DE202004003677U1 - Electric heater element comprises an electric conductor with a plastic core and an outer cover containing metal which at least partially consists of gold and/or silver - Google Patents

Electric heater element comprises an electric conductor with a plastic core and an outer cover containing metal which at least partially consists of gold and/or silver Download PDF

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Abstract

The electric heater element comprises an electric conductor (10) with a plastic core (12) and an outer cover (14) containing metal which at least partially consists of gold and/or silver.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a heating element according to the preamble of claim 1.

Zur Herstellung von elektrisch beheizbaren Sitzen oder Lenkrädern werden elektrische Heizelemente benötigt, die in der Regel eine Vielzahl von Heizdrähten aufweisen. Diese Heizdrähte können bspw. aus Kupfer oder aus einem anderen geeigneten Leitermaterial mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit bestehen und können ggf. durch eine äußere Isolierung abgeschirmt und/oder verstärkt sein. Heizdrähte, die zumindest teilweise aus Kupfer bestehen, sind jedoch nur begrenzt mechanisch belastbar, so dass nach länger dauernder Benutzung Störungen durch Materialermüdungen und/oder -brüchen auftreten können. Dies liegt in erster Linie an der nur ungenügenden Biege-Wechsel-Belastbarkeit des Kupfermaterials.to Production of electrically heated seats or steering wheels will be electrical heating elements needed which usually have a plurality of heating wires. These heating wires can, for example. made of copper or of another suitable conductor material sufficient electrical conductivity exist and can possibly by an external insulation shielded and / or reinforced be. heating wires, which are at least partially made of copper, but are limited mechanically loadable, so that after prolonged use disturbances material fatigue and / or breaks may occur. This is primarily due to the insufficient bending-load capacity of the Copper material.

Um diesem Problem abzuhelfen, können sog. Manteldrähte verwendet werden, bei denen elektrische Leiter mit einem Stahlkern versehen sind, die einen Kupfermantel aufweisen. Ein Manteldraht aus einem Mantel aus Platin und einem Kern aus einem edelmetallhaltigen Werkstoff ist aus der DE 38 32 342 C1 bekannt. Der Kern kann auf Kriterien wie Flexibilität, Reiß- und Zugfestigkeit und Biege-Wechsel-Festigkeit abgestimmt werden, während der Mantel hinsichtlich der gewünschten elektrischen Eigenschaften optimiert werden kann.To remedy this problem, so-called sheathed wires can be used, in which electrical conductors are provided with a steel core having a copper sheath. A sheath wire of a sheath of platinum and a core of a precious metal-containing material is from the DE 38 32 342 C1 known. The core can be tuned to criteria such as flexibility, tear and tensile strength and flex life, while optimizing the shell for the desired electrical properties.

Ein Manteldraht mit einem Kern aus rosffreiem Stahldraht und einem Mantel aus Kupfer ist aus der DE 196 38 372 A1 bekannt. Ein Manteldraht, bei dem der Mantel aus Stahl und der Kern aus Kupfer oder wahlweise umgekehrt bestehen kann, ist schließlich in der DE 102 06 336 A1 beschrieben.A sheathed wire with a core of roseless steel wire and a sheath of copper is from the DE 196 38 372 A1 known. A sheath wire, in which the sheath can be made of steel and the core of copper or optionally vice versa, is finally in the DE 102 06 336 A1 described.

