CN112534649B - 电连接和建立电连接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扁平部件(2)和连接部件(10)之间的电连接，其中扁平部件(2)和连接部件(10)在重叠区域中彼此叠置地布置，其中扁平部件(2)的朝向连接部件(10)的接触表面(12)在重叠区域中被构造为起伏状，并且扁平部件(2)通过结构化的接触表面(12)与连接部件(10)摩擦焊接，尤其是超声焊接。

Description

电连接和建立电连接的方法
技术领域
本发明涉及在扁平部件和连接部件之间的电连接以及建立这种电连接的方法。该电连接尤其用于汽车应用中，尤其是用于扁平导体与连接部件的连接，例如设计成扁平电缆的电池导线区域，设计成扁平导体等的电池单元连接器或母线。
背景技术
扁平导体与连接部件尤其是在汽车应用中的电连接必须长期稳定。此外，要求低的过渡电阻，尤其是在机动车的能量导体的区域中，以便使过渡区域中的电损耗保持尽可能低。这在电池电缆和电池单元连接器领域特别重要。
另外，已经确立了将铝用于机动车辆中的电导体。但是，铝材料对连接技术提出新的挑战，无论是在过渡电阻方面还是在与其他金属材料的连接方面。鉴于对载流能力的高要求，通常使用较大的导体横截面，这意味着对于大多数材料配合连接技术，其他基础材料也面临挑战。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的在于，在扁平部件和连接部件之间提供长期稳定的电连接，该长期稳定的电连接不仅能够借助于材料配合，额外地还借助于形状配合并且尤其可以过程可靠地和/或经济地建立。
该目的通过根据权利要求1的电连接和根据权利要求28的方法实现。
扁平部件可以形成为例如具有正方形或矩形横截面的实心材料部件。连接部件也可以由实心材料制成，例如具有正方形或矩形的横截面，并且例如也可以是扁平部件或连接片，压接件，夹紧连接件，螺栓连接件或类似。连接部件可以是由金属材料，尤其是铝材料或铜材料制成的绞合导体。扁平部件和连接部件都可以形成为电缆的导体。电缆可以在连接部件和扁平部件之间的重叠区域中去绝缘，使得扁平部件和连接部件的裸露金属可以在重叠区域中叠置地布置。
连接部件可以由实心导体或柔性导体制成。连接部件和扁平部件的基材可以相同或不同。连接部件和扁平部件可以被涂层。特别是扁平部件可以镀镍。该涂层尤其可以施加在接触区域中。基材和涂层材料可以彼此不同。
扁平部件在周面上具有四个表面，其中在矩形横截面的情况下具有两个优选彼此平行的宽表面和两个优选彼此平行的窄表面。扁平部件具有纵向延伸。宽表面的侧边缘和窄表面的侧边缘沿着纵向延伸而延伸。扁平部件在端面侧具有横向延伸的端面边缘。窄表面沿着扁平部件的高度延伸而延伸。
特别地，扁平部件的宽表面可以在一个区域中形成为接触表面。为此目的，扁平部件的表面在接触表面中，即尤其是在连接部件和扁平部件之间的重叠区域中被构造为起伏状的。连接部件被放置在该起伏状结构上并且被摩擦焊接，尤其是通过超声焊接。
通过接触表面的起伏状结构，连接部件在焊接过程开始时仅搁置在扁平部件的较小总面积上。接触表面具有总面积，其中通过起伏状的结构，在焊接过程开始时仅该总面积的一部分与连接部件接触。
这导致，在焊接过程开始时，所施加的焊接能量，特别是振动能量仅作用在较小的接触表面上，因此在接触表面区域内的接触压力特别高。由于起伏结构而减少了接触面，因此在焊接过程开始时，处于牢固聚集状态的连接配对件在给定摩擦系数下彼此的摩擦力足够小，因此，焊接工具可以将足够的动能点状地引入连接区域，以部分熔化连接配合件。
随着焊接持续时间的增加，更多的能量被引入接合区域。连接配对件的边缘层从初始接合面开始塑化。由于连接区域中连接配合件的结构类型和塑化作用，接合面变大。通过塑化会降低摩擦系数，因此尽管增加了接触面积，但焊接工具的动能足以完成焊接过程。
起伏结构导致在焊接过程开始时，在扁平部件和连接部件之间的接触表面的区域中，扁平部件和/或连接部件的材料非常快速地塑化。由于发生的塑化作用，连接部件逐渐深入到起伏形结构中。
