阅读说明：本技术 温度传感器 (Temperature sensor ) 是由 奥利弗·巴尔德 沃尔夫冈·格伦德曼 沃尔夫冈·沙茨 亚伯拉罕·科 于 2019-01-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种温度传感器(1),其具有：传感器元件(2)和包围传感器元件(2)的包覆件(4),其中,温度传感器(1)还具有环(5),所述环包围传感器元件(2)并且所述环由包覆件(4)覆盖。(The invention relates to a temperature sensor (1) comprising: a sensor element (2) and a cladding (4) surrounding the sensor element (2), wherein the temperature sensor (1) further has a ring (5) which surrounds the sensor element (2) and which is covered by the cladding (4).)

温度传感器

技术领域

本发明涉及一种温度传感器。

背景技术

通常，温度传感器具有有线的NTC电阻，所述NTC电阻经由导热的灌封料或导热膏与壳体连接。必须选择灌封料或导热膏的材料，使得所述材料不能够导电。在市场上可获得的这种灌封材料具有受限制的热导率。由于受限制的热导率，温度传感器的反应时间从而响应性能同样是受限制的。在此，温度传感器的响应性能尤其能够通过其反应时间、即直至由传感器测量到温度变化或电阻变化所经过的时间确定。

发明内容

本发明的目的是，提供一种改进的温度传感器。例如，应该能够实现：能够以期望的方式影响温度传感器的响应性能。

提出一种温度传感器，所述温度传感器具有传感器元件和包围所述传感器元件的包覆件，其中，所述温度传感器还具有环，所述环包围传感器元件并且由包覆件覆盖。

传感器元件能够涉及有线的NTC元件。传感器元件能够具有由NTC材料构成的传感器头和与传感器头连接的馈电线，并且经由所述馈电线能够在传感器头处施加电压。

能够选择包覆件的材料，使得所述材料不能够导电，以便避免传感器元件的短路。包覆件的材料的热导率影响温度传感器的反应速度。包覆件能够由灌封材料或导热膏制成。

所述环包围传感器元件，并且由包覆件覆盖。所述环能够具有与包覆件的热导率不同的热导率。由此，通过适当地选择环的材料，包围传感器元件的元件——即包覆件、环和可能壳体——的热导率能够匹配于系统环境的要求。通过适当地选择环的材料尤其能够实现：提高或降低所述材料的热导率。由此，通过环能够调整温度传感器的反应速度，进而响应性能。通过在包覆件内设置的环，能够至少弱化在上文中所描述的温度传感器的由结构决定的反应速度的限制。

此外，环能够构成用于传感器元件的附加的机械保护。所述环尤其能够机械地保护接触位置，在所述接触位置处，馈电线紧固在传感器头上。由此，所述环能够防止，在将传感器元件安装到壳体中时损坏馈电线。在安装时，馈电线的损坏例如可能通过馈电线的折弯或压缩产生。由于所述环能够机械地保护馈电线，所以所述环能够改进温度传感器的抗电强度。未经压缩或折弯的馈电线能够以更高的电压加载。

传感器元件、环和包覆件能够在壳体内设置。壳体能够是套筒形的。壳体能够由金属材料构成。壳体能够是用于传感器元件的机械保护。壳体的材料能够具有高的热导率，以便能够将环境温度的变化快速地传递给传感器元件。

传感器元件能够经由包覆件与壳体连接。在此，包覆件和传感器元件能够在壳体内设置。传感器元件能够通过包覆件紧固在壳体上。

环能够具有比包覆件高的热导率。与之对应地，通过将环设置在包覆件内，相对于不具有这种环的温度传感器，所述温度传感器的反应速度能够提高。更快速的反应速度能够改进温度传感器的测量精度。具有快速的反应速度的温度传感器尤其能够良好地适合用于与控制单元组合，所述控制单元同样具有快速的反应速度，并且与之对应地具有短的响应性能。

所述环能够具有陶瓷材料或由陶瓷材料构成。陶瓷材料具有高的热导率，并且与之对应地能够有助于实现传感器的短的反应速度。陶瓷材料例如能够涉及氧化铝或氧化锆。

在一个替选的实施例中，环具有比包覆件低的热导率。由此，能够实现，传感器的包围传感器元件的元件、即壳体、包覆件和环具有如下总热导率，所述总热导率与温度传感器不具有对应的环的情况下的热导率更低。由此能够减缓温度传感器的反应速度，因为环境温度的温度变化可能没那么快地传递给传感器元件。

