DE202011108573U1

DE202011108573U1 - Draht zum Leiten eines elektrischen Stroms

Info

Publication number: DE202011108573U1
Application number: DE201120108573
Authority: DE
Original assignee: ELEK SOLA FEINDRAHT AG; ELEKTRISOLA FEINDRAHT AG
Current assignee: ELEK SOLA FEINDRAHT AG; ELEKTRISOLA FEINDRAHT AG
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-01-16
Anticipated expiration: 2021-12-03

Abstract

nem Kerndraht, der aus einer Kupfer-Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndraht von mindestens einer Materialschicht umgeben ist, die eine bessere Lötbarkeit aufweist als der Kerndraht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Draht zum Leiten eines elektronischen Stroms nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Drähte sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in vielen Produkten im Elektronikbereich verwendet. Sie werden als elektronische Elemente in der Automobilindustrie, Elektroindustrie, Computerindustrie, Haushaltsgüterindustrie oder in Uhren verwendet.
Solche Drähte können z. B. in Transformatoren und Motoren oder als Heizelemente verwendet werden.
Gemäß dem Stand der Technik existieren Drähte zum Leiten eines elektrischen Stroms, die aus Kupfer bestehen. Diese Drähte sind vorzugsweise mit einer Isolationsschicht bzw. einem Isolationsmantel umgeben. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, wie Bruchfestigkeit und Biegefestigkeit, werden anstelle des reinen Kupfers auch Kupferlegierungen verwendet.
Bei Kupferlegierungen, insbesondere wenn diese von einer Isolationsschicht umgeben sind, besteht jedoch der Nachteil, dass die Lötfähigkeit reduziert ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Draht der eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits gute mechanische Eigenschaften und andererseits eine gute Lötfähigkeit aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung sieht in vorteilhafterweise vor, dass der Draht ein Kerndraht aus einer Kupferlegierung aufweist und das der Kerndraht von mindestens einer Materialschicht umgeben ist, die eine bessere Lötbarkeit aufweist als der Kerndraht.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass ein Draht geschaffen wird, der sehr gute mechanische Eigenschaften aufweist und eine gute Lötbarkeit aufweist.
Die Materialschicht kann als Beschichtung aufgebracht werden. Die Beschichtung kann eine chemische oder mechanische, thermische oder thermomechanische Beschichtung sein.
Die Materialschicht kann vorzugsweise auf den Kerndraht plattiert werden. Dies bedeutet, dass die Materialschicht mittels eines Plattier-Verfahrens auf den Kerndraht aufgebracht ist. Ein Plattier-Verfahren ist ein Verfahren der Metallindustrie bei dem zwei oder mehrere verschiedenartiger Metalle oder Metalllegierungen zu einem Ganzen verbunden werden.
Die Materialschicht umgibt den Kerndraht vorzugsweise konzentrisch.
Der Gesamtdurchmesser des Kerndrahts und der darauf aufgebrachten Materialschicht kann mittels Drahtziehen auf einen vorbestimmten Durchmesser reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen den Kerndraht und der aufgebrachten Materialschicht verbessert wird.
Alternativ kann die Materialschicht derart auf dem Kerndraht aufgebracht werden, dass direkt nach dem Aufbringen der vorbestimmte Gesamtdurchmesser erreicht wird.
Die den Kerndraht umgebende Materialschicht kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen, wobei das Metall vorzugsweise Kupfer, Silber, Nickel oder Zinn ist.
Die Materialschicht weist vorzugsweise eine Dicke von maximal 4 μm auf.
Die Dicke der Materialschicht liegt vorzugsweise zwischen 0,05–1,0 μm.
Auf der Materialschicht kann mindestens eine Isolationsschicht aufgebracht sein. Die Isolationsschicht umgibt die Materialschicht konzentrisch.
Die Isolationsschicht kann aus einem Duroplast bestehen. Das Duroplast besteht vorzugsweise aus Polyurethane, Polyesterharze, Polyesterimide oder Polyamidimide.
Alternativ kann die Isolationsschicht aus einem Thermoplast bestehen, wobei das Thermoplast vorzugsweise aus Polyester, Polyamid oder Polyethylen besteht.
