EP3493225A1 - Brake resistance device - Google Patents

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EP3493225A1
EP3493225A1 EP17204680.7A EP17204680A EP3493225A1 EP 3493225 A1 EP3493225 A1 EP 3493225A1 EP 17204680 A EP17204680 A EP 17204680A EP 3493225 A1 EP3493225 A1 EP 3493225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
resistance layer
resistor device
electrical resistance
braking 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.)
Withdrawn
Application number
EP17204680.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Mehlich
Andreas Kuhn
Holger Strobelt
Robert Lange
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP17204680.7A priority Critical patent/EP3493225A1/en
Priority to PCT/EP2018/081220 priority patent/WO2019105736A1/en
Publication of EP3493225A1 publication Critical patent/EP3493225A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/08—Cooling, heating or ventilating arrangements
    • H01C1/084—Cooling, heating or ventilating arrangements using self-cooling, e.g. fins, heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/01—Mounting; Supporting
    • H01C1/012—Mounting; Supporting the base extending along and imparting rigidity or reinforcement to the resistive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C1/16—Resistor networks not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C13/00—Resistors not provided for elsewhere
    • H01C13/02—Structural combinations of resistors

Definitions

  • the invention relates to a braking resistor device for absorbing electrical energy generated in the generator mode of an electrical machine.
  • rotating electrical machines can intentionally or unintentionally operating conditions occur in which the electric motor does not drive motor load, but is itself driven by external power supply. This can lead to the electric machine being operated as a generator, at least temporarily, and consequently generating electrical energy which can be fed back into the electrical network or otherwise has to be supplied to an electrical consumer.
  • electrical machines are generally operated by means of an electrical converter, for example by means of a frequency converter to an electrical network.
  • an electrical converter for example by means of a frequency converter to an electrical network.
  • Et al For reasons of cost, many of these electrical converters can not feed back their regeneratively generated electrical energy also called braking energy usually in the electrical network or the electrical network or storage media can not absorb the electrical energy thus generated at least temporarily.
  • a regenerative inverter of the frequency converter during braking can feed back the braking energy in a first step in the DC intermediate circuit.
  • a braking resistor in the DC voltage intermediate circuit can now be switched on in order to use up the excess braking energy in such a way that negative effects in the form of voltage peaks and the occurrence of impermissibly high currents do not jeopardize the operational safety of the electrical converter.
  • Today's braking resistors (from a continuous power of about 20W) are usually manufactured or assembled consuming, the actual resistor is often designed as a wire coil, which is encapsulated by cement, also mechanically and electrically isolated by a metal housing and its electrical connections are designed in the form of connecting cables.
  • the invention is therefore based on the object to provide a braking resistor device, which can be produced with little effort, has cost-effective individual components and can be integrated without major technical adaptation to or in existing structures of electrical converters or drive systems both functional as well as space constraints.
  • the object is achieved by a brake resistor device having the features specified in claim 1. Furthermore, the object is achieved by an electrical converter according to claim 13.
  • the invention is based, inter alia, on the finding that braking resistors currently on the market, on the one hand, require a rather cost-intensive production solely on account of their design and their materials and, on the other hand, their spatial formation and their mechanical and electrical connection are no longer efficient enough for, for example, mass use are in electrical converters. This led to considerations, especially for braking resistors higher performance classes, to design a new body structure in conjunction with appropriate material characteristics or material applications and to provide suitable manufacturing technologies.
  • a braking resistor device for absorbing electrical energy generated in the generator mode of an electrical machine, comprising a ceramic substrate, an electrical resistance layer, and first and second electrical terminals on the electrical resistance layer, the electrical resistance layer having a continuous load of at least 20W electrical power and electrical power for a period of up to 100ms of at least 1.2 kW, wherein the electrical resistance layer is mechanically connected to the ceramic substrate as carrier directly or via a connecting material and wherein the electrical resistance layer is printed by means of printing on the ceramic substrate.
  • the mechanical connection between the electrical resistance layer and the ceramic substrate can advantageously be effected both directly and via a connecting material.
  • the bonding material may have, in addition to a mechanically stabilizing, ie strengthening effect of the mechanical connection, further properties, such as an electrically insulating effect and also an effect for improved thermal dissipation of the thermal energy generated by the electrical resistance during operation.
  • the connecting material can also be designed in the form of a printed circuit board with known printed circuit board material, such as plastic.
  • the electrical resistance layer has partial electrical resistance layers each having a first partial electrical connection and a second partial electrical connection, the partial electrical resistance layers are electrically connected to each other by means of electrical connection conductors and the electrical partial resistance layers of the electrical resistance layer are arranged in the form of a matrix ,
  • the application of the electrical connection conductors on the ceramic substrate for their mechanical connection to the ceramic substrate is equivalent to the application of the electrical resistance layer for their mechanical connection to the ceramic substrate - comprising the partial electrical resistance layers of the electrical resistance layer - carried out in each case by means of the printing process.
  • This multipart form of the electrical resistance layer in the form of a matrix already allows a simple and prefabricated adjustment of the total resistance value of the electrical resistance layer during production.
  • At least one of the electrical connecting conductors of at least one of the partial electrical resistance layers is electrically separated from at least one of the electrical partial terminals of this partial electrical resistance layer by a connecting conductor sclerosing.
  • connection conductor sclerotherapy By means of the connection conductor sclerotherapy, the overall resistance value for the braking resistor device of the electrical resistance layer can be fine-granularly adjusted in a production-specific and / or user-specific manner in an advantageously simple and fast manner.
  • connection ladder sclerosing can be realized by several manufacturing technologies, wherein the etching, the lasing, the milling or the release of the sclerosing point during the printing process are particularly efficient.
  • one or more of the partial electrical resistance layers are detached from the electrical resistance layer by partial resistance layer obliteration.
  • the overall resistance value for the braking resistor device of the electrical resistance layer can also be fine-granularly adjusted in a production-specific and / or user-specific manner in an advantageously simple and fast manner.
  • the partial resistance layer sclerosing can also be realized here by several manufacturing technologies, the Etching, lasing, milling, or releasing the locations of partial resistance layer sclerosing during the printing process are particularly efficient.
  • the electrical resistance layer is at least partially fired by means of heat supply to the ceramic substrate.
  • the burning which is also to be understood in the sense of baking or similar technologies associated with heat supply, has the advantage that the mechanical but also the electrical structure of the particular electrical resistance layer but z.T. also the electrical connections and the connection conductor of the electrical resistance layer can be improved.
  • the first and the second electrical connection of the electrical resistance layer are mechanically connected to the ceramic substrate as carrier directly or via a further bonding material and are printed by means of printing process on the ceramic substrate.
  • the printing process in the manufacturing process can be further standardized and improved. This makes it possible to produce particularly small-scale and spatially limited electrical connections with minimum material consumption.
  • the electrical resistance layer is at least partially encased by a protective layer.
  • the protective layer can also comprise the respective bonding material, if used, between the electrical resistance layer and the ceramic substrate and / or, if used, between the electrical connections of the electrical resistance layer and the ceramic substrate.
  • the protective layer can also have a thermal effect for the improved removal of heat energy occurring during operation.
  • the surface of the ceramic substrate which is arranged on the side facing away from the electrical resistance layer and opposite side of the ceramic substrate, connectable directly or via a heat conducting layer with a heat sink.
  • cooling surfaces can also be used, for example, in an electrical converter, which are already inherent in the system for the operation of the electrical converter, such as e.g. Cooling surfaces on heatsinks for power semiconductors or cooling surfaces on the inverter housing.
  • the first electrical connection of the electrical resistance layer by means of a first electrical contact element with a first electrical conductor and the second electrical connection of the electrical resistance layer by means of a second electrical contact element with a second electrical conductor connectable.
  • the electrical contact elements thereby provide an advantageous form of electrical connection of the electrical resistance layer with the electrical conductors of an application device for example, that of an electric drive.
  • the first electrical contact element and the second electrical contact element are each a spring contact.
  • Spring contacts here have the advantage that a mechanical load on the brake resistor device, for example by shaking, for the electrical connection of the electrical resistance layer with electrical conductors is mechanically compensated, which can lead to the extension of the life of this electrical connection.
  • the first electrical conductor and the second electrical conductor are arranged on an electrical support element and the electrical support element by means of fastening elements mechanically connectable to the heat sink.
  • the braking resistor device overlaps to maintain creepage resistance on creepage distances and the surface of the ceramic substrate, which is connected to the surface of the electrical resistance layer, over its entire surface circumference a total surface area of the sum of the surface of the electrical resistance layer, which with the surface of the ceramic substrate is connected, and the Ceramic substrates facing surfaces of the electrical connections by at least 1mm.
  • an electrical converter with the braking resistor device according to the invention is further proposed, which is connected in operation with an electrical network and an electrical machine and which absorbs electrical energy by means of the braking resistor device in the case of regeneratively operated electric machine.
  • the electrical converter comprises a rectifier and an inverter, wherein the rectifier and the inverter are electrically connected to each other by means of a DC intermediate circuit and wherein the braking resistor device is arranged electrically on the DC intermediate circuit.
  • FIG. 1 shows a first schematic representation of a brake resistor device 1 according to the invention with an electrical resistance layer 3, which is applied to a ceramic substrate 2.
  • the electrical resistance layer 3 furthermore has a first and a second electrical connection 4, 5, by means of which the electrical resistance layer 3 can be mechanically and electrically contacted on at least two electrical conductors here.
  • Both the electrical resistance layer 3, which is designed for a continuous load with an electrical power of at least 20W and for a load over a period of up to 100 ms with an electrical power of at least 1.2 kW, as well as the electrical connections 4, 5 are printed by means of printing on the ceramic substrate 2.
  • the mechanical connection which has been created by the printing process between the electrical resistance layer 3 and the ceramic substrate 2 and between the electrical terminals 4, 5 and the ceramic substrate 2, may be direct or via a connecting material (in FIG FIG. 1 not shown).
  • FIG. 2 is a second schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention after FIG. 1 shown with a mechanical connection, a thermal coupling and an electrical Antag mich the brake resistor device 1 to its technical environment.
  • the electrical resistance layer 3 is directly connected to the ceramic substrate 2.
  • the electrical resistance layer 3 has a first and a second electrical connection 4, 5.
  • the electrical resistance layer 3 is here partly covered with a protective layer 14, wherein here the surface of the electrical resistance layer 3 is excluded, which produces the mechanical connection to the ceramic substrate 2. Also excluded here are the surfaces of the electrical connections 4,5.
  • this surface arranged thereon is mechanically and thus also thermally connected to the ceramic substrate 2 directly with a recessed area of a heat sink 11.
  • a heat conducting layer can be used (in FIG. 2 not shown), which compensates, for example, bumps between the two surfaces and beyond regarding their material selection has a designated thermal conductivity.
  • the first terminal 4 of the electrical resistance layer 3 is mechanically and electrically connected by means of a first electrical contact element 6 to a first electrical conductor 8 and the second terminal 5 of the electrical resistance layer 3 is mechanically and electrically connected by means of a second electrical contact element 7 to a second electrical conductor 9.
  • the electrical contact elements 6,7 can be designed as spring contacts (in FIG. 2 not explicitly shown).
  • Both electrical conductors 8,9 are arranged on an electrical support element 10, wherein, for example, a printed circuit board made of plastic is suitable as an electrical support element 10.
  • the electrical support element 10 is mechanically connected via fastening elements 12, for example screws and bolts as detachable mechanical connections or rivet and press connections as non-detachable mechanical connections to the heat sink 11.
  • the area of the ceramic substrate 2 which is connected to the surface of the electrical resistance layer 3 overlaps over the entire surface area (in FIG. 2 not fully representable) a total area perimeter of the sum of the area of the electrical resistance layer 3 which is connected to the surface of the ceramic substrate 2, and the surfaces of the electrical terminals 4, 5 attached to the ceramic substrate 2 are at least 1 mm (in FIG. 2 not shown to scale).
  • FIG. 1 or 2 A third schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention FIG. 1 or 2 , with arranged in a matrix partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3, shows FIG. 3 ,
  • the electrical resistance layer 3 has partial electrical resistance layers 15 each with a first partial electrical connection 17 and a second partial electrical connection 18 (in FIG FIG. 3 illustrated by some example), the partial electrical resistance layers 15 are electrically connected to each other by means of electrical connection conductors 16 (in FIG. 3 represented by some example) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.
  • first electrical connection 4 and the second electrical connection 5 of the electrical resistance layer 3 are shown, which pass electrically in each case into one of the electrical connection conductors 16.
  • the application of the electrical connection conductors 16 on the ceramic substrate 2 for their mechanical connection with the ceramic substrate 2 is equivalent to the application of the electrical resistance layer 3 for their mechanical connection to the ceramic substrate 2 - comprising the electrical partial resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 - and the application the electrical connections 4,5 for their mechanical connection with the ceramic substrate 2, carried out in each case by means of the printing process.
  • FIG. 4 shows a next schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention FIG. 3 With Junction 19 of some electrical connection conductors 16 to some sub-resistor layers 15 arranged in the matrix.
  • the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15, each with a first electrical partial connection 17 and a second partial electrical connection 18 for absorbing electrical energy generated, for example, in generator operation of the electric machine (in FIG FIG. 4 illustrated by some example), these partial electrical resistance layers 15 are electrically interconnected by means of electrical connection conductors 16 (in FIG FIG. 4 represented by some examples) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.
  • FIG. 5 is a further schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention after FIG. 3 with partial resistance layer scumming 20 at some points provided in the matrix of the electrical resistance layer 3.
  • the structure of the brake resistor device 1 from FIG. 5 accordingly also corresponds essentially to the FIG. 3 , wherein by the partial resistance layer Verödungen 20 here by way of example Some of the partial electrical resistance layers within the electrical resistance layer 3 have been removed or have not been provided during the manufacturing process of the application of the electrical resistance layer 3 to the ceramic substrate 2 at some points shown. Consequently, these remote or not provided partial electrical resistance layers do not enter into the total resistance value of the electrical resistance layer 3 and thus can not make a functional contribution to the absorption of the electrical energy generated, for example, in the regenerative operation of an electrical machine during operation of the brake resistor device 1.
  • the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15, each with a first electrical partial connection 17 and a second partial electrical connection 18 for absorbing electrical energy generated, for example, in generator operation of the electric machine (in FIG FIG. 5 illustrated by some example), these partial electrical resistance layers 15 are electrically interconnected by means of electrical connection conductors 16 (in FIG FIG. 5 represented by some examples) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.
  • FIG. 6 A schematic circuit diagram of an electrical converter 21 with the braking resistor device 1 according to the invention is shown in FIG. 6 visualized.
  • the electrical converter 21 operates by means of an electrical (in this case three-phase) connection to an electrical network 25 via a further (also three-phase) connection an electric machine 26 and thus forms together with the electric machine 26, an electric drive system.
  • the electrical converter 21 has a rectifier 22, which is electrically connected to the electrical network 25 and an inverter 23 which is electrically connected to the electric machine 26.
  • the brake resistor device 1 is electrically arranged.
  • the electric machine 26 can now be operated as a generator, wherein electrical energy is fed back via the inverter 23 into the DC voltage intermediate circuit 24. If a return of this electrical energy by means of the rectifier 22 in the electrical network 25 is not technically possible and / or the electrical network 25 can not absorb this electrical energy and / or the DC voltage intermediate circuit 24 also can not absorb this electrical energy, this is electrical Energy is converted by the brake resistor device 1 into heat energy. Thus, a safe and stable operation of the drive system is possible.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremswiderstandvorrichtung (1) zur Absorption von im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine (26) erzeugter elektrischer Energie, umfassend ein Keramiksubstrat (2), eine elektrische Widerstandschicht (3) und einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss (4,5) an der elektrischen Widerstandschicht (3), wobei die elektrische Widerstandschicht (3) für eine andauernde Belastung mit einer elektrischen Leistung von mindestens 20W und für eine Belastung über eine Zeitspanne von bis zu 100ms mit einer elektrischen Leistung von mindestens 1,2kW ausgelegt ist, die elektrische Widerstandschicht (3) mit dem Keramiksubstrat (2) als Träger unmittelbar oder über ein Verbindungsmaterial mechanisch verbunden ist und die elektrische Widerstandschicht (3) mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat (2) aufgedruckt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Umrichter (21) mit der Bremswiderstandvorrichtung (1).The invention relates to a braking resistor device (1) for absorbing electrical energy generated in generator operation of an electrical machine (26), comprising a ceramic substrate (2), an electrical resistance layer (3) and a first and a second electrical connection (4, 5) on the electrical resistance layer (3), wherein the electrical resistance layer (3) is designed for a continuous load with an electrical power of at least 20W and for a load over a period of up to 100ms with an electrical power of at least 1.2kW, which electrical resistance layer (3) is mechanically connected to the ceramic substrate (2) as a carrier directly or via a connecting material and the electrical resistance layer (3) is printed on the ceramic substrate (2) by means of a printing process. The invention also relates to an electrical converter (21) with the braking resistor device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremswiderstandvorrichtung zur Absorption von im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie.The invention relates to a braking resistor device for absorbing electrical energy generated in the generator mode of an electrical machine.

