DE69122216T2 - Komponente mit positiven Temperaturkoeffizienten - Google Patents

Komponente mit positiven Temperaturkoeffizienten

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein PTC-Element gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein PTC-Element enthält häufig einen Körper mit zwei parallelen Endflächen, welcher aus einer elektrisch leitenden Polymerkomposition mit einem spezifischen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten besteht. Das PTC-Element hat ferner zwei Elektroden, die in Kontakt mit den Endflächen des genannten Körpers stehen, um Strom durch den Körper zu leiten. Die Polymerkomposition besteht aus einem Polymermaterial und einem elektrisch leitenden Pulvermaterial, welches in dem Polymermaterial verteilt ist. Der Ausdruck PTC- Element ist eine anerkannte Bezeichnung für ein Element, dessen spezifischer Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten hat. PTC-Elemente werden in elektrischen Schaltungen als Überstromschutz verwendet.
  • Der Widerstand eines PTC-Elementes der oben genannten Art ist klein, beispielsweise einige mOhm (Milliohm), im normalen Betriebsbereich des Elementes, der sich beispielsweise bis 80ºC erstrecken kann und steigt leicht mit der Temperatur an. Wenn die Temperatur des Elementes diesen Wert überschreitet, beispielsweise infolge eines Überstromes, steigt der Widerstand sehr schnell an, und wenn eine bestimmte Temperatur überschritten wird, wechselt das Element plötzlich aus dem Niedrigwiderstandszustand in einen Hochwiderstands zustand, in welchem der Widerstandswert ein oder einige Dekaden kohm beträgt. Es ist bekannt, daß der Widerstand eines PTC-Elementes nach dem Übergang von Niedrigwiderstandszustand zum Hochwiderstandszustand nicht zu dem ursprünglichen Widerstandswert zurückkehrt In ernsteren Fällen, wenn das Element sehr großen elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, wie zum Beispiel Kurzschlußströmen, kommt es im Inneren oder in anderen Teilen der Polymerkomposition des PTC-Ele mentes zu Blasenbildung und Rißbildung, so daß das PTC-Element nicht länger funktionstüchtig ist, das heißt, das Element wird unbrauchbar.
  • Bei bekannten PTC-Elementen ist es das Ziel, die Elektroden so wirksam wie möglich an dem Körper aus der Polymerkomposition zu befestigen, um den bestmöglichen elektrischen Kontakt zu erhalten und folglich den Kontaktwiderstand klein zu halten. Um die gute Befestigung der Elektroden zu erreichen, werden diese normalerweise mit einer unebenen Oberflächenstruktur auf der Seite versehen, welche dem Körper aus der Polymerkomposition zugewendet ist, damit die Polymerkomposition während der Herstellung des PTC-Elementes schmelzen und in Hohlräume der Elektrodenfläche eindringen kann. Die Elektroden bestehen gewöhnlich aus Metallfolien, und ihre Befestigung erfolgt durch Aufpressen auf den Körper unter Hitze.
  • Ein PTC-Element der vorgenannten Art ist bekannt aus der EP- A-0 240 447. Diese Druckschrift befaßt sich insbesondere mit der Vermeidung der Einleitung von Zug- oder Scherkräften in den Polymerkörper, da solche Kräfte einen stärker verzerrenden Einfluß auf die Kennlinie des PTC-Elementes haben als Druckkräfte. Aus diesem Grunde sind die äußeren Anschlüsse des PTC-Elementes, die Kräfte in das PTC-Element einleiten könnten, nicht mit den dünnen Metallschichten verbunden, die auf dem Polymermaterial aufgebracht sind, sondern mit steifen Platten, welche die äußeren Seiten der genannten Metallschichten kontaktieren. Diese steifen Platten werden fest gegen den Polymerkörper mit seinen Metallschichten gepreßt durch druckerzeugende Vorrichtungen, die gleichzeitig eine mechanische Brücke zwischen den genannten Platten herstellen, um Scher- oder Zugspannungen an dem Polymerkörper vorbeizuleiten.
  • Aus der EP-A-O 026 456 ist ein PCT-Heizelement bekannt, das aus einer PTC-Scheibe mit einer Elektrode auf jeder Seite besteht. Diese Elektroden bestehen nicht wie gewöhnlich aus Metallfolien, die durch Metallabdeckung fest auf der PTC- Scheibe aufgebracht sind, sondern aus losen dünnen Platten aus duktilem Material, welche mit einem adäquaten Druck fortdauernd gegen die großen Flächen der PTC-Heizscheibe gepreßt werden. Der Gedanke hinter dieser Konstruktion besteht darin, die Massenherstellung durch Vermeidung der Anbringung von Metallfolienschichten auf der PTC-Heizscheibe zu vermeiden. Um die gewünschten Eigenschaften des PTC-Heizelementes zu erreichen, müssen zwei Bedingungen beachtet werden: Erstens müssen die Elektroden aus einem weichen Material bestehen, wie zum Beispiel unlegiertem Aluminium oder Blei, und zweitens muß während der Herstellung ein relativ hoher Druck für eine kurze Zeitdauer aufgebracht werden, welcher Druck etwa siebenmal so groß ist wie der permanente Druck, der nach der Herstellung aufrechterhalten werden muß. Durch diesen Herstellungsprozeß wird von einem Hystereseeffekt des Materials Gebraucht gemacht. Der hohe Druck während der Herstellung dient dazu, das weiche Elektrodenmaterial in Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der PTC-Heizscheibe zu quetschen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein PTC-Element der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches seine günstigen Eigenschaften nicht verliert, nachdem es aus dem Niedrigwiderstandszustand in den Hochwiderstandszustand während des Betriebes gewechselt hat.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein PTC-Element gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zusätzlichen Ansprüchen genannt.
  • Gemäß der Erfindung hat es sich als möglich erwiesen, den oben beschriebenen nachteiligen Prozesse während des Betriebes des PTC-Elementes entgegenzuwirken oder sie vollständige zu eliminieren und ein PTC-Element herzustellen, welches nach dem Übergang aus dem Niedrigwiderstandszustand in den Hochwiderstandszustand zu seinem ursprünglichen Widerstandswert zurückkehrt und wieder verwendbar ist, nachdem es Kurzschlußströmen ausgesetzt war. Ferner ändert das PTC-Element seinen Widerstand im Falle einer niedrigeren Energieentwicklung, das heißt, seine strombegrenzenden Eigenschaften sind besser.
  • Gemäß der Erfindung wird das obige Ergebnis erreicht durch Herstellung mindestens eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Elektrode und einem Körper aus einer elektrisch leitenden Polymerkomposition oder zwischen zwei Körpern aus elektrisch leitenden Polymerkompositionen in den PTC-Element, wobei der elektrische Kontakt sich dadurch auszeichnet, daß die Elektrode in freiem Kontakt mit dem genannten Körper steht beziehungsweise die genannten Körper in freiem Kontakt miteinander stehen, während ein Druck senkrecht zur genannten Kontaktfläche mittels einer Druckvorrichtung aufrechterhalten wird.
