PTC加热组件和包括该PTC加热组件的电加热装置的制作方法

ptc加热组件和包括该ptc加热组件的电加热装置
技术领域
1.本发明涉及一种具有陶瓷部件的ptc加热组件。陶瓷部件为长方体形状。金属化部被施加到陶瓷部件上。陶瓷部件具有相反的主侧表面，该主侧表面至少主要用于散热。这些主侧表面的特征在于，它们比形成为周向边缘并在两个主侧表面之间延伸的端面中的每个端面大且是每个端面的至少五倍。此外，提供用于引入电力电流并且导电地连接至金属化部的至少两个接触元件。


背景技术：

2.例如从de 10 2016 424 296 a1中已知这种ptc加热组件。
3.接触元件用于将电力电流引入到陶瓷部件中。陶瓷部件通常由热敏电阻材料组成。该热敏电阻材料由半导体陶瓷颗粒组成。烧结陶瓷颗粒以产生陶瓷部件。陶瓷部件可以是盘形或长方体形状。在这里所讨论的应用中，陶瓷部件通常形成为具有相反的主侧表面的较薄的长方体，该相反的主侧表面明显大于连接这两个主侧表面的端面。
4.陶瓷部件的用来引入电力电流的那些表面通常设有金属化部。该金属化部作为层例如以溅射或气相沉积的方式施加到陶瓷材料上。通常用于加热装置的市售陶瓷部件不仅在陶瓷材料上而且在相反的表面上通常具有用于引入电流的相应的金属化部。
5.接触元件被施加到陶瓷部件的这些金属化表面上。这存在多种可能性。可以将接触元件结合到陶瓷部件上。粘合剂可以是导电粘合剂。粘合剂本身也可以是不导电的，并设有将电流从接触元件传导到金属化部的导电颗粒。陶瓷部件的表面具有不明显的粗糙部。例如，有时使用不导电的粘合剂，当施加接触元件时，该不导电的粘合剂通过外部压力而部分移位，使得粗糙部尖峰直接与接触元件接触，但接触元件仍通过不导电的粘合剂连接到陶瓷部件。
6.也可以将接触元件焊接到陶瓷部件上。在这种情况下，将接触元件放置在陶瓷部件上，尤其是放置在设置在陶瓷部件上的金属化部上。将焊料施加到该金属化部和接触元件的表面上，以在接触元件和陶瓷部件之间形成材料结合。
7.烧结的陶瓷部件的陶瓷材料是相对较脆的。因此，在制造过程中和在陶瓷部件与接触元件之间的连接范围内以及在用于电加热装置中时，陶瓷部件必须承受较轻微的机械应力。
8.另外，陶瓷部件是热敏电阻。因为热敏电阻的电阻会随着温度的升高而增加，所以这些热敏电阻特别用于汽车工程领域。在居里温度以上，陶瓷部件内缺乏电极会导致绝缘效果，使得由于陶瓷部件，电阻呈指数增加。这种自调节效果在避免陶瓷部件过热并因此避免加热装置过热方面是积极的。另一方面，来自陶瓷部件的不良的热提取对效率有负面影响。因此，不能维持实际安装的热输出装置。
9.鉴于此，本领域技术人员努力使陶瓷部件的陶瓷材料与用于利用陶瓷部件的热的加热单元或电加热装置的外部之间的热阻尽可能地最小化。
10.本发明基于这样的问题，即，提供一种ptc加热组件和包括这种ptc加热组件的加
热装置，该加热组件能够在从主侧表面到ptc加热组件的外部的热传导路径中以减小的热阻从陶瓷部件散发热。


技术实现要素：

11.为了解决该问题，本发明公开一种具有权利要求1的特征的ptc加热组件。
12.在这种ptc加热组件中，金属化部仅形成在主侧表面上，并且沿着长方体形陶瓷部件的相反边缘呈细长的金属化带的形式。分配给一个电极的两个金属化带被单个端面分开，并通过共用的接触元件连接到电力电流。共用的接触元件相应地接触两个金属化带。
13.在根据本发明的配置中，分配给一个电极的两个金属化带位于长方体形陶瓷部件的一个纵向侧面上，但是位于相反的主侧表面上。金属化带通常仅在陶瓷部件的主侧表面上延伸。金属化带通常以形成端面的边缘终止，该端面将金属化带与相关联的主侧表面彼此分开。