Bei rotierenden elektrischen Maschinen können gewollt oder ungewollt Betriebszustände auftreten, bei denen die elektrische Maschine motorisch keine Last antreibt, sondern selbst mittels externer Energiezufuhr angetrieben wird. Dies kann dazu führen, dass die elektrische Maschine zumindest zeitweise generatorisch betrieben wird und demzufolge elektrische Energie erzeugt, welche in das elektrische Netz zurückgespeist werden kann oder anderweitig einem elektrischen Verbraucher zugeführt werden muss.In rotating electrical machines can intentionally or unintentionally operating conditions occur in which the electric motor does not drive motor load, but is itself driven by external power supply. This can lead to the electric machine being operated as a generator, at least temporarily, and consequently generating electrical energy which can be fed back into the electrical network or otherwise has to be supplied to an electrical consumer.

Ebenso wird beim Abbremsen der elektrischen Maschine, welche beispielsweise als Fahrantriebe in elektrisch betriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommen, während des Bremsvorganges elektrische Energie erzeugt, welche zu diesem Zeitpunkt verbraucht oder zumindest gespeichert werden muss.Likewise, during braking of the electric machine, which are used, for example, as traction drives in electrically operated vehicles, electrical energy is generated during the braking process, which must be consumed or at least stored at this time.