Ein bedeutender Nachteil dieser bekannten Materialkombinationen besteht in den relativ hohen Kosten und der nur begrenzten Korrosionsbeständigkeit der Manteldrähte. Die Kupferumhüllung leitet zwar den elektrischen Strom für die meisten Anwendungsfälle aus reichend gut, doch ist es für manche Einsatzzwecke nicht ausreichend gegen Korrosion beständig.One significant disadvantage of these known material combinations exists in the relatively high cost and limited corrosion resistance the sheath wires. The copper cladding Although it conducts the electric current for most applications from reaching good, but it is for some applications are not sufficiently resistant to corrosion.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Heizelement mit einem elektrischen Leiter zur Verfügung zu stellen, der ausreichend dauerbelastbar und korrosionsbeständig ist und der kostengünstig herzustellen ist.One The aim of the present invention is to provide a heating element with To provide an electrical conductor, the sufficient durable and resistant to corrosion and is inexpensive to manufacture is.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Dem gemäß weist ein elektrischer Leiter mit einem fadenförmigen Kern aus Kunststoff eine Ummantelung auf, die zumindest anteilig aus Gold und/oder Silber besteht. Die Ummantelung kann auch eine Gold-Silber-Legierung aufweisen. Ein solcher elektrischer Leiter zeichnet sich durch einen sehr geringen elektrischen Widerstand und eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Der fadenförmige Kern des elektrischen Leiters besteht aus einem Kunststoff, der ausreichend zug- und bruchfest ist. Als Kunststoff kann insbesondere ein Polyamidkunststoff zum Einsatz kommen, der neben der mechanischen Festigkeit über eine ausgeprägte Temperaturbeständigkeit verfügt, so dass es für den vorgesehenen Einsatzzweck, insbesondere für einen Heizdrahtes o. dgl. ideal geeignet ist. Die Ummantelung aus Gold, Silber oder einer Gold-Silber-Legierung ist sehr duktil. Daher kann dieser Verbund einer Biegewechselbelastung auch über eine lange Zeit hervorragend widerstehen.This The aim of the invention is the subject of the independent claim reached. The according points an electrical conductor with a filamentous core made of plastic a sheath on, at least proportionally of gold and / or silver consists. The sheath may also comprise a gold-silver alloy. Such an electrical conductor is characterized by a very low electrical Resistance and a very high corrosion resistance. The thread-shaped core The electrical conductor is made of a plastic that is sufficient is tensile and unbreakable. As a plastic, in particular a polyamide plastic be used, in addition to the mechanical strength over a pronounced Temperature resistance features, so that it for the intended use, especially for a heating wire o. The like. Ideal suitable is. The sheath of gold, silver or a gold-silver alloy is very ductile. Therefore, this composite of a bending stress also over to withstand a long time excellently.

Als Kunststoffkern eignen sich auch anderer Kunststoffmaterialien, bspw. Polytetraflourethylen (PTFE), Polyurethan oder andere reißfeste und mechanisch stabile Thermoplaste. Ggf. kann es von Vorteil sein, wenn der Kunststoffkern eine Faserverstärkung aufweist. Hierdurch kann die Reißfestigkeit noch weiter erhöht werden, ohne dass die Flexibilität darunter leiden muss.When Plastic core are also other plastic materials, eg. Polytetrafluoroethylene (PTFE), polyurethane or other tear resistant and mechanically stable thermoplastics. Possibly. it may be an advantage when the plastic core has a fiber reinforcement. This can the tear resistance still further increased without the flexibility below must suffer.

Aufgrund seiner günstigen Eigenschaften kann der erfindungsgemäße elektrische Leiter besonders vorteilhaft als übernähbare Heizlitze eingesetzt werden kann. Zudem ist der Faden so niederohmig, dass er als Elektrode oder Heizdraht für einen 12-Volt-Betrieb in Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Die Kosten für den erfindungsgemäßen Leiter liegen im Bereich von normalen isolierten Heizlitzen.by virtue of its cheap Properties of the electrical conductor according to the invention can be particularly advantageous as überähbare Heizlitze can be used. In addition, the thread is so low that he used as an electrode or heating wire for a 12 volt operation in Vehicles can be used. The costs for the conductor according to the invention are in the range of normal insulated heating strands.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Leiter zu einem Leiterbündel bzw. zu einer Litze zusammengefasst sind. Das extrem reiß- und zugfeste Polyamid ist hierbei von der extrem duktilen Gold-Silber-Legierung umschlossen. Ein derartiges Filament ist extrem biegewechselbelastbar und damit bruchfest. Der elektrische Widerstand kann dabei zwischen ca. 60 und 370 Ohm pro Meter für ein Filament liegen.A Embodiment of the invention provides that a plurality of conductors to a conductor bundle or combined into a strand. The extremely tear and tensile strength Polyamide is in this case of the extremely ductile gold-silver alloy enclosed. Such a filament is extremely resistant to bending stress and thus unbreakable. The electrical resistance can be between about 60 and 370 ohms per meter for a filament lie.

