实施例。
优选地，该电阻元件是扁平状的。
在壳体内提供有多个电阻元件，优选是三个。这些电阻元件可以并联连接或串联连接。特别优选的是提供多个扁平状电阻元件，这些电阻元件布置成彼此平行。
优选地，在电阻元件之间提供有隔板。利用这些隔板将电阻元件彼此隔开。而且，该隔板可用作冷却介质的引导装置。当用扁平状隔板将扁平状电阻元件彼此隔开时，这就获得了一种特别简单的解决方案。
另一个优选实施例的特征在于该壳体是由塑料材料制成，优选是由热塑材料制成。这样的壳体可以以低成本制造。
在壳体处提供有接头，特别是用于供给和排出冷却介质的管接头。
优选地，在壳体处提供有接线盒。该接线盒可包括用于连接电线的电接触件。
另一个优选实施例的特征在于用于将电阻元件与接线盒连接的密封连接件。
本发明还涉及一种电阻单元，该电阻单元包括多个按照本发明的高功率电阻器。
利用本发明可以制造出一种用冷却介质冷却的特别是用液体冷却的高功率电阻器。它提供了一种具有高性能值并且特别是具有低阻抗和低感应的电阻器。特别有益的是，该高功率电阻器可用来制动电动机，特别是用于高频率可控硅传动中，但是也可以用于电力传动工程、特别是电力传动控制领域中的许多其它应用。另一个重要的应用领域是汽车工程。
特别是在轻质和/或高封装密度的电气和/或电子部件为主导的应用领域中，特别是在汽车工业中，希望能实现相当高的功率耗散。这特别是在紧急制动操作过程中是必须的。同时，所需的空间应该最小化。本发明为解决这些问题作了准备。
按照本发明，该目的是通过权利要求1的特征来解决的。该高功率电阻器包括有壳体，该壳体可被冷却介质穿行或者就是穿行有冷却介质，并且在该壳体内提供有电阻元件。该冷却介质可为液态或气态。优选地，该冷却介质为液态。
在从属权利要求中描述了优选实施例。
优选地，该电阻元件是扁平状的。
在壳体内提供有多个电阻元件，优选是三个。这些电阻元件可以并联连接或串联连接。特别优选的是提供多个扁平状电阻元件，这些电阻元件布置成彼此平行。
优选地，在电阻元件之间提供有隔板。利用这些隔板将电阻元件彼此隔开。而且，该隔板可用作冷却介质的引导装置。当用扁平状隔板将扁平状电阻元件彼此隔开时，这就获得了一种特别简单的解决方案。
另一个优选实施例的特征在于该壳体是由塑料材料制成，优选是由热塑材料制成。这样的壳体可以以低成本制造。
在壳体处提供有接头，特别是用于供给和排出冷却介质的管接头。
优选地，在壳体处提供有接线盒。该接线盒可包括用于连接电线的电接触件。
另一个优选实施例的特征在于用于将电阻元件与接线盒连接的密封连接件。
本发明还涉及一种电阻单元，该电阻单元包括多个按照本发明的高功率电阻器。
利用本发明可以制造出一种用冷却介质冷却的特别是用液体冷却的高功率电阻器。它提供了一种具有高性能值并且特别是具有低阻抗和低感应的电阻器。特别有益的是，该高功率电阻器可用来制动电动机，特别是用于高频率可控硅传动中，但是也可以用于电力传动工程、特别是电力传动控制领域中的许多其它应用。另一个重要的应用领域是汽车工程。
特别是在轻质和/或高封装密度的电气和/或电子部件为主导的应用领域中，特别是在汽车工业中，希望能实现相当高的功率耗散。这特别是在紧急制动操作过程中是必须的。同时，所需的空间应该最小化。本发明为解决这些问题作了准备。
附图说明
下面参考附图对本发明的具体实施方式作详细解释，附图中：
图1示出了高功率电阻器的立体分解图；
图2示出了图1所示高功率电阻器的侧视图；
图3示出了图1和图2所示高功率电阻器的俯视图；
图4示出了穿过图1～图3所示高功率电阻器的电阻元件的截面；
图5示出了图1～图3所示高功率电阻器在组装状态下的立体图；
图6示出了包括四个如图1～图3以及图5所示的高功率电阻器的电阻单元；和
图7示出了穿过高功率电阻器的一个变型实施例的截面。
图1示出了高功率电阻器的立体分解图；
图2示出了图1所示高功率电阻器的侧视图；
图3示出了图1和图2所示高功率电阻器的俯视图；
图4示出了穿过图1～图3所示高功率电阻器的电阻元件的截面；
图5示出了图1～图3所示高功率电阻器在组装状态下的立体图；
图6示出了包括四个如图1～图3以及图5所示的高功率电阻器的电阻单元；和
