DE950388C

DE950388C - Hochbelastbarer elektrischer Widerstand

Info

Publication number: DE950388C
Application number: DES6235D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Guenther Ritzau
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-02-01
Filing date: 1942-02-01
Publication date: 1956-10-11

Description

Hochbelastbarer elektrischer Widerstand Es ist bereits bekannt, Misclüibrper aus einer feinverteilten Mischung von Metallen bzw. Metalllegierungen einerseits und nicht metallischen Teilen, wie Metalloxyden, Metallkarbiden, andererseits, die in einem Sintervorgang zu festen Formkörpern -bereinigt sind, als elektrischen Widerstand zu verwenden. Es hat sich nun. herausgestellt, daß bei derartigen Körpern in der Regel ein verhältnismäßig hoher Prozentsatz an Metall angewendet werden kann, ohne daß eine beachtliche Lpeitfähigkeit vorliegt. Wenn jedoch dieser Prozentsatz überschritten wird, ergibt sich ein Bereich, in dem die metallische Leitfähigkeit einsetzt. Hierbei kann durch genaue Abstufung des metallischen Anteiles die Leitfähigkeit auf bestimmte Werte gebracht werden, wobei der Bereich der erreichbaren Leitfähigkeit verhältnismäßig groß ist. Gemäß der Erfindung wird deshalb bei einem solchen elektrischen Widerstand ein Konzentrationsgefälle zur Änderung der Leitfähigkeit über einzelne Bereiche im Formkörper vorgesehen.
Es ist zwar schon bekannt, bei elektrischen Widerständen, und zwar auch bei solchen aus gesinterten Mischungen von metallischen und nicht metallischen pulverförmigen Teilen, an den Kontaktflächen Teile höherer elektrischer Leitfähikeit vorzusehen, um eine gut leitende Verbindung mit den. Stromzufüh-rungen. zu ermöglichen. Hierum handelt es sich bei der Erfindung jedoch nicht, durch die im Gegensatz dazu eine Änderung des Widerstandes im Innern des Formkörpers durch Änderung des Mischungsyerhältnisses bewirkt werden soll.
Derartige Widerstände können Elektrisch bis zu sehr hohen Temperaturen belastet werden, ohne daß hierbei irgendeine Änderung des Innenaufbaues eintritt. Mit besonderem Vorteil kann ein derartiger Formkörper beispielsweise aus Eisen und Aluminiumoxyd aufgebaut werden, wobei das für die Verwendung als elektrischer Widerstand beachtliche Gebiet hauptsächlich in dem Bereich von 5o bis 6o11/e Eisengehalt liegt. Bei Versuchen mit Aluminiumoxyd und Eisen hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei 6o%, Eisengehalt der Widerstand pro Kubikzentimeter i Ohm beträgt, bei 5 5 Olot Eisen 30 000 Ohm, bei 5 3 % i ooo ooo Ohm.
Es können aber auch andere Metalle, beispielsweise Kupfer, Silber, Aluminium, Nickel usw., oder auch Metallegierungen, beispielsweise Eisen-Aluminium-Legierungen, als metallischer Füllstoff verwendet werden. Auch können andere Metalloxyde, wie z. B. Siliziumoxyd oder auch andere Metallverbindungen, z. B. Mmetallkarbide, Anwendung finden. Es kann auch ein Teil des Eisens durch Eisenoxyd ersetzt werden. Derartige Körper kann man nach dem Sinterverfahren herstellen, indem man die Ausgangsmaterialien in fein-,epulvertem Zustand miteinander vermengt, dann in Formen preßt und einem Erwärmungsvorgang aussetzt. Die Ausgangsmaterialien können in gepulvertem Zustand miteinander vermengt und heispielsweise mit Wasser oder auch mit einem Bindemittel angerührt und dann in die erforderlichen Formen gepreßt werden-. Die Körper kann man auch in der Weise herstellen, daß zunächst ein Preßkörper aus dem nicht metallischen Stoff angefertigt und in diesen das Metall eingegossen, oder eingeseigert wird. Weiter ist es auch möglich, bei der Herstellung der Misdlikörper Bindemittel anzuwenden. Beim Sintern wird die Erwärmung mit Vorteil bis auf solche Temperaturwerte getrieben, daß ein gewisser Metallanteil als flüssige Phasevorliegt, ohnedaß