用於驅動空調器風扇電機的電阻器的製作方法
2023-09-18 04:53:25
專利名稱：用於驅動空調器風扇電機的電阻器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於驅動空調器風扇電機的電阻器，此空調器風扇用於汽車的通風單元，以便控制風扇電機的轉速。更具體地說，涉及空調器風扇電機驅動電阻器，其中將由金屬薄板製成的電阻體分為兩個或更多個電阻體片，並且與絕緣板一起一個接一個層疊，溫度熔斷器外置。
圖1是透視圖，顯示了傳統的用於驅動空調器風扇電機的電阻器的例子。圖2是圖1的傳統電阻器的分解透視圖。圖3是透視圖，顯示了用於驅動空調器風扇電機的另一個傳統電阻器的例子。圖4是圖3的傳統電阻器的分解透視圖。圖7C說明了用於傳統的空調器風扇電機驅動電阻器的單板結構的電阻體。圖12B示意性地顯示了在傳統的空調器風扇電機驅動電阻器中使用的電阻體。
參考圖1至4、7C和12B，傳統的空調器風扇電機驅動電阻器包含連接器20，用於連接通風單元和具有電阻體11的電阻器10。
電阻器10包含用於輻射電阻體11的熱量的散熱器13、用於覆蓋電阻器10的覆蓋件14和安裝在電阻體11兩側以便給電阻體11提供絕緣的絕緣板12，其中焊接作為過熱保護單元的焊接部分30，使其連接在下端子之間。
電阻器10中的電阻體11包含公用端子21和三個選擇端子22、23及24，其中形成電阻電路，使得在端子22、23及24之間存在各個不同的電阻值。
下文中，公用端子21和第一選擇端子22之間的電阻器表示為R3，第一選擇端子22和第二選擇端子23之間的電阻器表示為R2，第二選擇端子23和第三選擇端子24之間的電阻器表示為R1，而且，風扇電機的轉速從最低速度稱為第一步進速度(a first step speed)、第二步進速度和第三步進速度。
即，如果選擇公用端子21和第三選擇端子24，那麼電阻值變為R1+R2+R3。結果，由於電阻值變為最大值，風扇電機的轉速變為最低速度，即，第一步進速度。如果選擇公用端子21和第二選擇端子23，那麼電阻值變為R3+R2。結果，風扇電機的轉速變為第二步進速度。如果選擇公用端子21和第一選擇端子22，那麼電阻值變為R3。結果，風扇電機的旋轉速度變為第三步進速度，該第三步進速度是最高速度。
在傳統的電阻體情況下，僅在單金屬薄板上形成各個電阻值。結果，如圖所示，電阻體11的線寬非常窄，電阻電路之間的間隔也很窄。因此，短路現象頻繁出現，增加了麻煩。而且，降低了強度使其難以製造電阻器。
即，如圖7C和12B所示，為了使電阻值在限定的範圍內，在R1的情況中用「a」表示的部分具有極窄的線寬，如下面的等式所示，R＝ρ×(L/A)[Ω](R電阻，ρ電阻率，A截面面積，L電路的長度)，由於電阻值與長度成正比，而與截面面積成反比，可以很容易地使具有這種窄線寬度的截面面積的部分「a」過熱。據此，會由於熱而改變電阻值。結果，電阻值變得與設計時的電阻值不同，這樣增加了操作誤差。
同時，將參考下列等式描述由電阻器電路產生的熱。
H＝0.24×I2RT(卡路裡)(I電流，R電阻，T整個時間)電阻器工作期間產生的熱稱為焦耳熱，它正比於電流的平方。如上所述，焦耳熱反比於電路的截面面積。為了減小單位面積的電流強度，應增加電路寬度以便散發所產生的熱。這應考慮電路及散熱器的設計和製造。
即，當形成電阻電路的薄板寬度更窄時，斷線的可能性更高。當形成電阻電路的薄板寬度更寬時，斷線的可能性變得更低。這樣，已經需要結構上的改變來增加每個電阻器的線寬。
