CN112005440A - 平坦电缆连接 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有平坦上表面(A)和平坦下表面(B)的第一金属电缆(1)，包括从第一金属电缆的平坦表面中的一个以大致90度延伸的至少一个中空立柱(2)，中空立柱5构造成容纳第二金属电缆(3)的端部。一种包括第一金属电缆的连接结构，其中第二金属电缆被插入到第一金属电缆的中空立柱(2)中并与第一金属电缆接合。其还涉及一种制作连接结构的方法，通过10使旋转工具(4)与中空立柱下方的区域中的第一金属电缆的下表面接触而将第二金属电缆(3)摩擦焊接到第一金属电缆来将第一金属电缆接合到第二金属电缆。

Description

平坦电缆连接

技术领域

铜到铝的电气连接通常用于在例如电池电缆连接中将铜触头连接到铝电缆。然而，在焊接不同材料的金属部分时出现问题，因为可能形成脆性金属间化合物并弱化接头。由于金属之间的不同电势，还存在触头腐蚀的风险。

铝基电气电缆由于重量节省和因此燃料消耗的减少是合乎期望的，并且正在日益取代由铜制成的相对沉重的电缆。

本发明涉及一种平坦金属电缆，其设有用于连接第二金属电缆(诸如铝导体)的器件。本发明还涉及一种包括平坦金属电缆的连接结构，其中第二电缆连接到平坦金属电缆。

背景技术

从EP2735397已知用于将铜电缆电气地连接到绞合铝电缆的方法。通过旋转以持续压力放置在触头的底部部分的区域中的工具直到导体的材料变软(由于导体的材料由生成的摩擦热导致的温度升高)而形成连接。该过程受限于圆形电缆连接。

从US2016250984已知平坦电缆和汽车电池之间的连接，其中，铝电缆的平坦部分经由连接螺栓借助于超声波或摩擦焊接连接到机动车辆电机电池。这样的接头的许多对接导致连接的电阻升高。

发明内容

由于要求汽车具有更多功能且希望保持汽车的重量尽可能低，机动车辆的电机空间日益受限。平坦电缆的使用相比圆形电缆占据较少的空间，并且可更容易地弯曲以适合不同的受限空间。然而，平坦电缆不能以简单方式接合到其他电缆。

铝在暴露于空气时在其表面上很快地形成氧化物，并且该氧化物难以在焊接过程中破坏，除非应用特殊方法。

因此，需要找到一种平坦电缆，其带有可用来将平坦电缆以一种方式接合到第二电缆的连接，使得限制连接中的对接的数量和用于接合的过程步骤的数量，并且同时给出跨过接头的高传导性。

本公开涉及一种构造成适应第二电缆的平坦电缆，其中平坦电缆具有从电缆的平坦上侧或下侧延伸的中空立柱。该立柱优选地位于电缆的一个端部或两个端部处。

立柱可焊接到电缆上，或以其他合适方式附接，但是用于制作带有从平坦表面中的一个延伸的中空立柱的平坦电缆的优选方法为反向挤压。通过反向挤压将立柱集成到电缆的材料中，电缆连接的传导性和机械性能不会由焊接恶化。

为了将电缆与发动机的其他金属部分隔离，电缆的一部分可由聚合物涂层(诸如聚酰胺涂层)覆盖。

附图说明

当连同附图一起阅读时，从详细描述得到本发明的更好理解。

图1示出了根据本发明的平坦金属电缆的图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的涂覆的平坦金属电缆。

图3示出了根据本发明的包括平坦金属电缆的连接结构。

图4示出了用于形成本发明的平坦金属电缆上的立柱的反向挤压的过程。

具体实施方式

本发明提供了第一金属电缆(这里以后称为平坦金属电缆)，其具有位于彼此对面的平坦上表面和下表面、包括至少一个中空立柱，该中空立柱从电缆的平坦表面中的一个以大致90度延伸，立柱构造成容纳第二金属电缆。电缆优选地由工业纯铝或铝合金制成，更优选地由合金AA1370、AA8176或AA1350中的一种制成。

平坦金属电缆的优选尺寸为1-30mm的高度和10-80mm的宽度，优选地为1-5mm的高度和10-30mm的宽度，但是其他尺寸当然是可能的。

可存在从电缆的平坦表面延伸的一个或数个立柱，立柱优选地位于电缆的一个端部或两个端部处。立柱和电缆制成为一个部分，而没有互连的焊接或接头。

本发明还提供了根据图3的包括平坦金属电缆的连接结构，其中通过将第二电缆插入到中空立柱中并且接合电缆(例如通过第二金属电缆与立柱下方的区域中的平坦电缆的下表面的摩擦焊接)使第二金属电缆(3)(诸如绞合铝电缆)连接到中空立柱。第二金属电缆优选地为具有倒圆的形状的电缆。圆形电缆更容易在所有方向上弯曲，使得形状可以适于各种要求。由于平坦电缆相比于圆形电缆的更大的表面/截面比率，当期望更高的散热时平坦电缆是有用的。平坦电缆比率还具有通过焊接(例如摩擦搅拌焊接，或类似已知过程)而容易连接到其他部分的优点。此外，当需要小弯曲半径时(其可以弯曲到几乎0°的半径)或当电缆需要隐藏在隔间中时，平坦电缆是有利的。平坦金属电缆和圆形或倒圆的电缆的组合提供以上优点的组合。

