CN211507944U - 一种电能传输接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电能传输接头，所述电能传输接头包括电能传输铜件、电能传输铝件以及铝导线，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件和用于连接所述电能传输铝件的连接件，所述电能传输铝件的内部设置有第一通孔，所述连接件的内部设置第二通孔，所述铝导线前端剥除绝缘层后露出的铝导芯伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件通过压接的方式连接所述铝导线。所述电能传输铜件重量轻，生产快捷，节省了生产成本。而且，可以实现电能传输铜件与电能传输铝件上下料的自动化，在焊接后直接切除焊接时产生的飞边，节省了加工时间，大大提高了装配的效率。

Description

一种电能传输接头

技术领域

本实用新型涉及电气连接技术领域，尤其涉及一种电能传输接头。

背景技术

目前，在线束轻量化的大前提下，铝导线将被大量使用，但由于用电装置的接线端大多还是铜材质，因此铝导线还要和电能传输铜件连接。电能传输铜件一般都是实心的，比较浪费材料，并且，实心的电能传输铜件一般是采用热锻的方式加工的，耗费能量较高，加工误差大，电能传输铜件的制作成本较高。而且，不同形状的电能传输铜件与铝导线通过焊接的方式连接时，需要使用不同的工装夹具，增加成本、工装治具管理复杂。另外，在进行焊接时，铝导线也在焊接设备中进行焊接，由于铝导线比较长且比较软，不仅增加了设备工装成本，而且不容易实现自动化生产上下料，而在焊接结束后，由于铝导线无法旋转，从而不能对焊接产生的飞边进行清除。

因此，电气连接技术领域急需一种进一步减轻铜端子重量，减少铝线束成本的电能传输接头。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题是提供一种电能传输接头，其采用带有通孔的电能传输铜件与电能传输铝件连接，进一步降低了电能传输接头的重量，明显降低了电能传输接头的制作成本。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案内容具体如下：

一种电能传输接头，包括电能传输铜件、电能传输铝件以及铝导线，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件和用于连接所述电能传输铝件的连接件，所述电能传输铝件的内部设置有第一通孔，所述连接件的内部设置第二通孔，所述铝导线前端剥除绝缘层后露出的铝导芯伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件通过压接的方式连接所述铝导线。

进一步地，所述电能传输铝件的内径为所述铝导线绝缘层外接圆直径的1倍-3倍。

进一步地，所述铝导芯与所述腔体之间填充有密封胶或焊料。

更进一步地，所述铝导芯与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置，并且所述过渡连接装置的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯表面和所述腔体内壁表面的氧化层。

更进一步地，所述凸起为波纹状结构或锯齿状结构或凹坑状结构或尖刺状结构或倒牙状结构或网状结构。

更进一步地，所述过渡连接装置为至少部分套接在所述铝导芯上的空心柱体。

进一步地，所述铝导线的压接长度至少占所述电能传输铝件长度的5％。

进一步地，所述连接件和所述电能传输铝件通过焊接的方式连接。

更进一步地，所述连接件和所述电能传输铝件通过摩擦焊接的方式连接。

进一步地，所述连接件与所述电能传输铝件之间形成以铜铝原子互相渗透或相互结合的铜铝过渡层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、所述电能传输铜件的连接件的内部设置有第二通孔，其明显降低了所述电能传输铜件的重量，节省了生产成本，并且电能传输铜件可以使用铜管材料进行冲压成型，生产快捷简单。而且，由于所述电能传输铜件与所述电能传输铝件的体积相对较小，可以实现电能传输铜件与电能传输铝件上下料的自动化，而且还可以在焊接后直接切除连接件和电能传输铝件焊接时产生的飞边，节省了加工时间，大大提高了装配的效率。

