专利名称：由气流和电流通过的散热金属元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种构成电热器的加热棒的一部分的金属元件。本发明可以 对通过电热器的气流加热。本发明特别涉及一种结构简单的金属元件及其制 造方法。本发明适用于汽车领域，特别适用于空调系统的领域。
背景纟支术
在汽车领域中，汽车车厢内的舒适问题是首要问题。为此，改善乘客舒 适度的一个方案就是迅速加热车厢内的空气，特别是在冬季时更是如此。为 了满足乘客的要求，在空调装置中引进一个辅助电热器。该电热器包括一些 加热棒，在汽车运行时，这些加热棒是保证对通过空调装置的气流进行加热
的元件。
因此这种电热器可以提高舒适度。但是，这种电热器的制造成本较高。 实际上，构成电热器的加热棒是比较贵的构件，因为它们的组装时间长、所 用的材料多而贵以及形成棒的元件数较多。
为此，文献GB2076 270介绍了一些扁平的电阻元件，电阻元件的每一 面上镀有金属，将一个金属元件与电阻元件的每一个镀有金属的面进行电接 触。为了减少制造成本，省略了沿金属元件设置的黄铜材料的电极。为了确 保向电阻元件的导电性，金属元件同时用作散热器和在电阻元件与电源之间 进行电连接的连接设备。
然而，这类金属元件有一个很大的缺陷。根据其结构，这些金属元件在 与电源连接的端部和与电源相反的端部之间形成电压降。这样，沿金属元件 对电阻元件的供电不均匀，与连接电源的金属元件的端部离得最远的电阻元 件的工况不如与连接电源的端部离得近的电阻元件的工况。
发明内容
本发明完善了该方案，提出一种被气流通过的金属元件，该金属元件包 4套一上纵向壁， 一下纵向壁和两个侧壁以及多个叶片，纵向壁中的至少一个由一连串的平坦部分形成，所述平坦部分彼此间利用牢固连接件相连，从而 平的纵向壁中的至少 一个将电流从所述平的纵向壁的一端传递到另 一端。
本发明通过使用 一种金属元件可以在该金属元件两端之间获得均匀的 电压，同时限定制造成本以及安装加热棒时的步骤数，所述金属元件的平的 纵向壁本身构成将电流均匀地从金属元件的 一端传递到另 一端的电极。形成 平的纵向壁的一连串牢固连接的平坦部分可以提高叶片的散热性能，也就是
说这些平坦部分改善了油石CTP (pierre CTP )和叶片之间的热接触。由于 纵向壁是平的，所以金属元件和电阻元件之间的接触面很大，这样就使电阻 元件散出的热很好地传播到叶片。
第一平坦部分有利地处于两个叶片之间，该平坦部分和这两个叶片之间
的相交是通过第一褶和第二褶实现的，第二平坦部分有利地处于两个叶片之 间，该第二平坦部分和这两个叶片之间的相交是通过第三褶和第四褶实现 的，相邻两个平坦部分之间的牢固连接件处在第二褶和第三褶之间。 有利地，通过焊接实现牢固连接件。
通过焊接金属元件的两部分实现牢固连接件，以此形成平的纵向壁可以 不用附加材料来制造这样的金属元件，例如黄铜电极。 有利地，至少一个叶片包括至少一个百叶窗。
有利地，金属元件是铝或铝合金。用铝或铝合金可以降低金属元件的制 造成本。
本发明还包括被气流通过的加热棒，该加热棒包括至少一个电阻元件和 至少两个具有上述特征的金属元件。
有利地，通过粘接将金属元件的一个平的纵向壁的整个表面固定到电阻 元件上。
有利地，通过连接器将加热棒与电源进行电连接，所述连接器包括能将 其固定到所述金属元件的纵向壁的 一部分上的多个齿。
有利地，通过连接器将加热棒与电源进行电连接，通过粘接将所述连接 器固定到所述金属元件的纵向壁的 一部分上。