Im industriellen Umfeld werden elektrische Maschinen im Allgemeinen mittels eines elektrischen Umrichters, beispielsweise mittels eines Frequenzumrichters, an einem elektrischen Netz betrieben. U.a. auch aus Kostengründen können viele dieser elektrischen Umrichter ihre auch als Bremsenergie bezeichnete, generatorisch erzeugte elektrische Energie meist bauartbedingt nicht in das elektrische Netz zurückspeisen oder das elektrische Netz bzw. Speichermedien können die so erzeugt elektrische Energie zumindest zeitweise nicht aufnehmen.In the industrial environment electrical machines are generally operated by means of an electrical converter, for example by means of a frequency converter to an electrical network. Et al For reasons of cost, many of these electrical converters can not feed back their regeneratively generated electrical energy also called braking energy usually in the electrical network or the electrical network or storage media can not absorb the electrical energy thus generated at least temporarily.

Eine bekannte Möglichkeit, diese elektrische Energie als elektrischer Verbraucher eines Antriebssystems umgehend aufzunehmen, beispielsweise in Wärmeenergie umzusetzen, und diese Wärmeenergie an die Umwelt abzuführen, bietet der Einsatz von Bremswiderständen.A known way to immediately absorb this electrical energy as an electrical load of a drive system, for example, convert it into heat energy, and this Dissipate heat energy to the environment, offers the use of braking resistors.

Bei einem Antriebssystem, welches beispielsweise als elektrischen Umrichter einen Frequenzumrichter mit Gleichspannungszwischenkreis aufweist, kann ein rückspeisfähiger Wechselrichter des Frequenzumrichters beim Bremsvorgang die Bremsenergie in einem ersten Schritt in den Gleichspannungszwischenkreis zurückspeisen.In a drive system, which has a frequency converter with DC voltage intermediate circuit, for example as an electrical converter, a regenerative inverter of the frequency converter during braking can feed back the braking energy in a first step in the DC intermediate circuit.

Da der Gleichspannungszwischenkreis auch trotz seiner meist systemimmanent vorhandenen Gleichspannungszwischenkreiskapazitäten nicht unbeschränkt zur Aufnahme der Bremsenergie geeignet ist, kann diese Bremsenergie - falls es der Gleichrichter des Frequenzumrichters an der Einspeiseseite zum elektrischen Netz hin zulässt - ins elektrische Netz rückgespeist werden, wozu jedoch beispielsweise ein netzgeführter Dioden-Gleichrichter im Allgemeinen nicht in der Lage ist.Since the DC voltage intermediate circuit, despite its usually systemimmanent existing DC intermediate capacitances is not unlimited to absorb the braking energy, this braking energy - if the rectifier of the frequency converter on the supply side to the electrical network allows - are fed back into the electrical network, including, however, for example, a net-driven diodes Rectifier is generally unable.

Im Bedarfsfall kann nun ein Bremswiderstand im Gleichspannungszwischenkreis zugeschaltet werden, um die überschüssige Bremsenergie derart zu verbrauchen, dass negative Auswirkungen in Form von Spannungsüberhöhungen und dem Auftreten unzulässig hoher Ströme die Betriebssicherheit des elektrischen Umrichters nicht gefährden.If necessary, a braking resistor in the DC voltage intermediate circuit can now be switched on in order to use up the excess braking energy in such a way that negative effects in the form of voltage peaks and the occurrence of impermissibly high currents do not jeopardize the operational safety of the electrical converter.

Als passive Elemente können derartige Bremswiderstände vergleichsweise servicefreundlich betrieben werden und müssen in der Regel nicht gewartet werden.As passive elements such braking resistors can be operated comparatively easy to service and usually do not need to be maintained.

Heutige Bremswiderstände (ab einer Dauerleistung von ca. 20W) werden jedoch meist aufwändig gefertigt bzw. montiert, wobei der eigentliche Widerstand oft als Drahtwickel ausgeführt ist, welcher mittels Zement vergossen wird, ferner auch durch ein Metallgehäuse mechanisch und elektrisch isoliert wird und dessen elektrische Anschlüsse in Form von Anschlusskabeln ausgeführt sind.Today's braking resistors (from a continuous power of about 20W) are usually manufactured or assembled consuming, the actual resistor is often designed as a wire coil, which is encapsulated by cement, also mechanically and electrically isolated by a metal housing and its electrical connections are designed in the form of connecting cables.

Wider Erwarten ist demnach insbesondere auch eine automatisierte Fertigung/Montage derartiger Bremswiderstände kostenintensiv, abgesehen auch noch von den Materialkosten der Einzelelemente des Bremswiderstandes, so dass dieser Umstand den bereits beschriebenen Vorteil des Einsatzes des Bremswiderstandes als passives Bauelemente bei einer Verwendung in höheren Leistungsklassen elektrischer Umrichter teilweise erheblich schmälert.Contrary to expectations, therefore, in particular, an automated production / assembly of such braking resistors is costly, apart from the material costs of the individual elements of the braking resistor, so that this circumstance partially already described advantage of using the braking resistor as passive components for use in higher power classes considerably diminishes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremswiderstandsvorrichtung vorzuschlagen, welche aufwandsarm hergestellt werden kann, kostengünstige Einzelkomponenten aufweist und ohne größere technische Anpassung an bzw. in bestehende Aufbauten elektrischer Umrichter bzw. Antriebssysteme sowohl aus funktionaler wie auch aus bauraumbedingter Sicht integrierbar ist.The invention is therefore based on the object to provide a braking resistor device, which can be produced with little effort, has cost-effective individual components and can be integrated without major technical adaptation to or in existing structures of electrical converters or drive systems both functional as well as space constraints.

Die Aufgabe wird durch eine Bremswiderstandvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch einen elektrischen Umrichter nach Anspruch 13 gelöst.The object is achieved by a brake resistor device having the features specified in claim 1. Furthermore, the object is achieved by an electrical converter according to claim 13.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass derzeit am Markt befindliche Bremswiderstände allein durch deren Aufbau und deren verwendete Materialien einerseits eine eher kostenintensive Herstellung erfordern und andererseits deren räumliche Ausbildung, sowie deren mechanische und elektrische Anbindung, nicht mehr effizient genug für beispielsweise den Masseneinsatz in elektrischen Umrichtern sind. Dies führte zu Überlegungen, insbesondere für Bremswiderstände höherer Leistungsklassen, eine neue Aufbaustruktur in Verbindung mit entsprechenden Materialausprägungen bzw. Materialanwendungen zu entwerfen und dafür geeignete Herstellungstechnologien vorzusehen.The invention is based, inter alia, on the finding that braking resistors currently on the market, on the one hand, require a rather cost-intensive production solely on account of their design and their materials and, on the other hand, their spatial formation and their mechanical and electrical connection are no longer efficient enough for, for example, mass use are in electrical converters. This led to considerations, especially for braking resistors higher performance classes, to design a new body structure in conjunction with appropriate material characteristics or material applications and to provide suitable manufacturing technologies.

Für die Lösung der Aufgabe wird eine Bremswiderstandvorrichtung zur Absorption von im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie vorgeschlagen, umfassend ein Keramiksubstrat, eine elektrische Widerstandschicht und einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss an der elektrischen Widerstandschicht, wobei die elektrische Widerstandschicht für eine andauernde Belastung mit einer elektrischen Leistung von mindestens 20W und für eine Belastung über eine Zeitspanne von bis zu 100ms mit einer elektrischen Leistung von mindestens 1,2kW ausgelegt ist, wobei die elektrische Widerstandschicht mit dem Keramiksubstrat als Träger unmittelbar oder über ein Verbindungsmaterial mechanisch verbunden ist und wobei die elektrische Widerstandschicht mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat aufgedruckt ist.For the achievement of the object, a braking resistor device is proposed for absorbing electrical energy generated in the generator mode of an electrical machine, comprising a ceramic substrate, an electrical resistance layer, and first and second electrical terminals on the electrical resistance layer, the electrical resistance layer having a continuous load of at least 20W electrical power and electrical power for a period of up to 100ms of at least 1.2 kW, wherein the electrical resistance layer is mechanically connected to the ceramic substrate as carrier directly or via a connecting material and wherein the electrical resistance layer is printed by means of printing on the ceramic substrate.

In besonders vorteilhafter Weise wird mit dem Aufbringen der elektrischen Widerstandschicht auf das Keramiksubstrat ein im Gegensatz zu bekannten Bremswiderstandsvorrichtungen - wie ein Widerstandsdraht mit Zementverguss - der genannten Leistungen - für Dauerlast ab 20W und Impulslast ab 1,2kW, anstehend bis zu 100ms - eine räumlich platzsparendere Lösung offenbart.In a particularly advantageous manner, with the application of the electrical resistance layer on the ceramic substrate in contrast to known braking resistor devices - such as a resistance wire with Zementverguss - said services - for continuous load from 20W and pulse load from 1.2kW, pending up to 100ms - a spatially space-saving Solution disclosed.

