CN214227160U - 一种端子组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种端子组件，该端子组件包括连接端子、导线以及电能传输件；所述电能传输件包括至少一个金属件，当金属件超过一个时，所述金属件间隔或重叠或部分重叠排列；金属件均位于所述连接端子及所述导线的内芯之间，并作为所述连接端子及所述导线的内芯焊接时的导通件；其中，所述金属件的刚度小于所述连接端子的刚度。在上述技术方案中，通过采用电能传输件作为连接端子和导线之间的焊接时进行能量传输的导通件，从而改善连接端子和导线的焊接效果。

Description

一种端子组件

技术领域

本实用新型涉及到导电金属连接的技术领域，尤其涉及到一种端子组件及其制备方法。

背景技术

在汽车行业中，导线作为线束最重要的部分，研究选用更轻，更可靠的替代产品成为线束轻量化领域的热门话题。铜具有良好的导电性、导热性、塑性而被广泛应用。然而，铜资源短缺，铜成本高。尤其近几年来，随着铜价的不断飙升和铝材料导线不断推广应用与技术的进步，线束的材料不断被铝线代替。铝具有同样的优良导电性、导热和塑性加工性，因此，以铝代铜是目前发展的主要趋势，但是铝的某些性能还是不如铜优异，许多构件仍然不能完全以铝代铜，因此存在铝构件和铜构件之间的接头焊接情况。例如，由铝类材料构成的导线作为电缆使用，在将这种电缆连接在各种电气装置上的铜构件时，或者与铜电缆互相进行连接时，在铜铝接触端通过焊接而连接。

但是铝线和铜端子的连接性能相对较差，直接焊接端子与铝导线，无法得到较优的力学性能，虽然铝线与铝端子的焊接性能优良，但由于车载端接线柱等多为铜材质或其他非铝材质，使用铝端子易产生电化学腐蚀，故而需要使用非铝材料端子，因此现在急需一种有效方法来解决此问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种端子组件，用以提高端子组件的连接效果。

第一方面，提供了一种端子组件，该端子组件包括连接端子、导线以及电能传输件；所述电能传输件包括至少一个金属件，所述金属件位于所述连接端子及所述导线的内芯之间，并作为所述连接端子及所述导线内芯焊接时的导通件；其中，所述金属件的刚度小于所述连接端子的刚度。在上述技术方案中，通过采用电能传输件作为焊接时连接端子和导线之间的能量传输通道，使得连接端子和导线在焊接时的能量比较集中，从而改善连接端子和导线的焊接效果。

在一个具体的实施方案中，每个金属件的刚度小于所述连接端子的刚度。采用金属件的刚度小于连接端子的刚度，有利于金属件与连接端子焊接，尽可能的避免了端子切应力对线缆的损伤。

进一步地，每个金属件的表面状态为平整或凹凸不平或部分凸起或波浪或褶皱中的一种或几种组合。可有利增加与焊接区的接触。

在一个具体的可实施方案中，所述内芯包括多股裸线、编织裸线、片状导体中的一种或几种，但不局限于以上几种导体，可作为导线内芯即可。

在一个具体的可实施方案中，所述连接端子具有焊接区，所述金属件放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套在所述导线内芯外围和/或所述端子焊接区。即金属件可以先与导线的内芯连接，避免导线内芯散乱，方便与连接端子焊接；也可金属件先与端子焊接区连接，便于固定，可有效增加焊接性能；亦可金属件先分别与导线内芯和端子焊接区连接，再将两者进行超声波焊接。

在一个具体的可实施方案中，所述金属件为至少两个时，至少两个所述金属件间隔排布、或至少两个所述金属件至少部分重叠排布。

在一个具体的可实施方案中，金属件的形状可相同或不同，金属件为等厚或不等厚。

在一个具体的可实施方案中，在至少两个所述金属件间隔排布时，任意相邻的金属件之间的间距介于0.1～8mm。当金属件超过一个且间隔排布时，在焊接时增大在所述导线内芯和所述连接端子之间的高频摩擦力，进而改善焊接效果。进一步地，每个金属件的表面积为所述焊接区面积的1％～48％之间。

在一个具体的可实施方案中，每个金属件的厚度介于端子厚度的0.01％～90％之间。进而保证金属件具有恰到好处的厚度来改善连接端子与导线之间的焊接效果。

在一个具体的可实施方案中，所述导线的内芯、金属件及所述连接端子之间通过超声波焊接连接。

超声波焊接是在焊接静压力和超声波高频振动的共同作用下，焊接界面上发生高频摩擦，产生高速率的塑性变形和快速的温升，从而破碎并去除界面的氧化膜和污染物，使纯净的裸露金属原子发生接触，以金属键的形式形成焊接结合，进而提高连接端子与导线的焊接效果，其中超声波的焊接参数为焊接压力在0-7bar之间，焊接能量在0-100000J之间，焊接振幅为50％-200％之间，可根据不同的产品进行参数的调整。