Es können mindestens zwei Isolationsschichten auf der Materialschicht aufgebracht sein. Die zwei Isolationsschichten umgeben die Materialschicht konzentrisch. Eine erste Isolationsschicht kann aus einem Duroplast bestehen und mindestens eine zweite Isolationsschicht kann aus einem Thermoplast bestehen.
Ferner kann eine Litze vorgesehen sein, die mindestens zwei Einzeldrähte aufweist, wobei die Einzeldrähte Drähte nach einem der Ansprüche 1 bis 10 sind.
Die Litze kann eine Isolationsschicht aufweisen, wobei diese Isolationsschicht die Einzeldrähte gemeinsam umgibt.
Die Drähte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 können Heizelemente sein.
Die Litze kann ein Heizelement sein.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
1 ein Draht der vorliegenden Erfindung,
2 ein Draht gemäß 1 in der Seitenansicht,
3 eine Drahtziehmaschine,
4 ein Ziehstein,
5 ein Draht gemäß der vorliegenden Erfindung mit Isolationsschicht,
6 ein Draht gemäß der vorliegenden Erfindung mit Isolationsschichten,
7 eine Lackiervorrichtung,
8 eine Litze,
9 eine weitere Litze.
1 zeigt ein Draht gemäß der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. Der Draht weist einen Kerndraht 2 auf. Der Kerndraht 2 besteht aus einer Kupferlegierung. Der Kerndraht 2 aus der Kupferlegierung weist sehr gute mechanische Eigenschaften auf. Die Lötbarkeit des Kerndrahts 2 aus einer Kupferlegierung ist jedoch schlechter als die Lötbarkeit eines Drahts aus reinem Kupfer.
Der Kerndraht 2 ist von mindestens einer Materialschicht umgeben, wobei die Materialschicht 4 eine bessere Lötbarkeit aufweist, als der Kerndraht 2. Die Materialschicht 4 kann als Beschichtung auf den Kerndraht aufgebracht werden. Die Materialschicht 4 wird vorzugsweise auf den Kerndraht aufplattiert. Dies bedeutet, dass die Materialschicht mittels eines Plattier-Prozesses auf den Kerndraht aufgebracht wird. Dies geschieht vorzugsweise in einem galvanischen Prozeß. Die Materialschicht 4 ist eine Schicht die den Kerndraht 2 konzentrisch umgibt.
Die Materialschicht, die auf den Kerndraht 2 aufgebracht ist, besteht vorzugsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Das Metall besteht vorzugsweise aus Kupfer, Silber, Nickel oder Zinn oder einer Kombination derselben.
Die Materialschicht 4 kann derart auf den Kerndraht 2 aufgebracht werden, dass Gesamtdurchmesser D1 des Kerndrahtes 2 und der mindestens einer Materialschicht 4 dem gewünschten Enddurchmesser entspricht.
Alternativ kann der Draht mit dem Kerndraht 2 und der darauf aufgebrachten Materialschicht 4 mittels eines Drahtziehprozess auf den vorbestimmten Durchmesser D2 reduziert werden. D. h. zunächst wird ein Draht, der einen Kerndraht und einer darauf aufgebrachten Materialschicht aufweist, mit einem Durchmesser D1 hergestellt. Im nachfolgenden Drahtziehprozess wird dieser Durchmesser D1 auf einen vorbestimmten Durchmesser D2 reduziert, wobei der Durchmesser D2 kleiner ist als der Durchmesser D1.
Eine Drahtziehvorrichtung ist in den 3 und 4 näher dargestellt. Der 3 ist zu entnehmen, dass der Draht 1 nacheinander durch mehrere Ziehstein 10 gezogen wird.
Ein Ziehstein 10 ist 4 näher dargestellt. Der Ziehstein 10 weist einen Durchgangskanal mit einer Öffnung 12 auf, wobei der Durchgangskanal von der Öffnung 12 zur Mitte hin konisch zuläuft. An der Stelle des Durchgangskanals, die den kleinsten Durchmesser aufweist, weist der Durchgangskanal den Durchmesser D2 aufweist, auf den der Drahtdurchmesser reduziert werden soll. Der Durchgangskanal weitet sich nach dem Bereich, in dem der geringste Durchmesser D2 vorliegt, wieder.
Der Draht 1 wird durch den Durchgangskanal 12 geführt und auf diese Weise von dem Durchmesser D1 auf dem Durchmesser D2 reduziert. Abhängig von dem Rückfederungsgrad des Ziehmaterials, d. h. abhängig von dem Rückfederungsgrad des Drahtes 1, wird der Drahtziehprozess mehrfach wiederholt bis der Durchmesser D2 erhalten worden ist. Falls noch geringere Durchmesser gewünscht sind, kann der Draht 1 auch auf einer weiteren Drahtziehmaschine auf noch geringere Durchmesser reduziert werden.
