电气加热元件制造技术

本发明专利技术涉及一种电气设备，该设备包括包覆式电阻加热元件。所述元件包括一段电阻丝（２０），一对电气端子（８、１２），所述一对电气端子与所述一段电阻丝（２０）的相应端连接用以将所述元件连接到市电电源，以及另外的电气端子（１４），所述另外的电器端子连接到所述电阻丝（２０）所述两端的中间，并向该设备的另一部分提供比市电电源低的电压的电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包覆式电气加热元件，特别涉及用于加热水的以及包含这种元件的设备。
技术介绍
诸如水壶、咖啡壶、茶壶等用于加热水的绝大多数小型家用电气设备采用包覆式 电阻加热元件用以加热其中的水。这些元件通常包括卷成线圈的一段细电阻丝，诸如镍镉 铝合金，其嵌入在诸如氧化镁的绝缘材料中，并包裹在中空的铝、不锈钢或铜管中(后两种 用于直接地浸入水中的元件)。将例如“不通电引线(cold tails)”的本领域公知的电气 端子针脚连接到电阻丝的两端用以对其产生电气连接。将铝管或封套通过密封塞在具有各 自的不通电引线的任一端密封。铝封套可以是笔直的但更通常地弯曲为弧形。这种元件通 常与铝散热板相结合，铝散热板依次与例如不锈钢、底盘的金属相结合，用以从下方加热腔 中的水或使用浸入式元件。上面所述包覆式电阻加热元件在结构上基本上保持几十年不变，如今能够无需熟 练工人并以很低的成本而将其制造为更大的容量。这便是为何能在近些年满足诸如水壶的 非常低成本的家用设备的要求的部分原因。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种电气设备，包括包覆式电阻加热元件，所述元件包 括一段电阻丝，一对电气端子，所述一对电气端子与所述一段电阻丝的相应端连接用以将 所述元件连接到市电电源，以及另外的电气端子，所述另外的电器端子连接到所述电阻丝 所述两端的中间，并向该设备的另一部分提供比市电电源低的电压的电源。本专利技术同样扩展为提供一种包覆式电阻加热元件，包括一段电阻丝，一对电气端 子，所述一对电气端子与所述一段电阻丝的相应端连接用以将所述元件连接到市电电源， 以及另外的电气端子，所述另外的电气端子连接到所述电阻丝所述两端的中间，用以提供 低于市电电源电压的电源。本领域的技术人员能够看到，根据本专利技术的加热元件包括沿着其长度在中途连接 附加的端子，，其提供了比整个元件的电压上的电压更低的电压，从而可用于(如果需要则 进行适当地校正、平滑滤波(smoothing)和/或调节)对诸如设备中的电子控制或显示电 路或泵的辅助部件或子系统供电。因此，在一组优选的实施例中，该设备包括由所述低电压 供电的辅助部件或子系统。这可以是电子电路、光源、发声器或泵中的一种或多种。电子电 路可以用于控制该设备和/或用于显示一一可以是简单的灯或LED或例如包含液晶显示器 的更加复杂的显示设置。但是应该理解的是本专利技术消除了提供变压器的需要，而表现出在 成本和重量上的很大的节省，因此能够更加经济可行地提供具有附加功能的设备。在另一组实施例中，该设备包括电气连接到所述低电压电源的连接器，所述连接 器允许外部设备连接到该设备。在由申请人提出的一个特别方便的实施例中，这种连接器4能够使该设备对可充电的电池充电，所述电池或者已经从设备上移走，或是通过连接到包 含这种电池的设备进行充电。实际上，能够以相反的方式采用这种设置，用以使用诸如工业 上无绳电源工具的通常无绳的设备上的电池对加热器供电。这种方式的一个方便的实例是 小水壶，其用于建筑工地以使用无绳电源工具的电池来加热水。在一组实施例中，低电压电源包括用于将交流(AC)电压转换为直流(DC)电压的 装置，例如整流器和可选的滤波电容。基于本设备，同样可选地提供稳压器。甚至提出在低 电压电源中具有适当的电路，可提供多个电压或一系列的电压。优选地将加热元件设置到该设备中用以加热水体。在一组实施例中，将加热元件 配置和设置成将该设备中的水加热至沸腾。在一组实施例中，将加热元件直接地浸入到水 中。在另一组实施例中，将加热元件结合到形成加热腔的底部的金属盘的下侧。加热元件 可直接地结合到底部或与将散热器夹在中间。电阻丝的中间连接可以任何方便的方式制作。