Mehrere derartige Filamente können einen Faden bilden. Drei oder mehr Fäden können zu einem Zwirn verdreht werden. Eine Reihe dieser Zwirne können darüber hinaus nochmals verdrillt werden und können dadurch zu einen elektrischen Leiter mit einer Vielzahl von Einzelfilamenten verdreht werden, der einen ohmschen Widerstand von ca. einem Ohm pro Meter oder weniger aufweist. Damit lässt sich der elektrische Leiter vorteilhaft als Elektrode oder Heizleiter einsetzen. Wird dieser Zwirn übernäht, so kann die Nähnadel durchaus einige dieser Filamente zerstören, ohne dass die elektrische Funktion hierunter leidet. Die Nähnadel kann immer nur sehr wenige der Vielzahl von vorhandenen Filamenten zerstören. Die Fixierung durch den Nähfaden kann auch nicht zu einem mechanischen Bruch führen, da der Faden extrem bruchfest ist.Several such filaments can form a thread. Three or more threads can be twisted into a thread. In addition, a number of these threads can be twisted again and can thereby be twisted into an electrical conductor with a plurality of individual filaments, which has an ohmic resistance of about one ohm per meter or less. Thus, the electrical conductor can advantageously be used as an electrode or heat conductor. If this thread is sewn, the sewing needle can destroy some of these filaments without the electrical function suffers. The sewing needle can only ever destroy very few of the multiplicity of filaments present. The Fixation by the sewing thread can not lead to a mechanical breakage, since the thread is extremely resistant to breakage.

Ein Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen elektrischen Leiters ist ein dünn versilberter Polyamidfaden. Dieser wird galvanisch mit der Gold-Silber-Legierung verstärkt. Dadurch wird ein niedriger Widerstand von ca. 0,2 bis 1,2 Ohm pro Meter erreicht und trotzdem bleibt der textile, dünne Charakter des Fadens erhalten.One Starting material of the electrical conductor according to the invention is a thin one silvered polyamide thread. This becomes galvanic with the gold-silver alloy strengthened. This will provide a low resistance of about 0.2 to 1.2 ohms per Meters and still remains the textile, thin character of the thread.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims as well as from the following description of the figures.

Dabei zeigenthere demonstrate

1 einen Querschnitt durch einen elektrischen Leiter 1 a cross section through an electrical conductor

2 eine Draufsicht auf ein elektrisches Heizelement 2 a plan view of an electric heating element

1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen elektrischen Leiters, der einen Kern aus Kunststoff und eine Umhüllung aus einem Edelmetall aufweist. 1 shows a cross section of an electrical conductor according to the invention, which has a core made of plastic and a sheath of a precious metal.

Der elektrische Leiter 10 umfasst einen fadenförmigen Kern 12 aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, der sehr bruchfest, reißfest und temperaturbeständig ist. Der faden förmige Kern 12 ist mit einer Umhüllung 14 aus einer Gold-Silber-Legierung umhüllt, die insbesondere auf galvanischem Weg aufgebracht sein kann. Die Umhüllung 14 ist seht duktil und damit über eine lange Betriebsdauer sehr biegewechselbeständig. Der Kern 12 ist sehr reißfest und biegewechselbelastbar, so dass der elektrische Leiter 10 ideale mechanische Eigenschaften und sehr gute elektrische Eigenschaften, bspw. für den Einsatz als elektrischer Heizleiter o. dgl. aufweist.The electrical conductor 10 includes a thread-like core 12 made of plastic, in particular polyamide, which is very break-resistant, tear-resistant and temperature-resistant. The thread-shaped core 12 is with a serving 14 wrapped in a gold-silver alloy, which may be applied in particular by electroplating. The serving 14 is see ductile and thus over a long service life very resistant to bending. The core 12 is very tear-resistant and bendable, so that the electrical conductor 10 ideal mechanical properties and very good electrical properties, eg. For use as electrical heating conductor o. The like. Has.

Die Querschnittsflächen von Kern 12 und Mantel 14 können ungefähr gleich sein. Je nach Bedarf kann die Querschnittsfläche des Kerns 12 größer oder kleiner als die des Mantels 14 sein. Bei einem Leiter 10, der besonders starker mechanischer Beanspruchung ausgesetzt ist, kann es bspw. sinnvoll sein, den Kerndurchmesser größer zu wählen, um einen Bruch oder eine Verletzung des Leiters 10 bzw. des metallischen Mantels 14 zuverlässig auszuschließen.The cross-sectional areas of core 12 and coat 14 can be about the same. As needed, the cross-sectional area of the core 12 greater or smaller than that of the coat 14 be. At a ladder 10 , which is exposed to particularly strong mechanical stress, it may, for example, be useful to choose the core diameter larger, to break or a violation of the head 10 or the metallic shell 14 reliably exclude.

