專利名稱：第一和第二電導(dǎo)體的導(dǎo)電連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由不同材料制成的第一和第二電導(dǎo)體的導(dǎo)電連接方法。
背景技術(shù)：
例如，這種方法用于電熱線的小電阻導(dǎo)體和由銅制成的用來和電源連接的所謂“冷導(dǎo)體”的連接。電阻導(dǎo)體一般是由NiCr合金制成。這種導(dǎo)體不能通過傳統(tǒng)的焊接方法與銅導(dǎo)體連接。焊接這兩種導(dǎo)體會(huì)引起碳夾雜在拼接區(qū)而降低導(dǎo)電性的問題。當(dāng)其它不同材料的電導(dǎo)體連接的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題。
按照涉及小電阻導(dǎo)體和一個(gè)大的銅導(dǎo)體連接的EP 0 852 245 A2的公知方法，銅導(dǎo)體的第一端被減小到一個(gè)小直徑。然后這兩種導(dǎo)體通過一個(gè)直徑不大于銅導(dǎo)體直徑的卷邊壓接連接器(crimp connector)連接。卷邊壓接連接器是一個(gè)附加元件。它使拼接昂貴。連接處具有相當(dāng)高的接觸電阻，在把絕緣外皮加到導(dǎo)體上的擠壓成形過程中會(huì)出現(xiàn)許多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種由不同材料制成的且具有任選不同直徑的第一和第二電導(dǎo)體的導(dǎo)電連接方法，這種方法通過擠壓機(jī)施加絕緣外皮可獲得好的導(dǎo)電拼接和引導(dǎo)而不出現(xiàn)問題。
由此，本發(fā)明提出一種由不同材料制成的第一和第二電導(dǎo)體的導(dǎo)電連接方法，其特征在于包括下述連續(xù)步驟-在重疊位置上第一和第二導(dǎo)體的各端彼此機(jī)械接觸，-第一和第二導(dǎo)體通過焊接彼此連接而不用附加的焊接材料，和-機(jī)械地形成重疊區(qū)，以便在第一和第二導(dǎo)體之間獲得一個(gè)光滑的寬過渡段。
利用這種方法導(dǎo)體的材料就被轉(zhuǎn)變成可焊狀態(tài)而不用附加單獨(dú)的焊接材料。在焊接過程中各導(dǎo)體相互結(jié)合在一起，雖然它們是由不同的材料，例如不同的合金制成的。這種方法在拼接區(qū)內(nèi)提供了機(jī)械拉伸強(qiáng)度，在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間形成外形光滑的寬過渡區(qū)。
這就使得能夠通過具有導(dǎo)軌和模具的普通絕緣擠壓流水線的擠出機(jī)機(jī)頭處理所焊接的導(dǎo)體，在該流水線中絕緣材料被施加較強(qiáng)壓力。通過擠出機(jī)機(jī)頭中的壓力塑料塊時(shí)遇到阻力的兩個(gè)導(dǎo)體不會(huì)在它們之間產(chǎn)生明顯錯(cuò)移。
此外，拼接區(qū)保持著它的韌性。這對(duì)于制造過程是極好的，因?yàn)榻宇^導(dǎo)體必須通過幾個(gè)滑輪。
有利的是，所述方法可以在通過擠壓流水線把絕緣外皮加在所述第一和第二導(dǎo)體上以前使用。
最好是，第一和第二導(dǎo)體通過超聲焊接彼此連接，最好使用具有一個(gè)齒形基座的工具。基座是齒形為的是更好地把振動(dòng)力傳遞給導(dǎo)體。
最好是，第一和第二導(dǎo)體按照下述步驟通過超聲焊接彼此連接-在第一橫向移動(dòng)砧座(anvil)和第二橫向砧座之間的所述重疊位置中把所述第二導(dǎo)體插在所述第一導(dǎo)體的頂部，-移動(dòng)所述第一砧座壓住所述第一和/或第二導(dǎo)體的側(cè)邊，-把平頂工具壓抵在所述第二導(dǎo)體的頂部，-用變換器使平頂工具振動(dòng)。