第二方面，提供了一种端子组件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将金属件放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套在所述导线的内芯外围和/或端子焊接区；连接端子、所述金属件及所述导线内芯通过超声波焊接；其中，所述金属件位于所述连接端子及所述导线的内芯之间，并作为所述连接端子及所述导线的内芯焊接时的导通件。

进一步地，在所述金属件为至少两个时，至少两个所述金属件间隔排布、或至少两个所述金属件至少部分重叠排布。

进一步地，其中所述金属件的刚度小于所述连接端子的刚度。

进一步地，所述导线通过剥除部分绝缘层，实现露出所述导线的内芯；

在一个具体的可实施方案中，所述导线的内芯为铝制内芯，所述金属件为铝制金属件。通过金属件与导线的内芯采用相同的材质，有效的提升了铝制内芯与金属件的连接效果，通过金属件与连接端子的有效结合，增强焊接效果。

进一步地，所述金属件为铝箔、铝带或铝薄板中的任一种。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的端子组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的连接端子的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的导线的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的导线与电能传输件的配合示意图；

图5为本实用新型实施例提供的连接端子与电能传输件的配合示意图。

具体实施方式

为方便理解本申请实施例提供的端子组件，介绍一下端子组件的应用场景。本申请实施例提供的端子组件应用于汽车内各个带电部件的连接。首先说明，本申请实施例提供的端子组件中的各部件之间采用焊接连接，可采用的焊接方式包括但不限定为超声波焊接。为方便描述，下文中均以超声波焊接为例进行说明。

虽然铝线与铝端子的焊接性能优良，但由于车载端接线柱等多为铜材质或其他非铝材质，因此导致连接的可靠性较差，直接焊接端子与铝导线，无法得到较优的力学性能，为此本申请实施例提供了一种端子组件，用于改善不同材质的线缆和端子之间的焊接效果。下面结合具体的实施例以及附图详细说明。

图1示出了本申请实施例提供的端子组件的结构示意图。本申请实施例提供的端子组件包括连接端子10、导线20以及电能传输件30。上述连接端子10及导线20采用不同的材质制备而成，示例性的，连接端子10可采用铜端子、导线20可采用铝导线。电能传输件30位于连接端子10和导线20之间，作为连接端子10和导线20之间焊接的连接介质，增强焊接效果；下面结合具体的附图对电能传输件30与导线20及连接端子10的配合进行说明。

参考图2，图2示出了连接端子的结构示意图。连接端子10按照其功能划分为焊接区11和非焊接区12。其中，焊接区11为连接端子10与电能传输件及导线接触的区域。在焊接时，导线和电能传输件位于焊接区11。

在图2中虽示例出连接端子10采用矩形结构，但图2中所示的连接端子10的形状仅为一个具体示例，本申请实施例提供的连接端子10可采用任意的形状，如圆形、椭圆形或者正方向、异形等不同的形状，表面可为凹凸结构，可部分电镀、电镀镀层等。

作为一个可选的方案，焊接区11和非焊接区12采用并排的方式设置，以方便导线和电能传输件与连接端子10焊接。应理解，本申请实施例提供的焊接区11和非焊接区12的排布方式还可采用其他的方式，如非焊接区12嵌套在焊接区11内，或者其他的排布方式，在本申请实施例中并不做具体限定。

作为一个可选的方案，本申请实施例提供的连接端子10的材质不局限于铜端子、铁端子或其他导电金属材料的端子，或者还可采用多种材料组成的端子。在下文中以铜端子为例进行说明。

作为一个可选的方案，连接端子10设置有镀层，该镀层不局限于镀锡、镀镍、镀银等，其他材料也可，上述镀层可防止连接端子10的氧化，以保护连接端子10。在具体设置时，镀层可仅设置在焊接区11，也可在焊接区11及非焊接区12均设置上述的镀层。

参考图3，图3示例出了导线的结构示意图，本申请实施例提供的导线20包含内芯21以及在内芯21上的绝缘层22。

作为一个可选的方案，本申请实施例提供的导线20的内芯21包括不限于多股裸线、编织裸线、片状导体中的一种或几种，还可以采用其他形式的导体。为方便理解，下文中仅以多股裸线为例进行说明。如图3中所示，多股裸线作为导线20的内芯21，绝缘层22包裹在多股裸线的外层上并作为内芯21的保护层。