Ggf. kann um die Ummantelung 14 eine zusätzliche Isolationsschicht (nicht dargestellt) angeordnet sein, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht.Possibly. can around the sheath 14 an additional insulating layer (not shown) may be arranged, which preferably consists of plastic.

Der Kerndurchmesser kann zwischen ca. 0,01 mm und ca. 1 mm betragen, während ein sinnvoller Durchmesser für die Ummantelung 14 bei ca. 0,02 bis 3 mm liegen kann.The core diameter can be between about 0.01 mm and about 1 mm, while a reasonable diameter for the sheath 14 can be about 0.02 to 3 mm.

Zur Herstellung des elektrischen Leiters 10 kann ein Kunststofffaden, bspw. aus Polyamid, der ggf. zuvor dünn versilbert werden kann, mit einer galvanisch aufgebrachten Schicht aus Gold oder einer Gold-Silber-Legierung versehen werden.For the production of the electrical conductor 10 For example, a plastic thread, for example made of polyamide, which may possibly be thinly silvered beforehand, can be provided with a galvanically applied layer of gold or a gold-silver alloy.

Die elektrischen Leiter 10 entsprechend 1 können in vorteilhafter Weise zu einem Leiterelement bzw. zu einem Zwirn verdreht werden. So können bspw. 30 bis 50 Einzelfilamente (Leiter 10) zu einem Faden verzwirnt werden, von denen wiederum mehrere zu einem elektrischen Leiterelement verzwirnt werden können. So kann ein Leiterelement mit einer Vielzahl von Einzelfilamenten gebildet werden, das sich problemlos vernähen lässt. Wird das Leiterelement von einer Nähnadel durchstoßen, so werden nur einzelne der Filamente verletzt, ohne dass dies die Gesamtfunktion oder die elektrischen oder mechanischen Eigenschaften des Leiterelements nennenswert beeinflusst. Die Fixierung durch einen Nähfaden kann zudem nicht zu einem mechanischen Bruch führen, da der Faden sehr bruchfest ist.The electrical conductors 10 corresponding 1 can be twisted in an advantageous manner to a conductor element or to a twisted yarn. Thus, for example, 30 to 50 individual filaments (ladder 10 ) are twisted into a thread, of which in turn several can be twisted to form an electrical conductor element. Thus, a conductor element can be formed with a plurality of individual filaments, which can be sewn easily. If the conductor element is pierced by a sewing needle, only some of the filaments are damaged without this having any significant influence on the overall function or the electrical or mechanical properties of the conductor element. The fixation by a sewing thread also can not lead to a mechanical break, since the thread is very resistant to breakage.

Der elektrische Leiter 10 bzw. das erfindungsgemäße Leiterelement, das aus einer Vielzahl von verzwirnten elektrischen Leitern 10 besteht, eignet sich zur Bildung von elektrischen Heizelementen, insbesondere zum Einbau in Fahrzeugsitzen oder in Lenkrädern.The electrical conductor 10 or the conductor element according to the invention, which consists of a plurality of twisted electrical conductors 10 is suitable for the formation of electrical heating elements, in particular for installation in vehicle seats or in steering wheels.

2 zeigt ein elektrisches Heizelement (20) mit einem Paar Elektroden (30), welche über eine Vielzahl von Heizleitern (40) miteinander verbunden sind. Die Elektroden (30) ihrerseits sind über elektrische Verbindungsleitungen (50) mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden. Im Betrieb strömt Strom aus der Stromquelle über die eine Elektrode (30) in die Vielzahl von Heizleitern (40). Von dort fließt er über die andere Elektrode (30) wieder zur Stromquelle zurück. Bei diesem Heizelement weisen vorzugsweise sowohl die Elektroden als auch die Heizleiter erfindungsgemäße Leiter mit Kunststoffkern und Gold-Silber-Beschichtung auf. Dabei sind die Heizleiter zur entsprechenden Erhöhung ihres Widerstandes mit einer dünneren Edelmetallbeschichtung ausgestattet als die Elektrodenleiter. 2 shows an electrical heating element ( 20 ) with a pair of electrodes ( 30 ), which have a large number of heating conductors ( 40 ) are interconnected. The electrodes ( 30 ) in turn are connected via electrical connection lines ( 50 ) connected to a power source, not shown. In operation, current flows from the power source via the one electrode ( 30 ) in the plurality of heating conductors ( 40 ). From there it flows over the other electrode ( 30 ) back to the power source. In this heating element, both the electrodes and the heating conductors preferably have inventive conductors with plastic core and gold-silver coating. The heating conductors are equipped with a thinner noble metal coating than the electrode conductors for a corresponding increase in their resistance.

