EP2410612A1 - Method for producing cables with aluminium wires - Google Patents

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EP2410612A1
EP2410612A1 EP10305811A EP10305811A EP2410612A1 EP 2410612 A1 EP2410612 A1 EP 2410612A1 EP 10305811 A EP10305811 A EP 10305811A EP 10305811 A EP10305811 A EP 10305811A EP 2410612 A1 EP2410612 A1 EP 2410612A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
aluminum
stranded conductor
component
sleeve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10305811A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Udo Mayer
Thomas Noetzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Nexans SA filed Critical Nexans SA
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62—Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0214—Resistance welding

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Abstract

The method involves warming an aluminum part and one of components to softening temperature of aluminum. The aluminum part is pressed against the component by relative movement of a tool against another tool along a longitudinal axis of a strand wire (1), which is made of aluminum. The aluminum part and the component are removed from the tool. A flange made of aluminum is removed before or after removing the strand wire and connection parts (5) from the tool, where a sleeve (4) and the connection parts are made of aluminum or copper materials.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels mit einem Litzenleiter, der vorzugsweise Litzen aus Aluminium aufweist oder daraus besteht, insbesondere bevorzugt innerhalb einer die Litzen umfassenden Isolierung, und mit einem stoffschlüssig mit dem Leiter verbundenen massiven Anschlussteil, das aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem Kupferwerkstoff besteht, beispielsweise aus Kupfer oder einer Legierung, z.B. Messing. Erfindungsgemäß ist der Litzenleiter in einem an das Anschlussteil angrenzenden Abschnitt von einer Hülse umfasst, die den Leiter nur umfänglich umgibt und die Querschnittsflächen der Litzen nicht überdeckt, so dass das Anschlussteil unmittelbar stoffschlüssig mit den Litzen verbunden ist. Bevorzugt besteht das Kabel an einem oder beiden seiner endständigen Abschnitte aus einem Leiter aus Aluminiumlitzen, einer ringförmigen Hülse, die die Litzen endständig nur umfänglich umfasst, und einem Anschlussteil aus Aluminium oder aus einem Kupferwerkstoff, das unmittelbar stoffschlüssig mit den Querschnittsflächen der Litzen verbunden ist, vorzugsweise mit Isoliermaterial um den Leiter und/oder um das Anschlussteil.The present invention relates to a method for producing an electrical cable with a stranded conductor, which preferably comprises or consists of strands of aluminum, particularly preferably within an insulation comprising the strands, and with a solid connection part, which is made of aluminum, a material connection to the conductor Aluminum alloy or a copper material consists, for example of copper or an alloy, eg Brass. According to the invention, the stranded conductor in a section adjoining the connection part is surrounded by a sleeve, which surrounds the conductor only peripherally and does not cover the cross-sectional areas of the strands, so that the connection part is directly materially connected to the strands. At one or both of its terminal sections, the cable preferably consists of a conductor of aluminum strands, an annular sleeve which only peripherally surrounds the strands, and a connection part made of aluminum or of a copper material which is connected directly to the cross-sectional areas of the strands, preferably with insulating material around the conductor and / or around the connection part.

Das Verfahren erzeugt die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Querschnittsflächen der Litzen und dem massiven Anschlussteil durch ein Schweißverfahren, das nur eine Bewegung von Litzen und Anschlussteil entlang einer gemeinsamen Längsachse vorsieht, und daher ohne Wärmeerzeugung durch Reibung durchgeführt wird. Daher erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung der Kabel mit Bewegung des Litzenleiters und des Anschlussteils ausschließlich entlang der Längsachse des Litzenleiters und erfordert daher keine Rotationsbewegung des Litzenleiters gegen das Anschlussteil.The method produces the integral connection between the cross-sectional areas of the strands and the solid connection part by a welding process that provides only a movement of strands and connection part along a common longitudinal axis, and is therefore performed without frictional heat generation. Therefore, the inventive method allows the production of the cable with movement of the stranded conductor and the connecting part exclusively along the longitudinal axis of the stranded conductor and therefore does not require rotational movement of the stranded conductor against the connecting part.

Weiterhin betrifft die Erfindung das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte elektrische Kabel, das einen Litzenleiter aus Aluminium oder Kupfer aufweist, der in einem endständigen Abschnitt nur umfänglich von einer Hülse umfasst ist, und einem stoffschlüssig unmittelbar mit den Litzen verbundenen Anschlussteil, das aus Aluminium oder aus einem Kupferwerkstoff besteht.Furthermore, the invention relates to the electrical cable produced by the method according to the invention, comprising a stranded conductor made of aluminum or copper, which is in a terminal portion only peripherally surrounded by a sleeve, and a materially connected directly to the strands connector part made of aluminum or a copper material.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 19908031 B4 beschreibt das Verbinden eines Kabels, dessen Aluminiumlitzen mit einer Stützhülse eingefasst sind, durch Verschweißung mit einem Anschlussteil aus Kupfer mittels Reibschweißung. Durch Verpressen der Stützhülse, die um die Aluminiumlitzen angeordnet ist, vor oder während des Reibschweißens, soll ein Vollzylinder aus Aluminium erzeugt werden, dessen Stirnseite mit dem Kupferwerkstoff verschweißt wird.The DE 19908031 B4 describes the joining of a cable, the aluminum strands are bordered with a support sleeve by welding with a copper connector by friction welding. By pressing the support sleeve, which is arranged around the aluminum strands, before or during the friction welding, a solid cylinder of aluminum is to be produced, whose front side is welded to the copper material.