图7示出了穿过高功率电阻器的一个变型实施例的截面。
具体实施方式
附图中所示出的高功率电阻器包括壳体，该壳体包括上壳体部件1和下壳体部件1。壳体部件1是热塑材料的模制(molded)部件。它们彼此结合并且形成一个封闭的、抗压的、密封的壳体。对于塑料材料，例如可使用带有30％尼龙和40％玻璃填充物的尼龙6.6或尼龙4.6，这正如通常在汽车工业使用的那样，但是也可使用其它的塑料材料。
在该壳体中布置有三个电阻元件3。电阻元件3是扁平状设计。它们彼此间平行地并且以一定的间隔地延伸。电阻元件3为矩形，该矩形比壳体部件1形成的矩形稍小。
用两个隔板2将电阻元件3彼此隔开。隔板2同样是扁平状的。它们具有矩形形状并且比电阻元件3的矩形稍大而比壳体部件1的矩形稍小。隔板2由热塑材料制成。用于壳体部件1的那些材料也同样可用于隔板2。隔板2可以使用与壳体部件1相同的材料制成。
称为管接头的接头6被模制到壳体部件1上。接头6位于壳体部件1的纵向侧边的末端。一个接头6用作冷却介质的进口，另一个接头6用作冷却介质的出口。该冷却介质是水或水-乙二醇混合物或油。也可使用其它的冷却介质。该液态冷却介质穿行过壳体1。在穿行过程中，它冷却了在电流的作用下被加热的电阻元件3。壳体部件1以密封和抗压的方式彼此连接，使得没有冷却介质会泄漏。隔板2引导冷却介质经过电阻元件3而穿过壳体1。它们实现了冷却介质的均匀分布和对电阻元件3的均匀冷却。
当电阻元件3串联连接时，它们具有连接材料4，连接材料4具有U形设计并且各自被焊接到电阻元件3上。然后用电线(图中未示出)将连接材料4彼此连接。
图4示出了穿过电阻元件3的截面。从图4中可得知，电阻元件3在两面都具有薄的电绝缘层10。层10被施加到电阻元件3上。
在壳体1处提供有接线盒7，该接线盒7位于矩形壳体1的窄边并且其长度与该窄边的长度一致。该接线盒7具有矩形横截面，其高度与壳体1的高度一致。然而，该接线盒7的高度也可以是壳体高度的多倍，例如两倍(图5)或四倍(图6)。
在接线盒7面对壳体1的一侧提供有孔，连接销5能插入到孔中。连接销5在其中部具有O形圈，该O形圈被夹持在接线盒7面对壳体1的壁和连接销5的肩状部之间，并且该O形圈实现了对于壳体1的密封。连接销5还具有舌片，舌片伸入到壳体1内并且各自与一个或多个电阻元件3电连接。
接线盒7包括导电接头(在图中未示出)，导电接头是为伸入到接线盒7内的连接销5部分与接触件9的导电连接而提供。接触件9位于接线盒7的末端处。接触件9形成为插座，用来插入用于电阻元件的电连接线，电连接线可被固定在接触件9上。接线盒7用盖8封闭。通过移走盖8就可接近接线盒7的内部。接线盒7包括可在串联或并联连接的电阻元件和接触件9之间建立必要连接的元件(图中未示出)。
图6示出了包括四个高功率电阻器11的电阻单元。在电阻元件11的纵向侧面上，各自提供有四个间隔开的向外延伸的凸出部，凸出部包括孔12，这些孔12彼此各自对齐并且可将诸如紧固螺钉或紧固螺栓的紧固元件插入到孔12。
图7示出了该高功率电阻器的变型实施例，其中仅提供有一个电阻元件3并且没有隔板2。电阻元件3在两面各自具有薄的电绝缘层10。在彼此面对的层10的表面和壳体部件1的侧面之间各自提供有可供冷却剂13穿行的空隙。
通过使用塑料材料特别是热塑材料，大大减小了该高功率电阻器的重量。其形状和结构也更好地适合于很多应用，特别是在汽车工业中的应用。冷却介质特别是液态冷却介质的使用在电阻元件和特别是液态冷却介质之间产生了高效的热传输。
电阻元件可用大的扁平的电阻材料带制成，该电阻材料例如是铝铬合金、镍铬合金或其它适合的材料。它可以用简单的方式模制而成，以便获得所需的电阻值和所需的功率值。有用的材料特别是包括Yhf、Y和ISE类型的铝铬合金，80/20、70/30和30/20的镍铬合金，以及其它材料。该材料的厚度依赖于所需的功率分布和所需的电流；其通常为0.25～0.5mm，但是更小或更大的值也是可能的。电阻元件的尺寸可上至400mm×250mm，并且在特别情况下甚至可以更大。