首先，通过焊接沿着接触表面形成材料配合的连接。但是，通过起伏状的结构，即使在焊接状态下，在扁平部件和连接部件之间在接触表面的区域中也存在附加的形状配合连接。引入到接触表面中的焊接能量足以表面熔化和/或塑化两个连接配合件，即扁平部件和连接部件。在此，接触表面的起伏形状优选地足够粗，使得即使在焊接过程之后也保持该起伏形状，并且因此不仅实现了材料配合连接而且实现了在连接部件和扁平部件之间的形状配合连接。
接触表面的结构沿着扁平部件的纵向剖面以具有谷(凹槽)和峰(凹槽接片)的高度轮廓延伸。该高度轮廓优选地沿着扁平部件的纵向剖面是波浪形的。通过焊接过程仅稍微改变结构并且在焊接过程之后接触表面的结构仍然存在，由此不仅导致扁平部件和连接部件之间在接触表面区域中发生材料配合连接，而且扁平部件和连接部件也以形状配合方式连接。一方面，在焊接过程中，扁平部件的材料在结构的峰区域中被塑化，由此在焊接之后，结构的幅度小于焊接之前的幅度，但同时，在焊接过程中结构也进入连接部件的材料中，从而在焊接之后，在重叠区域中，在纵向剖面中基本上笔直延伸的表面也被结构化并且匹配于扁平部件的结构。连接部件和扁平部件因此彼此互相咬合，这增加了焊接接头的机械强度。
根据一个实施例提出，该结构是规则周期性的。因此，峰以一定的周期性有规律地跟随谷。周期可以理解为两个相邻的峰之间的距离和/或两个相邻的谷之间的距离。
已经发现，结构的幅度和周期都影响焊接接头的质量。特别地，必须根据接触表面的材料参数来选择结构的幅度和/或周期。接触表面可以由扁平部件的材料或金属涂层形成。根据材料，选择不同的幅度和/或不同的周期。可以用来确定幅度和周期的材料参数之一是接触表面材料的密度。
根据一个实施例提出，幅度与接触表面的材料的密度成反比。接触表面的材料越密，结构的幅度就越小，尤其是峰(局部最大值)和谷(局部最小值)之间距离的一半。在致密材料的情况下，较低的幅度导致仍然足够的形状配合连接，并且由其是在焊接过程之后，连接配对件在接触表面的区域中完全彼此贴靠。
根据一个实施例提出，周期与接触表面的材料的密度成比例。
根据一个实施例提出，扁平部件的材料具有＞8.2g/cm3的密度。对于这样的密度，例如已证明0.2cm的幅度是有意义的。
还提出扁平部件的材料的电导率＞50MS/m。提出连接部件的材料的密度和/或电导率等于扁平部件的材料。
还提出连接部件的材料由符合EN AW 2017A，EN AW 6082或EN AW7075的铝合金制成。
根据一个实施例，提出了扁平部件材料的密度和/或电导率低于连接部件材料的密度和/或电导率。由其提出扁平部件的材料具有在2.5g/cm3和5g/cm3之间的密度以及在30MS/m和40MS/m之间的电导率。还建议连接部件的材料的密度在8g/cm3至9g/cm 3之间，电导在40MS/m至50MS/m之间。
根据一个实施例，提出了根据函数h(x)＝h0f(x)在接触表面的纵向轴线x的方向上形成结构。其中h0是幅度，f(x)是三角函数。特别地，f(x)＝sin(2πx)或cos(2πx)。
在这种情况下，取决于密度，例如可以如下选择幅度h0。
Figure BDA0002916459920000041
Figure BDA0002916459920000051
根据一个实施例，提出了该结构由峰(沟槽接片)和谷(沟槽)形成。峰在此优选地位于宽表面的平面以下的平面中，而谷优选地位于峰的平面的下方的平面中。
扁平部件在宽表面上沿接触表面的方向延伸。然后在接触表面的区域中引入结构。以这样的方式引入结构，使得结构的峰的平面在扁平部件的宽表面下方。扁平部件在接触表面区域中的高度延伸小于扁平部件在接触表面前面的高度延伸。由于扁平部件的结构高度在接触表面的区域中较低，因此电连接的结构高度也减小了。如果将连接部件放置在峰上，则结构高度小于或等于将连接部件放置在扁平部件的宽表面上时的情况。在焊接之后，连接部件渗入结构中，从而优选地产生了这样的连接，其中，扁平部件的宽表面在到连接部件的过渡部中仅具有很小的，优选地没有高度偏移。由此，与将连接部件直接放置在扁平部件的宽表面上的连接相比，这导致减小的高度偏移。
