CN107004962B - 导线和制备导线以接收接触元件的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于制备导线以用于安装端子的方法。该方法包括从导体去除绝缘层以暴露导体的一部分。该方法还包括通过向导电箔层施加压力而将导电箔层附接到导体的暴露部分的一部分。

Description

导线和制备导线以接收接触元件的方法
技术领域
下面描述的物品和方法一般涉及制备导线以接收接触元件的领域。
背景技术
诸如电池电缆这样的汽车电缆可以包括铝导体，其可以比常规铜导体更轻且便宜。诸如环形端子这样的接触元件被压接或以其它方式固定到铝导体的裸露端部，以形成端接端。接触元件通常由铜基合金(例如黄铜)制成，或者用与铝不同的另一种材料制成。
然而，铝导体的裸露端可能易于氧化(例如，蓝宝石氧化(sapphire oxidation))，其可以妨碍裸露端和接触元件之间的导电性，并且因此可以防止由接触元件正确的端接。当铝导体端接到比铝更碱性的材料(例如黄铜)时，并且当导体和接触元件之间的界面处存在湿气时，铝导体也可能易于遭受电腐蚀。电镀腐蚀会导致铝的溶解，这会不利地影响铝导体和接触元件之间的导电性。一旦端接，则与常规铜导体相比，在低温(例如80℃)下，铝导体在其端接端处更容易遭受机械蠕变，这可能导致不期望的阻抗。铝导体也比铜导弱，这会导致铝导体在端接后更容易从接触元件拉出。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于制备导线以接收接触元件的方法。导线包括导体和围绕导体的绝缘层。导线由第一材料形成。该方法包括从导体去除绝缘层，以暴露导体的一部分。该方法还包括将导电箔层和导体的暴露部分的至少一部分连结在一起。导电箔层由第二材料形成。
根据另一个实施例，提供一种用于将接触元件安装到导线的方法。导线包括导体。导体包括暴露部分并且由第一材料形成。该方法包括将导电箔层和导体的暴露部分连结在一起。该方法还包括将接触元件固定到导体的暴露部分和导电箔层。导电箔层由第二材料形成。端子由第三材料形成。
根据另一个实施例，端接的导线包括导体。导体包括暴露部分并且由第一材料形成。通过将导电箔层和导体的暴露部分连结在一起并将接触元件固定到导体的暴露部分和导电箔层的过程来制备端接的导线。导电箔层由第二材料形成。接触元件由第三材料形成。
根据另一个实施例，端接导线包括股线、导电箔层和接触元件。导线包括导体。导体包括暴露部分并且由第一材料形成。导电箔层由第二材料形成。接触元件由第三种材料形成。导电箔层与导体的暴露部分连结。端子被固定到导体的暴露部分和导电箔层。
附图说明
相信通过结合附图从以下描述将会更好地理解某些实施例，其中：
图1是示出了根据一个实施例的在将导电箔层安装在导线的导体上之前的导线、导电箔层和端子的透视图；
图2是示出安装在图1的导线上的导电箔层的透视图；
图3是安装在图1的导线上的端子的透视图；
图4是沿图3的4-4线截取的截面图。
图5是根据另一实施例的在将导电箔层安装到导线的导体上之前的导线、导电箔层和端子的透视图；
图6是安装在图5的导线上的端子的透视图；
图7是沿着图6中的线7-7截取的截面图；
图8是根据另一实施例的在将导电箔层安装到导线的导体上之前的导线、导电箔层和端子的透视图；
图9是示出根据另一实施例的在将套管安装在导线的导体之前的导线和套管的透视图；
图10是图9的导线的透视图，但套管安装在导体上。
具体实施方式
针对图1-10的视图和示例，其中相同的附图标记在整个视图中指示相同或相应的元件，图1示出了具有导体12和围绕导体12的绝缘层14的导线10。绝缘层14被示出为从导体12移除，以暴露导体12的裸露部分16。绝缘层14可以通过各种合适的方法中的任何一种去除，例如通过与一组剥线器相互作用。尽管示出了多股绝缘导体，但是应当理解，可以使用具有不同数量/尺寸的股线(strand)的各种合适的替代导体中的任何一种，包括具有单股股线(例如，固体导体)和/或没有绝缘措施(例如，接地导体)的导体。
如图1和图2所示，导电箔层18可以附接在导体12的裸露部分16的一部分上。在一个实施例中，导电箔层18可以缠绕在导体12的裸露部分16周围，如图2所示，并且可以将压力施加到导电箔层18(沿箭头P的方向)。在一个实施例中，向导电箔层18施加的压力可以是简单地将导电箔层18覆盖到导体12的裸露部分16上的结果(例如，通过抓持导电箔层18的端部并将其包裹在裸露部分16周围)。在某些实施例中，所需的压力可以用手工、用工具(例如，钳子)或各种其它合适的方法中的任何一种来施加。