在一组优选的实施例中，在封套中 将电阻丝卷成线圈，并且使用在电阻丝线圈中纵向延伸并在适当位置与电阻丝连接的端子 构件制作形成所述中间端子的连接。优选地，端子构件延伸出元件封套的一端。例如，这可 以与形成与电阻丝的一端连接的端子的导体相平行。在一组优选的实施例中，中间端子构 件和其中一个端部端子(即其中一个不通电引线)是同轴的。最为方便的是，端部端子是 管状的并具有穿过该端部端子的中间端子构件。这种设置有利于该元件的生产并使得在设 备中包含这种元件时能够更加容易地制作电气连接。在一组实施例中，中间端子构件包括扩大的头部，用以从线圈的内部与卷成线圈 的电阻丝接触。在另一组实施例中，局部地减小电阻丝线圈的直径用以与中间端子构件连 接。这意味着无需提供具有扩大的头部的中间端子构件一一即其可以为简单的柱状针脚的 形式。在一组实施例中，包覆式加热元件包括在封套的任一端的密封的端盖。通常包覆 式加热元件包裹例如氧化镁粉的绝缘介质。在实践中，将封套内的部分嵌入到绝缘介质中。 在一组实施例中，提供密封的端盖和绝缘介质，密封的端盖因此用于将绝缘介质保持在封 套中。在一组实施例中，包覆式加热元件适合用于液体加热设备中。在这些实施例以及 提供密封的端盖的设备中，密封的端盖设置为防止水进入封套内。方便地，端部端子和中间 端子通过密封的端盖延伸。因此如同提供了封套的密封，端盖形成围绕端子的密封。在中间端子处可用的电压当然是取决于跨过元件两端而施加的电压、以及沿着线 圈的长度连接该中间端子的精确点两者。通常，线圈的粗细和电阻系数沿着其长度来说是 常数，并且因此在中间连接点和特定端之间的电阻直接地与该连接点和该端之间的电阻丝 长度成比例。这使得容易计算出用于产生连接而提供需要的电压的沿着电阻丝的点。给出 一个实例，如果对加热元件的供电是有效值(RMS)为230V(伏)的市电交流电源，那么在元 件上的峰值电压将更高，为乘以根号2—即大约325V。为了提供12V直流电源，低电压电源 模块将要求峰值大约为13V的交流电压(考虑到通过整流器会降低少量电压等等)。这可 以通过使中间连接位于沿电阻丝的长度的4%的位置处来实现。尽管到现在为止仅提到一个中间连接点，但应该清楚可作出多个这样的连接用以 提供一系列不同的电压。在一组实施例中，本专利技术的包覆式加热元件是通过首先制造电阻丝和端子的子组 件然后放置到元件封套中来制造的。封套中填充了低密度的(例如大约2. 2g/cm3)氧化镁 粉。然后滚轧(roll)全部组件用以减小封套的直径，例如从大约8mm减小到大约6. 5mm，这 具有提高氧化镁粉的密度的作用，例如提高到3g/cm3。由于滚轧处理略微提高了加热丝的 直径，因此这种处理也决定了电阻加热丝的电阻，由此将该电阻丝的电阻值降低到其最终值。根据上述方法制造的包覆式加热元件能够获得大于30W/cm2的功率密度，例如30-50W/2cm ο在具有密封端盖的一组实施例中，能够观察到这种制造方法生产了一种包覆式加 热元件，设置为不能从元件封套中移走电阻丝、端部端子和中间端子中的任一者。附图说明将仅通过实例的方式，引用后附的附图来说明本专利技术的特定的优选实施例。在附 图中图1是表示本专利技术的加热元件的透视图；图2是为了清楚描述而省略了外部封套和绝缘材料的图1的加热元件的示意图；图3是处于元件的一端的电气端子的示意图；图4是类似于图2但根据本专利技术的第二实施例的示意图；图5是根据本专利技术的设备的示例性原理电路图。具体实施例方式首先转到图1，可以看到根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备，包括：包覆式电阻加热元件，所述元件包括一段电阻丝，一对电气端子，所述一对电气端子与所述一段电阻丝的相应端连接用以将所述元件连接到市电电源，以及另外的电气端子，所述另外的电器端子连接到所述电阻丝所述两端的中间，并向该设备的另一部分提供比市电电源低的电压的电源。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：文森特J加维，
申请(专利权)人：施特里克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]