EP0741393A2 - Thermistor module - Google Patents

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Publication number
EP0741393A2
EP0741393A2 EP96104046A EP96104046A EP0741393A2 EP 0741393 A2 EP0741393 A2 EP 0741393A2 EP 96104046 A EP96104046 A EP 96104046A EP 96104046 A EP96104046 A EP 96104046A EP 0741393 A2 EP0741393 A2 EP 0741393A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
module
temperature monitor
ptc
ptc resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP96104046A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0741393A3 (en
Inventor
Marcel Hofsäss
Holger Dipl.-Ing. Baumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermik Geraetebau GmbH
Original Assignee
Thermik Geraetebau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermik Geraetebau GmbH filed Critical Thermik Geraetebau GmbH
Publication of EP0741393A2 publication Critical patent/EP0741393A2/en
Publication of EP0741393A3 publication Critical patent/EP0741393A3/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/504—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by thermal means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting

Definitions

  • the present invention relates to a module made of PTC thermistor material, in particular for a clamp contact, with at least two contact surfaces for an electrical connection.
  • the invention further relates to a temperature monitor with a bimetal switching mechanism that switches at excess temperature and a PTC resistor connected to it, which acts in the sense of a self-holding function.
  • Such modules made of PTC thermistor material are generally known, they are e.g. used as heating resistors or as control resistors.
  • the resistance of a PTC thermistor that increases with temperature is used for control purposes or to protect the device heated by the PTC thermistor. Since the thermistor resistance can be adjusted in terms of its temperature output or regulates itself as a result of this temperature-dependent resistance value, which increases with increasing temperature, or irreversible damage to the part to be heated as a result of excess temperatures can be avoided.
  • Such PTC thermistors or PTC semiconductors are e.g. from a sintered barium titanate ceramic, which is subjected to an aftertreatment after the sintering process, since oxide layers form on the surface which prevent direct contact.
  • the ceramic is therefore first ground after the sintering process in order to remove the oxide layers. Subsequently, a metallic contact layer, usually made of aluminum or silver, is applied, which is done either by screen printing or sputtering. The conventional contacting then takes place via these metallic contacting layers.
  • This contacting generally consists of a clamping technique, the contact surfaces provided with a contacting layer being brought into contact with mating contacts and being clamped onto them. It is also known to directly solder or otherwise attach strands to the contacting layers.
  • the known temperature monitor comprises a housing part which is closed by a cover part made of thermistor material and in which the switching mechanism is arranged.
  • the bimetallic switching mechanism comprises, in a known manner, a bimetallic snap disk and a spring washer on which a movable contact part is held. Below the response temperature of the bimetallic snap disc, the movable contact part is pressed by the spring washer against a fixed contact part on the cover, which extends like a rivet through the cover and merges into a head on the outside.
  • the housing part is made of electrically conductive material, so that the switching mechanism creates a conductive connection between the housing part and the head of the fixed contact part at low temperatures.
  • the cover is in conductive connection with both the fixed contact part and with the housing part, so that it is electrically connected in parallel to the switching mechanism.
  • the PTC resistor acts in the sense of a self-holding function.
  • the new module should be able to replace the previous module without changes to the device in which it is used. For example, it should be possible to use the new module with the temperature monitor mentioned at the beginning without having to change the design of the temperature monitor.
  • this object is achieved according to the invention in that at least one of the contact surfaces of the module is ground, and in that the contact is made directly on the ground PTC material without the interposition of contacting layers.
  • the object on which the invention is based is accordingly achieved in that the new module is used as a PTC resistor for the temperature monitor.
  • the contacting layers can be dispensed with if the contact surfaces are only sufficiently ground. At least from a certain operating voltage, which drops in use over the new module, this shows a characteristic curve, that is a voltage-dependent temperature change, which corresponds to the characteristic curve of comparable modules with a contacting layer. Slight changes in the characteristic curve can be compensated for by slightly changing the composition of the PTC thermistor material.
  • the new module can thus be manufactured significantly cheaper than was the case with the known module. Since such components are always initially manufactured with oversize during production and then ground to the actual final dimension, the new component can only be made to measure and prepared for the connection technology in a single operation by using a finer abrasive.
  • the resistance value at the respective operating temperatures and the change in resistance with increasing temperature are decisive for the technical function of such a PTC resistor.
  • the temperature is raised by the current flowing through the resistor, which generates ohmic heat. It follows, however, that as the operating voltage increases, greater heat is generated in the PTC resistor, so that it heats up. As a result of the heating, the resistance value of the module increases in accordance with its characteristic curve, which counteracts the temperature increase.
  • the one or more of the contact surfaces are finely ground, preferably lapped.
  • the advantage here is that a known grinding process, namely lapping, is used to finely grind the contact surfaces.
  • an abrasive for example made of SiC, is used, as was also used originally for the production of PTC thermistor components.
  • the known method however, only rough grinding or finishing was used, which does not lead to the fineness of the grinding of the contact surface required according to the invention. Rather, it was only found in the applicant's company that such finishes enable the PTC thermistor material to be contacted directly.
  • Either just one or more of the contact surfaces can then be finely ground in order to meet different operating conditions. For example, be that the new PTC thermistor module is contacted at one of its contact surfaces with a clamp contact, while one or more other of the contact surfaces are contacted via a soldered connection, which may still require contacting layers.
  • the operating voltage is approximately 100 V and is preferably greater than 110 V.
  • the PTC resistor also serves as a cover part and is pressed against a shoulder of the lower housing part by a flanged edge. Because the PTC thermistor material cannot absorb large pressures, there are special requirements for the thickness of the cover part. This cover part must namely be manufactured with mechanical tolerances in the range of a tenth of a millimeter and less so that it is not destroyed by the flanging process.
  • the new PTC resistor can be manufactured to final dimensions in a single work process; subsequent coatings that change the final dimensions unpredictably are not required. Since the new module also uses a finer grinding process, the overall result is a finer ground surface, which also ensures greater mechanical dimensional accuracy.
  • the PTC resistor is electrically connected in parallel to the bimetal switching mechanism.
  • the PTC resistor with its at least one ground contact surface is in contact with the housing parts, and if the housing part has a flanged edge which clamps the PTC resistor serving as a cover part to the housing part.
  • the advantage here is that the previously used method for assembling the known temperature monitor can be retained, it is only to be used as a cover part of the new module. Since this now has a greater mechanical dimensional accuracy, the flanging now leads to a secure mechanical fit and electrical contact, so that the reject rate is reduced when manufacturing the new temperature monitor.
  • a fixed contact part which is assigned to a movable contact part of the bimetallic switching mechanism, is arranged on the cover part in such a way that it is in contact with a further ground contact surface, preferably being clamped to it.
  • the temperature monitor mentioned at the beginning is e.g. electrically connected in series with a consumer to be protected, which is operated with 220 V alternating voltage or direct voltage. As long as the temperature of the consumer remains within the permissible range, the PTC resistor is short-circuited by the bimetallic switching mechanism, so that the resistance value of the PTC resistor has no influence on the function of the temperature monitor.
  • the bimetal switchgear opens and a large part of the supply voltage drops across the PTC thermistor module.
  • This voltage referred to as the operating voltage, which drops across the new PTC thermistor module, is usually above 100 V, where the characteristic of the new module is so close to that of the old module that the electrical function of the temperature monitor is retained even when the PTC thermistor resistor is replaced.
  • a temperature monitor 10 is shown in FIG. 1 as an example of an application for the new module made of thermistor material.
  • the temperature monitor 10 comprises a pot-shaped housing part 11 and a cover part 12 which closes the housing part 11 and which rests on a circumferential shoulder 13 of the housing part 11.
  • the temperature monitor 10 is closed by a flange 14 which presses the cover part 12 onto the circumferential shoulder 13.
  • a bimetallic switching mechanism 15 which is of conventional construction. It comprises a spring washer 16 which carries a movable contact part 17, over which a bimetallic snap disk 18 is placed.
  • the spring washer 16 is supported on a bottom 19 of the cup-shaped housing part 11 and thus prestresses the movable contact part 17 against a fixed contact part 20 which extends like a rivet through the cover part 12 to the outside, where a head 21 is visible.
  • the switching mechanism 15 has a temperature below its response temperature, so that it is in the closed state. Will the temperature of the switching mechanism 15 increases, the bimetallic snap disk 18 suddenly snaps from the convex shape shown into a concave shape and is supported on the underside of the cover part 12 in such a way that it moves the movable contact part 17 against the force of the spring washer 16 from the fixed Contact part 20 lifts up, as is generally known.
  • Essential for the new temperature monitor 10 is the design of the cover part 12, which is a module 22 made of PTC thermistor material and here acts as a heating resistor 23, i.e. as a PTC resistor 24, which is electrically connected in parallel to the bimetallic switching mechanism 15 and by this in the 1 is short-circuited.
  • Blackening indicates contact surfaces 25, 26 of the block 22 in FIG. 1, which are ground particularly finely because they were subjected to a lapping process with very fine abrasive. Although it is possible to process all the surfaces of the component 22 in such a fine manner, it is sufficient for technical use if the contact surfaces 25, 26 have been subjected to such processing. Due to the fine machining of the surfaces of the component 22, this has very defined mechanical dimensions, so that it is ensured that a corresponding clamping contact on the contact surfaces 25, 26 is reproducibly produced by the flanged edge 14 and the rivet 21.
  • the contact surface 26 is located in the region of the fixed contact part 20 and provides a corresponding electrical connection there conductive connection between the PTC resistor 24 and the contact part 20. Since the mechanical dimensions of the cover part 12 can be set very precisely because of the finely ground surface, the mentioned clamping ensures a firm and thus electrically secure fit of the cover part 12 in the flanged edge 14 or the rivet 21 in the cover part 12, however, mechanical damage to the cover part 12 is avoided.
  • the PTC resistor 24 is connected in parallel with the switching mechanism 15 and is bridged by the switching mechanism 15 when the switching mechanism 15 is closed, so that its resistance value in this switching state is of no importance for the function of the temperature monitor 10. As soon as the switching mechanism 15 opens, however, the PTC resistor 24 lies in the current path between the fixed contact part 20 and the housing part 11. An operating voltage now drops across the PTC resistor 24, which is generally greater than 120 to 130 V. In this voltage range, the component 22 shows a behavior comparable to that of the cover part known from EP-A-0 284 916 mentioned at the beginning, with corresponding contact layers.
  • the PTC resistor 24 Because of its temperature-dependent change in resistance, the PTC resistor 24 now ensures that a corresponding internal temperature is generated by the current now taken over by it, which is sufficiently high to keep the switch mechanism 15 open, but is limited to such an extent that irreversible damage to the switch mechanism 15 can be avoided.
  • FIG. 2 shows a diagram 31 which, for a typical PTC resistor with contacting layers, represents a characteristic curve 32 which represents the change in resistance of this module as a function of the operating temperature U.
  • a further curve 33 can be seen in diagram 31, which represents the corresponding characteristic curve for the new module 22.
  • Both the operating voltage U and the resistance value R are given in arbitrary units in FIG. 2. It can be seen that the characteristic curves 32 and 33 run parallel to one another above an operating voltage 34, it being possible to ensure that the two characteristic curves 32, 33 coincide by appropriate selection of the composition of the PTC thermistor material.
  • the characteristic curves 32, 33 were recorded in the applicant's company for a PTC resistor with a reference temperature of 140 ° to 150 ° C., the black and light squares representing respective measuring points for the characteristic curves 32, 33.
  • the units on the voltage axis corresponded to one volt division and those on the resistance axis corresponded to one division in k ⁇ .
  • an approximately linear R (U) characteristic can be achieved even at voltages lower than the mentioned 120 - 130 V, so that the new components made of PTC thermistor material can not only be used as a heating resistor 23 for temperature monitors, but also also for many other devices that use PTC elements (PTC resistors).
  • PTC resistors PTC resistors
  • the mechanical breakage problems and the clamping contacts the same problems arise as with the temperature monitor 10 discussed here by way of example, so that the use of the new module made of thermistor material also brings the corresponding advantages here.

