DE102018202924A1 - Joining connection of at least two electrical conductors - Google Patents
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Abstract
Es sind schon elektrische Leiter bekannt, die einen Verbund von Fasern, insbesondere als Garn ausgebildet, umfassen und bei denen die Fasern eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren (CNT) und/oder von Schichten aus Graphen aufweisen. Derartige elektrische Leiter, im weiteren auch als Kohlenstoff-Leiter bezeichnet, werden im Stand der Technik mittelbar miteinander verbunden, indem ein Metallelement, das aus Metall oder einer Metalllegierung hergestellt ist, als Verbindungselement vorgesehen ist, an dem die Kohlenstoff-Leiter beispielsweise durch Löten befestigt sind. Nachteilig ist, dass diese mittelbare elektrische Verbindung der beiden Kohlenstoff-Leiter einen vergleichsweise hohen Kontakt- bzw. Übergangswiderstand aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Fügeverbindung wird der elektrische Kontaktwiderstand verringert.
Erfindungsgemäß ist eine Fügeverbindung von zumindest zwei elektrischen Leitern (2) vorgesehen, wobei die elektrischen Leiter (2) jeweils als Verbund von Fasern(3), insbesondere als Garn, ausgebildet sind, wobei die Fasern (3) eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren und/oder von Schichten aus Graphen umfassen und wobei die Fügeverbindung (1) der beiden elektrischen Leiter (2) im wesentlichen oder ausschließlich durch Van der Waals- Kräfte gebildet ist.
Electrical conductors are already known which comprise a composite of fibers, in particular as yarn, and in which the fibers have a plurality of carbon nanotubes (CNT) and / or layers of graphene. Such electrical conductors, also referred to below as carbon conductors, are connected indirectly to one another in the prior art by providing a metal element, which is made of metal or a metal alloy, as a connection element to which the carbon conductors are fastened, for example by soldering are. The disadvantage is that this indirect electrical connection of the two carbon conductors has a comparatively high contact or contact resistance.
In the joint connection according to the invention, the electrical contact resistance is reduced.
According to the invention, a joining connection of at least two electrical conductors (2) is provided, wherein the electrical conductors (2) are each formed as a composite of fibers (3), in particular as yarn, wherein the fibers (3) comprise a plurality of carbon nanotubes and / or layers of graphene and wherein the joint connection (1) of the two electrical conductors (2) is formed essentially or exclusively by van der Waals forces.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Fügeverbindung von zumindest zwei elektrischen Leitern nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a joint connection of at least two electrical conductors according to the preamble of the main claim.
Es sind schon elektrische Leiter bekannt, die einen Verbund von Fasern, insbesondere als Garn ausgebildet, umfassen und bei denen die Fasern eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren (CNT) und/oder von Schichten aus Graphen aufweisen. Derartige elektrische Leiter, im weiteren auch als Kohlenstoff-Leiter bezeichnet, werden im Stand der Technik mittelbar miteinander verbunden, indem ein Metallelement, das aus Metall oder einer Metalllegierung hergestellt ist, als Verbindungselement vorgesehen ist, an dem die Kohlenstoff-Leiter beispielsweise durch Löten befestigt sind. Nachteilig ist, dass diese mittelbare elektrische Verbindung der beiden Kohlenstoff-Leiter einen vergleichsweise hohen Kontakt- bzw. Übergangswiderstand aufweist. Darüber hinaus verschlechtert diese mittelbare, Metall umfassende elektrische Verbindung die Korrosionsbeständigkeit.Electrical conductors are already known which comprise a composite of fibers, in particular as yarn, and in which the fibers have a plurality of carbon nanotubes (CNT) and / or layers of graphene. Such electrical conductors, also referred to below as carbon conductors, are indirectly connected to each other in the prior art by a metal element, which is made of metal or a metal alloy, is provided as a connecting element, attached to the carbon conductors, for example by soldering are. The disadvantage is that this indirect electrical connection of the two carbon conductors has a comparatively high contact or contact resistance. In addition, this indirect, metal-based electrical connection deteriorates corrosion resistance.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Fügeverbindung von zumindest zwei Kohlenstoff-Leitern mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der elektrische Kontaktwiderstand verringert wird, indem die beiden Kohlenstoff-Leiter unmittelbar miteinander verbunden sind und deren Fügeverbindung im Wesentlichen oder ausschließlich durch Van der Waals-Kräfte gebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Fügen kommt es durch das Aneinanderpressen der Kohlenstoff-Leiter zu einem Ineinandergleiten der Grenzschichten der elektrischen Leiter, so dass die Van der Waals-Kräfte als wesentliche Bindungskräfte wirksam werden.The joint connection according to the invention of at least two carbon conductors with the characterizing features of the main claim has the advantage that the electrical contact resistance is reduced by the two carbon conductors are connected directly to each other and their joint connection substantially or exclusively by Van der Waals forces is formed. In the joining according to the invention, the pressing together of the carbon conductors results in the boundary layers of the electrical conductors sliding into one another, so that the Van der Waals forces act as essential binding forces.
