CN109637751A - 用于制造被绝缘的汇流条的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造绝缘导电材料的方法，所述方法包括：提供电线，将掩模材料涂敷到所述电线的一个或多个区域，通过以下方式用绝缘材料涂覆所述电线的与所述一个或多个区域不同的区域：以第一电荷极性使所述电线带电，提供带电的绝缘材料颗粒的介质，所述带电的绝缘材料颗粒带有相反极性的电，将带电的电线通过所述介质，由此所述绝缘材料颗粒结合所述导电材料的与所述一个或多个区域不同的区域，将所述绝缘材料颗粒固化，以及将溶剂涂布到所述掩模材料，由此去除所述掩模材料，其中固化的绝缘材料颗粒基本上不受所述溶剂影响。

Description

用于制造被绝缘的汇流条的方法
相关申请的交叉引用
本申请是2016年4月18日提交的美国专利申请号15/131,191的部分继续申请，其完整内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般涉及被绝缘的导体。更具体地，本发明涉及用于制造绝缘的汇流条的方法。
背景技术
典型的移动设备可以采用两个以上的蓄电池电芯来向移动设备提供电力。可以经由所谓的汇流条将多个蓄电池以串联或并联配置连接，所述汇流条典型地对应于一个或多个适当地依尺寸制造以处理所需电流量的导电材料条。
通常需要使汇流条绝缘以防止在汇流条和移动设备的其他电气部件之间的短路情况。一种用于制造被绝缘的汇流条的方法包括将一段导电材料切成所需长度并且将两份绝缘材料切成相同长度。例如，可以将各个部件切成20cm的长度。将各份绝缘材料分别放置在导电材料的顶面和底面上，以使导电材料绝缘，由此提供被绝缘的汇流条。在后续操作中，可以去除绝缘材料的部分以暴露导电材料，从而有利于进行与汇流条的电连接。
典型的用于去除绝缘材料以暴露导电材料的方法要求正在被去除的部分在朝外的表面上。例如，在使用激光和/或机械手段去除绝缘部分时就是这种情况，因为方法可能需要到达正在去除的部分的直接视线。然而，当待去除的绝缘部分在朝内的表面上时，使用这些方法去除绝缘材料可能是不切实际的。
根据以下公开内容，现有的用于制造被绝缘的汇流条的方法的其他问题将变得明显。
发明内容
在一个方面，一种用于制造绝缘导电材料的方法包括：提供电线；将掩模材料涂敷到所述电线的一个或多个区域；通过以下方式用绝缘材料涂覆所述电线的与所述一个或多个区域不同的区域：以第一电荷极性使所述电线带电；提供带电的绝缘材料颗粒的介质，所述带电的绝缘材料颗粒带有相反极性的电；将带电的电线通过所述介质，由此所述绝缘材料颗粒结合所述导电材料的与所述一个或多个区域不同的区域；将所述绝缘材料颗粒固化；以及将溶剂涂敷到所述掩模材料，由此去除所述掩模材料，其中固化的绝缘材料颗粒基本上不受所述溶剂影响。
在第二方面，一种用于制造被绝缘的汇流条的方法包括：提供绝缘电线，将所述绝缘电线切割成所需长度，从所述绝缘电线的部分剥去绝缘体，将所述绝缘电线弯曲成预定形状，以及将所述绝缘电线的剥去绝缘体的部分精压(coin)。
在第三方面，根据本公开的汇流条包括：电线，和覆盖所述电线的一部分的绝缘材料，其中所述电线的其他部分是暴露的。所述电线的暴露的部分中的至少一个可以位于所述电线的两个被所述绝缘材料覆盖的部分中间。
附图说明
图1示出了用于制造被绝缘的汇流条的示例性操作；
图2A-2D示出了汇流条在图1的制造过程期间的多个阶段；
图3示出了用于进行制造过程的电泳(electrophoreses)涂覆操作的示例性系统；以及
图4示出了根据图1的制造过程形成的示例性汇流条。
具体实施方式
以下描述用于制造被绝缘的汇流条的方法和系统。
图1示出了用于制造被绝缘的汇流条的示例性操作。在框100处，可以提供和/或制备导电材料。导电材料可以对应于铜及其合金、铝、镍、银、不锈钢或不同的导电材料。