  • Der Ausdruck ''in freiem Kontakt stehen'' bedeutet hier und im folgenden, daß die betreffenden Elemente, die in freiem Kontakt miteinander stehen, nicht miteinander verbunden (fixiert) sind, sondern nur aneinander anliegen.
  • Eine mögliche Erklärung für das durch die Erfindung erreichte Wirkung kann die folgende sein: Während des normalen Stromdurchganges wird ein geringer Widerstand zwischen den Elementen, die in freiem Kontakt miteinander stehen, aufrechterhalten, bedingt durch den auf ihre Kontaktflächen ausgeübten Druck. Im Falle von Kurzschlußströmen treten zwischen den in freiem Kontakt miteinander stehenden Flächen abstoßende elektrodynamische Kräfte auf, die zu einer Trennung der Elemente führen und folglich zu einer Verminderung der Anzahl von Kontaktpunkten zwischen Elektrode und leitenden Partikeln in dem Körper aus der Polymerkomposition, der mit der Elektrode in freiem Kontakt steht, oder zwischen leitenden Partikeln in den Körpern aus Polymerkomposition, die in freiem Kontakt miteinander stehen. Dies führt zu einer Stromkonzentration in den verbleibenden Kontaktpunkten, wodurch geschmolzene Phasen in der Polymerkomposition an den Kontaktflächen und dem PTC-Element auftreten und das PTC- Element an den Kontaktflächen anspricht, ohne daß der Rest der Polymerkomposition Beanspruchungen ausgesetzt ist, die zu nachteiligen Wirkungen führen. Da der Druck gegen die Kontaktflächen fortbesteht, wenn die Oberfläche nach dem Kurzschluß noch heiß ist, kann der ursprüngliche Kontakt und der ursprüngliche Kontaktwiderstand zwischen den miteinander in freiem Kontakt stehenden Elementen wiederhergestellt werden.
  • Die Polymerkomposition kann von bekannter Art sein, und ihre Zusammensetzung oder Bestandteile bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. So kann das Polymermaterial aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, Elastomeren, aushärbbaren Kunststoffen oder Mischungen aus diesen, die in bekannten Polymerkompositionen mit PCT-Verhalten verwendet werden. Als Beispiele geeigneter Polymermaterialien können insbesondere genannt werden: Polyolefine, zum Beispiel Polyäthylen, vernetztes Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten und Copolymere oder Äthylen und Propylen. Das Polymermaterial hat vorzugsweise eine Kristallform von mindestens 5%. Das leitende Pulvermaterial besteht vorzugsweise aus Ruß. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, zusammen mit oder anstelle des genannten Pulvermaterials leitende Partikel anderer Art zu verwenden, wie zum Beispiel Partikel aus metallischem Material, wie zum Beispiel Nickel, Kobalt, Kupfer und Silber. Eine geeignete Partikelgröße des Pulvermaterials ist 0,01 bis 10 Mikrometer und ein geeigneter Gehalt des Pulverfüllmaterials beträgt 10 bis 60% des gesamten Volumens des Pulverfüllmaterials und des Polymermaterials. Der spezifische Widerstand des Polymermaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 10 Milliohmzentimeter bis 100 Ohmzentimeter und hat die Eigenschaft, nach einem übergang einen spezifischen Widerstand von 1 Ohmzentimeter bis 1 Kiloohmzentimeter anzunehmen. Wenn in dem PTC-Element mehr als ein Körper aus elektrisch leitender Polymerkomposition enthalten ist, können die Körper aus dem gleichen oder aus verschiedenen Polymerkompositionen bestehen, wobei im letztgenannten Falle der spezifische Widerstand gleich oder unterschiedlich sein kann.
  • Bei denjenigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung, bei denen mindestens eine der Elektroden fest an dem Körper aus leitender Polymerkomposition befestigt ist, kann/können diese Elektrode oder Elektroden von bekannter Art sein. Sie können aus Metallfolien bestehen oder aus dünnen Metallplatten oder Metallnetzen, die im heißen Zustand auf die Polymerkomposition aufgerollt sind oder an dieser auf anderem Weg befestigt sind, wie zum Beispiel durch Sprühen oder Dampfniederschlag. Gewöhnlich hat die der Polymerkomposition zugewandte Fläche eine unregelmäßige Struktur. Die Elektroden können auch aus einer Kombination von zwei oder mehr Elementen bestehen, wie zum Beispiel einer dünnen Folie aus Nickel und einer darauf befestigten dickeren Platte aus Kupfer. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können solche festen Elektroden aus einer dichten Platte aus Folie oder Metall bestehen, die auf der der Polymerkomposition zugewandten Seite mit einer Schicht aus Metall mit einer unregelmäßigen Oberflächenstruktur belegt ist, die durch thermisches Spritzen, wie zum Beispiel Plasmaspritzen, Flammspritzen oder Lichtbogenspritzen aufgebracht ist, wobei die Metallschicht vorstehende Bereiche mit einer Höhe von 1 bis 50 Mikrometer und einer Breite von 1 bis 50 Mikrometer hat.
  • Bei solchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen mindestens eine der Elektroden in freiem Kontakt mit dem Körper aus leitender Polymerkomposition steht, kann diese Elektrode für sich, das heißt abgesehen von der Tatsache, daß sie nicht an dem Körper aus leitender Polymerkomposition befestigt ist, von gleicher Art sein, wie im vorhergehenden Absatz angegeben. Sie kann auch aus einer mehr oder weniger dicken Platte mit einer dem Körper aus leitender Polymerkomposition zugewandten Fläche mit ebener Struktur bestehen. Es ist für sich auch möglich, andere hochleitende Materialien als Metalle als Elektroden zu verwenden, wie zum Beispiel Polymermaterial, welches einen sehr hohen Gehalt an elektrisch leitendem pulverisiertem Füllmaterial hat, wie zum Beispiel leitender Ruß, Kupfer oder Nickel.
  • Der Druck, welcher auf die Elektroden senkrecht zu den parallelen Flächen des Körpers oder der Körper aus Polymerkomposition aufrechterhalten wird, beträgt vorzugsweise minde stens 0,1 MPa Besonders bevorzugt ist ein Druck von 0,1 MPa bis 10 MPa.