在与连接端子焊接时，导线20的绝缘层22被部分剥离，以使得导线20的内芯21外露，用以与电能传输件及铜端子的焊接配合。应理解，绝缘层22剥离的长度能够满足焊接时对内芯21的长度要求。

作为一个可选的方案，本申请实施例提供的导线20不限于铝导线，还可采用其他材质制备的导线。为方便理解，下文中仅以铝导线为例进行说明。

参考图4，图4示出了电能传输件与导线的配合示意图。电能传输件30包括至少一个金属件31，当金属件为至少两个时，至少两个金属件可沿导线的轴向方向间隔或至少部分重叠排布。如图4所示电能传输件30包含了两个金属件31，但是在本申请实施例中不具体限定金属件31的个数，金属件31可选择一个、两个、三个、四个等不同的个数排布。

作为一个可选的方案，至少一个金属件31放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套在多股裸线的外围上，当金属件至少为两个时，相邻的金属件可间隔或至少部分重叠排布。在金属件31放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套在多股裸线上时，可通过金属件31包裹多股裸线，避免裸线散乱，方便与铜端子之间的焊接。作为一个具体的实现方式，至少一个金属件31可通过压附设备直接压附在内芯21的外围，保证了金属件31与多股裸线之间的连接的稳定性，同时也可将多股裸线捆绑在一起。作为一个可选的方案，金属件31还可通过放置、缠绕、压附、激光焊接、电磁焊接、点焊、嵌套在的方式设置在端子焊接区。

本申请实施例提供的金属件31的刚度小于连接端子的刚度。该金属件31具有一定的机械性能，导电良好，刚度小于连接端子的刚度，有利于改善导线内芯21与连接端子10的焊接。示例性的，金属件31的材质可以为镍、镉、锆、铬、锰、铝、锡、钛、锌、钴、金、银中的一种或几种组合或其合金。作为一个可选的方案，金属件31可采用铝制金属件，如金属件31为铝箔、铝带或铝薄板中的任一种。在采用上述金属件31为铝制品时，金属件31的材质与导线的内芯21的材质相同，进而改善导线内芯21与连接端子10的焊接的效果。

在一个可选的方案中，每个金属件31的表面状态为平整或凹凸不平或部分凸起或波浪或褶皱中的一种或几种的组合。在采用上述表面状态时，可有利增加金属件31与焊接区的接触。

在一个可选的方案中，在金属件31为至少两个时，不同的金属件的形状可相同或不同，且不同的金属件可为等厚或不等厚。在具体设置时可根据需要限定，在本申请实施例中不做具体限定。

在焊接时，将图4所示的结构放置到超声波焊接机中，通过超声波焊接机将包裹其内芯21的金属件31和所述连接端子10焊接成如图1所示的形状，且在焊接时，至少一个金属件31位于所述连接端子10及导线20的内芯之间，并作为改善连接端子10及导线20的内芯之间焊接效果的辅材。

由超声波焊接的工作原理可知，在超声波焊接过程中，待焊工件(铜端子和内芯)在焊接静压力和超声波高频振动的共同作用下，焊接界面上发生高频摩擦，产生高速率的塑性变形和快速的温升，从而破碎并去除界面的氧化膜和污染物，是纯净的裸露金属原子发生接触，以金属键的形式形成焊接结合。而在不同温度状态下，金属的塑性流动能力不同，界面成形也就有所差异。在超声波焊接过程中，焊接能量、振幅及焊接静压力均可通过不同的方式影响界面处的摩擦作用，进而直接影响界面处的摩擦产热及金属的塑性流动能力，从而影响端子组件的质量。因此在本申请实施例中，采用至少一个金属件，当金属件超过一个时，两个间隔或重叠或部分重叠排布的金属件来增大工件焊接区域的切向摩擦力，以获得更多的能量，焊接区域温度升高，进而增强金属之间的塑性流动性，实现增强连接强度的效果。

如上分析可看出，从超声波的焊接原理进行出发，在焊接过程中，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，添加多条铝箔是为了增大焊接的摩擦力，产生更多的热量，进而能够实现能量的集中，增强连接强度。

通过上述描述可看出，本申请实施例提供的电能传输件与铜端子和铝导线配合时，一方面，由于铝丝(导线的内芯)之间有接触电阻，通过增加的金属件包裹铝丝，可以实现铝线与金属件之间的接触，有效增加焊接效果。第二方面，金属件与铜端子接触时，可有效避免铝丝与连接端子之间形成相对松散的焊接面。通过金属件包裹铝丝，实现面与面的焊接，使得超声波焊接过程中焊接能量能够更好地作用在端子和铝线之间，进而增强焊接连接力学性能。第三方面，在铜端子与铝导线之间引入金属件，由于金属件材质与铝线相近，故而不会引入新的杂质，不会影响焊接后的电学性能。