根据一个实施例提出，接触表面在端侧的端部区域中没有所述结构。该结构从扁平部件的中心延续到端侧的端部区域。但是，该结构在端侧的端部区域之前终止，使得扁平部件在端侧的端部平面地终止。这防止了电连接在接触表面的端部区域中的切口应变。该结构尤其从波浪形结构的平衡点开始伸入扁平的端部区域。
根据一个实施例提出，在端侧的端部区域中，接触表面平行于在接触表面前面的扁平导体的宽表面延伸。端部区域的纵向延伸尤其是至少一半周期，优选整个周期。
根据一个实施例提出，扁平部件在接触表面的区域中的高度比在接触表面前面的区域中的高度小。如前所述，峰可以位于在接触表面前面的扁平部件的平面下方的平面中。这减小了扁平部件和连接部件之间的连接的结构或结构高度，这在空间优化方面是有利的。
还提出，扁平部件在接触表面的区域中的宽度比在接触表面的前面的区域中的宽度小。扁平部件在接触表面的区域中可以比在接触表面前面的区域中窄。这样做的优点是，连接部件在侧边缘上突出于接触表面。
因此，还提出，扁平部件是扁平导体，重叠区域中的连接部件在宽度延伸上突出超过扁平部件，并且连接部件在重叠区域中围绕至少一个纵向边缘形成。连接部件通过超声震荡单元压在扁平部件上。通过施加焊接能量，连接部件在突出重叠区域的区域中包围扁平部件。这样可以保护连接区域免受环境影响。
在连接状态下，连接部件以这样的方式位于接触表面上，使得其优选地在两侧上突出于扁平部件的纵向边缘。突出于扁平部件的这些区域可以在扁平部件的窄表面的方向上弯曲，优选地环绕。由于扁平部件的宽度延伸在接触表面的区域中比在接触表面的前面小，因此优选地，扁平部件的总宽度不通过连接部件包围纵向边缘而增加。
根据一个实施例，提出了连接部件在重叠区域中以U形包围扁平部件。通过以U形或仅在一侧上包围扁平部件，使连接抵抗扁平部件的横向方向上的力而稳定化，因此更加稳定。通过包围也可以更好地补偿围绕宽表面的表面法线的扭转，并且不会直接影响焊接。另一个优点是，U形的包围防止气体或流体进入连接区域。
根据一个实施例，提出了扁平部件至少在接触表面的区域中被金属涂层。例如，这种涂层可以被辊轧包层。例如，可以将铝带施加到扁平部件上，尤其是借助于辊轧包层。
根据一个实施例，提出了扁平部件在其在纵向上与接触表面相对的一侧上具有连接支架。通过此连接支架例如可用于接触电导体。连接支架可以形成为连接销，接线片，压接接触件，连接开口，电缆接线头或类似物。连接支架尤其可以形成为连接钻孔。
为了与由不同于扁平部件的材料的其它材料制成的导体接触，提出连接支架被金属涂层。扁平部件尤其在连接开口周围被金属涂层。因此，在拧紧的情况下可以确保良好的接触表面。
为了吸收沿纵向方向作用在焊接接头上的压缩力，提出了扁平部件具有S形的纵向轮廓。这使得可以通过扁平部件弹性地吸收压缩力。因此减小了焊接接头上的机械负荷。
根据一个实施例，扁平部件由铝材料制成并且连接部件由铜材料制成。铝材料尤其是E-铝，例如Al 99.5或其它铝合金。铜材料尤其是铜合金。另一铜电缆，例如柔性多股铜电缆，可以附接到由铜材料制成的连接部件，例如通过压接，软钎焊，铆接，拧紧，焊接等。扁平部件由铝材料制成，并且例如可以形成为扁平电缆的芯，并且在与连接部件的连接的外部绝缘。
根据一个实施例，连接部件由铝材料制成，而扁平部件由铜材料制成。在这种情况下，扁平部件可以用于与铜电缆的连接，尤其是均匀连接。铜材料尤其是铜合金。另一铜电缆，例如柔性多股铜电缆，可以附接到由铜材料制成的扁平部件上，例如通过压接，软钎焊，铆接，螺纹连接，焊接等方式。连接部件由铝材料制成，并且例如可以形成为扁平电缆的芯，并且在与连接部件的连接的外部绝缘。
还提出，扁平部件和连接部件由相同的金属材料制成，例如铝或铜材料。
尤其通过切割或非切割的方式将起伏形的接触表面引入到扁平部件中。例如可能的是，在连接之前在接触表面的区域中铣削扁平部件，以形成起伏状的接触表面。非切割成型例如可以通过弯曲，冲压，挤压，拉伸，压缩，锻造或类似方法进行。
根据一个实施例，提出了通过弯曲，冲压，挤压，拉伸，压缩，锻造将起伏状的接触表面引入扁平部件。例如借助于工具，例如借助于合适的冲头，可以将起伏状的接触表面引入扁平部件中。
起伏状的接触表面优选是闭合表面并且不具有穿过扁平部件的任何开口。这确保了在焊接状态下，连接部件完全被扁平部件容纳，并且在连接部件与扁平部件之间形成了全表面连接。这导致良好的低过渡电阻。
