DE19829761A1 - Verfahren und Leitungsverbinder zum Verbinden von warmfest lackisolierten Drähten - Google Patents
Verfahren und Leitungsverbinder zum Verbinden von warmfest lackisolierten DrähtenInfo
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Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Leitungsverbinder zum Verbinden von warmfest lackisolierten Drähten zu schaffen, die sowohl die Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit der Verbindung als auch der elektrischen Eigenschaften bei höheren Frequenzen des wechselstromdurchflossenen Litzenleiters bezüglich der Stromverdrängung in der unmittelbaren Verbindungsstelle zwischen den Drähten entspricht. DOLLAR A Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Drähte 4 zweier Leiter in einen Leitungsverbinder 1 beidseitig druckbeauflagt eingeschoben, wobei ein Lotblock 3 im Inneren des Leitungsverbinders 1 erwärmt wird und dessen maximale Schmelztemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des warmfesten Drahtisolierlackes liegt. Die Druckbeauflagung wird während der Erwärmung aufrecht erhalten, bei Erreichen der Fließfähigkeit des Lotes werden die Drähte 4 weiter eingeschoben, bis die blanken Drahtquerschnittsflächen der Drahtenden sich untereinander oder den leitfähigen Boden des Leitungsverbinders 1 nahezu berühren. Anschließend entfallen die Druckbeauflagungen und eine Fixierung der Drähte 4 und des Leitungsverbinders 1 erfolgt solange, bis das Lot erstarrt ist. Der vorgeprägte Leitungsverbinder 1 besitzt im Inneren eine oder mehrere definierte nach innen sich verjüngende, schräge Führungsflächen 2 und es ist in seinem Inneren noch einen Lotblock 3, angeordnet. DOLLAR A Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen neben den bereits in der ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Leitungsverbinder zum Verbinden von warmfest
lackisolierten Drähten. Besonders eignet sie sich für Litzenleiter, wie sie zum Beispiel bei
elektrischen Maschinen Anwendung finden.
Es ist bekannt, Litzenleiter sowohl mittels Schweißen als auch mittels Löten miteinander so zu
verbinden, daß auch die elektrische Verbindung bestimmten Qualitätsanforderungen entspricht.
Aus der DE-OS 41 22 777 ist ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Leitungsdrähten
bekannt, bei welchem die zu verbindenden Teile in einer rinnenförmigen Aussparung eines
Preßschweißgerätes gegeneinander fixiert und mittels Druck von einer Gegenelektrode und
Stromdurchgang zusammengefügt werden. Dabei werden die Schweißpararmeter so gewählt, daß
an den Grenzflächen zumindest ein zu verbindendes Material verflüssigt wird und dadurch die
Leitungsdrähte mittels des geschmolzenen Materials verbunden werden.
Bei einem Schutzgasschweißverfahren nach der DE-OS 38 30 148 werden warmfest lackisolierte
Drähte mit Anschlußelementen verbunden, indem vor oder während des Schweißvorganges
mittels Pluspolung der Schweißelektrode die warmfeste Lackisolation eines minusgepolten Drahtes
im unmittelbaren Verbindungsbereich der Schweißverbindung zerstört wird. Erst diese
kathodische Reinigung des Drahtes ermöglicht die Verschweißung zwischen Draht und
Anschlußelement.
Ein weiteres insbesondere in großem Umfang zum Verbinden von Litzenleitern eingesetztes
Verfahren ist das Ultraschallschweißen, wie z. B. aus der DE-PS 37 45 065 bekannt.
In der Regel arbeiten bekannte Verfahren mit thermischer Isolierlackentfernung, wobei durch die
hohen Schweiß- oder Löttemperaturen der Isolierlack vor oder während der
Verbindungsherstellung abgebrannt oder bei Verwendung sogenannter lötbarer Lackdrähte
chemisch umgewandelt wird. Oft beeinflussen aber die Isolierlackrückstände die Qualität der auf
diese Weise erzielten Verbindungen negativ. Die sicherste Verfahrensweise aus
dem Stand der Technik zum Herstellen einer qualitativ hochwertigen Verbindung, ist das sehr
aufwendige mechanische entfernen des warmfesten Isolierlackes von der Drahtoberfläche. Diese
Verfahrensweise ist jedoch bei Litzenleitern unmöglich, da die innen liegenden Einzelleiter nicht
ohne Zerstörung der Litzenstruktur zugänglich sind. Bei allen anderen aus dem Stand der Technik
bekannten Verfahren ist ein relativ hoher Energieeinsatz erforderlich. Zudem wird zur Erreichung
der elektrisch und mechanisch festen Verbindung jeweils ein längeres Stück des Litzenleiters
benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Leitungsverbinder zum
Verbinden von warmfest lackisolierten Drähten, insbesondere von Drähten von Litzenleitern zu
schaffen, die sowohl die Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit der Verbindung
als auch der elektrischen Eigenschaften bei höheren Frequenzen des wechselstromdurchflossenen
Litzenleiters bezüglich der Stromverdrängung in der unmittelbaren Verbindungsstelle zwischen
den Drähten entspricht.