Die mechanische Verbindung zwischen der elektrischen Widerstandschicht und dem Keramiksubstrat kann wie beschrieben vorteilhaft sowohl unmittelbar wie auch über ein Verbindungsmaterial erfolgen. Das Verbindungsmaterial kann dabei, neben einer mechanisch stabilisierenden, also festigenden Wirkung der mechanischen Verbindung, weitere Eigenschaften aufweisen, so zum Beispiel eine elektrisch isolierende Wirkung und auch eine Wirkung für eine verbesserte thermische Abführung der durch die elektrische Widerstandschicht im Betrieb erzeugten Wärmeenergie. Das Verbindungsmaterial kann dabei auch in Form einer Leiterplatte mit bekanntem Leiterplattenmaterial, wie zum Beispiel Kunststoff, ausgeführt sein.As described, the mechanical connection between the electrical resistance layer and the ceramic substrate can advantageously be effected both directly and via a connecting material. The bonding material may have, in addition to a mechanically stabilizing, ie strengthening effect of the mechanical connection, further properties, such as an electrically insulating effect and also an effect for improved thermal dissipation of the thermal energy generated by the electrical resistance during operation. The connecting material can also be designed in the form of a printed circuit board with known printed circuit board material, such as plastic.

Ebenfalls besonderes vorteilhaft ist es, die elektrische Widerstandschicht mittels Druckverfahren, insbesondere 3D-Druckverfahren, aufzubringen, wobei Druckverfahren für die Aufbringung der elektrischen Widerstandschicht auf das Keramiksubstrat mit wenig Aufwand für die Herstellung der Bremswiderstandsvorrichtung automatisierbar sind.It is also particularly advantageous to apply the electrical resistance layer by means of printing processes, in particular 3D printing processes, wherein printing processes for the application of the electrical resistance layer to the Ceramic substrate with little effort for the production of the braking resistor device can be automated.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Bremswiderstandvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the braking resistor device are specified in the dependent claims.

Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung weist die elektrische Widerstandschicht elektrische Teilwiderstandschichten mit jeweils einem ersten elektrischen Teilanschluss und einem zweiten elektrischen Teilanschluss auf, sind die elektrischen Teilwiderstandschichten untereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter elektrisch verbunden und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten der elektrischen Widerstandschicht in Form einer Matrix angeordnet.In a first advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the electrical resistance layer has partial electrical resistance layers each having a first partial electrical connection and a second partial electrical connection, the partial electrical resistance layers are electrically connected to each other by means of electrical connection conductors and the electrical partial resistance layers of the electrical resistance layer are arranged in the form of a matrix ,

Die Aufbringung der elektrischen Verbindungsleiter auf dem Keramiksubstrat für deren mechanische Verbindung mit dem Keramiksubstrat ist dabei gleichzusetzen mit der Aufbringung der elektrischen Widerstandschicht für deren mechanische Verbindung mit dem Keramiksubstrat - umfassend die elektrischen Teilwiderstandschichten der elektrischen Widerstandschicht -, durchgeführt jeweils mittels des Druckverfahrens.The application of the electrical connection conductors on the ceramic substrate for their mechanical connection to the ceramic substrate is equivalent to the application of the electrical resistance layer for their mechanical connection to the ceramic substrate - comprising the partial electrical resistance layers of the electrical resistance layer - carried out in each case by means of the printing process.

Diese mehrteilige Ausprägung der elektrischen Widerstandschicht in Form einer Matrix erlaubt schon während der Herstellung eine einfache und vorgefertigte Einstellung des Gesamt-Widerstandswertes der elektrischen Widerstandschicht.This multipart form of the electrical resistance layer in the form of a matrix already allows a simple and prefabricated adjustment of the total resistance value of the electrical resistance layer during production.

Während des Betriebes kann es insbesondere bei häufigem Betrieb der Bremswiderstandvorrichtung an der Leistungsgrenze der elektrischen Widerstandschicht durchaus zu einem Ausfall einzelner elektrischer Teilwiderstandschichten kommen, wobei in besonders vorteilhafter Weise die Funktionalität der Bremswiderstandvorrichtung durch die noch intakt verbleibenden, elektrischen Teilwiderstandschichten schon bei der Herstellung der Bremswiderstandvorrichtung bis zu einer vorbestimmten prozentualen Ausfallgrenze garantiert und im späteren Betrieb auch sichergestellt werden kann.During operation, in particular during frequent operation of the braking resistor device at the power limit of the electrical resistive layer quite a failure of individual partial electrical resistance layers come, in a particularly advantageous manner, the functionality of the braking resistor through the remaining intact, partial electrical resistance layers already in the production of the braking resistor until to a predetermined guaranteed percentage of failure and can be ensured in later operation.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ist zumindest einer der elektrischen Verbindungsleiter von zumindest einer der elektrischen Teilwiderstandschichten an zumindest einem der elektrischen Teilanschlüsse dieser elektrischen Teilwiderstandschicht durch eine Verbindungsleiter-Verödung elektrisch getrennt.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, at least one of the electrical connecting conductors of at least one of the partial electrical resistance layers is electrically separated from at least one of the electrical partial terminals of this partial electrical resistance layer by a connecting conductor sclerosing.

Mittels der Verbindungsleiter-Verödung kann auf vorteilhaft einfache und schnelle Weise der Gesamt-Widerstandswert für die Bremswiderstandvorrichtung der elektrischen Widerstandschicht feingranular sowohl herstellungsspezifisch automatisiert eingestellt und/oder anwenderspezifisch angepasst werden.By means of the connection conductor sclerotherapy, the overall resistance value for the braking resistor device of the electrical resistance layer can be fine-granularly adjusted in a production-specific and / or user-specific manner in an advantageously simple and fast manner.

Die Verbindungsleiter-Verödung kann durch mehrere Herstellungs-Technologien realisiert werden, wobei das Ätzen, das Lasern, das Fräsen oder das Freilassen der Verödungsstelle während des Druckvorganges besonders effizient sind.The connection ladder sclerosing can be realized by several manufacturing technologies, wherein the etching, the lasing, the milling or the release of the sclerosing point during the printing process are particularly efficient.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung sind eine oder mehrere der elektrischen Teilwiderstandschichten durch eine Teilwiderstandschicht-Verödung von der elektrischen Widerstandschicht herausgelöst.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, one or more of the partial electrical resistance layers are detached from the electrical resistance layer by partial resistance layer obliteration.

Mittels der Teilwiderstandschicht-Verödung kann ebenso auf vorteilhaft einfache und schnelle Weise der Gesamt-Widerstandswert für die Bremswiderstandvorrichtung der elektrischen Widerstandschicht feingranular sowohl herstellungsspezifisch automatisiert eingestellt und/oder anwenderspezifisch angepasst werden.By means of the partial resistance layer sclerotherapy, the overall resistance value for the braking resistor device of the electrical resistance layer can also be fine-granularly adjusted in a production-specific and / or user-specific manner in an advantageously simple and fast manner.

Die Teilwiderstandsschicht-Verödung kann auch hier durch mehrere Herstellungs-Technologien realisiert werden, wobei das Ätzen, das Lasern, das Fräsen oder das Freilassen der Stellen der Teilwiderstandsschicht-Verödung während des Druckvorganges besonders effizient sind.The partial resistance layer sclerosing can also be realized here by several manufacturing technologies, the Etching, lasing, milling, or releasing the locations of partial resistance layer sclerosing during the printing process are particularly efficient.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ist die elektrische Widerstandschicht mittels Wärmezufuhr zumindest teilweise auf dem Keramiksubstrat gebrannt.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the electrical resistance layer is at least partially fired by means of heat supply to the ceramic substrate.

Das Brennen, welches auch im Sinne von Backen oder ähnlichen mit Wärmezufuhr verbundenen Technologien zu verstehen ist, hat den Vorteil, dass die mechanische aber auch die elektrische Struktur der insbesondere elektrischen Widerstandschicht aber z.T. auch der elektrischen Anschlüsse und der Verbindungsleiter der elektrischen Widerstandschicht verbesserbar ist.The burning, which is also to be understood in the sense of baking or similar technologies associated with heat supply, has the advantage that the mechanical but also the electrical structure of the particular electrical resistance layer but z.T. also the electrical connections and the connection conductor of the electrical resistance layer can be improved.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung sind der erste und der zweite elektrische Anschluss der elektrischen Widerstandschicht mit dem Keramiksubstrat als Träger unmittelbar oder über ein weiteres Verbindungsmaterial mechanisch verbunden und sind mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat aufgedruckt.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the first and the second electrical connection of the electrical resistance layer are mechanically connected to the ceramic substrate as carrier directly or via a further bonding material and are printed by means of printing process on the ceramic substrate.

Mittels des Aufdruckens der elektrischen Anschlüsse der elektrischen Widerstandschicht kann das Druckverfahren im Herstellungsprozess weiter vereinheitlicht und verbessert automatisiert werden. So lassen sich damit besonders kleinteilige und räumlich eng begrenzte elektrische Anschlüsse bei geringstem Materialverbrauch herstellen.By means of the printing of the electrical connections of the electrical resistance layer, the printing process in the manufacturing process can be further standardized and improved. This makes it possible to produce particularly small-scale and spatially limited electrical connections with minimum material consumption.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ist die elektrische Widerstandschicht zumindest teilweise von einer Schutzschicht ummantelt.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the electrical resistance layer is at least partially encased by a protective layer.