14.金属化带的长度通常对应于陶瓷部件的长度。该长度是陶瓷部件的最大延伸长度。该长度与宽度一起跨越相应的主侧表面。该长度跨越相比于高度更长的相反的端面。这些端面将单电极的金属化带彼此分开。宽度与高度一起跨越较短的端面，该较短的端面与宽度成直角地延伸。因此，在主侧表面上的金属化带通常从一个较短的端面延伸到另一较短的端面，并且也以在主侧表面和较短的端面之间形成的该边缘在那里终止。金属化带的宽度，即金属化带在陶瓷部件的宽度方向上的延伸长度通常不大于陶瓷部件的总宽度的10％，优选不大于5％。
15.可以以已知的方式通过溅射或气相沉积将金属化部施加到陶瓷部件的表面上。在陶瓷部件的陶瓷表面上彼此隔离地设置金属化带。通常，仅四个金属化带被施加到陶瓷部件的两个主侧表面上。此外，缺少中心绝缘部。四个金属化带是唯一的金属化部，位于陶瓷部件的表面上。陶瓷部件的其余表面部分由陶瓷制成。金属化带可以在纵向方向上是连续的或在该方向上由多个电分离的岛部形成，这些岛部通过共用的接触元件接触。
16.分配给一个电极的两个金属化带通过一个共用的接触元件接触，以连接到电力电流。因此，使用至少两个接触元件经由金属化带将电力电流引入到陶瓷部件中，至少两个接触元件中的每个接触元件被分配给一个电极。
17.接触元件通常包围主侧表面并且放置在相反的主侧表面上。不言而喻，接触元件不直接放置在主侧表面的陶瓷表面上，而是通常仅且排他地放置在由金属化带形成的表面部分上。
18.接触元件可以以材料结合的方式与这些金属化带连接并因此通过焊接、钎焊或结合，特别是通过导电粘合剂结合与这些金属化带连接。
19.关于简单的接触，接触元件被设计成爪形件。该爪形件具有两个大致平行的腿部，腿部抵靠在相反的主侧表面上并且在那里与金属化带直接接触。为此，腿部的相对的内表面可以具有凸形的凸出部，该凸形的凸出部以点状方式或以线性的方式作为细长的脊部抵靠在金属化部上，以便将来自接触元件的电力电流引入到金属化带中。爪形件具有设置在两个腿部之间的腹板。该腹板大致平行于端面延伸、特别平行于较长的端面延伸。可以在腹板和端面之间提供绝缘部，以防止电荷载流子通过腹板引入到端面中。
20.爪形件通常通过夹持连接件与陶瓷部件连接。因此，爪形件在一定的预载荷下抵
靠在陶瓷部件上。
21.本发明的指导思想是，在长方体形陶瓷部件的宽度方向上的相反两端处设置不同电极的金属化带。金属化部在周向端面处凹入。因此，电荷载流子只能在宽度方向上从一个边缘迁移到另一边缘并穿透陶瓷部件，从而对陶瓷部件进行加热。在本文中，假设电力电流也斜向穿过陶瓷部件，并且因此从一个主侧表面上的金属化带传导到位于陶瓷部件的相反的主侧表面和相反侧面上的金属化带。
22.前述类型的ptc加热组件可以以原则上由从de 102016224296a1中已知的方式进行构造。在该现有技术中，绝缘层以导热方式直接抵靠在陶瓷部件的主侧表面上。因此，通过主侧表面直接进行散热，而无需中间金属层或接触元件。如果绝缘层在其整个陶瓷表面上例如通过良好的导热粘合剂、优选在施加外部驱动力的情况下施加到陶瓷部件上，则在这种情况下也可以选择这种构造。陶瓷层可以限于主侧表面的未金属化的那些部分。替代地，陶瓷层也可以覆盖整个主侧表面，有时甚至在一个或多个边缘处、优选地在所有边缘处突出超过长方体形的陶瓷部件，以增加间隙和爬电距离。
23.如从de 10 2016 224 296 a1中已知，陶瓷层的自由端与设置在边缘处的接触元件一起可以优选地被绝缘材料围绕，优选地被完全包围在绝缘材料中。该绝缘材料可以是高质量的电塑料，该塑料以框架的形式围绕陶瓷部件，并且使主侧表面大致是自由的，以便在那里直接从ptc加热组件的外部的陶瓷部件散热或通过施加到主侧表面的绝缘层从ptc加热组件的外部的陶瓷部件散热。