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Abstract

The module has at least two contact surfaces (25,26) for an electric connection. At least one of the contact surfaces (25,26) of the module (22) is finely ground. Contact is made directly at the ground cold conducting material without the intermediate connection of contact layers. In use, an operating voltage of preferably greater than 110 V is dropped across the component (22). The component (22) may be used as a heating resistance e.g. in an aquarium heater or in a bimetallic temperature switch mechanism (10). A temp. monitor with a bimetallic switch which switches on excess temp. includes such a clod conductive resistor with an automatic hold function. The resistor may form the cover of a housing for the switch mechanism. It may be connected in parallel with the bimetallic switch.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Baustein aus Kaltleitermaterial, insbesondere für eine Klemmkontaktierung, mit zumindest zwei Kontaktflächen für einen elektrischen Anschluß.The present invention relates to a module made of PTC thermistor material, in particular for a clamp contact, with at least two contact surfaces for an electrical connection.

Die Erfindung betrifft ferner einen Temperaturwächter mit einem bei Übertemperatur schaltenden Bimetall-Schaltwerk und einem damit verschalteten Kaltleiterwiderstand, der im Sinne einer Selbsthaltefunktion wirkt.The invention further relates to a temperature monitor with a bimetal switching mechanism that switches at excess temperature and a PTC resistor connected to it, which acts in the sense of a self-holding function.