有利地，连接器是铝。
用铝形成连接器可以进一步降低加热棒的制造成本。 本发明还包括用于对空调系统内流动的气流进行加热的电热器，该电热 器包括至少一个具有上述特征的加热棒。上述金属元件通过下面制造方法得到，该制造方法包括一连串步骤
a) 使一个带材变形，以便形成叶片，
b) 按压该带材，以便使第二褶与第三褶接触，
c) 焊接带材，以便形成纵向壁，
d) 切割金属片。
该制造方法可以简化金属元件2的制造。事实上，用该方法可以得到的 金属元件具有所需要的尺寸以备加热棒使用。此外，只要一条生产线就能制 造这种金属元件，从而降低了制造成本。
有利地，焊接使用感应焊接实现。
在制造方法的第一实施模式中，步骤a)中的变形在于沖压带材。 根据制造方法的第二实施模式，步骤a)中的变形在于滚压带材。 有利地，该方法包含一个步骤a，)，该步骤在于将滚压后的带材(100)
压平，以便形成平坦部分，所述步骤a，)在步骤a)以后和步骤b)以前进行。
根据第二实施模式的变型，该制造方法包括一个步骤e),在该步骤中拉 伸金属元件，以便使纵向壁变平坦。
通过阅读下面根据原理参照附图对仅作为例子的金属元件的两个实施 模式的描述，将会更清楚地理解本发明，更清楚地了解本发明的其它特征， 其中
图l是加热棒的示意图2是安装在加热棒1中的金属元件2的一部分的放大示意图； 图3是连接器4的示意图4是包括连接器4的金属元件的一端的示意图5和5b是装在金属元件的一个叶片本体上的百叶窗的示意图6是金属元件的制造方法的示意图7是根据第一实施模式的制造方法的部分示意图8是根据第二实施模式的制造方法的部分示意图9和9b是根据变型第二实施模式的制造方法的部分示意图。
具体实施例方式
图l示出了加热棒l。该加热棒l是未示出的电热器的构件。构成电热 器的每个加热棒1都是独立的，从而按照模块化的方式将多个加热棒1进行 组装。该加热棒1可以加热通过所述电热器的气流，气流通常在空调系统内
流动。金属元件2是加热棒1的构成件，气流通常也通过该金属元件。
加热棒1包括两个金属元件2和五个电阻元件3。电阻元件3由平的油 石CTP构成。每个金属元件2可以是铝或铝合金，例如铝-硅合金。
金属元件2包括多个叶片5, —上纵向壁6a， 一下纵向壁6b和两个侧 壁6c。概念《上》和《下》应当能够理解，它取决于图l和2所示的布置。四个 壁(6a、 6b和6c)都是平的，它们的设置能构成一个框，框的纵向剖面是 矩形。在这一方面，平的上纵向壁6a平行于平的下纵向壁6b,这两个纵向 壁6a、 6b的尺寸相同。同样，侧壁6c之间相互平行，尺寸相同。这样，金 属元件2为长方六面体。此外，纵向壁和侧壁是实心的，也就是说通过电热 器的气流不能穿过所述的纵向壁6a、 6b和侧壁6c。金属元件2的端部由边 区形成。 一个边区从侧壁6c延伸到作为该壁一部分的第二十个叶片。
如图1所示，上方的金属元件2通过其平的下纵向壁6b固定到五个电 阻元件3上，该下纵向壁与电阻元件3的表面齐平。特别地，通过粘接将金 属元件2的平的下纵向壁6b固定到电阻元件3上。所用的粘接剂15通常是 绝缘的，上方的金属元件2和电阻元件3之间的电接触在电阻元件的表面上 进行，下纵向壁6b的与粘接剂接触的区域不传播电流。另外，金属元件2 在其平的纵向壁6b的整个表面上通过粘接被固定到电阻元件3的面上。此 外，用同样的方法将下方的第二金属元件2固定到电阻元件3的其它面上， 以便两个金属元件2处在电阻元件3的两边。该第二金属元件2在其平的上 纵向壁6a上进行固定。这样，不论什么样的平的纵向壁都可以用来将金属 元件2固定到电阻元件3上，这是因为金属元件2相对于金属元件2的中央 面P是对称的。