Die US 2,806,215 zeigt ein Anschlussteil aus Kupferwerkstoff, das dadurch mit einem Kabel mit Aluminiumlitzen verbunden wird, das die Aluminiumlitzen zunächst mit einer Aluminiumhülse eingefasst werden, über die wiederum eine Aluminiumhülse aufgeschoben und verpresst wird, welche ein angeschweißtes kupfernes Anschlussstück aufweist.The US 2,806,215 shows a connecting piece of copper material, which is thereby connected to a cable with aluminum strands, the aluminum strands are first bordered with an aluminum sleeve over which in turn slid and pressed an aluminum sleeve, which has a welded copper connector.

Die DE 2218049 beschreibt ein Rotationsschweißverfahren, mit dem ein Litzenleiter, der von einer Hülse umfasst ist, mit einem Anschlussteil verbunden wird. Litzenleiter und Hülse einerseits sowie das Anschlussteil andererseits bestehen jeweils aus dem gleichen Material.The DE 2218049 describes a spin welding process with which a stranded conductor, which is surrounded by a sleeve, is connected to a connection part. Stranded conductor and sleeve on the one hand and the connection part on the other hand are each made of the same material.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein alternatives Verfahren zur Kontaktierung von Leitern mit einem Anschlussteil aus einem Kupferwerkstoff bereitzustellen, sowie ein mit dem Verfahren erhältliches alternatives Kabel mit Leitern, die mit einem Anschlussteil aus Kupferwerkstoff verbunden sind.The invention has as its object to provide an alternative method for contacting conductors with a connector made of a copper material, as well as an alternative cable obtainable with the method with conductors which are connected to a connector part made of copper material.

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere durch ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem Litzenleiter und einem massiven Anschlussteil, bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels, bei dem ein Litzenleiter dadurch mit einem Anschlussteil stoffschlüssig verbunden wird, dass der Litzenleiter in einem endständigen Abschnitt von einer nur umfänglich angeordneten Hülse umfasst ist und unter Erwärmung des Anschlussteils und des Litzenleiters diese beiden im Wesentlichen ausschließlich längs der Achse des Litzenleiters gegeneinander gepresst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die miteinander verbundenen Flächen von Litzenleiter und Hülse einerseits und Anschlussteil andererseits beliebige Querschnitte aufweisen können und z.B. auch nicht rotationssymmetrisch sein können. Weiterhin ist das Verfahren im Wesentlichen gegen Verschmutzungen auf den miteinander zu verbindenden Flächen unempfindlich, z.B. weil der Verfahrweg, um den die Bauteile gegeneinander gepresst werden, variabel ist. Denn die Erwärmung der miteinander zu verbindenden Bauteile in ihren aneinandergrenzenden Abschnitten erfolgt nicht nur an ihren Grenzflächen, sondern vorzugsweise durch Stromfluss durch die Bauteile, so dass sich die Erwärmung über einen einstellbaren Abschnitt erstreckt und sich damit der Verfahrweg über einen Teil des erwärmten Abschnitts erstrecken kann.The invention solves this problem with the features of the claims and in particular by a method for producing a bonded connection between a stranded conductor and a solid connection part, or by a method for producing an electrical cable, in which a stranded conductor is thereby integrally connected to a connection part in that the stranded conductor is enclosed in a terminal section by a sleeve arranged only peripherally and, with heating of the connecting part and of the stranded conductor, these two are pressed against one another substantially exclusively along the axis of the stranded conductor. The inventive method has the advantage that the interconnected surfaces of stranded conductor and sleeve on the one hand and connection part on the other hand, may have any cross-sections and, for example, can not be rotationally symmetrical. Furthermore, the method is substantially insensitive to contamination on the surfaces to be joined together, for example, because the travel distance by which the components are pressed against each other, is variable. Because the heating of the components to be joined together in their adjoining sections is not only at their interfaces, but preferably by current flow through the components, so that the heating extends over an adjustable portion and thus the travel can extend over a portion of the heated portion ,

Erfindungsgemäß ist zumindest eines von Litzenleiter und Anschlussteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und wird vorliegend auch als Aluminiumteil bezeichnet, während das damit zu verbindende zweite Bauteil aus Kupferwerkstoff oder ebenfalls aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung besteht. Das Aluminiumteil, das der endständig von der Hülse umfasste Litzenleiter oder das massive Anschlussteil sein kann, und das zweite Bauteil werden vor und/oder während des linearen Verpressens gegeneinander erwärmt, insbesondere auf die Erweichungstemperatur des Aluminiums. Besonders bevorzugt werden das Aluminiumteil und das zweite Bauteil auf dieselbe Temperatur erwärmt. Bevorzugt ist das mit dem Aluminiumteil verbundene zweite Bauteil aus einem Kupferwerkstoff, und ist insbesondere das Anschlussteil, weniger bevorzugt der Litzenleiter.According to the invention, at least one of stranded conductor and connecting part made of aluminum or an aluminum alloy and is also referred to herein as aluminum part, while the second component to be connected therewith made of copper material or also of aluminum or an aluminum alloy. The aluminum part, which may be the stranded conductor or solid terminal part enclosed by the sleeve, and the second component are heated against each other before and / or during the linear compression, in particular to the softening temperature of the aluminum. Particularly preferably, the aluminum part and the second component are heated to the same temperature. Preferably, the second component connected to the aluminum part is made of a copper material, and is in particular the connecting part, less preferably the stranded conductor.