2、由于所述连接件的内部设置的第二通孔、以及所述电能传输铝件的内部设置的第一通孔连接而成的腔体内填充有密封胶或焊料，一方面，所述密封胶或所述焊料排出了所述腔体内的空气，避免空气和水对所述连接件和所述电能传输铝件的腐蚀；另一方面，由于所述电能传输铝件的材质较软，其压接铝导线时可能会导致所述电能传输接头的力学性能不足，而所述焊料可以使得所述连接件、所述电能传输铝件以及所述铝导芯连接在一起，加强了所述电能传输接头对所述铝导线的连接强度。另外，所述焊料增加了所述铝导芯与所述连接件、以及所述电能传输铝件的接触面积，进一步提高了所述电能传输接头的电学性能。

3、所述铝导芯与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置，并且所述过渡连接装置的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯表面和所述腔体表面的氧化层，从而通过所述凸起减少了所述铝导线与所述电能传输铝件之间的电阻，提高了所述铝导线与所述电能传输铝件压接区域的导电性能，降低了该压接区域因为电阻增大所引发的发热导致的燃烧事故。

4、所述铝导线的压接长度至少占所述电能传输铝件长度的5％，进一步增加了所述电能传输铝件的连接强度，增加所述电能传输铝件的导电性能。

5、所述电能传输铝件的内径为所述铝导线绝缘层外接圆直径的1倍-3倍。既避免所述铝导线无法插入所述电能传输铝件，也可以确保使电能传输铝件与所述铝导线在压接时不会因为变形量过大而导致破裂。

6、所述过渡连接装置为至少部分套接在所述铝导芯上的空心柱体，一方面，所述过渡连接装置安装的大批量自动化生产，提高生产效率；另一方面，所述过渡连接装置可以将松散的铝导芯进行预收缩，使所述铝导芯能够更加方便的插入到所述腔体中，避免生产过程中产生的铝导芯的部分芯线在所述腔体之外的情况，提高所述电能传输接头的产品质量。

7、所述连接件与所述电能传输铝件之间形成以铜铝原子互相渗透或相互结合的铜铝过渡层，所述铜铝过渡层能够有效的减少铜铝之间的电化学腐蚀，延长电能传输接头的使用寿命约20％；而且，所述连接件和所述电能传输铝件通过摩擦焊接的方式连接，其可以提高生产效率约26％，减少人工数量，避免人员疲劳导致的误操作，降低安全事故，提高产品质量。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型所述的电能传输接头的结构示意图；

其中，图1的附图标记为：

1、固定件；2、连接件；3、铝导线；4、铝导芯；5、绝缘层；6、铜铝过渡层；7、密封胶或焊料；8、过渡连接装置；9、电能传输铝件。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1，本实用新型公开了一种电能传输接头，其包括电能传输铜件、电能传输铝件9以及铝导线3，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件1和用于连接所述电能传输铝件9的连接件2，所述连接件2的内部设置第二通孔，所述电能传输铝件9的内部设置有第一通孔，所述铝导线3前端剥除绝缘层5后伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件9通过压接的方式连接所述铝导线3。

由于所述连接件2的内部设置有第二通孔，大大降低了所述电能传输铜件的重量，节省了生产成本；而且，所述电能传输接头连接时，首先所述电能传输铜件的连接件2与所述电能传输铝件9连接，然后将铝导线3前端剥除绝缘层5后伸入第一通孔和第二通孔连接而成的腔体内，最后将电能传输铝件9和所述铝导线3压接而成，其连接方式简单，可实现所述电能传输接头装配的自动化，大大提高了装配效率。

而且，由于所述电能传输铜件与所述电能传输铝件9的体积相对较小，可以实现电能传输铜件与电能传输铝件9上下料的自动化；而且，还可以在焊接后直接切除连接件2和电能传输铝件9焊接时产生的飞边，使得所述电能传输接头在切除飞边时不带所述铝导线3，不仅节省了加工时间，提高了装配的效率，而且还可以避免带所述铝导线3进行飞边切除时对所述电能传输接头产生的影响，提高了所述电能传输接头的成品率。

需要说明的是，在本实用新型中，所述电能传输铜件是由管状的铜管冲压成型而成，并且冲压成型的电能传输铜件包括固定件1和连接件2，且连接件2的内部设置有第二通孔；而且，所述铝导线3前端的伸入所述腔体内的位置可以位于所述第一通孔内，也可以位于所述第二通孔内。