壳体部件1和隔板2的材料可按照要求特别是按照液态冷却介质的类型来选择。特别有用的材料包括导热塑料材料，尤其是合成树脂，它实现了恒定的和准确的电和热的绝缘。特别有用的材料包括Protavic牌的L112-2、L135、L163和L181，以及其它材料。
在该壳体中布置有三个电阻元件3。电阻元件3是扁平状设计。它们彼此间平行地并且以一定的间隔地延伸。电阻元件3为矩形，该矩形比壳体部件1形成的矩形稍小。
用两个隔板2将电阻元件3彼此隔开。隔板2同样是扁平状的。它们具有矩形形状并且比电阻元件3的矩形稍大而比壳体部件1的矩形稍小。隔板2由热塑材料制成。用于壳体部件1的那些材料也同样可用于隔板2。隔板2可以使用与壳体部件1相同的材料制成。
称为管接头的接头6被模制到壳体部件1上。接头6位于壳体部件1的纵向侧边的末端。一个接头6用作冷却介质的进口，另一个接头6用作冷却介质的出口。该冷却介质是水或水-乙二醇混合物或油。也可使用其它的冷却介质。该液态冷却介质穿行过壳体1。在穿行过程中，它冷却了在电流的作用下被加热的电阻元件3。壳体部件1以密封和抗压的方式彼此连接，使得没有冷却介质会泄漏。隔板2引导冷却介质经过电阻元件3而穿过壳体1。它们实现了冷却介质的均匀分布和对电阻元件3的均匀冷却。
当电阻元件3串联连接时，它们具有连接材料4，连接材料4具有U形设计并且各自被焊接到电阻元件3上。然后用电线(图中未示出)将连接材料4彼此连接。
图4示出了穿过电阻元件3的截面。从图4中可得知，电阻元件3在两面都具有薄的电绝缘层10。层10被施加到电阻元件3上。
在壳体1处提供有接线盒7，该接线盒7位于矩形壳体1的窄边并且其长度与该窄边的长度一致。该接线盒7具有矩形横截面，其高度与壳体1的高度一致。然而，该接线盒7的高度也可以是壳体高度的多倍，例如两倍(图5)或四倍(图6)。
在接线盒7面对壳体1的一侧提供有孔，连接销5能插入到孔中。连接销5在其中部具有O形圈，该O形圈被夹持在接线盒7面对壳体1的壁和连接销5的肩状部之间，并且该O形圈实现了对于壳体1的密封。连接销5还具有舌片，舌片伸入到壳体1内并且各自与一个或多个电阻元件3电连接。
接线盒7包括导电接头(在图中未示出)，导电接头是为伸入到接线盒7内的连接销5部分与接触件9的导电连接而提供。接触件9位于接线盒7的末端处。接触件9形成为插座，用来插入用于电阻元件的电连接线，电连接线可被固定在接触件9上。接线盒7用盖8封闭。通过移走盖8就可接近接线盒7的内部。接线盒7包括可在串联或并联连接的电阻元件和接触件9之间建立必要连接的元件(图中未示出)。
图6示出了包括四个高功率电阻器11的电阻单元。在电阻元件11的纵向侧面上，各自提供有四个间隔开的向外延伸的凸出部，凸出部包括孔12，这些孔12彼此各自对齐并且可将诸如紧固螺钉或紧固螺栓的紧固元件插入到孔12。
图7示出了该高功率电阻器的变型实施例，其中仅提供有一个电阻元件3并且没有隔板2。电阻元件3在两面各自具有薄的电绝缘层10。在彼此面对的层10的表面和壳体部件1的侧面之间各自提供有可供冷却剂13穿行的空隙。
通过使用塑料材料特别是热塑材料，大大减小了该高功率电阻器的重量。其形状和结构也更好地适合于很多应用，特别是在汽车工业中的应用。冷却介质特别是液态冷却介质的使用在电阻元件和特别是液态冷却介质之间产生了高效的热传输。
电阻元件可用大的扁平的电阻材料带制成，该电阻材料例如是铝铬合金、镍铬合金或其它适合的材料。它可以用简单的方式模制而成，以便获得所需的电阻值和所需的功率值。有用的材料特别是包括Yhf、Y和ISE类型的铝铬合金，80/20、70/30和30/20的镍铬合金，以及其它材料。该材料的厚度依赖于所需的功率分布和所需的电流；其通常为0.25～0.5mm，但是更小或更大的值也是可能的。电阻元件的尺寸可上至400mm×250mm，并且在特别情况下甚至可以更大。
壳体部件1和隔板2的材料可按照要求特别是按照液态冷却介质的类型来选择。特别有用的材料包括导热塑料材料，尤其是合成树脂，它实现了恒定的和准确的电和热的绝缘。特别有用的材料包括Protavic牌的L112-2、L135、L163和L181，以及其它材料。