Es ergeben sich die folgenden Materialkombinationen: das Aluminiumteil ist der endständig von einer ausschließlich umfänglichen Hülse umfasste Litzenleiter und das massive Anschlussteil ist aus einem Kupferwerkstoff oder ebenfalls aus Aluminium; alternativ ist der endständig von einer ausschließlich umfänglichen Hülse umfasste Litzenleiter aus Kupferwerkstoff und das Aluminiumteil ist das massive Anschlussteil, z.B. eine Stromschiene.This results in the following combinations of materials: the aluminum part is the end of a completely circumferential sleeve covered stranded conductor and the solid connection part is made of a copper material or also of aluminum; alternatively, the stranded conductor terminated by a completely circumferential sleeve is copper material and the aluminum part is the solid terminal part, e.g. a power rail.

In bevorzugter Ausführungsform weist der Leiter Litzen aus Aluminium auf oder besteht daraus, und der endständige Abschnitt dieses Litzenleiters ist von einer ausschließlich umfänglichen Hülse eingefasst, die ausschließlich die zur Längsachse der Litzen parallelen Mantelflächen umfasst und daher die Querschnittsflächen der Litzen freilässt, und das Anschlussteil ist aus Kupferwerkstoff oder Aluminium. Das Aluminiumteil, das insbesondere der Litzenleiter ist, und das zweite Bauteil werden erwärmt, z.B. durch Kontaktieren der gegenüberliegenden Querschnittsflächen des Aluminiumteils und des zweiten Bauteils, bzw. von Anschlussteil und Litzenleiter miteinander und Anlegen eines Stromflusses durch diese, z.B. dadurch, dass die Klemmbacken, die Anschlussteil bzw. Litzenleiter halten, mit Strom entgegengesetzter Polarität kontaktiert sind. Alternativ kann das Aluminiumteil und/oder das zweite Bauteil durch Anlegen von Wirbelstrom erwärmt werden, mit dem z.B. das Werkzeug beaufschlagt wird, das das Aluminiumteil bzw. das zweite Bauteil während des Pressens hält. Zur Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung werden die Querschnittsfläche des Leiters und das Anschlussteil, insbesondere eine Querschnittsfläche eines stabförmigen Abschnitts des Anschlussteils, ausschließlich linear gegeneinander gepresst. Das Pressen erzeugt eine stoffschlüssige Verbindung in einer Grenzfläche, die etwa der Querschnittsfläche des gegen den Leiter gepressten Abschnitts des Anschlussteils entspricht. Wenn der Abschnitt des Anschlussteils, der gegen den von einer Hülse umfassten Litzenleiter, der insbesondere ein Leiter aus Aluminiumlitzen ist, gepresst wird, eine Querschnittsfläche hat, die sich senkrecht zur Längsachse dieses Abschnitts des Anschlussteils zumindest bis in eine Fläche erstreckt, die gleich der Querschnittsfläche des Litzenleiters einschließlich der Hülse ist oder größer als diese ist, wird jede Litze des Leiters direkt durch eine Grenzfläche mit dem Anschlussteil verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt neben der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Litzenleiter und Anschlussteil auch zu einer stoffschlüssigen Verbindung der Hülse mit dem Anschlussteil.In a preferred embodiment, the conductor comprises or consists of strands of aluminum, and the terminal portion of this stranded conductor is enclosed by an exclusively circumferential sleeve, which exclusively covers the lateral surfaces parallel to the longitudinal axis of the strands and therefore leaves free the cross-sectional areas of the strands, and is the connecting part made of copper material or aluminum. The aluminum part, which is in particular the stranded conductor, and the second component are heated, for example by contacting the opposite cross-sectional areas of the aluminum part and the second component, or of connecting part and stranded conductor with each other and applying a current flow therethrough, for example, by the fact that the jaws holding the connecting part or stranded conductor are contacted with current of opposite polarity. Alternatively, the aluminum part and / or the second component can be heated by applying eddy current, for example, which is applied to the tool which holds the aluminum part or the second component during the pressing. To produce the cohesive connection, the cross-sectional area of the conductor and the connection part, in particular a cross-sectional area of a rod-shaped section of the connection part, are pressed exclusively linearly against one another. The pressing creates a material connection in an interface that corresponds approximately to the cross-sectional area of the pressed against the conductor portion of the connection part. When the portion of the connecting part which is pressed against the sleeve conductor, which is in particular a conductor made of aluminum strands, has a cross-sectional area which extends at right angles to the longitudinal axis of this portion of the connector at least to a surface which is equal to the cross-sectional area of the stranded conductor including the sleeve or is larger than this, each strand of the conductor is connected directly through an interface with the connector part. The method according to the invention, in addition to the cohesive connection between the stranded conductor and the connecting part, also leads to a cohesive connection of the sleeve to the connecting part.

