DE102014214416A1

DE102014214416A1 - Electrical connection arrangement

Info

Publication number: DE102014214416A1
Application number: DE102014214416.7A
Authority: DE
Inventors: Eike-Christian Kersten; Andreas Topf; Armin Elser; Jeihad Zeadan; Tobias Hein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-01-28
Also published as: WO2016012138A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung, umfassend eine Vielzahl von Einzeldrähten (300) und ein elektrisch leitfähiges Kontaktierelement (102) zum Einstecken der Einzeldrähte (300) in einer Einsteckrichtung (280). Dabei weist das Kontaktierelement (102) wenigstens eine Wand (110) auf. Dabei sind das Kontaktierelement (102) und die Einzeldrähte (300) mittels eines Pressschweißvorgangs unter Zuhilfenahme elektrischen Stroms, insbesondere durch einen Widerstandswarmverpressvorgang, elektrisch und mechanisch miteinander verbunden, wobei sich eine Verpressrichtung (282) des Pressschweißvorgangs quer zur Einsteckrichtung (280) erstreckt. Um die Anbindungsqualität der Einzeldrähte (300) an das Kontaktierelement (102) zu verbessern und dadurch eine erhöhte mechanische Stabilität der Verbindungsanordnung (100), eine erhöhte Stromtragfähigkeit sowie einen geringeren Übergangswiderstand zu erzielen ist dabei vorgesehen, dass das Kontaktierelement (102) derart gestaltet ist, dass jeder Einzeldraht (300) wenigstens eine Kontaktstelle (340) mit der wenigstens einen Wand (110) des Kontaktierelements (102) aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsanordnung.The invention relates to an electrical connection arrangement comprising a plurality of individual wires (300) and an electrically conductive contacting element (102) for inserting the individual wires (300) in a plug-in direction (280). In this case, the contacting element (102) has at least one wall (110). In this case, the contacting element (102) and the individual wires (300) are electrically and mechanically connected to one another by means of a pressure welding process with the aid of electrical current, in particular by a resistance heat pressing process, wherein a pressing direction (282) of the pressure welding process extends transversely to the insertion direction (280). In order to improve the connection quality of the individual wires (300) to the contacting element (102) and thereby achieve increased mechanical stability of the connection arrangement (100), an increased current carrying capacity and a lower contact resistance, it is provided that the contacting element (102) is designed in this way in that each individual wire (300) has at least one contact point (340) with the at least one wall (110) of the contacting element (102). The invention further relates to a method for producing an electrical connection arrangement.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektrischen Verbindungsanordnung. The invention relates to an electrical connection arrangement with the features of the preamble of the independent device claim. The invention further relates to a method for producing such an electrical connection arrangement.

Stand der Technik State of the art

Die Herstellung elektrischer Verbindungsanordnungen aus einer Vielzahl von Einzeldrähten und einem Kontaktierelement mittels eines Pressschweißvorgangs unter Zuhilfenahme elektrischen Stroms, insbesondere durch einen Widerstandswarmverpressvorgang ist seit langem bekannt. Derartige Verfahren werden auch als Hotcrimping bezeichnet. The production of electrical connection arrangements of a plurality of individual wires and a contacting element by means of a pressure welding operation with the aid of electrical current, in particular by a resistance heat-pressing operation has long been known. Such methods are also referred to as hot crimping.

In der DE 572 079 ist ein derartiges Verfahren beschrieben. In the DE 572 079 Such a method is described.

Derartige Pressschweißverfahren eignen sich besonders gut für die elektrische Anbindung lackisolierter Einzeldrähte an Kontaktierelemente, beispielsweise für die Kontaktierung elektrische Spulen. Such pressure welding methods are particularly well suited for the electrical connection of enamel-insulated individual wires to contact elements, for example for contacting electrical coils.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine Vielzahl beispielsweise lackisolierter Einzeldrähte beim Widerstandswarmverpressen bzw. Hotcrimping üblicherweise zufällig und ungeordnet in einem Kontaktierelement, beispielsweise einer verzinnten Kupferhülse angeordnet sind. Durch Elektroden wird das Kontaktierelement inklusive der innen liegenden Einzeldrähte mit einer Kraft beaufschlagt und gleichzeitig elektrisch bestromt. Infolge der thermischen Energie wird eine die Einzeldrähte möglicherweise umgebende Isolierschicht aufgeschmolzen bzw. zersetzt bzw. entfernt und diejenigen Einzeldrähte mit direktem Kontakt zum Kontaktierelement können mittels eines Diffusionsprozesses eine stoffschlüssige Verbindung mit einer Wand des Kontaktierelements eingehen. Dadurch wird ein direkter mechanischer (stoffschlüssiger) und elektrischer Kontakt zwischen diesen Einzeldrähten und dem Kontaktierelement hergestellt. Für innenliegende Einzeldrähte, die keine Kontaktstelle zum Kontaktierelement aufweisen, kann hingegen eine mechanische und elektrische Anbindung nur durch einen Formschluss erzeugt werden, wie sich in einfacher Weise durch Schliffbilder derartiger elektrischer Verbindungsanordnungen feststellen lässt. Dieser Formschluss kann durch verschiedene Störfaktoren beeinflusst werden und zur Folge haben, dass die mechanische Festigkeit einer unerwünschten erhöhten Streuung unterliegen kann. The invention is based on the recognition that a plurality of, for example, enamel-insulated individual wires in resistance hot pressing or hot crimping are usually arranged randomly and randomly in a contacting element, for example a tinned copper sleeve. By means of electrodes, the contacting element, including the inner individual wires, is acted upon by a force and at the same time electrically energized. As a result of the thermal energy, an insulating layer possibly surrounding the individual wires is melted or decomposed or removed and those individual wires with direct contact to the contacting can enter into a material connection with a wall of the contacting by means of a diffusion process. This produces a direct mechanical (cohesive) and electrical contact between these individual wires and the contacting element. For internal individual wires, which have no contact point to Kontaktierelement, however, a mechanical and electrical connection can be generated only by a positive connection, as can be determined in a simple manner by microsections of such electrical connection arrangements. This form-fit can be influenced by various interference factors and have the consequence that the mechanical strength of an undesired increased scattering can be subject.

Es kann daher der Bedarf bestehen, eine elektrische Verbindungsanordnung zu schaffen, bei welcher die Verbindungsqualität durch weniger Störfaktoren oder Störfaktoren mit geringerer Auswirkung beeinflusst wird und deren mechanische Festigkeit eine geringere Streuung aufweist. Die Erfassung der mechanischen Festigkeit erfolgt beispielsweise durch eine zerstörende Prüfung mithilfe von Zugversuchen. There may therefore be a need to provide an electrical connection arrangement in which the quality of the connection is affected by less disturbing factors or less significant interfering factors and whose mechanical strength has less dispersion. For example, mechanical strength is measured by destructive testing using tensile tests.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This need can be met by the subject matter of the present invention according to the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer elektrischen Verbindungsanordnung bzw. eines Kontaktierelements sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsanordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert. In the following, features, details and possible advantages of an electrical connection arrangement or a contacting element as well as a method for producing an electrical connection arrangement according to embodiments of the invention are discussed in detail.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Verbindungsanordnung vorgeschlagen, welche eine vorteilhaft verbesserte Verbindungsqualität zwischen Einzeldrähten und einem Kontaktierelement aufweist und deren mechanische Festigkeit eine geringere Streuung aufweist. Dadurch kann die Verbindung vorteilhaft über eine lange Zeit gute mechanische und elektrische Eigenschaften aufweisen, beispielsweise und auch unter dynamischen Einsatzbedingungen, die Vibrationsbelastungen bzw. Schwingungsbelastungen und thermische Wechselbelastungen, z.B. im Bereich von –40°C bis +150°C vorsehen (dynamische Stabilität). According to a first aspect of the invention, an electrical connection arrangement is proposed which has an advantageously improved connection quality between individual wires and a contacting element and whose mechanical strength has a lower scattering. As a result, the connection can advantageously have good mechanical and electrical properties over a long period of time, for example, and also under dynamic operating conditions, the vibration loads and thermal cycling, e.g. in the range of -40 ° C to + 150 ° C provide (dynamic stability).

