CN102326306A

CN102326306A - 连接电线的方法

Info

Publication number: CN102326306A
Application number: CN2010800078716A
Authority: CN
Inventors: 高屋敷阳介; 高田肇; 渡边嘉彦; 松下浩一郎
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: US8869394B2; DE112010000873B4; CN102326306B; WO2010095646A1; JP2010192222A; JP5191923B2; DE112010000873T5; US20110296683A1

Abstract

一种将电线连接在一起的方法，该方法能够将电线连接在一起同时增加连接强度并且减小连接强度上的变动。一种将电线(51)连接在一起的方法，该方法具有：用于去除多根电线(51)的覆盖层从而露出导体(52)的步骤；用于在至少两个位置处保持电线(51)的步骤；用于在使保持部位之间的间距维持恒定的同时将导体(51)绞合在一起的步骤；以及用于通过超声焊接将导体(51)焊接在一起的步骤。

Description

连接电线的方法

技术领域

本发明涉及一种连接电线的方法。

背景技术

通常所知的一种连接电线的方法包括：用于剥除多根绝缘电线的覆盖层从而露出导体的步骤，以及用于通过超声焊接将露出的导体焊接在一起的步骤(例如，专利文献1)。根据这种连接电线的方法，因为先将多根绝缘电线的导体在同一方向上绞合在一起，而后通过超声焊接来焊接，所以可以提升连接强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开JP-A-2005-322544

发明内容

技术问题

根据传统的连接电线的方法，因为导体在同一方向上被绞合在一起了超过四分之一圈，所以可以充分地提升连接强度。然而，在传统的连接电线的方法中，仅仅使导体在同一方向上绞合在一起超过四分之一圈，因此，在某些情况下，导体之间的紧密接触程度可能变化。鉴于上述，存在着可以进一步提高电线的连接强度的这种可能性。此外，在传统的连接电线的方法中，有时会发生其中导体之间的紧密接触程度变化的电线以及不具有这种特征的电线二者可能同时存在。结果，存在着可能发生连接强度上的显著分散(dispersion)的这种可能性。

为了解决传统方法中的上述问题而创造了本发明。本发明的目的是提供一种连接电线的方法，其中进一步提升了连接强度，并且同时可以抑制连接强度的分散。

问题的解决方案

根据本发明的连接电线的方法具有：用于去除多根电线的覆盖层从而露出导体的步骤；用于保持所述多根电线的至少两个部位的步骤；用于在使两个保持部位之间的间距保持恒定的同时将导体绞合在一起的步骤；以及用于通过超声焊接将导体焊接在一起的步骤。

根据本发明中的电线连接的方法，具有在准备步骤之后及焊接步骤之前，在使由卡盘等保持的部位之间的间隔保持恒定的同时将导体绞合在一起的步骤。因此，在超声焊接之前提高了导体密度(导体相对于垂直于电线的纵向的导体的外接圆的比率)，并且在超声焊接期间，可以使超声振动的能量容易地在各导体之中传播。结果，各导体被顺利地接合在一起，并且能够提高连接强度。此外，因为可以容易地传播超声振动的能量，所以具有提高连接强度的可能性的电线在数量上减少，并且还可以抑制连接强度的分散。

此外，在根据本发明的连接电线的方法中，优选在绞合步骤中，将导体绞合在一起使得导体密度可以是0.6以上且小于1.0。

根据这种连接电线的方法，将导体绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.6且小于1.0。在不使由卡盘等保持的部位之间的距离保持恒定的同时将导体绞合在一起的情况下，导体密度例如是大约0.4。因此，通过在使保持部位之间的距离保持恒定的同时将各导体绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.6且小于1.0，与并未使保持部位之间的距离保持恒定的情况相比，明显地提高了密度，并且可以明显提升连接强度。

此外，在根据本发明的连接电线的方法中，优选：在绞合步骤中，将导体绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.8且小于0.9。

根据这种连接电线的方法，将导体绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.8且小于0.9。因此，与并未使由卡盘等保持的部位之间的距离保持恒定的情况相比，明显地提高了密度，并且可以明显提升连接强度。