通过摩擦焊接在可能情况下去除了接合配对件表面上的任何污染。在超声波焊接的情况下尤其如此，例如，超声波焊接会破坏氧化铝层。由于起伏状结构，与光滑结构相比，接触表面的总表面积增加，这导致，与两个光滑表面的连接相比，连接部件与扁平部件之间的接触面积增加。较大的接触面积导致较低的过渡电阻，这在汽车应用中特别有利。
起伏状结构例如可以使得在平行于扁平部件的纵向轴线的纵向剖面中，该结构是波浪状的或阶梯状的。还可能的是，在横截面中，尤其是在垂直于扁平部件的纵向轴线的平面中，表面结构是波浪状或阶梯状的。起伏的形状不一定必须严格且单调延伸，而是也可以是锯齿形，V形，U形或类似形状。而且，波谷和波峰的顺序不一定必须是规则的。
根据一个实施例，提出了该结构化表面在俯视图中是波浪状的或阶梯状的。不仅在起伏状结构的深度上而且在其纵向上其都可以是波浪状或阶梯状的。这也导致连接部件和扁平部件之间的接触表面增加。
根据一个实施例提出，在焊接状态下，连接部件完全进入起伏形的接触面的凹陷中和/或在焊接状态下起伏形的接触表面的突起至少部分地进入连接部件中。在起伏状的结构中，有谷和峰，其中谷可以理解为凹陷，而峰可以理解为突起。在此应当理解，从扁平部件的形成有接触表面的表面开始，可以在扁平部件的材料中形成凹陷和/或可以从该表面形成突起。由此连接部件完全进入凹陷和/或突起完全进入连接部件，导致连接部件与扁平部件之间通过接触表面进行全表面接触。如已经说明的，与光滑表面相比，突起和/或凹陷增加了接触表面。在焊接状态下，突起和/或凹陷仍然由扁平部件的材料形成。仅在过渡区域中形成金属间接合区域，但是其垂直于接触表面的延伸小于凹陷和/或突起的垂直于接触表面的延伸。
通过使扁平部件的材料在焊接之后在仍然具有突起和/或凹陷，在通过焊接状态下的连接部的截面中形成区域，在该区域中，连接部件完全位于凹陷中，上述截面横向于起伏状的接触区域的凹陷和/或突起的纵向方向延伸。
如已经说明的那样，扁平部件可以在接触表面的区域中构造成起伏形的。这是通过扁平部件表面的凹陷和/或突起引起的。
还可以想到的是，接触区域中的两个接合配对件都具有起伏状的表面，该表面在几何上互相啮合以形成满足构造空间或其他可想到的功能的特性。特别地提出，在接合区域中，扁平部件和接触部分的彼此面对的表面构造成起伏状的。这些表面尤其以相同的方式结构化。连接部件的面对扁平部件的表面可以完全如针对扁平部件所描述的那样构造。
根据一个实施例，提出了凹陷由接触表面中的凹槽形成。根据另一实施例，提出了突起由从接触表面突出的接片形成。
如已经说明的，突起不必从形成有接触表面的扁平部件的平坦表面突出。因此，突起也可以由接触表面中的凹槽之间的凹槽接片形成。因此，突出部可以尤其位于接触表面之下或扁平部件的其中引入接触表面的另一表面的下方。
如已经说明的，凹陷不必穿透其中形成有接触表面的扁平部件的平坦表面。因此，也可以在形成为突起的两个接片之间形成凹槽。因此，凹陷的底部尤其可以与接触表面或扁平部件的其中引入接触表面的另一表面平行。
另一方面是根据权利要求28的用于产生电连接的方法。
在此，例如，首先提供扁平部件。扁平部件例如可以形成为扁平电缆的芯。例如，扁平电缆可以在连接区域中去绝缘。例如，可以使用激光剥离绝缘层。但是，扁平部件也可以是接触部件的一部分，例如压接连接件，接线片，连接夹，连接销或类似物。
在所提供的扁平部件中形成结构化的起伏状表面。这里，该表面可以通过切割或非切割方法引入。例如，可以通过铣削来结构化表面。如上所述，还可以例如通过非切割成形来对表面进行构型化，从而使表面以起伏状结构化。这里，该结构是条形的。
除了引入结构化的起伏状表面之外，还提供了连接部件。连接部件可以形成为扁平部件。可以以相同的方式形成连接部件，或者连接部件是待附接到扁平部件的接触部件。
然后将两个部件，扁平部件和连接部件彼此叠置。在此在连接部件和扁平部件之间的重叠区域中完成放置，其中该重叠区域在起伏状表面的区域中。该起伏状的表面也理解为接触表面。
