WO2019105736A1 - Elektrischer bremswiderstandvorrichtung - Google Patents

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WO2019105736A1
WO2019105736A1 PCT/EP2018/081220 EP2018081220W WO2019105736A1 WO 2019105736 A1 WO2019105736 A1 WO 2019105736A1 EP 2018081220 W EP2018081220 W EP 2018081220W WO 2019105736 A1 WO2019105736 A1 WO 2019105736A1
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WO
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electrical
resistance layer
electrical resistance
bremswiderstandvorrichtung
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PCT/EP2018/081220
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Inventor
Jan Mehlich
Andreas Kuhn
Holger Strobelt
Robert Lange
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01C1/08—Cooling, heating or ventilating arrangements
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    • H—ELECTRICITY
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    • 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 BremswiderStandvorraum for absorbing generated in the generator mode of an electrical machine electrical energy.
  • rotating electrical machines may intentionally or unintentionally operating conditions occur in which the electric cal machine does not drive motor load, but is itself driven by external power supply. This can lead to the fact that the electric machine is at least temporarily operated as a generator and consequently generates 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, beispielswei se means of a frequency converter to an electrical network.
  • Et al For reasons of cost, many of these electric converters can not return their regeneratively generated electrical energy, which is also referred to as braking energy, to the electrical network, usually due to the design.
  • Storage media can not absorb the electrical energy thus generated at least temporarily.
  • a regenerative inverter of the frequency converter during braking Bremergy senergy in a first step in the Gleichtheseszwi schennik feed back In a drive system, which has a frequency converter with DC intermediate circuit, for example, as electrical rule inverter, a regenerative inverter of the frequency converter during braking Bremergy senergy in a first step in the Gleichtheseszwi schennik feed back.
  • a braking resistor in the DC voltage intermediate circuit can now be switched on to consume the excess braking energy such that negative effects in the form of excessively high voltages and the occurrence of unacceptably high currents do not jeopardize the operational safety of the electrical converter.
  • Today 's braking resistors (from a continuous power of approx. 2 OW) are, however, usually elaborately manufactured resp. mounted, wherein the actual resistance is often designed as a wire coil, which is encapsulated by cement, also mechanically and electrically insulated by a metal housing and its electrical connections are designed in the form of AnSchlussraden. Contrary to expectations, therefore, in particular also an automati cal production / assembly of such braking resistors cost intensive, apart from even the material costs of a zelimplantation the braking resistor, so that this circumstance already described advantage of the use of Bremswider stood as passive components when used in hö In some cases, it significantly reduces the performance levels of electrical converters.
  • DE 103 37 107 A1 discloses an electric motor with housing part made of aluminum, wherein a braking resistor is applied in layer technology in the screen printing process on the inside of the housing part.
  • the printing paste is applied to the housing part such that the braking resistor generated therefrom together with the housing part has a high heat capacity.
  • a component for electrical insulation is also provided, wel che is made for electrical insulation by means of surface treatment of the housing part.
  • the invention is therefore based on the object to provide a Bremswi derstandsvorraum, which is low in cost Herge provides, has cost-effective individual components and without major technical adaptation to or. in existing structures of electrical converters resp. Drive systems can be integrated, both from a functional as well as a construction space-related point of view.
  • the object is achieved by a BremswiderStandvoroplasty with the features specified in claim 1. Furthermore, the object is achieved by an electrical converter according to claim 12.
  • the invention is based, inter alia, on the recognition that braking resistors currently on the market, on the one hand due to their structure and their materials used, on the one hand require a rather cost-intensive production and on the other hand on the other hand their spatial training, as well as their mechanical cal and electrical connection, no longer efficient enough for example, the mass use in electrical Umrich tern.
  • a Bremswiderstandvorrich- device for absorbing generated in the generator operation of an electric machine electrical energy, comprising a ceramic substrate, an electrical Wi derstand harsh and a first and a second electrical rule's connection to the electrical resistance layer, wherein the electrical Resistive layer with the ceramic substrate as carrier directly or mechanically connected via a connecting material, wherein the electrical resistance layer has electrical partial resistance layers with in each case a first electrical ClausanSchluss and a second electrical ClausanSchluss, wherein the electrical Clauswider stand layers with each other by means of electrical connec tion conductor are electrically connected and wherein the electrical resistance sub-layers of the electrical resistance layer are arranged in the form of a matrix.
  • the electrical resistance layer is designed here in particular for a continuous load with an electrical power of at least 2 OW and for a load over a period of up to 10 Oms with an electrical power of at least 1, 2kW.
  • the mechanical connection between the electrical resistance layer and the ceramic substrate can be advantageously carried out as described, 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 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.
  • the total resistance value of the electrical resistance layer can also be adapted to the operating conditions of the braking resistor device by the manufacturer as well as by the user after the electrical resistance layer has been produced, by electrically isolating individual partial electrical resistance layers from the electrical resistance layer or with the electrical resistance layer to be bound.
  • the electrical resistance layer is printed by means of printing process on the Keramiksub strate.
  • the electrical resistance layer by means of printing process, in particular 3D printing process, applied, allows printing process for the application of the electrical resistive layer on the ceramic substrate, which wall with little effort on the preparation of the BremswiderStands V orraum au tomatisierbar.
  • the application of the electrical connection conductors on the ceramic substrate for their mechanical connection with the Ke ramiksubstrat is equivalent to the application of the electrical resistance layer for their mechanical Ver connection with the ceramic substrate - comprising the electrical resistive layers of the electrical resistance layer - carried out in each case by means of the printing process.
  • BremswiderStandvoriques is at least ei ner of the electrical connection conductor of at least one of the partial electrical resistance layers on at least one of the electrical
  • connection ladder sclerosing By means of the connection ladder sclerosing can be set in an advantageous simple and fast way, the total loveds value for the BremswiderStandvorides the electrical resistance layer fine granular both production-specific automated and / or customized user who.