加热棒1包括两个连接器4。将每一个连接器4固定到金属元件2的一 端处的平的纵向壁上。具体地说，将每一个连接器4固定到不与一个或多个 电阻元件3接触的纵向壁上。就加热棒l的中央面P，来讲，这两个连接器4 处在加热棒l的同一侧，中央面P，与中央面P相同。这些连接器4可以将加 热棒1与未示出的电源连接。因此，电流流过包括一个连接器4的金属元件2。由此，气流和电流同时通过金属元件2。
根据图2，金属元件2包括两个平的纵向壁6a、 6b,两个侧壁6c，多个 叶片5、 5，、 5"、 5，"， 一些下平坦部分12、 14, 一些上平坦部分13、 15， 一些左下褶15、 19, 一些右下褶16、 20, —些左上褶17、 21, —些右上褶 18、 22，以及一些牢固连接件23。
每一个褶构成一个叶片和一个平坦部分之间的接合部。例如第一上平坦 部分13处于两个叶片5、 5'之间，通过一个第一左上褶17和一个第二右上 褶18实现该上平坦部分13与两个叶片5、 5'之间的相交。第一左上褶17将 上平坦部分13连接到叶片5，第二右上褶18将上平坦部分13连接到叶片5，。 这样，通过一个上平坦部分13和两个叶片5、 5'构成的组合件基本为三角形 状。同样，第二上平坦部分15处于两个叶片5"、 5"，之间，通过一个第三左 上褶21和一个第四右上褶22实现该第二平坦部分15与两个叶片5"、 5，" 之间的相交。
每一个叶片5、 5，、 5"、 5"，从一个平的纵向壁延伸到另一个平的纵向壁， 以便每个叶片基本垂直于两个平的纵向壁。
用一连串平坦部分形成纵向壁6a、 6b，所述平坦部分彼此用牢固连接件 23相连。为了更好地理解平的纵向壁的结构，下面描述一个平的上纵向壁 6a的一部分。这部分对应于用牢固连接件23将两个上平坦部分13和15之 间连接的部分。
将上平坦部分13连接到上平坦部分15的牢固连接件23位于第二右上 褶18和第三左上褶21之间。该牢固连接件23是由金属元件2的焊接形成 的。该牢固连接件23由与构成金属元件2的材料相同的材料构成，确切地 说是右上褶18和左上褶21熔化的结果。由于褶的自身结构，所以这些褶之 间的焊接是允许的。事实上，金属元件2来自于带材100。由此，构成金属 元件2的所有部分，也就是平的纵向壁6a、 6b，侧壁6c，叶片5均来自由 铝或铝合金构成的带材100。该带材100为由铝夹层构成的分层结构，所述 铝夹层的各侧用铝外层覆盖，该铝外层的熔点低于夹层的熔点。这样，在焊 接时，各个褶的外层熔化。上平坦部分13、 15相邻，右上褶18和左上褶21 在这两个平坦部分之间连在一起，从而形成两个上平坦部分13、 15之间的 连接件。这种连接件是牢固的，因为这种连接件是由于褶18和21的熔化材 料混合后固化造成的，并且一旦固化，该连接件将明确地U6fmitivement)
8连接两个相邻的上平坦部分13和15。由于在所有相邻的上平坦部分上都用 这种结构，所以得到平的上纵向壁6a。这样形成的这种平的纵向壁6a可以 让电流从所述平的纵向壁的一端流向另一端。同样，平的下纵向壁6b用与 上述相同的方法形成。
如图3所示，连接器4包括多个能将所述连接器4固定到所述金属元件 2的一个平的纵向壁上的齿7。连接器4由黄铜或铝的薄片8构成，它包括 带有多个齿7的第一区域9和与电源电接触的第二区域10。所述齿7按照两 排ll设置，这两排形成第一区域9的周边的纵边。将薄片8弯折，以便形 成能与电源连接的结构。换句话说，将薄片8弯折，使其第二区域10处在 与第一区域9垂直的平面中。