此外，在根据本发明的连接电线的方法中，优选：在绞合步骤中，在使保持部位之间的距离保持恒定的同时，将导体绞合在一起达至少一圈。

根据这种连接电线的方法，在使由卡盘等保持的部位之间的距离保持恒定的同时，将导体绞合在一起达至少一圈。在这种情况下，已知在一圈之后，导体密度是大约0.6，并且可以明显地提高连接强度。此外，不需要着眼于连接密度的绞合，并且可以容易地提高连接强度。

此外，在根据本发明的连接电线的方法中，优选：在绞合步骤中，在多根电线的导体彼此接触之后使仅仅一导体部分的至少两个部位被保持的状态下，使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转，从而在使保持部位之间的距离保持恒定的同时将各导体绞合在一起。

根据这种连接电线的方法，在绞合步骤中，在各导体彼此接触之后仅仅所述导体部分的至少两个部位被保持的状态下，使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转。因此，只有所述导体部分旋转。在这种情况下，当保持并旋转所述导体部分和覆盖层部分两者时，所述两个部位之间的距离变长，并且为了使导体密度提高预定量，使旋转量变大。然而，因为仅仅旋转并保持所述导体部分，所以为了提高导体密度可以减小旋转量，并且可以抑制加工步骤的增加。

此外，在根据本发明的连接电线的方法中，优选：在绞合步骤中，在多根电线的导体彼此接触之后保持所述导体部分的至少一个部位以及所述覆盖层部分的至少一个部位的状态下，使各个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转，从而在使保持部位之间的距离保持恒定的同时将各导体绞合在一起。

根据这种连接电线的方法，在绞合步骤中，在各导体彼此接触之后保持所述导体部分的至少一个部位以及所述覆盖层部分的至少一个部位的状态下，使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转。在仅仅保持导体部分的情况下，保持部位之间的距离短。因此，可以大幅地增加旋转量使得导体部分不会被损坏。结果，由于旋转量的细微分散，极有可能发生导体密度的分散。然而，由于保持了导体部分和覆盖层部分两者，所以与仅仅保持导体部分的情况相比，可以确保电线的纵向上的距离，并且还可以增加旋转量。以这种方式，使即使由于旋转量的细微分散引起的导体密度的分散减少。结果，可以获得期望的导体密度。

本发明的有益效果

根据本发明的连接电线的方法，可以提高连接强度。

附图说明

图1是示出了超声焊接的实例的示意图。

图2A是示出了在通常的超声焊接中的第一步骤的视图。

图2B是示出了在通常的超声焊接中的第二步骤的视图。

图2C是示出了在通常的超声焊接中的第三步骤的视图。

图3A是示出了在本实施例的连接电线的方法中的绞合步骤中绞合各导体之前的状态的示意图。

图3B是示出了在本实施例的连接电线的方法中的绞合步骤中绞合各导体之后的状态的示意图。

图4A是示出了在不使卡盘间距离保持恒定时将各导体保持并且旋转大约一圈时的横截面的视图。

图4B是示出了在使卡盘间距离保持恒定的同时将各导体保持并且旋转大约一圈时的横截面的视图。

图5A是示出了导体密度的图表。

图5B是示出了连接强度的图表。

图6是以连接强度上的差异的方式示出了连接强度的分散的视图。

图7A是示出了在本实施例的连接电线的第二方法中的绞合步骤中绞合各导体之前的状态的视图。

图7B是示出了在本实施例的连接电线的第二方法中的绞合步骤中绞合各导体之后的状态的视图。

附图标号

1 超声焊接机

10 电源

20 振动器

30 超声焊接部

31 焊头

32 焊座

32a 加压部

33 收拢件

40 空间

51 电线

52 导体

L 卡盘间距离

具体实施方式

现在，将参考附图来描述根据本发明的优选实施例。图1是示出了超声焊接的实例的示意图。如图1所示，利用超声焊接机1来进行超声焊接。如图所示，超声焊接机1包括电源10、振动器20以及超声焊接部30。电源10是用于在超声焊接部30中进行超声焊接的交流电。振动器20通过来自电源10的交流电而振动。超声焊接部30具有焊头31和焊座32。焊头31和焊座32将多个部件夹持在它们之间，并且当通过振动机20使焊头31振动时，使超声振动的能量在多个部件之中传播。这种超声振动的能量破坏了并且去除了各部件表面上的氧化层，并且诱发了在被清洁的表面之间的原子扩散，从而进行焊接。