Dies wird dadurch erreicht, dass die elektrische Verbindungsanordnung eine Vielzahl von Einzeldrähten sowie ein elektrisch leitfähiges Kontaktierelement zum Einstecken der Einzeldrähte in einer Einsteckrichtung umfasst. Dabei weist das Kontaktierelement wenigstens eine Wand auf. Dabei sind das Kontaktierelement und die Einzeldrähte mittels eines Pressschweißvorgangs unter Zuhilfenahme elektrischen Stroms, insbesondere durch einen Widerstandswarmverpressvorgang, elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Dabei erstreckt sich eine Verpressrichtung des Pressschweißvorgangs quer zur Einsteckrichtung. Um eine vorteilhaft verbesserte Verbindungsqualität zwischen den Einzeldrähten und dem Kontaktierelement zu bewirken ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kontaktierelement derart gestaltet ist, dass jeder Einzeldraht wenigstens eine Kontaktstelle mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements aufweist. This is achieved in that the electrical connection arrangement comprises a plurality of individual wires and an electrically conductive contacting element for inserting the individual wires in a plug-in direction. In this case, the contacting element has at least one wall. In this case, the contacting element and the individual wires are electrically and mechanically connected to one another by means of a pressure welding operation with the aid of electrical current, in particular by means of a resistance hot-pressing process. In this case, a pressing direction of the pressure welding process extends transversely to the insertion direction. In order to effect an advantageously improved connection quality between the individual wires and the contacting element, it is provided according to the invention that the contacting element is designed such that each individual wire has at least one contact point with the at least one wall of the contacting element.

Gegenüber dem Stand der Technik weist die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung den Vorteil auf, dass durch die wenigstens eine Kontaktstelle jedes Einzeldrahts jeder Einzeldraht unmittelbar mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements elektrisch und mechanisch verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich eine wesentlich homogenere mechanische und elektrische Anbindungsqualität als bei den derzeit bekannten elektrischen Verbindungsanordnungen, die mittels eines Pressschweißverfahrens bzw. mittels eines Widerstandswarmverpressvorgangs bzw. mittels Hotcrimpen hergestellt sind. Darüber hinaus kann eine beispielsweise vorhandene Isolierschicht der Einzeldrähte, zum Beispiel eine Lackisolierung bei der Verwendung von Kupferlackdraht, bei einer derartigen elektrischen Verbindungsanordnung zuverlässiger und in kürzerer Zeit durch die thermische Energie in Folge der Bestromung entfernt werden als bei herkömmlichen Verbindungsanordnungen, die auf die oben genannte Weise hergestellt werden (Hotcrimpen, etc.). Dadurch können in vorteilhafter Weise die Taktzeit für die Herstellung derartiger elektrischer Verbindungsanordnungen ebenso gesenkt werden wie die Stromkosten. Compared with the prior art, the electrical connection arrangement according to the invention has the advantage that each individual wire is directly and electrically connected to the at least one wall of the contacting element by the at least one contact point of each individual wire. In this way, a substantially more homogeneous mechanical and electrical connection quality than in the currently known electrical connection arrangements, which are produced by means of a pressure welding method or by means of a resistance heat-pressing operation or by hot crimping. In addition, an example existing insulation layer of the individual wires, for example, a paint insulation in the use of enameled wire, in such an electrical connection arrangement can be removed more reliably and in less time by the thermal energy due to the energization than in conventional connection arrangements, based on the above Be made (hot crimping, etc.). As a result, the cycle time for the production of such electrical connection arrangements can be advantageously reduced as well as the electricity costs.

Dadurch, dass jeder Einzeldraht an der wenigstens einen Kontaktstelle durch eine stoffschlüssige Verbindung mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements verbunden ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass eine besonders hohe mechanische Stabilität der elektrischen Verbindungsanordnung erreicht wird. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine besonders geringe Streuung in der mechanischen Festigkeit, da die elektrische Verbindungsanordnung auf diese Weise nicht mehr durch einen störgrößenanfälligen Formschluss sondern durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen jedem einzelnen der Einzeldrähte und der wenigstens einen Wand zusammengefügt ist. Darüber hinaus kann dadurch vorteilhaft eine gleichmäßigere und höhere Stromtragfähigkeit bewirkt werden und es können sich gleichmäßigere und geringere Übergangswiderstände zwischen den Einzeldrähten und dem Kontaktierelement ergeben. The fact that each individual wire is connected to the at least one contact point by a material connection with the at least one wall of the contacting, is advantageously causes a particularly high mechanical stability of the electrical connection assembly is achieved. Advantageously, this results in a particularly small dispersion in the mechanical strength, since the electrical connection arrangement is no longer joined together in this way by a form-locking susceptible to interference but by the cohesive connection between each individual of the individual wires and the at least one wall. In addition, this can be advantageous causes a more uniform and higher current carrying capacity and it may result in more uniform and lower contact resistance between the individual wires and the contacting.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens 5 Einzeldrähte, bevorzugt wenigstens 10 Einzeldrähte mit dem Kontaktierelement elektrische und mechanisch verbunden, ganz besonders bevorzugt wenigstens 30 Einzeldrähte. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders große Stromtragfähigkeit der elektrischen Verbindungsanordnung erreicht. According to one embodiment of the invention, at least 5 individual wires, preferably at least 10 individual wires, are electrically and mechanically connected to the contacting element, very particularly preferably at least 30 individual wires. As a result, a particularly high current carrying capacity of the electrical connection arrangement is advantageously achieved.

Die Einzeldrähte können einen Drahtdurchmesser aufweisen, der in einem Bereich zwischen 0,3mm (Millimeter) und 2,5mm liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5mm und 1,0mm. Es ist jedoch auch möglich, Einzeldrähte zu verwenden, die einen Durchmesser bis zu 5mm aufweisen. The individual wires may have a wire diameter ranging between 0.3 mm (mm) and 2.5 mm, preferably in a range between 0.5 mm and 1.0 mm. However, it is also possible to use single wires that have a diameter of up to 5mm.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Kontaktierelement wenigstens zwei aneinandergrenzende Kammern auf, die durch die wenigstens eine Wand begrenzt sind. Dabei weist jede Kammer zwei einander zuweisende Wandflächen auf. Dabei sind die Einzeldrähte zwischen den einander zuweisenden Wandflächen angeordnet, wobei sich die Wandflächen im Wesentlichen entlang von zur Verpressrichtung senkrechten Ebenen erstrecken. Dabei weist jede Kammer wenigstens einen Steg auf, der die zwei einander zuweisenden Wandflächen miteinander verbindet, wobei die wenigstens zwei aneinandergrenzenden Kammern eine die Kammern trennende gemeinsame Wand aufweisen. Durch die Ausbildung von wenigstens zwei aneinandergrenzenden Kammern wird vorteilhaft bewirkt, dass das Kontaktierelement bei beispielsweise gleich bleibendem Außenumfang eine insgesamt größere Wandfläche aufweist. Damit wird es auf eine einfache Weise möglich, einer größeren Anzahl von Einzeldrähten jeweils wenigstens eine eigene Kontaktstelle mit einer Wand des Kontaktierelements zu ermöglichen und damit die Verbindungsqualität in der elektrischen Verbindungsanordnung zu verbessern. According to one embodiment of the invention, the contacting element has at least two adjoining chambers delimited by the at least one wall. Each chamber has two facing wall surfaces. In this case, the individual wires are arranged between the mutually facing wall surfaces, wherein the wall surfaces extend substantially along planes perpendicular to the pressing direction. In this case, each chamber has at least one web which connects the two mutually facing wall surfaces with each other, wherein the at least two adjoining chambers have a common wall separating the chambers. The formation of at least two adjoining chambers advantageously causes the contacting element to have an overall larger wall surface, for example if the outer circumference remains the same. This makes it possible in a simple manner to allow at least one individual contact point with a wall of the contacting element for a larger number of individual wires and thus to improve the connection quality in the electrical connection arrangement.

Das Kontaktierelement kann dabei beispielsweise S-förmig gestaltet sein oder in Form eines Paragraphen-Zeichens (§-Zeichen) wobei das Kontaktierelement in diesem Fall drei aneinandergrenzende Kammern aufweist oder das Kontaktierelement kann ganz allgemein in der Art einer Leporello-Faltung bzw. in der Art einer Ziehharmonikafaltung zickzackförmig gestaltet sein und auf diese Weise mehrere aneinandergrenzende Kammern aufweisen, wobei je zwei Kammern eine gemeinsame Wand aufweisen. The contacting element can be designed, for example, S-shaped or in the form of a paragraph character (§-sign) wherein the contacting element in this case has three adjoining chambers or the contacting can quite generally in the manner of a Leporello-folding or in the Art an accordion folding zigzag be designed in this way and have a plurality of adjacent chambers, each having two chambers have a common wall.

Dadurch, dass das Kontaktierelement derart gestaltet ist, dass im pressschweißverbundenen Zustand entlang der Verpressrichtung des Kontaktierelements zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements jeweils höchstens zwei Lagen von Einzeldrähten angeordnet sind wird vorteilhaft bewirkt, dass jeder Einzeldraht eine besonders zuverlässige und stabile mechanische und elektrische Verbindung mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements eingehen kann. Due to the fact that the contacting element is configured in such a way that at most two layers of individual wires are arranged in the press-welded connected state along the pressing direction of the contacting element between two opposing wall surfaces of the at least one wall of the contacting element, it is advantageously effected that each individual wire produces a particularly reliable and stable mechanical and can make electrical connection with the at least one wall of the contacting element.