最好是第一導(dǎo)體的一端可以被平整，以便形成至少一個(gè)與所述第二導(dǎo)體機(jī)械接觸的平頂表面。這一步同時(shí)增強(qiáng)了機(jī)械接觸和焊接連接。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在進(jìn)行機(jī)械接觸以前，所述第一導(dǎo)體的一端的圓形截面變成所選擇的大致正方形或長(zhǎng)方形截面。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在進(jìn)行機(jī)械接觸以前，所述第一導(dǎo)體的一端的圓形截面按照下述步驟變成所選擇的大致正方形截面-把所述第一導(dǎo)體插在第一橫向移動(dòng)砧座和一個(gè)第二橫向砧座之間，-移動(dòng)所述第一砧座壓住所述第一導(dǎo)體的側(cè)邊，-把平頂工具壓抵在所述第一導(dǎo)體的頂部。
在這些步驟之后，所述方法最好包括使用變換器使所述平頂工具產(chǎn)生振動(dòng)，由此對(duì)第一導(dǎo)體進(jìn)行超聲預(yù)焊接。
這種方法保證例如硬電阻導(dǎo)線的第二導(dǎo)體變形最小，從而提高了拼接處的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在進(jìn)入機(jī)械接觸以前，第一導(dǎo)體的端部在軸向上被分裂成至少兩個(gè)布置在第二導(dǎo)體的端部周圍的部分。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在進(jìn)入機(jī)械接觸以前，第一導(dǎo)體的端部形成有一個(gè)縱向延伸的槽，以便接收第二導(dǎo)體的端部。
所述第一和第二導(dǎo)體可以具有不同的直徑。
本發(fā)明的方法可以用于熱電纜的電阻導(dǎo)體和銅導(dǎo)體的連接。


本發(fā)明的方法在下面結(jié)合附圖通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。附圖中圖1簡(jiǎn)要示出電熱線和所連接的電源電纜；圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例中兩種電導(dǎo)體導(dǎo)的電連接方法的五個(gè)步驟；圖3和4是按放大比例的本發(fā)明待連接導(dǎo)體的細(xì)節(jié)；圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例的兩種電導(dǎo)體的導(dǎo)電連接方法的第一步驟；圖6是完成第一步驟以后各電導(dǎo)體之一的情況；圖7是本發(fā)明的第二實(shí)施例中的4個(gè)附加的連續(xù)步驟。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法的第一和第二實(shí)施例利用超聲焊接進(jìn)行解釋。不過不用附加焊接材料的其它焊接方法，像TIG(鎢惰性氣體)焊接，激光焊接和HF(高頻)焊接也包括在其中。
此外，該方法用電阻導(dǎo)體和銅導(dǎo)體的連接來解釋。
不過，不同材料，例如合金，制成的其它導(dǎo)體也包括在其中。
圖1示意地表示電熱線1，其安裝在建筑物(未示出)地板中，呈現(xiàn)蜿蜒狀。電熱線1包括電阻導(dǎo)體和銅導(dǎo)體(看不見)，它們?cè)谄唇訁^(qū)4彼此連接。
導(dǎo)體被封入通過擠出流水線(未示出)施加的、由絕緣材料制成的外皮1′中。僅僅是舉例，電阻導(dǎo)體的直徑小于銅導(dǎo)體。在某些情況下，銅導(dǎo)體的直徑也可以小于最大電阻導(dǎo)線。利用本發(fā)明第一或第二實(shí)施例的方法，兩種導(dǎo)體在拼接區(qū)4彼此相連。
按照?qǐng)D2a，在本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例中，兩種導(dǎo)體2，3在重疊位置上彼此機(jī)械接觸。在這個(gè)位置它們被布置在超聲焊接機(jī)5中彼此焊接在一起，如圖2b所示。例如，超聲焊接可以通過20KHz的縱向振動(dòng)產(chǎn)生，因此最好利用低幅運(yùn)動(dòng)的高振動(dòng)能量。兩種導(dǎo)體2，3對(duì)著移動(dòng)，從而消除氧化層并產(chǎn)生分子間結(jié)合力。因此，兩種導(dǎo)體2和3是由超聲能量可焊材料制成的，它們彼此結(jié)合且不用供應(yīng)附加的焊接材料，形成具有高機(jī)械拉力強(qiáng)度的連接。所連導(dǎo)體2和3及它們的拼接區(qū)4示于圖2c中。