Derartige Bausteine aus Kaltleitermaterial sind allgemein bekannt, sie werden z.B. als Heizwiderstände oder als Regelwiderstände eingesetzt. Dabei nutzt man den mit der Temperatur steigenden Widerstand eines Kaltleiters für Regelzwecke oder zum Schutz des durch den Kaltleiterwiderstand beheizten Gerätes aus. Da der Kaltleiterwiderstand infolge dieses temperaturabhängigen Widerstandswertes, der mit steigender Temperatur zunimmt, in seiner Temperaturausbringung einstellbar ist, bzw. sich selbst regelt, kann eine irreversible Schädigung des zu heizenden Teiles infolge von Übertemperaturen vermieden werden.Such modules made of PTC thermistor material are generally known, they are e.g. used as heating resistors or as control resistors. The resistance of a PTC thermistor that increases with temperature is used for control purposes or to protect the device heated by the PTC thermistor. Since the thermistor resistance can be adjusted in terms of its temperature output or regulates itself as a result of this temperature-dependent resistance value, which increases with increasing temperature, or irreversible damage to the part to be heated as a result of excess temperatures can be avoided.

Derartige Kaltleiter oder PTC-Halbleiter bestehen z.B. aus einer gesinterten Bariumtitanat-Keramik, die nach dem Sinterprozeß einer Nachbehandlung unterzogen wird, da sich auf der Oberfläche Oxidschichten bilden, die einer unmittelbaren Kontaktierung entgegenstehen.Such PTC thermistors or PTC semiconductors are e.g. from a sintered barium titanate ceramic, which is subjected to an aftertreatment after the sintering process, since oxide layers form on the surface which prevent direct contact.

Die Keramik wird daher nach dem Sinterprozeß zunächst geschliffen, um die Oxidschichten zu entfernen. Anschließend wird eine metallische Kontaktierungsschicht in der Regel aus Aluminium oder Silber aufgebracht, was entweder durch Siebdrucken oder Sputtern erfolgt. Die herkömmliche Kontaktierung erfolgt dann über diese metallischen Kontaktierungsschichten. Diese Kontaktierung besteht in der Regel in einer Klemmtechnik, wobei die mit einer Kontaktierungsschicht versehenen Kontaktflächen mit Gegenkontakten in Anlage gebracht und an diesen festgeklemmt werden. Es ist auch bekannt, direkt Litzen auf die Kontaktierungsschichten aufzulöten oder anderweitig zu befestigen.The ceramic is therefore first ground after the sintering process in order to remove the oxide layers. Subsequently, a metallic contact layer, usually made of aluminum or silver, is applied, which is done either by screen printing or sputtering. The conventional contacting then takes place via these metallic contacting layers. This contacting generally consists of a clamping technique, the contact surfaces provided with a contacting layer being brought into contact with mating contacts and being clamped onto them. It is also known to directly solder or otherwise attach strands to the contacting layers.

Ein Einsatzbereich für derartige Bausteine aus Kaltleitermaterial ist der eingangs erwähnte Temperaturwächter, der aus der EP-A-0 284 916 bekannt ist.One area of use for such components made of PTC thermistor material is the temperature monitor mentioned at the outset, which is known from EP-A-0 284 916.

Der bekannte Temperaturwächter umfaßt ein von einem Deckelteil aus Kaltleitermaterial verschlossenes Gehäuseteil, in dem das Schaltwerk angeordnet ist. Das Bimetall-Schaltwerk umfaßt in bekannter Weise eine Bimetall-Schnappscheibe sowie eine Federscheibe, an der ein bewegliches Kontaktteil gehalten ist. Unterhalb der Ansprechtemperatur der Bimetall-Schnappscheibe wird das bewegliche Kontaktteil durch die Federscheibe gegen ein festes Kontaktteil am Deckel gedrückt, das sich nach Art eines Nietes durch den Deckel erstreckt und außen in einen Kopf übergeht. Das Gehäuseteil ist aus elektrisch leitendem Material gefertigt, so daß das Schaltwerk bei niedrigen Temperaturen eine leitende Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und dem Kopf des festen Kontaktteiles herstellt. Der Deckel ist in leitender Verbindung sowohl mit dem festen Kontaktteil als auch mit dem Gehäuseteil, so daß er elektrisch parallel zu dem Schaltwerk geschaltet ist.The known temperature monitor comprises a housing part which is closed by a cover part made of thermistor material and in which the switching mechanism is arranged. The bimetallic switching mechanism comprises, in a known manner, a bimetallic snap disk and a spring washer on which a movable contact part is held. Below the response temperature of the bimetallic snap disc, the movable contact part is pressed by the spring washer against a fixed contact part on the cover, which extends like a rivet through the cover and merges into a head on the outside. The housing part is made of electrically conductive material, so that the switching mechanism creates a conductive connection between the housing part and the head of the fixed contact part at low temperatures. The cover is in conductive connection with both the fixed contact part and with the housing part, so that it is electrically connected in parallel to the switching mechanism.

Wenn das Schaltwerk jetzt infolge einer zu hohen Temperatur öffnet, fließt der Strom von dem festen Kontaktteil durch den durch den Deckel gebildeten Kaltleiterwiderstand zu dem Gehäuseteil, wodurch sich der Kaltleiterwiderstand erwärmt und das Schaltwerk geöffnet hält, auch wenn die das Schalten auslösende Übertemperatur nicht mehr vorhanden ist. Auf diese Weise wirkt der Kaltleiterwiderstand im Sinne einer Selbsthaltefunktion.If the switching mechanism now opens due to an excessively high temperature, the current flows from the fixed contact part through the PTC resistor formed by the cover to the housing part, as a result of which the PTC resistor heats up and keeps the switching mechanism open, even if the excess temperature triggering the switching no longer exists is. In this way, the PTC resistor acts in the sense of a self-holding function.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Baustein aus Kaltleitermaterial derart weiterzubilden, daß er preiswerter herzustellen ist. Insbesondere soll der neue Baustein den bisherigen Baustein ohne Änderungen an dem Gerät ersetzen können, bei dem er eingesetzt wird. So soll es z.B. möglich sein, den neuen Baustein bei dem eingangs erwähnten Temperaturwächter zu verwenden, ohne daß die Konstruktion des Temperaturwächters geändert werden muß.Proceeding from this, it is an object of the present invention to further develop the above-mentioned module made of PTC thermistor material in such a way that it is cheaper to manufacture. In particular, the new module should be able to replace the previous module without changes to the device in which it is used. For example, it should be possible to use the new module with the temperature monitor mentioned at the beginning without having to change the design of the temperature monitor.

Bei dem eingangs erwähnten Baustein wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest eine der Kontaktflächen des Bausteines geschliffen ist, und daß die Kontaktierung ohne Zwischenschaltung von Kontaktierungsschichten unmittelbar an dem angeschliffenen Kaltleitermaterial erfolgt.In the module mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that at least one of the contact surfaces of the module is ground, and in that the contact is made directly on the ground PTC material without the interposition of contacting layers.