Der Drahtziehprozess hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen dem Kerndraht und der Materialschicht weiter verbessert wird.
Die Materialschicht 4 weist vorzugsweise eine Dicke von maximal 4 μm auf. Besonders bevorzugt ist die Dicke der Materialschicht 4 zwischen 0,05–1,0 μm. Die Dicke der Materialschicht 4 bezieht sich auf die Dicke der Materialschicht 4 des Drahtes 1, der bereits den gewünschten Enddurchmesser aufweist.
Der Draht 1 wird vorzugsweise in einem weiteren Schritt mit zumindest einer Isolationsschicht 6 versehen. Ein mit einer solchen Isolationsschicht 6 versehener Draht 1 ist in 5 dargestellt. Es können mehrere Isolationsschichten aufgebracht werden. Eine Draht 1 mit mehreren Isolationsschicht 8 ist in 6 dargestellt.
Die zumindest eine Isolationsschicht 6, 8 kann aus einem Duroplast bestehen. Das Duroplast besteht vorzugsweise aus Polyurethan, Polyesterharz, Polyesterimide oder Polyamidimide.
Alternativ kann die zumindest eine Isolationsschicht 6, 8 aus einem Thermoplast bestehen. Das Thermoplast besteht vorzugsweise aus einem Polyester, Polyamid oder Polyethylen.
Auch kann bei einem Draht 1, der mehrere Isolationsschichten 6, 8 aufweist, zumindest eine Isolationsschicht aus einem Duroplast bestehen und zumindest eine weitere Isolationsschicht aus einem Thermoplast bestehen.
Die Isolationsschichten 6, 8 umgeben zumindest eine Materialschicht 4 vorzugsweise konzentrisch und somit umgeben die Isolationsschichten 6, 8 auch den Kerndraht 2 konzentrisch umgeben.
Die Isolationsschichten werden vorzugsweise als Lackschichten auf der Materialschicht 4 aufgebracht.
In 7 ist eine Lackiervorrichtung dargestellt. Der Draht 1, der den Kerndraht 2 und die zumindest eine darauf aufgebrachte Materialschicht 4 aufweist, wird in einem Glühofen 20 erhitzt. Im nachfolgenden Schritt wird der Lack bzw. das Isolationsmaterial auf den Draht 1 aufgebracht. Vorzugsweise werden mehrere Schichten aufgebracht um eine gute Haftung des Lacks am Draht 1 sicher zustellen. Durch die mehreren Schichten werden auch die Isoliereigenschaften des Drahtes 1 verbessert.
Der Draht 1 wird durch einen Ofen 24 geführt, in dem die Lösungsmittel aus dem Lack durch hohe Temperaturen ausgetrieben werden.
Nach Austreten aus dem Brennofen 24 wird bei einer Gleitmitteleinrichtung 26 Gleitmittel auf den mit dem Lack 6 versehener Draht 1 aufgebracht. Der Durchmesser des Drahtes 1 kann mittels eines Lasers 28 kontrolliert werden. Auf diese Weise wird der Außendurchmesser ständig kontrolliert. In einer Zugspannungseinrichtung 30 kann die mechanische Belastung des Drahtes 1 überwacht werden.
Im folgenden Schritt wird der Draht 1 auf einer Spule 32 aufgewickelt. Die gesamte Vorrichtung kann auf einem Maschinenmonitor 34 überwacht werden.
In den 8 und 9 sind Litzen dargestellt. Wie aus den 8 und 9 hervorgeht bestehen die Litzen aus mehreren, isolierten Drähten 1, die vorzugsweise miteinander verdrillt sind. Die Drähte 1 entsprechen den Drähten aus den 1, 2, 5 und 6, obwohl der übersichtlichkeitshalber aus den 8 und die verschiedenen Schichten des Drahtes 1 nicht zu erkennen sind. Diese mit den einzelnen isolierten dünnen Drähten versehenen Litzen können als Hochfrequenz-Litzen verwendet werden.
Die mehreren Drähte 1 sind gemeinsam von zumindest einer Isolationsschicht 40, 42, 44, 46 umgeben.
Die Litzen können auch von mehreren Isolationsschichten 40, 42, 44 umgeben sein.
Die Litzen weisen mindestens zwei Drähte 1 auf und können über mehr als 23 000 Drähte aufweisen.
Das Isolationsmaterial 40, 42, 44 und 46 kann beispielsweise mittels Extrusion oder als Folie auf die Litzen aufgebracht werden. Das mittels Extrusion oder als Folien aufgebrachte Isolationsmaterial kann aus PVC, PE, PA, PET oder PE bestehen. Alternativ kann das die Litzen umgebende Isolationsmaterial auch ein textiles Material sein. Das textile Material kann beispielsweise Naturseide oder Polyamid sein.
Die Drähte 1 oder auch die Litzen 41 können als Heizelemente verwendet werden.

