ELEKTRISCHES WIDERSTANDSBAUTEIL UND ELEKTRISCHE BAUGRUPPE UND/ODER ANLAGE

Abstract

 Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Widerstandsbauteil mit zumindest einem Anschlusskontakt. Das Widerstandsbauteil umfasst dabei ein NTC-Widerstandsmaterial, welches von dem zumindest einen Anschlusskontakt über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial kontaktiert ist. Zur Erhöhung einer thermischen Entkopplung des Anschlusskontaktes von dem NTC-Widerstandsmaterial weist das elektrisch leitfähige Verbindungsmaterial eine thermische Leitfähigkeit von ≤ 20W/mK auf, insbesondere 1 - 10 W/m K.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstandsbauteil sowie eine das elektrische Widerstandsbauteil enthaltende elektrische Baugruppe und/oder Anlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

[0002] Zur Reduzierung von Stromspitzen beim Anlauf von Elektromotoren werden Widerstände mit negativen Temperaturkoeffizienten verwendet. Derartige Widerstände werden auch als NTC - Widerstände (Negative Temperature Coefficient Thermistors) oder als Heißleiter bezeichnet. Sie haben die Eigenart, dass sie im kalten Zustand, beispielsweise wenn kein Strom oder nur ein geringer Strom fließt, einen hohen Widerstand aufweisen. Sobald der den NTC - Widerstand durchfließende Strom erhöht wird, sinkt der Widerstand aufgrund der einhergehenden Temperaturerhöhung des Widerstandes auf einen sehr viel kleineren Wert. Eingesetzt als Strombegrenzer beim Anlauf von Elektromotoren können diese den beim Einschalten des Elektromotors entstehenden initialen Strompeak aufgrund des anfänglich hohen Widerstandswertes reduzieren. Durch die hohe Verlustleistung beim hohen Anlaufstrom des Elektromotors heizt sich der NTC - Widerstand schnell auf. Durch das nachfolgende temperaturbedingte Einstellen des Widerstandes auf einen viel kleineren Wert ergibt sich, dass die Leistung des Motors nicht nennenswert reduziert wird. Ebenso wird keine unnötige Verlustleistung im Strombegrenzer selbst generiert.

[0003] Als Widerstandsmaterialien für Heißleiter werden beispielsweise reine Halbleitermaterialien, einige Verbindungshalbleiter oder verschiedene metallische Legierungen verwendet. Einsatz finden beispielsweise gesinterte oder verpresste Metalloxide von Kupfer, Nickel, Eisen, Titan, Mangan oder Kobalt. Für die Verwendung in beispielsweise elektrischen/ elektronischen Schaltungen weisen die NTC - Widerstände in Form von elektrischen Bauteilen Anschlussbeinchen bzw. - drähte auf, welche jeweils mit dem Widerstandsmaterial kontaktiert sind. Die Anschlussbeinchen bzw. -drähte werden dann beispielsweise innerhalb eines Schaltungsträgers verlötet. Für die Aufbau und Verbindungstechnik werden allgemein Verbindungsmaterialien mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit verwendet, um unerwünschte Zuleitungswiderstände gering zu halten. Derartige Verbindungsmaterialien weisen gleichzeitig eine gute thermische Leitfähigkeit auf. Typisch eingesetzte Lote, wie z.B. Pb37.5-Sn37.5-In25 oder In97-3Ag, weisen einen elektrischen spezifischen Widerstand von 2,2 *10^-5Ωcm bzw. von 2,5 *10^-6Ωcm und eine gute thermische Leitfähigkeit von 25W/mK bzw. von 73 W/mK auf.

Offenbarung der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen NTC - Widerstand vorzuschlagen, welcher ein sehr hohes Aufheizverhalten zeigt, wodurch der Widerstandswert von einem hohen Ausgangswert schnell auf einen niedrigen Wert reduziert wird. Gleichzeitig soll eine gute elektrische Anbindung gewährleistet sein, um den Zuleitungswiderstand bei hohen Strömen - beispielsweise während des Betriebs eines Elektromotors - gering zu halten.

[0005] Ferner ist es Aufgabe hohe Stromspitzen innerhalb einer elektrischen Baugruppe und/oder Anlage wirkungsvoll zu reduzieren, wobei auftretende Verlustleistungen gering gehalten werden.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Widerstandsbauteil sowie eine das Widerstandsbauteil als Strombegrenzer enthaltende elektrische Baugruppe und/oder Anlage mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

[0007] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein hohes Aufheizverhalten eines Heißleiters dadurch zu erreichen, dass das NTC - Widerstandsmaterial möglichst gut thermisch von seiner nächsten Umgebung isoliert wird. Auf diese Weise soll eine niedrige thermische Masse erreicht werden, welche im Wesentlichen auf die Masse des NTC-Widerstandsmaterials beschränkt ist.