在制备期间，可以以多种形式提供导电材料。例如，可以以电线的形式提供导电材料。如本文中所使用的术语“电线(wire)”应理解为具有其通常含义，即已被拉出成细的柔性线状物(thread)或棒状物的金属，如可以以连续的卷轴或线圈储存和商业销售。这与在常规汇流条的制造中典型使用的导电材料形成对比，其典型地包括被冲压、切割或打孔以形成所需形状的平面条状物的金属的平面片材。
可以将多种形状和尺寸的电线用于本公开的导电材料。例如，可以采用规格为.005mm以上的电线，并且可以采用宽度为.05mm以上的电线。例如，电线的横截面形状可以是圆形、椭圆形、长方形或具有任意边数的多边形。电线的边缘可以是直角的、斜角的、圆形的等。电线可以具有电绝缘涂层或可以是完全裸露的(即没有电绝缘涂层)。如果电线设置有电绝缘涂层，则如以下进一步描述可以在后续制备步骤期间去除涂层的部分。
导电材料的制备还可以包括使用多种过程使电线成形以获得所需的形状，如图2A所示的导电条的形状。在多个实例中，可以将电线切成所需长度。另外，可以将电线的部分精压(即，通过施加力使其扁平)。例如，精压可以特别适合于具有圆形横截面形状的电线以在电线中形成平坦的区段或焊盘，从而有利于焊接或钎焊。可以另外地使电线成形、弯曲或以其他方式机械形变以获得汇流条所需的形状或轮廓。可以根据需要另外地使电线硬化或退火。
导电材料的制备还可以包括用有机溶剂或洗涤剂将电线清洁以去除任何油脂。在一些实例中，可以用酸将电线清洁以去除在导电材料的外表面上的氧化层，所述氧化层可能干扰以下将描述的电泳涂覆操作。可以在电泳涂覆之前施加其他预处理过程，如表面磷化。
如果电线包括电绝缘涂层，则导电材料的制备还可以包括绝缘涂层的一些或全部的去除或剥去。例如，可以从电线的待钎焊、焊接或以其他方式电连接到其他电气部件的部分剥去电绝缘涂层，而在电线的其他部分上的电绝缘涂层可以保持原样。如果所选的电线是完全裸露的并且不包括电绝缘涂层，则可以如图1所示的示例性方法的框105-120中概述且如以下描述对电线进行电泳涂覆操作以将电绝缘涂层涂敷到电线的部分。
在本公开的示例性方法的框105处，可以将掩模材料涂敷到导电材料的一个或多个区域以防止在后续操作中绝缘材料沉积在那些区域上。例如，如图2B所示，可以将掩模材料210涂敷到导电材料205的表面。掩模材料210可以对应于电绝缘材料。例如，掩模材料210可以对应于光刻胶材料如聚(甲基丙烯酸甲酯)、SU-8、聚(甲基戊二酰亚胺)、酚醛树脂、聚合物材料(如聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯)、有机硅、介电材料(如二氧化硅、金属氧化物)或具有类似掩模性质的不同材料。
在一些实施方式中，可以在涂敷掩模材料210之后涂敷上文提到的用于清洁导电材料的溶剂。在这方面，掩模材料210可以选择为不受溶剂影响。例如，在溶剂基于酸的情况下，所选的掩模材料可以不受酸影响。在溶剂基于碱的情况下，所选的掩模材料可以不受基于碱的溶剂影响。
可以通过印刷过程涂敷掩模材料210，由此印刷机通过喷嘴将掩模材料210喷洒到导电材料200上。在其他实施方式中，可以通过用掩模材料210饱和的辊来涂敷掩模材料210。还可以通过机械刷涂来涂敷掩模材料210。在另外的其他实施方式中，可以通过丝网(screening)过程涂敷掩模材料210。
可以在涂敷后使掩模材料210固化。例如，可以将掩模材料210空气干燥或烘烤，使其经受UV线或电子束，以使掩模材料固化。在一些实施方式中，可以将掩模材料210在110℃的温度烘烤10分钟以使掩模材料210固化。
在框110处，可以将具有涂敷的且固化的掩模材料210的导电材料205放置在绝缘体沉积室如图3所示的绝缘体沉积室300中。参照图3，绝缘体沉积室300采用阴极电沉积法，其中胶体绝缘材料颗粒312悬浮在液体介质(如丙烯酸系树脂)中。介质与DC电源305的第一极性耦接。DC电源305的相反极性与导电材料205电耦接。DC电源305可以产生约20-80Vdc的电压。在介质中的绝缘材料颗粒312在由DC电源305产生的电场的影响下迁移到导电材料106的外表面，由此用胶体绝缘材料颗粒312覆盖导电材料106的外表面的任何在电学上暴露的区域。