sichjedochEntmischungserscheinungen einstellen dürfen. Unter Umständen kann es aber auch zweckmäßig sein, beispielsweise, um die Sprödigkeit der Mischkörper herabzusetz-en, den Sintervorgang bereits bei tiefer liegenden Temperaturen abzubrechen. Hierbei können, die Erwärmung und der Preßvorgang miteinander vereinigt werden, es kann auch zweckmäßig sein, zunächst Rohlinge herzustellen, indem die Erwärmung bis zu einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur getrieben wird, worauf diese Rohlinge bearbeitet werden können, da in diesem Zustand die Bearbeitung mit spanabhebenden und ähnlichen Werkzeugen, gut möglich ist, worauf dann der Erwärmungsvorgang neuerlich bis zur zweckmäßigen Temperaturgrenze fortgesetzt wird, wobei die Formkörper in ihrer endgültigen Gestalt mit hoher Festigkeit und hoher Härte fertiggestellt werden. Auch ist es möglich, die Widerstände an der Oberfläche mit nicht leitenden Schutzschichten zu versehen, die den Zutritt von Sauerstoff im Betrieb verhindern. Durch Änderung des Kanzentrationsgefälles kann hierbei erreicht werden, daß der Widerstand einen Bereich von mehreren Größenordnungen umfaßt. Der Widerstand kann auch so ausgebildet werden, daß das Konzentrationsgefälle nach verschiedenen Richtungen verschieden ist. Derartige Ausführungen können besonders dann von Vorteil sein, wenn, der Widerstandskörper ringförmig ausgebildet wird. Hierbei kann beispielsweise die Leitfähigkeit in der Umfangsrichtung erheblich geringer als die in axialer und radialer Richtung gemacht werden. Ein solcher Widerstand kann hierbei auch aus mehreren in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, hinsichtlich der Leitfähigkeit abgestuften Teil-en ausgeführt werden und kann dann als Kollektor und ähnliche Schalteinrichtung bei schon früher vorgeschlagenen elektrischen Stromumformern mit mechanisch bewegten, insbesondere umlaufenden Kontakten für Starkstrom mit periodisch wirksam werdendem veränderlichem Widerstand zur Beeinfluss-ung des umzuformenden Stromes verwendet werden.
Unter Umständen können die Widerstände auch als Profilkörper (stern- oder rohrförmig) mit vergrößerter Oberfläche zur Verbesserung der Kühlung ausgeführt werden, wobei durch den. Innenraum der Rohre oder entlang der Oberfläche Kühlmittel geführt werden können.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung ein Widerstandsstab dargestellt, der an seinen beiden Enden etwas verbreitert und miit einer Bohrung versehen ist, so daß die Zuleitungen mit Hilfe üblicher Kabelschubt befestigt werden können. Es ist aber auch möglich, die Enden des Stabes rein metallisch, beispielsweise aus Eisen oder Wolfram, auszubilden.
Die neuen Widerstände können überall verwendet werden, wo es auf eine hohe Belastbarkeit ankommt,'so vorzugsweise als Vorschalt- (Anlaß-) und Regelwiderstand, aber auch als Heizwiderstand. Hierbei bieten sie gegenüber den bisher für solche Verwendungszwecke üblichen Widerständen den Vorteil einer sehreinfachen Herstellung, einer großen Konstanz der Widerstandswerte, einer geringen Temperaturabhängigkeit und vor allem eines sehr geringen Raumbedarfs.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochbelastbarer elektrischer Widerstand, bestehend aus einem Mischkörper aus einer feinverteilten Mischung von Metallen bzw. Metallegierungen einerseits und nicht inetallischen Teilen, wie Metalloxyden, Metallkarbiden, andererseits, welche in einem Sintervorgang zu festen Formkörpern vereinigt sind, gekennzeichnet durch ein Konzentrations-.gefälle zur Änderung der Leitfähigkeit über einzelne Bereiche im FormköTper.
2. Widerstand nach Anspruch i, dadurch, gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit nach verschiedenen Richtungen innerhalb des Formkörpers voneinander abweicht.