如圖13的表所示，在第一步進速度，每個電阻體中的電阻的電功率對於R3來說為10.6W，對於R2來說為18.2W，對於R1來說為30W，在第二步進速度，每個電阻體中的電阻的電功率對於R3來說為35W，對於R2來說為60W，對於R1來說為0W，在第三步進速度，對於R3來說為140W，對於R1和R2來說為0W。在這種情況下，可以看出R1和R2側的電功率變得比R3側的電功率小很多。為了熱輻射整個電阻體，沒有考慮每個電阻體的熱產生量的熱輻射結構會引起製造部件的材料的損耗。
尤其是，如圖3和4所示，在傳統技術中已經使用圓柱形的溫度熔斷器作為過熱保護單元。然而，由於這種電阻器結構採用在覆蓋件的外上部分被切去的狀態下焊接和連接電阻體的結構，因此，會引起與散熱器的內壁的短路。而且，由於電阻值R3的分散大，使電阻器的結構複雜，並且製造困難，加工成本變高，失效率也高。
此外，傳統的銅—鎳合金電阻體需要高的材料成本。由於電阻值的分散程度高，應用半導體材料幾乎是不可能的。而且，在膜蝕刻和電阻器組裝工藝中，溫度特性差，並且機械強度不好。
本發明的另一個目的是提供一種空調器風扇電機驅動電阻器，其中使散熱器最小，並且在具有小電功率量的電阻側沒有用散熱器，其中電功率與熱輻射量成正比，在具有大電功率量的R3側設計和設置散熱器，並且以這樣的方式設置，即在具有小熱輻射量的部分中不包含熱輻射結構。
本發明的再一個目的是提供一種鐵-鎳合金的空調器風扇電機驅動電阻器，與銅-鎳合金相比，該鐵-鎳合金更優異並且材料成本低。其中電阻值的分散小，溫度特性優異，在膜蝕刻和電阻器組裝工藝中機械強度優異，以便用作半導體材料。
本發明的另一個目的是提供一種空調器風扇電機驅動電阻器，能夠從散熱器的外部組裝過熱保護單元，並且相對於短路保護單元的組裝結構能夠確保設計的穩定性。
為了實現本發明的上述目的，提供了一種用於驅動空調器風扇電機的電阻器，該空調器風扇電機驅動電阻器包括電阻器單元，當電阻器覆蓋件的上和左及右部分形成突起從而與散熱器形成容納空間時，通過在內部容納區域中絕緣板和電阻體相互交替層疊而得到上述電阻器單元；和連接單元，在連接器單元電源端子的下部覆蓋有連接器覆蓋件，連接器單元端子的上部與電阻體直立焊接並連接，最好電阻器單元包括第一獨立的電阻體和通過彼此結合兩個電阻體而得到的第二獨立電阻體。
最好，電阻器中的電阻器單元可以以三層電阻體的形式形成，例如，分別獨立分開的三個電阻體。
最好，電阻器中電阻體的材料是鐵-鎳合金。
最好，空調器風扇電機驅動電阻器進一步包括溫度熔斷器，在電阻體過熱期間，溫度熔斷器短路，以便保護內部電路。
在包括連接器單元和電阻器單元的空調器風扇電機驅動電阻器中，以多層形式在絕緣板之間交替形成電阻體。
圖.11A和11B是根據本發明的空調器風扇電機驅動電阻器的放大截面圖；圖12A說明了在根據本發明的空調器風扇電機驅動電阻器中第一電阻體和第二電阻器分離的狀態；圖12B示意性地顯示了在傳統的空調器風扇電機驅動電阻器中採用的電阻體；和圖13是表示關於各個空調器風扇電機驅動電阻器的電阻的功耗表。
圖5是根據本發明的第一實施例的用於驅動空調器風扇電機的電阻器的透視圖。圖6是圖5的電阻器的分解透視圖。圖7A說明了根據本發明第一實施例用於空調器風扇電機驅動電阻器中的電阻體。圖11A是根據本發明第一實施例的空調器風扇電機驅動電阻器的截面示意圖。
參考圖5、6、7A和11A，根據本發明第一實施例的電阻器主要包含電阻器單元100和連接器單元200。