Ein weiterer Vorteil resultiert daraus, dass kein Metall oder keine Metalllegierung in dauerhaften Kontakt mit den Kohlenstoff-Leitern steht. Dadurch ist die Verbindungstechnik gegenüber korrosiven Fluiden, wie z.B. Salznebel oder Batteriesäure, beständig. Denn Kohlenstoff-Leiter sind im Gegensatz zu den meisten Metallen, gegen korrosive Medien mit Ausnahme von Supersäuren sehr beständig.Another advantage results from the fact that no metal or metal alloy is in permanent contact with the carbon conductors. As a result, the bonding technique is superior to corrosive fluids, e.g. Salt mist or battery acid, resistant. For carbon conductors, unlike most metals, are very resistant to corrosive media except for superacids.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Fügeverbindung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim joint connection are possible.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die elektrischen Leiter, insbesondere an ihrem Ende, jeweils einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des jeweiligen elektrischen Leiters mit einem der anderen elektrischen Leiter aufweisen, wobei die Verbindungsabschnitte vor dem Fügen jeweils eine Oberflächenstruktur haben, die geeignet ist, mit der Oberflächenstruktur des anderen Verbindungsabschnitts ineinandergreifend und/oder verzahnend zusammenzuwirken. Auf diese Weise wird die Festigkeit der Fügeverbindung weiter erhöht.It is particularly advantageous if the electrical conductors, in particular at their end, each have a connecting portion for connecting the respective electrical conductor to one of the other electrical conductors, wherein the connecting portions before joining each have a surface structure which is suitable, with the surface structure of interact with each other in an interlocking and / or interlocking manner. In this way, the strength of the joint connection is further increased.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Verbindungsabschnitte flächig, flach oder eben ausgebildet sind, da die Verbindungsabschnitte der beiden elektrischen Leiter auf diese Weise mit großer Kontaktfläche aneinandergepresst werden können. Dadurch ergibt sich eine besonders gute und feste Fügeverbindung.It is furthermore advantageous if the connecting sections are flat, flat or planar, since the connecting sections of the two electrical conductors can be pressed against each other in this way with a large contact surface. This results in a particularly good and firm joint connection.
Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer elektrischen Wicklung umfassend zwei elektrische Leiter, die die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Fügeverbindung aufweisen.In addition, the invention relates to an electrical machine with an electrical winding comprising two electrical conductors having the above-described joint connection according to the invention.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn an der elektrischen Maschine eine Anordnung von drei elektrischen Leitern vorgesehen ist, wobei einer der drei elektrischen Leiter als Verbindungselement zur Verbindung der anderen zwei elektrischen Leiter dient und über jeweils eine erfindungsgemäße Fügeverbindung mit den beiden anderen elektrischen Leitern verbunden ist.It is very advantageous if an arrangement of three electrical conductors is provided on the electric machine, wherein one of the three electrical conductors serves as a connection element for connecting the other two electrical conductors and is connected to the other two electrical conductors via a respective joint connection according to the invention.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung, bei dem zwei elektrische Leiter, insbesondere mit ihren Verbindungsabschnitten, derart zusammengepresst werden, dass eine Fügeverbindung entsteht, die im Wesentlichen oder ausschließlich durch Van der Waals-Kräfte gebildet ist.Furthermore, the invention relates to a method for producing a joint connection, in which two electrical conductors, in particular with their connecting portions, are pressed together in such a way that a joint connection is formed which is formed essentially or exclusively by van der Waals forces.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf der Oberfläche der Verbindungsabschnitte der elektrischen Leiter vor dem Fügen jeweils eine Oberflächenstruktur hergestellt, die geeignet ist, mit der Oberflächenstruktur des Verbindungsabschnitts des anderen elektrischen Leiters ineinandergreifend und/oder verzahnend zusammenzuwirken. Dazu kann die Oberfläche der Verbindungsabschnitte der elektrischen Leiter vor dem Fügen durch entsprechende physikalische Behandlung vergrößert werden. Die physikalische Behandlung schließt sowohl mechanische Behandlung wie z.B. Aufrauen oder Strukturieren als auch die Schwächung der Vander-Waals-Kräfte durch geeignete Sorbentien wie z.B. Chlorosulfonsäure ein. Diese Sorbentien werden nach dem Fügen durch ein Spülbad wieder weitgehend aus der Fügestelle entfernt.According to the method according to the invention, a surface structure is produced on the surface of the connecting sections of the electrical conductors prior to joining, which is suitable for cooperating with the surface structure of the connecting section of the other electrical conductor in an intermeshing and / or interlocking manner. For this purpose, the surface of the connecting portions of the electrical conductors can be increased prior to joining by appropriate physical treatment. The physical treatment includes both mechanical treatment, e.g. Roughening or structuring as well as the weakening of the Vander-Waals forces by suitable sorbents such. Chlorosulfonic acid. These sorbents are removed after joining by a rinse again largely from the joint.
Figurenliste list of figures
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt zwei elektrische Kohlenstoff-Leiter nach einem ersten Ausführungsbeispiel vor (1a ) und nach dem Fügen (1b ) und -
2 eine Anordnung von drei elektrischen Kohlenstoff-Leitern nach einem zweiten Ausführungsbeispiel vor (2a ) und nach dem Fügen (2b ).
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1 shows two electrical carbon conductors according to a first embodiment (1a ) and after joining (1b ) and -
2 an arrangement of three electrical carbon conductors according to a second embodiment (2a ) and after joining (2 B ).
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die erfindungsgemäße Fügeverbindung
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fügeverbindung
Die elektrischen Kohlenstoff-Leiter
Die erfindungsgemäße Fügeverbindung
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fügeverbindung
Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung von drei elektrischen Kohlenstoff-Leitern
Das Herstellungsverfahren nach dem zweiten Ausführungsbeispiel könnte die nachfolgenden Schritte aufweisen: Die Verbindungsabschnitte
Claims (8)
Priority Applications (2)
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DE102018202924.5A DE102018202924A1 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Joining connection of at least two electrical conductors |
PCT/EP2019/053799 WO2019166240A1 (en) | 2018-02-27 | 2019-02-15 | Joint connection of at least two electric conductors |
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DE102018202924.5A DE102018202924A1 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Joining connection of at least two electrical conductors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102018202924A1 true DE102018202924A1 (en) | 2019-08-29 |
Family
ID=65433682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102018202924.5A Pending DE102018202924A1 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Joining connection of at least two electrical conductors |
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WO (1) | WO2019166240A1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4913853B2 (en) * | 2009-08-31 | 2012-04-11 | Smk株式会社 | Fine connector |
DE102014208399A1 (en) * | 2014-05-06 | 2015-11-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Squirrel cage rotor for an electric machine |
CN105399044B (en) * | 2014-06-13 | 2017-07-07 | 清华大学 | The preparation method of carbon nano-tube film |
-
2018
- 2018-02-27 DE DE102018202924.5A patent/DE102018202924A1/en active Pending
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2019
- 2019-02-15 WO PCT/EP2019/053799 patent/WO2019166240A1/en active Application Filing
Also Published As
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WO2019166240A1 (en) | 2019-09-06 |
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