起伏状表面引入在扁平部件中，尤其是在宽表面的区域中。起伏状的表面尤其引入在扁平部件的端部区域中，但是也可以位于两端部之间的中间，并且例如在两侧通过绝缘件而被围住。然后，连接部件和扁平部件之间的焊接在接触表面区域中通过摩擦焊接，尤其是超声摩擦焊接来完成。为此目的将焊接工具，尤其是超声波工具，例如超声焊极施加到连接部件和/或扁平部件上，并将这两个部件压在一起。在与超声波工具相对的一侧上例如可以将砧座用作对向支座。
借助于焊接工具将被挤压的部件摩擦焊接，尤其是超声焊接。
由于待焊接的表面是接触表面，并且其以起伏状结构化，因此在焊接过程开始时，连接部件仅以其总表面的一小部分位于接触表面上。因此，接触压力分布在非常小的区域上，使得初始接触表面区域中的接触压力变得非常高。由此，与传统的焊接工艺相比，可以降低接触压力。
另外，通过这种高的接触压力非常迅速地导致了接合配对件，即连接部件和扁平部件的塑化。通过这种塑化作用，在焊接过程中，连接部件逐渐进入到接触表面的起伏状结构中。
如上所述，高度轮廓在纵向轴线的方向上起伏状地延伸。高度轮廓在横向轴线方向上线性延伸。峰和谷平行于横向轴线延伸。为了实现上述优点，提出了在焊接过程中，焊接工具平行于起伏状结构振荡。这意味着，焊接工具的一个振荡方向平行于结构的至少一个峰的走向。焊接工具执行与结构平行的振荡。该振荡通过力传递传递到位于扁平部件上的连接部件。在焊接过程中，连接部件首先引导经过由峰形成的结构平面。接触面相对较小，因此即使在较低的接触压力下，也可以将足够的动能引入连接位置以使其塑化。
在焊接过程结束时，连接部件可以完全进入扁平部件的起伏状表面，并且在连接部件和接触表面之间形成全表面连接。
还提出，在焊接之前，将连接部件压在起伏状结构上，从而使连接部件和扁平部件的纵向轴线的相对位置彼此相对固定，然后扁平部件和连接器焊接彼此在一起。通过将连接部件压靠在结构上，连接部件在其表面区域中对应于该结构变形。接触压力足以引起连接部的表面根据该结构的塑性变形。通过该结构，在连接部件和扁平部件之间出现形状配合连接。这种形状配合连接防止了连接部件和扁平部件的相对位置沿其纵向轴线移动。如果现在引入振荡能量，则各部分不再彼此相对滑动，而是通过该结构相对于彼此预先定位。这使得部件相对于彼此的定位是过程可靠的。
附图说明
在下文中，将通过示出实施例的附图来更详细地说明主体。在图中：
图1a-c示出了部件，其可以是扁平部件和/或连接部件；
图2a，b示出了根据一个实施例的具有结构化的起伏状表面的扁平部件；
图3示出了通过扁平部件的纵剖面图；
图4示出了扁平部件的视图；
图5示出了超声震荡单元的振动方向；
图6a-c示出了不同的扁平部件；
图7a-c示出了接触区域的包围；
图8a，b示出了根据一个实施例的具有结构化的起伏状表面的扁平部件；
图9a-d示出了根据另外的实施例的具有结构化的起伏状表面的扁平部件；
图10示出了根据一个实施例的相互抵接的扁平部件和连接部件的图；
图11示出了根据一个实施例的连接部件与扁平部件之间的重叠区域；
图12示出了根据一个实施例的连接部件与扁平部件之间的焊接；
图13示出了接合区域的细节图示；
图14示出了根据一个实施例的根据本发明的方法的流程。
具体实施方式
图1示出了扁平电缆4的扁平部件2。扁平部件2具有矩形横截面，该横截面具有两个相对而置的宽表面2a和两个相对而置的窄表面2b以及端面2c。
扁平部件2在端侧去除电缆4的绝缘部，并且可以在此用于根据本发明的连接。
图1b示出了另一扁平部件2，其例如形成为具有钻孔6的接线片。
图1c示出了另一扁平部件2，其在压接区域8中过渡为压接连接件。
扁平部件2的实施例同样适用于连接部件10，从而图1a-c所示的扁平部件2也可以是连接部件10。连接部件10也可以是绞合导体。
扁平部件2和/或连接部件10可以由铜材料或铝材料制成。特别地，一方面铜材料和另一方面铝材料之间的连接是优选的。
为了将扁平部件与连接部件连接，首先在接触表面10的区域中将扁平部件2以起伏状结构化。
图2a示出了具有接触表面12的扁平部件2的俯视图。接触表面12由凹槽14和凹槽之间的凹槽接片16形成。凹槽14可以理解为凹陷，凹槽接片16可以理解为突起。