1010
elektrischer Leiterelectrical ladder
1212
Kerncore
1414
Umhüllung/UmmantelungCoating / sheath
2020
elektrisches Heizelementelectrical heating element
3030
Elektrodeelectrode
4040
Heizleiterheating conductor
5050
Verbindungsleitungeninterconnectors

Claims (15)

Elektrisches Heizelement (20) mit einem elektrischen Leiter (10) mit einem fadenförmigen Kern (12) aus Kunststoff und einer metallhaltigen Ummantelung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (14) zumindest anteilig aus Gold und/oder Silber besteht.Electric heating element ( 20 ) with an electrical conductor ( 10 ) with a thread-like core ( 12 ) made of plastic and a metal-containing sheath ( 14 ), characterized in that the sheath ( 14 ) consists at least partly of gold and / or silver. Heizelement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (14) zumindest anteilig aus einer Legierung, umfassend Gold und/oder Silber, besteht, vorzugsweise im wesentlichen vollständig aus Silber und Gold.Heating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the sheath ( 14 ) consists at least partially of an alloy comprising gold and / or silver, preferably substantially entirely of silver and gold. Heizelement (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fadenförmige Kern (12) aus einem elastischen, reißfesten und temperaturbeständigen Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff besteht.Heating element ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the thread-like core ( 12 ) consists of an elastic, tear-resistant and temperature-resistant plastic, in particular a thermoplastic material. Heizelement (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der fadenförmige Kern (12) im Wesentlichen aus Polyamid besteht.Heating element ( 20 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thread-like core ( 12 ) consists essentially of polyamide. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fadenförmige Kern (12) aus Kunststoff eine Faserverstärkung aufweist.Heating element ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the thread-like core ( 12 ) Made of plastic has a fiber reinforcement. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die metallische Ummantelung (14) eine Isolationsschicht angeordnet ist.Heating element ( 20 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that around the metallic sheath ( 14 ) An insulating layer is arranged. Heizelement (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllende Isolationsschicht aus Kunststoff besteht.Heating element ( 20 ) according to claim 6, characterized in that the enveloping insulating layer consists of plastic. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kern (12) und Ummantelung (14) Querschnittsflächen in einem Verhältnis zwischen 1 : 4 bis 10 : 1 aufweisen.Heating element ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that core ( 12 ) and sheath ( 14 ) Have cross-sectional areas in a ratio between 1: 4 to 10: 1. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kern (12) und Ummantelung (14) ungefähr gleich große Querschnittsflächen aufweisen.Heating element ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that core ( 12 ) and sheath ( 14 ) have approximately equal cross-sectional areas. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser ungefähr 0,01 bis 1 mm beträgt.Heating element ( 20 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the core diameter is about 0.01 to 1 mm. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Ummantelung (14) ungefähr 0,02 bis 3 mm beträgt.Heating element ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the casing ( 14 ) is about 0.02 to 3 mm. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement mindestens zwei elektrische Leiter (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.Heating element ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element has at least two electrical conductors ( 10 ) according to one of claims 1 to 11. Heizelement (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter (10) in einem Leiterbündel angeordnet sind.Heating element ( 20 ) according to claim 12, characterized in that a plurality of conductors ( 10 ) are arranged in a conductor bundle. Heizelement (20) nach Anspruch 12 oder 13, bei dem verschiedenartige Leiter (10) in einem Leiterbündel angeordnet sind.Heating element ( 20 ) according to claim 12 or 13, wherein different conductors ( 10 ) are arranged in a conductor bundle. Heizelement (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (10) als Elektrode und/oder als Heizleiter dient.Heating element ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical conductor ( 10 ) serves as an electrode and / or as a heating conductor.
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