Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 2 die Vorder- und Rückseite eines bifilaren Widerstandes in geschnittener Darstellung,

Fig. 3, 4 zwei Varianten eines bifilaren Widerstandes im seitlichen Schnitt,

Fig. 5 ein Detail eines bifilaren Widerstandes im seitlichen Schnitt,

Fig. 6 einen aus einem Gehäuse und einem darin befindlichen Widerstand bestehender Leistungswiderstand,

Fig. 7, 8 Einzelheiten zur hydraulischen Abdichtung eines Widerstandes,

Fig. 9, 10 einen aus zwei Gehäusedeckeln und zwei Widerständen bestehender Leistungswiderstand.

In Fig. 1 ist die Vorderseite eines bifilaren Widerstandes in geschnittener Darstellung gezeigt. Es ist ein Widerstand 1 mit mäanderförmiger Flachband-Widerstandswicklung 2 (gestanztes Band) der Vorderseite zu erkennen. Die Widerstandswicklung 2 ist allseitig von einer Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 umgeben, wobei in Fig. 1 die Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 der Vorderseite entfernt ist, um den mäanderförmigen Verlauf der Widerstandswicklung 2 darzustellen. Der aus der Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 ragende elektrische Anschluß der Widerstandswicklung 2 ist mit Ziffer 5 bezeichnet.

An der Rückseite des Widerstandes 1 befindet sich "spiegelbildlich" eine weitere Widerstandswicklung 4 (siehe Fig. 2), die über einen 180°-Umlenkbogen 3 mit der Widerstandswicklung 2 einstückig durchgängig verbunden ist. Der elektrische Anschluß dieser Widerstandswicklung 4 ist mit Ziffer 6 bezeichnet.

In Fig. 2 ist die Rückseite des bifilaren Widerstandes 1 in geschnittener Darstellung gezeigt. Dabei ist der mäanderförmige Verlauf der Flachband-Widerstandswicklung 4 der Rückseite zu erkennen. Vorzugsweise sind beide Widerstandswicklungen im Sinne eines Spiegelbildes deckungsgleich, lediglich getrennt durch eine zwischen beiden Wicklungen 2, 4 befindliche Kunststoff/Gießharzschicht 7 oder eine hochhitzebeständige Schicht 12 (siehe Fig. 3 und 4). Der aus der Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 ragende elektrische Anschluß der Widerstandswicklung 2 ist mit Ziffer 6 bezeichnet.

Zur Stützung und Verankerung beider Wicklungen 2, 4 des Widerstandes 1 kann eine Niete 8 aus einem Isoliermaterial (z. B. Kunststoffhohlniete) im Zentrum des Widerstandes 1 vorgesehen sein. Die Wicklungen 2, 4 sind deshalb mit entsprechenden Bohrungen zur Durchführung dieser Niete 8 versehen. Bedarfsweise ist es auch möglich, mehrere, entsprechend verteilte Nieten zur Arretierung der Widerstandswicklungen einzusetzen.

In Fig. 2 ist ein Teilstück der Widerstandswicklung 2 der Vorderseite mit elektrischem Anschluß 5 zu erkennen. Mit den Ziffern 9, 10, 11 sind Entlüftungskanäle bezeichnet, deren Funktion unter Fig. 3 näher erläutert ist.

Um eine rüttelsichere Befestigung des Widerstandes 1 zu erzielen, sind vorteilhaft Bohrungen 22 an seiner Rückenseite vorgesehen. Durch diese Bohrungen greifen Schraubbolzen zur Montage des Widerstandes innerhalb eines Gehäuses oder zur rüttelsicheren Verbindung mehrerer Widerstände miteinander.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte bifilare Widerstand weist vorteilhaft eine gegenphasige Stromführung durch die Widerstandwicklungen 2 der Vorderseite bzw. 4 der Rückseite auf.

In Fig. 3 ist ein seitlicher Schnitt durch den bifilaren Widerstand gemäß einer ersten Variante dargestellt. Bei dieser ersten Variante sind die Flächen der Widerstandswicklungen 2 bzw. 4 allseitig von einer hochhitzebeständigen Schicht aus Glimmer, Glasgewebe oder einem hochhitzefesten Kunststoff 12 bzw. 13 umgeben. Diese Variante erlaubt relativ hohe Temperaturen der Widerstandswicklungen von 200°C und mehr.