从图2b中可以看到，接片16不从宽表面2a的平面突出，而是与之平行。但是，也可能并且如图2b中的虚线所示，接片16被升高并且例如可以从宽表面2a的平面突出。图2b示出了扁平部件2的沿其纵向轴线18的剖面。横向轴线20垂直于纵向轴线18延伸到绘图平面中。凹槽14和凹槽接片16平行于横向轴线20延伸。
图3示出了沿着纵向轴线18穿过扁平部件2的纵剖面。可以看出，扁平部件2在接触表面12的区域中，即在端侧的端部区域处具有周期性的规则的起伏结构。起伏结构的振荡幅度为2a，并且起伏结构遵循函数a*sin2πx，其中x沿纵向轴线18的方向延伸。在正弦函数的自变量中，还可以指定一个系数，该系数确定周期。系数a以及sin函数自变量中的系数可以取决于扁平部件2的材料密度。
此外，还可以看到，在端侧的端部区域40中，该结构不再是起伏状的，而是扁平部件2此处的表面与接触表面12前面的区域中的表面平行。
图4示出了具有带钻孔6的接触表面12的扁平部件2的视图。在钻孔6周围的区域中，在扁平部件2上涂覆涂层，例如通过辊轧包层。涂层可以是金属的。
图5示出了振荡方向42。振荡方向42垂直于纵向轴线18，即，平行于横向轴线44。凹槽14以及凹槽接片16平行于横向轴线44延伸。
如图6a所示，相对于横向轴线44的横向延伸在接触表面12的区域中可以小于在接触表面12的区域之前。可以看出，横向延伸从接触表面12前面的区域向着接触表面12的区域跳跃式减小。
如图6b所示，接触表面12的凹槽接片16可以位于平面46中，该平面在宽表面2a的平面下方。由此减小了扁平部件2和连接部件10之间的连接的结构高度。
图6c示出了扁平部件2的纵向轮廓可以是S形的。这使得可以吸收平行于纵向轴线18的压缩力。
图7a示出了其中连接部件10朝向扁平部件2移动的视图。连接部件10以其端侧的端部放置在接触表面12上。这里，在连接部件10的端侧的端部上设置有连接区域，该连接区域选择性地通过缺口48与连接部件10的其余部分隔开。选择性的缺口48在连接部件10的纵向侧边缘上引入。
连接部件10在接触表面12的区域中放置在扁平部件2上。然后在重叠区域中将焊接工具放置在连接部件10上。尤其在其上放置一个超声震荡单元，其通过贴靠在扁平部件上的砧座来抵靠。超声震荡单元处于振荡状态，并在与凹槽14和凹槽接片16的延伸方向平行的振荡方向42上振荡。通过引入的振荡，尤其在使用铝时导致连接部件10的侧边缘50围绕扁平部件2成形，如图7c所示。连接部件10因此以U形包围接触表面12。这种成形是在焊接过程中完成的，不需要额外的处理步骤。连接部件和扁平部件的窄表面之间的材料配合连接也可以通过施加的焊接能量来实现。
连接部件10和扁平部件2之间的连接在图7b中示出。
图8a示出了另一实施例，其中，凹槽14和接片16平行于纵向轴线18延伸。图8b示出了沿着轴线20的横截面，该轴线垂直于纵向轴线18。在此也可以看到凹槽14和接片16。
在图2中，凹槽14和接片16沿着纵向轴线18成阶梯状。在根据图8a的扁平部件中，凹槽14和接片16沿着横向轴线20成阶梯状。
沿凹槽14和/或接片16的纵向轴线的波形在图9a-d中示出。图9a示出，在扁平部件2的宽表面2a上，凹槽14和接片16沿横向轴线20在其纵向延伸中波浪形延伸。与此相对，在图9b中，凹槽14和接片16在其纵向范围内是阶梯状的。根据图9c，与图9a相反，凹槽14和接片16平行于纵向轴线18延伸并且也成波浪形。根据图9d，与图2b相反，凹槽14和接片16沿着纵向轴线18延伸并且是齿形的。
所示出的在接触表面12的区域中凸起和凹陷的所有形状均可以理解为结构化的起伏状。
图10示出了焊接过程的开始。在接触表面12的区域中，将连接部件10放置在扁平部件12上。可以看到，触摸表面17小于接触表面12。这导致在焊接过程开始时，接触压力分布在较小的区域上，因此增加的接触压力导致改善的塑化。
在图10中，扁平部件2和连接部件10以相同的纵向轴线延伸。
图11示出了连接部件10也可以横向地，尤其是垂直于扁平部件2的纵向轴线延伸，并且接触表面12位于重叠区域中。
通过在接触表面上的扁平部件的结构，在实际的焊接过程之前，接合配对件彼此相对固定。连接部件10通过超声震荡单元压在接触表面上。由此导致连接部件10的表面与扁平部件12的结构之间的表面啮合。