在图4中，通过弯折齿7就可以将连接器4固定在一个平的纵向壁上。 一旦连接器4处于金属元件2 —端的平的纵向壁上，就将在一个平面中相对 于平的纵向壁凸出的多个齿7弯折，所述平面与含有平的纵向壁的平面平行， 使这些齿在平的纵向壁周围。 一旦将齿7弯折，则每一个齿覆盖各自的一个 形成平的纵向壁的平坦部分。这样就将连接器4固定在金属元件2上。
连接器4在平的纵向壁上的固定也可以用其它任何方式实现，例如粘接， 也可以将粘接和齿7使用的方式结合起来。
根据图5和5b,叶片5包括至少一个百叶窗13。百叶窗13可以为任何 形状。例如在图5中，百叶窗13可以是切割成U型的部分叶片5，将其弯 折，从而在叶片5和百叶窗13之间得到可以从0到卯。变化的角度。百叶窗 13的另一个实施例示于图5b中，该实施例具有被滚压和切割的叶片5的一 部分，以此形成百叶窗13。
气流通过金属元件2。该气流才黄向通过金属元件2，也就是说气流方向 垂直于图1所示的带材平面。金属元件2的结构可以保证多个功能。事实上， 金属元件同时确保电极功能、导电体功能以及散热器功能，散热器功能可以 对通过其的气流进行加热。
电极功能在于从金属元件2的长度的一端到另一端分配电源提供的电 流。这种电极功能由用连接器4连接到电源的平的纵向壁保证。因此，电流 没有受到与电源连接的端部和金属元件2的自由端之间的电压损失的影响。 因此电极功能通过平坦部分和形成平的纵向壁的连接件23的交替布置而得 以执行。导电体功能在于将电流传播到电阻元件3。该功能由叶片5保证。这样， 经平的上纵向壁6a到达的电流通过叶片5流过金属元件2，为的是到达电阻 元件3。
散热器功能在于对通过金属元件2的气流加热。该功能同样也是由叶片 5保证的，目的是对电阻元件3通过CTP效应产生的热量进行热交换。由此， 叶片5保证有两个作用，也就是该叶片既是散热器又是导电体。 本发明还涉及能够得到上述金属元件2的结构的制造方法。 如图6所示，金属元件2的制造方法包括下面一连串步骤
a) 使一个带材100变形，以便形成叶片，
b) 按压该带材100,以便使第二褶18与第三褶21接触，
c) 焊接带材100，以便形成纵向壁6a、 6b,
d) 切割金属片。
下面详细描述每一步骤。首先，将巻筒形的带材100引进到一个能将油 喷洒到带材100上的装置中。该油可以保护使带材100在步骤a)中变形的 装置。
在步骤a)中，将带材100引进到一个能使带材变形的装置中。这种变 形在于形成金属元件2的叶片5。根据所选择的实施模式，可以通过沖压带 材100或是通过滚压带材100得到叶片5。
在冲压的情况下，叶片5的形成导致平坦部分的形成，即冲压带材100， 以便出现如图7所示的堞形。
在滚压的情况下，进行一个附加步骤，该步骤包括使经过滚压的带材100 变平坦，以便形成平坦部分。在用该方法期间，可以在两个不同的时段进行 这种平坦操作。
如图8所示，在步骤a)以后和在步骤b)以前根据步骤a，)进行平坦 操作，此操作在于使滚压过的带材100在未示出的轮子之间通过，这些轮子 作用于带材100需要变成平坦部分的那些部分上。这些轮子可以使需要变成 平坦部分的圆形变平坦。
如图9和9b所示，按照步骤e)对带材100进行压平，该步骤是本方法 的最后一步。下面的说明中将进一步描述该步骤。
