CN1047459C - 线圈导线与连接元件触点接通的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，线圈末端绕连接元件缠绕时，其上施加机械拉应力，并且同时向线圈导线连接元件组成的系统中耦合振荡能量，尤其是耦合超声波能量，以便把能量加载到触点接通部位。更可取的是，在触点接通点之外把振荡能量耦合到导线中去。从而使振荡沿着拉紧的导线传播，并在线圈导线与连接元件之间促成相对运动，可以使绝缘膜至少部分剥落，于是经超声焊接实现与连接元件的电的和机械的连接。

Description

线圈导线与连接元件触点接通的方法与设备
本发明涉及线圈导线与连接元件触点接通的方法，其中线圈导线绕连接元件缠绕，并且借助供给的能量与连接元件至少在一个接触点实现机械的和电气的连接。此外，本发明还涉及实施该方法的相应设备，该设备具有一个由引导导线装置与一个绕线嘴组成的绕线设备。
为了与线圈导线末端触点接通，特别是与热稳定和高热稳定漆包导线的触点接通，至今在生产中使用了各种极不相同的方法：如果线圈导线末端的漆已经去掉，可以优先使用锡焊或熔焊法。其中锡焊法可以考虑使用软焊料也可以使用硬焊料，熔焊法可以考虑使用例如电弧焊，电子束(EB)-焊、电阻焊、激光焊或者超声波焊。可是因为去掉绝缘漆是一项附加的工艺步骤，所以人们努力实现各工艺综合在一起的整体加工制造，不必事先去除绝缘漆而实现触点接通。为此对热稳定漆包导线一种是可以考虑使用特定的高温软焊料焊法，另一种是可以考虑使用上面已提到的熔焊法。
由于在此所必须提供的能量具有比较高的强度，所以一般为了焊接必须使用附加的金属零件，例如套管、夹片或者小盖片作为辅助材料。特别是从专利EP-B-0200014中已经知道一种超声波焊接法，这种方法在一个唯一的工艺步骤中，经超声波焊接使导线的绝缘层剥落并且横截面变形与接触元件焊接在一起，其中，随后在焊接区直接用一滴快速固化的有机或无机粘接剂覆盖。
后一种方法特别适用于绝缘漆薄的导线，如果提供的是片状连接元件而且能量供给集中于局部。例如在制造电子器件时用于SMD工艺。当线圈导线和/或连接元件处于快速运动时，这种已知方法不太适于自动化生产线圈时线圈导线的触点接通。
本发明的任务是提出一种方法，用这种方法例如用高温稳定绝缘漆包导线在自动化绕线机上绕制线圈时自动绕线机不必停机而在线圈末端实现触点接通。也就是说自动化生产工艺不必为触点接通工艺如熔焊或类似方法而特意中间停顿，为此必须研制一种适当的设备。
根据本发明此项任务用本文开始时所提类型的方法加以解决，即在连接元件上绕线时线圈末端施加机械拉应力，向线圈导线连接元件系统耦合入振荡能量，特别是超声波范围的振荡，并且经摩擦在加偏压的线圈导线与连接元件的各接触区域之间形成触点接通。
在一种本发明的优先实施的方法中，振荡能量可以在触点接通部位之外向线圈导线和/或连接元件耦合。因此尤其是只在向连接元件绕线过程中给线圈导线提供振荡能量。因为振荡沿着拉紧的导线传播并且在导线与连接元件之间引起相对运动，所以绝缘层至少部分剥落，从而与连接元件形成导电连接。这种方法特别适于加工高温稳定漆绝缘的导线制造接触导通部位。
根据本发明为实现本方法在一个适当的设备中，为向线圈导线耦合特别是超声波振荡而给绕线嘴安装了一个超声波换能器，而且在有的情况下此换能器是绕线嘴的一个组成部件。优先采用的方法是为了绕制线圈或者类似的元件，此绕线嘴可按照预先设定的路径运动。为了实现线圈导线与连接元件的触点接通，把线圈导线末端绕在连接元件上，在此超声波换能器与绕线嘴一起完成其绕制运动。特别是绕线嘴本身可以构成超声波换能器。
在本发明范围内不需要附加元件如小盖片、夹片、套管或其它类似的元件。当然在按照本发明方法实现触点接通之后，在连接元件的接触处加以机械保护是有益的，为此可以使用漆、漆铸树脂或软焊料。
一方面本发明优先应用于把各工艺组合成一个整体的制造线圈工艺。在此工艺中，线圈在自动绕线机上绕制，在此绕线机上线圈导线相对于连接元件完成轴向和径向移动。每当需要固定线圈末端时，例如绕线嘴用超声波振荡激励导线。此时令人感到意外的是连接元件的边棱或截面的很小变形就足以实现导线与连接元件足够好的机械的和电气的连接。
另一方面本发明优先应用于用绝缘导线绕制轴式构件，其中优先采用的方法是线圈导线做平行移动，而构件与连接元件一起做旋转运动和纵向运动。在此种情况下，在触点接通工艺步骤中，超声波向导线的耦合特别是从轴向接线处进行。
在两种应用实例中，可选择用超声波振荡从外部激励导线，也可以把能量提供给电气元件或连接元件。在某些情况下，也可以不仅激励导线也激励连接元件，其中为了实现所要求的相对运动这里必须使振荡至少要保证有一定的相移。在所有的应用实例中，根据本发明，主要是利用了振荡的特别是超声波振荡的远距离作用。
借助附图，结合各项权利要求并由下面实施例的附图说明可以了解到本发明的其它细节和优点。
图1示出超声波辅助的绝缘漆包导线绕制线圈的原理图。
图2示出为采用图1结构而设计的超声波换能器。
图3示出具有分离的超声波换能器的设备。
在图1中用1表示接线针，在其上应以适当方式固定线圈导线5，即形成足够可靠的机械和电气连接。接线针1是由金属材料制成的并且优先具有带棱角2的矩形截面。为此线圈导线5必须是电绝缘的，就是说它由一个具有绝缘膜7的金属芯线6组成，绝缘膜7通常用高热稳定的漆膜制成。
这类线圈可在通常市场上销售的自动绕线机上以高速自动绕制，其中，到目前为止只有触点接通做为独立的工艺步骤来完成，这项工艺耗费时间较多。众所周知，绕制线圈需要一个绕线嘴，这个绕线嘴在自动绕线机上是所谓的导线引导器的一个部件，此导线引导器可以按程序预先设定的运动路径一方面用于绕制线圈、而另一方面还用于在连接元件上固定线圈导线。
在图1中表示出一个具有中心空腔的通道11和园滑的功能末端13的绕线嘴10。线圈导线5，例如绝缘漆包铜线，穿过绕线嘴10的空腔通道11。绕线嘴10和/或带有接线针1的构件可以用超声波激励。特别是绕线嘴10与一个在图中没有详细示出的超声波换能器结合在一起，此换能器激励整个绕线嘴10，以预先给定幅度的振荡沿双箭头方向振动。
如果在接线针1和带有超声波换能器的绕线嘴10之间有距离X作为作用程度并且在线圈导线5上施加机械拉应力，那么就可以经拉紧的导线5上传输形成驻波的振荡。经适当选择参数可以在结构为矩形针的连接元件1的各棱角处达到幅度最大值。
由于超声波的远程作用，所以在导线5和接线针1的各棱角2之间形成相对运动。由于这种相对运动，在导线5上与棱角2接触处的漆膜被剥落。从而经焊接作用在接线针1的棱角2处形成触点接通2a。
实验表明，在接线针1的棱角2处出现某些变形。从而形成足够可靠的材料连接，这种连接实现了电接触。有时为了对绕好的接线针1在机械上进一步加以保护，在一个紧随其后的工艺步骤中可将保护漆、浇铸树脂或软焊料覆盖其上。但是后一种材料的涂覆是在真正的电气导通连接实现之后进行的。
图2是图1所示绕线嘴的具体结构：由线圈导线储备器15引出线圈导线5，经一个用作转向装置16的辊轴沿中心方向通过形成绕线嘴的超声波换能器20。超声波换能器有一同轴通道21并且在其反向端装有一个振荡转换器22。整个绕线嘴20包括振荡转换器22和其前面的制成喇叭状的部分23，设计成其几何长度为数倍λ/2，使其处于谐振状态。
当导线5穿过绕线嘴的振荡转换器22及与其连接在一起的导引通道21时，导线5被激励纵向振荡，其振幅由喇叭口23决定。人们从自动绕线机导线引导器的功能可以知道，制成绕线嘴20形状的超声波换能器由于其结构紧凑可以以同样方式完成移动和转动。
图2所示用超声波激励的绕线嘴20的特殊优点在于，通过振荡对通道21中的漆屑和润滑剂的沉积物起到清除作用。
在图2中线圈导线5沿中心方向导入绕线嘴通道21。也可以设计成这样的装置，在这些装置中导线5沿倾斜方向进入绕线嘴。从而可以实现导线5的运动方向垂直于超声波的振动方向，对某些应用这种结构是有益的。
在图3中导线5由一个线圈导线储备器15引出，通过一个已知的绕线嘴25并且经过一个属于绕线嘴25的辊轴16，将导线偏转绕在一个有接线针36和37的轴式构件35上。在这种情况下，在绕线嘴25与构件35之间单独设置了一个超声波换能器30，为了耦合振荡，导线5紧贴换能器30而过。在这样一种装置中，如下的结构是有益的，即导线只进行平行移动，而让具有轴式接线针36和37的构件35本身不仅进行旋转运动、而且也进行纵向运动。在用导线5向接线针36和37绕线期间超声波换能器30被激励，于是经导线5完成振荡传输。由于具有粗糙表面的接线针36和37和导线5之间相对运动，从而在磨损掉绝缘层之后形成触点接通36a和37a。
在上述实施例中，出发点是选择矩形截面的针或舌形窄片作为连接元件，其中各棱角确定了触点接通部位。实际上也有可能采用其它几何形状的连接元件，对这些元件应采用适当的方法使其表面变粗糙或使其外形成一定的形状，以使某些区域构成触点接通部位。

