CN1647330B - 柔性导体和连接端子之间的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在柔性导体与连接端子之间的连接装置，其特征在于，包括连接端子，大致呈平行六面体形，具有上表面和下表面、两个侧表面、以及端表面，并且在所述端表面上具有一个或更多大致呈平行六面体形的槽，其穿过所述连接端子的整个厚度；至少一个柔性导体，其一个端部的形状与所述槽的内表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中，并且所述柔性导体大致以直角从所述上表面、下表面、以及端表面之一伸出；至少一个激光焊道，其在所述槽处沿着没有伸出所述柔性导体的两个表面中的一个行进。

Description

柔性导体和连接端子之间的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于连接柔性导体的元件，特别是用于连接低压电路断路器和接触器的柔性导体的元件。本发明还涉及一种方法，用于通过激光焊接，将柔性导体，尤其是一个或更多编织物，连接到接线端子，特别是低压电路断路器或接触器的动触头的连接端子。
背景技术
电路断路器和接触器通常具有柔性导体，用于连接动触头和静触头。现有技术中用来将这种柔性导体与动触头以及与静触头连接的方法一般是基于铜焊工艺。
这些工艺会在焊接区周围的较大区域内产生较长时间的高温。这会导致通常由铜制成的导线退火，使柔性导体的机械特性降低或变坏，不可避免地导致整个电路断路器或接触器的使用寿命缩短，使维护工作变得复杂，甚至导致需要更换设备。
在动触头和静触头上的焊接区周围的连接端子部分，也都受到这种由热量导致的退火作用，结果导致这些部件的机械特性变坏。
另外，这些工艺需要密集的能量应用，费用高，几乎没有柔性而且体积较大。
然而，这些方法的能够工业化执行的替代方法却很难找到，因为连接不规则形状的元件比较麻烦。例如，对于动触点的导电编织物和连接端子之间的连接装置，必须以最有效的方式，通过使用连接端子的可用表面，使连接不但具有足够的机械稳定性，还具有必要的导电性，由于编织物的形状特点，这并非总是很容易做到。另外，柔性导体及连接端子的尺寸也可能较大，因此，焊接系统必须具有足够的功率水平。
例如，超声焊接没有上面提到的退火缺点，但是由于其公知的功率限制而不能采用。
通过以上描述，显然需要一种装置，用于将柔性导体与刚性元件连接，能够有效替代现有常规铜焊方法实现的连接。显而易见的是，还需要一种有效方法，用于将柔性导体，尤其是铜编织物，连接到连接端子。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性导体与连接端子之间的连接装置(junction)，其具有高的机械稳定性和高的导电性并且能够有效地制造。
在该目的范围内，本发明的一个目的是提供用于将柔性导体连接到连接端子的方法，其不会引起导线和/或连接端子的机械性能的降低。
本发明的另一目的是提供一种用于将柔性导体连接到连接端子的方法，其能确保高的导电性。
本发明的另一目的是提供一种低压电路断路器或接触器的铜编织物与连接端子之间的连接装置。
本发明的另一目的是提供一种用于将低压电路断路器或接触器的铜编织物连接到连接端子的方法。
本发明的另一目的是提供一种用于将柔性导体连接到连接端子的方法，以及一种柔性导体与连接端子之间的连接装置，其结构简单便于工业应用，费用适度，在经济上有竞争力。
本申请本身还适于使用当前普及的低成本自动化控制系统(robotized handling unit)，其能在迄今为止被认为最缺乏柔性的领域，在柔性和可编程性方面带来很大的新优点。例如，这些特点使得可以用同样的焊接配置来处理不同范围的触点和端子。
通过以下描述以及附图，该意图以及这些目的等等，将会变得明显，并且可通过柔性导体与连接端子之间的连接装置来实现，其特征在于，包括：
连接端子，大致呈平行六面体形，具有上表面和下表面、两个侧表面、以及端表面；所述连接端子在所述端表面上具有至少一个大致呈平行六面体形的槽，其穿过所述连接端子的整个厚度；
至少一个柔性导体，其一个端部的形状与所述槽的内表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中，使得所述柔性导体大致以直角从所述连接端子的上表面、下表面、或端表面中之一伸出；
所述端部被容纳在所述槽中，使得所述端部的未从所述槽伸出的至少两个相邻表面适合被暴露以沿所述连接端子的未伸出所述柔性导体的所述两个表面中的至少一个用激光装置进行焊接，至少一个激光焊道，以基本连续的方式在容纳所述端部的所述槽处行进，基本上穿过所述连接端子的包括所述槽的部分的整个长度。
本发明的另一方面是一种方法，用于提供柔性导体与连接端子之间的连接装置，其特征在于，其包括如下步骤：
提供连接端子，其大致呈平行六面体形状，具有上表面和下表面、两个侧表面、以及端表面，所述连接端子在所述端表面上具有至少一个大致呈平行六面体形状的槽，其穿过所述连接端子的整个厚度；