如果随后使超声震荡单元振荡，则通过这种啮合已经确定了接合配对件的相对位置。不会发生滑动。如果振荡方向平行于峰和谷的走向，则尤其如此。
图12示出了处于焊接状态的扁平部件2和连接部件10。在接触表面12的区域中，连接部件10完全进入到凹槽14中，并且凸起16已经完全进入到连接部件10中。由此得到了在整个接触表面上延伸的焊接表面。
如图13所示，金属间过渡部由接合区域21形成，在该接合区域21中，在扁平部件2的材料与连接部件10的材料之间形成金属间连接。但是接合区域21的深度远小于凹槽14的深度或突起16的上边缘与凹槽14的底部之间的距离，使得即使在焊接之后，也可以看到起伏状的结构化表面。
图14示出了根据本发明的方法的流程。首先，提供扁平部件(22)。
然后，将起伏状的结构化表面引入到扁平部件中，例如，如图2-4所示，通过冲压或铣削(24)。然后提供连接部件(26)。
将连接部件放置在扁平部件(28)上。
然后，通过焊接工具将连接部件压在扁平部件上并使其振荡(30)。该振荡尤其是超声振荡。在焊接期间，扁平部件和连接部件的表面在接触表面的区域中熔化，并且连接部件逐渐进入扁平部件的结构化的起伏状表面。在焊接过程(32)结束时，在接触表面的区域中将连接部件完全焊接到扁平部件上。在此，振荡平行于起伏状结构。该结构在扁平部件的纵向轴线方向上是周期性的。该结构具有峰和谷，其垂直于扁平部件的纵向轴线延伸。振荡同样也垂直于扁平部件的纵向轴线。

Claims (28)

1.扁平部件(2)和连接部件(10)之间的电连接，其中
-扁平部件(2)和连接部件(10)在重叠区域中彼此叠置地布置，
-扁平部件(2)的朝向连接部件的接触表面(12)在重叠区域中具有起伏状的结构，并且连接部件(10)的朝向所述接触表面(12)的表面是非结构化的，并且
-扁平部件(2)通过结构化的接触表面(12)与连接部件(10)摩擦焊接，
其特征在于，
所述连接部件(10)由于摩擦焊接而完全进入所述扁平部件(2)的起伏状表面中并且在所述连接部件(10)和所述接触表面(12)之间形成全表面连接，其中所述接触表面(12)在所述扁平部件(2)的纵向剖面中在焊接之前和之后进行了结构化。
2.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
所述摩擦焊接是超声焊接。
3.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
所述结构是规则周期性的。
4.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
根据函数
h(x)＝h0f(x)
在接触表面(12)的纵向轴线x的方向上形成结构，
其中h是幅度，并且f(x)是三角函数。
5.根据权利要求4所述的电连接，
其特征在于，
所述三角函数是sin(2πx)或cos(2πx)。
6.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
接触表面(12)在端侧的端部区域中没有所述结构。
7.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
在端侧的端部区域中，接触表面(12)平行于在接触表面(12)前面的扁平部件(2)的宽表面延伸。
8.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件(2)在接触表面(12)的区域中的高度比在接触表面(12)前面的区域中的高度小。
9.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件(2)在接触表面(12)的区域中的宽度比在接触表面(12)前面的区域中的宽度小。
10.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
连接部件(10)是扁平导体，重叠区域中的连接部件(10)在宽度延伸上突出超过扁平部件(2)，并且连接部件(10)在重叠区域中围绕扁平部件(2)的至少一个纵向边缘弯曲形成。