图2A至图2C是示出了一般超声焊接的方式的视图。超声焊接部30除了具有焊头31和焊座32之外还具有收拢件(gather)33。

为了进行超声焊接，作为第一步，操作者剥除多根电线的覆盖层以露出导体。之后，使导体彼此相邻，并且在这种状态下，将它们的导体部分插入到由焊头31、焊座32和收拢件33所包围的空间40中(见图2A)。

然后，操作者操作超声焊接机1。超声焊接机1根据操作者的操作来进行下面的动作。首先，超声焊接机使收拢件33朝着焊座32移动(见图2B)。结果，限制了导体在横向(图2A至图2C的X轴方向)上移动。然后，超声焊接机1移动焊座32的加压部32a，从而使导体进入在竖直方向上(图2A至图2C的Y轴方向)被封堵的状态中。

之后，超声焊接机1使焊座32整体下降(在图2A至2C的Y轴上的负方向上移动)，并且利用加压部32a和焊头31在竖直方向上夹紧导体(见图2C)。然后，超声焊接机1将来自振动器20的振动传送到焊头31，从而使焊头31在纵深方向(图2A至图2C中的Z轴的方向)上振动。结果，通过超声振动的能量破坏并去除了导体的表面上的氧化层，并且将多根电线的导体焊接在一起。

之后，使焊座和收拢件33返回到它们的初始位置，并且操作者将已经通过超声焊接而焊接的电线取出。

这里，参考专利文献1所公开的连接电线的方法，将多根绝缘电线的导体在同一方向上绞合在一起超过四分之一圈，然后，通过超声焊接来焊接。在专利文献1中，描述了在用焊座32压紧电线的同时通过焊头31的振动来进行超声焊接，从而，连接强度在焊头31与焊座32相互连接的Y轴的方向上是高的，而在X轴的方向上不是那么高。此外，在专利文献1中，描述了通过使导体在同一方向上绞合在一起超过四分之一圈，各个导体在Y轴方向上彼此接触，并且能够以高连接强度焊接。然而，因为仅仅绞合各导体，所以存在各导体的素线(rawwire)可能松脱的担忧。结果，素线之间的紧密接触变弱，并且留存有提升连接强度的可能性。

鉴于上述，根据本实施例中的连接电线的方法，以下述方法提升连接强度。具体地，在本实施例中，通过准备步骤、绞合步骤和焊接步骤，由超声焊接将电线的导体接合在一起。

图3A和3B是示出了本实施例中的连接电线的方法的示意图。注意：尽管图3A和3B中描述了连接两根电线51的方法，但是电线51的数目并不局限于两根，而可以是三根以上。

作为第一步，如图3A所示，操作者剥除多根电线51的覆盖层，以露出导体52(准备步骤)。然后，操作者使得多根电线51的导体52彼此接触。

之后，操作者利用诸如卡紧装置这样的具有保持功能的装置或器具来保持各电线51的导体52的组合体(下文中，称作为导体部分)在根侧A和末端侧B处的两个部位。在本实施例中，将所保持的两个部位之间的距离称作为卡盘间距离L。

然后，操作者使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转。在这种情况下，在使卡盘间距离L保持恒定的同时，操作者使导体52同一方向上绞合在一起。如图3B所示，以这种方式，导体52被绞合在一起。

因为在这种场合下使卡盘间距离L保持恒定，所以施加有使得两个导体52可以被向内侧压缩的力。具体地，提高了导体密度(导体52相对于垂直于电线51的纵向的导体的外接圆所占的比例)。

然后，如参考图1和图2所述，操作者利用超声焊接机1通过超声焊接来焊接露出的导体部分(焊接步骤)。因为当进行超声焊接时，导体密度提高，所以超声振动的能量可以容易地在各导体52之间传播。结果，各导体52顺利地接合在一起，并且可以提升连接强度。

图4A和图4B是示出了当导体52被保持并且旋转了大约一圈时，导体的横截面的视图。在图4A和4B中，示出了当将由具有0.75sq(即，导体的横截面是0.75mm)的铝形成的八根电线的导体52绞合在一起时，导体的横截面。通过比较图4A和图4B，可以发现：在使卡盘间距离L保持恒定的情况下，导体密度变高。

如图4A所示，在并未使卡盘间距离L保持恒定时将导体52绞合在一起的情况下，导体52的素线之间的距离增大。另一方面，如图4B所示，在使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起时，导体52的素线之间的距离减小。