Dadurch, dass die Einzeldrähte entlang der Verpressrichtung des Kontaktierelements zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen der wenigstens einen Wand wenigstens bereichsweise in genau zwei übereinanderliegenden Lagen in dem Kontaktierelement angeordnet sind wird vorteilhaft bewirkt, dass der Raum zwischen den zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen des Kontaktierelements besonders effizient genutzt wird. Dadurch ergibt sich eine optimale Ausnutzung der verfügbaren Wandfläche des Kontaktierelements für die einzelnen Einzeldrähte bzw. Drähte. Denn auf diese Weise ist sichergestellt, dass in dem Bereich mit den genau zwei Lagen von Einzeldrähten bzw. Drähten jeder Einzeldraht bzw. Draht idealerweise mit genau einer der beiden einander gegenüberliegenden Wandflächen eine Kontaktstelle ausbildet. Dadurch lässt sich die größtmögliche Anzahl von Einzeldrähten im Kontaktierelement anordnen. Darüber hinaus sinkt bei gleicher Anzahl von Einzeldrähten die für das Verpressen des Kontaktierelements notwendige Kraft im Vergleich zu einer Situation, in der an jeder Stelle nur eine einzige Lage von Einzeldrähten zwischen den zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen angeordnet ist. Denn es muss dann nicht für jede Lage von Einzeldrähten eine Wand des Kontaktierelements verpresst werden sondern nur für jede zweite Lage von Einzeldrähten. Dies kann bei Anordnungen, die beispielsweise mehrere Kammern aufweisen, in denen Einzeldrähte verpresst werden einen Vorteil darstellen. The fact that the individual wires along the pressing direction of the Kontaktierelements between two opposite wall surfaces of the at least one wall are arranged at least partially in exactly two superimposed layers in the contacting is advantageously causes the space between the two opposite wall surfaces of the contacting is used particularly efficiently , This results in an optimal utilization of the available wall surface of the contacting element for the individual strands or wires. Because in this way it is ensured that in the area with exactly two layers of individual wires or wires each wire or wire ideally forms a contact point with exactly one of the two opposing wall surfaces. As a result, the largest possible number of individual wires can be arranged in the contacting element. In addition, with the same number of individual wires, the force required for pressing the contacting element decreases in comparison to a situation in which only a single layer of individual wires is arranged between the two mutually opposite wall surfaces at each point. Because it must then not be pressed for each layer of individual wires, a wall of the contact element but only for every second layer of individual wires. This can be an advantage in arrangements which have, for example, a plurality of chambers in which individual wires are pressed.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsanordnung vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

• Bereitstellen mehrerer Einzeldrähte, insbesondere von wenigstens fünf Einzeldrähten,
• Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Kontaktierelements zum Einstecken von Einzeldrähten in einer Einsteckrichtung, wobei das Kontaktierelement wenigstens eine Wand aufweist,
• Einstecken der Einzeldrähte in das Kontaktierelement,
• Zusammenpressen der Anordnung aus Kontaktierelement und Einzeldrähten in eine erste Position entlang einer Verpressrichtung quer zur Einsteckrichtung,
• Erhitzen der Anordnung aus Kontaktierelement und Einzeldrähten mittels Durchleitung von elektrischem Strom durch das Kontaktierelement,
• Zusammenpressen der Anordnung aus Kontaktierelement und Einzeldrähten in eine zweite Position

According to a second aspect of the invention, there is provided a method of making an electrical connection assembly, the method comprising the steps of:

Providing a plurality of individual wires, in particular at least five individual wires,
Providing an electrically conductive contacting element for inserting individual wires in a plug-in direction, wherein the contacting element has at least one wall,
Inserting the individual wires into the contacting element,
Compressing the arrangement of contacting element and individual wires into a first position along a pressing direction transversely to the insertion direction,
Heating the arrangement of contacting element and individual wires by passing electrical current through the contacting element,
• Squeezing the arrangement of contact element and individual wires in a second position

Dabei ist vorgesehen, dass das Kontaktierelement derart gestaltet ist, dass nach dem Schritt des Zusammenpressens in die zweite Position jeder Einzeldraht wenigstens eine Kontaktstelle mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements aufweist. It is provided that the contacting element is designed such that, after the step of compressing into the second position, each individual wire has at least one contact point with the at least one wall of the contacting element.

Dabei kann das Kontaktierelement in einen Stromkreis eingebunden werden, um den zum Erhitzen des Kontaktierelements notwendigen Strom durch das Kontaktierelement leiten zu können. Dazu kann folgender Schritt in dem Verfahren vorgesehen sein:
• Einbinden des Kontaktierelements in einen Stromkreis. In this case, the contacting element can be integrated into a circuit in order to be able to conduct the current necessary for heating the contacting element through the contacting element. For this purpose, the following step in the method can be provided:
• Integration of the contacting element in a circuit.

Gegenüber dem Stand der Technik weist dieses Verfahren den Vorteil auf, dass sich dadurch auf einfache, sichere und zuverlässige Weise eine elektrische Verbindungsanordnung herstellen lässt, bei welcher die mechanische Festigkeit sowie die elektrische Anbindungsqualität besonders hoch sind und bei welcher die mechanische Festigkeit eine besonders geringe Streuung aufweist. Denn es gibt keine Einzeldrähte, die keinen Kontakt mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements aufweisen. Durch den Schritt des Zusammenpressens der Anordnung aus Kontaktierelement und Einzeldrähten in die erste Position entlang der Verpressrichtung quer zur Einsteckrichtung können sich die in das Kontaktierelement beispielsweise als ein Bündel von Einzeldrähten eingesteckten Einzeldrähte automatisch so anordnen, dass jeder Einzeldraht im pressverschweißten Zustand wenigstens eine Kontaktstelle mit der wenigstens einen Wand des Kontaktelements aufweist. Compared with the prior art, this method has the advantage that in an easy, safe and reliable manner, an electrical connection arrangement can be produced in which the mechanical strength and the electrical connection quality are particularly high and in which the mechanical strength of a particularly low dispersion having. Because there are no individual wires that have no contact with the at least one wall of the contacting element. By the step of compressing the arrangement of contacting and individual wires in the first position along the pressing direction transversely to the insertion, the individual wires inserted into the contacting, for example, as a bundle of individual wires can automatically arrange so that each wire in the press-welded state at least one contact point with the has at least one wall of the contact element.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist jeder Einzeldraht an der wenigstens einen Kontaktstelle durch eine stoffschlüssige Verbindung mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements verbunden. Dadurch ergibt sich eine besonders stabile Verbindung zwischen jedem Einzeldraht und dem Kontaktierelement. Weiterhin werden dadurch die Streuung der mechanischen Festigkeit und der elektrische Übergangswiderstand zwischen den Einzeldrähten und dem Kontaktierelement reduziert sowie die Stromtragfähigkeit der elektrischen Verbindungsanordnung erhöht. Streuungen in der mechanischen Festigkeit, die beispielsweise durch eine rein formschlüssige Verbindung oder eine rein kraftschlüssige Verbindung entstehen können, werden in der erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgeschlossen. Bei der Verwendung von ursprünglich isolierten Einzeldrähten, beispielsweise Kupfer-Lackdrähten, wird durch die stoffschlüssige Verbindung eine gute elektrische Anbindung zwischen den Einzeldrähten und dem Kontaktierelement sichergestellt. According to one embodiment of the method, each individual wire is connected to the at least one contact point by a material connection with the at least one wall of the contacting element. This results in a particularly stable connection between each individual wire and the contacting element. Furthermore, this reduces the scattering of the mechanical strength and the electrical contact resistance between the individual wires and the contacting element and increases the current-carrying capacity of the electrical connection arrangement. Scattering in the mechanical strength, which may arise for example by a purely positive connection or a purely non-positive connection, are excluded in the embodiment according to the invention. When using originally insulated individual wires, such as copper enamel wires, a good electrical connection between the individual wires and the contact element is ensured by the cohesive connection.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Kontaktierelement derart gestaltet, dass nach dem Schritt des Zusammenpressens in die erste Position jeder Einzeldraht wenigstens eine Kontaktstelle mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements aufweist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass bereits vor dem Erhitzen der Anordnung die Einzeldrähte geordnet im Kontaktierelement vorliegen und beim anschließenden Erhitzungsvorgang eine besonders gute Wärmeübertragung vom Kontaktierelement auf die Einzeldrähte sichergestellt ist. Vorteilhaft werden dadurch auch bei der Verwendung von isolierten Einzeldrähten, beispielsweise Kupfer-Lackdrähten, mit einem minimalen Aufwand an thermischer Energie die Isolierungen entfernt, beispielsweise abgeschmolzen oder verbrannt oder zersetzt, und die Verbindung der Einzeldrähte mit der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements hergestellt, beispielsweise durch eine Diffusionsverbindung bzw. stoffschlüssige Verbindung. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft die Taktzeit bei der Herstellung der elektrischen Verbindungsanordnung reduzieren und es lassen sich Energiekosten, beispielsweise Stromkosten, reduzieren. According to one embodiment of the method, the contacting element is designed such that after the step of compressing into the first position, each individual wire has at least one contact point with the at least one wall of the contacting element. This advantageously has the effect that the individual wires are already arranged in the contacting element before the arrangement is heated, and a particularly good heat transfer from the contacting element to the individual wires is ensured during the subsequent heating process. Advantageously, even with the use of insulated individual wires, such as copper enamel wires, with a minimum amount of thermal energy, the insulation removed, for example, melted or burned or decomposed, and the connection of the individual wires with the made at least one wall of the contacting, for example by a diffusion bond or cohesive connection. In this way, the cycle time in the production of the electrical connection arrangement can advantageously be reduced and energy costs, for example electricity costs, can be reduced.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens sind nach dem Schritt des Zusammenpressens der Anordnung aus Kontaktierelement und Einzeldrähten in die erste Position im Kontaktierelement in der Verpressrichtung zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wandflächen der wenigstens einen Wand des Kontaktierelements höchstens zwei Lagen von Einzeldrähten angeordnet. Durch diese Ausführungsform ist vorteilhaft sichergestellt, dass eine besonders hohe mechanische Festigkeit der elektrischen Verbindungsanordnung geschaffen ist. According to one embodiment of the method, after the step of compressing the arrangement of contact element and individual wires in the first position in the contacting in the pressing direction between two opposite wall surfaces of the at least one wall of the contacting at most two layers of individual wires are arranged. This embodiment advantageously ensures that a particularly high mechanical strength of the electrical connection arrangement is created.