Die erfindungsgemäße Lösung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten und zweiten
Patentanspruches beschrieben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen neben den bereits in der Problemstellung
genannten insbesondere darin, daß die Isolation der einzelnen Litzenleiter nicht zerstört werden
muß. Die Litzenstruktur bleibt auch im Bereich der Leitungsverbindung elektrisch erhalten und
die Stromverdrängung kann sich hierbei nicht negativ auswirken.
Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens zur Herstellung der Leitungsverbindung ist in Anspruch
2 angegeben. Hier wird eine radiale Druckbeauflagung auf die Mantelfläche des
Leitungsverbinders bis zur Erstarrung des Lots vorgenommen.
Der Lotblock des Leitungsverbinders kann nach Anspruch 4 vorteilhaft mit einem höheren
Silberanteil versehen sein. Damit wird die Leitfähigkeit der stromführenden Lotschicht erhöht.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung in einer bevorzugten Ausführungsform für
einen im Gesamtquerschnitt rechteckigen Litzenleiter beschrieben werden.
Es zeigen
Fig. 1 den Querschnitt eines rechteckigen Leitungsverbinders,
Fig. 2 den Längsschnitt durch einen Leitungsverbinder mit einem eingelegten Lotblock als
Verbindungselement und
Fig. 3 den Längsschnitt durch einen Leitungsverbinder mit den eingelegten Drähten nach dem
Verbindungsvorgang.
Der Leitungsverbinder 1 besitzt im bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise einen
rechteckförmigen Querschnitt mit abgerundeten Kanten und eine vorgeprägte Oberfläche.
Vorgefertigtes Hohlprofilmaterial wird durch ein Prägewerkzeug so bearbeitet, daß mehrere
definiert auf den Querschnitt der zu verbindenden Drähte 4 eines Litzenleiters abgestimmte, nach
innen sich verjüngende, schräge Führungsflächen 2 entstehen. Sinnvollerweise sind vier
Führungsflächen 2 auf dem Umfang des abgerundeten Rechteckprofils verteilt. Im vorliegenden
Fall sind pro Hälfte Leitungsverbinder 1, die nach innen sich verjüngenden, schrägen
Führungsflächen 2 zweimal hintereinander vorgesehen.
Werden die Enden der Drähte 4 zweier Litzenleiter von beiden Seiten druckbeaufschlagt
eingeschoben, werden die einzelnen Drähte 4 durch die Führungsflächen 2 fest aneinander
gepreßt und damit in einer definierten Lage geführt. In der Mitte des Leitungsverbinders 1 ist ein
erfindungsgemäßer Lotblock 3 vorzugsweise zentriert angeordnet. Seine äußeren Abmessungen
sind dabei dem durch die Führungsflächen 2 vorgegebenen Querschnitt des inneren freien
Querschnittes des Leitungsverbinders 1 angepaßt. In einer anderen Ausführungsform ist der
Lotblock vor dem Prägen der Führungsflächen 2 eingelegt und verändert seine Form
entsprechend während des Prägevorganges. Der Lotblock 3 besteht vorzugsweise aus einem
Weichlot mit erhöhten Silberanteil. Mit speziellen Lotzusammensetzungen kann die Leitfähigkeit
der stromführenden Lotschicht auf die jeweiligen Bedingungen genau eingestellt werden.
Zur besseren Verbindung des Lotes mit dem Leitungsverbinder 1 ist es von Vorteil, wenn die
Innenfläche des Leitungsverbinders 1 oder zumindestens ein Teil, wie z. B. an der Stelle, wo der
Lotblock 3 angeordnet ist, verzinnt ist oder eine zum Löten vorbereitete Innenfläche besitzt.
Sind die Drähte 4 druckbeaufschlagt bis an den Lotblock 3 eingeschoben, erfolgt ein Erwärmen
des Lotblockes 3. Eine Erwärmung ist vorteilhaft über bekannte Verfahren mittels Induktion oder
Ultraschall durchführbar. Die Schmelztemperatur des Lotes liegt unter der
Erweichungstemperatur des warmfesten Isolierlackes. Wird durch das Erwärmen die
Fließfähigkeit des Lotes erreicht, werden durch die aufrechterhaltene Druckbeaufschlagung beide
Drahtenden weiter eingeschoben, bis die blanken Drahtquerschnittsflächen der Drahtenden sich
untereinander nahezu berühren.