一旦通过冲压或是通过滚压形成叶片5,就将带材100加热，以便将先 前喷洒的油蒸发。喷洒油的步骤以及蒸发油的步骤是可以选择的步骤，在此意义上说这些步骤可以不在本方法之列。这两个步骤只是能够保护步骤a) 中所用的装置，增加它们的使用寿命，这是因为带材100可以为铝和硅合金 的形式，而硅是损伤装置的起因。
然后，按照步骤b)对变了形的带材100施压。该步骤b)在于通过按 压这两个属于不同平坦部分的褶而使它们面对面的接触。这样，分别通过左 上褶17和右上褶18连到同一上平坦部分13的两个叶片5和5'就分别有了 彼此间接触的右下褶16和左下褶19。
随后的步骤在于在带材100上喷射流体。该流体可以在焊接步骤c)时 清洗带材100。通过清洗带材100可以使得到的带材100的表面没有杂质， 从而有效地进行焊接。
步骤c)在于清洗铝以及焊接带材100。确切地说，步骤c)在于将属于 两个不同平坦部分的两个褶面对面地焊接，从而通过形成连接件23使这两 个不同平坦部分牢固连接。因而一连串平坦部分形成平的纵向壁6a、 6b。用 感应焊接对带材100进行焊接。确切地说，带材100通过一个未示出的用于 产生磁场的感应器。该磁场在带材100中产生感应电流。带材100由于该电 流而加热。由于喷射到带材100上的流体的温度低于带材100的熔点温度， 所以流体的状态变化使带材100的铝得到清洗，但带材100没有熔化。然后， 当带材100的温度提高时，面对面的褶相互焊接在一起，因而这两者之间牢 固连接。在该步骤结束时，带材100就包括两个纵向壁6a和6b以及多个叶 片5。
步骤d)在于先限制住带材100,然后根据所需要的尺寸对其进行切割。 利用计算带材IOO长度的设备将其切割成需要的尺寸，所述带材在生产线中 行走。例如，可以使用作用于其中一个平的纵向壁的轮子，该轮子与一个计 数器(compteur)连接，计数器显示在步骤d)时行走的带材100的长度。 该测量设备与一个切割设备连接。在该步骤结束时，得到的金属元件2的尺 寸适合于使其粘接到电阻元件3上，从而形成加热棒1。
下面描述图9和9b所示的压平步骤e)。当使用滚压方法作为带材100 的变形步骤时，该带材用于变成平坦部分的区域为凸起形状。因此步骤e) 在于拉伸金属元件2，以便使平的纵向壁6a、 6b变平坦。该步骤e)通过拉 伸设备14实现。将这种拉伸设备14设置在金属元件2的两个侧壁6c处， 这种拉伸设备能够沿着同一条线朝不同方向拉伸两个侧壁6c。利用连接件23牢固连接一连串的平坦部分，拉伸操作能够使凸起区域变形，直至这些区
域变平。利用连接件23抵抗金属元件2受到的拉力是可以实现该步骤的。
权利要求
1、一种被气流通过的金属元件(2)，该金属元件包括一上纵向壁(6a)，一下纵向壁(6b)和两个侧壁(6c)以及多个叶片(5)，其特征在于，纵向壁(6a，6b)中的至少一个由一连串的平坦部分形成，所述平坦部分彼此间利用牢固连接件(23)相连，从而平的纵向壁(6a，6b)中的至少一个将电流从所述平的纵向壁的一端传递到另一端。
2、 根据权利要求1所述的金属元件(2)，其特征在于，第一平坦部分 (13)处于两个叶片(5， 5，)之间，该平坦部分(13)和这两个叶片(5,5，)之间的相交是通过第一褶(17)和第二褶(18)实现的，第二平坦部分 (15)处于两个叶片(5", 5"，)之间，该第二平坦部分(15)和这两个叶 片(5", 5"，)之间的相交是通过第三褶(21)和第四褶(22)实现的，其 特征还在于，相邻两个平坦部分(13， 15)之间的牢固连接件(23)处在第 二褶(18 )和第三褶(21)之间。