11.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
连接部件(10)在重叠区域中以U形包围扁平部件(2)。
12.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件(2)在接触表面(12)的区域中被金属涂层。
13.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件(2)在其在纵向上与接触表面(12)相对的一侧上具有连接支架。
14.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
连接支架形成为连接销，或者接线片，或者连接开口。
15.根据权利要求14所述的电连接，
其特征在于，
所述连接开口是连接钻孔。
16.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
连接支架被金属涂层。
17.根据权利要求16所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件在连接开口周围被金属涂层。
18.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件(2)具有S形的纵向轮廓。
19.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件(2)由铝材料制成并且连接部件(10)由铜材料制成，或者连接部件(10)由铝材料制成而扁平部件(2)由铜材料制成。
20.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
所述起伏状的接触表面(12)在穿过所述扁平部件(2)的纵剖面或横截面中是波浪状的或阶梯状的。
21.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
所述结构化表面在俯视图中是波浪状的或阶梯状的。
22.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
所述结构化的表面通过所述扁平部件(2)表面中的凹陷构成。
23.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
凹陷由接触表面(12)中的凹槽形成。
24.用于在扁平部件(2)和连接部件(10)之间产生电连接的方法，所述方法包括：
-提供扁平部件(2)，
-在所述扁平部件(2)中，在扁平部件(2)的接触表面(12)中形成结构化的起伏状表面，
-提供具有非结构化的表面的连接部件(10)，
-在起伏状结构的区域中将连接部件(10)的所述非结构化的表面放置在扁平部件(2)上，
-利用焊接工具将连接部件(10)挤压在扁平部件(2)上，并且在连接部件(10)和扁平部件(2)之间进行摩擦焊接，其中
-所述焊接工具平行于所述起伏状的结构振荡，从而所述连接部件(10)由于摩擦焊接而完全进入所述扁平部件(2)的起伏状表面中并且在所述连接部件(10)和所述接触表面(12)之间形成全表面连接。
25.根据权利要求24所述的方法，
其特征在于，
所述摩擦焊接是超声波焊接。
26.根据权利要求24所述的方法，
其特征在于，
所述结构由在扁平部件(2)的横向上延伸的峰和谷构成，并且焊接工具平行于峰和谷振荡。
27.根据权利要求24所述的方法，
其特征在于，
由于引入的振荡，在焊接过程中，连接部件(10)和/或扁平部件(2)首先在起伏状表面的突起区域内塑化，并且随着焊接持续时间的增加，连接部件(10)和/或扁平部件(2)塑化至起伏状表面的凹陷的底部。
28.根据权利要求24所述的方法，
其特征在于，
在焊接之前，将连接部件(10)压在起伏状结构上，从而使连接部件(10)和扁平部件(2)的纵向轴线的相对位置彼此相对固定，然后扁平部件(2)和连接部件(10)焊接彼此在一起。
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