一旦导电箔层18已经被设置到导体12的裸露部分16上，则导体12的裸露部分16和导电箔层18就可以连结在一起。在一个实施例中，裸露部分16和导电箔层18可以例如通过超声波焊接这样的焊接方法连结在一起。将裸露部分16和导电箔层18焊接在一起可以将导电箔层18结合到导体12上，并将导体12的股线结合在一起，以形成融合部分(例如焊核)。焊接也可以有助于破碎并分离导体12上形成的任何氧化物，这种氧化物可能会对导体12和导电箔层18之间的导电性产生不利影响。因此焊接可以增强导体12与导电箔层18之间的导电特性。
一旦导体12和导电箔层18连接在一起，则端子20可以在导电箔层18上滑动，并且例如通过压接工具而被固定到裸露部分16和导体12的融合部分，以便用于例如形成端接导线21，如图3和4所示。在一个实施例中，如图3所示，端子20的压接部分24的外表面22可以被加强，例如通过在压接部分24的分离点28处施加焊料26，以增强端子20和导体12之间的连接的耐久性。在某些实施例中，在将端子20附接到导体12之前，端子20可以镀镍或镀有另一种导电材料。在这样的实施例中，镀镍可以保护端子免受电镀腐蚀，以增强导体12与形成端子20的材料(例如黄铜)之间的导电性。端接端可另外地或替代地浸入熔融的焊料中，以增强端接导线21的耐久性。应当理解，虽然端子20被示出为环形端子，但是应当理解，例如，诸如开槽端子、汇流条或终端块(termination block)这样的任何各种合适的替代接触元件都可以附接到导线10。还应当理解，端接导线21被设想为用于各种合适的应用，例如作为车辆电池电缆。
导体12和导电箔层18可以由不同的导电材料形成，其中导电箔层18具有与导体12大致相同或比之更高的导电性。结果，当导电箔层18被置于导体12和端子20之间时，与不存在的导电箔层18(即，导体12和端子20完全彼此接触相比，导电箔层18可以增强导体12与端子20之间的导电性)。在一个实施例中，导体12可以由铝或铝合金形成，导电箔层18可以由铜形成，并且端子20可以由黄铜形成。在这种实施例中，导电箔层18的铜可以允许铝导体12和黄铜端子20之间的相互作用，以与将黄铜端子20直接压接到铝导体12(在某些情况下其可以是非导电)相比更具导电性。应当理解，导电箔层18可以由与导体12一样导电或更导电的材料形成。在某些实施例中，导体12可以由导电性约为3.5×107S/m(20℃)或以下的导电材料形成，且导电箔层18可以由导电率为约4.1×107S/m(20℃)或以上的导电材料形成。在其他实施例中，导体12可以由基本上易于氧化的导电材料形成，例如铝合金、铬合金和/或镁合金，并且导电箔层18可以由基本上不易氧化的导电材料形成，例如铜合金、银、镍和/或金。应当理解，上述用于导体12、导电箔层18和端子20的不同金属可以是各种不同金属或金属合金中的任何一种，例如铜或铜合金，例如黄铜。
如图1所示，导电箔层18被示出为具有长度L1、宽度W和厚度T，并且导体12的裸露部分16被示出为具有长度L2、直径D和周长C。在一个实施例中，导电箔层18的长度L1和宽度W可以分别小于导体12的裸露部分16的周长C和长度L2，使得当导电箔层18不附接到导体12时，导体箔层18既不到达导体12的端部也不完全包围该端部。在另一个实施例中，导电箔层18的长度L1可以分别大于导体12的裸露部分16的周长C，使得当导电箔层18附接到导体12时，导电箔层18在其端部处重叠，使得其完全围绕裸露部分16。在某些实施例中，导体的直径D可以显著大于导电箔层18的厚度T，并且在某些实施例中，可以具有约100:1至约500:1的比例，并且在某些实施例中，可具有约200:1的比例。在一个实施例中，对于0AWG的导线，长度L1可以是大约40mm，宽度W可以是大约18mm，厚度T可以是大约0.035mm，长度L2可以是大约20mm，直径D可以约8mm，周长C可以是约25mm。应当理解，本文描述为箔(例如导电箔层18)的层应被理解为意指该层是基体长度和宽度显著大于基体厚度的片状基体。在某些实施例中，层的相组合的长度和宽度与层的厚度的比可以是约500:1至约100000:1的比例。在某些实施例中，该比例可以为约10000:1至约25000:1，优选为约14000:1。