  • Der Druck auf die Elektroden des PTC-Elementes kann rein mechanisch aufgebracht werden oder von durch elektrische Ströme erzeugten Kräften. Wenn rein mechanische Kräfte verwendet werden, kann die Preßvorrichtung beispielsweise aus zwei Platten bestehen, die parallel zu den parallelen Flächen des Körpers oder der Körper aus elektrisch leitender Polymerkomposition angeordnet sind und außerhalb der Elektroden liegen sowie aus Zugvorrichtungen oder Klemmvorrichtungen, die in oder neben den Platten angeordnet sind. Wenn durch elektrische Ströme erzeugte Kräfte verwendet werden, kann die Preßvorrichtung Platten aus hochleitendem Material enthalten, die in Kontakt mit den Elektroden stehen und in welchen die Strompfade im wesentlichen parallel zu den parallelen Flächen des Körpers oder der Körper verlaufen und im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Platten gerichtet sind, oder Joche aus ferromagnetischem Material, die außerhalb der Platten aus hochleitendem Material angeordnet sind.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Preßvorrichtung mit einer druckausübenden Vorrichtung versehen, die elastische Eigenschaften hat. Eine solche Konstruktion der Preßvorrichtung erleichtert bedeutend bei Kurzschlußströmen die Trennung der Elektrode und des Körpers aus Polymerkomposition, die in freiem Kontakt miteinander stehen oder der Körper aus Polymerkomposition, die in freiem Kontakt miteinander stehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Preßvorrichtung zwei druckausübende Teile, die mit den Elektroden des PTC-Elementes durch Anlage im Kontakt stehen, wobei eine Schicht aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, zum Beispiel einem elastischen Kunststoff, zwischen einer der Elektroden und einem der druckerzeugenden Teile angeordnet ist. Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Preßvorrichtung Teile, die Druck auf die Elektroden des PTCElementes ausüben, wobei mindestens ein elastisches Element zwischen den druckausübenden Teilen an der Außenseite einer Elektrode angeordnet ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein PTC-Element gemäß der Erfindung auf ein anderes PTC-Element gemäß der Erfindung in der gleichen Preßvorrichtung ge stapelt, welche so beschaffen ist, daß sie einen Druck senkrecht zu den parallelen Flächen des Körpers oder der Körper aus Polymerkomposition in jedem der PTC-Elemente auszuüben vermag, wobei die außen liegenden Elektroden ebenso wie die innen liegenden Elektroden elektrisch parallel geschaltet sind. Die innen liegenden Elektroden können- auch als eine einzige Elektrode ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit zwei separaten inneren Elektroden und mit einer Schicht aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, wie zum Beispiel einem elastischen Kunststoff, zwischen diesen Elektroden ausgebildet. Diese Ausführungsformen mit parallel geschalteten äußeren und inneren Elektroden haben sehr gute strombegrenzende Eigenschaften auch in Fällen, in denen die Gesamtfläche der PTC-Elemente relativ groß ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Körper aus Polymerkomposition, wenn das PTC-Element nur einen solchen Körper enthält, oder sind die Körper aus Polymerkomposition, wenn das PTC-Element mehr als einen solchen Körper enthält, an den Flächen, die zwischen den Elektroden liegen, mit einem Gehäuse aus Isoliermaterial umgeben, welches vorteilhafterweise von der gleichen Art ist und folglich die gleichen physikalischen Eigenschaften hat wie das Polymermaterial der Polymerkomposition. Das Gehäuse aus Isoliermaterial vergrößert die dielektrische Festigkeit des PTC-Elementes. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Gehäuse einen Überschlag zwischen Partikeln aus dem leitendem Pulvermaterial verhindert, welche auf denjenigen Oberflächen der Polymerkomposition freiliegen können, die zwischen den Elektroden freiliegen, wenn das PTC-Element Kurzschlußströmen ausgesetzt ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gehört zu der Preßvorrichtung ein druckaufnehmender Rahmen, der um die Elektroden und den Körper oder den Körpern aus elektrisch leitender Polymerkomposition angeordnet ist, wobei keilförmig geformte Elemente in den Rahmen einschiebbar sind. Der Rahmen kann die Gestalt eines Gerätegehäuses haben, welches mit einem Deckel versehen ist, wobei mindestens eines der keilförmigen Elemente in dem Gerätegehäuse selbst angeordnet ist und mindestens eines der keilförmmigen Elemente am Deckel befestigt ist.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Flächen des Körpers oder der Körper aus elektrisch leitender Polymerkomposition aus konzentrischen Flächen bestehen. Die Elektroden sind dabei konzentrisch zu den genannten konzentrischen Flächen des Körpers oder der Körper aus Polymerkomposition angeordnet. Diese Ausführungsform benötigt extrem wenig Raum.
  • Ein PTC-Element der in den vorangehenden Absätzen beschriebenen Art kann so ausgeführt sein, daß innerhalb einer Elektrode, die an einer nach innen weisenden konzentrischen Fläche des Körper angeordnet ist, oder an dem Körper aus Polymerkomposition, der am weitesten innen angeordnet ist, ein Körper vorhanden ist, der in Richtung senkrecht zu den konzentrischen Flächen ausdehnbar ist, und daß außerhalb einer Elektrode, die an einer nach außen gerichteten konzentrischen Fläche des Körpers angeordnet ist oder an dem Körper aus Polymerkomposition, der am weitesten außen angeordnet ist, ein Gegenlager angeordnet ist oder diese Elektrode selbst ein Gegenlager ausgebildet ist.
  • Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
  • Figur 1 den Verlauf des spezifischen Widerstandes als Funktion der Temperatur für eine elektrisch leitende Polymerkomposition in einem PTC-Element gemäß der Erfindung,
  • Figuren 2 und 3 PTC-Elemente, die aus zwei Elektroden und einem oder zwei zwischen ihnen angeordneten Körpern aus elektrisch leitender Polymerkomposition bestehen,
  • Figuren 4 und 5 Querschnitte zweier Ausführungsbeispiele eines PTC-Element gemäß der Erfindung mit einer Preßvorrichtung, die rein mechanisch arbeitet,
  • Figuren 6 und 7 zwei senkrecht zueinander liegende Schnitte durch ein PTC-Element gemäß der Erfindung mit einer Preßvorrichtung, in der Ströme zur Erzeugung von Druckkräften verwendet werden,
  • Figur 8 eine Vorrichtung mit zwei PTC-Elementen mit parallel geschalteten Elektroden,
  • Figur 9 ein PTC-Element mit einem Isoliergehäuse an freiliegenden Oberflächen zwischen den Elektroden,
  • Figuren 10a, 10b und 10c perspektivische Darstellung verschiedener Teile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im auseinander genommenen Zustand,
  • Figur 11 eine perspektivische Ansicht eines Teils derselben Vorrichtung im vertikalen Schnitt im zusammengebauten Zustand,
  • Figur 12 und 13 PTC-Elemente gemäß der Erfindung, bestehend aus zwei konzentrischen Elektroden und einem beziehungsweise zwei rohrförmigen, konzentrischen Körpern aus einer elektrisch leitenden Polymerkomposition, der/die zwischen den Elektroden angeordnet ist/sind, sowie einer Preßvorrichtung, die einen ausdehnbaren Körper enthält, der innerhalb der inneren Elektrode angeordnet ist, sowie einem Gegenlager, welches außerhalb der äußeren Elektrode angeordnet ist,
  • Figur 14 eine Abwandlung des PTC-Elementes gemäß Figur 12,
  • Figur 15 ein PTC-Element gemäß der Erfindung mit einer Preßvorrichtung, die eine Zug- oder Klemmvorrichtung enthält, die außerhalb der äußeren Elektrode angeordnet ist,
  • Figur 16 eine Abwandlung des PTC-Elementes gemäß Figur 15,
  • Figur 17 eine Schaltung einer Vorrichtung, in der ein PTC Element gemäß der Erfindung als Überstromschutz verwendet wird.