Die Schutzschicht kann dabei auch das jeweilige Verbindungsmaterial, falls eingesetzt, zwischen der elektrischen Widerstandschicht und dem Keramiksubstrat und/oder, falls eingesetzt, zwischen den elektrischen Anschlüssen der elektrischen Widerstandschicht und dem Keramiksubstrat umfassen. Neben dem mechanischen Schutz, dem Schutz vor Verschmutzung und dem elektrischen Isolationsschutz kann die Schutzschicht auch eine thermische Wirkung für die verbesserte Abfuhr der im Betrieb auftretenden Wärmeenergie aufweisen.The protective layer can also comprise the respective bonding material, if used, between the electrical resistance layer and the ceramic substrate and / or, if used, between the electrical connections of the electrical resistance layer and the ceramic substrate. In addition to the mechanical protection, the protection against contamination and the electrical insulation protection, the protective layer can also have a thermal effect for the improved removal of heat energy occurring during operation.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ist die Fläche des Keramiksubstrats, welche auf der von der elektrischen Widerstandschicht abgewandten und entgegengesetzten Seite des Keramiksubstrats angeordnet ist, unmittelbar oder über eine Wärmeleitschicht mit einem Kühlkörper verbindbar.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the surface of the ceramic substrate, which is arranged on the side facing away from the electrical resistance layer and opposite side of the ceramic substrate, connectable directly or via a heat conducting layer with a heat sink.

Mittels des derart mit der Bremswiderstandvorrichtung verbindbaren Kühlkörpers können in vorteilhafter Weise auch Kühlflächen beispielsweise in einem elektrischen Umrichter genutzt werden, welche für den Betrieb des elektrischen Umrichters schon systemimmanent vorhanden sind, wie z.B. Kühlflächen an Kühlkörpern für Leistungshalbleiter oder Kühlflächen am Umrichtergehäuse.By means of the cooling body which can thus be connected to the braking resistor device, cooling surfaces can also be used, for example, in an electrical converter, which are already inherent in the system for the operation of the electrical converter, such as e.g. Cooling surfaces on heatsinks for power semiconductors or cooling surfaces on the inverter housing.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ist der erste elektrische Anschluss der elektrischen Widerstandschicht mittels eines ersten elektrischen Kontaktelementes mit einem ersten elektrischen Leiter und der zweite elektrische Anschluss der elektrischen Widerstandschicht mittels eines zweiten elektrischen Kontaktelementes mit einem zweiten elektrischen Leiter verbindbar.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the first electrical connection of the electrical resistance layer by means of a first electrical contact element with a first electrical conductor and the second electrical connection of the electrical resistance layer by means of a second electrical contact element with a second electrical conductor connectable.

Die elektrischen Kontaktelemente stellen dabei eine vorteilhafte Form der elektrischen Anbindung der elektrischen Widerstandschicht mit den elektrischen Leitern einer Anwendungsvorrichtung dar, zum Beispiel der eines elektrischen Umrichters.The electrical contact elements thereby provide an advantageous form of electrical connection of the electrical resistance layer with the electrical conductors of an application device for example, that of an electric drive.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ist das erste elektrischen Kontaktelement und das zweite elektrische Kontaktelement jeweils ein Federkontakt.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the first electrical contact element and the second electrical contact element are each a spring contact.

Federkontakte haben hier den Vorteil, dass eine mechanische Belastung der Bremswiderstandvorrichtung, beispielsweise durch Rüttelbewegungen, für die elektrische Anbindung der elektrischen Widerstandschicht mit elektrischen Leitern mechanisch ausgleichbar ist, was zur Verlängerung der Lebensdauer dieser elektrischen Anbindung führen kann.Spring contacts here have the advantage that a mechanical load on the brake resistor device, for example by shaking, for the electrical connection of the electrical resistance layer with electrical conductors is mechanically compensated, which can lead to the extension of the life of this electrical connection.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung sind der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter auf einem elektrischen Trägerelement angeordnet und ist das elektrische Trägerelement mittels Befestigungselementen mechanisch mit dem Kühlkörper verbindbar.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention, the first electrical conductor and the second electrical conductor are arranged on an electrical support element and the electrical support element by means of fastening elements mechanically connectable to the heat sink.

Mittels der Befestigungselemente, welche das elektrische Trägerelement an den Kühlkörper mechanisch befestigen, wird auch die stabile mechanische und elektrische niederohmige Verbindung der elektrischen Leiter des Trägerelements über die elektrischen Kontaktelemente mit den elektrischen Anschlüssen der elektrischen Widerstandschicht vorteilhaft verbessert.By means of the fastening elements which mechanically fix the electrical carrier element to the heat sink, the stable mechanical and electrical low-resistance connection of the electrical conductors of the carrier element via the electrical contact elements with the electrical terminals of the electrical resistance layer is also advantageously improved.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung überlappt zur Einhaltung der Kriechstromfestigkeit an Luft- und Kriechstrecken die Fläche des Keramiksubstrats, welche mit der Fläche der elektrischen Widerstandschicht verbunden ist, über deren gesamten Flächenumfang einen gesamten Flächenumfang der Summe der Fläche der elektrischen Widerstandschicht, welche mit der Fläche des Keramiksubstrats verbunden ist, und der dem Keramiksubstrats zugewandten Flächen der elektrischen Anschlüsse um mindestens 1mm.In a further advantageous embodiment of the braking resistor device according to the invention overlaps to maintain creepage resistance on creepage distances and the surface of the ceramic substrate, which is connected to the surface of the electrical resistance layer, over its entire surface circumference a total surface area of the sum of the surface of the electrical resistance layer, which with the surface of the ceramic substrate is connected, and the Ceramic substrates facing surfaces of the electrical connections by at least 1mm.

Für die Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein elektrischer Umrichter mit der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung vorgeschlagen, welcher im Betrieb mit einem elektrischen Netz und einer elektrischen Maschine verbunden ist und welcher mittels der Bremswiderstandvorrichtung elektrische Energie im Fall der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine absorbiert.For solving the problem, an electrical converter with the braking resistor device according to the invention is further proposed, which is connected in operation with an electrical network and an electrical machine and which absorbs electrical energy by means of the braking resistor device in the case of regeneratively operated electric machine.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des elektrischen Umrichters umfasst der elektrischen Umrichter einen Gleichrichter und einen Wechselrichter, wobei der Gleichrichter und der Wechselrichter mittels eines Gleichspannungszwischenkreises elektrisch miteinander verbunden sind und wobei die Bremswiderstandvorrichtung elektrisch am Gleichspannungszwischenkreis angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the electrical converter, the electrical converter comprises a rectifier and an inverter, wherein the rectifier and the inverter are electrically connected to each other by means of a DC intermediate circuit and wherein the braking resistor device is arranged electrically on the DC intermediate circuit.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

FIG 1
eine erste schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung mit einer elektrischer Widerstandschicht,
FIG 2
eine zweite schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung nach FIG 1 mit einer mechanischen Verbindung, einer thermischen Ankopplung und einer elektrischen Ankontaktierung der Bremswiderstandvorrichtung an ihre technische Umgebung,
FIG 3
eine dritte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung nach FIG 1 oder 2 mit in einer Matrix angeordneten elektrischen Teilwiderstandschichten der elektrischen Widerstandschicht,
FIG 4
eine nächste schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung nach FIG 3 mit Verbindungsleiter-Verödungen elektrischer Verbindungsleiter zu einigen in der Matrix angeordneten elektrischen Teilwiderstandschichten,
FIG 5
eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung nach FIG 3 mit Teilwiderstandschicht-Verödungen an einigen, in der Matrix der elektrischen Widerstandschicht vorgesehenen Stellen und
FIG 6
ein schematisches Schaltbild eines elektrischen Umrichters mit der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung.
The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in connection with the figures. It shows:
FIG. 1
a first schematic representation of a brake resistor device according to the invention with an electrical resistance layer,
FIG. 2
a second schematic representation of the brake resistor device according to the invention FIG. 1 with a mechanical connection, a thermal coupling and an electrical Ankontaktierung the brake resistor device to its technical environment,
FIG. 3
a third schematic representation of the brake resistor device according to the invention FIG. 1 or 2 with electrical partial resistance layers of the electrical resistance layer arranged in a matrix,
FIG. 4
a next schematic representation of the braking resistor device according to the invention FIG. 3 with connection conductor scarfing electrical connection conductors to some sub-resistor layers arranged in the matrix,
FIG. 5
a further schematic representation of the brake resistor device according to the invention FIG. 3 with partial resistance layer scumming at some points provided in the matrix of the electrical resistance layer and
FIG. 6
a schematic diagram of an electrical converter with the braking resistor device according to the invention.

Die FIG 1 zeigt eine erste schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 1 mit einer elektrischer Widerstandschicht 3, welche auf einem Keramiksubstrat 2 aufgebracht ist.The FIG. 1 shows a first schematic representation of a brake resistor device 1 according to the invention with an electrical resistance layer 3, which is applied to a ceramic substrate 2.

Die elektrische Widerstandschicht 3 weist ferner einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss 4,5 auf, mittels dem die elektrische Widerstandschicht 3 an hier zumindest zwei elektrische Leitern mechanisch und elektrisch kontaktierbar ist.The electrical resistance layer 3 furthermore has a first and a second electrical connection 4, 5, by means of which the electrical resistance layer 3 can be mechanically and electrically contacted on at least two electrical conductors here.

Sowohl die elektrische Widerstandschicht 3, welche für eine andauernde Belastung mit einer elektrischen Leistung von mindestens 20W und für eine Belastung über eine Zeitspanne von bis zu 100ms mit einer elektrischen Leistung von mindestens 1,2kW ausgelegt ist, wie auch die elektrischen Anschlüsse 4,5 sind mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat 2 aufgedruckt.Both the electrical resistance layer 3, which is designed for a continuous load with an electrical power of at least 20W and for a load over a period of up to 100 ms with an electrical power of at least 1.2 kW, as well as the electrical connections 4, 5 are printed by means of printing on the ceramic substrate 2.