Bei dem eingangs genannten Temperaturwächter wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dementsprechend dadurch gelöst, daß der neue Baustein als Kaltleiterwiderstand für den Temperaturwächter verwendet wird.In the case of the temperature monitor mentioned at the outset, the object on which the invention is based is accordingly achieved in that the new module is used as a PTC resistor for the temperature monitor.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Bei der Anmelderin wurde nämlich gefunden, daß überraschenderweise auf die Kontaktierungsschichten verzichtet werden kann, wenn die Kontaktflächen nur hinreichend geschliffen werden. Zumindest ab einer bestimmten Betriebsspannung, die im Einsatz über dem neuen Baustein abfällt, zeigt dieser eine Kennlinie, also eine spannungsabhängige Temperaturänderung, die der Kennlinie von vergleichbaren Bausteinen mit Kontaktierungsschicht entspricht. Leichte Verschiebungen in der Kennlinie können dabei durch geringfügig geänderte Zusammensetzung des Kaltleitermaterials kompensiert werden.The object underlying the invention is completely achieved in this way. The applicant has found that, surprisingly, the contacting layers can be dispensed with if the contact surfaces are only sufficiently ground. At least from a certain operating voltage, which drops in use over the new module, this shows a characteristic curve, that is a voltage-dependent temperature change, which corresponds to the characteristic curve of comparable modules with a contacting layer. Slight changes in the characteristic curve can be compensated for by slightly changing the composition of the PTC thermistor material.

Zusammengefaßt ist es jetzt also möglich, durch geeignetes Schleifen des z.B. gesinterten Bausteines diesen auf das gewünschte Endmaß zu bringen und dabei gleichzeitig die Kontaktflächen für die erforderliche Anschlußtechnik vorzubereiten. Der neue Baustein laßt sich damit deutlich preiswerter herstellen, als es bei dem bekannten Baustein der Fall war. Da derartige Bausteine während der Produktion zunächst immer mit Übermaß gefertigt und dann auf das tatsächliche Endmaß geschliffen werden, kann lediglich durch Verwendung eines feineren Schleifmittels in einem einzigen Arbeitsgang der neue Baustein auf Maß gebracht und für die Anschlußtechnik vorbereitet werden.In summary, it is now possible, by suitable grinding of the sintered component, for example, to bring it to the desired final dimension and at the same time to prepare the contact surfaces for the required connection technology. The new module can thus be manufactured significantly cheaper than was the case with the known module. Since such components are always initially manufactured with oversize during production and then ground to the actual final dimension, the new component can only be made to measure and prepared for the connection technology in a single operation by using a finer abrasive.

Für die technische Funktion eines derartigen Kaltleiterwiderstandes ist sein Widerstandswert bei den jeweiligen Betriebstemperaturen sowie die Widerstandsänderung mit steigender Temperatur ausschlaggebend. Die Temperaturerhöhung erfolgt durch den den Widerstand durchfließenden Strom, der Ohm'sche Wärme erzeugt. Daraus folgt aber, daß mit steigender Betriebsspannung eine größere Wärme in dem Kaltleiterwiderstand erzeugt wird, so daß dieser sich aufheizt. Infolge der Aufheizung nimmt der Widerstandswert des Bausteines gemäß seiner charakteristischen Kennlinie zu, wodurch der Temperaturerhöhung entgegengewirkt wird.The resistance value at the respective operating temperatures and the change in resistance with increasing temperature are decisive for the technical function of such a PTC resistor. The temperature is raised by the current flowing through the resistor, which generates ohmic heat. It follows, however, that as the operating voltage increases, greater heat is generated in the PTC resistor, so that it heats up. As a result of the heating, the resistance value of the module increases in accordance with its characteristic curve, which counteracts the temperature increase.

Auf überraschend einfache Weise ist es nun möglich, derartige Kaltleiterwiderstände mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften und mechanischen Abmessungen zu erzeugen, ohne daß die bisher üblichen Kontaktierungsschichten erforderlich sind. Zwar wird in der Literatur vielfach auf diese Kontaktierungsschichten nicht expressis verbis hingewiesen, dem Fachmann war es vor dem Anmeldetag der vorliegenden Erfindung jedoch selbstverständlich, Kaltleiterwiderstände immer mit Kontaktierungsschichten aus Aluminium oder Silber zu versehen. Bei den mechanischen Endabmaßen derartiger bekannter Bausteine mußte daher immer noch die zusätzliche Dicke dieser Kontaktierungsschicht mit berücksichtigt werden.It is now possible in a surprisingly simple manner to produce such PTC thermistor resistors with the desired electrical properties and mechanical dimensions, without the previously required contacting layers being required. Although these contacting layers are not often expressly referred to in the literature, prior to the filing date of the present invention it was obvious to the person skilled in the art to always provide thermistor resistors with contacting layers made of aluminum or silver. With the mechanical final dimensions of such known modules, the additional thickness of this contacting layer still had to be taken into account.

Da diese zusätzlichen Schichten bei dem neuen Baustein fortfallen, läßt es sich auch mit größerer Genauigkeit und Maßhaltigkeit herstellen.Since these additional layers are eliminated in the new module, it can also be manufactured with greater accuracy and dimensional accuracy.

Insgesamt ist es bevorzugt, wenn die eine oder mehrere der Kontaktflächen fein geschliffen, vorzugsweise geläppt sind.Overall, it is preferred if the one or more of the contact surfaces are finely ground, preferably lapped.

Hier ist von Vorteil, daß ein bekanntes Schleifverfahren, nämlich das Läppen verwendet wird, um die Kontaktflächen fein zu schleifen. Bei derartigen Läpptechniken wird ein Schleifmittel, bspw. aus SiC, verwendet, wie es auch ursprünglich schon für die Herstellung von Kaltleiterbausteinen eingesetzt wurde. Bei dem bekannten Verfahren wurde jedoch nur ein grobes Schleifen oder Endbearbeiten verwendet, das nicht zu der erfindungsgemäß erforderlichen Feinheit der Schleifbearbeitung der Kontaktfläche führt. Es wurde vielmehr erst im Betrieb der Anmelderin gefunden, daß derartige Feinbearbeitungen es ermöglichen, daß das Kaltleitermaterial direkt kontaktiert werden kann.The advantage here is that a known grinding process, namely lapping, is used to finely grind the contact surfaces. In such lapping techniques, an abrasive, for example made of SiC, is used, as was also used originally for the production of PTC thermistor components. In the known method, however, only rough grinding or finishing was used, which does not lead to the fineness of the grinding of the contact surface required according to the invention. Rather, it was only found in the applicant's company that such finishes enable the PTC thermistor material to be contacted directly.

Dabei kann dann entweder nur eine oder aber mehrere der Kontaktflächen derart fein geschliffen werden, um verschiedenen Einsatzbedingungen gerecht zu werden. So kann es z.B. sein, daß der neue Kaltleiterbaustein an einer seiner Kontaktflächen mit einer Klemmkontaktierung kontaktiert wird, während eine oder mehrere andere der Kontaktflächen über eine Lötverbindung kontaktiert werden, die ggf. noch Kontaktierungsschichten erfordern.Either just one or more of the contact surfaces can then be finely ground in order to meet different operating conditions. For example, be that the new PTC thermistor module is contacted at one of its contact surfaces with a clamp contact, while one or more other of the contact surfaces are contacted via a soldered connection, which may still require contacting layers.

Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Betriebsspannung ca. 100 V beträgt und vorzugsweise größer als 110 V ist.It is further preferred if the operating voltage is approximately 100 V and is preferably greater than 110 V.