Vorzugsweise hat die Hülse denselben Außendurchmesser wie das Anschlussteil. Für Litzenleiter aus Aluminium besteht die Hülse vorzugsweise aus Aluminium, für Litzenleiter aus Kupferwerkstoff vorzugsweise aus Kupferwerkstoff. Für die Zwecke der Erfindung umfasst der Begriff Aluminium auch Aluminiumlegierungen, insbesondere solche, die im Wesentlichen aus Aluminium bestehen, und der Begriff der Kupferlegierung umfasst Legierungen, die im Wesentlichen aus Kupfer bestehen, einschließlich Kupfer.Preferably, the sleeve has the same outer diameter as the connecting part. For aluminum stranded conductors, the sleeve is preferably made of aluminum, for stranded copper conductors preferably made of copper material. For the purposes of the invention, the term aluminum also includes aluminum alloys, particularly those consisting essentially of aluminum, and the term copper alloy includes alloys consisting essentially of copper, including copper.

Ein Anschlussteil ist an einem ersten Ende des Litzenleiters angeordnet und optional kann zusätzlich ein zweites Anschlussteil am gegenüberliegenden zweiten Ende des Litzenleiters angeordnet sein. Ein Litzenleiter, der an einem ersten Ende ein (erstes) Anschlussteil und zusätzlich an einem zweiten Ende ein zweites Anschlussteil aufweist, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt für Ausführungsformen hergestellt, in denen ein erstes Anschlussteil aus Kupferwerkstoff an einem ersten Ende des Litzenleiters angeordnet ist und ein zweites Anschlussteil aus Aluminium am gegenüberliegenden zweiten Ende des Litzenleiters, wobei der Litzenleiter aus Aluminium ist und jeweils endständig ausschließlich umfänglich von einer Hülse aus Aluminium umfasst ist. In dieser Ausführungsform kann das zweite Anschlussteil aus Aluminium eine Stromschiene sein, die mittels des biegsamen Litzenleiters aus Aluminium mit einem Anschlussteil aus Kupferwerkstoff verbunden ist.A connection part is arranged at a first end of the stranded conductor and, optionally, additionally a second connection part can be arranged at the opposite second end of the stranded conductor. A stranded conductor which has a (first) connection part at a first end and a second connection part at a second end is preferably produced by the method according to the invention for embodiments in which a first connection part made of copper material is arranged at a first end of the stranded conductor and a second connector made of aluminum at the opposite second end of the Stranded conductor, wherein the stranded conductor is made of aluminum and each end is only completely surrounded by a sleeve of aluminum. In this embodiment, the second aluminum connector may be a bus bar connected to a copper material connector by means of the aluminum flexible stranded conductor.

Generell wird die stoffschlüssige Verbindung des Aluminiumteils mit dem zweiten Bauteil, von denen eines ein endständig von einer Hülse umfasster Litzenleiter ist und das andere ein Anschlussteil ist, durch Erwärmen des Aluminiumteils und zusätzlich durch Erwärmen des zweiten Bauteils, und lineares Pressen entlang der Achse des Litzenleiters hergestellt. In diesem Verfahren wird die Verbindung aus dem von der Hülse umfassten Litzenleiter und dem Anschlussteil mit linearem Pressen beider Bauteile unter Erwärmung gegeneinander hergestellt, ohne dass eine Rotationsbewegung erfolgt und ohne Zusatz eines weiteren Werkstoffs.In general, the cohesive connection of the aluminum part with the second component, one of which is a stranded conductor terminated by a sleeve and the other is a connection part, by heating the aluminum part and additionally by heating the second component, and linear pressing along the axis of the stranded conductor manufactured. In this method, the connection of the stranded conductor encompassed by the sleeve and the connecting part with linear pressing of both components is produced by heating against each other, without a rotational movement takes place and without the addition of another material.

Bevorzugt werden beim linearen Pressen der von der Hülse umfasste Litzenleiter und das Anschlussteil in einem Abschnitt von Werkzeugen gehalten, der von der Grenzfläche beabstandet ist. Daher stehen während des Pressens vorzugsweise der von der Hülse umfasste Litzenleiter und das Anschlussteil jeweils über die sie haltenden Werkzeuge vor. Durch das Pressen wird eine stoffschlüssige stirnseitige Verbindung zwischen Litzenleiter und Anschlussteil erzeugt, wobei Material des Aluminiumteils verdrängt wird und einen Kragen oder Butzen im Bereich der Grenzfläche um die Hülse bzw. das Anschlussteil bildet. Entsprechend ist bevorzugt, den über den Umfang von Hülse und/oder Anschlussteil ragenden Kragen oder Butzen aus Aluminium anschließend zu entfernen, z.B. durch Abscheren oder Abfräsen.Preferably, in linear pressing, the stranded conductor included in the sleeve and the fitting are held in a portion of tools spaced from the interface. Therefore, during the pressing, preferably, the stranded conductor embraced by the sleeve and the terminal part protrude over the tools holding them. By pressing a cohesive frontal connection between the stranded conductor and connector is generated, wherein the material of the aluminum part is displaced and forms a collar or slug in the region of the interface around the sleeve or the connecting part. Accordingly, it is preferable to subsequently remove the collar or slug of aluminum projecting beyond the circumference of the sleeve and / or connecting part, e.g. by shearing or milling.