摩擦焊接可通过将第二金属电缆插入到中空立柱中并且将旋转工具与立柱下方的区域中的平坦电缆的下表面(B)接触或者通过旋转中空立柱内的第二金属电缆直到第二金属电缆和/或立柱底部表面(C)发生部分熔化而执行。

图1中示出了带有挤压的中空立柱(2)的平坦电缆(1)的实施例。电缆例如通过以传统方式从铝坯挤压平坦实心体而制成。第一金属电缆和第二金属电缆的材料优选地为工业纯铝合金或带有良好传导性和机械性能的合金，诸如AA1370、AA8176或AA1350。然后，通过直接从平坦电缆材料反向挤压从实心体拉制立柱，如图4中例示的那样。反向挤压通过相对于电缆的上部平坦表面(A)推动工具(诸如钢块)而进行。移动中心压头推动材料使金属从所述块向上挤压到工具的腔中，导致从所述平坦平面延伸的管状立柱。来自电缆的材料用于形成立柱，使得产生的平坦电缆的厚度可在立柱下面有些减少。如果需要，通过切削操作移除立柱上的多余材料。在立柱的挤压之前，电缆的一部分可涂覆有聚合物(例如聚酰胺)以将电缆与周围部分电气隔离。电池电缆暴露于恶劣的环境条件，诸如高温、油、灰尘、盐水和磨损，聚合物涂层针对其进行保护。涂层(5)优选地通过共挤压来施加，如W02014107112中例示的那样，但是也可使用其他方法(诸如粉末涂覆)来涂覆电缆。可留下电缆的一部分不涂覆或者移除部分涂层使得暴露平坦电缆的金属。平坦电缆的没有被聚合物涂覆的部分被插入到反向挤压器中，并且材料被拉制成圆柱形中空立柱。方法包括以下步骤：提供平坦金属型材(1)，从所述平坦金属型材形成具有基本实心截面的立柱体(2)，借助于包括容纳芯轴(M)的圆柱形挤压工具(D)使金属型材受到反向冲击挤压。通过使芯轴(M)穿透到立柱体中以及在芯轴和圆柱形工具的壁之间产生的材料流，立柱体转变成薄壁中空立柱。该过程可在一个步骤中进行或通过连续形成立柱体和立柱壁而进行。以这种方式，形成了带有根据图2的反向挤压的立柱的涂覆电缆。

立柱优选地位于第一金属电缆的一个端部或两个端部处，使得立柱占据上表面(A)的一部分，并且第一电缆的几毫米在立柱外保持平坦。

然后，第二金属电缆可附接到中空立柱，例如通过将第二金属电缆(3)(诸如绞合铝电缆)的端部插入到中空立柱中并且通过使旋转工具(4)(诸如钢圆柱形工具)的末梢与立柱下方的区域中的平坦电缆的下表面(B)接触将第二金属电缆接合到第一金属电缆。立柱的材料和绞合电缆由于生成的摩擦热而部分地熔化，并且当工具缩回时，材料接合以形成图3中所示的结构。第二金属电缆和平坦金属电缆之间的连接可备选地通过使第二金属电缆在插入到中空立柱中之后旋转直到金属表面部分地熔化且在固化时接合而实现。

本发明的立柱连接的开口可为圆形或椭圆形的或为可适应用于附接到其上的第二金属电缆的端部的任何其他形状。

本发明不应认为受限于示出的实施例，而是可如由本领域技术人员所认识的那样以多种方式修改和改变，而不脱离所附权利要求书中限定的范围。

Claims (9)

1.一种具有平坦上表面(A)和平坦下表面(B)的金属电缆(1)，包括从第一金属电缆的平坦表面中的一个以大致90度延伸的至少一个中空集成立柱(2)，所述中空立柱构造成容纳第二金属电缆(3)的端部。

2.根据权利要求1所述的金属电缆，其特征在于，所述电缆由工业纯铝或铝合金制成。

3.根据权利要求1或2所述的金属电缆，其特征在于，所述金属电缆(1)由从合金AA1370、AA8176或AA1350合金选择的铝合金制成。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的金属电缆，其特征在于，所述中空立柱位于所述电缆的端部处。

5.一种用于制造根据权利要求1到4中任一项所述的金属电缆(1)的方法，其特征在于，所述立柱通过反向挤压直接由所述第一金属电缆材料制造。

6.一种包括根据权利要求1到4中任一项所述的金属电缆(1)的连接结构，其特征在于，第二金属电缆(3)被插入到所述第一金属电缆的所述中空立柱(2)中并与所述金属电缆(1)接合。

7.根据权利要求6所述的连接结构，其特征在于，所述第二金属电缆(3)为绞合铝电缆。

8.一种制作根据权利要求6或7所述的连接结构的方法，包括：通过使旋转工具(4)与所述中空立柱下方的区域中的所述金属电缆(1)的下表面接触而将所述第二金属电缆(3)摩擦焊接到所述第一金属电缆来将根据权利要求1到4所述的金属电缆(1)接合到第二金属电缆。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述摩擦焊接通过使所述第二金属电缆(3)在所述金属电缆(1)的所述中空立柱(2)内旋转直至所述第二金属电缆(3)和/或所述立柱底部表面(C)部分地熔化而执行。

Images