由于铜属于活泼金属，电能传输铜件在使用的过程中容易受到氧化腐蚀，从而增加所述电能传输铜件的电阻，严重时可能引发燃烧事故，因此，为了延长所述电能传输铜件的使用寿命，所述固定件1和所述连接件2的表面设置有镀层，并且所述镀层的材质至少含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银或金中的一种，从而通过所述镀层降低所述电能传输铜件的氧化腐蚀速度，延长电能传输铜件的使用寿命。

作为一种优选的方案，所述电能传输铝件9的内径为所述铝导线绝缘层5外接圆直径的1倍-3倍。一方面，其可以便于所述铝导线3前端剥除绝缘层5后伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内；另一方面，由于所述电能传输铝件9通过压接的方式连接所述铝导线3，因此，如果所述电能传输铝件9的内径大于所述铝导线绝缘层5外接圆直径的3倍以上，则所述电能传输铝件9需要压缩较大的比例才可以确保压接到所述铝导线3上，容易导致所述电能传输铝件9出现破裂。

为了验证电能传输铝件的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值对所述电能传输接头的拉拔力和电压降的影响，考察了不同电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值制作的电能传输接头的拉拔力和电压降，实验结果如表1所示：

表1：电能传输铝件的内径与所述铝导线绝缘层外接圆直径的比值对电能传输接头性能的影响

根据表1的可知，当电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值小于1时，所述铝导线3无法插入到电能传输铝件的内部；当电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值大于3时，电能传输接头的拉拔力低于2000N的标准值，电能传输接头的电压降高于0.5mV的标准值，已不符合电能传输接头的力学性能和电学性能的要求；而且，当电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值较大时，则所述电能传输铝件9需要压缩较大的比例才可以确保压接到所述铝导线3上，容易导致所述电能传输铝件9出现破裂。

所述铝导线3前端剥除绝缘层5后露出的铝导芯4与所述腔体之间填充有密封胶或焊料7，一方面，所述密封胶或焊料7排出了所述腔体内的空气，避免腔体中的空气和水对所述连接件2和所述电能传输铝件9的腐蚀；另一方面，由于所述电能传输铝件9的材质较软，其压接铝导线3时可能会导致所述电能传输接头的力学性能不足，而所述密封胶或焊料7使得所述连接件2、所述电能传输铝件9以及所述铝导芯4连接在一起，加强了所述电能传输接头的对所述铝导线3的连接强度。另外，所述焊料7增加了所述铝导芯4与所述连接件2、以及所述电能传输铝件9的接触面积，进一步提高了所述电能传输接头的电学性能。

需要说明的是，在本实用新型中，所述焊料的材质至少含有镍及镍合金、镉及镉合金、锆及锆合金、铬及铬合金、钴及钴合金、锰及锰合金、锡及锡合金、钛及钛合金、锌及锌合金、铜及铜合金、银及银合金或金及金合金中的一种。作为一种优选的方式，所述焊料的材质为熔点不高于铝的金属或合金。

而且，由于所述密封胶7具有良好的延展性和密封性，当所述铝导芯4与所述腔体之间填充有密封胶7时，所述密封胶7能够将所述铝导芯4与所述腔体之间的区域进行密封保护，使得所述铝导芯4与所述腔体极大地减少受潮湿、盐雾的侵蚀，从而延长了所述电能传输接头的使用寿命。

密封胶7包含但不限于导电胶、橡胶类密封胶、树脂类密封胶或油类密封胶。

为了了解密封胶或焊料对所述电能传输接头性能的影响，发明人进行了实验二，且实验结果如表2所示：

表2密封胶或焊料对所述电能传输接头性能的影响

从上表可以看出：当所述铝导芯4与所述腔体之间填充密封胶或焊料时，所述电能传输接头的拉拔力值明显大于所述铝导芯4与所述腔体之间没有填充密封胶或焊料时的电能传输接头，而电压降值则小于所述铝导芯4与所述腔体之间没有填充密封胶或焊料时的电能传输接头，因此，当所述铝导芯4与所述腔体之间填充密封胶或焊料时，所述电能传输接头具有更好的电学性能和力学性能。