提供至少一个柔性导体，其一个端部的形状与所述槽的内表面大致匹配；
将所述端部插入所述槽中并冷压，从而使所述柔性导体大致以直角从所述连接端子的上表面、下表面、或端表面中之一伸出；
其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
将所述端部容纳进所述槽中，使得所述端部的未从所述槽伸出的至少两个相邻表面被暴露以沿所述连接端子的未伸出所述柔性导体的所述两个表面中的至少一个用激光装置进行焊接；以及
提供至少一个激光焊道，其以基本连续的方式在容纳所述端部的所述槽处行进，基本上穿过所述连接端子的包括所述槽的部分的整个长度。
实际上已经发现，通过使用根据本发明的连接装置以及根据本发明的方法，可以提供高机械稳定性及高导电性的连接。另外，使用激光焊接装置避免了现有技术中的退火问题，因而保留了单个部件的机械性能。
附图说明
以下所作的说明及附图仅作为非限定性实例，通过这些说明和附图，本发明方法的特征将变得更加清楚。图中：
图1是根据本发明的连接端子和柔性导体的示意性透视图；以及
图2是根据本发明的柔性导体与连接端子之间的连接装置以及用于提供所述连接装置的本发明的方法的示意性透视图。
具体实施方式
参见图1，构成连接装置的元件是连接端子1，其形成大致为平行六面体，具有一个上表面11和一个下表面12、两个侧表面13和14、以及一个端表面15。连接端子在端表面15具有一个或更多个大致为平行六面体形状的槽150，其穿过连接端子的整个厚度。实际上在该实例中，也可以说该端表面15的轮廓呈方波状。
构成该连接装置的第二元件是柔性导体2，其具有端部21，其形状基本上与槽150的内壁相匹配。
参见图2，示出了根据本发明的连接装置是由导线2的端部21构成，该端部插入所述槽150中。在该例中柔性导体2基本上呈直角从连接端子1的下表面12伸出。
再来看图2，沿连接端子1，在槽150处具有至少一个激光焊道3，其沿着端表面15和/或与伸出柔性导体的表面相对的表面行进。在图2的情况下，激光焊道3既位于端表面15上，又位于上表面11上。
术语“焊道(welding bead)”指激光装置沿预定路线扫描时产生的熔融材料。
优选地，如图1和2示意性示出的，柔性导体2由一个或更多铜编织物构成。下文将作更清楚的描述，柔性导体2的成形端部21可以方便地通过压挤所述编织物而获得。
尤其是，当连接装置较大时，最好提供多个激光焊道3；在这种情况下，能够很方便地使所述焊道既位于端表面15上，又能如图2所示，位于端表面11上，在本实施例中，其与伸出柔性导体2的表面12相对应。
根据本发明的连接装置适用于，例如，低压电路断路器和接触器中。所述电路断路器和接触器，其最简单的形式，包括至少一个动触头、一个柔性导体、以及一个连接端子。动触头与柔性导体之间以及柔性导体与连接端子之间的这种连接装置适于用本发明的连接装置来制成。所述电路断路器和接触器构成了本发明的另一个方面。
本发明的再一个方面涉及一种用以在柔性导体与连接端子之间提供连接装置的方法，下文将详细描述。参见图1和2，根据本发明的方法包括如下步骤。准备一个大致为平行六面体形的连接端子1，其具有一个上表面11、一个下表面12、两个侧表面13和14、以及一个端表面15；在端表面15上提供一个或更多大致为平行六面体形的槽150，其穿过所述连接端子的整个厚度。另外，提供具有端部21的柔性导体2，柔性导体的形状基本与所述槽的内壁相匹配。
将成形端部21插入槽150中并冷压(cold-coined)，使柔性导体2大致以直角从连接端子的所述上表面、下表面、端表面中之一伸出，例如从下表面12伸出。
参见图2，用激光装置40(示意性示出)对端表面15和/或下表面12进行焊接，以在连接端子与柔性导体之间提供焊连接。
如上所述，柔性导体最好由一个或更多铜编织物构成，成形端部可以通过压挤所述编织物得到。
焊接作用最好通过激光装置在表面15和/或11或12上，沿大致与连接端子的侧表面13和14垂直的方向扫描而进行。在任何情况下，尤其是连接装置较大的情况，最好使激光装置既在端表面15上，又在侧表面11或12上，沿大致与连接端子的侧表面垂直的方向进行多次扫描。
对本领域技术人员来说，在焊接操作中所述扫描可以通过焊接装置相对要焊接部件的相对运动来进行是显而易见的。所述相对运动在实践中可以通过使要焊接的部件保持不动而使焊接装置移动，或者通过使焊接装置保持不动而使要焊接的部件移动，或者通过使二者都移动来实现。
下文详细描述的激光光束的扫描速度、入射角度以及所有其它物理参数可以根据要焊接元件特点，例如它们的化学性质或它们的厚度来选择或调整，但在焊接操作中，为补偿受影响区的加热并且通常为使结果最优，也可进行适当调节和改变。
虽然可以使用不同类型的激光装置，但最为优选地是使用固态激光器，例如钕(Nd)晶体激光器。而且在这种情况下，激光器的工作特性，例如其频率、功率以及入射角度、扫描速度和入射角度，可以随要焊接的元件的特点以及要得到的结果而选择和调整。