[0008] Die Erfindung geht daher aus von einem elektrischen Widerstandsbauteil mit zumindest einem Anschlusskontakt. Das Widerstandsbauteil umfasst dabei ein NTC-Widerstandsmaterial, welches von dem zumindest einen Anschlusskontakt über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial kontaktiert ist. Zur Erhöhung einer thermischen Entkopplung des Anschlusskontaktes von dem NTC-Widerstandsmaterial weist das elektrisch leitfähige Verbindungsmaterial eine thermische Leitfähigkeit von ≤ 20W/mK auf, insbesondere 1 - 10 W/m K. Sobald das NTC-Widerstandsmaterial in einem kalten Zustand von einem Strom durchflossen wird, wird aufgrund des anfänglich hohen Widerstandes eine hohe Verlustleistung im Widerstandsbauteil erzeugt. Infolge der erzeugten Verlustleistung kommt es zu einer Wärmeentwicklung, bei welcher jedoch die Wärme wegen der schlechten thermischen Leitfähigkeit des Verbindungsmaterials hauptsächlich durch die thermisch isolierte geringe Masse des NTC-Widerstandsmaterials aufgenommen wird. Da die Wärme nicht mehr über die das NTC-Widerstandsmaterial angrenzende nächste Umgebung, insbesondere den Anschlusskontakt, abgeführt werden kann, erreicht das NTC-Widerstandsmaterial in einer viel kürzeren Zeit hohe Temperaturwerte. Aufgrund des Heißleiterverhaltens liegen demnach vorteilhaft bereits nach viel kürzerer Zeit geringe Widerstandswerte vor. Dadurch ist erreicht, dass hohe Anlaufströme, beispielsweise beim Einschalten von Elektromotoren oder Transformatoren, wirkungsvoll reduziert werden können. Gleichzeitig werden jedoch Verlustleistungen minimiert aufgrund der sich sehr schnell einstellenden kleinen Widerstandswerte.

[0009] Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Widerstandsbauteils möglich.

[0010] In Weiterbildung des Widerstandsbauteils weist das Verbindungsmaterial einen elektrischen spezifischen Widerstand von ≤ 1*10^-3 Ωcm auf. Insbesondere liegt dieser zwischen 1*10^-5 Ωcm - 1*10^-3 Ωcm. Trotz einer thermischen Isolierung des NTC-Widerstandsmaterials lässt sich somit eine ausreichend gute elektrische Leitfähigkeit sicherstellen, wodurch ein Zuleitungswiderstand in vorteilhafter Weise gering gehalten wird.

[0011] Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Verbindungsmaterial ein elektrischer Leitkleb ist, insbesondere ein Silberleitklebstoff, welcher den elektrischen Anschlusskontakt mit dem NTC-Widerstandsmaterial über einen Stoffschluss miteinander verbindet. Ein Leitklebstoff hat gegenüber einem Lotmaterial eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit. Somit lässt sich das NTC-Widerstandsmaterial bei einer ausreichenden elektrischen Anbindung gleichzeitig thermisch isolieren. Über die Dicke der Klebstoffschicht lässt sich die thermische Anbindung des NTC-Widerstandsmaterials an die gewünschte Performance des Widerstandsbauteils einstellen. Elektrisch leitfähige Klebstoffe weisen beispielsweise einen elektrisch spezifischen Widerstand zwischen 1*10^-4 Ωcm - 1*10^-3 Ωcm auf, wogegen deren thermische Leitfähigkeit einen Wert von 1 - 10 W/mK zeigen.

[0012] In einer besonderen Ausführungsform weist das Verbindungsmaterial eine Porenstruktur auf. Unter Porenstruktur sind Hohlraum aufweisende Strukturen innerhalb des elektrisch leitfähigen Verbindungsmaterials gemeint, wobei die Hohlräume keinen Beitrag für eine elektrische Stromleitung liefern. Die Porenstruktur kann dabei offen oder geschlossen vorliegen. Die Poren bzw. Hohlräume sind bevorzugt mit Luft gefüllt. Luft zeigt eine schlechte thermische Leitfähigkeit, sodass diese als zusätzlicher thermischer Isolator gegenüber dem NTC-Widerstandsmaterial wirkt. Zusätzlich ist durch die Porenstruktur die thermische Masse des Verbindungsmaterials verringert, wodurch eine mögliche Wärmeaufnahme des sich aufheizenden NTC-Widerstandsmaterials weiter eingeschränkt ist. Bevorzugt liegt das Verbindungsmaterial in Form eines Metallschaumes oder eines Metalldrahtgeflechtes vor. Das Verbindungsmaterial ist dabei bevorzugt über eine Sinterverbindung mit dem NTC-Widerstandsmaterial und/oder weiter bevorzugt mit dem Anschlusskontakt stoffschlüssig kontaktiert. Beispielhaft sei der Aluminiummetallschaum "ERG Aerospace Duocel®" genannt. Dieser weist einen elektrisch spezifischen Widerstand von 2 - 20*10^-5 Ωcm auf und eine thermische Leitfähigkeit von ca. 9,7 W/mK.