  • the connection-ladder sclerotherapy 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.
  • the overall resistance value for the braking resistance 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 means of a number of production technologies, wherein the etching, the lasering, the milling or the release of the locations of the partial resistance layer sclerosing during the printing process are particularly efficient.
  • the electrical cal resistive layer is fired by means of heat supply at least teilwei se on the ceramic substrate.
  • the burning which is also to understand in the sense of baking or similar associated with heat technologies, has the advantage that the mechanical but also the electrical cal structure of the particular electrical resistance layer but partly also the electrical connections and the connec tion conductor of the electrical resistance layer can be improved is.
  • the first and the second electrical connection of the electrical resistance layer are mechanically connected to the ceramic substrate as a carrier directly or via another 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 au tomatome. This makes it possible to produce particularly small-sized and spatially limited electrical connections with minimum material consumption.
  • the electrical cal resistive layer is at least partially coated by a protective layer.
  • the protective layer may also comprise the respective bonding material, if used, between the electrical resistive layer and the ceramic substrate and / or, if inserted, between the electrical connections of the electrical resistance layer and the ceramic substrate.
  • the protective layer may also have ei ne thermal effect for the improved removal of heat energy occurring in loading.
  • the surface of the ceramic substrate which is disposed on the opposite side of the electrical resist layer and opposite side of the Ke ramiksubstrats, directly or via a Wegleit für with a heat sink connectable.
  • heat sink can be used in an advantageous manner, cooling surfaces, for example, in an electrical converter, which are already present systemimmanent for the operation of the electric Umrichter, such as cooling surfaces on heat sinks for power semiconductors ordeflä surfaces on the inverter housing.
  • the electricalticianempente make an advantageous form of electrical connection of the electrical resistive layer with the electrical conductors of an application device is, for example, an electrical Umrich age.
  • first electrical contact element and the second electrical contact element can in each case also be designed as a spring contact clock.
  • Spring contacts here have the advantage that mechanical stress on the BremswiderStandvoriques, for example by shaking, for the electrical connection of the electrical resistance layer with electrical conductors me chanically 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 egg nem electrical support element and is the elec- haride carrier element by means of fastening elements mechanically connectable to the heat sink.
  • BremswiderStandvoriques overlaps for A attitude of creep resistance to creepage distances and the surface of the ceramic substrate, which is connected to the surface of the electrical resistance layer, on the ge entire surface circumference a total surface perimeter of the sum of the surface of the electrical resistance layer , which is connected to the surface of the ceramic substrate, and the Kera miksubstrats facing surfaces of the electrical connections by at least 1mm.
  • an electrical converter with the Bremswiderstandvorrich- invention is proposed, which is connected in operation with an electrical network and an electric machine and wel cher means of the BremswiderStandvorraum electrical energy absorbed energy in the case of regeneratively operated electric Ma machine.
  • the electric converter comprises a rectifier and an inverter, wherein the rectifier and the inverter are electrically connected to each other by means of a Gleichwoods sekrei- ses and wherein the
  • FIG. 1 shows a first schematic representation of an inventions to the invention BremswiderStandvorraum with an electrical resistance layer
  • Braking resistor device according to the invention according to FIG. 1 or 2 with electrical resistance layers of the electrical resistance layer arranged in a matrix.
  • FIG 4 shows a next schematic representation of the inventions to the invention BremswiderStandvorraum according to FIG 3 with connecting conductor Verödungen electrical Ver connecting conductor to some arranged in the matrix th electrical partial resistance layers,
  • FIG 5 shows a further schematic representation of the inventions to the invention BremswiderStandvorraum according to FIG 3 with partial resistance layer sclerosing at some, in the matrix of the electrical resistance layer seen before bodies and 6 shows a schematic circuit diagram of an electric inverter with the braking resistor device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first schematic representation of an inventive he BremswiderStandvorutter 1 with an electrical resistance layer 3, which is applied on a Kera miksubstrat 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 process on the ceramic substrate 2.
  • the mechanical connection which is formed by the printing process between the electrical resistance layer 3 and the Kera miksubstrat 2 and between the electrical terminals 4, 5 and the ceramic substrate 2 may be direct or via a connecting material (not shown in FIG 1).
  • FIG. 2 shows a second schematic representation of the brake resistor device 1 according to the invention according to FIG. 1 with a mechanical connection, a thermal connection and an electrical contacting of 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, in which case the surface of the electrical resistance layer 3 is excluded, which produces the mechanical Ver bond to the ceramic substrate 2. Likewise assumed here are the surfaces of the electrical connections 4,5.
  • a bathleittik be used (not shown in FIG 2), which compensates, for example, unevenness between the two surfaces and beyond. their material selection has a designated thermal conductivity.
  • the first terminal 4 of the electrical resistance layer 3 is by means of a first electrical contact element 6 with a first electrical conductor 8 and the second terminal 5 of the electrical resistance layer 3 is by means of a two-th electrical contact element 7 with a second
  • electrical conductor 9 mechanically and electrically connected.
  • the electricalticianempente 6, 7 can be formed as a spring contacts (not shown in Figure 2 explicitly).
  • Both electrical conductors 8, 9 are arranged on an electric Trä gerelement 10, wherein as electrical Trä gerelement 10, for example, a printed circuit board made of plastic.
  • the electrical support element 10 is transmission elements via fastening 12, for example screws and bolts as lös bare mechanical connections or rivet and Pressverbindun- gene as insoluble mechanical connections, mechanically connected to themékör by 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 circumference thereof (not fully represented in FIG. 2) total area perimeter of the sum of the area of the electrical resistance layer 3 connected to the surface of the ceramic substrate 2 and the surfaces of the electrical terminals 4, 5 facing the ceramic substrate 2 by at least 1 mm (not shown to scale in FIG. 2).