Zeichnungen drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich. Other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which are not to be construed as limiting the invention with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer pressschweißverbindbaren elektrischen Verbindungsanordnung gemäß dem Stand der Technik; 1 a perspective view of a press-weldable electrical connection arrangement according to the prior art;

2a einen Querschnitt durch die elektrische Verbindungsanordnung gemäß 1 vor Anwendung des Pressschweißvorgangs; 2a a cross section through the electrical connection arrangement according to 1 before application of the pressure welding process;

2b einen Querschnitt durch die elektrische Verbindungsanordnung gemäß 1 im pressverschweißten Zustand; 2 B a cross section through the electrical connection arrangement according to 1 in press-welded condition;

3a einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kontaktierelement einer elektrischen Verbindungsanordnung vor dem Pressschweißvorgangs; 3a a cross section through an inventive contacting element of an electrical connection assembly before the pressure welding operation;

3b einen Querschnitt durch das Kontaktierelement aus 3a nach dem Pressschweißvorgangs; 3b a cross section through the contact element 3a after the pressure welding process;

3c eine Detailansicht der 3b; 3c a detailed view of the 3b ;

4a eine Aufsicht auf das Kontaktierelement gemäß 4a im aufgefalteten Zustand; 4a a plan view of the contacting according to 4a in the unfolded state;

4b und 4c Querschnitte durch weitere Ausführungsformen des Kontaktierelements elektrischen Verbindungsanordnung gemäß der Erfindung; 4b and 4c Cross sections through further embodiments of the contacting electrical connection assembly according to the invention;

5a bis 5d eine Darstellung im Querschnitt von verschiedenen Verfahrensschritten zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsanordnung. 5a to 5d a representation in cross section of various process steps for producing an electrical connection assembly according to the invention.

Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen und Verfahren bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. All figures are merely schematic representations of devices and methods according to the invention or of their components according to embodiments of the invention. In particular, distances and size relationships are not shown to scale in the figures. In the various figures, corresponding elements are provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine elektrische Verbindungsanordnung 100 gemäß Stand der Technik dargestellt, bei der eine Vielzahl von Einzeldrähten 300 mit einer Kontakthülse 600 bzw. einem Kontaktschuh 600 mittels eines Pressschweißvorgangs mechanisch und elektrisch verbunden werden können. Die Kontakthülse 600 weist einen Verpress-Abschnitt 630 auf und einen Befestigungsabschnitts 640 mit einer Befestigungsöse 650 auf. Die Kontakthülse 600 bzw. der Kontaktschuh 600 bzw. der Kontaktkörper 600 kann beispielsweise durch eine Schraube, welche durch die Befestigungsöse 650 gesteckt wird, mit einem anderen Kontaktelement elektrisch und mechanisch verbunden werden. Die Kontakthülse 600 ist beispielsweise aus einem dünnen Blech geformt, welches im Bereich des Verpress-Abschnitts 630 hülsenartig zusammengerollt ist, wodurch sich eine von einer Kontakthülsenwand 610 bzw. Kontaktkörperwand 610 umgebene Einstecköffnung 620 ergibt. In 1 is an electrical connection arrangement 100 illustrated in the prior art, in which a plurality of individual wires 300 with a contact sleeve 600 or a contact shoe 600 can be mechanically and electrically connected by means of a pressure welding operation. The contact sleeve 600 has a grout section 630 on and a fixing section 640 with a fastening eye 650 on. The contact sleeve 600 or the contact shoe 600 or the contact body 600 For example, by a screw, which through the mounting lug 650 is plugged, electrically and mechanically connected to another contact element. The contact sleeve 600 is formed, for example, from a thin sheet, which in the region of the grouting section 630 sleeve-like, resulting in one of a contact sleeve wall 610 or contact body wall 610 surrounded insertion opening 620 results.

Zur Ausbildung der elektrischen Verbindungsanordnung 100 wird eine Vielzahl von Einzeldrähten 300 in einer Einsteckrichtung 280 in die Einstecköffnung 620 der Kontakthülse 600 eingeschoben. Anschließend werden die Einzeldrähte 300 mit der Kontakthülse 600 durch einen Pressschweißvorgang elektrisch und mechanisch verbunden. To form the electrical connection arrangement 100 becomes a multiplicity of individual wires 300 in a plug-in direction 280 in the insertion opening 620 the contact sleeve 600 inserted. Subsequently, the individual wires 300 with the contact sleeve 600 electrically and mechanically connected by a pressure welding process.

Besonders zur elektrischen Kontaktierung von Spulenanordnungen eignet sich eine derartige elektrische Verbindungsanordnung 100, die durch einen Pressschweißvorgangs hergestellt wird. Denn in elektrischen Spulen werden häufig Kupferlackdrähte bzw. anderweitig isolierte Drähte eingesetzt, um elektrische Kurzschlüsse in den Spulenwicklungen zu verhindern. Durch die Verwendung eines Pressschweißvorgangs, bei dem durch die zugeführte thermische Energie die Isolierung beispielsweise durch Aufschmelzen entfernt wird, kann eine zeit- und kostenintensive Abisolierung der Einzeldrähte 300, z.B. mit umlaufenden Messern, vor der Verbindung mit einem Kontaktierelement, beispielsweise der Kontakthülse 600, entfallen. Vorteilhaft kann dadurch auch das Risiko einer Einschnürung des Durchmessers der Einzeldrähte 300 vermieden werden. Especially for the electrical contacting of coil arrangements, such an electrical connection arrangement is suitable 100 , which is produced by a pressure welding process. Because in electrical coils often copper enameled wires or otherwise insulated wires are used to prevent electrical short circuits in the coil windings. By using a pressure welding process, in which the insulation is removed, for example, by melting by the supplied thermal energy, can be a time-consuming and costly stripping of the individual wires 300 , For example, with rotating knives, before the connection with a contacting, for example, the contact sleeve 600 , omitted. This can also be advantageous the risk of a constriction of the diameter of the individual wires 300 be avoided.

In den 2a und 2b ist ein Querschnitt durch den Verpress-Abschnitt 630 der Kontakthülse aus 1 im Zustand vor dem Pressschweißvorgang (2a) und im Zustand nach dem Pressschweißvorgang (2b) dargestellt. In the 2a and 2 B is a cross section through the grouting section 630 the contact sleeve 1 in the state before the pressure welding process ( 2a ) and in the state after the pressure welding process ( 2 B ).