绝缘材料颗粒312可以对应于能够形成稳定悬浮液的任何胶体颗粒，其可以携带电荷。例如，绝缘材料颗粒312可以对应于多种聚合物、颜料、染料和陶瓷。可以采用具有类似性质的不同材料。
上述过程能够在导电材料205上产生绝缘层215(图2C)，所述绝缘层具有至少.014mm的厚度，小于10mA的泄漏电流，和当通过在绝缘体上施加500V DC进行测量时至少100MΩ的绝缘电阻。另外，在暴露于具有95％的相对湿度的60℃的环境500小时后，并且在在-40℃至90℃之间温度循环一百次后，绝缘层215保持ISO 0级的与导电材料205的交叉影线(cross-hatch)附着等级。
返回图1，在框115处，在将所需厚度的绝缘材料沉积在导电材料205上后，将涂覆的导电材料205从沉积室300中移出，然后进行固化过程。如图2C所示，在从沉积室300中移出后，在导电材料205的除了被掩模材料210覆盖的那些区域之外的所有区域上形成绝缘层215。
在固化期间，可以将热量施加到被绝缘的导电材料以加速存在于绝缘层215的胶体绝缘材料颗粒中的任伺溶剂的去除。热量还可以使绝缘层215的胶体绝缘材料颗粒在导电材料205的外表面的周围均匀地分散，由此在绝缘层215和导电材料205之间形成持久的结合。热量还可以使绝缘层的化学交联具有更好的稳定性。在一个实施方式中，可以将被绝缘的导电材料加热到约180℃的温度达30分钟的时间。
在框120处，如图2D所示，可以去除掩模材料210以暴露导电材料205的一个或多个区域。在一个实施方式中，可以采用与上述用于制备导电材料的溶剂不同的溶剂，如稀硫酸。例如，在用于清洁导电材料的溶剂基于酸的情况下，用于去除掩模材料的溶剂可以对应于基于碱的溶剂，反之亦然。
参照图4，示出了图示根据上述制造过程形成的被绝缘的汇流条400的平面图。汇流条400可以由已经切成所需长度、弯曲成所需形状并且精压以形成有利于与其他电气部件的连接的精压部分402的电线形成。汇流条400还可以包括用电绝缘的涂层、套筒、护套等覆盖的被绝缘的部分404。电线的精压部分402可以是暴露的(即没有被电绝缘的涂层、套筒、护套等覆盖)。可以使用上述方法在电线上形成电绝缘的涂层。备选地，电线可以具有预先存在的电绝缘的涂层(例如，常规的绝缘电线)，并且可以从电线的待与其他电气部件连接的部分(例如，精压部分402)去除电绝缘的涂层。
如所示的，上述实施方式有利于具有复杂形状的被绝缘的汇流条的制备，对于具有复杂形状的被绝缘的汇流条来说，虽然不是不可能，但是将难以使用上述常规手段去除绝缘体。此外，由于汇流条的导电材料由电线形成，导电材料不必使用在常规汇流条的制造中通常采用的冲压、切割和/或穿孔过程来制备，这样的过程一般需要复杂、昂贵的工艺装备和设计考虑，并且通常产生大量的材料浪费。相反地，本公开的电线仅需要切割和机械形变以获得所需形状，这可以以非常少或甚至没有材料浪费来快速且廉价地进行。
尽管已经参照一些实施方案描述了用于制造被绝缘的汇流条的方法，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围的情况下，可以进行多种改变，并且可以替代等效物。在不脱离权利要求的范围的情况下可以进行其他变化以使特定情形或材料适合于上文公开的教导。例如，上述操作可以同样良好地适用于预切割的导电材料区段和/或预切割的导电材料区段的组合件，在于导电材料上形成绝缘层之前，可以将其焊接到一起以提供导电区段的组合件。因此，权利要求不应解释为限于所公开的具体实施方案中的任一个，而应限于落入权利要求的范围内的任何实施方案。

Claims (20)

1.一种用于制造被绝缘的导电材料的方法，所述方法包括：
提供电线；
将掩模材料涂敷到所述电线的一个或多个区域；
通过以下方式用绝缘材料涂覆所述电线的与所述一个或多个区域不同的区域：
以第一电荷极性使所述电线带电；