  • FIG. 1 A third schematic representation of the braking resistor device 1 according to the invention according to FIG. 1 or 2, with electrical partial resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 arranged in a matrix, is shown in FIG.
  • the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15 with in each case a first electrical partial connection 17 and a second electrical partial connection 18 (illustrated by way of example in FIG. 3), the electrical partial resistance layers 15 are electrically connected to one another by means of electrical connection conductors 16 (provided by way of example in FIG. 3) and are the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 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 in each case pass over electrically 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 Aufbrin tion of the electrical resistance layer 3 for the mechanical cal connection with the ceramic substrate 2 - comprising the electrical resistance layers 15 of the electric resistance layer Wi 3 - and the application of the electrical connections to 4, 5 for their mechanical connection with the Kera miksubstrat 2, carried out in each case by means of the Druckverfah rens.
  • the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15 with in each case one first electrical partial connection 17 and a second electrical partial connection 18 for the absorption of electrical energy generated, for example, in generator operation of the electric machine (shown in FIG.
  • these partial electrical resistance layers 15 are electrically connected to each other by means of electrical connection conductors 16 (provided by way of example in FIG. 4) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.
  • FIG. 5 shows a further schematic illustration of the braking resistor device 1 according to the invention with partial resistance layer obliteration 20 at some points provided in the matrix of the electrical resistance layer 3.
  • the structure of the BremswiderStandvoriques 1 of FIG 5 ent therefore also essentially corresponds to FIG 3, wherein the Generalwiderstand Anlagen-Verödungen 20 here exempla risch at some points shown some of the electrical resistive layers within the electrical resistance layer 3 have been removed or. even during the setting forth process of applying the electrical resist layer 3 on the ceramic substrate 2 was not intended ren. Accordingly, these remote or non-see NEN partial electrical resistance layers do not go into the total loveds value of the electrical resistance layer 3 and thus can not make a functional contribution to the absorption of the example in regenerative operation of an electric machine he testified electrical energy in the operation of BremswiderStandvorraum 1.
  • the electrical resistance layer 3 has electrical partial resistance layers 15 with in each case one first electrical partial connection 17 and one second electrical partial connection 17. see partial connection 18 for the absorption of, for example, in the generator operation of the electric machine generated electrical energy (shown in FIG 5 by some example), these partial electrical resistance layers 15 are electrically interconnected by means of electrical connection conductor 16 (in FIG 5 by means of some examples is provided) and the partial electrical resistance layers 15 of the electrical resistance layer 3 are arranged in the form of a matrix.
  • FIG. 21 A schematic circuit diagram of an electrical converter 21 with the braking resistor device 1 according to the invention is visualized in FIG.
  • the electrical converter 21 operates by means of an electrical rule (here three-phase) connection to an electrical network 25 via another (here 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 rectifier 22 and the inverter 23 of the electrical rule converter 21, which is designed here, for example, as Frequen converter, are electrically connected to each other by a DC intermediate circuit 24.
  • the electric machine 26 can be operated ge neratorisch, wherein electrical energy is fed back via the inverter 23 in the DC voltage intermediate circuit 24. If a regeneration of these electrical see energy by means of the rectifier 22 in the electrical cal network 25 is technically not possible and / or the elec- tric network 25 can not absorb this electrical energy and / or the DC link 24 this electrical see also energy can not absorb this electric Energy converted by the BremswiderStandvorides 1 into heat energy. Thus, a safe and stable operation of the drive system is possible.

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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).

Description

Beschreibung
ELEKTRISCHER BREMSWIDERSTANDVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine BremswiderStandvorrichtung zur Absorption von im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie .
Bei rotierenden elektrischen Maschinen können gewollt oder ungewollt Betriebszustände auftreten, bei denen die elektri sche Maschine motorisch keine Last antreibt, sondern selbst mittels externer Energiezufuhr angetrieben wird . Dies kann dazu führen, dass die elektrische Maschine zumindest zeitwei se generatorisch betrieben wird und demzufolge elektrische Energie erzeugt, welche in das elektrische Netz zurückge speist werden kann oder anderweitig einem elektrischen Ver braucher zugeführt werden muss .
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 ver braucht oder zumindest gespeichert werden muss .
Im industriellen Umfeld werden elektrische Maschinen im All gemeinen mittels eines elektrischen Umrichters, beispielswei se mittels eines Frequenzumrichters , an einem elektrischen Netz betrieben . U.a. auch aus Kostengründen können viele die ser elektrischen Umrichter ihre auch als Bremsenergie be- zeichnete, generatorisch erzeugte elektrische Energie meist bauartbedingt nicht in das elektrische Netz zurückspeisen o- der das elektrische Netz bzw . Speichermedien können die so erzeugt elektrische Energie zumindest zeitweise nicht aufneh men .
Eine bekannte Möglichkeit, diese elektrische Energie als elektrischer Verbraucher eines AntriebsSystems umgehend auf zunehmen, beispielsweise in Wärmeenergie umzusetzen, und die- se Wärmeenergie an die Umwelt abzuführen, bietet der Einsatz von Bremswiderständen .
Bei einem AntriebsSystem, welches beispielsweise als elektri schen Umrichter einen Frequenzumrichter mit Gleichspannungs- zwischenkreis aufweist, kann ein rückspeisfähiger Wechsel richter des Frequenzumrichters beim Bremsvorgang die Brem senergie in einem ersten Schritt in den Gleichspannungszwi schenkreis zurückspeisen .
Da der Gleichspannungszwischenkreis auch trotz seiner meist systemimmanent vorhandenen Gleichspannungszwischenkreiskapa- zitäten nicht unbeschränkt zur Aufnahme der Bremsenergie ge eignet ist, kann diese Bremsenergie - falls es der Gleich richter des Frequenzumrichters an der Einspeiseseite zum elektrischen Netz hin zulässt - ins elektrische Netz rückge speist werden, wozu j edoch beispielsweise ein netzgeführter Dioden-Gleichrichter im Allgemeinen nicht in der Lage ist .