Um innere Spannungen zu vermeiden, werden die Außenkanten der Widerstandswicklungen 2, 4 vor dem Vergießen des Widerstandes mit Kunststoff oder Gießharz mit einer Kantenpufferung 14 versehen. Als Material für die Kantenpufferung können kompressible Materialien wie Gummi, Kork, mineralische Polsterstoffe oder Kunststoffleisten verwendet werden. Bei der Variante gemäß Fig. 3 ist es wichtig, daß die Kantenpufferung 14 die Schichtfolge 13-2-12-4-13 eng umschließt, da verhindert werden muß, daß während des Vergießvorganges Material der Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 in den von der Schicht 12 ausgefüllten Zwischenraum zwischen der Widerstandswicklung 2 bzw. 4 sowie zwischen die Schichten 13 und die Widerstandswicklungen 2, 4 dringt. Dies ist zu verhindern, da die Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 nicht mit den unmittelbar an der Oberfläche der Widerstandswicklungen 2, 4 auftretenden hohen Temperaturen beaufschlagt werden darf.

Die hochhitzebeständigen Schichten 12, 13 sowie gegebenenfalls auch die Wicklungen 2, 4 werden vor dem Vergießen des Widerstandes mit Kunststoff oder Gießharz vorteilhaft mit einem Trennmittel beschichtet, damit bei Temperaturlastwechselspielen eine freie Beweglichkeit zwischen den einzelnen Bauteilen der Schichtfolge mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung gegeben ist.

Die interne Schichtfolge 13-2-12-4-13 und insbesondere die Grenzschichten zwischen Widerstandswicklung 2 bzw. 4 und hochhitzebeständiger Schicht 12, 13 sind mit Entlüftungskanälen 9, 10, 11 (Druckentlastungskanälen, siehe auch Fig. 1, 2) versehen, um eine Ausgasung der gegebenenfalls während des Betriebes des Widerstandes aufgrund der hohen Temperaturen entstehenden gasförmigen Produkte zu ermöglichen. Hierdurch wird verhindert, daß sich ein unzulässiger Überdruck innerhalb der vorgenannten Schichtfolge ausbildet. Die Entlüftungskanäle 9, 10, 11 münden in entsprechenden Kanälen einer Wand des Gehäuses des Leistungswiderstandes.

Durch die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Niete 8 aus Isoliermaterial wird die vorgenannte Schichtfolge fixiert und es wird insbesondere verhindert, daß sich Spalten zwischen den einzelnen Schichten ausbilden, die die Wärmeableitung behindern. Andererseits sollte die Niete etwas "Spiel" haben, um einen spannungsfreien Ausgleich von infolge Temperaturlastwechseln auftretenden unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der einzelnen Schichten zu ermöglichen.

In Fig. 4 ist ein seitlicher Schnitt durch einen bifilaren Widerstand gemäß einer zweiten Variante dargestellt. Bei dieser zweiten Variante entfallen die hochhitzebeständigen Schichten 12, 13 gemäß Fig. 3, während die Kantenpufferung 14 sowie die Entlüftungskanäle vorgesehen sind. Zweckmäßig sind die Widerstandswicklungen 2, 4 mit einem elastischen und glatten Kunststoff als Trennmittel beschichtet, wodurch eine freie Beweglichkeit der Widerstandswicklungen 2, 4 bezüglich der bis an ihre Oberfläche reichenden Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 erzielt wird. Hierdurch wird das Entstehen unzulässig hoher Spannungen bei Temperaturlastwechselspielen verhindert. Als elastischer und glatter Kunststoff kann beispielsweise eine Polyamid-Pulverbeschichtung dienen, während als Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 beispielsweise glasfaserverstärktes Polyesterharz herangezogen wird.

Vor dem Vergußprozeß ist es vorteilhaft, Abstandshalter zwischen den Widerstandswicklungen 2, 4 vorzusehen, um einen definierten Abstand zu erzielen. Auch bei der Variante gemäß Fig. 4 können zudem Nieten 8 zur Fixierung der Schichtfolge eingesetzt werden. Die zwischen den Widerstandswicklungen 2, 4 befindliche Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 kann auch durch eine vorgefertigte Kunststoffisolierplatte gebildet werden, d. h. es ist nicht zwingend erforderlich, auch diese Isolierschicht während des Vergießprozesses herzustellen.

In Fig. 5 ist ein Detail eines bifilaren Widerstandes im seitlichen Schnitt dargestellt und zwar der 180°-Umlenkbogen 3, der die beiden Flachband-Widerstandswicklungen 2, 4 einstückig durchgehend miteinander verbindet und allseitig von der Kunststoff- oder Gießharzschicht 7 umgeben ist.

Für die vorstehend angegebenen Varianten gilt allgemein, daß PPS Polyphenylensulfid als hitzebeständiger Kunststoff eingesetzt werden kann. Dies gilt insbesondere für die hochhitzebeständigen Schichten 12 und 13 gemäß Fig. 3. Bedarfsweise kann auch die Schicht 7 gemäß Fig. 4 aus PPS bestehen.