電阻單元100包含散熱器130、絕緣板120、電阻體110和覆蓋件140。
其中，電阻體110包含具有最小電阻值R3的獨立的電阻體112和與具有中間電阻值R2的第二電阻體114組合的具有最大電阻值R1的第三電阻體116。
覆蓋件140包含位於每側下部的支撐腿142。從覆蓋件140起在內側中形成容納空間141。沿著容納空間141的上和左及右側的邊緣形成突起144。
散熱器130包含多個從電阻器單元100向外形成的熱輻射片。
絕緣板120包含其一個表面接觸覆蓋件140內側的第一絕緣板122、設置在電阻體112和電阻體114及116之間的第二絕緣板124和位於電阻體114及116和散熱器130之間的第三絕緣板126。
由於連接器單元200的具體結構是公知的，因此省略了對其的詳細描述。
當組裝根據本發明的電阻器時，依次從覆蓋件140的內部容納空間141開始，接連地層疊第一絕緣板122、第一電阻體112、第二絕緣板124、其中已經組合了第二電阻體114及第三電阻體116的電阻體、第三絕緣板126和散熱器130，其中在覆蓋件140的兩個下部上形成了支撐腿142，然後彎曲在覆蓋件140上形成的突起144，使其與散熱器130結合。在這種情況下，最好散熱器及絕緣板大面積地形成在電阻器的下部中，以便絕緣隔離的電阻體。
第三電阻體R3僅層疊在散熱器130處的原因是不管與第三電阻體R3連接的選擇端子怎樣，都有非常大的電流流過第三電阻體R3，從而產生大量的熱。
而且，最好使用鐵-鎳合金作為電阻體，與現存的銅-鎳合金相比，鐵-鎳合金的電阻變化率更低，強度更優異，單位價格更低。
圖8是根據本發明第二實施例的用於驅動空調器風扇電機的電阻器的透視圖，圖9是圖8的電阻器的分解透視圖。根據本發明第二實施例的空調器風扇電機驅動電阻器的截面圖與圖11A的第一實施例的截面圖一樣，並且本發明第二實施例的電阻體的結構與圖7A的第一實施例的結構一樣。
根據本發明第二實施例的電阻器也包含電阻器單元100和連接器單元200。
電阻器單元100包含散熱器130、絕緣板120、電阻體110、覆蓋件140和作為過熱防止單元的溫度熔斷器160。
電阻體110包含獨立的電阻體112和與第二電阻體114組合的第三電阻體116。
覆蓋件140包含位於每側下部的支撐腿142。從覆蓋件140起在內側形成容納空間141。沿著容納空間141中的上和左及右側邊緣形成突起144。
散熱器130包含從電阻器單元100向外形成的多個熱輻射片。
絕緣板120包含其一個表面接觸覆蓋板140內側的第一絕緣板122、設置在電阻體112和電阻體114及116之間的第二絕緣板124和位於電阻體114及116和散熱器130之間的第三絕緣板126。
尤其是，由於露出了溫度熔斷器160，並且溫度熔斷器160設置在散熱器130的外側，形成了下面的封閉電路。即，作為溫度熔斷器輸入端子的上環狀端子用螺釘163與散熱器130的上部連接，以便於導電，電阻體112的輸出端用螺釘163與散熱器130的下部連接，溫度熔斷器160的輸出端與連接器單元200的端子連接。
據此，從連接器單元200的第一端子到連接器單元的另一個端子通過散熱器130和溫度熔斷器160形成了電阻體、封閉的電路。