Es wurde nämlich gefunden, daß bei diesen Betriebsspannungen die oben erwähnte Kennlinie des neuen Bausteines mit der Kennlinie eines ansonsten vergleichbaren Bausteines zusammenfällt, der jedoch die zusätzlichen Kontaktierungsschichten aufweist.It has been found that at these operating voltages, the above-mentioned characteristic curve of the new module coincides with the characteristic curve of an otherwise comparable module, which, however, has the additional contacting layers.

Wenn ein derartiger Baustein als Heizwiderstand vorzugsweise in einer Aquarienheizung oder einem Bimetall-Temperaturschalter verwendet wird, so ergeben sich neben den geringeren Herstellungskosten für den Kaltleiterwiderstand noch weitere mechanische Vorteile. Bei dem eingangs genannten Temperaturwächter z.B. dient der Kaltleiterwiderstand gleichzeitig als Deckelteil und wird durch einen umgebördelten Rand gegen eine Schulter des Gehäuseunterteiles gedrückt. Weil das Kaltleitermaterial keine großen Drücke aufnehmen kann, sind besondere Anforderungen an die Dicke des Deckelteiles zu stellen. Dieses Deckelteil muß nämlich mit mechanischen Toleranzen im Bereich eines Zehntel Millimeter und weniger gefertigt werden, damit es durch den Bördelprozeß nicht zerstört wird. Gerade wegen der bisher erforderlichen Kontaktierungsschichten, deren endgültige Dicke häufig nicht mit der erforderlichen Genauigkeit festgelegt werden kann, kam es bei dem bekannten Temperaturwächter mit dem bekannten Kaltleiterwiderstand immer wieder vor, daß bei zu dickem Deckelteil dieses während des Bördelns zerstört wurde, oder aber bei einem Deckelteil mit Untermaß der Kontaktdruck zu gering war, so daß der erforderliche elektrische Kontakt zwischen dem Gehäuse und dem Deckelteil nicht hergestellt werden konnte.If such a module is preferably used as a heating resistor in an aquarium heater or a bimetallic temperature switch, then besides the lower manufacturing costs for the PTC resistor there are also other mechanical ones Benefits. In the case of the above-mentioned temperature monitor, for example, the PTC resistor also serves as a cover part and is pressed against a shoulder of the lower housing part by a flanged edge. Because the PTC thermistor material cannot absorb large pressures, there are special requirements for the thickness of the cover part. This cover part must namely be manufactured with mechanical tolerances in the range of a tenth of a millimeter and less so that it is not destroyed by the flanging process. Precisely because of the previously required contacting layers, the final thickness of which cannot often be determined with the required accuracy, it repeatedly happened with the known temperature monitor with the known PTC resistor that if the cover part was too thick, it was destroyed during the flanging, or at one Cover part with undersize the contact pressure was too low, so that the required electrical contact between the housing and the cover part could not be made.

Wie es oben bereits ausführlich erwähnt wurde, kann der neue Kaltleiterwiderstand in einem einzigen Arbeitsprozeß auf Endmaß gefertigt werden, nachträgliche Beschichtungen, die das Endmaß unvorhersehbar verändern, sind nicht erforderlich. Da bei dem neuen Baustein auch ein feinerer Schleifvorgang verwendet wird, ergibt sich insgesamt eine feiner geschliffene Oberfläche, die ebenfalls eine größere mechanische Maßhaltigkeit gewährleistet.As has already been mentioned in detail above, the new PTC resistor can be manufactured to final dimensions in a single work process; subsequent coatings that change the final dimensions unpredictably are not required. Since the new module also uses a finer grinding process, the overall result is a finer ground surface, which also ensures greater mechanical dimensional accuracy.

Weiter ist es dann bevorzugt, wenn der Kaltleiterwiderstand elektrisch parallel zu dem Bimetall-Schaltwerk geschaltet ist.It is further preferred if the PTC resistor is electrically connected in parallel to the bimetal switching mechanism.

Hier ist von Vorteil, daß sich die Selbsthaltefunktion auf elektrisch besonders einfache Weise ergibt, wie dies an sich bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist.The advantage here is that the self-holding function results in a particularly simple electrical manner, as is already known per se from the prior art.

Dabei ist es dann bevorzugt, wenn der Kaltleiterwiderstand mit seiner zumindest einen geschliffenen Kontaktfläche mit dem Gehäuseteile in Anlage ist, und wenn das Gehäuseteil einen Bördelrand aufweist, der den als Deckelteil dienenden Kaltleiterwiderstand an dem Gehäuseteil festklemmt.It is then preferred if the PTC resistor with its at least one ground contact surface is in contact with the housing parts, and if the housing part has a flanged edge which clamps the PTC resistor serving as a cover part to the housing part.

Hier ist von Vorteil, daß das bisher verwendete Verfahren zum Zusammenbauen des bekannten Temperaturwächters beibehalten werden kann, es ist lediglich als Deckelteil der neue Baustein einzusetzen. Da dieser jetzt eine größere mechanische Maßhaltigkeit aufweist, führt das Umbördeln jetzt zu einem sicheren mechanischen Sitz sowie elektrischen Kontakt, so daß die Ausschußrate bei der Fertigung des neuen Temperaturwächters reduziert wird.The advantage here is that the previously used method for assembling the known temperature monitor can be retained, it is only to be used as a cover part of the new module. Since this now has a greater mechanical dimensional accuracy, the flanging now leads to a secure mechanical fit and electrical contact, so that the reject rate is reduced when manufacturing the new temperature monitor.

Weiter ist es dann bevorzugt, wenn ein festes Kontaktteil, das einem beweglichen Kontaktteil des Bimetall-Schaltwerkes zugeordnet ist, an dem Deckelteil derart angeordnet ist, daß es mit einer weiteren geschliffenen Kontaktfläche in Anlage ist, vorzugsweise an dieser festgeklemmt ist.It is further preferred if a fixed contact part, which is assigned to a movable contact part of the bimetallic switching mechanism, is arranged on the cover part in such a way that it is in contact with a further ground contact surface, preferably being clamped to it.

Dies hat den weiteren Vorteil, daß auch die weitere Anschlußtechnik bei dem neuen Temperaturwächter so erfolgen kann, wie dies aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, wobei jedoch die mit der Maßhaltigkeit verbundenen Probleme erfindungsgemäß beseitigt wurden.This has the further advantage that the further connection technology can also be carried out with the new temperature monitor as is already known from the prior art, but the problems associated with dimensional accuracy have been eliminated according to the invention.