In 2a ist die Vielzahl der Einzeldrähte 300 dargestellt, die sich in derartigen Verbindungsanordnungen 100 gemäß Stand der Technik im Innern der Kontakthülse befinden. Es ist zu erkennen, dass einige Einzeldrähte 300a unmittelbar benachbart zur Kontakthülsenwand 610 angeordnet sind, während andere Einzeldrähte 300b sich mehr im Innern der Kontakthülse 600 befinden und ausschließlich von anderen Einzeldrähten 300a, 300b umgeben sind. In 2a is the multitude of individual wires 300 shown in such connection arrangements 100 According to the prior art inside the contact sleeve are. It can be seen that some individual wires 300A immediately adjacent to the contact sleeve wall 610 are arranged while other individual wires 300b more inside the contact sleeve 600 located and excluding other single wires 300A . 300b are surrounded.

In 2b ist die elektrische Verbindungsanordnung 100 aus 2a im pressverschweißten Zustand zu erkennen. Auch hier gibt es viele Einzeldrähte 300b, welche ausschließlich von anderen Einzeldrähten 300a, 300b umgeben sind und keine einzige Kontaktstelle mit der Kontakthülsenwand 610 bzw. Kontaktkörperwand 610 aufweisen. Diese ausschließlich von anderen Einzeldrähten 300a, 300b umgebenen Einzeldrähte 300b sind in der elektrischen Verbindungsanordnung 100 durch Formschluss oder Kraftschluss festgelegt. In 2 B is the electrical connection arrangement 100 out 2a to recognize in the press-welded state. Again, there are many individual wires 300b , which are exclusive of other single wires 300A . 300b are surrounded and not a single point of contact with the contact sleeve wall 610 or contact body wall 610 exhibit. This exclusively from other individual wires 300A . 300b surrounded individual wires 300b are in the electrical connection arrangement 100 determined by positive locking or traction.

Insgesamt besteht bei derartigen elektrischen Verbindungsanordnungen 100 gemäß Stand der Technik der Nachteil, dass die mechanische Festigkeit durch die im Inneren gelegenen Einzeldrähte 300b, die lediglich durch Formschluss oder Kraftschluss der elektrischen Verbindungsanordnung 100 gehalten sind, eingeschränkt ist bzw. es zu einer großen Streuung der mechanischen Festigkeit kommt. Außerdem bedarf es beim Pressschweißen einer hohen und relativ langanhaltenden Strom- bzw. Energiezufuhr, um zuverlässig die Isolierung auch der im Innern der Kontakthülse 600 gelegenen Einzeldrähte 300b, die keine Kontaktstelle zur Kontakthülsenwand 610 aufweisen, zu entfernen. Overall, such electrical connection arrangements exist 100 According to the prior art, the disadvantage that the mechanical strength by the individual wires located in the interior 300b , which only by positive engagement or adhesion of the electrical connection assembly 100 are held, restricted or there is a large dispersion of mechanical strength. In addition, the pressure welding requires a high and relatively long-lasting current or energy supply to reliably isolate the inside of the contact sleeve 600 located individual wires 300b that have no contact point to the contact sleeve wall 610 have to remove.

In den 3a bis 3c ist eine erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung 100 dargestellt, die eine Vielzahl von Einzeldrähten 300 sowie ein elektrisch leitfähiges Kontaktierelement 102 zum Einstecken der Einzeldrähte 300 in einer Einsteckrichtung 280 umfasst. 3a zeigt die elektrische Verbindungsanordnung 100 in einem Zustand vor dem Pressschweißvorgang, die 3b und 3c zeigen die elektrische Verbindungsanordnung in einem Zustand nach dem Pressschweißvorgang. Die Einsteckrichtung 280 erstreckt sich in der dargestellten 3a in die Bildebene hinein. In the 3a to 3c is an electrical connection arrangement according to the invention 100 shown a variety of individual wires 300 and an electrically conductive contacting element 102 for inserting the individual wires 300 in a plug-in direction 280 includes. 3a shows the electrical connection arrangement 100 in a state before the pressure welding operation, the 3b and 3c show the electrical connection assembly in a state after the pressure welding process. The insertion direction 280 extends in the illustrated 3a into the picture plane.

Das Kontaktierelement 102 ist in einem Querschnitt dargestellt, dessen Querschnittsebene durch eine Verpressrichtung 282 und eine Lateral-Achse 284 aufgespannt wird, wobei die Verpressrichtung 282 und die Lateral-Achse 284 sich jeweils quer zur Einsteckrichtung erstrecken und quer zueinander stehen. Unter dem Begriff quer kann der Begriff orthogonal verstanden werden. Die Verpressrichtung 282 erstreckt sich in den 3a bis 5 von oben nach unten, die Lateral-Achse 284 erstreckt sich in den Figuren von links nach rechts. The contacting element 102 is shown in a cross section, the cross-sectional plane through a pressing direction 282 and a lateral axis 284 is clamped, wherein the pressing direction 282 and the lateral axis 284 each extending transversely to the insertion and are transverse to each other. The term transverse may be understood to mean the term orthogonal. The pressing direction 282 extends into the 3a to 5 from top to bottom, the lateral axis 284 extends in the figures from left to right.

Das Kontaktierelement 102 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Wand 110 auf. Das Kontaktierelement 102 und die Einzeldrähte 300 sind mittels eines Pressschweißvorgangs unter Zuhilfenahme elektrischen Stroms, insbesondere durch einen Widerstandswarmverpressvorgang, elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Das Kontaktierelement 102 ist dabei derart gestaltet, dass jeder Einzeldraht 300 wenigstens eine Kontaktstelle 340 (siehe 3c) mit der wenigstens einen Wand 110 des Kontaktierelements 102 aufweist. An der wenigstens einen Kontaktstelle 340 kann dabei eine stoffschlüssige Verbindung 342 zwischen dem jeweiligen Einzeldraht 300 und der Wand 110 ausgebildet sein. Diese stoffschlüssige Verbindung kann durch die Bildung einer intermetallischen Phase, durch die Ausbildung einer Legierung oder auch durch einen Diffusionsvorgang in Folge des Pressvorgangs und des Zuführens thermischer Energie geschaffen sein. The contacting element 102 has a wall in the illustrated embodiment 110 on. The contacting element 102 and the single wires 300 are electrically and mechanically connected to each other by means of a pressure welding operation with the aid of electrical current, in particular by a resistance hot pressing process. The contacting element 102 is designed in such a way that every single wire 300 at least one contact point 340 (please refer 3c ) with the at least one wall 110 of the contacting element 102 having. At least one contact point 340 can be a cohesive connection 342 between the respective single wire 300 and the wall 110 be educated. This cohesive connection can be created by the formation of an intermetallic phase, by the formation of an alloy or by a diffusion process as a result of the pressing process and the supply of thermal energy.

Um bei einer Vielzahl von Einzeldrähten 300, beispielsweise bei mehr als fünf, bevorzugt mehr als 10, ganz besonders bevorzugt mehr als 30 Einzeldrähten 300, ein Kontaktierelement 102 bereitzustellen, welches einerseits für jeden Einzeldraht 300 eine Kontaktstelle 340 mit der Wand 110 ermöglicht und welches gleichzeitig entlang der Lateral-Achse 284 nicht mit steigender Anzahl der Einzeldrähte 300 eine immer größere Breite w einnimmt, ist es notwendig, das Kontaktierelement 102 auf eine besondere Weise zu gestalten. Bei einem Durchmesser eines Einzeldrahtes von 1mm kann die Breite w beispielsweise zwischen 5mm und 15mm liegen, so dass zwischen 5 und 15 Einzeldrähte einlagig nebeneinander liegen können. To with a multiplicity of individual wires 300 , For example, more than five, preferably more than 10, most preferably more than 30 individual wires 300 , a contact element 102 to provide, on the one hand for each individual wire 300 a contact point 340 with the wall 110 allows and which simultaneously along the lateral axis 284 not with increasing number of individual wires 300 an ever greater width w occupies, it is necessary, the contact element 102 in a special way. With a diameter of a single wire of 1 mm, the width w can be, for example, between 5 mm and 15 mm, so that between 5 and 15 individual wires can lie one-layered next to one another.