3、 根据权利要求2所述的金属元件(2 )，其特征在于，通过焊接实现 牢固连接件(23)。
4、 根据权利要求1-3中的任意一项所述的金属元件(2)，其特征在于， 至少一个叶片(5)包括至少一个百叶窗(13)。
5、 根据权利要求1-4中的任意一项所述的金属元件(2)，其特征在于， 该金属元件是铝或铝合金。
6、 一种被气流通过的加热棒(1 ),其特征在于，该加热棒包括至少一 个电阻元件(3 )和至少两个根据权利要求1 - 5中的任意一项所述的金属元 件(2)。
7、 根据权利要求6所述的被气流通过的加热棒(1 )，其特征在于，通 过粘接将金属元件(2)的一个平的纵向壁(6a， 6b)的整个表面对着电阻 元件(3)地固定到该电阻元件(3)上。
8、 根据权利要求6或7所述的被气流通过的加热棒，该加热棒通过连 接器(4)与电源进行电连接，其特征在于，所述连接器(4)包括能将该连 接器(4)固定到所述金属元件(2)的平的纵向壁的一部分上的多个齿(7)。
9、 根据权利要求6或7所述的被气流通过的加热棒(1 ),该加热棒通 过连接器(4)与电源进行电连接，其特征在于，通过粘接将所述连接器(4 )固定到所述金属元件(2)的平的纵向壁的一部分上。
10、 根据权利要求8或9所述的被气流通过的加热棒(1 )，该加热棒通 过连接器(4)与电源进行电连接，其特征在于，该连接器(4)是铝。
11、 一种对空调系统内流动的气流进行加热的电热器，其特征在于，该 电热器包括至少一个根据权利要求6-10所述的加热棒(1 )。
12、 一种制造根据权利要求1-5中的任意一项所述的金属元件(2)的 制造方法，该方法具有下面一连串的步骤a) 使一个带材(100)变形，以便形成叶片(5),b) 按压该带材(100)，以便使第二褶(18)与第三褶(21 )接触，c) 焊接带材，以便形成纵向壁(6a, 6b)，d) 切割金属元件(2)。
13、 根据权利要求12所述的金属元件(2)的制造方法，其特征在于， 焊接使用感应焊接实现。
14、 根据权利要求12或13所述的金属元件(2)的制造方法，其特征 在于，步骤a)中的变形在于冲压带材(100)。
15、 根据权利要求13所述的金属元件(2)的制造方法，其特征在于， 步骤a)中的变形在于滚压带材(100)。
16、 根据权利要求15所述的金属元件(2)的制造方法，其特征在于， 该方法包含一个步骤a，)，该步骤在于将滚压后的带材(100)压平，以便形 成平坦部分，所述步骤a，)在步骤a)以后和步骤b)以前进4亍。
17、 根据权利要求15所述的金属元件(2)的制造方法，其特征在于， 该制造方法还包括一个步骤e),在该步骤中拉伸所述金属元件，以便使纵向 壁变平坦。
全文摘要
本发明涉及一种被气流通过的金属元件(2)，该金属元件包括一上纵向壁(6a)，一下纵向壁(6b)和两个侧壁(6c)以及多个叶片(5)，其特征在于，纵壁(6a，6b)中的至少一个由一连串的平坦部分形成，所述平坦部分彼此间利用牢固连接件(23)相连，从而平的纵向壁(6a，6b)中的至少一个将电流从所述平的纵向壁的一端传递到另一端。
文档编号H05B3/10GK101496446SQ200780028023
公开日2009年7月29日 申请日期2007年5月21日 优先权日2006年5月24日
发明者克里斯托弗·阿洛普, 劳伦特·德拉福格, 詹斯-彼得·阿尼森 申请人:法雷奥热系统公司