Im Verfahren erfolgt das Entnehmen des Litzenleiters (1) und des Anschlussteils (5) aus den Werkzeugen vorzugsweise nach dem Abscheren des Aluminiumkragens, z.B. dadurch, dass nach dem Pressen des Aluminiumteils gegen das zweite Bauteil eines der Werkzeuge geöffnet wird, von dem anderen Werkzeug entfernt und wieder geschlossen wird, anschließend das andere Werkzeug geöffnet wird und das eine Werkzeug gegen das andere verfahren wird. Dabei kann das eine Werkzeug das erste Werkzeug sein, das den von der Hülse umfassten Litzenleiter hält, und das andere Werkzeug das zweite, das das Anschlussteil hält. Alternativ kann das eine Werkzeug das zweite Werkzeug sein, das das Anschlussteil hält und das andere Werkzeug das erste Werkzeug, das den von der Hülse umfassten Litzenleiter hält. Bei dieser Abscherung wird die Grenzfläche, an der Aluminiumteil und zweites Bauteil miteinander verschweißt sind, von dem einen Werkzeug in das andere verfahren, so dass der Aluminiumkragen, der sich um die Grenzfläche erstreckt, gegen die Öffnung des anderen Werkzeugs gedrückt wird. Bevorzugt wird das andere Werkzeug gerade soweit geöffnet, dass es das darin angeordnete Aluminiumteil bzw. zweite Bauteil verschieblich umgibt, z.B. um 80-99% des Radius, den der Aluminiumkragen einnimmt. Bevorzugt laufen die Werkzeuge in konischen Spitzen zu, so dass die Spitzen beim Verfahren der Grenzfläche unter dem Aluminiumkragen positioniert werden. Beim anschließenden vollständigen Öffnen der Werkzeuge sprengen dann die Spitzen den Aluminiumkragen und das mit dem Aluminiumteil verbundene zweite Bauteil kann entnommen werden.In the method, the removal of the stranded conductor (1) and the connection part (5) from the tools is preferably carried out after the shearing of the aluminum collar, eg by opening one of the tools after pressing the aluminum part against the second component, away from the other tool and closed again, then the other tool is opened and one tool will move against the other. In this case, the one tool may be the first tool that holds the stranded conductor encompassed by the sleeve, and the other tool the second, which holds the connection part. Alternatively, one tool may be the second tool holding the connector and the other tool may be the first tool holding the stranded conductor encompassed by the sleeve. At this Shearing, the interface at which the aluminum part and the second component are welded together, moved from one tool to the other, so that the aluminum collar, which extends around the interface, is pressed against the opening of the other tool. Preferably, the other tool is just opened so far that it displaceably surrounds the aluminum part or second component arranged therein, for example 80-99% of the radius occupied by the aluminum collar. Preferably, the tools taper in conical tips, so that the tips are positioned under the aluminum collar during the process of the interface. During the subsequent complete opening of the tools, the tips then burst the aluminum collar and the second component connected to the aluminum part can be removed.

Alternativ kann der Aluminiumkragen nach Entnehmen des Litzenleiters (1) und des Anschlussteils (5) aus den Werkzeugen entfernt werden, z.B. mit dem zusätzlichen Schritt des Abfräsens des Aluminiumkragens.Alternatively, after removing the stranded conductor (1) and the connection part (5), the aluminum collar can be removed from the tools, e.g. with the additional step of milling the aluminum collar.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst daher die folgenden Schritte zur Herstellung eines Kabels, das ein Aluminiumteil und ein mit diesem stoffschlüssig verbundenes zweites Bauteil aufweist, von denen eines ein Litzenleiter ist, dessen endständiger Abschnitt angrenzend an das zweite Bauteil von einer umfänglichen Hülse umfasst ist, und eines ein massives Anschlussteil ist:

  • Anordnen einer Hülse um einen endständigen Abschnitt eines Litzenleiters an dessen erstem Ende, wobei die Hülse den Litzenleiter nur umfänglich umfasst, und z.B. nicht dessen Stirnfläche überdeckt, wobei der endständige Abschnitt in einem abisolierten Bereich des Litzenleiters liegen kann,
  • optional Kompaktieren des von der Hülse umfassten Abschnitts des Litzenleiters, z.B. durch umfängliches Pressen der Hülse,
  • Anordnen des Litzenleiters, vorzugsweise eines Anteils von dessen von der Hülse umfassten Abschnitt, in einem ersten Werkzeug, so dass das erste Werkzeug den Litzenleiter hält und dessen Querschnittsfläche in einem Abstand zum Werkzeug angeordnet ist,
  • vor oder nach dem Anordnen des Litzenleiters in dem ersten Werkzeug optional Schneiden der Hülse senkrecht zur Längsachse des Litzenleiters, um eine ebene Stirnfläche aus Litzenleiter und Hülse zu erzeugen,
  • Anordnen des Anschlussteils in einem zweiten Werkzeug so, dass das zweite Werkzeug das Anschlussteil hält und die Querschnittsfläche des Anschlussteils in einem Abstand zum Werkzeug oder bündig mit dem Werkzeug angeordnet ist,
  • Erwärmen des Aluminiumteils und Erwärmen des zweiten Bauteils, z.B. mittels Stromdurchfluss nach Kontaktieren des Aluminiumteils mit dem zweiten Bauteil oder mittels Anlegen von Wirbelstrom an das Aluminiumteil und das zweite Bauteil mittels des jeweiligen Werkzeugs,
  • Pressen der Stirnfläche des von der Hülse umfassten Litzenleiters gegen die Stirnfläche des Anschlussteils durch ausschließliches relatives Bewegen des Litzenleiters gegen das Anschlussteil entlang der Längsachse des Litzenleiters bzw. der Hülse,
  • optional unter Kühlung des Werkzeugs, das das Aluminiumteil hält und/oder unter Kühlung des Werkzeugs, das das zweite Bauteil hält,
  • Entnehmen des Litzenleiters und des Anschlussteils aus erstem und zweitem Werkzeug,
  • vor oder nach Entnehmen des Litzenleiters und des Anschlussteils aus erstem und zweitem Werkzeug optional Entfernen des über die Umfangsfläche des Anschlussteils oder der Hülse vorstehenden Kragens aus Aluminium,
  • optional Anordnen einer Isolierung über die Hülse und/oder den angrenzenden Abschnitt des Anschlussteils und/oder über den abisolierten Bereich des Litzenleiters,
  • optional Wiederholen der voranstehenden Schritte am zweiten Ende des Litzenleiters.
The method according to the invention therefore comprises the following steps for producing a cable comprising an aluminum part and a second component cohesively connected thereto, one of which is a stranded conductor whose terminal portion is adjacent to the second component by a peripheral sleeve, and one a solid connection part is:
  • Arranging a sleeve around a terminal section of a stranded conductor at its first end, wherein the sleeve comprises the stranded conductor only peripherally, and for example does not cover its end face, wherein the terminal section may lie in a stripped region of the stranded conductor,
  • optionally compacting the portion of the stranded conductor encompassed by the sleeve, for example by circumferentially pressing the sleeve,
  • Arranging the stranded conductor, preferably a portion of its section encompassed by the sleeve, in a first tool, so that the first tool holds the stranded conductor and whose cross-sectional area is arranged at a distance from the tool,
  • before or after arranging the stranded conductor in the first tool optionally cutting the sleeve perpendicular to the longitudinal axis of the stranded conductor to produce a flat end face of the stranded conductor and sleeve,
  • Arranging the connection part in a second tool so that the second tool holds the connection part and the cross-sectional area of the connection part is arranged at a distance from the tool or flush with the tool,
  • Heating the aluminum part and heating the second component, for example by means of current flow after contacting the aluminum part with the second component or by applying eddy current to the aluminum part and the second component by means of the respective tool,
  • Pressing the end face of the stranded conductor encompassed by the sleeve against the end face of the connection part by exclusively relative movement of the stranded conductor against the connection part along the longitudinal axis of the stranded conductor or of the sleeve,
  • optionally cooling the tool holding the aluminum part and / or cooling the tool holding the second part,
  • Removing the stranded conductor and the connection part from the first and second tools,
  • before or after removing the stranded conductor and the connection part from the first and second tools, optionally removing the collar of the aluminum collar protruding beyond the peripheral surface of the connection part or the sleeve,
  • optionally placing insulation over the sleeve and / or the adjacent portion of the connector and / or over the stripped portion of the stranded conductor,
  • optionally repeating the above steps at the second end of the stranded conductor.

Das Kühlen des Werkzeugs, das das Aluminiumteil hält und/oder ein Kühlen des Werkzeugs, das das zweite Bauteil hält ist bevorzugt, um eine Erwärmung angrenzender Abschnitte der Bauteile zu vermindern, z.B. um die Erwärmung des Litzenleiters zu vermindern.Cooling of the tool holding the aluminum member and / or cooling of the tool holding the second member is preferred to reduce heating of adjacent portions of the components, e.g. to reduce the heating of the stranded conductor.

Genaue Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die Figur beschrieben, die ein erfindungsgemäß hergestelltes Kabel zeigt.The invention will now be described in more detail with reference to the figure which shows a cable made according to the invention.

Ein elektrisches Kabel, das Aluminiumlitzen 1 in einer Isolierung 2 aufweist, ist über einen Bereich 3 abisoliert. Über einen endständigen Abschnitt des abisolierten Bereichs 3 wird eine Hülse 4 aus Aluminium angeordnet, die entsprechend der bevorzugten Ausführungsform formschlüssig an den Litzen anliegt. Der Litzenleiter 1 wird mit der Hülse 4 in ein erstes Werkzeug eingelegt, das die Hülse 4 so hält, dass die Querschnittsfläche am ersten Ende des Litzenleiters einschließlich der Hülse 4 über das erste Werkzeug vorsteht, z.B. um 20 bis 50% der Länge der Hülse 4.An electrical cable having aluminum strands 1 in an insulation 2 is stripped over a region 3. Over a terminal portion of the stripped region 3, a sleeve 4 made of aluminum is arranged, which according to the preferred embodiment positively rests on the strands. The stranded conductor 1 is inserted with the sleeve 4 in a first tool that holds the sleeve 4 so that the cross-sectional area at the first end of the stranded conductor including the sleeve 4 projects beyond the first tool, for example 20 to 50% of the length of the sleeve 4th ,

Ein massives Anschlussteil 5 aus Kupfer, das einen zylindrischen Durchmesser hat, wird in ein zweites Werkzeug eingelegt und dort gehalten.A solid connection part 5 made of copper, which has a cylindrical diameter, is inserted into a second tool and held there.