  • Figur 1 zeigt den spezifischen Widerstand R als Funktion der Temperatur T für eine elektrisch leitende Polymerkomposition, die in einem PTC-Element gemäß der Erfindung enthalten ist. Tt ist die Übergangstemperatur, bei der die Polymerkom position aus dem Niedrigwiderstandszustand in den Hochwiderstands zustand übergeht.
  • Das PTC-Element gemäß Figur 2 enthält einen zentral angeordneten Körper 10 aus elektrisch leitender Polymerkomposition mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Die Polymerkomposition besteht beispielsweise aus 67 Volumenprozent Polyäthylen (zum Beispiel LUPOLEN 6031 M von BASF, Deutschland) und 33 Volumenprozent Ruß (zum Beispiel N 550 von Degussa AG, Deutschland). Die Polymerkomposition hat die Gestalt einer rechteckigen 1 mm dicken Platte. Zu dem PTC-Element gehören ferner zwei Elektroden 11 und 12 mit zugehörigen Anschlüssen 13 beziehungsweise 14, die an den parallelen großen Endflächen 10' un 10'' des Körpers (die flachen Seiten der Platte) angeordnet sind. Die Elektrode 11 besteht aus einer 0,5 mm dicken Nickelplatte mit einer ebenen Oberflächenstruktur auf beiden Seiten. Auf der Außenseite ist die Platte mit einer dünnen Schicht aus Kupfer belegt. Die Platte steht in freiem Kontakt mit dem Körper, das heißt, der Kontakt beruht nur auf Anlage am Körper und nicht auf einer Befestigung am Körper. Die Elektrode 12 besteht aus einer 0,3 mm dicken Kupferfohe, die an der zum Körper 10 gewandten Seite mit einer 0,1 mm dicken Schicht aus Kupfer mit einer unebenen Oberflächenstruktur belegt ist, die durch Plasmaspritzen aufgebracht ist. Die Elektrode 12 ist an dem Polymer befestigt, und zwar durch Anpressen gegen den Körper 10, wenn dieser erhitzt ist, so daß das Polymermaterial im flüssigen Zustand in die Unregelmäßigkeiten auf der nach innen gewandten Seite der Elektrode eindringen kann.
  • Die Vorrichtung gemäß Figur 3 enthält zwei Körper 10a und 10b aus der gleichen elektrisch leitenden Polymerkomposition, wie der Körper 10 in Figur 1, in Gestalt von 1 mm dicken rechteckigen Platten mit parallelen Oberflächen 10a', 10a'', beziehungsweise 10b', 10b''. Diese Platten stehen allein durch Anlage miteinander in elektrischem Kontakt, also ohne gegenseitig Verschweißung oder eine andere gegenseitige Fixierung, das heißt, sie stehen in freiem Kontakt miteinander. Die Elektroden 11 und 12 können von gleicher Art sein wie die Elektroden 11 und 12 in Figur 1. Jedoch kann die Elektrode 11 von gleicher Art sein wie die Elektrode 12 und, wie diese Elektrode, an dem Körper 10a befestigt sein. In der Vorrichtung gemäß Figur 3 können die Körper 10a, 10b aus verschiedenen elektrisch leitenden Polymerkompositionen bestehen und unterschiedliche spezifische Widerstände haben, um die Eigenschaften des PTC-Elementes zu modifizieren. Die Vorrichtung kann auch so abgewandelt werden, daß sie mehr als zwei Körper (10a und 10b) aus elektrisch leitender Polymerkomposition mit gleichem oder verschiedenem spezifischen Widerstand enthält. Wenn die Elektroden an den benachbarten Körpern aus elektrisch leitender Polymerkomposition 5 befestigt sind, so muß mindestens einer der Körper in freiem Kontakt mit einem der anderen Körper stehen. Wenn eine oder beide der Elektroden in freiem Kontakt mit dem benachbarten Körper aus elektrisch leitender Polymerkomposition steht, können alle Polymerkörper, zum Beispiel durch Verschweißung, miteinander fixiert sein.
  • Figur 4 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, in der das PTC-Element gemäß Figur 2 in einer Preßvorrichtung angeordnet ist, zu der zwei Platten 15, 16 gehören, die parallel zu den großen parallelen Flächen des Körpers 10 (die flachen Seiten der Platte 10) und zu den Elektroden 11 und 12 angeordnet sind. Die Anschlüsse 13 und 14 sind in der Figur nicht dargestellt. Die Platten bestehen aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise mit Glasfaser verstärktem Kunststoff. Der Druck gegen die Elektroden und gegen die großen Flächen des Körpers 10 wird durch Festziehen einer Anzahl von Bolzen 17 erzeugt. Zwischen den Bolzenköpfen 17a und einer der Platten 15, 16 der Preßvorrichtung sind steife Federn 17b angeordnet, die nicht vollständig zusammengedrückt sind, wenn das PTC-Element unter Druck steht und für den normalen Betrieb bereit ist. Im Falle eines Kurzschlusses können die Federn daher weiter komprimiert werden, so daß die Elektrode 11 vom Körper 10 abheben kann.
  • Die Vorrichtung gemäß Figur 5 unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß Figur 4 dadurch, daß die Federn 17b fehlen, sowie dadurch, daß eine 1 mm dicke Matte 30 aus Gummi zwischen der Elektrode 11 und der Platte 15 angeordnet ist. Eine solche Matte kann eventuell auch zwischen der Elektrode 12 und der Platte 16 angeordnet werden.
  • Anstelle eines PTC-Elementes gemäß Figur 2 kann ein PTC-Element gemäß Figur 3 in analoger Weise in den Vorrichtungen gemäß den Figuren 4 und 5 angeordnet werden.
  • In der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Vorrichtung ist ein PTC-Element gemäß Figur 2 oder 3 mit Platten 32, 33 versehen, die außerhalb der Elektroden 11, 12 angeordnet sind und aus Kupfer oder einem anderen hochleitenden Material bestehen und zwischen zwei sich gegenüberliegenden Jochen 18 beziehungsweise 19 aus Eisen oder einem anderen ferromagnetischen Material liegen. Die Eisenjoche sind U-förmig mit einer Basis 18a beziehungsweise 19a von flacher Gestalt und mit kurzen Schenkeln 18b beziehungsweise 19b. Alternativ können Platten verwendet werden, die nur aus der Basis 18a beziehungsweise 19a bestehen. Durch Anschluß des PTC-Elementes an das Netz dergestalt, daß die Strompfade 20 und 21 parallel zu den Endflächen des Körpers 10 und in der gleichen Richtung verlaufen wie dies durch die gestrichelten Linien und Pfeile in Figur 6 gezeigt ist, wird eine anziehende Kraft zwischen den Jochen hervorgerufen, die durch gestrichelte Pfeile in Figur 7 angedeutet ist. Auf diese Weise wird der Körper 10 einem Druck zwischen den Endflächen ausgesetzt, wenn Strom durch das PTC-Element fließt.