拼接區(qū)4按機(jī)械方式形成，以便在兩種導(dǎo)體2和3之間形成光滑的直徑過渡段6，如圖2e所示。機(jī)械變形在圖2d中用4個(gè)輥?zhàn)?表示。它可以通過，例如碾磨、滾動(dòng)或鍛造來制做。
在兩種導(dǎo)體2和3的焊接以前，更準(zhǔn)確地說，在使它們機(jī)械接觸以前，可以按照?qǐng)D3和4預(yù)處理銅導(dǎo)體3的端部。
從而能夠把銅導(dǎo)體3的端部在軸向劈裂成至少兩部分8和9，電阻導(dǎo)體2可以插入它們之間。也能夠形成進(jìn)入銅導(dǎo)體3的末端的縱向延伸的槽10，電阻導(dǎo)體2可以放入其中。
按照?qǐng)D5，在本發(fā)明的方法的第二實(shí)施例中，銅導(dǎo)體30的末端在第一階段中預(yù)處理。
銅導(dǎo)體30的一端31的圓形截面要被變形成大致正方形截面，最好利用超聲焊接機(jī)50，它包括第一橫向移動(dòng)砧座51，第二固定橫向砧座52，和具有齒形基座(表面看不見)的平頂工具53。如此，正方形形狀可以使電阻導(dǎo)體更易于放在頂部。
這第一階段包括下述步驟-把銅導(dǎo)體30插在第一橫向移動(dòng)砧座51和第二橫向砧座52之間，-移動(dòng)第一砧座51(見箭頭F)壓住銅導(dǎo)體30的邊側(cè)，-把平頂工具53降低并以預(yù)定壓力把它壓抵在銅導(dǎo)體30的頂部，-最好利用焊接機(jī)50的變換器(未示出)使平頂工具53振動(dòng)，從而進(jìn)行銅導(dǎo)體30的超聲預(yù)焊接。
然后，砧座51鉗口打開，頂端53返回停止位置。
圖6示意性地表示所述第一階段以后的銅導(dǎo)體30。預(yù)制端31，銅導(dǎo)體30的圓形截面變成了大致正方形截面33。銅導(dǎo)體30的平頂表面32適合于接收電阻導(dǎo)體。銅導(dǎo)體30的平頂表面32是齒形的(如圖6象征所示的)。
在焊接機(jī)50中，更準(zhǔn)確地說，在第一橫向移動(dòng)砧座和第二橫向砧座之間，如圖7a所示在重疊位置上，電阻導(dǎo)體2和具有正方形截面33的銅導(dǎo)體30的平頂表面32進(jìn)行機(jī)械接觸。
在這個(gè)位置上，兩個(gè)導(dǎo)體2，30通過超聲焊接被彼此焊接在一起。第一砧座移動(dòng)壓住銅和/或電阻導(dǎo)體的邊側(cè)。平頂工具壓抵在電阻導(dǎo)體的頂部。變換器使平頂工具振動(dòng)。當(dāng)頂部工具例如以20KHz縱向振動(dòng)的時(shí)候產(chǎn)生超聲焊接，最好是使用低振幅運(yùn)動(dòng)的高振動(dòng)能量進(jìn)行焊接。兩個(gè)導(dǎo)體2，30彼此對(duì)著移動(dòng)，從而消除氧化層并產(chǎn)生分子間結(jié)合力。
這樣，兩個(gè)導(dǎo)體2和30是由超聲能量可焊材料制成，因而它們彼此焊接無需附加的焊接材料，其連接具有高的機(jī)械拉力強(qiáng)度。
所連導(dǎo)體2和30及它們的拼接區(qū)40如圖7b所示。拼接區(qū)40按機(jī)械方式形成，以便在兩個(gè)導(dǎo)體2和30之間形成光滑的寬過渡段60，如圖7d所示。在圖7c中機(jī)械變形由4個(gè)輥?zhàn)?表示。它可以通過例如碾磨，滾動(dòng)或鍛造而實(shí)現(xiàn)。
如上所述和附圖所示的，兩種導(dǎo)體2，3，30是單一導(dǎo)線導(dǎo)體。它們之一或兩者也可以是多束導(dǎo)體。例如，電阻導(dǎo)體2可以是三線導(dǎo)體而與單線銅導(dǎo)體3、30或七線銅導(dǎo)體相連。