[0013] In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der zumindest eine Anschlusskontakt ein Anschlusselement, welches bevorzugt als ein Anschlussblech, ein Anschlussdraht oder ein Anschlusszapfen, insbesondere mit einem Gewindebereich, zur elektrischen Kontaktierung des Widerstandsbauteils ausgebildet ist. Dadurch ist eine einfache Kontaktierung des Widerstandsbauteiles beispielsweise innerhalb einer elektrischen Baugruppe und/oder Anlage durch gängige Verbindungstechniken ermöglicht. In vorteilhafter Weise kann sich die Ausformung des Anschlusselementes aufgrund verschiedener Anschlussmöglichkeiten dabei an den anwendungsspezifischen Anforderungen orientieren.

[0014] In Weiterbildung des Widerstandsbauteils ist das NTC-Widerstandsmaterial von zumindest zwei Anschlusskontakten kontaktiert, so dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Stromfluss von dem einen Anschlusskontakt über das NTC- Widerstandsmaterial zu dem anderen Anschlusskontakt ermöglicht ist. Es ergibt sich dabei der große Vorteil, dass das stromdurchflossene NTC-Widerstandsmaterial aufgrund der thermischen Entkopplung zu den Anschlusskontakten ein hohes Aufheizverhalten zeigt. Ein solches Widerstandsbauteil eignet sich insbesondere in der Verwendung als ein sehr effektiv arbeitender Strombegrenzer zur Reduzierung von Stromspitzen bei Ein- und/oder Ausschaltvorgängen vom Strom führender Bauteile - wie zum Beispiel bei Elektromotoren oder Transformatoren - bei gleichzeitig optimierten Verlustleistungen.

[0015] Eine sehr einfache Ausführungsform des Widerstandsbauteils ergibt sich dadurch, dass das NTC- Widerstandsmaterial plattenartig ausgebildet ist und eine Ober- und eine Unterseite aufweist, welche zumindest teilflächig von jeweils einem Anschlusskontakt kontaktiert sind. Eine Außengeometrie des plattenartig vorliegenden NTC-Widerstandsmaterials kann hierbei beliebig gewählt sein, beispielsweise rund, viereckig oder mehreckig. Dadurch ergibt sich ein einfach zu realisierender Stapelaufbau aus Verbindungsschichten, Anschlusskontakten und dem NTC-Widerstandsmaterial in Ausbildung des Widerstandsbauteils. Eine ebene Ausführung der Ober und Unterseite des NTC-Widerstandsmaterials ermöglicht zudem einen Flächen- oder Linienkontakt eines jeweiligen Anschlusskontaktes. Dadurch ist das Widerstandsbauteil insgesamt mechanisch robust ausgeführt, sodass innerhalb einer automatisierten Bestückung und Verlötung auf einem Schaltungsträger eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet werden kann. Der Anschlusskontakt kann beispielsweise als ein einfaches Drahtelement oder als ein metallisches Blechteil, insbesondere ein gestanztes oder gelasertes Blechteil, ausgeführt sein und zumindest über einen Abschnitt in einer Ebene der Ober- oder Unterseite seitlich zum NTC-Widerstandsmaterial abstehen. Über diesen Abschnitt hinaus kann der Anschluskontakt, beispielsweise durch eine Umbiegung, in einem Winkel - zum Beispiel rechtwinklig - zur oben genannten Ebene fortgeführt sein.