  • In der Vorrichtung gemäß Figur 8 sind zwei PTC-Elemente der in Figur 2 gezeigten Art übereinander angeordnet mit einer zwischen ihnen liegenden Matte 30a aus Gummi. Die beiden Elektroden 11 sind parallel geschaltet wie auch die beiden Elektroden 12. Das PTC-Element kann unter Druck gesetzt werden in einer Weise analog zu der des PTC-Elementes gemäß Figur 2 in den Vorrichtungen gemäß Figur 4 und 5, wobei die beiden Elektroden 12 mit den Platten 15 und 16 in Kontakt stehen. Wenn eine Gummimatte 30a zwischen den beiden Elektroden 11 in der in Figur 8 gezeigten Weise angeordnet wird, hat die Verwendung von Federn 17b gemäß Figur 4 oder einer Gummimatte gemäß Figur 5 keinen Vorteil. Wenn das PTC-Element gemäß Figur 8 ohne eine Gummimatte 30a ausgeführt wird, das heißt, wenn die beiden Elektroden 11 miteinander in Kontakt stehen oder durch eine einzige Elektrode ersetzt werden, die auf beiden Seiten mit Körpern 10 aus elektrisch leitender Polymerkomposition in Kontakt steht, und dieses PTC-Element in den Preßvorrichtungen nach den Figuren 4 und 5 angeordnet ist, hat die Beibehaltung der Federn 17b und der Gummimatte 30 einen Vorteil. Anstelle des PTC-Elementes gemäß Figur 2 kann ein PTC-Element gemäß Figur 3 in den anhandvonfigurBbeschriebenenfällenverwendetwerden.Wie oben erläutert, hat ein PTC-Element gemäß Figur 8 besonders gute strombegrenzende Eigenschaften.
  • Das PTC-Element gemäß Figur 9 ist von gleicher Art wie das in Figur 2 gezeigte, ist jedoch mit einem Gehäuse 35 aus Isoliermaterial, vorzugsweise aus Polyäthylen, versehen, welches das gleiche Polymermaterial ist, welches für den Körper 10 der elektrisch leitenden Polymerkomposition verwendet wird. Das Gehäuse 35 umgibt die Flächen 10''' des Körpers 10, die zwischen den Elektroden 11 und 12 liegen, was, wie oben erklärt, die elektrische Festigkeit des PTC- Elementes vergrößert. Das PTC-Element gemäß Figur 9 kann in der gleichen Weise wie das PTC-Element gemäß Figur 2 in den Preßvorrichtungen gemäß den Figuren 4 und 5 angeordnet werden. Anstelle des PTC-Elementes gemäß Figur 2 kann ein PTC- Element gemäß Figur 3 in analoger Weise in einem PTC-Element gemäß Figur 9 verwendet werden, wobei das Gehäuse die Flächen 10a''' und 10b''' der Körper 10a und 10b umgibt. Das Gehäuse 35 aus Isoliermaterial kann um den Körper 10 oder die Körper 10a und 10b angebracht werden durch Anbringung eines Ringes aus Isoliermaterial um den Körper 10 oder die Körper 10a und 10b, wobei mittels eines geeigneten Werkzeugs die Ränder des Körpers 10 oder der Körper 10a und 10b unter Einwirkung von Hitze miteinander verschweißt werden.
  • Die Vorrichtung gemäß den Figuren 10a bis 10c und 11 enthält drei identische PTC-Elemente, von denen eines mit seinen voneinander getrennt dargestellten Teilen in Figur 10b gezeigt ist. Der Körper 10 aus elektrisch leitender Polymerkomposition, beispielsweise von gleicher Art wie in Figur 2, ist in einem Kunststoffrahmen 40 angeordnet, der sich um den Körper erstreckt. Die beiden Elektroden 11 und 12 bestehen aus 1 mm dicken mit Silber belegten Platten aus Kupfer, die in freiem Kontakt mit dem Körper 10 stehen, das heißt, lediglich an diesem anliegen und nicht an ihm befestigt sind. Jede. Elektrode ist mit alternativen Leiteranschlüssen 13a und 14a für Kabelanschluß beziehungsweise 13b (nicht gezeigt) und 14b für den Anschluß an eine Schiene versehen. An der Außenseite der Elektrode 11 ist eine keilförmige lose Platte 41 angeordnet, und an der Außenseite der Elektrode 12 ist eine lose Federplatte 42 aus dünnem Metallblech angeordnet. Die Federplatte ist mit einer Anzahl von Zungen 42a versehen, die aus der Platte ausgeschnitten und aus dieser herausgebogen sind, wodurch die Platte elastische Eigenschaften erhält. Ein Paket, bestehend aus den Platten 41 und 42, und den Elektroden 11 und 12 mit dem zwischen ihnen angeordneten Körper 10 aus elektrisch leitender Polymerkomposition ist in jedem der drei Fächer in einem Gerätegehäuse 43 mit zwei, die Fächer bildenden Zwischenwänden 43d und 43e angeordnet. Die Zwischenwände liegen parallel zu zwei gegenüberliegenden parallelen Wänden 43f und 43g des Gerätegehäuses. Das Gerätegehäuse ist mit Löchern 44a und 44b für den alternativen Anschluß eines Leiters an die Anschlußklemme 14a oder 14b im Gehäuse 43a versehen, mit Löchern 45a und 45b für den alternativen Anschluß eines Leiters an die Anschlußklemme 14a oder 14b in dem Fach 43b und mit Löchern 46a und 46b für den alternativen Anschluß eines Leiters an die Klemmen 14a oder 14b an einer Elektrode 12 in dem Fach 43c. An der gegenüberliegenden nicht sichtbaren Wand des Gerätegehäuses sind entsprechende Ausnehmungen für den Anschluß von Leitern an die Anschlußklemmen 13a und 13b an jeder Elektrode 11 vorhanden. Der Druck zwischen den Elektroden 11 und 12 und dem Körper 10 innerhalb jedes Paketes in den Fächern 43a, 43b udn 43c wird durch einen auf das Gerätegehäuse auf setzbaren Deckel 47 mit keilförmigen Platten 48, 49 und 50, die an dem Deckel befestigt sind, aufgebracht. Eine keilförmige Platte wird dabei in jedes der Fä cher 43a, 43b und 43c neben eine darin vorhandene Platte 41 eingeführt. Der Deckel ist für die Montage mit mechanischen Befestigungsvorrichtungen 47a, 47b, 47c und 47d versehen. Wie Figur 11 zeigt, ist das Gerätegehäuse mit planparallelen verstärkenden Wänden 51 und 52 an den druckaufnehmenden Seiten versehen. Die Vorrichtung gemäß den Figuren 10a, 10b, 10c und 11 ist zur Einschaltung in ein dreiphasiges Kabel bestimmt, wobei ein PTC-Element in jede der drei Phasenleiter eingeschaltet wird. Die zum Gerätegehäüse 43 gehörenden äußeren Wänden 43f und 43g, die verstärkenden Wänden 51 und 52, der Deckel 47 und die keilförmigen Platten 41, 48, 49 und 50 sind alle aus dem gleichen elektrischen Isoliermaterial, zum Beispiel einem Polyamid, hergestellt, dem Füllmaterial, zum Beispiel in Gestalt kurzer Glasfasern, beigemengt ist.