在一些实施例中，单独或与导电箔层18组合的导体12的裸露部分16可以在施加导电箔层18之前或之后被清洁，以去除导体12上的和/或导体12和导电箔层之间的任何氧化物，由此增强导体12、导电箔层18和端子20之间的导电性的有效性。在一个实施例中，可以通过吹扫离子空气系统(blown-ion air system，未示出)所执行的等离子处理工艺来清洁导体12和/或导电箔层18。吹扫离子空气系统可以通过狭窄的喷嘴迫使加压空气朝向电极运动、并且吹到裸露部分16上。电极在加压空气中产生带正电荷的离子，其随后被喷嘴加速并达到导体12的裸露部分16上。空气流中的带正电荷的离子使裸露部分16的外表面带有正电，从而增加其表面能，以去除任何氧化物。在另一个实施例中，导体12和/或导电箔层18可以通过高温感应加热工艺进行清洁，其使用各种燃料(例如，氢气、乙醇和/或乙炔)中的任一种向导体12和/或导电箔层18施加火焰。
在某些实施例中，导体12的裸露部分16和导电箔层18可以通过钎焊来接合，例如通过将裸露部分16和导电箔层18一起浸入熔融材料(例如熔融锡)或将裸露部分16和导电箔层18电阻钎焊在一起，例如，这两种方法都可以增强裸露部分16、导电箔层18和端子20之间的导电性。应当理解，清洁裸露部分16和/或导电箔层18可以促进焊料的施加。然而，可以在焊接之外或除了上述清洁过程之外或代替上述清洁过程，而执行钎焊。还应当理解，裸露部分16和/或导电箔层18可以经历任何种类的其他合适的处理过程，以准备好用于将终端20固定。
图5-7示出了分别与图1-4中示出的导线10、导电箔层18和端子120类似或相似的导线110、导电箔层118和端子120。例如，导线110可以包括导体112、绝缘层114、裸露部分116和导电箔层118。然而，可以通过向导体箔层118施加压力(沿箭头P的方向)而将导电箔层118连接到导体112的裸露部分116，而不进行任何焊接(超声波焊接或其它焊接)。在这种结构中，端子20可以在裸露部分16处在股线束(例如，123)上滑动并且固定到股线束(例如，123)，例如通过使用压接工具。端子120的压接部分124的外表面122可以被加强，例如通过在压接部分124的分离点128处施加焊料126。
图8示出了在许多方面分别与图1-4中的导线10、导电箔层18和端子20相似或相同的导线210、导电箔层218和端子220。例如，导线210可以包括导体212、绝缘层214和裸露部分216。然而，导电箔层218可以是具有沿上表面和下表面(显示了上表面230)分布的多个升高部分(例如，点)的波状遮蔽物。当导电箔层218附接到导体212的裸露部分216时，这些点会研磨导体212的裸露部分216(例如，去除任何氧化)，以促进裸露部分和导电箔层218之间的有效电接触。如果如上所述通过钎焊将裸露部分216和导电箔层218连结在一起，则焊料可以收集在这些点之间限定的凹穴中，以有助于裸露部分216和导电箔层218之间的有效结合。在一个实施例中，导电箔层218可以由镍形成，并且导体212可以由铝形成。
图9-10示出了在许多方面与图1-4所示的导线10相似或相同的导线310。例如，导线310可以包括导体312、绝缘层314和裸露部分316。然而，除了或代替导电箔层(例如，18)，可以提供套管331。套管331可以如上所述类似地连结到裸露部分，随后可以将端子(未示出)固定到其上。
还考虑了终端导线(例如替代性的端接导线)的另一替代实施例。替代性的端接导线在许多方面可以类似于上述的端接导线21，不同的是替代性的端接导线不包括导电箔层(例如18)。为了制备替代性的端接导线，绝缘层(例如14)的一部分可以从导体(例如12)去除，以暴露导体(例如12)的裸露部分(例如16)。然后，可以清洁裸露部分(例如，通过等离子处理工艺)并焊接(例如，通过超声波焊接)，以将导体的各个股线结合在一起。清洁和焊接的步骤可以以任何顺序进行。一旦被焊接，则裸露部分可以被钎焊(例如，通过锡浸渍或电阻钎焊)。然后，可以将端子(例如，20)附接到裸露部分绝缘层，以形成替代性的端接导线。在一个实施例中，导体112可以由铝形成，并且导电箔层可以由镍形成。
例子
在与上述端接导线21相似的端接导线上进行测试。被测试的端接导线是0AWG(1/0)的铝导线，其包括经测量为约20mm的裸露部分(例如14)，长度(例如L1)为约40mm、宽度(例如W)为约18mm、厚度(例如T)为约0.035mm的铜导电箔层(例如18)，和黄铜端子。将铜导电箔层手工包裹在裸露部分上，并随后被超声波焊接，以形成焊核。随后将一个终端压到焊核上。然后执行十次单独的电阻测试，来测量导体和端子之间的电阻(例如，在图3所示的点A和B之间)。每一测试得到0.041欧姆到0.045欧姆的电阻，具有例如0.043欧姆的示例性电阻。用作车载电池电缆的最大允许电阻为0.057欧姆。