當組裝根據本發明的電阻器時，依次從覆蓋件140的內部容納空間141接連層疊第一絕緣板122、第一電阻體112、第二絕緣板124、其中已經組合了第二電阻體114和第三電阻體116的電阻體、第三絕緣板126和散熱器130，其中在覆蓋件140的兩個下部分上形成了支撐腿，然後彎曲形成在覆蓋件140上的突起144，以便與散熱器130結合。具有環狀接觸的溫度熔斷器160的上端利用螺釘163連接到預先形成的連接孔161中。
圖10是根據本發明第三實施例的空調器風扇電機驅動電阻器的分解透視圖。圖7B說明了根據本發明第三實施例用於空調器風扇電機驅動電阻器的電阻體。圖11B是根據本發明第三實施例的空調器風扇電機驅動電阻器的示意截面圖。
根據本發明第三實施例的電阻器也主要包含電阻單元100和連接器單元200。
電阻單元100包含散熱器130、絕緣板120、電阻體110和覆蓋件140。
在本發明第三實施例中，電阻體110包含電阻體112、第二電阻體114和第三電阻體116，它們都分別獨立地分開形成。
覆蓋件140包含位於每側下部的支撐腿142。在覆蓋件140的內側形成了容納空間141。沿著容納空間141的上和左及右側邊緣形成突起144。
散熱器130包含從電阻單元100向外形成的多個熱輻射片。
具體地說，絕緣板120包含其一個表面接觸覆蓋件140內側的第一絕緣板122、設置在電阻體112和電阻體114之間的第二絕緣板124、位於電阻體114和116之間的第三絕緣板和位於電阻體116和散熱器130之間的第四絕緣板128。
圖12A說明了在空調器風扇電機驅動電阻器中分離第一電阻體和第二電阻體的狀態，這種狀態代表可表示根據本發明第一步進速度的電路的例子。圖12B示意性地顯示了在傳統的空調器風扇電機驅動電阻器中採用的電阻體。圖13是表示關於典型的空調器風扇電機驅動電阻器的電阻的功耗表。
如圖12A、12B和13所示，電阻體110包含兩個獨立的電阻體或三個獨立的電阻體，它們層疊在分開的絕緣板之間。由於在空調器風扇電機驅動電阻器的三個步進電路的情況下，功耗在第一電阻體R3中最大，因此，產生的熱量也最大。這樣，由於在本發明中電阻體R3集中熱輻射，因此散熱器不需要如傳統的情況那樣設置在電阻器的兩側。
而且，如傳統情況中圖7C和12B所示，由於由於所有的電阻體都形成在一個金屬薄板中，因此電阻器的整體面積變大，這樣線寬變窄，導致斷開(break-off)的失效率增加。如本發明中圖7A和12A所示，在本發明的第三實施例中，電阻體116和電阻體114分別獨立。結果，可以擴展線寬，因此增強了線寬強度，從而減少了由於過熱而導致的導線斷開的可能性。同樣，儘管電阻體114和116在本發明的第一和第二實施例中組合到一起並且與電阻體112分離，但線寬變得比傳統的單板電阻體的線寬寬，因此減少了由於過熱而導致的導電斷開失效。
1)如下面的公式所表示的，R＝ρ×(L/A)[Ω](R電阻，ρ電阻率，A截面積，L電路長度)，在電阻器工作期間的電阻值正比於長度，而反比於截面積)。
2)參考下式來描述從電阻器電路產生的熱H＝0.24×I2RT[卡路裡](I電流，R電阻，T整個時間)在電阻器工作期間產生的焦耳熱正比於電流的平方，並且如上所述，焦耳熱反比於電路的截面圖。
這樣，為了減小單位面積的電流強度，應增加電路寬度以便散熱所產生的熱。在傳統的情況中，具有這種窄線寬的截面積的部分「a」很容易過熱，這樣，電阻值會由於過熱而變化。結果，電阻值變成與設計電阻值不同的電阻值。這樣增加了操作誤差。然而，在本發明中由於電阻體獨立分開，因此可以加寬線寬，與傳統的電阻器相比減小了過熱，降低了由於電阻值的變化而導致的操作誤差。