Claims

Draht zum Leiten eines elektrischen Stroms, mit einem Kerndraht, der aus einer Kupfer-Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndraht von mindestens einer Materialschicht umgeben ist, die eine bessere Lötbarkeit aufweist als der Kerndraht.
Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht als Beschichtung aufgebracht ist.
Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht auf den Kerndraht aufplattiert wird.
Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtdurchmesser des Kerndrahts und der darauf aufplattierten Materialschicht mittels Drahtzeihen auf einen vorbestimmten Durchmesser reduzierbar ist.
Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht aus einem Metall oder einer Metall-Legierung besteht, wobei das Metall vorzugsweise Kupfer, Silber, Nickel oder Zinn ist.
Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht eine Dicke von maximal 4 μm aufweist.
Draht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Materialschicht zwischen 0,05–1,0 μm liegt.
Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Materialschicht mindestens eine Isolationsschicht aufgebracht ist.
Draht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht aus einem Duroplast besteht, wobei das Duroplast vorzugsweise aus Polyurethane, Polyesterharz, Polyesterimide oder Polyamidimide besteht.
Draht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Isolationsschicht aus einem Thermoplast besteht, wobei das Thermoplast vorzugsweise aus Polyester, Polyamid oder Polyethylen besteht.
Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Materialschicht mindestens zwei Isolationsschichten aufgebracht sind, wobei mindestens eine erste Isolationsschicht aus einem Duroplast besteht und mindestens eine zweite Isolationsschicht aus einem Thermoplast besteht.
Litze, die mindestens zwei Drähte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte Drähte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 sind.
Litze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte von einer gemeinsamen Isolationsschicht umgeben sind.
Heizelement, das zumindest einen Draht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Heizelement, das zumindest einen Litz-Draht gemäß Anspruch 12 oder 13 aufweist.