还进行了比较测试，以与0AWG(1/0)的铝导线的不同端子的测试结果进行比较，该铝导线包括经测量为约20mm的裸露部分(例如14)，长度(例如L1)为约40mm、宽度(例如W)为约20mm和厚度(例如T)为约0.035mm的铜导电箔层(例如18)，和黄铜端子。使用上述方法中的某种方法来组装各种不同的端接导线，并对端接导线进行电阻测试。电阻测试的结果如下：
Figure GDA0002735320700000071
Figure GDA0002735320700000081
已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的实施例和示例的前述描述。它不是穷尽的或将所披露的内容限制为所描述的形式。鉴于上述教导，许多修改是可能的。已经讨论了这些修改中的一些，并且本领域技术人员将理解其它修改。选择和描述实施例是为了最好地说明本发明的原理和各种实施例，其适合于预期的特定用途。本公开的范围当然不限于本文所阐述的示例或实施例，而是可以由本领域普通技术人员在任何数量的应用和等效设备中使用。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。此外，对于所要求保护和/或描述的任何方法，无论该方法是否结合流程图进行描述，应当理解，除非另有说明由上下文指定或要求的，在执行方法中执行的步骤的任何显式或隐式排序并不意味着这些步骤必须以所呈现的顺序执行，并且可以以不同的顺序或并行执行。

Claims (29)

1.一种将导线与接触元件端接的方法，所述导线包括导体和围绕所述导体的绝缘层，所述导体由铝形成，所述方法包括：
从导体去除绝缘层，以暴露导体的一部分，暴露部分具有周长；
将导电箔层或套管安装在导体的暴露部分上，使得导电箔层或套管完全围绕导体的暴露部分的周长；
将导电箔层或套管与导体的暴露部分焊接在一起，以形成融合部分；和
将接触元件安装在融合部分上，其中：
导电箔层或套管由铜形成；
导电箔层或套管包括波状遮蔽物，该波状遮蔽物具有沿上表面和下表面分布的多个升高部分；和
当导电箔层或套管安装到暴露部分时，在焊接导电箔层或套管之前升高部分会研磨导体的暴露部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述导电箔层或套管和所述导体的暴露部分焊接在一起包括，将所述导电箔层或套管超声波焊接到所述导体的暴露部分。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括，在连结所述导电箔层或套管之前，清洁所述导体的暴露部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其中清洁所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管包括对所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管进行等离子处理。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括将焊料施加到所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将焊料施加到所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管包括，将所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管浸入熔融材料中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述导体具有一直径，所述导电箔层或套管具有一厚度，并且所述导体的直径与所述导电箔层或套管的厚度的比为约200:1。
8.一种用于在导线上安装接触元件的方法，所述导线包括导体，所述导体包括暴露部分并且由铝形成，所述方法包括：
将导电箔层或套管安装在导体的暴露部分上；
将导电箔层或套管与导体的暴露部分焊接在一起，以形成融合部分；和
将接触元件固定到融合部分，其中：
导电箔层或套管由铜形成；
接触元件由与导体的暴露部分和导电箔层或套管不同的材料形成；
导电箔层或套管包括波状遮蔽物，该波状遮蔽物具有沿上表面和下表面分布的多个升高部分；和
当导电箔层或套管安装到暴露部分时，在焊接导电箔层或套管之前升高部分会研磨导体的暴露部分。