在这种情况下，尽管在图4A和图4B中素线的尺寸和数目相同，但是在这两种情况下的外接圆的半径不同。具体地，假设各素线的总横截面积是C，那么在图4A的实例的情况下，导体密度是C/πL₁ ²，而在图4B的实例的情况下，导体密度是C/πL₂ ²。当计算两个实例中的导体密度时，在两个实例中的导体密度之间产生了大约1.33倍的差异。

图5A和图5B是分别示出了导体密度和连接强度的图表。注意：在导体5A和5B中，以与图4A和图4B相同的方式，示出了当将由具有0.75sq的铝的八根电线的导体52绞合在一起时的导体密度，并且同时，假设所述八根电线其中之一是评定用电线，示出了该评定用电线的连接强度。

如图5A所示，当在并未使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起时，导体密度是大约0.43。另一方面，当在使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起时，导体密度是大约0.57。

此外，如图5B所示，当并未使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起并通过超声焊接来焊接时，最小的连接强度是大约58N(基质强度比是大约68％)，而最大的连接强度是大约79N(基质强度比是大约92％)。另一方面，当在使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起并且通过超声焊接来焊接时，最小的连接强度是大约79N(基质强度比是大约93％)，而最大的连接强度是大约85N(基质强度比是大约100％)。

以这种方式，在卡盘间距离L不恒定的情况下，平均连接强度可以是大约69N，而在卡盘间距离L是恒定的情况下，平均连接强度被提高至大约82N。结果，当在超声焊接之前在保持卡盘间距离L恒定的同时将导体52绞合在一起时，提高了导体密度，并且增强了超声焊接之后的连接强度。

图6是以连接强度上的差异的方式示出了连接强度的分散的视图。如图6所示，在卡盘间距离L不恒定的情况下，分散(连接强度上的差异)是21N，并且在卡盘间距离L是恒定的情况下，分散停留在7N。结果，抑制了分散。

在绞合步骤中，期望将导体52绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.6且小于1.0。在不保持卡盘间距离L恒定的同时将导体52绞合在一起的情况下，导体密度例如是大约0.4。因此，通过在保持卡盘间距离L恒定的同时将导体52绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.6且小于1.0，与在不保持卡盘间距离L恒定的情况相比，密度明显提高，并且可以明显提升连接强度。

此外，在绞合步骤中，更期望将导体52绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.8且小于0.9。这是因为与卡盘间距离L不保持恒定的情况相比，明显提高了密度，并且可以明显地提升连接强度。

图7A和图7B是示出了在本实施例中的连接电线51的第二方法的示意图。尽管在该图7A和图7B中描述了连接两根电线51的方法，但是电线51的数目并不局限于两根，而是可以为三根以上。

作为第一步，如图7A所示，操作者剥除多根电线51的覆盖层，以露出导体52(准备步骤)。然后，操作者使得多根电线51的导体52彼此接触。

之后，操作者利用诸如卡紧装置这样的具有保持功能的装置或器具来保持电线的在覆盖层A处和导体部分的末端侧B处的两个部位。然后，操作者使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转。在这种情况下，在使卡盘间距离L保持恒定的同时，操作者使导体52在同一方向上绞合在一起(绞合步骤)。以这种方式，导体52如图7B所示被绞合在一起。

因为在这种场合下使卡盘间距离L保持恒定，所以施加有使得两个导体52被向内侧压缩的力。这意味着提高了导体密度。特别地，在卡盘间距离L短的情况下，绞合导体时的扭转量必须是小的，并且由于旋转量的分散，所以导体密度也会发生分散。然而，在图7的实例的情况下，使得卡盘间距离L是长的，并且尽管发生旋转量的微小分散，但也可以减少导体密度的分散。

注意：连接电线51的方法并不局限于图3A、3B、7A和7B中所示的实例，而是也可以通过使多根电线51彼此相对来保持导体52，并且将导体绞合在一起。

如上所述，根据本实施例的连接电线的方法，在准备工作之后且在焊接步骤之前，存在有在使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起的绞合步骤。因此，在超声焊接之前，提高了导体密度(导体52相对于垂直于电线的纵向的导体的外接圆的比率)，并且可以使超声振动的能量容易地在各导体之中传播。结果，各导体52被顺利地接合在一起，并且能够提高连接强度。此外，提高了超声振动的能量的传播效率，因此，连接强度弱的电线在数量上减少，并且还可以抑制连接强度的分散。