Claims (8)

1．线圈导线与连接元件实现触点接通的方法，其中线圈导线是绕连接元件绕制的，并且经施加能量使该线圈至少有一点机械的和电气的与连接元件连接在一起，
具有以下特征：
a．在连接元件上绕线时，线圈末端施加机械拉应力，
b．在线圈导线/连接元件系统中耦合超声波范围的振荡能量，
c．在施加机械拉应力的线圈导线与连接元件接触的各区域之间经磨擦形成触点接通。
2．根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
振荡是在接触点之外耦合到线圈导线和/或连接元件之中的。
3．根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
只是当线圈导线在连接元件上进行绕制时，才向线圈导线耦合振荡能量。
4．根据权利要求1所述方法，
其特征在于，
线圈导线相对于连接元件沿轴向和径向做运动。
5．根据权利要求1所述方法，
其特征在于，
线圈导线做平行移动，而具有连接元件的构件做旋转运动和纵向运动。
6．根据上述权利要求之一所述方法，
其特征在于，
使用一种具有多边形横截面的连接元件，用其形成的各个棱角做触点接通部位。
7．根据权利要求1所述方法，
其特征在于，
已经触点接通的连接元件要加上机械保护。
8．根据权利要求7所述方法，
其特征在于，
可用漆浇铸树脂或软焊料作机械保护。
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