Der Litzenleiter wird durch Anlegen von Strom an das erste Werkzeug und an das zweite Werkzeug und Kontaktieren der Stirnfläche des Litzenleiters 1 und/oder der Stirnfläche der Hülse 4 mit dem Anschlussteil 5 erwärmt, z.B. bis an die Erweichungstemperatur des Aluminiums. Anschließend werden erstes und zweites Werkzeug parallel zur Längsachse des Litzenleiters 1 bzw. der Hülse 4, und vorliegend auch parallel zur Längsachse des stabförmigen Anschlussteils 5 gegeneinander verfahren, so dass die Stirnflächen des Litzenleiters 1 und der Hülse 4 gegen die Stirnfläche des Anschlussteils 5 gepresst werden. Der Verfahrweg, um den der Litzenleiter 1 von der Kontaktierung der Stirnfläche des Anschlussteils 5 gegen diesen gepresst wird, kann von 2 bis 15 mm, bevorzugt 4 bis 8 mm betragen und kann kurz sein, wenn entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der von der Hülse umfasste Litzenleiter und/oder das Anschlussteil eine plane Stirnfläche aufweisen, die senkrecht zur Längsachse des Litzenleiters bzw. des Anschlussteils liegt.The stranded conductor is heated by applying current to the first tool and the second tool and contacting the end face of the stranded conductor 1 and / or the end face of the sleeve 4 with the fitting 5, e.g. to the softening temperature of the aluminum. Subsequently, first and second tool are moved parallel to the longitudinal axis of the stranded conductor 1 or the sleeve 4, and in this case also parallel to the longitudinal axis of the rod-shaped connecting part 5 against each other, so that the end surfaces of the stranded conductor 1 and the sleeve 4 are pressed against the end face of the connecting part 5 , The travel distance by which the stranded conductor 1 is pressed from contacting the end face of the connection part 5 can be from 2 to 15 mm, preferably 4 to 8 mm, and can be short if, according to a preferred embodiment, the stranded conductor encompassed by the sleeve and / or the connection part have a planar end face which lies perpendicular to the longitudinal axis of the stranded conductor or of the connection part.

Mit dem Übergangsbereich 6 ist die Grenzfläche angedeutet, in dem der von der Hülse umfasste Litzenleiter mit dem Anschlussteil verbunden ist. Im Übergangsbereich 6 entstand beim Pressen ein Kragen, der vorzugsweise durch Abscheren oder Abfräsen entfernt wurde. Hier wird deutlich, dass im Übergangsbereich 6 eine nahtlose Verbindung in einer Grenzfläche erzeugt wird, ohne dass der Außenumfang der Hülse oder des Anschlussteils durch das Pressen vergrößert worden ist. Der Kragen bestand aus Aluminium und ist ohne weiteres leicht entfernbar, da er nur mit einem schmalen Bereich mit dem Aluminium der Hülse verbunden war.With the transition region 6, the interface is indicated in which the stranded conductor encompassed by the sleeve is connected to the connection part. In the transition region 6, a collar was formed during pressing, which was preferably removed by shearing or milling. Here it is clear that in the transition region 6, a seamless connection is produced in an interface, without the outer circumference of the sleeve or the connecting part has been increased by the pressing. The collar was made of aluminum and is easily removable, as it was only connected to the aluminum of the sleeve with a narrow area.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LitzenleiterStranded conductor
22
Isolierunginsulation
33
abisolierter Bereichstripped area
44
Hülseshell
55
Anschlussteilconnector
66
ÜbergangsbereichTransition area

Claims (14)