Die mechanische Verbindung, welche durch den Druckvorgang zwischen der elektrischen Widerstandschicht 3 und dem Keramiksubstrat 2 sowie zwischen den elektrischen Anschlüssen 4,5 und dem Keramiksubstrat 2 entstanden ist, kann unmittelbar sein oder über ein Verbindungsmaterial erfolgen (in FIG 1 nicht dargestellt).The mechanical connection, which has been created by the printing process between the electrical resistance layer 3 and the ceramic substrate 2 and between the electrical terminals 4, 5 and the ceramic substrate 2, may be direct or via a connecting material (in FIG FIG. 1 not shown).

Mit der FIG 2 wird eine zweite schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 1 nach FIG 1 mit einer mechanischen Verbindung, einer thermischen Ankopplung und einer elektrischen Ankontaktierung der Bremswiderstandvorrichtung 1 an ihre technische Umgebung aufgezeigt.With the FIG. 2 is a second schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention after FIG. 1 shown with a mechanical connection, a thermal coupling and an electrical Ankontaktierung the brake resistor device 1 to its technical environment.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die elektrische Widerstandschicht 3 unmittelbar mit dem Keramiksubstrat 2 verbunden. Die elektrische Widerstandschicht 3 weist einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss 4,5 auf. Die elektrische Widerstandschicht 3 ist hier zum Teil mit einer Schutzschicht 14 ummantelt, wobei hier die Fläche der elektrischen Widerstandschicht 3 ausgenommen ist, welche die mechanische Verbindung zu dem Keramiksubstrat 2 herstellt. Ebenso davon ausgenommen sind hier die Flächen der elektrischen Anschlüsse 4,5.In this embodiment, the electrical resistance layer 3 is directly connected to the ceramic substrate 2. The electrical resistance layer 3 has a first and a second electrical connection 4, 5. The electrical resistance layer 3 is here partly covered with a protective layer 14, wherein here the surface of the electrical resistance layer 3 is excluded, which produces the mechanical connection to the ceramic substrate 2. Also excluded here are the surfaces of the electrical connections 4,5.

Auf einer von der elektrischen Widerstandschicht 3 entgegengesetzten und abgewandten Seite des Keramiksubstrats 2, ist diese dort angeordnete Fläche das Keramiksubstrats 2 unmittelbar mit einer hier ausgesparten Fläche eines Kühlkörpers 11 mechanisch und somit auch thermisch verbunden. Für einen verbesserten thermischen Übergang der im Betrieb der elektrischen Widerstandschicht 3 erzeugten Wärmeenergie auf den Kühlkörper 11 kann eine Wärmeleitschicht zum Einsatz kommen (in FIG 2 nicht gezeigt), welche beispielsweise Unebenheiten zwischen den beiden Flächen ausgleicht und darüber hinaus bzgl. ihrer Materialauswahl eine ausgewiesene thermische Leitfähigkeit besitzt.On a side of the ceramic substrate 2 opposite and facing away from the electrical resistance layer 3, this surface arranged thereon is mechanically and thus also thermally connected to the ceramic substrate 2 directly with a recessed area of a heat sink 11. For an improved thermal transition of the thermal energy generated during operation of the electrical resistance layer 3 to the heat sink 11, a heat conducting layer can be used (in FIG. 2 not shown), which compensates, for example, bumps between the two surfaces and beyond regarding their material selection has a designated thermal conductivity.

Der erste Anschluss 4 der elektrischen Widerstandschicht 3 ist mittels eines ersten elektrischen Kontaktelementes 6 mit einem ersten elektrischen Leiter 8 und der zweite Anschluss 5 der elektrischen Widerstandschicht 3 ist mittels eines zweiten elektrischen Kontaktelementes 7 mit einem zweiten elektrischen Leiter 9 mechanisch und elektrisch verbunden. Die elektrischen Kontaktelemente 6,7 können dabei als Federkontakte ausgebildet sein (in FIG 2 nicht explizit gezeigt).The first terminal 4 of the electrical resistance layer 3 is mechanically and electrically connected by means of a first electrical contact element 6 to a first electrical conductor 8 and the second terminal 5 of the electrical resistance layer 3 is mechanically and electrically connected by means of a second electrical contact element 7 to a second electrical conductor 9. The electrical contact elements 6,7 can be designed as spring contacts (in FIG. 2 not explicitly shown).

Beide elektrische Leiter 8,9 sind auf einem elektrischen Trägerelement 10 angeordnet, wobei sich als elektrisches Trägerelement 10 beispielsweise eine Leiterplatte aus Kunststoff eignet. Das elektrische Trägerelement 10 ist über Befestigungselemente 12, zum Beispiel Schrauben und Bolzen als lösbare mechanische Verbindungen oder Niet- und Pressverbindungen als unlösbare mechanische Verbindungen, mit dem Kühlkörper 11 mechanisch verbunden.Both electrical conductors 8,9 are arranged on an electrical support element 10, wherein, for example, a printed circuit board made of plastic is suitable as an electrical support element 10. The electrical support element 10 is mechanically connected via fastening elements 12, for example screws and bolts as detachable mechanical connections or rivet and press connections as non-detachable mechanical connections to the heat sink 11.

Je mehr Kraft die Befestigungselemente 12 auf die mechanische Verbindung des elektrischen Trägerelementes 10 mit dem Kühlkörperausüben, umso stärker wird die mechanische Verbindung und umso niederohmiger wird die elektrische Verbindung, welche mittels der elektrischen Kontaktelemente 6,7 zwischen den elektrischen Anschlüssen 4,5 der elektrischen Widerstandschicht 3 und den elektrischen Leitern 8,9 herstellbar sind. Dies betrifft insbesondere den Einsatz von Federkontakten.The more force the fastening elements 12 exert on the mechanical connection of the electrical support element 10 to the heat sink, the stronger the mechanical connection and the lower the electrical connection, which by means of the electrical contact elements 6.7 between the electrical terminals 4.5 of the electrical resistance layer 3 and the electrical conductors 8.9 are produced. This concerns in particular the use of spring contacts.

Um die Einhaltung der Kriechstromfestigkeit an Luft- und Kriechstrecken 13 der Bremswiderstandvorrichtung 1 zu gewährleisten, überlappt hier die Fläche des Keramiksubstrats 2, welche mit der Fläche der elektrischen Widerstandschicht 3 verbunden ist, über deren gesamten Flächenumfang (in FIG 2 nicht vollständig darstellbar) einen gesamten Flächenumfang der Summe der Fläche der elektrischen Widerstandschicht 3, welche mit der Fläche des Keramiksubstrats 2 verbunden ist, und der dem Keramiksubstrats 2 zugewanden Flächen der elektrischen Anschlüsse 4,5 um mindestens 1mm (in FIG 2 nicht maßstabsgetreu dargestellt).In order to ensure compliance with the tracking resistance at creepage distances and creepage distances 13 of the braking resistor device 1, the area of the ceramic substrate 2 which is connected to the surface of the electrical resistance layer 3 overlaps over the entire surface area (in FIG FIG. 2 not fully representable) a total area perimeter of the sum of the area of the electrical resistance layer 3 which is connected to the surface of the ceramic substrate 2, and the surfaces of the electrical terminals 4, 5 attached to the ceramic substrate 2 are at least 1 mm (in FIG. 2 not shown to scale).

Eine dritte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 1 nach FIG 1 oder 2, mit in einer Matrix angeordneten elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3, zeigt FIG 3.A third schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention FIG. 1 or 2 , with arranged in a matrix partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3, shows FIG. 3 ,

Dabei weist die elektrische Widerstandschicht 3 elektrische Teilwiderstandschichten 15 mit jeweils einem ersten elektrischen Teilanschluss 17 und einem zweiten elektrischen Teilanschluss 18 auf (in FIG 3 mittels einiger Beispiel dargestellt), sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 untereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter 16 elektrisch verbunden (in FIG 3 mittels einiger Beispiel dargestellt) und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 in Form einer Matrix angeordnet.In this case, the electrical resistance layer 3 has partial electrical resistance layers 15 each with a first partial electrical connection 17 and a second partial electrical connection 18 (in FIG FIG. 3 illustrated by some example), the partial electrical resistance layers 15 are electrically connected to each other by means of electrical connection conductors 16 (in FIG. 3 represented by some example) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.

Ferner sind der erste elektrische Anschluss 4 und der zweite elektrische Anschluss 5 der elektrischen Widerstandschicht 3 dargestellt, welche elektrisch jeweils in einen der elektrischen Verbindungsleiter 16 übergehen.Furthermore, the first electrical connection 4 and the second electrical connection 5 of the electrical resistance layer 3 are shown, which pass electrically in each case into one of the electrical connection conductors 16.

Die Aufbringung der elektrischen Verbindungsleiter 16 auf dem Keramiksubstrat 2 für deren mechanische Verbindung mit dem Keramiksubstrat 2 ist dabei gleichzusetzen mit der Aufbringung der elektrischen Widerstandschicht 3 für deren mechanische Verbindung mit dem Keramiksubstrat 2 - umfassend die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 - und der Aufbringung der elektrischen Anschlüsse 4,5 für deren mechanische Verbindung mit dem Keramiksubstrat 2, durchgeführt jeweils mittels des Druckverfahrens.The application of the electrical connection conductors 16 on the ceramic substrate 2 for their mechanical connection with the ceramic substrate 2 is equivalent to the application of the electrical resistance layer 3 for their mechanical connection to the ceramic substrate 2 - comprising the electrical partial resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 - and the application the electrical connections 4,5 for their mechanical connection with the ceramic substrate 2, carried out in each case by means of the printing process.