Das Kontaktierelement ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei aneinandergrenzenden Kammern 120a, 120b gestaltet, die durch die Wand 110 begrenzt sind. Dabei weist jede Kammer 120a, 120b zueinander weisende Wandflächen 112 auf. Die Einzeldrähte 300 sind zwischen den einander zuweisenden Wandflächen 112 angeordnet, wobei sich die Wandflächen 112 im Wesentlichen entlang von zur Verpressrichtung senkrechten Ebenen erstrecken. Im dargestellten Querschnitt durch das Kontaktierelement 102 ist die Erstreckung der Wandflächen 112 entlang der Lateral-Achse 284 dargestellt. Weiterhin weist jede Kammer 120a, 120b wenigstens einen Steg 114 auf, der die zwei einander zuweisenden Wandflächen 112 miteinander verbindet. Die zwei aneinandergrenzenden Kammern 120a, 120b weisen eine die Kammern 120a, 120b trennende gemeinsame Wand 116 auf. Dadurch ist es möglich, eine Vielzahl von Einzeldrähten 300 derart anzuordnen, dass in jeder Kammer 120a, 120b jeweils höchstens zwei Lagen von Einzeldrähten 300 entlang der Verpressrichtung 282 übereinander angeordnet sind, und gleichzeitig die Breite w des Kontaktierelements zu beschränken. The contacting is in the illustrated embodiment with two adjacent chambers 120a . 120b designed by the wall 110 are limited. In this case, each chamber 120a . 120b mutually facing wall surfaces 112 on. The single wires 300 are between the facing wall surfaces 112 arranged, with the wall surfaces 112 extend substantially along planes perpendicular to the pressing direction. In the illustrated cross section through the contacting 102 is the extension of the wall surfaces 112 along the lateral axis 284 shown. Furthermore, each chamber has 120a . 120b at least one jetty 114 on top of the two facing wall surfaces 112 connects with each other. The two adjoining chambers 120a . 120b have one the chambers 120a . 120b separating common wall 116 on. This makes it possible to have a large number of individual wires 300 to arrange such that in each chamber 120a . 120b in each case at most two layers of individual wires 300 along the pressing direction 282 are arranged one above the other, and at the same time limit the width w of the contacting element.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wand 110 des Kontaktierelements 102 in S-Form gefaltet. Sie bildet zwei übereinanderliegende Kammern 120a, 120b, wobei die einander zuweisenden Wandflächen in 3a horizontal verlaufen und wobei ein Steg 114 die untere Wandflächen 112 mit der mittleren Wandflächen 112 an deren rechter Seite verbindet und ein weiterer Steg 114 die mittlere Wandfläche 112 mit der oberen Wandfläche 112 an der linken Seite. Am Ende der oberen Wandfläche 112 ist die Wand 110 rechts noch einmal nach unten zu einem Teilsteg 115 umgebogen, um so beim Verpressvorgang ein Heraustreten der Einzeldrähte 300 aus der Kammer 120a zu verhindern. In gleicher Weise ist an der unteren Wandflächen 112 die Wand 110 links noch einmal nach oben zu einem weiteren Teilsteg 115 umgebogen, um zu verhindern, dass beim Verpressvorgang Einzeldrähte 300 aus der Kammer 120b heraustreten. Die beiden Teilstege 115 werden beim Verpressvorgang auf die gemeinsame Wand 116 bzw. auf den Übergang der Stege 114 zur gemeinsamen Wand 116 gepresst (3b und 3c) und stehen dort in mechanischem und elektrischem Kontakt. In the illustrated embodiment, the wall 110 of the contacting element 102 folded in S-shape. It forms two superimposed chambers 120a . 120b , wherein the facing wall surfaces in 3a run horizontally and being a bridge 114 the bottom wall surfaces 112 with the middle wall surfaces 112 on the right side connects and another footbridge 114 the middle wall surface 112 with the upper wall surface 112 on the left side. At the end of the upper wall surface 112 is the wall 110 right down again to a partial bridge 115 bent so as to come out of the individual wires during the pressing process 300 out of the chamber 120a to prevent. In the same way is at the bottom wall surfaces 112 the wall 110 left again up to another part of the bridge 115 bent over to prevent single wires during the pressing process 300 out of the chamber 120b stepping out. The two partial bridges 115 become on the common wall during the pressing process 116 or on the transition of the webs 114 to the common wall 116 pressed ( 3b and 3c ) and are there in mechanical and electrical contact.

Das Kontaktierelement 102 kann dabei als ein Stanzbiegeteil ausgebildet sein. Das Kontaktierelement 102 kann beispielsweise teilweise aus beschichtetem Kupfer gebildet sein, wobei die Beschichtung Zinn oder eine Zinnlegierung umfassen kann. Die Beschichtung kann auch Nickel umfassen oder allgemein ein elektrisch leitfähiges Material mit einem größeren elektrischen Widerstand als Kupfer. Das Kontaktierelement 102 kann dazu aus einem dünnen Blech hergestellt sein. Das Kontaktierelement 102 kann auch einstückig ausgebildet sein oder es kann aus mehreren zunächst separat hergestellten Einzelstücken gebildet sein, wobei die zunächst separat hergestellten Einzelstücke dann zum Kontaktierelement 102 zusammengesetzt und beispielsweise unlösbar miteinander verbunden werden, zum Beispiel durch einen Schweißvorgang oder einen Lötvorgang. The contacting element 102 can be designed as a stamped and bent part. The contacting element 102 For example, it may be partially formed of coated copper, which coating may include tin or a tin alloy. The coating may also comprise nickel, or generally an electrically conductive material having a higher electrical resistance than copper. The contacting element 102 can be made from a thin sheet. The contacting element 102 may also be formed in one piece or it may be formed from a plurality of individual pieces initially produced separately, the individual pieces initially produced separately then to Kontaktierelement 102 assembled and, for example, inextricably linked together, for example by a welding process or a soldering process.

Der Drahtdurchmesser der Einzeldrähte 300 kann in einem Bereich zwischen 0,3mm und 2,5mm liegen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5mm und 1mm. Für die Bestromung größerer elektrischer Elemente, beispielsweise großer Magnetspulen, ist es jedoch auch möglich, Einzeldrähte 300 mit einem Drahtdurchmesser von bis zu 5mm vorzusehen. The wire diameter of the individual wires 300 may be in a range between 0.3mm and 2.5mm, preferably in a range between 0.5mm and 1mm. However, it is also possible to supply individual wires for the energization of larger electrical elements, for example large magnet coils 300 with a wire diameter of up to 5mm.

In 4a ist das Kontaktierelement 102 aus den 3a bis 3c im aufgefalteten Zustand dargestellt. Es ist zu erkennen, wie auf einfache Art und Weise aus einem flächigen Schnittmuster des Kontaktierelements 102 eine dreidimensionale Gestalt mit einer S-Form im Querschnitt mit zwei Kammern 120a, 120b durch einfaches Biegen entlang von Biegelinien 130 und in Richtung von Biegepfeilen 140 geformt werden kann. Aus diesem Schnittmuster lassen sich die in den 3a und 3b dargestellten unteren, mittleren und oberen Wandflächen 112 sowie die Stege 114 und die Teilstege 115 formen. In 4a is the contact element 102 from the 3a to 3c shown in the unfolded state. It can be seen how in a simple manner from a flat pattern of the Kontaktierelements 102 a three-dimensional shape with an S-shape in cross-section with two chambers 120a . 120b by simply bending along bending lines 130 and in the direction of bending arrows 140 can be shaped. From this pattern can be in the 3a and 3b illustrated lower, middle and upper wall surfaces 112 as well as the footbridges 114 and the partial webs 115 to shape.

In den 4b und 4c sind weitere Ausführungsformen des Kontaktierelements 102 dargestellt. 4b zeigt dabei ein Kontaktierelement 102, welches fünf entlang der Verpressrichtung 282 übereinander angeordnete Kammern 120a, 120b, 120c, 120d, 120e aufweist, die alle aus einem einzigen Stück Blech geformt sein können. Je zwei aneinandergrenzende Kammern weisen dabei eine gemeinsame Wand auf, zum Beispiel weisen die Kammern 120a, 120b die gemeinsame Wand 116 a auf, die Kammern 120b und 120c die gemeinsame Wand 116b, die Kammern 120c, 120d die gemeinsame Wand 116c und die Kammern 120d, 120e die gemeinsame Wand 116d. Die in der 4b dargestellten horizontalen Wandflächen 112 bzw. die gemeinsamen Wände 116a, 116b, 116c, 116d sind untereinander durch abwechselnd linksseitig und rechtsseitig verlaufende Stege 114 miteinander verbunden. Dabei sind die Stege 114 im Übergangsbereich von der gemeinsamen Wand 116 und dem Steg 114 jeweils leicht in Richtung des nächsten Stegs 114 auf derselben Seite umgebogen, um auf diese Weise das Heraustreten der Einzeldrähte 300 an der Seite, an welcher sich kein Steg 114 befindet möglichst zu verhindern. Beim Verpressvorgang werden diese aufeinander zu gebogenen Stücke gegeneinander gepresst und sind dann elektrisch leitfähig miteinander verbunden. In the 4b and 4c are further embodiments of the contacting element 102 shown. 4b shows a contact element 102 which is five along the pressing direction 282 superimposed chambers 120a . 120b . 120c . 120d . 120e All of which may be formed from a single piece of sheet metal. Each two adjacent chambers have a common wall, for example, the chambers 120a . 120b the common wall 116 a, the chambers 120b and 120c the common wall 116b , the chambers 120c . 120d the common wall 116c and the chambers 120d . 120e the common wall 116d , The in the 4b illustrated horizontal wall surfaces 112 or the common walls 116a . 116b . 116c . 116d are interconnected by alternately left-sided and right-sided webs 114 connected with each other. Here are the bars 114 in the transition area from the common wall 116 and the jetty 114 each slightly towards the next jetty 114 bent over on the same side, so in this way the emergence of the individual wires 300 on the side where there is no jetty 114 is possible to prevent. During the pressing process, these pieces bent towards one another are pressed against one another and are then connected to one another in an electrically conductive manner.