[0016] In einer vorteilhaften Weiterbildung oder alternativen Ausführungsform weist das NTC- Widerstandsmaterial zwischen der Ober- und Unterseite einen Durchbruch auf, insbesondere in Form einer Bohrung. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest einer der Kontaktanschlüsse ein Anschlusselement umfasst, welches den Durchbruch durchdringt und welches zu dem anderen Kontaktanschluss elektrisch isoliert ist. Auf diese Weise können auch Anschlusskonzepte realisiert werden, bei welchen ausgehend für zumindest einen Anschlusskontakt eine axiale Anschlussmöglichkeit gefordert ist. Für bestimmte Anwendungsfälle ist für eine axiale Anschlussmöglichkeit das Anschlusselement des zumindest einen Anschlusskontaktes beispielsweise in Form eines Anschlusszapfens ausgebildet, welcher über einen Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss zumindest mittelbar das NTC-Widerstandsmaterial kontaktiert.

[0017] Grundsätzlich kann einer oder beide Anschlusskontakte einen Trägerkörper umfassen, welcher jeweils angrenzend zum Verbindungsmaterial angeordnet ist und auf einer dem Verbindungsmaterial gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers mit dem Anschlusselement verbunden ist. Durch eine derartig mittelbare Kontaktierung lässt sich die Zuverlässigkeit des Widerstandsbauteiles verbessern. Beispielsweise können während der Montage oder im Betrieb auftretende mechanische und/oder thermomechanische Krafteinwirkungen durch eine homogenere Druckverteilung durch das NTC-Widerstandsmaterial aufgenommen werden. Zusätzlich ist dadurch die Flexibilität gegeben, das Widerstandsbauteil in seiner geometrischen Gesamtausformung entsprechend den Bauraumverhältnissen, dem Anschlusskonzept und den Anforderungen an die Handhabbarkeit im Wesentlichen über eine angepasste Ausformung des Trägerkörpers dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend vorzusehen.

[0018] Bei den Ausführungsformen des Widerstandsbauteils kann der zumindest eine Anschlusskontakt als ein Lot-, Schweiß-, Steck- oder Schraubkontakt ausgebildet sein. Bei einem Steckkontakt weist der Anschlusskontakt eine entsprechende Steckgeometrie auf, welche komplementär zu einem entsprechenden Gegenkontakt, beispielsweise einem Crimpschuh, einem Schneidklemmkontaktelement, einer Bohrung oder einem Zapfen, ausgebildet ist. Der Steckkontakt kann hierbei auch derart vorgesehen sein, durch einen Steckvorgang eine Übergangs-oder Presspassung in dem Gegenkontakt auszubilden. In Form eines Schraubkontaktes weist der Anschlusskontakt zumindest über einen Bereich hinweg ein Gewinde auf, welches in Zusammenwirken mit einem Verschlusselement einen Schraubkontakt herstellt. Der Schraubkontakt ist dabei beispielsweise durch einen Gewindezapfen und eine Gewindemutter gebildet. Insgesamt können dadurch Ausführungsformen von Widerstandsbauteilen größerer Bauart ausgeführt werden, welche mechanische Anschlusskonzepte verfolgen.

[0019] Ein großer Vorteil ergibt sich weiterhin, wenn das NTC- Widerstandsmaterial von einer isolierenden Schutzmasse umschlossen ist und der zumindest eine Anschlusskontakt mit einem Anschlussbereich aus der Schutzmasse herausragt. Auf diese Weise ist das NTC-Widerstandsmaterial vor äußeren Umwelt- und Krafteinwirkungen gut geschützt. Zusätzlich ist das NTC-Widerstandsmaterial durch die Schutzmasse thermisch eingekapselt, sodass ein Aufheizverhalten des NTC-Widerstandsmaterials begünstigt wird.

[0020] Die Erfindung führt auch zu einer elektrischen Baugruppe und/oder Anlage mit zumindest einem stromführenden Bauteil, welche durch Schaltvorgänge Stromspitzen ausgesetzt ist. Derartige Stromspitzen ergeben sich beispielsweise bei einem Ein- oder Ausschaltvorgang durch eine Spannungsbeaufschlagung bzw. -wegnahme an dem zumindest einen stromführenden Bauteil. Die elektrische Baugruppe und/oder Anlage sieht dabei ferner zur Reduzierung dieser Stromspitzen einen Strombegrenzer vor. Der Strombegrenzer ist hierbei als ein erfindungsgemäßes elektrisches Widerstandsbauteil in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Insbesondere in Zusammenschaltung mit einem Elektromotor und/oder einem Transformator als das zumindest eine stromführende Bauteil zeigt sich der Vorteil in einer effektiven Reduzierung von Stromspitzen während oben genannter Schaltvorgänge, wobei gleichzeitig auftretende Verlustleistungen durch ein Einstellen von kleinen Widerstandswerten in sehr kurzer Zeit minimiert sind. Es sind ebenso andere Anwendungen für den Einsatz als ein Strombegrenzer möglich. Hierbei sind beispielsweise solche zu nennen, bei welchen wiederholte Stromspritzen die Lebensdauer eines Bauteils verringern, beispielsweise einer Batterie. Ebenso sind solche Anwendungen zu nennen, bei welchen Stromspitzen ein beabsichtigtes Nutzsignal überlagern und verfälschen, beispielsweise bei einer Datenleitung, weiterbeispielhaft bei einem Radio.