在实际焊接时，根据焊接区域的大小来适量的增加金属件的条数、金属件的表面积以及间隔或重叠距离。作为一个可选的方案，在具体设置至少一个金属件31，当金属件31超过一个且间隔排布时，任意相邻的金属件31之间的间距介于0.1mm～8mm。如相邻的金属件31之间的间距为0.1mm、0.5mm、2mm、5mm、8mm等不同的距离。在具体设置时，可根据金属件31的宽度以及厚度进行设置，以保证可将焊接能量主要集中在连接端子10和导体的内芯20之间，进而确保两者焊接后的力学性能。

如表1所示，当金属件超过一个且间隔排布时，通过比较得到相邻金属件的间隔距离对于焊接的力学性能的影响；

表1

由上表可以看出，当金属件的间隔距离超过0.1mm，焊接的力学性能有较大的改变，且考虑到常规端子的实际尺寸大小，以及添加金属件的数量，间距不建议超过8mm。故而得到较优的间距范围为0.1-8mm。

作为一个可选的方案，当金属件超过一个且间隔排布时，每一个金属件31的表面积至少为焊接区积的1％-48％，如1％、10％、15％、20％、30％，40％等不同的大小。在具体的使用时，可根据两个金属件的间距以及厚度进行设置，在焊接过程中调整焊接参数达到改善连接端子10和导线内芯20之间的焊接效果。如表2、表3、表4所示，对于每个金属件表面积的相对大小为焊接区的百分数，通过比较得到每个金属件表面积的相对大小对于焊接的力学性能的影响(考虑实际使用情况，选用大于2000N的测试范围)；

表2

	样件1(N)	样件2(N)	样件3(N)
				0％	1902	1833	1735
5％	2569	2621	2647
				10％	2684	2587	2678
15％	2878	2957	2794
				20％	3018	3184	3157
25％	3487	3589	3511
				30％	3618	3649	3781
35％	3857	3901	3944
				40％	4108	4284	4199
45％	4018	4125	3948
				50％	2158	2507	1969

表3

	样件1(N)	样件2(N)	样件3(N)
				0％	1902	1833	1735
1％	2341	2511	2218
				2％	2347	2415	2371
3％	2409	2489	2392
				4％	2399	2418	2568
5％	2569	2621	2647

表4

	样件1(N)	样件2(N)	样件3(N)
				45％	4018	4125	3948
46％	4128	4011	4201
				47％	4019	4218	4315
48％	4109	4188	4319
				49％	2018	1974	2219
50％	2158	2507	1969

由表2可知，测试数据在5％～45％有较好的力学性能体现，为了进一步明确优化范围，按照表2、表3范围进行测试，得到如表2、表3的数据，由表3数据可知，当测试数据≥1％时，测试结果在2000N以上，满足需求；由表4的数据可知，当测试数据超过48％，明显下降，并出现低于2000N的测试结果；进而，综上可知，测试范围在1％～48％时，力学性能改善明显。

作为一个可选的方案，金属件31的厚度介于端子厚度的0.01％～90％之间，通过一系列有创造性的实验得知，采用不同厚度的金属件31均可实现改变连接端子与导线20之间的焊接效果。应理解，在本申请实施例中，金属件31的厚度可以均匀，可以不均匀，也可混合使用，亦不限制金属件形状，在本申请实施例中不做具体限定。

如表5、表6所示，通过一系列实验，得到金属件31的厚度需要在一定的合理范围方可保证连接端子与导线20之间的焊接力学结果，通过比较，得到每个金属件不同的厚度对于焊接力学性能的影响。(考虑实际使用情况，选用大于2000N的测试范围)

表5

表6

由表5可知，在比例为0.005％及100％时，力学性能改变不理想，在比例为10％～90％范围内，测试数据的拉拔力性能较好，均大于2000N，为了进一步确认范围，进行如表6的测试，得到如表6的测试结果显示，当比例≥0.01％时，力学性能得到明显改善；综上，当金属件厚度为端子厚度的0.01％～90％，可有效保证焊接的力学性能。

参考图5，图5示例出了另一种电能传输件30的设置方式。连接端子10具有焊接区11；至少一个金属件31平铺在焊接区11并与连接端子10焊接连接，当金属件31超过一个时，间隔或重叠或部分重叠排布在平铺在焊接区11并与连接端子10焊接连接。通过将金属件31先与连接端子10连接，方便与导线焊接。