24.每个接触元件都可以由金属薄板条制成，并在其自由端处形成一个接触凸耳，以用于与ptc加热组件进行电接触。
25.本发明还涉及一种电加热装置，该电加热装置具有至少一个ptc加热组件，具有壳体的该ptc加热组件布置在循环室中，该壳体将至少一个陶瓷部件和接触元件接合为一个结构单元。根据本发明的电加热装置还具有分隔壁，该分隔壁将循环室与加热器壳体的端子室分隔开，其中在该端子室中，ptc加热装置的突出穿过分隔壁的接触凸耳被露出并被电连接。
26.从de 10 2016 224 296 a1中也已知上述类型的电加热装置。
27.在与此并行的方面，本发明旨在提供一种特别是用于机动车辆的电加热装置，在电加热装置中可以在热传导路径中以减小的热阻从ptc陶瓷中提取热。
28.本发明尤其涉及一种用于机动车辆的电加热装置，以及这种电加热装置的ptc加热组件。在具有ptc加热组件的电加热装置的情况下，优选的是允许在陶瓷部件中产生的热尽可能地散发且尽可能对称地散发的构造。
29.为了解决该问题，本发明的第二方面提出一种具有权利要求5的特征的ptc加热组件。该ptc加热组件包括根据权利要求1至4中任一项所述的至少一个ptc加热组件。ptc加热组件可以以凸式插入元件的形式密封地插入到分隔壁中和/或保持在分隔壁中。为此，ptc加热组件通常至少在插入接触的区域中设有密封唇或薄板，密封唇或薄板以密封的方式与由分隔壁形成的凹式插入接触容纳部配合。
附图说明
30.通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的其它细节和优点将变得显而易见。
其中：
31.图1示出在其上设置有金属化部的陶瓷部件的实施例的透视正视图；
32.图2示出根据图1的实施例的具有接触元件的第一实施例的示意性侧视图；
33.图3示出根据图2的接触元件的另一实施例的侧视图；
34.图4示出根据图2的具有电绝缘的包覆模制件的侧视图；并且
35.图5示出电加热装置的局部截面透视图，该电加热装置在其中包括加热组件的多个实施例。
具体实施方式
36.图1示出一个长方体形陶瓷部件2，长方体形陶瓷部件具有两个相反的主侧表面4，主侧表面由长方体形陶瓷部件2的宽度b和长度l跨越。较长的端面6在长度l的方向上并且在高度h的方向上延伸。较短的端面8与较长的端面成直角且与主侧表面4成直角地延伸。
37.显然，在相反的主侧表面4上设有金属化带10、12。金属化带10、12分别具有相等的宽度b。该宽度b大约对应于陶瓷部件2的宽度b的5％。金属化带10、12仅施加到主侧表面4上。金属化带10、12通过将导电材料溅射到陶瓷部件2的陶瓷表面上来产生。将两个金属化带10分配给一个电极，两个金属化带12被分配给另一个电极。
38.较长的端面6和较短的端面8在长方体形陶瓷部件2上形成周向边缘。端面6、8中的每个端面大致小于主侧表面4中的每个主侧表面。因此，主侧表面4形成用于主要散发由陶瓷部件产生的热的那些表面。
39.图2示出本发明的一个实施例的侧向边缘的侧视图，其中接触元件由附图标记14表征。接触元件14直接接触两个相反的金属化带10。该接触元件14被焊接到金属化带10，并因此通过材料结合而连接。
40.图3示出替代性实施例。在那里，接触元件14由具有中心腹板16和相反的腿部18的爪形件组成，凸形弯曲的接触突起20从该腿部18向内突出，该接触突起通过夹持直接连接到具有金属化带10的表面。可以在腹板16和较长的端面6之间设置例如成塑料膜形式的绝缘层，以便防止位于电极上的接触元件14和端面6之间的电接触。