Die FIG 4 zeigt eine nächste schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 1 nach FIG 3 mit Verbindungsleiter-Verödungen 19 von einigen elektrischen Verbindungleitern 16 zu einigen in der Matrix angeordneten elektrischen Teilwiderstandsschichten 15.The FIG. 4 shows a next schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention FIG. 3 With Junction 19 of some electrical connection conductors 16 to some sub-resistor layers 15 arranged in the matrix.

Der Aufbau der Bremswiderstandvorrichtung 1 aus FIG 4 entspricht demnach im Wesentlichen der FIG 3, wobei durch die Verbindungsleiter-Verödungen 19 einige, hier exemplarisch aufgezeigte elektrische Teilwiderstandschichten 15 keine elektrische Anbindung innerhalb der elektrischen Widerstandschicht 3 haben, demzufolge nicht in den Gesamt-Widerstandswert der elektrischen Widerstandschicht 3 eingehen und somit auch im Betrieb der Bremswiderstandvorrichtung 1 keinen funktionalen Beitrag zur Absorption von beispielsweise im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie leisten können.The structure of the brake resistor device 1 from FIG. 4 accordingly corresponds essentially to the FIG. 3 , Due to the Verbindungsleiter-Verödungen 19 some, here shown by way of example electrical partial resistance layers 15 have no electrical connection within the electrical resistance layer 3, therefore not enter into the total resistance of the electrical resistance layer 3 and thus in operation of the brake resistor device 1 no functional contribution to Absorption of, for example, in the generator operation of an electrical machine generated electrical energy can afford.

Auch in FIG 4 weist die elektrische Widerstandschicht 3 elektrische Teilwiderstandschichten 15 mit jeweils einem ersten elektrischen Teilanschluss 17 und einem zweiten elektrischen Teilanschluss 18 zur Absorption von beispielsweise im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie auf (in FIG 4 mittels einiger Beispiel dargestellt), sind diese elektrischen Teilwiderstandschichten 15 untereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter 16 elektrisch verbunden (in FIG 4 mittels einiger Beispiele dargestellt) und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 in Form einer Matrix angeordnet.Also in FIG. 4 For example, the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15, each with a first electrical partial connection 17 and a second partial electrical connection 18 for absorbing electrical energy generated, for example, in generator operation of the electric machine (in FIG FIG. 4 illustrated by some example), these partial electrical resistance layers 15 are electrically interconnected by means of electrical connection conductors 16 (in FIG FIG. 4 represented by some examples) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.

Mit der FIG 5 wird eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 1 nach FIG 3 mit Teilwiderstandschicht-Verödungen 20 an einigen in der Matrix der elektrischen Widerstandschicht 3 vorgesehenen Stellen aufgezeigt.With the FIG. 5 is a further schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention after FIG. 3 with partial resistance layer scumming 20 at some points provided in the matrix of the electrical resistance layer 3.

Der Aufbau der Bremswiderstandvorrichtung 1 aus FIG 5 entspricht demnach ebenfalls im Wesentlichen der FIG 3, wobei durch die Teilwiderstandschicht-Verödungen 20 hier exemplarisch an einigen aufgezeigten Stellen einige der elektrischen Teilwiderstandschichten innerhalb der elektrischen Widerstandschicht 3 entfernt wurden bzw. schon während des Herstellungsprozesses der Aufbringung der elektrischen Widerstandschicht 3 auf das Keramiksubstrat 2 nicht vorgesehen waren. Demzufolge gehen diese entfernten oder nicht vorgesehenen elektrischen Teilwiderstandschichten nicht in den Gesamt-Widerstandswert der elektrischen Widerstandschicht 3 ein und können somit auch im Betrieb der Bremswiderstandvorrichtung 1 keinen funktionalen Beitrag zur Absorption der beispielsweise im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugten elektrischen Energie leisten.The structure of the brake resistor device 1 from FIG. 5 accordingly also corresponds essentially to the FIG. 3 , wherein by the partial resistance layer Verödungen 20 here by way of example Some of the partial electrical resistance layers within the electrical resistance layer 3 have been removed or have not been provided during the manufacturing process of the application of the electrical resistance layer 3 to the ceramic substrate 2 at some points shown. Consequently, these remote or not provided partial electrical resistance layers do not enter into the total resistance value of the electrical resistance layer 3 and thus can not make a functional contribution to the absorption of the electrical energy generated, for example, in the regenerative operation of an electrical machine during operation of the brake resistor device 1.

Auch in FIG 5 weist die elektrische Widerstandschicht 3 elektrische Teilwiderstandschichten 15 mit jeweils einem ersten elektrischen Teilanschluss 17 und einem zweiten elektrischen Teilanschluss 18 zur Absorption von beispielsweise im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie auf (in FIG 5 mittels einiger Beispiel dargestellt), sind diese elektrischen Teilwiderstandschichten 15 untereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter 16 elektrisch verbunden (in FIG 5 mittels einiger Beispiele dargestellt) und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 in Form einer Matrix angeordnet.Also in FIG. 5 For example, the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15, each with a first electrical partial connection 17 and a second partial electrical connection 18 for absorbing electrical energy generated, for example, in generator operation of the electric machine (in FIG FIG. 5 illustrated by some example), these partial electrical resistance layers 15 are electrically interconnected by means of electrical connection conductors 16 (in FIG FIG. 5 represented by some examples) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.

Ein schematisches Schaltbild eines elektrischen Umrichters 21 mit der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 1 wird in FIG 6 visualisiert.A schematic circuit diagram of an electrical converter 21 with the braking resistor device 1 according to the invention is shown in FIG FIG. 6 visualized.

Der elektrische Umrichter 21 betreibt mittels einer elektrischen (hier dreiphasigen) Anbindung an ein elektrisches Netz 25 über eine weitere (hier ebenfalls dreiphasige) Anbindung eine elektrische Maschine 26 und bildet somit gemeinsam mit der elektrischen Maschine 26 ein elektrisches Antriebssystem.The electrical converter 21 operates by means of an electrical (in this case three-phase) connection to an electrical network 25 via a further (also three-phase) connection an electric machine 26 and thus forms together with the electric machine 26, an electric drive system.

Ferner weist der elektrische Umrichter 21 einen Gleichrichter 22 auf, welcher mit dem elektrischen Netz 25 elektrisch verbunden ist, und einen Wechselrichter 23, welcher mit der elektrischen Maschine 26 elektrisch verbunden ist.Furthermore, the electrical converter 21 has a rectifier 22, which is electrically connected to the electrical network 25 and an inverter 23 which is electrically connected to the electric machine 26.

Der Gleichrichter 22 und der Wechselrichter 23 des elektrischen Umrichters 21, welcher hier beispielsweise als Frequenzumrichter ausgebildet ist, sind durch einen Gleichspannungszwischenkreis 24 elektrisch miteinander verbunden.The rectifier 22 and the inverter 23 of the electrical converter 21, which is designed here for example as a frequency converter, are electrically connected to one another by a DC voltage intermediate circuit 24.

In dem Gleichspannungszwischenkreis 24 ist, hier nur schematisch dargestellt, die Bremswiderstandvorrichtung 1 elektrisch angeordnet.In the DC voltage intermediate circuit 24, here only schematically illustrated, the brake resistor device 1 is electrically arranged.

Im Betriebsfall kann nunmehr die elektrische Maschine 26 generatorisch betrieben werden, wobei elektrische Energie über den Wechselrichter 23 in den Gleichspannungszwischenkreis 24 zurückgespeist wird. Falls eine Rückspeisung dieser elektrischen Energie mittels des Gleichrichters 22 in das elektrische Netz 25 technisch nicht möglich ist und/oder das elektrische Netz 25 diese elektrische Energie nicht aufnehmen kann und/oder der Gleichspannungszwischenkreis 24 diese elektrische Energie ebenfalls nicht mehr aufnehmen kann, wird diese elektrische Energie durch die Bremswiderstandvorrichtung 1 in Wärmeenergie umgewandelt. Somit ist ein sicherer und stabiler Betrieb des Antriebssystems möglich.In the operating case, the electric machine 26 can now be operated as a generator, wherein electrical energy is fed back via the inverter 23 into the DC voltage intermediate circuit 24. If a return of this electrical energy by means of the rectifier 22 in the electrical network 25 is not technically possible and / or the electrical network 25 can not absorb this electrical energy and / or the DC voltage intermediate circuit 24 also can not absorb this electrical energy, this is electrical Energy is converted by the brake resistor device 1 into heat energy. Thus, a safe and stable operation of the drive system is possible.