作为进一步优选的方案，所述铝导芯4与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置8，并且所述过渡连接装置8的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯4表面和所述腔体内壁表面的氧化层。

需要说明的是，在本实用新型中，所述过渡连接装置8的材质至少含有镍及镍合金、镉及镉合金、锆及锆合金、铬及铬合金、钴及钴合金、锰及锰合金、锡及锡合金、钛及钛合金、锌及锌合金、铜及铜合金、银及银合金或金及金合金中的一种。

一方面，所述凸起增加了所述铝导芯4、所述过渡连接装置8以及所述电能传输铝件9之间的接触面积，增加了所述铝导线3和所述过渡连接装置8、以及所述过渡连接装置8与所述电能传输铝件9之间的摩擦力，从而能够防止铝导线3脱离所述电能传输铝件9，使得所述电能传输接头具有更好的力学性能。

另一方面，所述凸起还增加了所述铝导芯4的导电凸点，增强了导电效果，同时也会破坏所述铝导芯4表面和所述腔体内壁表面的氧化层，使得铝导芯4与所述过渡连接装置8、以及所述过渡连接装置8与所述腔体的导电部分直接接触，提高所述电能传输接头的电学性能。

具体设置时，所述凸起为波纹状结构或锯齿状结构或凹坑状结构或尖刺状结构或倒牙状结构或网状结构，从而不仅可以增加所述过渡连接装置8的表面积，而且也可以通过所述凸起增强所述过渡连接装置8与电能传输铝件9之间连接，破除更多的氧化层，提高导电率。

为了了解所述凸起对所述电能传输接头性能的影响，发明人以所述凸起为波纹状结构、锯齿状结构、凹坑状结构、尖刺状结构、倒牙状结构以及网状结构为例证明凸起对所述电能传输接头性能的影响，结果如表3所示：

表3凸起对所述电能传输接头性能的影响

从上表可以看出，当所述过渡连接装置8的至少部分表面设置以上形状结构的凸起时，所述电能传输接头的拉拔力大于所述过渡连接装置8的表面不设置凸起时的电能传输接头的拉拔力，而电压降值则小于所述过渡连接装置8的表面不设置凸起时的电能传输接头的电压降，因此，当所述过渡连接装置8的至少部分表面设置凸起时，所述电能传输接头具有更好的力学性能和电学性能。

在其他的实施例中，所述过渡连接装置8为至少部分套接在所述铝导芯4上的空心柱体，当所述过渡连接装置8为空心柱体时，一方面，其可以实现自动化生产，生产效率高；另一方面，通过所述过渡连接装置8可以将松散的铝导芯4进行预收缩，使所述铝导芯4能够更加方便的插入到所述腔体中，以避免生产过程中产生的铝导芯4的部分芯线不能插入所述腔体的内部，方便了所述电能传输接头的生产和加工。

为了确保所述电能传输铝件9与所述铝导线3压接后具有更好的压接效果，所述铝导线3的压接长度至少占所述电能传输铝件9长度的5％，这是因为如果所述铝导线3的压接长度过短，所述电能传输铝件9对铝导线3的固定力不足，进而使得所述铝导线3容易脱离所述电能传输铝件9；而且，如果压接长度过短，也会使得所述铝导线3与所述电能传输铝件9的压接处的接触面积变小，电流导通区域相对较小，所述铝导线3与所述电能传输铝件9之间的电阻增大，使得压接处发热，降低了所述电能传输接头的电学性能，严重时可能引发燃烧事故。

为了了解所述铝导线3的压接长度占所述电能传输铝件9长度的比例对所述电能传输接头性能的影响，发明人考察了不同铝导线3的压接长度占所述电能传输铝件9长度的比例，然后对上述的电能传输接头的力学性能和电学性能进行测试，具体测试结果如表4所示：