提供带电的绝缘材料颗粒的介质，所述带电的绝缘材料颗粒带有相反极性的电；
将带电的电线通过所述介质，由此所述绝缘材料颗粒结合所述导电材料的与所述一个或多个区域不同的区域；
将所述绝缘材料颗粒固化；以及
将溶剂涂敷到所述掩模材料，由此去除所述掩模材料，其中固化的绝缘材料颗粒基本上不受所述溶剂影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述带电的绝缘材料颗粒的介质包括悬浮在液体介质中的绝缘胶体颗粒。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电线由铜、铜合金、铝、镍银和不锈钢中的至少一种形成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述掩模材料为电绝缘材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述掩模材料包括光刻胶材料、聚合物材料和介电材料中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在用所述绝缘材料涂覆所述电线之前烘烤所述电线和涂敷的掩模材料，由此将所述掩模材料固化。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在涂敷所述掩模材料之后将第二溶剂涂敷到所述电线，由此从所述导电材料去除表面氧化，其中所述掩模材料基本上不受所述第二溶剂影响。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘材料包括以下各项中的一项或多项的混合物：环氧树脂、环氧/聚酯混合型树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯基本树脂。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在涂敷所述掩模材料之前精压所述电线。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在涂敷所述掩模材料之前将所述电线弯曲成预定形状。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述电线的横截面形状为圆形或多边形。
12.一种用于制造被绝缘的汇流条的方法，所述方法包括：
提供绝缘电线；
将所述绝缘电线切割成所需长度；
从所述绝缘电线的部分剥去绝缘体；
将所述绝缘电线弯曲成预定形状；以及
将所述绝缘电线的剥去绝缘体的部分精压。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述绝缘电线由铜、铜合金、铝、镍银和不锈钢中的至少一种形成。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述绝缘电线的横截面形状为圆形或多边形。
15.一种汇流条，所述汇流条包括：
电线；和
覆盖所述电线的一部分的绝缘材料，其中所述电线的其他部分是暴露的。
16.根据权利要求15所述的汇流条，其中所述电线的暴露的部分中的至少一个位于所述电线的两个被所述绝缘材料覆盖的部分中间。
17.根据权利要求15所述的汇流条，其中所述绝缘材料包括以下各项中的一项或多项的混合物：环氧树脂、环氧/聚酯混合型树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯基本树脂。
18.根据权利要求15所述的汇流条，其中所述电线由铜、铜合金、铝和镍银中的至少一种形成。
19.根据权利要求15所述的汇流条，其中所述电线的暴露部分是经精压的。
20.根据权利要求15所述的汇流条，其中所述电线的横截面形状为圆形或多边形。
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