此外，将导体52绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.6且小于1.0。在不使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起的情况下，导体密度例如是大约0.4。因此，通过在使卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.6且小于1.0，与并未使卡盘间距离L保持恒定的情况相比，明显地提高了密度，并且可以明显提升连接强度。

此外，将导体52绞合在一起使得导体密度可以是大于等于0.8且小于0.9。因此，与并未使卡盘间距离L保持恒定的情况相比，明显地提高了密度，并且可以明显提升连接强度。

此外，在将卡盘间距离L保持恒定的同时将导体52绞合在一起达至少一圈。在这种情况下，已知在一圈之后，导体密度是大约0.6，并且可以明显地提高连接强度。此外，不需要着眼于连接密度的绞合，并且可以容易地提高连接强度。

此外，在绞合步骤中，在导体52彼此接触之后，仅仅导体部分的至少两个部位被保持，然后，使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线51的纵向旋转。因此，只有所述导体部分旋转。在这种情况下，当保持并旋转所述导体部分和覆盖层部分两者时，所述两个部位之间的距离变得更长，并且用于使导体密度提高达预定量的旋转量变大。然而，因为仅仅旋转并保持了所述导体部分，所以可以减小用于提高导体密度的旋转量，并且可以抑制加工步骤的增加。

此外，在绞合步骤中，在导体52彼此接触之后，保持所述导体部分的至少一个部位以及覆盖层部分的至少一个部位，然后，使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线51的纵向旋转。在仅仅保持导体部分的情况下，卡盘间距离L变短。因此，可以大幅地增加旋转量使得导体部分不会被损坏。结果，由于旋转量的细微分散，极有可能发生导体密度的分散。然而，由于导体部分和覆盖层部分两者都被保持，所以与仅仅保持导体部分的情况相比，可以确保电线51的纵向上的距离，并且还可以增加旋转量。以这种方式，减少了即使由于旋转量的细微分散引起的导体密度的分散。结果，可以获得期望的导体密度。

尽管已经参考本实施例在这里描述了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例，而是可以在不脱离本发明的要旨的范围内增加各修改。例如，尽管在上述实施例中，以实例的方式描述了连接由铝形成的电线51的方法，但是本发明并不局限于此，而是可以应用于铜电线之间的连接以及铝电线和铜电线之间的连接。

此外，尽管在上述实施例中，以实例的方式描述了连接具有0.75sq的电线的方法，但是电线的横截面积并不局限于0.75sq，而是可以为其它尺寸。此外，尽管在上述实施例中，当将导体52绞合在一起时保持导体52的两个部位，但是本发明并不局限于此，而是可以通过增加支撑件等来保持三个以上的部位。

本发明基于2009年2月17提交的日本专利申请(申请No.2009-034472)，其内容通过引用的方式结合于此。

Claims

1.一种连接电线的方法，包括：

用于去除多根电线的覆盖层从而露出导体的步骤；

用于保持多根电线的至少两个部位的步骤；

用于在使两个保持部位之间的间距保持恒定的同时将导体绞合在一起的步骤；以及

用于通过超声焊接将导体焊接在一起的步骤。

2.根据权利要求1所述的连接电线的方法，其中

在绞合步骤中，将导体绞合在一起使得导体密度是大于等于0.6且小于1.0。

3.根据权利要求2所述的连接电线的方法，其中

在绞合步骤中，将导体绞合在一起使得导体密度是大于等于0.8且小于0.9。

4.根据权利要求1所述的连接电线的方法，其中

在绞合步骤中，在使保持部位之间的距离保持恒定的同时，将导体绞合在一起达至少一圈。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的连接电线的方法，其中

在绞合步骤中，在使多根电线的导体彼此接触之后使仅仅一导体部分的至少两个部位被保持的状态下，使所述两个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转，从而在使保持部位之间的距离保持恒定的同时将导体绞合在一起。

6.根据权利要求1至4的任意一项所述的连接电线的方法，其中

在绞合步骤中，在使多根电线的导体彼此接触之后保持所述导体部分的至少一个部位以及所述覆盖层部分的至少一个部位的状态下，使各个部位中的至少一个部位绕着电线的纵向旋转，从而在使保持部位之间的距离保持恒定的同时将导体绞合在一起。