9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述导电箔层或套管和所述导体的暴露部分焊接在一起包括，将所述导电箔层和所述导体的暴露部分超声波焊接在一起。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括，在将所述导电箔层或套管与导体的暴露部分焊接在一起之前清洁所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管。
11.根据权利要求10所述的方法，其中清洁所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管包括，对所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管进行等离子处理。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括将焊料施加到所述融合部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中施加焊料包括，将所述融合部分浸入熔融材料中。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述导体具有一直径，所述导电箔层或套管具有一厚度，并且所述导体的直径与所述导电箔层或套管的厚度的比为约200:1。
15.根据权利要求8所述的方法，还包括对所述接触元件的外表面进行钎焊。
16.一种端接导线，其包括导体，所述导体包括暴露部分并且由铝形成，所述端接导线通过以下过程制备：
将导电箔层或套管安装在导体的暴露部分上；
将导电箔层或套管和导体的暴露部分焊接在一起，以形成融合部分；和
将接触元件固定到所述融合部分，其中：
导电箔层或套管由铜形成；
接触元件由与导体的暴露部分和导电箔层或套管不同的材料形成；
导电箔层或套管包括波状遮蔽物，该波状遮蔽物具有沿上表面和下表面分布的多个升高部分；和
当导电箔层或套管安装到暴露部分时，在焊接导电箔层或套管之前升高部分会研磨导体的暴露部分。
17.根据权利要求16所述的端接导线，其中所述导体是裸露导体。
18.根据权利要求16所述的端接导线，其中将所述导电箔层或套管和所述导体的暴露部分焊接在一起的步骤包括，将所述导电箔层或套管和所述导体的暴露部分超声波焊接在一起。
19.根据权利要求16所述的端接导线，还包括在将所述导电箔层或套管与导体的暴露部分附接在一起之前清洁所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管。
20.根据权利要求19所述的端接导线，其中清洁所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管的步骤包括对所述导体的暴露部分和所述导电箔层或套管进行等离子处理。
21.根据权利要求16所述的端接导线，其中所述过程还包括将焊料施加到所述融合部分。
22.根据权利要求21所述的端接导线，其中施加焊料的步骤包括将所述融合部分浸入熔融材料中。
23.根据权利要求16所述的端接导线，其中所述导体具有一直径，所述导电箔层或套管具有一厚度，并且所述导体的直径与所述导电箔层或套管的厚度的比为约200:1。
24.根据权利要求16所述的端接导线，其中所述过程还包括对所述接触元件的外表面进行钎焊。
25.一种端接导线，包括：
包括导体的导线，所述导体包括暴露部分并由铝或铝合金形成，该暴露部分具有周长；
导电箔层或套管，由铜形成且安装在导体的暴露部分上，使得导电箔层或套管完全围绕导体的暴露部分的周长；
接触元件，由与导体和导电箔层或套管不同的材料形成；其中：
导电箔层或套管与导体的暴露部分焊接，以形成融合部分；
接触元件固定到所述融合部分；
导电箔层或套管包括波状遮蔽物，该波状遮蔽物具有沿上表面和下表面分布的多个升高部分；和
当导电箔层或套管附接到暴露部分时，在焊接导电箔层或套管之前升高部分会研磨导体的暴露部分。
26.根据权利要求25所述的端接导线，其中所述导体是裸露导体。
27.根据权利要求25所述的端接导线，其中接触元件用黄铜形成。
28.根据权利要求25所述的端接导线，其中所述导电箔层和所述导体的暴露部分通过超声波焊接连结在一起。
29.根据权利要求25所述的端接导线，其中所述导体具有一直径，所述导电箔层或套管具有一厚度，并且所述导体的直径与所述导电箔层或套管的厚度的比为约200:1。
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