Im Bedarfsfall kann nun ein Bremswiderstand im Gleichspan- nungszwischenkreis zugeschaltet werden, um die überschüssige Bremsenergie derart zu verbrauchen, dass negative Auswirkun gen in Form von Spannungsüberhöhungen und dem Auftreten unzu lässig hoher Ströme die Betriebssicherheit des elektrischen Umrichters nicht gefährden .
Als passive Elemente können derartige Bremswiderstände ver gleichsweise Servicefreundlich betrieben werden und müssen in der Regel nicht gewartet werden .
Heutige Bremswiderstände (ab einer Dauerleistung von ca. 2 OW) werden j edoch 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 . Wider Erwarten ist demnach insbesondere auch eine automati sierte Fertigung/Montage derartiger Bremswiderstände kosten intensiv, abgesehen auch noch von den Materialkosten der Ein zelelemente des Bremswiderstandes, so dass dieser Umstand den bereits beschriebenen Vorteil des Einsatzes des Bremswider standes als passives Bauelemente bei einer Verwendung in hö heren Leistungsklassen elektrischer Umrichter teilweise er heblich schmälert .
Die DE 103 37 107 Al offenbart einen Elektromotor mit Gehäu seteil aus Aluminium, wobei ein Bremswiderstand in Schicht technik im Siebdruckverfahren an der Innenseite des Gehäuse teils aufgebracht ist . Bei der Herstellung mittels des Sieb druckverfahrens ist die Druckpaste derart auf das Gehäuseteil aufgebracht, dass der daraus erzeugte Bremswiderstand zusam men mit dem Gehäuseteil eine hohe Wärmekapazität aufweist . Zwischen dem Gehäuseteil und dem Bremswiderstand ist ferner eine Komponente zur elektrischen Isolierung vorgesehen, wel che zur elektrischen Isolierung mittels Oberflächenbehandlung des Gehäuseteils hergestellt ist .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremswi derstandsvorrichtung vorzuschlagen, welche aufwandsarm herge stellt 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 integ rierbar ist .
Die Aufgabe wird durch eine BremswiderStandvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst . Ferner wird die Aufgabe durch einen elektrischen Umrichter nach Anspruch 12 gelöst .
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass derzeit am Markt befindliche Bremswiderstände allein durch deren Aufbau und deren verwendete Materialien einer seits eine eher kostenintensive Herstellung erfordern und an- dererseits deren räumliche Ausbildung, sowie deren mechani sche und elektrische Anbindung, nicht mehr effizient genug für beispielsweise den Masseneinsatz in elektrischen Umrich tern sind . Dies führte zu Überlegungen, insbesondere für Bremswiderstände höherer Leistungsklassen, eine neue Aufbau struktur in Verbindung mit entsprechenden Materialausprägun- gen bzw . Materialanwendungen zu entwerfen und dafür geeignete Herstellungstechnologien vorzusehen .
Für die Lösung der Aufgabe wird eine Bremswiderstandvorrich- tung zur Absorption von im generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugter elektrischer Energie vorge schlagen, umfassend ein Keramiksubstrat, eine elektrische Wi derstandschicht und einen ersten und einen zweiten elektri schen Anschluss an der elektrischen Widerstandschicht, wobei die elektrische Widerstandschicht mit dem Keramiksubstrat als Träger unmittelbar oder über ein Verbindungsmaterial mecha nisch verbunden ist, wobei die elektrische Widerstandschicht elektrische Teilwiderstandschichten mit j eweils einem ersten elektrischen TeilanSchluss und einem zweiten elektrischen TeilanSchluss aufweist, wobei die elektrischen Teilwider standschichten untereinander mittels elektrischer Verbin dungsleiter elektrisch verbunden sind und wobei die elektri schen Teilwiderstandschichten der elektrischen Widerstand schicht in Form einer Matrix angeordnet sind .
In besonders vorteilhafter Weise wird mit dem Aufbringen der elektrischen Widerstandschicht auf das Keramiksubstrat im Ge gensatz zu bekannten BremswiderStandsVorrichtungen - ein Wi derstandsdraht mit Zementverguss - eine räumlich platzsparen dere Lösung offenbart .
Die elektrische Widerstandschicht ist hier insbesondere für eine andauernde Belastung mit einer elektrischen Leistung von mindestens 2 OW und für eine Belastung über eine Zeitspanne von bis zu 10 Oms mit einer elektrischen Leistung von mindes tens 1 , 2kW ausgelegt . Die mechanische Verbindung zwischen der elektrischen Wider standschicht und dem Keramiksubstrat kann wie beschrieben vorteilhaft sowohl unmittelbar wie auch über ein Verbindungs material 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 .
Die 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 .
Der Gesamt-WiderStandswert der elektrischen Widerstands schicht kann auch nach Herstellung der elektrischen Wider- standschicht sowohl vom Hersteller wie auch vom Anwender an die Einsatzbedingungen der BremswiderStandvorrichtung ange passt werden, indem einzelne elektrische Teilwiderstand schichten elektrisch von der elektrischen WiderStandsSchicht abgetrennt oder mit der elektrischen WiderStandsSchicht ver bunden werden .
Während des Betriebes kann es insbesondere bei häufigem Be trieb der BremswiderStandvorrichtung an der Leistungsgrenze der elektrischen Widerstandschicht durchaus zu einem Ausfa11 einzelner elektrischer Teilwiderstandschichten kommen, wobei in besonders vorteilhafter Weise die Funktionalität der
BremswiderStandvorrichtung durch die noch intakt verbleiben den, elektrischen Teilwiderstandschichten schon bei der Her stellung der BremswiderStandvorrichtung bis zu einer vorbe stimmten prozentualen Ausfallgrenze garantiert und im späte ren Betrieb auch sichergestellt werden kann . Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Bremswiderstandvorrich tung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfin dungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung ist die elektrische Widerstandschicht mittels Druckverfahren auf dem Keramiksub strat aufgedruckt .