[0021] Eine besondere Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Baugruppe und/oder Anlage eine Batterie mit einem Stromanschluss umfasst. Hierbei ist vorteilhaft berücksichtigt, dass der Stromanschluss zumindest ein Anschlusselement des zumindest einen Anschlusskontaktes des Strombegrenzers bildet. Auf diese Weise ist der Strombegrenzer bzw. das erfindungsgemäße Widerstandsbauteil integraler Bestandteil der Batterie, insbesondere in Ausbildung eines Batterieanschlusses. Dadurch ist eine sehr kompakte Bauweise erhalten, bei welcher eine Strombegrenzung in unmittelbarer Nähe zur Stromquelle erfolgen kann und diese bereits nach kurzer Zeit wirksam werden kann.

[0022] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Stromanschluss als ein von einer Grundfläche, insbesondere einer Gehäusefläche der Batterie, abstehender Anschlusszapfen mit einem Gewindebereich ausgebildet. Der Anschlusszapfen durchdringt dabei zumindest den Durchbruch im NTC- Widerstandsmaterial und überragt diesen zumindest mit einem Teil des Gewindebereichs. Es ergibt sich dadurch der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus, bei welchem das NTC-Widerstandsmaterial klemmend zwischen der Grundfläche und einem mit dem Gewindebereich zusammenwirkenden Verschlusselement aufgenommen werden kann. Darüber hinaus können noch weitere Anschlusselemente und/oder Trägerkörper des zumindest einen Anschlusskontaktes im Klemmbereich angeordnet sein. Dadurch kann in einfacher Weise ein Stapelaufbau allein durch einen Kraftschluss gehalten werden. Der Stapelaufbau kann hierbei dann auch keinen oder nur bereichsweise einen Stoffschluss umfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0023] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1: eine erste Ausführungsform eines Widerstandsbauteils in einer perspektivischen Schnittdarstellung,

Fig. 2a: eine weitere Ausführungsform eines Widerstandsbauteils in Form eines Batterieanschlusses in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2b: das Widerstandsbauteil aus Fig.2a aus einer geänderten perspektivischen Sicht in einer geschnittenen Darstellung.