在图5所示的结构中，更改了电能传输件30的设置方式，电能传输件30可为直接剪裁尺寸合适的两段铝薄板放置在连接端子10的焊接区11内或者直接使用压附机把金属件31板直接压附在焊接区11上，根据金属件31本身的粘黏性，使金属件31可以轻微粘在连接端子10上，有利于超声波的焊接工艺，进而实现焊接目的。在采用上述方式预设电能传输件30时，同样可达到改善连接端子10和导线之间焊接效果的目的。

为方便理解本申请实施例提供的电能传输件改善铜端子与铝导线焊接效果，对本申请实施例提供的端子组件与现有技术中的端子组件、以及带镀层的端子组件进行力学性能测试。如表7所示，三组端子组件的区别在于未镀层端子、镀层端子以及本申请实施例提供的电能传输件铝薄板，现有技术中的端子组件采用铜端子和铝导线之间焊接；

表7

通过上述表4的内容可以看出，添加电能传输件铝薄板后，拉拔力的测试性能得到明显改善。

另外本申请实施例还提供了一种端子组件的制备方法，该制备方法用于制备上述端子组件，其中，制备方法中涉及到的端子组件的结构特征可参考上文中的描述，在制备方法中不再赘述。该制备方法包括以下步骤：

步骤001：将剥掉导线的端部的绝缘层，露出导线的内芯；

具体的，剥掉导线的端部的绝缘层，露出导线的内芯，应理解，导线剥皮的长度能够满足焊接要求的尺寸。

步骤002：在导线内芯上至少加工一个金属件；

具体的，在导线内芯上至少放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套一个金属件；当金属件超过一个时，需沿导线内芯间隔或重叠或部分重叠排布。可根据具体的焊接需求，选择合适尺寸的金属件，以及选择不同的方式进行加工工艺。

步骤003：将至少加工一个金属件的导线内芯和连接端子通过超声波焊接。

具体的，使用合适的工装，将连接端子和加工金属件的导线内芯重叠放置超声波焊头下，启动超声波焊接，进而得到如图1所示的组件。

本申请实施例还提供了另一种端子组件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤001：将至少一个金属件加工在连接端子的焊接区域上；

具体的，通过不同的加工工艺，如放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套等，把金属件加工在连接端子的焊接区域上。

步骤002：将剥掉导线的端部的绝缘层，露出导线的内芯；

步骤003：将至少加工一个金属件的连接端子和导线内芯通过超声波焊接。

具体的，使用合适的工装，将加工金属件的连接端子和导线内芯重叠放置超声波焊头下，启动超声波焊接，进而得到如图1所示的电能组合件。

通过上述描述可看出，本申请实施例提供的端子组件可通过不同的方法制备而成，且可有效的改善铜端子和铝导线在焊接后承受的拉拔力，提高了端子组件的可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种端子组件，其特征在于，包括连接端子、导线以及电能传输件；

所述电能传输件包括至少一个金属件；

所述至少一个金属件位于所述连接端子及所述导线的内芯之间，并作为所述连接端子及所述导线的内芯焊接时的导通件。

2.如权利要求1所述的端子组件，其特征在于，每个金属件的刚度小于所述连接端子的刚度。

3.如权利要求1所述的端子组件，其特征在于，每个金属件的表面状态为平整或凹凸不平或部分凸起或波浪或褶皱中的一种或几种组合。

4.如权利要求1所述的端子组件，其特征在于，所述内芯包括多股裸线、编织裸线、片状导体中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的端子组件，其特征在于，所述连接端子具有焊接区，所述至少一个金属件放置或缠绕或压附或激光焊接或电磁焊接或点焊或嵌套在所述导线内芯外围和/或所述焊接区。

6.如权利要求1所述的端子组件，其特征在于，所述金属件为至少两个时，至少两个所述金属件间隔排布、或至少两个所述金属件至少部分重叠排布。

7.如权利要求6所述的端子组件，其特征在于，在至少两个所述金属件间隔排布时，任意相邻的金属件之间的间距介于0.1～8mm。

8.如权利要求5所述的端子组件，其特征在于，每个金属件的表面积为所述焊接区面积的1％～48％之间。

9.如权利要求1～8任一项所述的端子组件，其特征在于，每个金属件的厚度介于端子厚度的0.01％～90％之间。

10.如权利要求1～8任一项所述的端子组件，其特征在于，所述导线的内芯、金属件及所述连接端子之间通过超声波焊接连接。

Images