Die elektrische Widerstandschicht mittels Druckverfahren, insbesondere 3D-Druckverfahren, aufzubringen, ermöglicht Druckverfahren für die Aufbringung der elektrischen Wider standschicht auf das Keramiksubstrat, welche mit wenig Auf wand für die Herstellung der BremswiderStandsVorrichtung au tomatisierbar sind .
Die Aufbringung der elektrischen Verbindungsleiter auf dem Keramiksubstrat für deren mechanische Verbindung mit dem Ke ramiksubstrat ist dabei gleichzusetzen mit der Aufbringung der elektrischen Widerstandschicht für deren mechanische Ver bindung mit dem Keramiksubstrat - umfassend die elektrischen Teilwiderstandschichten der elektrischen Widerstandschicht - , durchgeführt j eweils mittels des Druckverfahrens .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung ist zumindest ei ner der elektrischen Verbindungsleiter von zumindest einer der elektrischen Teilwiderstandschichten an zumindest einem der elektrischen TeilanSchlüsse dieser elektrischen Teilwi derstandschicht durch eine Verbindungsleiter-Verödung
elektrisch getrennt .
Mittels der Verbindungsleiter-Verödung kann auf vorteilhaft einfache und schnelle Weise der Gesamt-WiderStandswert für die BremswiderStandvorrichtung der elektrischen Widerstand schicht feingranular sowohl herstellungsspezifisch automati siert eingestellt und/oder anwenderspezifisch angepasst wer den . Die Verbindungsleiter-Verödung kann durch mehrere Herstel lungs-Technologien realisiert werden, wobei das Ätzen, das Lasern, das Fräsen oder das Freilassen der Verödungsstelle während des Druckvorganges besonders effizient sind .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung sind eine oder mehrere der elektrischen Teilwiderstandschichten durch eine Teilwiderstandschicht-Verödung von der elektrischen Wider standschicht herausgelöst .
Mittels der Teilwiderstandschicht-Verödung kann ebenso auf vorteilhaft einfache und schnelle Weise der Gesamt- WiderStandswert für die BremswiderStandvorrichtung der elektrischen Widerstandschicht feingranular sowohl herstel- lungsspezifisch automatisiert eingestellt und/oder anwender spezifisch angepasst werden .
Die TeilwiderStandsSchicht-Verödung kann auch hier durch meh rere Herstellungs-Technologien realisiert werden, wobei das Ätzen, das Lasern, das Fräsen oder das Freilassen der Stellen der TeilwiderStandsSchicht-Verödung während des Druckvorgan ges besonders effizient sind .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung ist die elektri sche Widerstandschicht mittels Wärmezufuhr zumindest teilwei se auf dem Keramiksubstrat gebrannt .
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 elektri sche Struktur der insbesondere elektrischen Widerstandschicht aber z.T. auch der elektrischen Anschlüsse und der Verbin dungsleiter der elektrischen Widerstandschicht verbesserbar ist . Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung sind der erste und der zweite elektrische Anschluss der elektrischen Widerstand schicht mit dem Keramiksubstrat als Träger unmittelbar oder über ein weiteres Verbindungsmaterial mechanisch verbunden und sind mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat auf- gedruckt .
Mittels des Aufdruckens der elektrischen Anschlüsse der elektrischen Widerstandschicht kann das Druckverfahren im Herstellungsprozess weiter vereinheitlicht und verbessert au tomatisiert werden . So lassen sich damit besonders kleintei- lige und räumlich eng begrenzte elektrische Anschlüsse bei geringstem Materialverbrauch hersteilen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung ist die elektri sche Widerstandschicht zumindest teilweise von einer Schutz schicht ummantelt .
Die Schutzschicht kann dabei auch das j eweilige Verbindungs material , falls eingesetzt, zwischen der elektrischen Wider standschicht und dem Keramiksubstrat und/oder, falls einge setzt, zwischen den elektrischen Anschlüssen der elektrischen Widerstandschicht und dem Keramiksubstrat umfassen . Neben dem mechanischen Schutz , dem Schutz vor Verschmutzung und dem elektrischen Isolationsschütz kann die Schutzschicht auch ei ne thermische Wirkung für die verbesserte Abfuhr der im Be trieb auftretenden Wärmeenergie aufweisen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung ist die Fläche des Keramiksubstrats , welche auf der von der elektrischen Wider standschicht abgewandten und entgegengesetzten Seite des Ke ramiksubstrats angeordnet ist, unmittelbar oder über eine WärmeleitSchicht mit einem Kühlkörper verbindbar . Mittels des derart mit der BremswiderStandvorrichtung ver bindbaren Kühlkörpers können in vorteilhafter Weise auch Kühlflächen beispielsweise in einem elektrischen Umrichter genutzt werden, welche für den Betrieb des elektrischen Um richters schon systemimmanent vorhanden sind, wie z.B. Kühl flächen an Kühlkörpern für Leistungshalbleiter oder Kühlflä chen am Umrichtergehäuse .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung ist der erste elektrische Anschluss der elektrischen Widerstandschicht mit tels eines ersten elektrischen Kontaktelernentes mit einem ersten elektrischen Leiter und der zweite elektrische An schluss der elektrischen Widerstandschicht mittels eines zweiten elektrischen Kontaktelementes mit einem zweiten elektrischen Leiter verbindbar .
Die elektrischen Kontaktelernente stellen dabei eine vorteil hafte Form der elektrischen Anbindung der elektrischen Wider standschicht mit den elektrischen Leitern einer Anwendungs vorrichtung dar, zum Beispiel der eines elektrischen Umrich ters .
