DE102017117748B9 - Verbindung eines Anschlussdrahtes mit einem Anschlusselement - Google Patents

Verbindung eines Anschlussdrahtes mit einem Anschlusselement Download PDF

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Abstract

Die elektrische und mechanische Verbindung umfasst Windungen eines abschnittsweise abisolierten und abschnittsweise isolierten Anschlussdrahts um ein Anschlusselement, um das der Anschlussdraht gewickelt ist.

Description

  • Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine elektrische Verbindung zwischen einem Draht und einem stiftförmigen metallischen Anschlusselement, z.B. zwischen dem Wickeldraht einer Spule und einem Anschlusspin.
  • Bei der Herstellung einer solchen elektrischen Verbindung kann es zu Drahtbrüchen kommen, insbesondere an der Verbindungsstelle. Die Ursache sind Zugkräfte, die aufgrund mechanischer oder thermischer Einwirkung bei der Schneid/-Klemmverbindung beziehungsweise der Löt- oder Schweissverbindung entstehen.
  • CH 540 574 A zeigt eine Verbindung eines eine Isolierung aufweisenden Anschlussdrahtes mit einem stiftförmigen metallischen Anschlusselement, wobei der Anschlussdraht in mehreren Windungen um das Anschlusselement gewickelt ist.
  • Mit der Erfindung nach Anspruch 1 werden die oben genannten Nachteile vermieden und die Aufgabe der Herstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung gelöst. Des Weiteren werden spezielle Anforderungen bezüglich der TemperaturwechselBeständigkeit erfüllt.
  • Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungen an.
  • Bei der Erfindung wird von einem Anschlussdraht ausgegangen, der eine Isolierung aufweist, und einem metallischen stiftförmigen Anschlusselement. Dabei ist der Anschlussdraht in mehreren Windungen um das Anschlusselement gewickelt. Die Windungen beinhalten einen ersten Drahtabschnitt, in dem der Anschlussdraht abisoliert ist, und einen zweiten Drahtabschnitt, in dem der Anschlussdraht isoliert ist. Durch das Umwickeln des Anschlusselements mit dem Anschlussdraht kommt es zu einer großflächigen Verbindung zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusselement. Eine großflächige Verbindung wirkt sich im Allgemeinen vorteilhaft auf die Stabilität der Verbindung aus. In die Wicklung ist ein abisolierter Drahtabschnitt einbezogen, der mit einem Schweiss- oder Lötverfahren direkt mit dem Anschlusselement verbunden werden kann. Das Abisolieren kann durch einen mechanischen Vorgang, wie z.B. durch Bürsten/Abfräsen mit diamantbesetzten Werkzeug, oder durch Laserstrahlung erfolgen.
  • Um von einer ausreichenden großflächigen Verbindung zu sprechen, kann sowohl der isolierte, als auch der abisolierte Abschnitt des Anschlussdrahtes je eine Windung umfassen. Durch die Mehrzahl an Windungen ist die Bewegungsfreiheit des Anschlussdrahtes in senkrechter Richtung zum Anschlusselement eingeschränkt und durch den abisolierten Abschnitt liegt ein Abschnitt mit niederohmigem Kontakt vor, der direkt mit einem Schweiss- oder Lötverfahren mit dem Anschlusselement verbunden werden kann.
  • Um die Verbindung auch noch parallel zum Anschlusselement stabil zu gestalten und um einen besseren elektrischen Kontakt zu erhalten, kann die Verbindung eine Löt- oder Schweissstelle umfassen. Dabei ist der abisolierte Drahtabschnitt mit dem Anschlusselement verlötet oder verschweisst. Das Lot oder der Schweisszusatz stellen eine feste Verbindung zwischen dem abisolierten Drahtabschnitt des Anschlussdrahtes und dem Anschlusselement her.
  • Die oben beschriebenen Windungen können in einer Reihe auf dem Anschlusselement angeordnet sein. Die Windungen lassen sich in zwei Gruppen unterscheiden: Windungen bestehend aus einem isolierten Drahtabschnitt und Windungen bestehend aus einem abisolierten Drahtabschnitt. Die Länge der entsprechenden Drahtabschnitte muss aber nicht genau einem ganzzahligen Vielfachen einer Wicklung entsprechen. Eine Windung kann auch zu unterschiedlichen Teilen aus beiden Drahtabschnitten bestehen.
  • In einer vorteilhaften Ausführung befindet sich die Windung aus dem isolierten Drahtabschnitt an demjenigen Ende der Wicklung um das Anschlusselement, an dem der Anschlussdraht von außen, also z.B. von einem elektrischen Bauteil zu dem Anschlusselement, hin führt. Somit ist eine erste Windung, nachdem der Anschlussdraht das Anschlusselement erreicht hat, Bestandteil des isolierten Drahtabschnittes. Da der isolierte Drahtabschnitt nicht mit dem Anschlusselement verlötet oder verschweisst ist, weist eine daraus bestehende Windung eine gewisse Flexibilität auf. Dies wird unterstützt durch eine nachgiebige bzw. verformbare Isolierung des Anschlussdrahts. Durch die flexible Windung als Bestandteil der Verbindung werden sowohl thermische, als auch mechanische Verformungen oder Zugspannungen des Anschlussdrahtes ausgeglichen. So wird eine Belastung auf die z.B. mit Lot fixierten Bestandteile der Verbindung reduziert und die Gesamtstabilität der Verbindung optimiert.
  • Der isolierte Drahtabschnitt kann eine zweite Windung umfassen. Diese ist in der Reihe der Windungen neben der ersten Windung des isolierten Drahtabschnitts platziert und befindet sich somit auch an demjenigen Ende der Wicklung, wo der isolierte Anschlussdraht zu seinem zugehörigen elektrischen Bauteil führt. Durch die zweite und gegebenenfalls weitere Windungen, die aus isoliertem Drahtabschnitt ausgebildet sind, ist eine noch höhere Stabilität gegenüber thermischer oder mechanischer Verformung oder gegen eine Zugspannung des Anschlussdrahtes bzw. der Verbindung gegeben.