Verfahren zur Herstellung eines Kabels, das ein Aluminiumteil und ein mit dessen erstem Ende stoffschlüssig verbundenes zweites Bauteil aufweist, von denen eines ein Litzenleiter (1) und eines ein massives Anschlussteil (5) ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (4) um einen endständigen Abschnitt des Litzenleiters (1) angeordnet wird,
der Litzenleiter (1) mit dem von der Hülse (4) umfassten Abschnitt in ein erstes Werkzeug angeordnet und von diesem gehalten wird, wobei die Stirnfläche des Litzenleiters (1) vom Werkzeug beabstandet ist,
das Anschlussteil (5) in ein zweites Werkzeug angeordnet und von diesem gehalten wird, wobei die Stirnfläche des Anschlussteils (5) mit dem zweiten Werkzeug bündig abschließt oder von diesem beabstandet ist,
Erwärmen des Aluminiumteils und des zweiten Bauteils, und
Pressen des Aluminiumteils gegen das zweite Bauteil durch relatives Bewegen des ersten Werkzeugs gegen das zweite Werkzeug ausschließlich entlang der Längsachse des Litzenleiters (1),
Entnehmen des Aluminiumteils und des zweiten Bauteils aus den Werkzeugen.A method of manufacturing a cable comprising an aluminum part and a second component materially connected to the first end thereof, one of which is a stranded conductor (1) and a solid connection part (5), characterized in that a sleeve (4) surrounds one terminal portion of the stranded conductor (1) is arranged,
the stranded conductor (1) with the section enclosed by the sleeve (4) being arranged in and held by a first tool, the end face of the stranded conductor (1) being spaced from the tool,
the connection part (5) is arranged in and held by a second tool, the end face of the connection part (5) being flush with or being spaced from the second tool,
Heating the aluminum part and the second component, and
Pressing the aluminum part against the second component by relatively moving the first tool against the second tool only along the longitudinal axis of the stranded conductor (1),
Remove the aluminum part and the second component from the tools. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (1) das Aluminiumteil ist und das Anschlussteil (5) aus Aluminium oder einem Kupferwerkstoff ist.A method according to claim 1, characterized in that the stranded conductor (1) is the aluminum part and the connecting part (5) made of aluminum or a copper material. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) aus Aluminium ist.A method according to claim 2, characterized in that the sleeve (4) is made of aluminum. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches zweites Bauteil mit dem zweiten Ende des Aluminiumteils stoffschlüssig verbunden wird, das dem ersten Ende gegenüberliegt, wobei
eine Hülse (4) um einen endständigen Abschnitt des Litzenleiters (1) angeordnet wird, der Litzenleiter (1) mit dem von der Hülse (4) umfassten Abschnitt in ein erstes Werkzeug angeordnet und von diesem gehalten wird, wobei die Stirnfläche des Litzenleiters (1) vom Werkzeug beabstandet ist,
das Anschlussteil (5) in ein zweites Werkzeug angeordnet und von diesem gehalten wird, wobei die Stirnfläche des Anschlussteils (5) mit dem zweiten Werkzeug bündig abschließt oder von diesem beabstandet ist,
Erwärmen des Aluminiumteils und des zweiten Bauteils,
Pressen des Aluminiumteils gegen das zweite Bauteil durch relatives Bewegen des ersten Werkzeugs gegen das zweite Werkzeug ausschließlich entlang der Längsachse des Litzenleiters (1), und
Entnehmen des Litzenleiters (1) und des Anschlussteils aus den Werkzeugen.Method according to one of claims 2 to 3, characterized in that an additional second component is integrally connected to the second end of the aluminum part, which is opposite to the first end, wherein
a sleeve (4) is arranged around a terminal section of the stranded conductor (1), the stranded conductor (1) with the section enclosed by the sleeve (4) being arranged in and held by a first tool, the end surface of the stranded conductor (1 ) is spaced from the tool,
the connection part (5) is arranged in and held by a second tool, the end face of the connection part (5) being flush with or being spaced from the second tool,
Heating the aluminum part and the second component,
Pressing the aluminum part against the second component by relatively moving the first tool against the second tool only along the longitudinal axis of the stranded conductor (1), and
Remove the stranded conductor (1) and the connection part from the tools. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (5) das Aluminiumteil ist und der Litzenleiter (1) aus einem Kupferwerkstoff ist.A method according to claim 1, characterized in that the connecting part (5) is the aluminum part and the stranded conductor (1) is made of a copper material. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (1) einschließlich der Hülse (5) vor oder nach Anordnung im ersten Werkzeug senkrecht zu seiner Längsachse geschnitten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stranded conductor (1) including the sleeve (5) is cut perpendicular to its longitudinal axis before or after placement in the first tool. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Pressen das Aluminiumteil und das zweite Bauteil durch Kontaktieren dieser miteinander und Anlegen eines Stromflusses durch das Aluminiumteil und das zweite Bauteil beide erwärmt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that both the aluminum part and the second component are heated by contacting them and applying a current flow through the aluminum part and the second component before pressing. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumteil und/oder das zweite Bauteil durch Anlegen von Wirbelstrom erwärmt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the aluminum part and / or the second component is heated by applying eddy current. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeug und/oder das zweite Werkzeug zumindest in einem Abschnitt des Bereichs gekühlt werden, in dem das Aluminiumteil bzw. das zweite Bauteil gehalten werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first tool and / or the second tool are cooled at least in a portion of the region in which the aluminum part and the second component are held. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entnehmen des Aluminiumteils und des zweiten Bauteils aus den Werkzeugen das einen Kragen bildende Aluminium entfernt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after removal of the aluminum part and the second component from the tools, the collar forming a aluminum is removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Entnehmen des Aluminiumteils und des zweiten Bauteils aus den Werkzeugen das einen Kragen bildende Aluminium dadurch entfernt wird, dass nach dem Pressen eines der Werkzeuge geöffnet wird, von dem anderen Werkzeug entfernt und wieder geschlossen wird, anschließend das andere Werkzeug geöffnet wird und das eine Werkzeug gegen das andere verfahren wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that before removing the aluminum part and the second component from the tools, the aluminum forming a collar is removed by opening one of the tools after pressing, and removing it from the other tool is closed again, then the other tool is opened and the one tool is moved against the other. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Werkzeug das erste Werkzeug ist, das den von der Hülse umfassten Litzenleiter hält, und das andere Werkzeug das zweite ist, das das Anschlussteil hält.A method according to claim 11, characterized in that the one tool is the first tool holding the stranded conductor encompassed by the sleeve, and the other tool is the second holding the attachment part. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Werkzeug das zweite ist, das das Anschlussteil hält und das andere Werkzeug das erste Werkzeug ist, das den von der Hülse umfassten Litzenleiter hält.A method according to claim 11, characterized in that the one tool is the second, which holds the connection part and the other tool is the first tool, which holds the stranded conductor encompassed by the sleeve. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich, in dem das Aluminiumteil und das zweite Bauteil in einer Grenzfläche miteinander verschweißt sind, isoliert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the region in which the aluminum part and the second component are welded together in an interface, is isolated.
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