Dann werden die Drähte 4 der Litzenleiter fixiert und die Mantelfläche des Leitungsverbinders 1
wird von außen radial ebenfalls druckbeaufschlagt. Damit werden die einzelnen Drähte 4 des
Litzenleiters gepreßt. Nach dem Pressvorgang erfolgt ein Fixieren des Leitungsverbinders 1
während der gesamten Erstarrungsphase. Durch das erfindungsgemäße Verfahren verteilt sich das
Lot in die freien Zwischenräume 5 der einzelnen Drähte 4 des Litzenleiters, zwischen die beiden
Querschnittsflächen der Enden der Litzenleiter und im Inneren des Leitungsverbinders 1 zwischen
der Oberfläche der außen liegenden Drähte 4 der Litzenleiter und der Innenfläche des
Leitungsverbinders 1, bedingt sowohl durch die Kapillarwirkung als auch durch die von außen
wirkende Druckbeaufschlagung.
Somit wird die gesamte zur Verfügung stehende Innenfläche zur Erzielung der mechanischen
Festigkeit genutzt. Die elektrische Verbindung der einzelnen Drähte erfolgt nur über deren blanke
Querschnittsflächen. Damit wird der Vorteil des Litzenleiters im Hinblick auf die
Stromverdrängung durch die elektrische Verbindung nicht wieder aufgehoben.
Außerdem verteilt sich noch Lot in die Hohlräume des Leitungsverbinders 1, die durch die
Prägung der Oberfläche des Leitungsverbinders 1 entstanden sind. Diese mit Lot gefüllten
Hohlräume stellen einen Lotvorrat dar, der für eine mögliche Selbstheilung der
erfindungsgemäßen Verbindung dienen kann.
In einer anderen nicht näher dargestellten Variante ist der Leitungsverbinder U-förmig
ausgebildet. Dabei werden die Enden der Litzenleiter aus einer Richtung gegen den am Boden
anliegenden Lotblock gedrückt. Die Verfahrensschritte sind die gleichen wie bei dem oben bereits
beschriebenen Leitungsverbinder.
1
Leitungsverbinder
2
Führungsflächen
3
Lotblock
4
Drähte eines Litzenleiters
5
freie Zwischenräume
Claims (4)
1. Verfahren zum thermischen Verbinden von warmfest lackisolierten Drähten, insbesondere von
Drähten von Litzenleitern,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Drähte (4) in einen Leitungsverbinder (1) beidseitig oder einseitig parallel axial druckbeauflagt eingeschoben werden,
- - daß ein Lotblock (3) im Inneren des Leitungsverbinders (1) erwärmt wird, wobei die maximale Schmelztemperatur des Lotes unterhalb der Erweichungstemperatur des warmfesten Drahtisolierlackes liegt,
- - daß die Druckbeauflagung während der Erwärmung aufrecht erhalten wird, bei Erreichen der Fließfähigkeit des Lotes die Drähte (4) weiter eingeschoben werden, bis die blanken Drahtquerschnittsflächen der Drahtenden sich untereinander oder den leitfähigen Boden des Leitungsverbinders (1) nahezu berühren,
- - daß die Druckbeauflagungen anschließend entfallen und eine Fixierung der Drähte (4) und des Leitungsverbinders (1) solange erfolgt, bis das Lot erstarrt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß außen die Mantelfläche des Leitungsverbinders (1) zusätzlich radial druckbeauflagt wird.
3. Leitungsverbinder zum Verbinden von warmfest lackisolierten Drähten, insbesondere von
Drähten von Litzenleitern,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß im Inneren eines vorgeprägten Leitungsverbinders eine oder mehrere definierte nach innen sich verjüngende, schräge Führungsflächen (2) angeordnet sind,
- - daß im Inneren des Leitungsverbinders (1) ein Lotblock (3), vorzugsweise zentriert, angeordnet ist und
- - daß die Innenfläche oder Teile der Innenfläche des Leitungsverbinders (1) vorzugsweise verzinnt sind.
4. Leitungsverbinder zum Verbinden von warmfest lackisolierten Drähten nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lotblock (3) im Inneren des Leitungsverbinders (1) aus einem Weichlot mit erhöhtem
Silberanteil besteht.
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- 1998-07-03 DE DE1998129761 patent/DE19829761C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19829761C2 (de) | 2000-10-26 |
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