Hier sei noch abschließend bemerkt, daß aufgrund der direkten Klemmkontaktierung an dem geschliffenen Kaltleitermaterial eine Abweichung in der spannungsabhängigen Widerstandskennlinie bei dem neuen Baustein insofern erfolgt, als daß bei niederen Betriebsspannungen der meßbare Widerstandswert des neuen Bausteines erheblich höher ist als der des bekannten Bausteines mit Kontaktierungsschichten. Für den elektrischen Betrieb des neuen Bausteines ist dies jedoch nicht hinderlich, solange der angenähert lineare Kennlinienverlauf dem des bekannten Bausteines in den Spannungsbereichen entspricht, in denen der neue Baustein eingesetzt werden soll.Finally, it should be noted that due to the direct clamping contact on the ground PTC thermistor material, there is a deviation in the voltage-dependent resistance characteristic for the new module insofar as that at low operating voltages the measurable resistance value of the new module is considerably higher than that of the known module with contacting layers. For the electrical operation of the However, this is not a hindrance for new components as long as the approximately linear characteristic curve curve corresponds to that of the known component in the voltage ranges in which the new component is to be used.

Der eingangs erwähnte Temperaturwächter wird z.B. elektrisch mit einem zu schützenden Verbraucher in Reihe geschaltet, der mit 220 V Wechselspannung oder Gleichspannung betrieben wird. Solange die Temperatur des Verbrauchers im zulässigen Bereich bleibt, ist der Kaltleiterwiderstand durch das Bimetall-Schaltwerk kurzgeschlossen, so daß der Widerstandswert des Kaltleiterwiderstandes auf die Funktion des Temperaturwächters keinen Einfluß hat.The temperature monitor mentioned at the beginning is e.g. electrically connected in series with a consumer to be protected, which is operated with 220 V alternating voltage or direct voltage. As long as the temperature of the consumer remains within the permissible range, the PTC resistor is short-circuited by the bimetallic switching mechanism, so that the resistance value of the PTC resistor has no influence on the function of the temperature monitor.

Erhöht sich jetzt die Temperatur des zu schützenden Verbrauchers in unzulässiger Weise, so öffnet das Bimetall-Schaltwerk und ein großer Teil der Versorgungsspannung fällt über dem Kaltleiterbaustein ab. Diese mit Betriebsspannung bezeichnete Spannung, die über dem neuen Kaltleiterbaustein abfällt, liegt in der Regel oberhalb von 100 V, wo die Kennlinie des neuen Bausteines der des alten Bausteines soweit angenähert ist, daß die elektrische Funktion des Temperaturwächters auch bei ausgetauschtem Kaltleiterwiderstand erhalten bleibt.If the temperature of the consumer to be protected now rises in an impermissible manner, the bimetal switchgear opens and a large part of the supply voltage drops across the PTC thermistor module. This voltage, referred to as the operating voltage, which drops across the new PTC thermistor module, is usually above 100 V, where the characteristic of the new module is so close to that of the old module that the electrical function of the temperature monitor is retained even when the PTC thermistor resistor is replaced.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorstehenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the above invention.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen neuen Temperaturwächter mit einem neuen Kaltleiterwiderstand als Deckelteil; und
Fig. 2
ein Diagramm, das den spannungsabhängigen Widerstandsverlauf des neuen Bausteines verglichen mit dem eines bekannten Bausteines mit Kontaktierungsschicht darstellt.
The invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1
a new temperature monitor with a new PTC resistor as a cover part; and
Fig. 2
a diagram illustrating the voltage-dependent resistance curve of the new module compared to that of a known module with contacting layer.

In Fig. 1 ist als beispielhafter Anwendungsfall für den neuen Baustein aus Kaltleitermaterial ein Temperaturwächter 10 gezeigt. Der Temperaturwächter 10 umfaßt ein topfförmiges Gehäuseteil 11 sowie ein das Gehäuseteil 11 verschließendes Deckelteil 12, das auf einer umlaufenden Schulter 13 des Gehäuseteiles 11 aufliegt. Der Temperaturwächter 10 ist über einen Bördelrand 14 verschlossen, der das Deckelteil 12 auf die umlaufende Schulter 13 drückt.A temperature monitor 10 is shown in FIG. 1 as an example of an application for the new module made of thermistor material. The temperature monitor 10 comprises a pot-shaped housing part 11 and a cover part 12 which closes the housing part 11 and which rests on a circumferential shoulder 13 of the housing part 11. The temperature monitor 10 is closed by a flange 14 which presses the cover part 12 onto the circumferential shoulder 13.

In dem Inneren des Gehäuseteiles 11 befindet sich ein Bimetall-Schaltwerk 15, das von üblicher Konstruktion ist. Es umfaßt eine Federscheibe 16, die ein bewegliches Kontaktteil 17 trägt, über das eine Bimetall-Schnappscheibe 18 gestülpt ist. Die Federscheibe 16 stützt sich an einem Boden 19 des topfförmigen Gehäuseteiles 11 ab und spannt so das bewegliche Kontaktteil 17 gegen ein festes Kontaktteil 20 vor, das sich nach Art eines Nietes durch das Deckelteil 12 nach außen hin erstreckt, wo ein Kopf 21 sichtbar ist.In the interior of the housing part 11 there is a bimetallic switching mechanism 15, which is of conventional construction. It comprises a spring washer 16 which carries a movable contact part 17, over which a bimetallic snap disk 18 is placed. The spring washer 16 is supported on a bottom 19 of the cup-shaped housing part 11 and thus prestresses the movable contact part 17 against a fixed contact part 20 which extends like a rivet through the cover part 12 to the outside, where a head 21 is visible.

In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand weist das Schaltwerk 15 eine Temperatur unterhalb seiner Ansprechtemperatur auf, so daß es sich im geschlossenen Zustand befindet. Wird die Temperatur des Schaltwerkes 15 erhöht, so schnappt die Bimetall-Schnappscheibe 18 plötzlich von der gezeigten konvexen Form in eine konkave Form um und stützt sich an der Unterseite des Deckelteiles 12 derart ab, daß es das bewegliche Kontaktteil 17 gegen die Kraft der Federscheibe 16 von dem festen Kontaktteil 20 abhebt, wie dies allgemein bekannt ist.In the state shown in FIG. 1, the switching mechanism 15 has a temperature below its response temperature, so that it is in the closed state. Will the temperature of the switching mechanism 15 increases, the bimetallic snap disk 18 suddenly snaps from the convex shape shown into a concave shape and is supported on the underside of the cover part 12 in such a way that it moves the movable contact part 17 against the force of the spring washer 16 from the fixed Contact part 20 lifts up, as is generally known.

Wesentlich für den neuen Temperaturwächter 10 ist die Gestaltung des Deckelteiles 12, das ein Baustein 22 aus Kaltleitermaterial ist und hier als Heizwiderstand 23, also als Kaltleiter-Widerstand 24 wirkt, der elektrisch parallel zu dem Bimetall-Schaltwerk 15 geschaltet ist und von diesem in dem in Fig. 1 gezeigten Schaltzustand kurzgeschlossen ist.Essential for the new temperature monitor 10 is the design of the cover part 12, which is a module 22 made of PTC thermistor material and here acts as a heating resistor 23, i.e. as a PTC resistor 24, which is electrically connected in parallel to the bimetallic switching mechanism 15 and by this in the 1 is short-circuited.