减缓温度传感器的反应速度在以下应用中是有利的，在所述应用中，温度传感器与同样具有慢的反应速度的控制单元组合。温度传感器和控制单元的反应速度应该尽可能良好地彼此相称。

环的材料例如能够具有塑料或由塑料构成。与通常的灌封材料相比，塑料具有低的热导率。与之对应地，能够通过具有塑料或由塑料构成的环减缓温度传感器的响应性能。

环能够通过包覆件紧固在传感器元件上。环和传感器元件尤其能够是独立的部件。在安装温度传感器时，能够将环插接到传感器元件上。仅通过形成包覆件、例如由灌封料或导热膏形成包覆件，最终将环紧固在传感器元件上。

因为环和传感器元件能够是两个彼此分离开的部件，所以在安装温度传感器时能够分别选择合适的环，所述环的材料以期望的方式设定温度传感器的反应速度。可行的是，构造两个温度传感器，在所述两个温度传感器中，使用相同的壳体、相同的包覆件和相同的传感器元件，并且所述两个温度传感器仅在环的材料方面彼此不同。两个这种温度传感器具有不同的响应性能。与之对应地，能够制造彼此不同的温度传感器，使得非常多的制造步骤一致。以所述方式，能够以非常高效的方式制造温度传感器。

环能够部分地覆盖传感器元件的馈电线。所述环尤其能够覆盖传感器元件与馈电线的接触位置。传感器元件能够涉及有线的NTC电阻。在此，传感器元件能够具有细长的金属线作为馈电线，其中，在制造过程期间，存在损坏这些馈电线的风险。通过环能够附加地保护馈电线免受机械损坏、例如通过折弯或压缩。

包覆件能够由导热膏制造。替选地，包覆件能够具有导热的灌封料。

温度传感器能够涉及用于家用电器、汽车领域或加热技术中的小型设备的温度传感器。

根据另一方面，本发明涉及一种具有温度传感器和与温度传感器连接的控制单元的装置。在此，温度传感器尤其能够涉及在上文中所描述的温度传感器。

控制单元例如能够控制调节回路。由温度传感器所求取的温度能够考虑作为控制单元的输入变量。控制单元尤其能够发射与由温度传感器所求取的温度相关的控制信号。

如果由控制单元改变调节回路的变量，则温度可能由此变化。所述温度变化能够再次由温度传感器求取并且传输给控制单元。以所述方式，控制单元能够构造成用于，持久地调节温度并且以期望的方式设定温度。在此，为了温度传感器与控制单元之间的最佳的协同工作必要的是，温度传感器和控制单元具有尽可能相同的响应性能。因此，温度传感器的响应性能能够匹配于控制单元的响应性能。尤其能够通过适当地选择环的材料实现温度传感器的响应性能的调整。

附图说明

在下文中根据附图描述本发明的优选的实施例。

图1示出贯穿温度传感器的横截面。

图2示出温度传感器的立体视图。

具体实施方式

图1示出贯穿温度传感器1的横截面。温度传感器1具有传感器元件2。传感器元件2涉及NTC元件。尤其涉及有线的NTC元件。传感器元件2具有由NTC材料构成的传感器头2a和馈电线2b、2c。馈电线2b、2c涉及细长的金属线。传感器头2a与两个馈电线2b、2c连接，经由所述两个馈电线能够将电压施加到传感器头2a处。

传感器元件2设置在壳体3中。壳体3是套筒形的。壳体3具有金属材料。壳体3的金属材料具有高的热导率，并且与之对应地良好地适合用在温度传感器1中。然而，壳体3的材料也具有可导电性，使得必须防止传感器元件2与壳体3之间的接触，以便能够实现传感器元件2的高的抗电强度并且避免短路。

壳体3具有前端部3a和与所述前端部相对置的后端部3b。壳体3在其前端部3a处封闭。传感器头2a在壳体3内并且靠近壳体3的前端部3a设置。馈电线2b、2c从壳体的后端部3b延伸出来。

此外，温度传感器1具有包围传感器元件2的包覆件4。包覆件4设置在壳体3内。包覆件4尤其包围传感器头2a和馈电线2b、2c的直接在传感器头2a上紧固的一部分。馈电线2b、2c的背离传感器头2a指向的后部部分不由包覆件4包围。