Dazu können das erste elektrischen Kontaktelernent und das zweite elektrische Kontaktelernent j eweils auch als Federkon takt ausgebildet sein .
Federkontakte haben hier den Vorteil , dass eine mechanische Belastung der BremswiderStandvorrichtung, beispielsweise durch Rüttelbewegungen, für die elektrische Anbindung der elektrischen Widerstandschicht mit elektrischen Leitern me chanisch ausgleichbar ist, was zur Verlängerung der Lebens dauer dieser elektrischen Anbindung führen kann .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung sind der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter auf ei nem elektrischen Trägerelement angeordnet und ist das elekt- rische Trägerelement mittels Befestigungselementen mechanisch mit dem Kühlkörper verbindbar .
Mittels der Befestigungselemente, welche das elektrische Trä gerelement an den Kühlkörper mechanisch befestigen, wird auch die stabile mechanische und elektrische niederohmige Verbin dung der elektrischen Leiter des Trägerelements über die elektrischen Kontaktelernente mit den elektrischen Anschlüssen der elektrischen Widerstandschicht vorteilhaft verbessert .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung überlappt zur Ein haltung der Kriechstromfestigkeit an Luft- und Kriechstrecken die Fläche des Keramiksubstrats , welche mit der Fläche der elektrischen Widerstandschicht verbunden ist, über deren ge samten Flächenumfang einen gesamten Flächenumfang der Summe der Fläche der elektrischen Widerstandschicht, welche mit der Fläche des Keramiksubstrats verbunden ist, und der dem Kera miksubstrats zugewandten Flächen der elektrischen Anschlüsse um mindestens 1mm.
Für die Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein elektrischer Umrichter mit der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrich- tung vorgeschlagen, welcher im Betrieb mit einem elektrischen Netz und einer elektrischen Maschine verbunden ist und wel cher mittels der BremswiderStandvorrichtung elektrische Ener gie im Fall der generatorisch betriebenen elektrischen Ma schine absorbiert .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des elektrischen Umrichters umfasst der elektrischen Umrichter einen Gleich richter und einen Wechselrichter, wobei der Gleichrichter und der Wechselrichter mittels eines Gleichspannungszwischenkrei- ses elektrisch miteinander verbunden sind und wobei die
BremswiderStandvorrichtung elektrisch am Gleichspannungszwi schenkreis angeordnet ist . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden . Es zeigt :
FIG 1 eine erste schematische Darstellung einer erfin dungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung mit einer elektrischer Widerstandschicht,
FIG 2 eine zweite schematische Darstellung der erfin
dungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung nach FIG 1 mit einer mechanischen Verbindung, einer thermi schen Ankopplung und einer elektrischen Ankontak tierung der BremswiderStandvorrichtung an ihre technische Umgebung,
FIG 3 eine dritte schematische Darstellung der erfin
dungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung nach FIG 1 oder 2 mit in einer Matrix angeordneten elektri schen Teilwiderstandschichten der elektrischen Wi derstandschicht,
FIG 4 eine nächste schematische Darstellung der erfin dungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung nach FIG 3 mit Verbindungsleiter-Verödungen elektrischer Ver bindungsleiter zu einigen in der Matrix angeordne ten elektrischen Teilwiderstandschichten,
FIG 5 eine weitere schematische Darstellung der erfin dungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung nach FIG 3 mit Teilwiderstandschicht-Verödungen an einigen, in der Matrix der elektrischen Widerstandschicht vor gesehenen Stellen und FIG 6 ein schematisches Schaltbild eines elektrischen Um richters mit der erfindungsgemäßen Bremswiderstand- vorrichtung .
Die FIG 1 zeigt eine erste schematische Darstellung einer er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung 1 mit einer elektrischer Widerstandschicht 3 , welche auf einem Kera miksubstrat 2 aufgebracht ist .
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 .
Sowohl die elektrische Widerstandschicht 3 , welche für eine andauernde Belastung mit einer elektrischen Leistung von min destens 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 aufge druckt .
Die mechanische Verbindung, welche durch den Druckvorgang zwischen der elektrischen Widerstandschicht 3 und dem Kera miksubstrat 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) .
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 Bremswiderstand- vorrichtung 1 an ihre technische Umgebung aufgezeigt .
In diesem Ausführungsbeispiel ist die elektrische Widerstand schicht 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 Wider standschicht 3 ausgenommen ist, welche die mechanische Ver bindung zu dem Keramiksubstrat 2 herstellt . Ebenso davon aus genommen sind hier die Flächen der elektrischen Anschlüsse 4,5.
Auf einer von der elektrischen Widerstandschicht 3 entgegen gesetzten und abgewandten Seite des Keramiksubstrats 2 , ist diese dort angeordnete Fläche das Keramiksubstrats 2 unmit telbar mit einer hier ausgesparten Fläche eines Kühlkörpers 11 mechanisch und somit auch thermisch verbunden . Für einen verbesserten thermischen Übergang der im Betrieb der elektri schen 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 Materialauswähl eine ausgewiesene thermische Leitfähigkeit besitzt .
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 zwei ten elektrischen Kontaktelementes 7 mit einem zweiten
elektrischen Leiter 9 mechanisch und elektrisch verbunden .
Die elektrischen Kontaktelernente 6, 7 können dabei als Feder kontakte ausgebildet sein (in FIG 2 nicht explizit gezeigt) .
Beide elektrische Leiter 8 , 9 sind auf einem elektrischen Trä gerelement 10 angeordnet, wobei sich als elektrisches Trä gerelement 10 beispielsweise eine Leiterplatte aus Kunststoff eignet . Das elektrische Trägerelement 10 ist über Befesti gungselemente 12 , zum Beispiel Schrauben und Bolzen als lös bare mechanische Verbindungen oder Niet- und Pressverbindun- gen als unlösbare mechanische Verbindungen, mit dem Kühlkör per 11 mechanisch verbunden .