In Fig. 6 ist ein aus einem kühlmitteldurchströmten Gehäuse und einem darin befindlichen Widerstand bestehender Leistungswiderstand dargestellt. Der Widerstand 1 dient hierbei als Beschaltungswiderstand eines Stromrichters. Im einzelnen ist der Widerstand 1 in einem Gehäuse 15 angeordnet, das von einem elektrisch leitfähigen Kühlmittel 16, vorzugsweise Brauchwasser, durchströmt wird. Das Gehäuse 15 weist hierzu einen Kühlmittel-Einlauf 17 und einen Kühlmittel-Auslauf 18 auf. Die elektrischen Anschlüsse 5, 6 der Wicklungen 2, 4 sind durch eine Gehäusewand 19 in einen an das Gehäuse angrenzenden Anschlußraum 20 für elektrische Geräte, insbesondere Stromrichterventile, geführt.

In Fig. 6 sind ferner mehrere Kanäle 21 zu erkennen, die zur Verbindung der Entlüftungskanäle 9, 10, 11 und des Anschlußraumes 20 dienen und durch die sich im Widerstand während des Betriebes bildende Gase geleitet werden. Sowohl die elektrischen Anschlüsse 5, 6 als auch die Entlüftungskanäle 9, 10, 11 liegen vorzugsweise an ein- und derselben Außenfläche des Widerstandes 1, um zu ermöglichen, daß alle Durchbrüche durch die Gehäusewand 19 erfolgen können.

Die Befestigung des Widerstandes 1 innerhalb des Gehäuses 15 erfolgt einerseits mittels Schraubbolzen, die durch Bohrungen 22 greifen und andererseits mittels Schrauben 23, die durch die Gehäusewand 19 in entsprechende Bohrungen (siehe Ziffern 26 in Fig. 8) in der Stirnfläche des Widerstandes greifen und durch die der Widerstand 1 abdichtend an die Gehäusewand 19 gepreßt wird. Einzelheiten der Abdichtung sind in den Fig. 7 und 8 gezeigt.

Im Gehäuse 15 können mehrere Widerstände 1 angeordnet sein. Bei einem Schienenfahrzeug mit stromrichtergespeistem Antrieb kann die das Gehäuse 15 durchströmende Kühlflüssigkeit 16 beispielsweise vorteilhaft zur Beheizung der mit dem Schienenfahrzeug verbundenen Reisezugwagen herangezogen werden.

In den Fig. 7 und 8 sind Einzelheiten zur hydraulischen Abdichtung eines in einem kühlflüssigkeitsdurchströmten Gehäuse 15 befestigten Widerstandes 1 dargestellt. In Fig. 7 ist zu erkennen, daß die Stirnflächen des Widerstandes 1 mit einer Nut 24 versehen ist, in die ein Dichtring 25 eingelegt wird. Durch Anpressung des Widerstandes 1 mit Dichtring 25 an die Gehäusewand 19 ergibt sich die erforderliche hydraulische Abdichtung.

In Fig. 8 ist die Stirnfläche des Widerstandes 1 mit den elektrischen Anschlüssen 5, 6, den Entlüftungskanälen 9, 10, 11 und Bohrungen 26 dargestellt, wobei die Bohrungen 26 zur Aufnahme der durch die Gehäusewand 19 greifenden Schrauben 23 geeignet sind. Es ist zu erkennen, daß die Nut 24 umlaufend ist und daß durch den eingelegten Dichtring eine hydraulische Abdichtung der vorstehend erwähnten Baueinheiten, wie elektrische Anschlüsse 5, 6 und Entlüftungskanäle 9, 10, 11, sichergestellt ist.

Vorstehend wird davon ausgegangen, daß zur Bildung eines Leistungswiderstandes ein oder mehrere Widerstände 1 in einem kühlflüssigkeitsdurchströmten Gehäuse angeordnet sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß weitere wärmeproduzierende Bauteile, wie Drosseln oder Kondensatoren, ebenfalls in diesem Gehäuse eingebaut sind und vom Kühlflüssigkeits-Strömungsbad gekühlt werden. Bei einem Stromrichtermodul für ein Schienenfahrzeug ist das Gehäuse dann Auffangbehälter für sämtliche Kühlkreisläufe und gleichzeitig Kapazitätsspeicher für die produzierte Wärme, was besonders vorteilhaft ist, wenn die aufgeheizte Kühlflüssigkeit zur Heizung von Fahrgasträumen des Schienenfahrzeuges verwendet wird.

In den Fig. 9 und 10 ist ein aus zwei Gehäusedeckeln und zwei Widerständen bestehender Leistungswiderstand dargestellt. Bei dieser Variante sind die Widerstände nicht innerhalb eines kühlmitteldurchströmten Gehäuses angeordnet, sondern die Widerstände sind gestapelt und bilden zusammen mit zwei auf den Stapelenden aufgesetzten Gehäusedeckeln einen Leistungswiderstand, wobei ein Kühlmittel-Kanalsystem zwischen Gehäusedeckeln und Widerständen sowie zwischen den Widerständen selbst verläuft.