Claims (14)

Bremswiderstandvorrichtung (1) zur Absorption von im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine (26) erzeugter elektrischer Energie, umfassend - ein Keramiksubstrat (2), - eine elektrische Widerstandschicht (3) und - einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss (4,5) an der elektrischen Widerstandschicht (3), wobei - die elektrische Widerstandschicht (3) für eine andauernde Belastung mit einer elektrischen Leistung von mindestens 20W und für eine Belastung über eine Zeitspanne von bis zu 100ms mit einer elektrischen Leistung von mindestens 1,2kW ausgelegt ist, - die elektrische Widerstandschicht (3) mit dem Keramiksubstrat (2) als Träger unmittelbar oder über ein Verbindungsmaterial mechanisch verbunden ist und - die elektrische Widerstandschicht (3) mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat (2) aufgedruckt ist. Braking resistor device (1) for absorbing electrical energy generated in the generator mode of an electrical machine (26) a ceramic substrate (2), - An electrical resistance layer (3) and a first and a second electrical connection (4, 5) on the electrical resistance layer (3), in which - the electrical resistance layer (3) is designed for a continuous load with an electrical power of at least 20W and for a load over a period of up to 100ms with an electrical power of at least 1.2kW, - The electrical resistance layer (3) with the ceramic substrate (2) is mechanically connected as a carrier directly or via a connecting material, and - The electrical resistance layer (3) by means of printing process on the ceramic substrate (2) is printed. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei - die elektrische Widerstandschicht (3) elektrische Teilwiderstandschichten (15) mit jeweils einem ersten elektrischen Teilanschluss (17) und einem zweiten elektrischen Teilanschluss (18) aufweist, - die elektrischen Teilwiderstandschichten (15) untereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter (16) elektrisch verbunden sind und - die elektrischen Teilwiderstandschichten (15) der elektrischen Widerstandschicht (3) in Form einer Matrix angeordnet sind. A braking resistor device (1) according to claim 1, wherein the electrical resistance layer (3) has partial electrical resistance layers (15) each having a first partial electrical connection (17) and a second partial electrical connection (18), - The partial electrical resistance layers (15) are electrically connected to each other by means of electrical connection conductors (16) and - The partial electrical resistance layers (15) of the electrical resistance layer (3) are arranged in the form of a matrix. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei zumindest einer der elektrischen Verbindungsleiter (16) von zumindest einer der elektrischen Teilwiderstandschichten (15) an zumindest einem der elektrischen Teilanschlüsse (17,18) dieser elektrischen Teilwiderstandschicht (15) durch eine Verbindungsleiter-Verödung (19) elektrisch getrennt ist.Braking resistor device (1) according to claim 2, wherein at least one of the electrical connection conductors (16) of at least one of the partial electrical resistance layers (15) is connected to at least one of the partial electrical connections (17, 18). this electrical partial resistance layer (15) is electrically isolated by a connection conductor sclerotherapy (19). Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei eine oder mehrere der elektrischen Teilwiderstandschichten (15) durch eine Teilwiderstandschicht-Verödung (20) von der elektrischen Widerstandschicht (3) herausgelöst sind.A braking resistor device (1) according to any one of claims 2 or 3, wherein one or more of said partial resistance resistive layers (15) are detached from said electrical resistance layer (3) by partial resistance layer scarfing (20). Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Widerstandschicht (3) mittels Wärmezufuhr zumindest teilweise auf dem Keramiksubstrat (2) gebrannt ist.Braking resistor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the electrical resistance layer (3) by means of heat supply is at least partially fired on the ceramic substrate (2). Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite elektrische Anschluss (4,5) der elektrischen Widerstandschicht (3) mit dem Keramiksubstrat (2) als Träger unmittelbar oder über ein weiteres Verbindungsmaterial mechanisch verbunden sind und mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat (2) aufgedruckt sind.Braking resistor device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first and the second electrical connection (4,5) of the electrical resistance layer (3) with the ceramic substrate (2) are mechanically connected as a carrier directly or via a further bonding material and by means of printing process the ceramic substrate (2) are printed. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Widerstandschicht (3) zumindest teilweise von einer Schutzschicht (14) ummantelt ist.Braking resistor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the electrical resistance layer (3) is at least partially encased by a protective layer (14). Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fläche des Keramiksubstrats (2), welche auf der von der elektrischen Widerstandschicht (3) abgewandten und entgegengesetzten Seite des Keramiksubstrats (2) angeordnet ist, unmittelbar oder über eine Wärmeleitschicht mit einem Kühlkörper (11) verbindbar ist.Braking resistor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the surface of the ceramic substrate (2) which is arranged on the opposite side of the ceramic substrate (2) from the electrical resistance layer (3), directly or via a heat conducting layer with a heat sink ( 11) is connectable. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste elektrische Anschluss (4) der elektrischen Widerstandschicht (3) mittels eines ersten elektrischen Kontaktelementes (6) mit einem ersten elektrischen Leiter (8) und der zweite elektrische Anschluss (5) der elektrischen Widerstandschicht (3) mittels eines zweiten elektrischen Kontaktelementes (7) mit einem zweiten elektrischen Leiter (9) verbindbar ist.Braking resistor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the first electrical connection (4) of the electrical resistance layer (3) by means of a first electrical contact element (6) with a first electrical Conductor (8) and the second electrical connection (5) of the electrical resistance layer (3) by means of a second electrical contact element (7) with a second electrical conductor (9) is connectable. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei das erste elektrischen Kontaktelement (6) und das zweite elektrische Kontaktelement (7) jeweils ein Federkontakt ist.Braking resistor device (1) according to claim 9, wherein the first electrical contact element (6) and the second electrical contact element (7) is in each case a spring contact. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der erste elektrische Leiter (8) und der zweite elektrische Leiter (9) auf einem elektrischen Trägerelement (10) angeordnet sind und wobei das elektrische Trägerelement (10) mittels Befestigungselementen (12) mechanisch mit dem Kühlkörper (11) verbindbar ist.Braking resistor device (1) according to claim 9 or 10, wherein the first electrical conductor (8) and the second electrical conductor (9) on an electrical support member (10) are arranged and wherein the electrical support member (10) by means of fastening elements (12) mechanically with the heat sink (11) is connectable. Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Einhaltung der Kriechstromfestigkeit an Luft- und Kriechstrecken (13) die Fläche des Keramiksubstrats (2), welche mit der Fläche der elektrischen Widerstandschicht (3) verbunden ist, über deren gesamten Flächenumfang einen gesamten Flächenumfang der Summe der Fläche der elektrischen Widerstandschicht (3), welche mit der Fläche des Keramiksubstrats (2) verbunden ist, und der dem Keramiksubstrats (2) zugewanden Flächen der elektrischen Anschlüsse (4,5) um mindestens 1mm überlappt.Braking resistor device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the area of the ceramic substrate (2), which is connected to the surface of the electrically resistive layer (3) over the entire surface circumference of a total of the creepage resistance on creepage distances and clearance (13) Area perimeter of the sum of the area of the electrically resistive layer (3) connected to the surface of the ceramic substrate (2) and overlapping the ceramic substrate (2) by at least 1 mm with the areas of the electrical terminals (4, 5). Elektrischer Umrichter (21) mit einer Bremswiderstandvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der elektrische Umrichter (21) im Betrieb mit einem elektrischen Netz (25) und einer elektrischen Maschine (26) verbunden ist und wobei mittels der Bremswiderstandvorrichtung (1) elektrische Energie im Fall der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine (26) absorbiert wird.Electric converter (21) having a braking resistor device (1) according to one of claims 1 to 12, wherein the electrical converter (21) is in operation connected to an electrical network (25) and an electric machine (26) and by means of the braking resistor device ( 1) electrical energy is absorbed in the case of the regenerative electric machine (26). Elektrischer Umrichter (21) nach Anspruch 13, umfassend einen Gleichrichter (22) und einen Wechselrichter (23), wobei der Gleichrichter (22) und der Wechselrichter (23) mittels eines Gleichspannungszwischenkreises (24) elektrisch miteinander verbunden sind und wobei die Bremswiderstandvorrichtung (1) elektrisch am Gleichspannungszwischenkreis (24) angeordnet ist.An electric power converter (21) according to claim 13, comprising a rectifier (22) and an inverter (23), said rectifier (22) and said inverter (23) by means of a DC intermediate circuit (24) are electrically connected to each other and wherein the braking resistor device (1) is electrically arranged on the DC voltage intermediate circuit (24).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021127342A1 (en) 2019-12-18 2021-06-24 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having stamped brake resistor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015252A (en) * 1999-06-30 2001-01-19 Kyocera Corp Ceramic heater
DE10337107A1 (en) * 2003-08-11 2005-03-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Casing and motor of electrical drive unit for e.g. electrical traction, has braking resistance implemented in thick film technology on casing section
WO2008126518A1 (en) * 2007-03-19 2008-10-23 Kito Corporation Resistor, winder using the resistor as regenerative braking resistor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2500223C3 (en) * 1975-01-04 1981-04-23 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Electrical resistance device
DE4014104A1 (en) * 1990-05-02 1991-11-14 Draloric Electronic ELECTRICAL POWER RESISTANCE
DE19755753A1 (en) * 1997-12-16 1999-06-17 Bosch Gmbh Robert Resistor device and method for its production
JP6572705B2 (en) * 2015-09-25 2019-09-11 三菱マテリアル株式会社 Manufacturing method of resistors, resistors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015252A (en) * 1999-06-30 2001-01-19 Kyocera Corp Ceramic heater
DE10337107A1 (en) * 2003-08-11 2005-03-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Casing and motor of electrical drive unit for e.g. electrical traction, has braking resistance implemented in thick film technology on casing section
WO2008126518A1 (en) * 2007-03-19 2008-10-23 Kito Corporation Resistor, winder using the resistor as regenerative braking resistor

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