Je mehr Kraft die Befestigungselemente 12 auf die mechanische Verbindung des elektrischen Trägerelementes 10 mit dem Kühl- körperausüben, umso stärker wird die mechanische Verbindung und umso niederohmiger wird die elektrische Verbindung, wel che mittels der elektrischen Kontaktelernente 6, 7 zwischen den elektrischen Anschlüssen 4 , 5 der elektrischen Widerstand schicht 3 und den elektrischen Leitern 8 , 9 herstellbar sind . Dies betrifft insbesondere den Einsatz von Federkontakten .
Um die Einhaltung der Kriechstromfestigkeit an Luft- und Kriechstrecken 13 der BremswiderStandvorrichtung 1 zu gewähr leisten, 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 zugewandten Flächen der elektrischen Anschlüsse 4 , 5 um mindestens 1mm (in FIG 2 nicht maßstabsgetreu dargestellt) .
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.
Dabei weist die elektrische Widerstandschicht 3 elektrische Teilwiderstandschichten 15 mit j eweils einem ersten elektri schen TeilanSchluss 17 und einem zweiten elektrischen Teilan schluss 18 auf (in FIG 3 mittels einiger Beispiel darge stellt) , sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 un tereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter 16 elektrisch verbunden (in FIG 3 mittels einiger Beispiel dar gestellt) und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 in Form einer Matrix angeordnet .
Ferner sind der erste elektrische Anschluss 4 und der zweite elektrische Anschluss 5 der elektrischen Widerstandschicht 3 dargestellt, welche elektrisch j eweils in einen der elektri schen Verbindungsleiter 16 übergehen .
Die Aufbringung der elektrischen Verbindungsleiter 16 auf dem Keramiksubstrat 2 für deren mechanische Verbindung mit dem Keramiksubstrat 2 ist dabei gleichzusetzen mit der Aufbrin gung der elektrischen Widerstandschicht 3 für deren mechani sche Verbindung mit dem Keramiksubstrat 2 - umfassend die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Wi derstandschicht 3 - und der Aufbringung der elektrischen An schlüsse 4 , 5 für deren mechanische Verbindung mit dem Kera miksubstrat 2, durchgeführt j eweils mittels des Druckverfah rens .
Die FIG 4 zeigt eine nächste schematische Darstellung der er findungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung 1 nach FIG 3 mit Verbindungsleiter-Verödungen 19 von einigen elektrischen Ver bindungleitern 16 zu einigen in der Matrix angeordneten elektrischen TeilwiderStandsschichten 15.
Der Aufbau der BremswiderStandvorrichtung 1 aus FIG 4 ent spricht 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 Widerstand schicht 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 er zeugter elektrischer Energie leisten können . Auch in FIG 4 weist die elektrische Widerstandschicht 3 elektrische Teilwiderstandschichten 15 mit j eweils einem ers ten elektrischen Teilanschluss 17 und einem zweiten elektri schen 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 dar gestellt) und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 in Form einer Matrix angeordnet .
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 .
Der Aufbau der BremswiderStandvorrichtung 1 aus FIG 5 ent spricht demnach ebenfalls im Wesentlichen der FIG 3 , wobei durch die Teilwiderstandschicht-Verödungen 20 hier exempla risch an einigen aufgezeigten Stellen einige der elektrischen Teilwiderstandschichten innerhalb der elektrischen Wider standschicht 3 entfernt wurden bzw . schon während des Her stellungsprozesses der Aufbringung der elektrischen Wider standschicht 3 auf das Keramiksubstrat 2 nicht vorgesehen wa ren . Demzufolge gehen diese entfernten oder nicht vorgesehe nen 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 er zeugten elektrischen Energie leisten .
Auch in FIG 5 weist die elektrische Widerstandschicht 3 elektrische Teilwiderstandschichten 15 mit j eweils einem ers ten elektrischen Teilanschluss 17 und einem zweiten elektri- sehen 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 dar gestellt) und sind die elektrischen Teilwiderstandschichten 15 der elektrischen Widerstandschicht 3 in Form einer Matrix angeordnet .
Ein schematisches Schaltbild eines elektrischen Umrichters 21 mit der erfindungsgemäßen BremswiderStandvorrichtung 1 wird in FIG 6 visualisiert .
Der elektrische Umrichter 21 betreibt mittels einer elektri schen (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.
Ferner weist der elektrische Umrichter 21 einen Gleichrichter 22 auf, welcher mit dem elektrischen Netz 25 elektrisch ver bunden ist, und einen Wechselrichter 23, welcher mit der elektrischen Maschine 26 elektrisch verbunden ist .
Der Gleichrichter 22 und der Wechselrichter 23 des elektri schen Umrichters 21 , welcher hier beispielsweise als Frequen zumrichter ausgebildet ist, sind durch einen Gleichspannungs- zwischenkreis 24 elektrisch miteinander verbunden .
In dem Gleichspannungs zwischenkreis 24 ist, hier nur schema tisch dargestellt, die BremswiderStandvorrichtung 1
elektrisch angeordnet .
Im Betriebsfall kann nunmehr die elektrische Maschine 26 ge neratorisch betrieben werden, wobei elektrische Energie über den Wechselrichter 23 in den Gleichspannungs zwischenkreis 24 zurückgespeist wird . Falls eine Rückspeisung dieser elektri- sehen Energie mittels des Gleichrichters 22 in das elektri sche Netz 25 technisch nicht möglich ist und/oder das elekt rische Netz 25 diese elektrische Energie nicht aufnehmen kann und/oder der Gleichspannungszwischenkreis 24 diese elektri- sehe 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 .