Durch Schwärzungen sind in Fig. 1 Kontaktflächen 25, 26 des Bausteines 22 angedeutet, die besonders fein geschliffen sind, weil sie einem Läpp-Vorgang mit sehr feinem Schleifmittel unterzogen wurden. Zwar ist es möglich, sämtliche Oberflächen des Bausteines 22 derart fein zu bearbeiten, für den technischen Einsatz ist es jedoch ausreichend, wenn die Kontaktflächen 25, 26 einer derartigen Bearbeitung unterzogen wurden. Aufgrund der Feinbearbeitung der Oberflächen des Bausteines 22 weist dieser sehr definierte mechanische Abmaße auf, so daß sichergestellt ist, daß durch den Bördelrand 14 sowie den Niet 21 auf reproduzierbare Weise eine entsprechende Klemmkontaktierung an den Kontaktflächen 25, 26 hergestellt wird.Blackening indicates contact surfaces 25, 26 of the block 22 in FIG. 1, which are ground particularly finely because they were subjected to a lapping process with very fine abrasive. Although it is possible to process all the surfaces of the component 22 in such a fine manner, it is sufficient for technical use if the contact surfaces 25, 26 have been subjected to such processing. Due to the fine machining of the surfaces of the component 22, this has very defined mechanical dimensions, so that it is ensured that a corresponding clamping contact on the contact surfaces 25, 26 is reproducibly produced by the flanged edge 14 and the rivet 21.

Während die Kontaktfläche 25 auf der Schulter 13 aufliegt und für einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kaltleiter-Widerstand 24 und dem aus elektrisch leitendem Material bestehenden Gehäuseteil 11 sorgt, befindet sich die Kontaktfläche 26 im Bereich des festen Kontaktteiles 20 und sorgt dort für eine entsprechende elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kaltleiterwiderstand 24 und dem Kontaktteil 20. Da wegen der fein geschliffenen Oberfläche die mechanischen Maße des Deckelteiles 12 sehr genau eingestellt werden können, sorgt die erwähnte Klemmung zwar für einen festen und damit elektrisch sicheren Sitz des Deckelteiles 12 in dem Bördelrand 14 bzw. des Nietes 21 in dem Deckelteil 12, eine mechanische Beschädigung des Deckelteiles 12 wird jedoch vermieden.While the contact surface 25 rests on the shoulder 13 and ensures good electrical contact between the PTC resistor 24 and the housing part 11 made of electrically conductive material, the contact surface 26 is located in the region of the fixed contact part 20 and provides a corresponding electrical connection there conductive connection between the PTC resistor 24 and the contact part 20. Since the mechanical dimensions of the cover part 12 can be set very precisely because of the finely ground surface, the mentioned clamping ensures a firm and thus electrically secure fit of the cover part 12 in the flanged edge 14 or the rivet 21 in the cover part 12, however, mechanical damage to the cover part 12 is avoided.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung ist der Kaltleiterwiderstand 24 parallel zu dem Schaltwerk 15 geschaltet und bei geschlossenem Schaltwerk 15 durch dieses überbrückt, so daß sein Widerstandswert in diesem Schaltzustand für die Funktion des Temperaturwächters 10 ohne Bedeutung ist. Sobald das Schaltwerk 15 jedoch öffnet, liegt der Kaltleiterwiderstand 24 im Strompfad zwischen dem festen Kontaktteil 20 und dem Gehäuseteil 11. Über dem Kaltleiterwiderstand 24 fällt nun eine Betriebsspannung ab, die in der Regel größer als 120 bis 130 V beträgt. In diesem Spannungsbereich zeigt der Baustein 22 ein vergleichbares Verhalten wie das aus der eingangs erwähnten EP-A-0 284 916 bekannte Deckelteil mit entsprechenden Kontaktierungsschichten.Because of the arrangement described, the PTC resistor 24 is connected in parallel with the switching mechanism 15 and is bridged by the switching mechanism 15 when the switching mechanism 15 is closed, so that its resistance value in this switching state is of no importance for the function of the temperature monitor 10. As soon as the switching mechanism 15 opens, however, the PTC resistor 24 lies in the current path between the fixed contact part 20 and the housing part 11. An operating voltage now drops across the PTC resistor 24, which is generally greater than 120 to 130 V. In this voltage range, the component 22 shows a behavior comparable to that of the cover part known from EP-A-0 284 916 mentioned at the beginning, with corresponding contact layers.

Wegen seiner temperaturabhängigen Widerstandsänderung sorgt der Kaltleiterwiderstand 24 nun dafür, daß durch den nun von ihm übernommenen Strom eine entsprechende Innentemperatur erzeugt wird, die zwar hinreichend hoch ist, um das Schaltwerk 15 geöffnet zu halten, aber doch so begrenzt wird, daß irreversible Schädigungen des Schaltwerkes 15 vermieden werden.Because of its temperature-dependent change in resistance, the PTC resistor 24 now ensures that a corresponding internal temperature is generated by the current now taken over by it, which is sufficiently high to keep the switch mechanism 15 open, but is limited to such an extent that irreversible damage to the switch mechanism 15 can be avoided.

In Fig. 2 ist ein Diagramm 31 dargestellt, das für einen typischen Kaltleiterwiderstand mit Kontaktierungsschichten eine Kennlinie 32 wiedergibt, die die Widerstandsänderung dieses Bausteines in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur U darstellt. In dem Diagramm 31 ist eine weitere Kurve 33 zu erkennen, die die entsprechende Kennlinie für den neuen Baustein 22 wiedergibt. Sowohl die Betriebsspannung U als auch der Widerstandswert R sind in Fig. 2 in willkürlichen Einheiten angegeben. Es ist zu erkennen, daß oberhalb einer Betriebsspannung 34 die Kennlinien 32 und 33 parallel zueinander verlaufen, wobei durch entsprechende Wahl der Zusammensetzung des Kaltleitermaterials noch dafür gesorgt werden kann, daß die beiden Kennlinien 32, 33 zusammenfallen.FIG. 2 shows a diagram 31 which, for a typical PTC resistor with contacting layers, represents a characteristic curve 32 which represents the change in resistance of this module as a function of the operating temperature U. A further curve 33 can be seen in diagram 31, which represents the corresponding characteristic curve for the new module 22. Both the operating voltage U and the resistance value R are given in arbitrary units in FIG. 2. It can be seen that the characteristic curves 32 and 33 run parallel to one another above an operating voltage 34, it being possible to ensure that the two characteristic curves 32, 33 coincide by appropriate selection of the composition of the PTC thermistor material.