  • Der isolierte Abschnitt des Anschlussdrahtes kann mit einer hochtemperaturbeständigen Isolierung versehen sein, die als Lackisolierung ausgeführt sein kann. Dabei definiert sich die Eigenschaft „hochtemperaturbeständig“ durch die Stabilität der Isolierung bis zu einer Erhitzung auf 300°C. Ebenso geeignet ist eine Isolierung, die bis zu einer Temperatur von 400°C ihre Funktionalität behält, oder priorisiert bis 500°C. Diese hochtemperaturbeständige Isolierung bleibt auch stabil, wenn der Anschlussdraht mit dem Anschlusselement verlötet oder verschweisst wurde. Dadurch ist eine metallische Verbindung zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusselement im isolierten Drahtabschnitt ausgeschlossen.
  • Das Leitermaterial des Anschlussdrahtes kann Kupfer oder Aluminium bestehen umfassen oder daraus bestehen. Beide Materialien sind preiswert und weisen zugleich eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf.
  • Der abisolierte Drahtabschnitt kann sich am Ende des Anschlussdrahtes befinden. Das bedeutet, dass bei einer solchen Ausführung kein Drahtabschnitt vorhanden ist, der im Verlauf des Anschlussdrahtes vom elektrischen Bauelement her zum Anschlusselement führend auf den abisolierten und gegebenenfalls verlöteten oder verschweissten Drahtabschnitt folgen würde.
  • Bei einem der erwähnten Bauteile kann es sich um eine Induktivität z.B. um eine Spule, handeln. Solch eine Spule mit Verbindung zu einem Anschlusselement wird häufig in der Autoindustrie oder Sensorik eingesetzt. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt sondern kann vielmehr bei allen elektrischen Bauelementen angewandt werden, bei denen es notwendig ist, dass eine Verbindung eines Anschlussdrahtes mit einem Anschlusselement erfolgt.
  • Dabei ist es vorteilhaft für die Herstellung der Verbindung, wenn der Anschlussdraht im Bereich der Windungen bereits über eine herstellungsbedingte Zugspannung verfügt, wie z.B. die Zugspannung bei der Herstellung einer Spule.
  • Zur besseren Veranschaulichung der Anordnungen sind in den 1 und 2 schematische Darstellungen des Anschlusselements mit dem Anschlussdraht und einer Lötverbindung gezeigt. Diese sind beispielhafte Ausführungen und erläutern die Erfindung anhand eines funktionellen Ausschnitts ohne Einhaltung eines Maßstabs.
    • 1 zeigt die Verbindung von Anschlussdraht und Anschlusselement in einer Schnittansicht.
    • 2 zeigt die Verbindung von Anschlussdraht und Anschlusselement in perspektivischer Ansicht.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht der Verbindung eines Anschlussdrahtes A, I mit einem stiftförmigen metallischen Anschlusselement M. Um das Anschlusselement M ist der Anschlussdraht gewickelt, der sowohl isolierte Drahtabschnitte I als auch abisolierte Drahtabschnitte A aufweist. In der Figur sind die Windungen mit isoliertem Drahtabschnitt I am unteren Ende des Anschlusselements M dargestellt. Zum Erhalt einer zuverlässigen elektrischen Verbindung sind die Windungen des abisolierten Drahtabschnitts A mit dem Anschlusselement M verlötet. Beim Verlöten verteilt sich das Lot L über den oberen Teil des Anschlusselements M und bedeckt dabei alle Windungen des abisolierten Drahtabschnittes A. Der isolierte Drahtabschnitt I hingegen liegt nur auf dem Anschlusselement auf und kann durch möglicherweise auftretende Zugspannungen verformt werden. Eine solche Zugspannung kann durch den Temperaturwechsel an der Lötverbindung auftreten. Durch die Windungen mit isoliertem Drahtabschnitt weist die Verbindung ausreichend Flexibilität auf, um einer thermischen Verformung des Anschlussdrahtes Stand zu halten. Hinzu kommt, dass die Isolierung im isolierten Drahtabschnitt I eine gewisse Flexibilität aufweist und durch Querschnittsveränderung ebenfalls Zugspannungen ausgleichen kann.
  • 2 veranschaulicht die Verbindung zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusselement M in perspektivischer Ansicht. Der Anschlussdraht weist jeweils eine Windung mit einem abisolierten Drahtabschnitt A und einem isoliertem Drahtabschnitt I auf. Die Windung mit dem abisolierten Drahtabschnitt A ist zur Herstellung einer zuverlässigen Verbindung mit dem Anschlusselement M verlötet. Dabei bedeckt das Lot alle Windungen im abisolierten Drahtabschnitt A sowie das darunter liegende Anschlusselement M. Die Windungen des isolierten Drahtabschnittes I sind nicht mit dem Lot L bedeckt. Der isolierte Drahtabschnitt I führt nach der letzten Windung zu einem elektrischen Bauteil B, das sich in Pfeilrichtung P befindet. Dort ist der Anschlussdraht elektrisch mit dem Bauteil verbunden. Die möglicherweise auftretende Zugspannung ist parallel zu der eingezeichneten Pfeilrichtung P orientiert.
  • Die Ausführung der Verbindung zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusselement ist nicht auf die in den Figuren dargestellten oder anderweitig beschriebenen Ausführungen beschränkt.
  • Bezugszeichenliste
    • A
    abisolierter Drahtabschnitt
    B
    elektrisches Bauteil
    I
    isolierter Drahtabschnitt
    L
    Lot/Schweissmaterial
    M
    stiftförmiges metallisches Anschlusselement
    P
    Pfeilrichtung zum elektrischen Bauteil