  • Das PTC-Element gemäß Figur 12 enthält einen rohrförmigen Körper 10 aus elektrisch leitender Polymerkomposition mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, welche beispielsweise die gleiche Zusammensetzung hat wie das, aus dem der Körper 10 in Figur 2 besteht. Die innere zylindrische Mantelfläche ist mit 10' bezeichnet, und die äußere, ebenfalls zylindrische Mantelfläche ist mit 10'' bezeichnet. Im Querschnitt senkrecht zur Mittellinie des rohrförmigen Körpers hat jede Mantelfläche Kreisform. Die Wanddicke des rohrförmigen Körpers beträgt mindestens 1 mm. Das PTC-Element hat auch zwei Elektroden 11 und 12, die in Kontakt mit den Mantelf lächen 10' und 10'' stehen und konzentrisch zu diesen sind. Die Elektroden sind mit Anschlüssen 13 beziehungsweise 14 versehen. Die Elektrode 11 besteht aus einem 0,5 mm dicken Rohr aus Nickel mit einer ebenen Oberflächenstruktur auf beiden Seiten. An seiner Außenseite ist das Rohr mit einer dünnen Schicht aus Kupfer belegt. Das Rohr ist in Längsrichtung geschlitzt, so daß eine Kante an dem Schlitz relativ zur anderen Kante gleiten kann. Die Elektrode 11 steht in freiem Kontakt mit dem Körper 10, das heißt, der Kontakt beruht nur auf Anliegen an dem Körper längs der Mantelfläche 10' unter Druck, ohne an dem Körper befestigt zu sein. Die Elektrode 12 besteht aus einer 0,3 mm dicken Kupferfohe, die auf der zum Körper 10 gewandten Seite mit einer 0,1 mm dicken Schicht aus Kupfer mit einer unebenen Oberflächenstruktur belegt ist, die durch Plasmaspritzen aufgebracht ist. Die Elektrode 12 ist an dem Polymer befestigt und zwar durch Pressen gegen den Körper 10, nachdem-dieser derart erhitzt worden ist, daß das Polymermaterial in flüssigem Zustand in die Unregelmäßigkeiten der nach innen gerichteten Seite der Elektrode einzudringen vermag. Im Inneren der Elektrode 11 ist ein Körper 31 angeordnet, der in Richtung senkrecht zur Mantelfläche 10' und zur Elektrode 11 ausdehnbar ist. Außerhalb der Elektrode 12 ist ein Gegenlager 32 vorhanden, zum Beispiel in Form eines Rohres aus mit Glasfaser verstärktem Kunststoff, welches vor Ort hergestellt wird, zum Beispiel durch Anbringung des Glasfasermaterials und des Kunststoffes im nicht ausgehärteten Zustand an der Elektrode 12 und anschließender Aushärtung des Kunststoffes. Der ausdehnbare Körper 31 besteht im gezeigten Beispiel aus einem rohrförmigen Körper 31a aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, der mit Hilfe eines zentral im Körper angeordneten Bolzens 31b mit Bolzenkopf 31c und einer Mutter 31d und mit Scheiben 31e und 31f an den Stirnflächen an der Innenseite des Bolzenkopfes und der Mutter befestigt ist. Durch Anziehen der Schraube kann der Körper 31a dazu gebracht werden, sich auszudehnen, wodurch der gewünschte Druck gegen die Elektrode 11 zustande kommt. Anstelle der Verwendung eines PTC-Elementes mit einem separaten Gegenlager kann die Elektrode 12 als ein Rohr von ausreichender Dicke ausgebildet sein, um selbst als Gegenlager zu dienen, zum Beispiel in Form eines Kupferrohres, welches vor Ort auf das gewünschte Maß heruntergezogen wurde, um in direkten Kontakt mit der Mantelfläche 10'' des Körpers 10 zu gelangen. In diesem Falle sind beide Elektroden des PTC-Elementes geeignet, unter Druck in freiem Kontakt mit den Mantelflächen 10' und 10'' des Körpers 10 zu stehen. Ein solches Kupferrohr kann alternativ ausschließlich als Gegenlager dienen und dann im Kontakt mit der Elektrode 12 stehen. Auch wenn ein separates Gegenlager verwendet wird, kann die Elektrode 12, statt an dem Körper 10 befestigt zu sein, in freiem Kontakt mit dem Körper 10 stehen. In analoger Weise wie das Kupferrohr kann eine Hülse aus Gedächtniseffektmetall als separates Gegenlager oder sowohl als Gegenlager als auch als Elektrode verwendet werden, wobei die Hülse im geweiteten Zustand vor Ort um das PTC-Element gelegt wird und danach dazu gebracht wird, ihre kleinere Abmessung, die sie vor der Aufweitung hatte, wieder anzunehmen. Wenn der ausdehnbare Körper 31 aus metallischem Material besteht, kann es zweckmäßig oder notwendig sein, eine Schicht aus Gummi oder einem anderenelektrischen Isoliermaterial zwischen dem ausdehnbaren Körper und der Elektrode 11 anzuordnen.
  • Die Vorrichtung gemäß Figur 13 enthält zwei Körper 10a und 10b aus der gleichen elektrisch leitender Polymerkomposition wie der Körper 10 in Figur 12 in Form konzentrischer Rohre mit einer Wanddicke von 1 mm. Die konzentrischen Mantelflächen sind mit 10a', 10a'' beziehungsweise 10b', 10b'' bezeichnet. Die beiden Körper 10a und 10b stehen in freiem Kontakt mitmiteinander, das heißt, der Kontakt wird nur durch Anliegen unter Druck verursacht und nicht durch Verschweißung oder eine anderartige gegenseitige Verbindung. Die Elektroden 11 und 12 können von gleicher Art sein wie die Elektroden 11 und 12 in Figur 12. Jedoch kann die Elektrode 11 auch von gleicher Art wie die Elektrode 12 in dem ersten Beispielsfall sein, wenn diese an dem Körper aus Polymermaterial befestigt ist und damit am Körper 10a befestigt ist. In der Vorrichtung gemäß Figur 13 können die Körper 10a und 10b aus verschiedenen elektrisch leitender Polymerkompositionen bestehen und unterschiedliche spezifische Widerstände zwecks Modifizierung der Eigenschaften des PTC-Elementes haben. Die Vorrichtung kann auch so abgewandelt werden, daß sie mehr als zwei konzentrische Körper (10a und 10b) aus elektrisch leitender Polymerkomposition mit gleichem oder mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand hat. Wenn die Elektroden an den benachbarten Körpern aus elektrisch leitender Polymerkomposition befestigt sind, muß mindestens einer der Körper in freiem Kontakt mit einem der anderen Körper stehen. Wenn eine oder beide Elektroden in freiem Kontakt mit einem benachbarten Körper aus elektrisch leitender Polymerkomposition steht/stehen, können alle Polymerkomposition un tereinander fixiert sein, beispielsweise durch Verschweißung. Die Vorrichtung 31 mit ihren Teilen zur Aufrechterhaltung des Andruckes zwischen den Elektrode 11 und 12 und den Körpern 10a und 10b in dem PTC-Element gemäß Figur 13 ist in dem gezeigten Beispiel die gleiche wie die bei dem PTC-Element gemäß Figur 12.