在多束導(dǎo)體中其它導(dǎo)線數(shù)目也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種將由不同材料制成的第一和第二電導(dǎo)體(2，3，30)導(dǎo)電連接的方法，其特征在于，該方法包括下述連續(xù)步驟-第一和第二導(dǎo)體(2，3，30)的端部(31)在重疊位置彼此機(jī)械接觸，-第一和第二導(dǎo)體(2，3，30)通過焊接彼此連接而無需供應(yīng)附加的焊接材料，-重疊區(qū)(4，40)按機(jī)械方式形成以便在第一和第二導(dǎo)體(2，3，30)之間得到光滑的寬過渡段(6，60)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是在通過擠壓流水線把絕緣外皮加在第一和第二導(dǎo)體(2，3，30)上以前使用的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一和第二導(dǎo)體(2，3，30)是通過超聲焊接彼此連接并且最好使用具有齒形基座的工具(53)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一和第二導(dǎo)體(2，30)按照下述步驟通過超聲焊接彼此相連
-在第一橫向移動(dòng)砧座(51)和第二橫向砧座(52)之間的所述重疊位置上把所述第二導(dǎo)體(2)插在第一導(dǎo)體(30)的頂部，-移動(dòng)第一砧座(51)壓住所述第一和/或第二導(dǎo)體(30)的側(cè)邊，-用平頂工具(53)壓抵所述第二導(dǎo)體(2)的頂部，-用變換器使平頂工具(53)振動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)體(30)的一端(31)被平整以便形成至少一個(gè)與第二導(dǎo)體(2)機(jī)械接觸的平頂表面(32)。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行機(jī)械接觸以前，所述第一導(dǎo)體(30)的一端(31)的圓形截面被變形成所選的大致正方形或長(zhǎng)方形截面(33)。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行機(jī)械接觸以前，所述第一導(dǎo)體(30)的一端(31)上的圓形截面通過下述步驟變成所選的大致正方形截面(33)-把所述第一導(dǎo)體(30)插在第一橫向移動(dòng)砧座(51)和第二橫向砧座(52)之間，-移動(dòng)所述第一砧座，壓住所述第一導(dǎo)體的側(cè)邊，-用平頂工具(53)壓抵所述第一導(dǎo)體的頂部。其特征在于，在這些步驟之后，所述方法還包括用變換器使所述平頂工具(53)振動(dòng)，由此進(jìn)行第一導(dǎo)體(30)的超聲預(yù)焊接。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行機(jī)械接觸以前，第一導(dǎo)體(3)的一端沿軸向被劈裂成至少兩個(gè)部分(8，9)，它們圍繞第二導(dǎo)體(2)的端部布置。
9.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行機(jī)械接觸以前，第一導(dǎo)體(3)的端部形成有縱向延伸的槽(10)，以便接收第二導(dǎo)體(2)的端部。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)體(2，3，30)具有不同的直徑。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法被應(yīng)用于電熱線(1)的電阻導(dǎo)體(2)和銅導(dǎo)體(3，30)的連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種由不同材料制成的第一和第二電導(dǎo)體(2，3)的導(dǎo)電連接的方法，在執(zhí)行這個(gè)方法的時(shí)候，第一和第二導(dǎo)體的端部在重疊位置上相互接觸。然后第一和第二導(dǎo)體(2，3)通過焊接相互連接而無需供應(yīng)附加的焊接材料。最后，機(jī)械地形成重疊區(qū)(4)，從而在第一和第二導(dǎo)體(2，3)之間得到光滑的寬過渡段。
文檔編號(hào)H01R43/02GK1510784SQ20031012228
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2003年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者奧德·M·瓊利, 奧德 M 瓊利 申請(qǐng)人:尼克桑斯公司