表4铝导线的压接长度占所述电能传输铝件长度的比例对所述电能传输接头性能的影响

从上表中可以看出，当所述铝导线3的压接长度占所述电能传输铝件9长度的比例小于5％时，所述电能传输接头的拉拔力小于2000N，不符合铝接头力学性能的要求，且电压降大于0.5mV，不符合电学性能要求，严重影响了所述电能传输接头的使用寿命，因此，优选地，所述铝导线3的压接长度至少占所述电能传输铝件9长度的5％。

作为进一步优选的方案，所述连接件2和所述电能传输铝件9通过焊接的方式连接。

需要说明的是：焊接包括摩擦焊接或电阻焊接或超声波焊接或电磁焊接或压力扩散焊接或弧焊接等方式，其中：

(1)摩擦焊接是利用摩擦焊设备进行焊接，其使第一工件旋转，使第二工件向旋转的第一工件施加压力，通过摩擦生热，依靠压力将第一工件和第二工件焊接在一起，其优点是焊接速度快，且无噪声、烟雾、强光等污染。

(2)电阻焊接是利用电流通过焊件及接触处产生的电阻热作为热源将焊件局部加热，同时加压进行焊接的方法。其优点是不需要填充金属，生产率高，焊件变形小，容易实现自动化。

(3)超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点是焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料，焊接无火花，环保安全。

(4)电磁焊接是利用瞬间的电流产生强磁场，使焊件在磁场力的作用下，焊接在一起，其优点是属于非接触焊接，焊接速度快，焊接内部应力小，加工精度高。

(5)压力扩散焊接是将两个焊件紧压在一起，通过加热保温，使焊件达到原子间相互扩散而成冶金连接的焊接方法，其优点是焊件不过热、不熔化，焊接接头质量高，可以焊接大面积焊件，焊件焊接精度高，变形小。

(6)弧焊接是使用电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的。其优点是不限制焊接环境，适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。如果需要精密焊接，也可以使用等离子焊接，等离子焊接属于弧焊的一种，但是等离子电弧能量集中、生产率高、焊接速度快、应力变形小、电孤更加稳定。

作为进一步优选的方式，所述连接件2和所述电能传输铝件9通过摩擦焊接的方式连接，这是由于对于具有带有通孔的大截面积的对接零件而言，摩擦焊接的方式更为简单。

作为进一步优选的方案，所述连接件2与所述电能传输铝件9之间以铜铝原子互相渗透或相互结合形成铜铝过渡层6，并且所述铜铝过渡层6至少包含了铜单质、铝单质的混合物或者铜、铝单质与铜铝固溶体的混合物，而且，通过所述铜铝过渡层6可以减缓铜铝之间的电化学腐蚀，延长所述电能传输接头的使用寿命。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述各部件的名称，而不能理解为指示或暗示各部件的相对重要性。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种电能传输接头，包括电能传输铜件、电能传输铝件以及铝导线，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件和用于连接所述电能传输铝件的连接件，其特征在于：所述电能传输铝件的内部设置有第一通孔，所述连接件的内部设置第二通孔，所述铝导线前端剥除绝缘层后露出的铝导芯伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件通过压接的方式连接所述铝导线。

2.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述电能传输铝件的内径为所述铝导线绝缘层外接圆直径的1倍-3倍。

3.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述铝导芯与所述腔体之间填充有密封胶或焊料。

4.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述铝导芯与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置，并且所述过渡连接装置的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯表面和所述腔体内壁表面的氧化层。

5.如权利要求4所述的电能传输接头，其特征在于：所述凸起为波纹状结构或锯齿状结构或凹坑状结构或尖刺状结构或倒牙状结构或网状结构。

6.如权利要求4所述的电能传输接头，其特征在于：所述过渡连接装置为至少部分套接在所述铝导芯上的空心柱体。

7.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述铝导线的压接长度至少占所述电能传输铝件长度的5％。

8.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述连接件和所述电能传输铝件通过焊接的方式连接。

9.如权利要求8所述的电能传输接头，其特征在于：所述连接件和所述电能传输铝件通过摩擦焊接的方式连接。

10.如权利要求8所述的电能传输接头，其特征在于：所述连接件与所述电能传输铝件之间形成以铜铝原子互相渗透或相互结合的铜铝过渡层。

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