Claims (9)

  1. Verbindung eines eine Isolierung aufweisenden Anschlussdrahtes mit einem stiftförmigen metallischen Anschlusselement, - bei der der Anschlussdraht in mehreren Windungen um das Anschlusselement (M) gewickelt ist, - bei der die Windungen einen ersten Drahtabschnitt (A), in dem der Anschlussdraht abisoliert ist, und einen zweiten Drahtabschnitt (I), in dem die Isolierung vorhanden ist, umfassen.
  2. Verbindung nach dem vorherigen Anspruch, wobei der erste und der zweite Drahtabschnitt jeweils eine Windung umfassen.
  3. Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Drahtabschnitt (A) mit dem Anschlusselement (M) verlötet oder verschweisst ist.
  4. Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Anschlusselement (M) über den Anschlussdraht mit einem elektrischen Bauteil (B) verbunden ist, wobei die Windungen in einer Reihe um das Anschlusselement (M) herum angeordnet sind, wobei sich eine Windung aus isoliertem Drahtabschnitt (I) an demjenigen Ende der Reihe von Windungen befindet, an der der Anschlussdraht vom Anschlusselement weg zum elektrischen Bauteil (B) führt.
  5. Verbindung nach dem vorherigen Anspruch, bei der der zweite Drahtabschnitt (I) zwei Windungen umfasst, die sich an demjenigen Ende der Reihe der Windungen befinden, an dem der Anschlussdraht vom Anschlusselement weg hin zum elektrischen Bauteil (B) führt.
  6. Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Anschlussdraht eine hochtemperaturbeständige Drahtisolierung umfasst.
  7. Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Anschlussdraht Kupfer oder Aluminium als Leitermaterial umfasst.
  8. Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der abisolierte Drahtabschnitt (A) an einem Ende des Drahtes befindet.
  9. Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elektrische Bauteil (B) eine Induktivität (Spule) ist.
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