  • Das PTG-Element gemäß Figur 14 unterscheidet sich von dem PTC-Element gemäß Figur 12 dadurch, daß eine 1 mm dicke Schicht 33 aus Gummi oder einem anderen elastischen Material zwischen der Elektrode 12 und dem Gegenlager 32 angeordnet ist, um die Elastizität der druckerzeugenden Teile zu vergrößern. Wie in dem Fall gemäß Figur 12 können die Elektrode 12, statt an dem Körper 10 befestigt zu sein, in freiem Kontakt mit dem Körper stehen, das heißt, nur am Körper längs der Mantelflächen 10'' anzuliegen.
  • Bei der Vorrichtung gemäß Figur 15 besteht die Elektrode aus einem massiven Draht aus Nickel oder Kupfer mit einem dünnen Belag aus Nickel. Die Elektrode 11 steht in freiem Kontakt mit dem Körper 10, das heißt, der Kontakt beruht nur auf Anliegen des Körpers längs Mantelfläche 10'. Der Körper 10 und die Elektrode 12 sind von gleicher Art wie die entsprechenden Teile in der Vorrichtung gemäß Figur 12. Die Elektroden 11 und 12 und der Körper 10 werden gegeneinander unter Druck gehalten durch eine Zug- oder Klemmvorrichtung 34, die zum Beispiel aus einer Platte 34a bestehen kann, die um die Elektrodel2 mit einer zwischenliegenden elastischen Isolierschicht (nicht gezeigt) angeordnet ist, wobei die Platte in axialer Richtung des Körpers 10 mit überlappenden Rändern versehen ist, so daß der Durchmesser des durch die Platte gebildeten rohrförmigen Körpers verkleinert werden kann durch Festziehen einer Schraubvorrichtung 34b in analoger Weise zu einer Schlauchklemme oder durch Zusammenpressen zweier Klauen mit einer inneren halbzylindrischen Form in Richtung senkrecht zu den Mantelflächen 10' und 10'' des Körpers 10. In dem gezeigten Fall dient die Elektrode 11 selbst als Gegenlager. Es ist natürlich möglich, statt der Verwendung einer Elektrode 11 in Form eines massiven Drahtes gemäß Figur 15, eine Elektrode 11 in Form einer Schicht der in den Figuren 12 bis 14 gezeigten Art zu verwenden und ein Gegenlager im Inneren einer solchen Elektrode in Form eines starren Körpers oder einer elastischen Vorrichtung zu verwenden, beispielsweise nach der in den Figuren 12 bis 14 mit 31 bezeichneten Art.
  • Das PTC-Element gemäß Figur 16 unterscheidet sich von dem PTC-Element gemäß Figur 15 durch eine 1 mm dicke Schicht 33 aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, die zwischen der Elektrode 12 und der Platte 34a angeordnet ist, um der druckerzeugenden Einrichtung Elastizität zu verleihen.
  • Anstelle der Zug- oder Klemmvorrichtung 34 kann eine Hülse aus Gedächtniseffektmetall verwendet werden, wobei die Hülse aus Gedächtniseffektmetall im geweiteten Zustand um das PTC- Element herum angeordnet wird und danach in ihren Zustand mit kleinerem Durchmesser zurückgeführt wird. Eine solche Hülse kann gleichzeitig als Elektrode in dem in Figur 15 gezeigten Fall dienen.
  • Figur 17 zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines PTC- Elementes gemäß der Erfindung als Überstrom und Kurzschlußvorrichtung in einer elektrischen Schaltung 26, die einen Motor 25 enthält. Das PTC-Element 22, das beispielsweise von der in den Figuren 4, 5, 12 oder 13 gezeigten Art ist, ist mit einer Schaltvorrichtung 23 in Reihe geschaltet. Parallel zu dem PTC-Element liegt eine Erregerspule 24, die zu einer schnellen magnetischen Auslösevorrichtung für die Kontaktvorrichtung gehört. Die Auslösevorrichtung ist so beschaffen, daß sie im Falle eines Überstromes die Öffnung der Kontaktvorrichtung herbeiführt.

Claims (23)

1. PTC-Element mit mindestens einem Körper (10 ,10a '10b) aus einer elektrisch leitenden Polymerkomposition mit positivem Temperaturkoeffizienten, wobei jeder der genannten Körper mit zwei großen, vorzugsweise parallelen Flächen (10', 10'', 10a', 10a'', 10b', 10b'') versehen ist,
- wobei mindestens zwei Flächen (10', 10'') desselben Körpers (10) oder mindestens zwei Flächen (10a', 10a'', 10b', 10b''), die zu verschiedenen Körpern (10a, 10b) gehören, in elektrischem Kontakt mit Elektroden (11, 12) angeordnet sind, die in dem PTC-Element vorhanden sind für die Leitung von Strom durch den Körper/die Körper aus Polymerkomposition,
- wobei für den Fall, daß mehr als ein solcher elektrisch leitender Körper vorhanden ist und die Zahl der Körperflächen größer als die der Elektroden ist, die Körper sich über ihre Fläche berühren,
- und wobei für den Fall, daß mehr als ein solcher elektrisch leitender Körper vorhanden ist, diese Körper aus demselben oder verschiedenen Polymermmaterial mit demselben oder verschiedenen positiven Temperaturkoeffizient bestehen,
- für den Fall, daß ein Körper (10) aus Polymerkomposition mit jeder seiner großen Flächen eine Elektrode berührt, mindestens eine dieser Flächen (10') in freiem Kontakt mit der ihr zugeordneten Elektrode (11) steht,
- für den Fall, daß zwei oder mehr Körper (10a, 10b) aus Polymerkomposition vorhanden sind, die über ihre großen Flächen (10a', 10a'', 10b', 10b'') miteinander in Kontakt stehen, mindestens ein Paar dieser sich berührenden Flächen in freiem Kontakt miteinander stehen und/oder mindestens eine der Flächen, die eine Elektrode berühren, im freien Kontakt mit der zugehörigen Elektrode (11) steht,
- und daß eine Preßvorrichtung vorhanden ist zur Aufbringung eines Druckes auf die Elektroden, der senkrecht zu den großen Flächen des Körpers oder der Körper aus Polymerkomposition gerichtet ist.
2. PTC-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf die Elektroden (11, 12) mindestens 0,1 MPa beträgt.
3. PTC-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf die Elektroden (11, 12) 0,1-10 MPa beträgt.
4. PTC-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvor richtung mit einer einen elastischen Druck ausübenden Vorrichtung (15, 16, 17, 17a, 17b) versehen ist.