Dieses Verhalten ist völlig überraschend, da die Fachwelt bisher immer davon ausgegangen ist, daß eine Kontaktierungs-Zwischenschicht erforderlich ist, um einen solchen Baustein 22 aus Kaltleitermaterial zu kontaktieren. Die Kennlinien 32, 33 wurden im Betrieb der Anmelderin für einen Kaltleiterwiderstand mit einer Bezugstemperatur von 140° - 150°C aufgenommen, wobei die schwarzen und hellen Vierecke jeweilige Meßpunkte für die Kennlinien 32, 33 darstellen. Bei einer Messung entsprachen die Einheiten auf der Spannungsachse einer Volt-Teilung und die auf der Widerstandsachse einer Teilung in kΩ.This behavior is completely surprising, since experts have always assumed that an intermediate contact layer is required in order to contact such a module 22 made of thermistor material. The characteristic curves 32, 33 were recorded in the applicant's company for a PTC resistor with a reference temperature of 140 ° to 150 ° C., the black and light squares representing respective measuring points for the characteristic curves 32, 33. In one measurement, the units on the voltage axis corresponded to one volt division and those on the resistance axis corresponded to one division in kΩ.

Da das Aufbringen der metallischen Kontaktierungsschichten bei der Herstellung von Kaltleiterwiderständen der kostenträchtigste Schritt ist, kommt dem neuen Baustein aus Kaltleitermaterial, der derartige Kontaktierungsschichten nicht mehr benötigt, eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung zu.Since the application of the metallic contact layers is the most expensive step in the production of PTC resistors, the new component made of PTC material, which no longer requires such contact layers, is of considerable economic importance.

Durch eine geeignete Wahl der Produktionsparameter kann auch bei kleineren Spannungen als die erwähnten 120 - 130 V noch eine annähernd lineare R(U)-Kennlinie erreicht werden, so daß die neuartigen Bausteine aus Kaltleitermaterial nicht nur als Heizwiderstand 23 für Temperaturwächter eingesetzt werden können, sondern auch bei vielen anderen Geräten, die PTC-Elemente (Kaltleiterwiderstände) verwenden. So ist es z.B. möglich, die neuen Bausteine für Aquarienheizungen einzusetzen, wo Scheiben aus Kaltleitermaterial zwischen metallische Kontaktbleche geklemmt werden, über die die Scheiben nicht nur mechanisch gehalten sondern gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden. Hinsichtlich der mechanischen Bruchprobleme und der Klemmkontakte treten dabei dieselben Probleme auf wie bei dem hier beispielhaft diskutierten Temperaturwächter 10, so daß die Verwendung des neuen Bausteines aus Kaltleitermaterial auch hier die entsprechenden Vorteile mit sich bringt.By a suitable choice of the production parameters, an approximately linear R (U) characteristic can be achieved even at voltages lower than the mentioned 120 - 130 V, so that the new components made of PTC thermistor material can not only be used as a heating resistor 23 for temperature monitors, but also also for many other devices that use PTC elements (PTC resistors). For example, it is possible to use the to use new building blocks for aquarium heaters, where panes of thermistor material are clamped between metallic contact plates, via which the panes are not only held mechanically but also electrically contacted. With regard to the mechanical breakage problems and the clamping contacts, the same problems arise as with the temperature monitor 10 discussed here by way of example, so that the use of the new module made of thermistor material also brings the corresponding advantages here.

Claims (11)

Baustein aus Kaltleitermaterial, insbesondere für eine Klemmkontaktierung, mit zumindest zwei Kontaktflächen (25, 26) für einen elektrischen Anschluß, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Kontaktflächen (25, 26) des Bausteines (22) geschliffen ist, und daß die Kontaktierung ohne Zwischenschaltung von Kontaktierungsschichten unmittelbar an dem geschliffenen Kaltleitermaterial erfolgt.Module made of PTC thermistor material, in particular for a clamp contact, with at least two contact surfaces (25, 26) for an electrical connection, characterized in that at least one of the contact surfaces (25, 26) of the module (22) is ground, and that the contact is made without intermediate connection of contacting layers takes place directly on the ground thermistor material. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Kontaktflächen (25, 26) fein geschliffen, vorzugsweise geläppt sind.Module according to claim 1, characterized in that one or more of the contact surfaces (25, 26) are finely ground, preferably lapped. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Einsatz eine Betriebsspannung (34) von ca. 100 V, vorzugsweise größer als 110 V über ihm abfällt.Module according to Claim 1 or 2, characterized in that an operating voltage (34) of approximately 100 V, preferably greater than 110 V, drops above it in use. Baustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (34) größer als 120 V, vorzugsweise größer als 130 V ist.Module according to claim 3, characterized in that the operating voltage (34) is greater than 120 V, preferably greater than 130 V. Verwendung des Bausteines (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Heizwiderstand (23), vorzugsweise in einer Aquarienheizung oder in einem Bimetall-Temperaturschaltwerk (10).Use of the module (22) according to one of claims 1 to 4 as a heating resistor (23), preferably in an aquarium heater or in a bimetallic temperature switch (10). Temperaturwächter mit einem bei Übertemperatur schaltenden Bimetall-Schaltwerk (15) und einem damit verschalteten Kaltleiterwiderstand (24), der im Sinne einer Selbsthaltefunktion wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterwiderstand (24) der Baustein (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.Temperature monitor with a bimetallic switching mechanism (15) that switches at excess temperature and a PTC resistor (24) connected to it, which functions as a self-holding function acts, characterized in that the PTC resistor (24) is the component (22) according to one of claims 1 to 4. Temperaturwächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er ein das Schaltwerk (15) aufnehmendes Gehäuseteil (11) und ein das Gehäuseteil (11) verschließendes Deckelteil (12) aufweist, das durch den Kaltleiterwiderstand (24) gebildet wird.Temperature monitor according to Claim 6, characterized in that it has a housing part (11) receiving the switching mechanism (15) and a cover part (12) which closes the housing part (11) and is formed by the PTC resistor (24). Temperaturwächter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterwiderstand (24) elektrisch parallel zu dem Bimetall-Schaltwerk (15) geschaltet ist.Temperature monitor according to claim 6 or 7, characterized in that the PTC resistor (24) is electrically connected in parallel to the bimetallic switching mechanism (15). Temperaturwächter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterwiderstand (24) mit seiner zumindest einen geschliffenen Kontaktfläche (25) mit dem Gehäuseteil (11) in Anlage ist.Temperature monitor according to claim 7, characterized in that the PTC resistor (24) with its at least one ground contact surface (25) is in contact with the housing part (11). Temperaturwächter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (11) einen Bördelrand (14) aufweist, der den als Deckelteil (12) dienenden Kaltleiterwiderstand (24) an dem Gehäuseteil (11) festklemmt.Temperature monitor according to claim 9, characterized in that the housing part (11) has a flanged edge (14) which clamps the PTC resistor (24) serving as a cover part (12) on the housing part (11). Temperaturwächter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein festes Kontaktteil (20), das einem beweglichen Kontaktteil (17) des Bimetall-Schaltwerkes (15) zugeordnet ist, an dem Deckelteil (12) derart angeordnet ist, daß es mit einer weiteren geschliffenen Kontaktfläche (26) in Anlage ist, vorzugsweise an dieser festgeklemmt ist.Temperature monitor according to one of Claims 6 to 10, characterized in that a fixed contact part (20), which is assigned to a movable contact part (17) of the bimetallic switching mechanism (15), is arranged on the cover part (12) in such a way that it is connected to another ground contact surface (26) is in contact, is preferably clamped to this.
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