Claims

Patentansprüche
1. BremswiderStandvorrichtung (1) zur Absorption von im gene ratorischen Betrieb einer elektrischen Maschine (26) erzeug ter 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) mit dem Keramiksub strat (2 ) als Träger unmittelbar oder über ein Verbindungsma terial mechanisch verbunden ist,
- die elektrische Widerstandschicht (3) elektrische Teilwi derstandschichten (15) mit j eweils einem ersten elektrischen TeilanSchluss ( 17 ) und einem zweiten elektrischen Teilan schluss (18) aufweist,
- die elektrischen Teilwiderstandschichten (15) untereinander mittels elektrischer Verbindungsleiter (16) elektrisch ver bunden sind und
- die elektrischen Teilwiderstandschichten (15) der elektri schen Widerstandschicht (3) in Form einer Matrix angeordnet sind .
2. BremswiderStandvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , wobei die elektrische Widerstandschicht (3) mittels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat (2 ) aufgedruckt ist .
3. BremswiderStandvorrichtung (1) nach Anspruch 2 , wobei zu mindest einer der elektrischen Verbindungsleiter (16) von zu mindest 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 .
4. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3 , wobei eine oder mehrere der elektrischen Teilwider standschichten (15) durch eine Teilwiderstandschicht-Verödung (20) von der elektrischen Widerstandschicht (3) herausgelöst sind .
5. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die elektrische Widerstandschicht (3) mittels Wärmezufuhr zumindest teilweise auf dem Keramiksub strat (2 ) gebrannt ist .
6. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei der erste und der zweite elektrische An schluss (4,5) der elektrischen Widerstandschicht (3) mit dem Keramiksubstrat (2 ) als Träger unmittelbar oder über ein wei teres Verbindungsmaterial mechanisch verbunden sind und mit tels Druckverfahren auf dem Keramiksubstrat (2) aufgedruckt sind .
7. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die elektrische Widerstandschicht (3) zumindest teilweise von einer Schutzschicht ( 14 ) ummantelt ist .
8. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die Fläche des Keramiksubstrats (2 ) , welche auf der von der elektrischen Widerstandschicht (3) ab gewandten und entgegengesetzten Seite des Keramiksubstrats
(2 ) angeordnet ist, unmittelbar oder über eine Wärmeleit schicht mit einem Kühlkörper (11) verbindbar ist .
9. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei der erste elektrische Anschluss (4) der elektrischen Widerstandschicht (3) mittels eines ersten elektrischen Kontaktelementes ( 6) mit einem ersten elektri schen Leiter (8) und der zweite elektrische Anschluss (5) der elektrischen Widerstandschicht (3) mittels eines zweiten elektrischen Kontaktelementes (7) mit einem zweiten elektri schen Leiter ( 9) verbindbar ist .
10. BremswiderStandvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei der erste elektrische Leiter (8) und der zweite elektrische Lei ter ( 9) auf einem elektrischen Trägerelement (10) angeordnet sind und wobei das elektrische Trägerelement (10) mittels Be festigungselementen ( 12 ) mechanisch mit dem Kühlkörper (11) verbindbar ist .
11. BremswiderStandvorrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei zur Einhaltung der Kriechstromfestig keit an Luft- und Kriechstrecken (13) die Fläche des Kera miksubstrats (2), welche mit der Fläche der elektrischen Wi derstandschicht (3) verbunden ist, über deren gesamten Flä chenumfang einen gesamten Flächenumfang der Summe der Fläche der elektrischen Widerstandschicht (3) , welche mit der Fläche des Keramiksubstrats (2 ) verbunden ist, und der dem Kera miksubstrats (2 ) zugewandten Flächen der elektrischen An schlüsse (4,5) um mindestens 1mm überlappt .
12. Elektrischer Umrichter (21) mit einer BremswiderStandvor richtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , 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) elektri sche Energie im Fall der generatorisch betriebenen elektri schen Maschine (26) absorbiert wird .
13. Elektrischer Umrichter (21) nach Anspruch 12 , umfassend einen Gleichrichter (22 ) und einen Wechselrichter (23) , wobei der Gleichrichter (22 ) und der Wechselrichter (23) mittels eines Gleichspannungszwischenkreises (24) elektrisch mitei nander verbunden sind und wobei die Bremswiderstandvorrich- tung (1) elektrisch am Gleichspannungszwischenkreis (24 ) an geordnet ist .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11901850B2 (en) 2019-12-18 2024-02-13 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having stamped brake resistor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2500223A1 (de) * 1975-01-04 1976-07-15 Bbc Brown Boveri & Cie Elektrisches widerstandsgeraet
EP0454904A2 (de) * 1990-05-02 1991-11-06 DRALORIC Electronic GmbH Elektrischer Leistungswiderstand
DE19755753A1 (de) * 1997-12-16 1999-06-17 Bosch Gmbh Robert Widerstandsbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10337107A1 (de) 2003-08-11 2005-03-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektrisches Kabel und System
JP2017063126A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 三菱マテリアル株式会社 抵抗器の製造方法、抵抗器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015252A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Kyocera Corp セラミックヒータ
JP4791397B2 (ja) * 2007-03-19 2011-10-12 株式会社キトー 抵抗器、該抵抗器を回生制動用抵抗器として用いた巻上機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2500223A1 (de) * 1975-01-04 1976-07-15 Bbc Brown Boveri & Cie Elektrisches widerstandsgeraet
EP0454904A2 (de) * 1990-05-02 1991-11-06 DRALORIC Electronic GmbH Elektrischer Leistungswiderstand
DE19755753A1 (de) * 1997-12-16 1999-06-17 Bosch Gmbh Robert Widerstandsbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10337107A1 (de) 2003-08-11 2005-03-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektrisches Kabel und System
JP2017063126A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 三菱マテリアル株式会社 抵抗器の製造方法、抵抗器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11901850B2 (en) 2019-12-18 2024-02-13 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having stamped brake resistor

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