Ausführungsformen der Erfindung

[0024] In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0025] In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Widerstandsbauteils 100 in einer perspektivischen Schnittdarstellung gezeigt. Das Widerstandsbauteil 100 umfasst ein NTC-Widerstandsmaterial 10, welches bei niedrigen Temperaturen einen hohen Widerstandswert aufweist, wogegen die Widerstandswerte bei hohen Temperaturen stark vermindert sind. Demnach unterliegt der Widerstandswert einer Temperaturabhängigkeit. Das Widerstandsbauteil 100 ist als Heißleiter oder NTC-Widerstand ausgebildet. Hierzu weist das Widerstandsbauteil 100 zwei Anschlusskontakte 30 auf, welche aus einer das NTC-Widerstandsmaterial 10 vollständig umschließenden bzw. einkapselnden Schutzmasse 40 seitlich ausgeführt sind. Die Schutzmasse 40 ist beispielsweise als Gehäuse ausgebildet. Die Anschlusskontakte 30 sind jeweils beispielsweise als ein Drahtelement oder ein Blechteil, beispielsweise ein Blechstanzteil, ausgebildet. Über die seitlich aus dem Gehäuse 40 herausragenden Anschlusskontakte 30 kann das Widerstandsbauteil 100 innerhalb einer elektrischen Schaltung, beispielsweise als Teil einer elektrischen Baugruppe und/oder elektrischen Anlage 200, elektrisch kontaktiert werden. Hierfür weisen die jeweils seitlich aus dem Gehäuse 40 geführten Anschlusskontakte 30 zumindest einen Anschlussbereich auf, welcher zur elektrischen Kontaktierung des Widerstandsbauteils 100 bevorzugt als Lotkontakt, Schweißkontakt oder Steckkontakt ausgebildet ist. Innerhalb des Gehäuses 40 sind die Anschlusskontakte 30 mit dem NTC-Widerstandsmaterial 10 stoffschlüssig über ein Verbindungsmaterial 20 verbunden. Das NTC-Widerstandsmaterial 10 ist bevorzugt plattenartig ausgebildet, sodass der eine Anschlusskontakt 30 eine Oberseite 11 und der andere Anschlusskontakt 30 eine Unterseite 12 des NTC-Widerstandsmaterials 10 zumindest teilflächig, bevorzugt ganzflächig, verbindet. Insgesamt ergibt sich im Inneren des Gehäuses 40 daher ein Stapelaufbau aus Anschlusskontakten 30, dem NTC-Widerstandsmaterial 10 und dem zwischen den Anschlusskontakten 30 und der Oberseite 11 bzw. Unterseite 12 des NTC-Widerstands 10 angeordneten Verbindungsmaterials 20. Das Verbindungsmaterial 20 weist dabei eine bewusst geringe thermische Leitfähigkeit auf. Dadurch soll das NTC-Widerstandsmaterial 10 thermisch zu den Anschlusskontakten 30 isoliert werden. Eine gute thermische Isolierung zeigt sich dann, wenn die thermische Leitfähigkeit des Verbindungsmaterials 20 ≤ 20 W/m K ist. Eine besonders gute thermische Isolierung liegt bei Werten zwischen 1 - 10 W/mK vor. Gleichzeitig weist das Verbindungsmaterial 20 einen geringen spezifischen Widerstand auf, insbesondere ≤ 1*10^-3 Ωcm, bevorzugt zwischen 1*10^-5 Ωcm - 1*10^-3 Ωcm. Dadurch ist ein Zuleitungswiderstand des Widerstandsbauteils 100 weiterhin ausreichend gering gehalten. Als besonders geeignete Verbindungsmaterialien zeigen sich Leitklebstoffe, wobei Silberleitklebstoffe bevorzugt Anwendung finden. Durch eine Spannungbeaufschlagung zwischen den Anschlusskontakten 30 kann ein Strom von einem Anschlusskontakt 30 über das jeweilige Verbindungsmaterial 20 und dem NTC-Widerstandsmaterial 10 bis zum anderen Anschlusskontakt 30 fließen. Durch den beschriebenen Stapelaufbau innerhalb des Gehäuses 40 sind die Anschlusskontakte 30 in einer Ebene zum NTC -Widerstandsmaterial 10 versetzt parallel angeordnet. In Bezug zu einer Längserstreckung treten sie dabei entgegen gerichtet aus dem Gehäuse 40 aus. Dem gegenüber kann je nach Anwendungsfall auch einer der Anschlusskontakte 30 innerhalb der Ebene gegenüber dem anderen Anschlusskontakt 30 in einem Winkel von kleiner 180° bis 0° verdreht sein.