包覆件4能够涉及灌封料或导热膏。

传感器元件2和包覆件4设置在壳体3内。在此，传感器元件2经由包覆件4与壳体3连接并且紧固在壳体3内。包覆件4的材料是不能够导电的，以便变防止传感器元件2的短路。包覆件4的材料应该具有高的热导率，以便能够将温度变化良好地传递给传感器元件2。

此外，温度传感器1具有围绕传感器元件2的环5。环5尤其围绕接触位置6，在所述接触位置处，馈电线2b、2c紧固在传感器头2a上。环5部分地与传感器头2a重叠。

环5的材料影响温度传感器1的热导率。温度传感器1的反应速度直接与温度传感器1的热导率相关。如果壳体3、包覆件4和环5具有高的总热导率，则温度变化能够非常快速地传递给传感器元件2，并且得出温度传感器1的短的反应速度。在此，由壳体3、包覆件4和环5构成的单元所产生的热导率称作为“总热导率”，其中，通过壳体3、包覆件4和环5的热导率和材料量确定所述总热导率。

相反，如果由壳体3、包覆件4和环5构成的单元具有低的总热导率，则得出温度传感器1的慢的反应速度，因为不能将温度变化快速地传递给传感器元件2。通过适当地选择环的材料，因此可行的是，以期望的方式设定温度传感器1的反应速度。

环5例如能够由陶瓷材料构成，所述材料的热导率比包覆件4的热导率高。由此，相对于不具有这种环的温度传感器，能够提高温度传感器1的反应速度。陶瓷材料的热导率例如能够处于3W/mK至40W/mK之间的范围内。陶瓷材料例如能够涉及氧化铝、氧化锆或其他陶瓷材料。

替选地，环5能够由热导率比包覆件4的热导率低的材料构成。由此，相对于不具有这种环5的温度传感器，能够减缓温度传感器1的反应速度。环5的材料例如能够具有塑料。环5的材料的热导率例如能够处于0.15W/mK与0.5W/mK之间。

除了以期望的方式调整温度传感器1的反应速度之外，环5也能够改进温度传感器1的抗电强度。在将传感器元件2安装到包覆件4中时，存在损坏传感器元件2的危险。尤其，如果传感器元件2过深地引入到填充有用于包覆件4的材料的套筒形的壳体3中，则可能压缩或折弯馈电线2b、2c。由此可能限制馈电线2b、2c的在施加高的电压时的负荷性。如果馈电线2b、2c在安装时被折弯或压缩，使得所述馈电线与壳体3的内侧接触，则可能导致短路。

为了防止在将传感器元件2安装到壳体3中时机械地损坏馈电线2b、2c，在将传感器元件2安装到壳体中之前，能够将环5插接到传感器元件2上。在此，环5尤其覆盖馈电线2b、2c与传感器头2a的接触位置6。与之对应地，环5保护传感器元件2的机械薄弱位置。在将传感器元件2安装到填充有包覆件4的材料的壳体3中时，所述环能够防止馈电线2b、2c的折弯或压缩。由此，环5能够确保：传感器元件2能够以高的电压加载并且能够以所述方式改进温度传感器1的抗电强度。

在下文中描述温度传感器1的制造方法：

包覆件4能够作为液态的或膏状的材料填入到壳体3中。随后，将已经插接到环5上的传感器元件2引入到壳体3中。在此，环5通过摩擦力保持在传感器元件2处。在所述时刻，环5不可拆卸地紧固在传感器元件2上。

以如下程度将传感器元件2引入到壳体3中，使得至少传感器头2a和环5完全由包覆件4的材料覆盖。然后，包覆件4的材料硬化。

图2以立体视图示出温度传感器1。温度传感器1涉及温度探测器。在馈电线2b、2c的背离传感器头2a的端部处设置有插头7，经由所述插头，温度传感器1能够例如与控制单元连接。温度传感器1能够用于家用电器、汽车领域中或加热技术中的小型设备。

通过使用包围传感器元件2的环5，如在上文中所描述的那样，能够以期望的方式设定温度传感器1的反应速度。尤其能够设定反应速度，使得其匹配于控制单元的反应速度。控制单元能够涉及调节回路的控制。

附图标记

1 温度传感器

2 传感器元件

2a 传感器头

2b 馈电线

2c 馈电线

3 壳体

3a 前端部

3b 后端部

4 包覆件

5 环

6 接触位置

7 插头