In Fig. 9 ist ein derartiger Leistungswiderstand im seitlichen Schnitt gezeigt, bestehend aus zwei gestapelten Widerständen 30, 31 und zwei außen aufgesetzten Gehäusedeckeln 32, 33. Die Widerstände 30, 31 sind dabei lediglich prinzipiell dargestellt und weisen jeweils allseitig von elektrisch isolierenden Kunststoff- oder Gießharzschichten umgebene Flachband-Widerstandswicklungen auf (siehe Fig. 1, 2).

Die Gehäusedeckel 32, 33 sind zweckmäßig mit Anformungen zur Bildung eines Kühlmittel-Einlaufes 34 und eines Kühlmittel-Auslaufes 35 versehen. Kühlmittel-Einlauf 34 und -Auslauf 35 sind mit externen Kühlmittel-Leitungen verbindbar und stehen in unmittelbarer hydraulischer Verbindung mit einem Kühlmittel-Kanalsystem 40, das durch entsprechende Vertiefungen in den Hauptoberflächen der Widerstände 30, 31 und Innenflächen der Gehäusedeckel 32, 33 gebildet wird. Um eine intensive Kühlwirkung zu erreichen, werden die Vertiefungen zwischen Widerständen und Gehäusedeckeln sowie zwischen zwei Widerständen zusätzlich durch Kühlmittel-Leitstege 41 derart unterteilt, daß sich ein mäanderförmiger Kühlmittelströmungsverlauf innerhalb der Vertiefungen ergibt.

Die hydraulische Abdichtung dieses Kühlmittel-Kanalsystems nach außen erfolgt durch Dichtringe 36, 37, 38, die jeweils in entsprechende Nuten in den Hauptoberflächen der Widerstände 30, 31 und in den Innenflächen der Gehäusedeckel 32, 33 eingelegt sind. Die umlaufenden Nuten verlaufen jeweils in den Randbereichen der vorgenannten Flächen.

Der derart gebildete Leistungswiderstand wird durch mehrere Verschraubungen 39a, 39b zusammengehalten, wobei die Verschraubungen 39a vorzugsweise im Peripheriebereich (an den vier Ecken) angeordnet sind. Bedarfsweise ist zusätzlich eine zentrale Verschraubung 39b vorgesehen, was zur Stabilisierung der Anordnung, insbesondere bei starker Rüttelbeanspruchung beiträgt.

In Fig. 10 ist eine Aufsicht auf eine Innenfläche eines Gehäusedeckels 33 dargestellt. Es sind eine mit dem Kühlmittel-Einlauf 34 hydraulisch verbundene Eintrittsöffnung 42 sowie Kühlmittel-Leitstege 41 zu erkennen. Mit Ziffer 43 ist eine Öffnung im auf dem Gehäusedeckel 33 auf liegenden Widerstand 31 (nicht dargestellt) bezeichnet. Wie zu erkennen ist, tritt das Kühlmittel durch die Eintrittsöffnung 42 in das Kanalsystem 40 zwischen Gehäusedeckel 33 und Widerstand 31 ein, strömt mäanderförmig durch die von den Kühlmittel-Leitstegen 41 gebildeten Pfade (siehe Kühlmittel-Strömungspfade) und tritt über die Öffnung 43 in das weitere Kanalsystem zwischen beiden Widerständen 31, 30 ein. Von dort gelangt es - nach mäanderartiger Durchströmung - durch eine Öffnung im Widerstand 30 (nicht dargestellt) in das Kanalsystem zwischen Widerstand 30 und Gehäusedeckel 32. Nachdem es dieses Kanalsystem mäanderförmig durchströmt hat, tritt das aufgeheizte Kühlmittel durch eine Austrittsöffnung im Gehäusedeckel 32 und den Kühlmittel-Auslauf 35 aus dem Leistungswiderstand aus.

In Fig. 10 sind die elektrischen Wicklungsanschlüsse 44 der Widerstände 30, 31 gestrichelt angedeutet. Die peripheren Verschraubungen 39a sowie die zentrale Verschraubung 39b sind zu erkennen. Falls die zentrale Verschraubung 39b den mittleren Kühlmittel-Leitsteg durchbricht, ist ein zusätzlicher Dichtring 43 vorgesehen. Es ist ersichtlich, daß durch die Dichtringe 38, 43 (sowie die weiteren Dichtringe 36 und 37) eine hydraulische Abdichtung des Kühlmittel-Kanalsystems 40 gewährleistet ist.