5. PTC-Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Preßvorrichtung zwei Teile (15, 16) gehören, die Druck auf die Elektroden (11, 12) des PTC-Elements ausüben, und daß eine Schicht aus Gummi (30) oder einem anderen elastischen Material zwischen einer der Elektroden und einem der Druck ausübenden Teile vorhanden ist.
6. PTC-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung Teile (43, 41, 48, 49, 50) enthält, die Druck auf die Elektroden (11, 12) des PTC-Elements ausüben, und daß mindestens ein schichtförmig aufgebautes elastisches Element 2 (42) zwischen den Druck ausübenden Teilen angeordnet ist.
7. PTC-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es auf ein anderes PTC-Element der in den Ansprüchen 1 bis 4 beschriebenen Art innerhalb derselben Preßvorrichtung gestapelt ist, welche Preßvorrichtung einen senkrecht zu den parallelen Flächen (10', 10'', 10a', 10a'', 10b', 10b'') gerichteten Druck auf den Körper (10) oder die Körper (10a' 10b) aus Polymerkomposition in jedem PTC-Element ausübt, und daß die nach außen gerichteten Elektroden (12), wie die nach innen gerichteten Elektroden (11), elektrisch parallel geschaltet sind, wobei die nach innen gerichteten Elektroden (11) als eine einzige Elektrode ausgeführt sein können.
8. PTC-Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (30a) aus Gummi oder einem anderen elastischen Material oder ein schichtförmig aufgebautes elastisches Element zwischen den nach innen gerichteten Elektroden (11) angeordnet ist.
9. PTC-Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (11, 12) aus einer dichten Platte oder Folie aus Metall besteht, die auf der dem Körper aus Polymerkomposition zugewandten Seite mit einer Metallschicht belegt ist, die durch thermisches Sprühen aufgebracht ist, und die eine unebene Oberflächenstruktur hat mit vorstehenden Abschnitten in einer Höhe von 1 bis 50 um und einer Breite von 1 bis 50 um.
10. PTC-Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10) oder die Körper (10a, 10b) aus Polymerkomposition an den zwischen den Elektroden (11, 12) freiliegenden Flächen (10''', 10a''', 10b''') von einem isolierenden Gehäuse (35) umgeben sind.
11. PTC-Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung zwei Platten (15, 16) enthält, die außerhalb der Elektroden (11, 12) angeordnet sind und parallel zu den parallelen Flächen (10', 10'', 10a', 10a'', 10b', 10b'') des Körper (10) oder Körper (10a, 10b) aus elektrisch leitender Polymerkomposition liegen, und daß Zugvorrichtungen (17) oder Klemmvorrichtungen in oder an den Platten angeordnet sind.
12. PTC-Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung Platten (32, 33) aus hochleitendem Material enthält, die außerhalb der Elektroden (11, 12) angeordnet sind und in denen die Strompfade (20, 21) im wesentlichen parallel zu den parallelen Flächen (10', 10'', 10a', 10a'', 10b', 10b'') des Körpers (10) oder der Körper (10a, 10b) und im wesentlichen in der gleichen Richtung verlaufen, und daß Platten oder Joche (18, 19) aus ferromagnetischem Material außerhalb der Platten (32, 33) angeordnet sind.
13. PTC-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung einen Rahmen (43) enthält, der um die Elektroden (11, 12) und dem Körper (10) oder den Körpern (10a, 10b) aus elektrisch leitender Polymerkomposition angeordnet ist, und daß keilförmige Elemente (41, 48, 59, 50) in den Rahmen einsetzbar sind.
14. PTC-Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen die Gestalt eines Gerätegehäuses (43) mit einem Deckel (47) hat und daß mindestens eines der keilförmigen Elemente (41) in dem Gerätegehäuse selbst angeordnet ist und mindestens eines der keilförmigen Elemente (48, 49, 50) am Deckel befestigt ist.
15. PTC-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Flächen (10', 10'') des Körpers (10) aus elektrisch leitender Polymerkomposition oder den parallen Flächen (10a', 10a'', 10b', 10b'') der Körper (10a, 10b) aus elektrisch leitender Polymerkomposition konzentrische Flächen sind. -
16. PTC-Element nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Elektrode (11), die an einer nach innen gerichteten konzentrischen Fläche (10', 10a') des Körpers (10) oder an demjenigen Körper (10a) aus elektrisch leitender Polymerkomposition angeordnet ist, der am weitesten innen liegt, ein Körper (31) angeordnet ist, der in Richtung senkrecht zu der konzentrischen Fläche dehnbar ist, und daß außerhalb einer Elektrode (12), die an einer nach außen gerichteten konzentrischen Fläche (10'', 10b') des Körpers (10) oder an demjenigen Körper (10b) aus elektrisch leitender Polymerkomposition angeordnet ist, die am weitesten außen liegt, ein Gegenlager (32) vorhanden ist oder diese Elektrode selbst als Gegenlager ausgebildet ist.
17. PTC-Element nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß der dehnbare Körper (31) ela stisch ist.
18. PTC-Element nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (11), die an der nach innen gerichteten konzentrischen Fläche (10', 10a') angeordnet ist, und dem dehnbaren Körper eine Schicht aus Gummi oder einem anderen elastischen Material oder ein schichtförmig aufgebautes elastisches Element angeordnet ist.
19. PTC-Element nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (12), die an der nach außen gerichteten konzentrischen Fläche (10'', 10') und dem Gegenlager (32) eine Schicht aus Gummi (33) oder einem anderen elastischen Material oder ein schichtförmig aufgebautes elastisches Element angeordnet ist.
20. PTC-Element nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb einer Elektrode (12), die an einer nach außen gerichteten konzentrischen Fläche (10'', 10b') des Körpers (10) oder an demjenigen Körper (10b) aus Polymerkomposition, der am weitesten nach außen liegt, angeordnet ist, eine Zug-oder Klemmvorrichtung (34) vorhanden ist, und daß innerhalb einer Elektrode (11), die an einer nach innen gerichteten konzentrischen Fläche (10'', 10a') des Körpers (10) oder an demjenigen Körper (10a) aus Polymerkomposition, der am weitesten innen liegt, angeordnet ist, ein Gegenlager oder eine Elektrode (35), die selbst als Gegenlager ausgebildet ist, angeordnet ist.
21. PTC-Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (12), die an der nach außen gerichteten konzentrischen Fläche (10'',10b') angeordnet ist, und der Zug- oder Klemmvorrichtung (34) eine Schicht aus Gummi (33) oder einem anderen elastischem Material oder ein schichtförmig aufgebautes elastisches Element angeordnet ist.
22. PTC-Element nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager aus einem elastischen Körper besteht.
23. PTC-Element nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (11), die an der nach innen gerichteten konzentrischen Fläche (10'', 10a') angeordnet ist, und dem Gegenlager eine Schicht aus Gummi (33) oder einem anderen elastischem Material oder ein schichtförmig aufgebautes elastisches Element angeordnet ist.
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