Das Kontaktierelement 102 gemäß der dargestellten Ausführungsform ergibt sich beispielsweise durch eine Faltung eines Blechstreifens in Ziehharmonikaform. Alternativ kann die Form des Kontaktierelements auch durch das Übereinandersetzen mehrerer S-Formen beschrieben werden. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen weniger als fünf Kammern oder auch mehr als fünf Kammern übereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind. The contacting element 102 according to the illustrated embodiment, for example, results from a folding of a metal strip in accordion form. Alternatively, the shape of the contacting element may also be described by superimposing a plurality of S-shapes. Embodiments are also possible in which less than five chambers or even more than five chambers are arranged one above the other or next to one another.

In 4c ist ein Kontaktierelement 102 dargestellt, welches die Form eines Paragraphen-Zeichens (§-Zeichen) aufweist. Es umfasst drei Kammern 120a, 120b, 120c, wobei die mittlere Kammer 120b zwischen den Kammern 120a und 120c angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mittlere Kammer 120b allseitig umschlossen, während die an sie angrenzenden Kammern 120a, 120c jeweils nur mittels eines Stegs 114 mit der mittleren Kammer 120b verbunden sind. Die Wand 110 weist bei der oberen Kammer 120a und der unteren Kammer 120c jeweils einen Teilsteg 115 an der Seite auf, an der sich kein Steg 114 befindet. Diese Teilstege werden analog zu dem S-förmigen Kontaktierelement 102 aus den 3a bis 3c beim Verpressvorgang auf die Wand 116a bzw. 116b der mittleren Kammer gepresst und stehen dann mit diesen Wänden in elektrischem und mechanischem Kontakt. In 4c is a contact element 102 represented, which has the form of a paragraph character (§-sign). It includes three chambers 120a . 120b . 120c , where the middle chamber 120b between the chambers 120a and 120c is arranged. In the illustrated embodiment, the middle chamber 120b enclosed on all sides, while the adjoining chambers 120a . 120c in each case only by means of a web 114 with the middle chamber 120b are connected. The wall 110 points to the upper chamber 120a and the lower chamber 120c each a partial bridge 115 on the side on which there is no jetty 114 located. These partial webs become analogous to the S-shaped contacting element 102 from the 3a to 3c during the pressing process on the wall 116a respectively. 116b pressed in the middle chamber and then with these walls in electrical and mechanical contact.

In den 5a bis 5d sind Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsanordnung 100 dargestellt. In einem in 5a dargestellten ersten Schritt wird das beispielsweise in S-Form ausgebildete Kontaktierelement 102, in welchem eine Vielzahl von Einzeldrähten 300 eingesteckt ist, zwischen einer ersten Elektrode 410 und einer zweiten Elektrode 420 angeordnet. Mit einer Vielzahl von Einzeldrähten 300 sind hierbei wenigstens fünf Einzeldrähte 300, bevorzugt wenigstens 10 Einzeldrähte 300, ganz bevorzugt wenigstens 30 Einzeldrähte 300 gemeint. Die erste Elektrode 410 und die zweite Elektrode 420 sind entlang der Verpressrichtung 282 angeordnet. Die Vielzahl der Einzeldrähten 300 orientiert sich dabei selbstständig durch die spezielle Form des Kontaktierelements 102. So sind in jeder der beiden Kammern 120a, 120b des Kontaktierelements höchstens zwei Lagen von Einzeldrähten 300 übereinander angeordnet. In the 5a to 5d are steps of a method for producing an electrical connection arrangement according to the invention 100 shown. In an in 5a the illustrated first step is formed, for example, in S-form contacting 102 in which a plurality of individual wires 300 is inserted between a first electrode 410 and a second electrode 420 arranged. With a large number of individual wires 300 Here are at least five individual wires 300 , preferably at least 10 individual wires 300 , most preferably at least 30 individual wires 300 meant. The first electrode 410 and the second electrode 420 are along the pressing direction 282 arranged. The variety of individual wires 300 independently orientates itself by the special shape of the contacting element 102 , So are in each of the two chambers 120a . 120b of the contacting element at most two layers of individual wires 300 arranged one above the other.

In einem weiteren Schritt, der in 5b dargestellt ist, wird die Anordnung aus Kontaktierelement 102 und Einzeldrähten 300 entlang der Verpressrichtung 282 in eine erste Position zusammengepresst. Dazu wird die erste Elektrode 410 relativ zur zweiten Elektrode 420 entlang der Verpressrichtung mit einer Kraft F beaufschlagt. Durch diesen Schritt werden die Einzeldrähte 300 innerhalb der Kammern 120a, 120b des Kontaktierelements 102 an die Kammerwände 112 bzw. Wandflächen 112 gepresst und richten sich den Druckverhältnissen entsprechend innerhalb der jeweiligen Kammer 120a, 120b aus. Die Einzeldrähte 300 werden sozusagen innerhalb der jeweiligen Kammer 120a, 120b sortiert. Bei diesem Schritt werden auch die Teilstege 115, in der 5b an der oberen rechten bzw. unteren linken Seite des Kontaktierelements 102 auf die gemeinsame Wand 116 zwischen den beiden Kammern gepresst. In a further step, the in 5b is shown, the arrangement of contacting 102 and single wires 300 along the pressing direction 282 compressed in a first position. This is the first electrode 410 relative to the second electrode 420 acted upon along the pressing direction with a force F. Through this step, the individual wires 300 inside the chambers 120a . 120b of the contacting element 102 to the chamber walls 112 or wall surfaces 112 Pressed and conform to the pressure conditions accordingly within the respective chamber 120a . 120b out. The single wires 300 become as it were within the respective chamber 120a . 120b sorted. At this step, also the partial webs 115 , in the 5b on the upper right or lower left side of the contact element 102 on the common wall 116 pressed between the two chambers.

In einem weiteren Schritt, der in 5c dargestellt ist, wird zwischen der ersten Elektrode 410 und der zweiten Elektrode 420 eine Spannung angelegt. Dies ist in 5c durch eine mit dem Buchstaben P gekennzeichnet Spannungsquelle, die mit der ersten Elektrode 410 verbunden ist und durch das Erdpotenzial GND, welches mit der zweiten Elektrode 420 verbunden ist dargestellt. Selbstverständlich kann die zweite Elektrode 420 auch auf einem anderen Potenzial als dem Erdpotenzial GND liegen. Da das Kontaktierelement 102 elektrisch leitfähig ausgebildet ist fließt nun ein Strom über die Wand 110 des Kontaktierelements 102 von der ersten Elektrode 410 zur zweiten Elektrode 420. Dabei sind verschiedene Stromflusswege möglich, die mit den Pfeilen innerhalb der Wand 110 dargestellt sind. In Folge des elektrischen Widerstands des Kontaktierelements 102 entsteht Wärme bzw. thermische Energie. Durch den um die nunmehr geschlossenen Kammern 120a, 120b fließenden Strom wird nun eine gleichmäßige Erwärmung der Kammerwand bewirkt. Mittels dieser thermischen Energie werden auch die in den Kammern 120a, 120b angeordneten Einzeldrähte 300 erwärmt. Mithilfe der thermischen Energie können so beispielsweise auf den Einzeldrähten 300 befindlich Isolierungen z.B. abgeschmolzen oder verbrannt oder zersetzt werden. Wird in Folge der Wärmezufuhr eine bestimmte Temperatur überschritten und/oder liegt die Wärmezufuhr über eine bestimmte Mindestzeit an, so kann es an den Kontaktstellen 340 zwischen den Einzeldrähten 300 und der Wand 110 zu einer stoffschlüssigen Verbindung 342 kommen. Dies geschieht beispielsweise durch Diffusion oder durch die Ausbildung einer Legierung oder einer intermetallischen Phase zwischen den zwei Materialien der Einzeldrähte 300 und des Kontaktierelements 102. In a further step, the in 5c is shown, between the first electrode 410 and the second electrode 420 a voltage applied. This is in 5c by a voltage source marked with the letter P, that with the first electrode 410 is connected and through the ground potential GND, which with the second electrode 420 connected is shown. Of course, the second electrode 420 are also at a potential other than ground potential GND. Since the contact element 102 electrically conductive is now a current flows over the wall 110 of the contacting element 102 from the first electrode 410 to the second electrode 420 , Different flow paths are possible with the arrows inside the wall 110 are shown. As a result of the electrical resistance of the contacting element 102 creates heat or thermal energy. By the now closed chambers 120a . 120b flowing stream is now causing a uniform heating of the chamber wall. By means of this thermal energy are also in the chambers 120a . 120b arranged individual wires 300 heated. With the help of thermal energy, for example, on the individual wires 300 Isolations, for example, are melted or burned or decomposed. If a certain temperature is exceeded as a result of the heat supply and / or the heat is applied for a certain minimum time, it may be at the contact points 340 between the individual wires 300 and the wall 110 to a cohesive connection 342 come. This is done for example by diffusion or by the formation of an alloy or an intermetallic phase between the two materials of the individual wires 300 and the contacting element 102 ,

Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist in 5d dargestellt: während der Zufuhr von Wärme bzw. der Zuführung von elektrischem Strom oder unmittelbar im Anschluss daran wird die Anordnung aus Kontaktierelement 102 und Einzeldrähten 300 in eine zweite Position, die Endposition, der elektrischen Verbindungsanordnung 100, zusammengepresst. Dadurch werden eine endgültige Verdichtung der Anordnung und eine besonders hohe mechanische Stabilität elektrischen Verbindungsanordnung erreicht. Another step of the procedure is in 5d is shown: during the supply of heat or the supply of electrical current or immediately thereafter, the arrangement of contacting 102 and single wires 300 in a second position, the end position, of the electrical connection assembly 100 , compressed. As a result, a final compression of the arrangement and a particularly high mechanical stability electrical connection arrangement can be achieved.

Anschließend werden die erste Elektrode 410 und die zweite Elektrode 420 auseinander gefahren und die fertig gestellte elektrische Verbindungsanordnung 100 kann aus dem Fertigungswerkzeug entnommen werden. Subsequently, the first electrode 410 and the second electrode 420 moved apart and the completed electrical connection assembly 100 can be removed from the production tool.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die spezielle Formgebung des Kontaktierelements 102 eine besonders gute mechanische und dynamische Stabilität der elektrischen Verbindungsanordnung 100 erreicht, beispielsweise durch die stoffschlüssige Verbindung 342 zwischen jedem Einzeldraht 300 mit dem Kontaktierelement 102 an der Kontaktstelle 340 des jeweiligen Einzeldrahtes 300 mit der Wand 110 des Kontaktierelements 102. Dadurch, dass jeder Einzeldraht 300 wenigstens eine Kontaktstelle 340 mit der Wand 110 des Kontaktelements 102 aufweist lässt sich die notwendige Stromzufuhrzeit verringern, wodurch Stromkosten gespart werden können und die Taktzeit für die Herstellung der elektrischen Verbindungsanordnung 100 deutlich reduziert werden kann. In contrast to the prior art is in the inventive method by the special shape of the contacting 102 a particularly good mechanical and dynamic stability of the electrical connection arrangement 100 achieved, for example, by the cohesive connection 342 between each single wire 300 with the contact element 102 at the contact point 340 of the respective individual wire 300 with the wall 110 of the contacting element 102 , Because of that every single wire 300 at least one contact point 340 with the wall 110 of the contact element 102 can reduce the necessary power supply time, whereby power costs can be saved and the cycle time for the preparation of the electrical connection assembly 100 can be significantly reduced.

Die vorgeschlagene elektrische Verbindungsanordnung 100 bzw. das vorgeschlagene Kontaktierelement 102 kann generell für alle pressverschweißten Verbindungsanordnungen 100 aus Kontaktierelementen 102 mit einer Vielzahl von Einzeldrähten 300 verwendet werden. Beispiele sind die Kontaktierung von elektrischen Spulen mit einer Vielzahl von Windungen, bei denen isolierter Einzeldrähte 300 verwendet werden, beispielsweise Einzeldrähte 300 aus Kupferlackdraht. Beispiele für Verfahren, mit denen sich die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 100 herstellen lässt sind das Widerstandswarmverpressen und das Hotcrimping. The proposed electrical connection arrangement 100 or the proposed contacting 102 can generally for all press-welded connection arrangements 100 from contact elements 102 with a multitude of individual wires 300 be used. Examples are the contacting of electrical coils with a multitude of turns, in which insulated individual wires 300 used, for example, single wires 300 made of enamelled copper wire. Examples of methods with which the connection arrangement according to the invention 100 The resistance heat pressing and hot crimping are possible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 572079 [0003]

Claims

An electrical connection assembly comprising - a plurality of individual wires ( 300 ), - an electrically conductive contacting element ( 102 ) for inserting the individual wires ( 300 ) in a plug-in direction ( 280 ), wherein the contacting element ( 102 ) at least one wall ( 110 ), wherein the contacting element ( 102 ) and the individual wires ( 300 ) are electrically and mechanically connected to one another by means of a pressure welding operation with the aid of electrical current, in particular by a resistance hot pressing process, wherein a pressing direction ( 282 ) of the pressure welding process transversely to the insertion direction ( 280 ), characterized in that the contacting element ( 102 ) is designed such that each individual wire ( 300 ) at least one contact point ( 340 ) with the at least one wall ( 110 ) of the contacting element ( 102 ) having.

Electrical connection arrangement according to claim 1, characterized in that each individual wire ( 300 ) at the at least one contact point ( 340 ) by a cohesive connection ( 342 ) with the at least one wall ( 110 ) connected is.

Electrical connection arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that at least 10 individual wires ( 300 ) with the contact element ( 102 ) are electrically and mechanically connected, in particular at least 30 individual wires ( 300 ).

Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting element ( 102 ) at least two adjoining chambers ( 120a . 120b ) through the at least one wall ( 110 ), each chamber ( 120a . 120b ) two facing wall surfaces ( 112 ), wherein the individual wires ( 300 ) between the facing wall surfaces ( 112 ) are arranged, wherein the wall surfaces ( 112 ) substantially along to the pressing direction ( 282 ) extend vertical planes, each chamber ( 120a . 120b ) at least one bridge ( 114 ) having the two mutually facing wall surfaces ( 112 ), wherein the at least two adjoining chambers ( 120a . 120b ) a common wall separating the chambers ( 116 ) exhibit.

Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting element ( 102 ) is designed such that in the press-welded connected state along the pressing direction ( 282 ) of the contacting element ( 102 ) between two opposite wall surfaces ( 112 ) the at least one wall ( 110 ) of the contacting element ( 102 ) at most two layers of individual wires ( 300 ) are arranged.

Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the individual wires ( 300 ) along the pressing direction ( 282 ) of the contacting element ( 102 ) between two opposite wall surfaces ( 112 ) the at least one wall ( 110 ) at least in regions in exactly two superimposed layers in the contacting element ( 102 ) are arranged.

Method for producing an electrical connection arrangement, comprising the following steps: - providing a plurality of individual wires ( 300 ), in particular of at least 5 individual wires ( 300 ), - providing an electrically conductive contacting element ( 102 ) for inserting individual wires ( 300 ) in a plug-in direction ( 280 ), wherein the contacting element ( 102 ) at least one wall ( 110 ), - inserting the individual wires ( 300 ) in the contact element ( 102 ), - compressing the arrangement of contact element ( 102 ) and individual wires ( 300 ) in a first position along a pressing direction ( 282 ) transversely to the insertion direction, - heating the arrangement of contact element ( 102 ) and individual wires ( 300 ) by passing electrical current through the contacting element ( 102 ), - compressing the arrangement of contact element ( 102 ) and individual wires ( 300 ) in a second position, characterized in that the contacting element ( 102 ) is configured such that after the step of compressing into the second position each individual wire ( 300 ) at least one contact point ( 340 ) with the at least one wall ( 110 ) of the contacting element ( 102 ) having.

Method according to claim 7, characterized in that each individual wire ( 300 ) at the at least one contact point ( 340 ) by a cohesive connection ( 342 ) With the at least one wall ( 110 ) of the contacting element ( 102 ) connected is.

Method according to claim 7 or 8, characterized in that the contacting element ( 102 ) is configured such that after the step of compressing into the first position each individual wire ( 300 ) at least one contact point ( 340 ) with the at least one wall ( 110 ) of the contacting element ( 102 ) having.

Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that after the step of compressing the arrangement of contact element ( 102 ) and individual wires ( 300 ) in the first position in the contact element ( 102 ) in the pressing direction ( 282 ) between two opposite wall surfaces ( 112 ) the at least one wall ( 110 ) of the contacting element ( 102 ) at most two layers of individual wires ( 300 ) are arranged.