41.如图2和图3所示，仅通过金属化带10、12引入电力电流。电力电流从那里穿过陶瓷部件2至相应的另一电极。结果，陶瓷部件2变热。
42.在图2和图3所示的实施例中，通常在金属化带10、12之间存在绝缘层。该绝缘层优选地形成ptc加热组件的外表面。
43.图4示出一种变型方案的截面图，在变型方案中将成陶瓷板或塑料膜形式的绝缘层22施加到主侧表面4的未设置有金属条10、12的区域上。绝缘层22的在纵向方向l上延伸的边缘区域被接触元件14的腿部18覆盖并且因此被机械地固定。图4还示出通过附图符号24表征的电绝缘塑料的包覆模制件，包覆模制件与轨道形状的接触元件14重叠，并且与绝缘层22的延伸的边缘区域重叠并密封接触元件14。因此，绝缘层22的外表面形成ptc加热组件的通过附图标记26表征的发热外表面。该ptc加热组件的外周向表面基本上由包覆模制件24形成。该框架形的包覆模制件24在一个边缘侧面上被由轨道形的接触元件14的自由端形成的接触凸耳突出。可以将接触凸耳修整以形成平坦的接触凸耳，从而仅腿部18中的一个腿部或腹板16作为接触凸耳突出超过包覆模制件24。
44.图5示出在机动车辆的用于加热液体介质或气体介质的电加热装置中安装以相应方式构造的多个ptc加热组件26。在图5中，该加热组件以附图标记116表示。该电加热装置具有由塑料制成的并由附图标记100表征的加热器壳体100。加热器壳体100形成入口端口和出口端口102，入口端口和出口端口102限定通向循环室106的相应的入口开口和出口开口104，该循环室通过形成分隔壁108的盖与由附图标记110表征的连接室流体密封地分开。分隔壁108形成容纳部112，容纳部112形成为流体密封的插入连接的凹式插入元件，该插入连接通过将密封套环114插入到容纳部112中来实现。密封套环114通常由柔软的弹性塑料制成，特别是由硅树脂制成。密封套环114可以是包覆模制件24的一部分或由围绕包覆模制件的单独的包覆模制件形成。
45.在图4所示的位置中，如原则上例如在ep 3334244a1中所述的那样，接触凸耳的自由端伸入到连接室110中并且可以在连接室110中电连接。
46.在这里所示的实施例中，盖形成分隔壁108，该分隔壁以流体密封的方式将循环室106与连接室110密封并形成容纳部112。在所示的实施例中，作为由塑料制成的单独的部件的盖插入到加热器壳体中。也可以想到其它设计，在这些设计中，例如，加热器壳体100的底部形成为单独的盖元件，并且分隔壁108与加热器壳体100的限定连接室110或循环室106并且基本上与底部成直角地延伸的壁一起一体地形成。
47.附图标记列表
[0048]2ꢀꢀꢀ
陶瓷部件
[0049]4ꢀꢀꢀ
主侧表面
[0050]6ꢀꢀꢀ
较长的端面
[0051]8ꢀꢀꢀ
较短的端面
[0052]
10
ꢀꢀ
金属化带
[0053]
12
ꢀꢀ
金属化带
[0054]
14
ꢀꢀ
接触元件
[0055]
16
ꢀꢀ
腹板
[0056]
18
ꢀꢀ
腿部
[0057]
20
ꢀꢀ
凸形弯曲的接触突起
[0058]
22
ꢀꢀ
绝缘层
[0059]
24
ꢀꢀ
包覆模制件
[0060]
26
ꢀꢀ
ptc加热组件
[0061]
b
ꢀꢀꢀ
宽
[0062]
l
ꢀꢀꢀ
长
[0063]
h
ꢀꢀꢀ
高
[0064]
b
ꢀꢀꢀ
金属化带的宽度
[0065]
100 加热器外壳
[0066]
102 入口端口或出口端口
[0067]
104 入口开口或出口开口
[0068]
106 循环室
[0069]
108 分隔壁
[0070]
110 连接室
[0071]
112 容纳部
[0072]
114 密封套环
[0073]
116 加热组件