在实践中已经发现，通过使用本发明的方法，能够得到具有优良机械和电学特性的连接装置。特别是，铜焊工艺中通常存在的铜退火问题得以避免。
在实践中，通过将柔性导体冷压在连接端子上，得到了极高的导电性，即便是在根据本发明的焊接过程之后也仍然有保证，从而避免了被取代的常规连接装置由于随后经过铜焊过程而导致的导电性变坏。由于包括导电特性，激光焊接不再需要使装置机械稳定的工作并能防止作业条件中材料的热膨胀对导电性的影响。
而且，激光装置的使用能够避免使用加热，加热对各个部件的机械特性影响严重并且有害。
根据本发明的方法还适于插入到自动化生产循环中，例如允许有效且相对低廉地获得电路断路器、接触器、以及电路断路器和接触器的部件。
在实践中已经发现，根据本发明的连接装置以及获得该连接装置的方法完全能够实现既定的意图和目标。
这样构思的连接装置和方法容易进行各种修改和变通，所有这些均在本发明原理之内；而且所有细节均可用其它在技术上等同的元件来替换。
在实践中，所用材料以及可能的形状和尺寸根据需要及技术状况可以是任意的。

Claims (12)

1.一种在柔性导体与连接端子之间的连接装置，包括：
连接端子，大致呈平行六面体形状，具有上表面和下表面、两个侧表面、以及端表面；所述连接端子在所述端表面上具有至少一个大致呈平行六面体形状的槽，其穿过所述连接端子的整个厚度；
至少一个柔性导体，其一个端部的形状与所述槽的内表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中，使得所述柔性导体大致以直角从所述连接端子的所述上表面、下表面、或端表面中的一个伸出；
其特征在于，所述端部被容纳在所述槽中，使得所述端部的未从所述槽伸出的至少两个相邻表面适合被暴露以沿所述连接端子的未伸出所述柔性导体的所述两个表面中的至少一个用激光装置进行焊接，至少一个激光焊道以基本连续的方式在容纳所述端部的所述槽处行进，基本上穿过所述连接端子的包括所述槽的部分的整个长度。
2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述柔性导体由铜编织物构成。
3.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述柔性导体的端部通过压挤所述编织物形成。
4.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，其包括多个激光焊道，其沿着柔性导体未从中伸出的至少一个表面行进。
5.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述连接装置用于低压电路断路器或接触器中，用作所述电路断路器或接触器的至少一个动触点和柔性导体之间的第一连接装置和/或用作所述电路断路器或接触器的连接端子和所述柔性导体之间的第二连接装置。
6.一种方法，用于提供柔性导体与连接端子之间的连接装置，包括如下步骤：
提供连接端子，其大致呈平行六面体形状，具有上表面和下表面、两个侧表面、以及端表面，所述连接端子在所述端表面上具有至少一个大致呈平行六面体形状的槽，其穿过所述连接端子的整个厚度；
提供至少一个柔性导体，其一个端部的形状与所述槽的内表面大致匹配；
将所述端部插入所述槽中并冷压，从而使所述柔性导体大致以直角从所述连接端子的上表面、下表面、或端表面中的一个伸出；
其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
将所述端部容纳进所述槽中，使得所述端部的未从所述槽伸出的至少两个相邻表面被暴露以沿所述连接端子的未伸出所述柔性导体的所述两个表面中的至少一个用激光装置进行焊接；以及
提供至少一个激光焊道，其以基本连续的方式在容纳所述端部的所述槽处行进，基本上穿过所述连接端子的包括所述槽的部分的整个长度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述柔性导体由至少一个铜编织物构成。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述柔性导体的端部通过压挤所述编织物形成。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述激光装置在未伸出所述柔性导体的两个表面中的至少一个上，沿大致与所述连接端子的侧表面垂直的方向扫描。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述激光装置在未伸出所述柔性导体的两个表面中的至少一个上，沿大致与所述连接端子的侧表面垂直的方向进行多次扫描。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述激光装置由固态激光器构成。
12.一种在柔性导体和连接端子之间的连接装置，通过根据权利要求6至11中的任一项所述的方法得到。
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