[0026] In den Fig. 2a und 2b ist eine weitere Ausführungsform des Widerstandsbauteils 100 gezeigt. Im Gegensatz zu der Ausführung in Fig. 1 ist das NTC - Widerstandsmaterial 10 nun über zwei unterschiedlich ausgebildete Anschlusskontakte 30 kontaktiert. Beide Anschlusskontakte 30 weisen dabei grundsätzlich einen Trägerkörper 32 auf, welche über das Verbindungsmaterial 20 mit der Oberseite 11 bzw. Unterseite 12 des NTC-Widerstandsmaterials 10 stoffschlüssig verbunden sind. Die Trägerkörper 32 sind jeweils auf einer dem Verbindungsmaterial 20 gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers 32 mit einem Anschlusselement 31 verbunden. Das Anschlusselement 31 des einen Anschlusskontaktes 30 ist dabei in Form eines Anschlussbleches 31" mit einem Anschlussbereich 31a" ausgebildet. Der Anschlussbereich 31a" ist beispielsweise als Lotkontakt, Schweißkontakt oder Steckkontakt vorgesehen. Des Weiteren ist der Anschlussbereich 31a" beispielsweise als eine zu einer Grundfläche des Anschlussbleches 31' herauskragende Lasche ausgeformt, wobei der Anschlussbereich 31a" im Laschenabschnitt zusätzlich eine oder mehrere Umbiegungen aufweisen kann. Das Anschlusselement 31 des anderen Anschlusskontaktes 30 ist im Wesentlichen als ein Anschlusszapfen 31' ausgebildet, welcher an seinen zumindest einen Ende einen Gewindebereich aufweist. Das andere Ende kann wiederum über einen Form-, Kraft- oder Stoffschluss zum Beispiel mit einer Grundfläche eines Kontaktpartners verbunden sein (nicht gezeigt). Der Anschlusszapfen 31' durchdringt dabei den aus zumindest dem NTC-Widerstandsmaterial 10, den beiden Trägerkörpern 32, den angeordneten Verbindungsmaterialien 20 und dem einen Anschlussblech 32" gebildeten Stapelaufbau und überragt diesen zumindest mit einem Teilabschnitt seines Gewindebereiches. Hierzu weisen die einzelnen den Stapelaufbau bildenden Elemente 10, 20, 32, 31" jeweils eine Aussparung auf, insbesondere in Form einer Bohrung, welche jeweils koaxial zueinander in Bezug zu einer gemeinsamen Achse S ausgerichtet sind und einen Durchgang im Stapelaufbau bilden. Das Widerstandsbauteil 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Ausbildung eines Klemmschlusses vorgesehen. Der Klemmschluss ergibt sich hierbei dadurch, dass der vorliegende Stapelaufbau zwischen der zuvor genannten Grundfläche eines Kontaktpartners und einem mit dem Gewindebereich des Anschlusszapfens 31' in Wirkzusammenhang gebrachten Verschlusselements 35, beispielsweise einer Gewindemutter, klemmend aufgenommen ist. Zur elektrischen Isolierung des den Anschlusszapfen 31' aufweisenden Anschlusskontaktes 30 gegenüber dem anderen Anschlusskontakt 30, insbesondere gegenüber dem Anschlussblech 31", ist innerhalb des Durchgangs im Stapelaufbau zumindest bereichsweise ein Isolationsmaterial, beispielsweise in Form einer Isolierhülse 30, elektrisch trennend angeordnet. Zusätzlich kann innerhalb der Isolierhülse 36 eine weitere Metallhülse 37 aufgenommen sein, um den Stapelaufbau und den Klemmschluss beispielsweise mechanisch abzustützen. Zusätzlich kann der Stapelaufbau noch weitere den Klemmschluss unterstützende Elemente aufweisen. So kann beispielsweise auf der Seite des Verschlusselementes 35 eine Unterlegscheibe 34 angrenzend zum Trägerkörper 32 den Stapelaufbau abschließen. Auf der dann gegenüberliegenden Seite des Stapelaufbaus kann ferner eine weitere Scheibe, beispielsweise eine Federscheibe 38, innerhalb des Stapelaufbaus aufgenommen sein und die Aufrechterhaltung des Klemmschlusses unterstützen.

[0027] Für einen besonderen Anwendungsfall ist das Widerstandsbauteil 100 Teil einer elektrischen Baugruppe/oder Anlage 200 mit stromführenden Bauteilen, insbesondere einem Elektromotor und/oder einem Transformator. Dabei ist die elektrische Baugruppe und/oder Anlage 200 durch Ein- und/oder Ausschaltvorgänge an den stromführenden Bauteilen hervorgerufenen Stromspitzen belastet. Zur Reduzierung der Stromspitzen ist das Widerstandsbauteil 100 als Strombegrenzer schaltungstechnisch eingesetzt. Liegt als ein Teil der elektrischen Baugruppe und/oder Anlage 200 ferner eine Stromquelle vor, beispielsweise eine Batterie, mit einem Stromanschluss, so lässt sich die Ausführung nach Fig. 2a und 2b als Batterieanschluss 200' integral vorsehen. Hierbei ist dann der Stromanschluss als der Anschlusszapfen 31' vorzusehen, wogegen beispielsweise eine Batteriegehäusefläche oder andere Fläche die für den Klemmschluss notwendige Gegenfläche bietet.

[0028] Grundsätzlich können bei allen Ausführungsformen eines Widerstandsbauteils 100 das Verbindungsmaterial 20 in Form eines Metallschaumes, beispielsweise eines Aluminiummetallschaumes, oder eines metallischen Drahtgeflechtes ausgeführt sein. Eine Verbindung zum NTC-Widerstandsmaterial 10 ist dann beispielsweise durch eine Sinterverbindung auszuführen. In Bezug auf die Ausführung gemäß den Fig. 2a und 2b reicht alternativ auch ein einfacher Auflagekontakt aus, welcher durch ein Kraftschluss aufgrund des vorliegenden Klemmschlusses dauerhaft aufrechterhalten werden kann.

Ansprüche

1. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) mit zumindest einem Anschlusskontakt (30), wobei das Widerstandsbauteil (100) ein NTC-Widerstandsmaterial (10) umfasst, welches von dem zumindest einen Anschlusskontakt (30) über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial (20) kontaktiert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Erhöhung einer thermischen Entkopplung des Anschlusskontaktes (30) von dem NTC-Widerstandsmaterial (10) das elektrisch leitfähige Verbindungsmaterial (20) eine thermische Leitfähigkeit von ≤ 20W/mK aufweist, insbesondere 1 - 10 W/mK.

2. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungsmaterial (20) einen elektrischen spezifischen Widerstand von ≤ 1*10^-3 Ωcm aufweist, insbesondere zwischen 1*10^-5 Ωcm - 1*10^-3 Ωcm.

3. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungsmaterial (20) ein elektrischer Leitklebstoff ist, insbesondere ein Silberleitklebstoff, welcher den elektrischen Anschlusskontakt (30) mit dem NTC-Widerstandsmaterial (10) über einen Stoffschluss miteinander verbindet.

4. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungsmaterial (20) eine Porenstruktur aufweist, bevorzugt in Form eines Metallschaumes oder eines Metalldrahtgeflechtes.

5. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Anschlusskontakt (30) ein Anschlusselement (31, 31', 31") umfasst, welches bevorzugt als ein Anschlussblech, ein Anschlussdraht oder ein Anschlusszapfen, insbesondere mit einem Gewindebereich, zur elektrischen Kontaktierung des Widerstandsbauteils (100) ausgebildet ist.

6. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das NTC-Widerstandsmaterial (10) von zumindest zwei Anschlusskontakten (30) kontaktiert ist, so dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Stromfluss von dem einen Anschlusskontakt (30) über das NTC- Widerstandsmaterial (10) zu dem anderen Anschlusskontakt (30) ermöglicht ist, wobei das stromdurchflossene NTC- Widerstandsmaterial (10) aufgrund der thermischen Entkopplung zu den Anschlusskontakten (30) ein hohes Aufheizverhalten zeigt.

7. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das NTC- Widerstandsmaterial (10) plattenartig ausgebildet ist und eine Ober- und eine Unterseite (11, 12)aufweist, welche zumindest teilflächig von jeweils einem Anschlusskontakt (30) kontaktiert sind.

8. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das NTC- Widerstandsmaterial (10) zwischen der Ober- und Unterseite (11, 12) einen Durchbruch aufweist, insbesondere in Form einer Bohrung, wobei zumindest einer der Kontaktanschlüsse (30) ein Anschlusselement (31') umfasst, welches den Durchbruch durchdringt und welches zu dem anderen Kontaktanschluss (30) elektrisch isoliert ist.

9. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Anschlusskontakt (30) einen Trägerkörper (32) umfasst, welcher angrenzend zum Verbindungsmaterial (20) angeordnet ist und auf einer dem Verbindungsmaterial (20) gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers (32) mit dem Anschlusselement (31, 31', 31") verbunden ist.

10. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Anschlusskontakt (30) als ein Lot-, Schweiß-, Steck- oder Schraubkontakt ausgebildet ist.

11. Elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das NTC- Widerstandsmaterial (10) von einer isolierenden Schutzmasse (40) umschlossen ist und der zumindest eine Anschlusskontakt (30) mit einem Anschlussbereich (31, 31', 32") aus der Schutzmasse (40) herausragt.

12. Elektrische Baugruppe und/oder Anlage (200) mit zumindest einem stromführenden Bauteil, welche durch Schaltvorgänge, insbesondere bei einem Ein- oder Ausschaltvorgang durch eine Spannungsbeaufschlagung bzw. - wegnahme an dem zumindest einen stromführenden Bauteil, Stromspitzen ausgesetzt ist, und mit einem Strombegrenzer zur Reduzierung dieser Stromspitzen, wobei der Strombegrenzer als elektrisches Widerstandsbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.

13. Elektrische Baugruppe und/oder Anlage (200) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
sie einen Elektromotor und/oder einen Transformator als das zumindest eine stromführende Bauteil umfasst.

14. Elektrische Baugruppe und/oder Anlage (200) nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
sie eine Batterie mit einem Stromanschluss umfasst, wobei der Stromanschluss zumindest ein Anschlusselement (31) des zumindest einen Anschlusskontaktes (30) des Strombegrenzers bildet.

15. Elektrische Baugruppe und/oder Anlage (200) Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromanschluss als ein von einer Grundfläche, insbesondere einer Gehäusefläche der Batterie, abstehender Anschlusszapfen (31') mit einem Gewindebereich ausgebildet ist, welcher zumindest den Durchbruch im NTC-Widerstandsmaterial (10) durchdringt und zumindest mit einem Teil des Gewindebereichs diesen überragt, wobei das NTC- Widerstandsmaterial (10) klemmend zwischen der Grundfläche und einem mit dem Gewindebereich zusammenwirkenden Verschlusselement (35) aufgenommen ist.

Zeichnung