根據本發明的空調器風扇電機驅動電阻器的結構與傳統的電阻器相同。當電阻體的數量增加時，絕緣板的數量也增加。然而，由於電阻體一個接一個層疊，因此電阻體的面積減小了。結果，當散熱器130、覆蓋件140和絕緣板120一個接一個層疊時，電阻器的整個體積降低，重量也降低，同時減少了材料成本。
如上所述，通過採用許多金屬薄板片實施根據本發明的電阻器。據此，可以確保電阻電路中的線寬和電阻電路之間的間隔。這樣，可以防止由於電流集中在特殊的部分處導致過熱而引起的短路現象。而且，由於線寬和電路厚度的增加可以確保過熱期間的機械強度，降低失效率。
而且，通過保證機械強度，減少了組裝工藝過程中產生的誤差，這樣可以減少次品率。
而且，由於在層疊結構中形成電阻體，單個電阻體的體積變小，這樣，也可以減小散熱器和絕緣板的體積。結果，可以減小整個電阻器的體積和重量，並且當材料成本降低時，可以節約電阻器的成本。
由於電阻體由鐵-鎳合金製成，其電阻值隨著溫度的分散性小，因此可以提供不受溫度變化影響的空調器風扇電機驅動電阻器。
在本發明中，內電阻體R3的輸出端和散熱器的下部用散熱器外側的螺釘連接到一起。溫度熔斷器的一端與散熱器的上部連接。而且，作為過熱保護單元的溫度熔斷器與位於散熱器外側連接器單元中的連接端連接。據此，可以簡化具有溫度熔斷器的電阻器的結構和製造工藝。
權利要求
1.一種用於驅動空調器風扇電機的電阻器，該空調器風扇電機驅動電阻器包括電阻器單元，當電阻器覆蓋件的上和左及右部分形成突起從而與散熱器形成容納空間時，通過在內部容納區域中相互交替層疊絕緣板和電阻體而得到上述電阻器單元；和連接單元，在連接器單元電源端子的下部覆蓋有連接器覆蓋件，連接器單元端子的上部與電阻體直立焊接並連接，其中至少兩個電阻體接連交替層疊在絕緣板之間。
2.權利要求1的空調器風扇電機驅動電阻器，其中，所述電阻器單元包括第一獨立的電阻體和通過彼此結合兩個電阻體而得到的第二獨立電阻體。
3.權利要求1的空調器風扇電機驅動電阻器，其中，所述電阻器中的電阻器單元可以以三層電阻體的形式形成，其中三個電阻體分別獨立地接連分開層疊。
4.權利要求1的空調器風扇電機驅動電阻器，其中，電阻器中電阻體的材料是鐵-鎳合金。
5.權利要求1的空調器風扇電機驅動電阻器，還包括溫度熔斷器，在電阻體過熱期間，溫度熔斷器短路，以便保護內部電路。
6.權利要求5的空調器風扇電機驅動電阻器，其中，用螺釘將所述溫度熔斷器的一個端子固定到散熱器外上部的環狀端子上，從而通過散熱器形成電路，其中所述散熱器連接並固定到覆蓋件側的電阻體110的公用端子上，並且其中所述溫度熔斷器的另一端連接到連接器單元的負端。
全文摘要
驅動空調器風扇電機的電阻器，電阻器中，內部電阻體層疊在多個絕緣板之間，電阻體分離為多個層疊的金屬薄板，從而增加線寬。而且，溫度熔斷器外露。層疊至少兩個金屬薄板製成的電阻體製成空調器風扇電機驅動電阻器。該電阻體由獨立第二電阻體和在兩個分開的第三電阻體以及另一個薄板上形成的另一個獨立第一電阻體形成。由於電阻器中的電阻體分為多個片，因此每個電阻體的線寬變寬，減小了電阻器的體積，並且增加耐久性。而且，可以防止電阻器的特殊部分中集中過熱，便於熱輻射。而且，由於可以從散熱器的外部組裝溫度熔斷器，因此電阻器的組裝結構簡單。
文檔編號H01C3/00GK1448963SQ0215272
公開日2003年10月15日 申請日期2002年11月20日 優先權日2002年4月2日
發明者林平州 申請人:東亞電氣部品株式會社