專利名稱：第一和第二電導體的導電連接方法
技術領域：
本發明涉及由不同材料制成的第一和第二電導體的導電連接方法。
背景技術：
例如，這種方法用于電熱線的小電阻導體和由銅制成的用來和電源連接的所謂“冷導體”的連接。電阻導體一般是由NiCr合金制成。這種導體不能通過傳統的焊接方法與銅導體連接。焊接這兩種導體會引起碳夾雜在拼接區而降低導電性的問題。當其它不同材料的電導體連接的時候也會出現同樣的問題。
按照涉及小電阻導體和一個大的銅導體連接的EP 0 852 245 A2的公知方法，銅導體的第一端被減小到一個小直徑。然后這兩種導體通過一個直徑不大于銅導體直徑的卷邊壓接連接器(crimp connector)連接。卷邊壓接連接器是一個附加元件。它使拼接昂貴。連接處具有相當高的接觸電阻，在把絕緣外皮加到導體上的擠壓成形過程中會出現許多問題。
發明內容
本發明的一個目的在于提供一種由不同材料制成的且具有任選不同直徑的第一和第二電導體的導電連接方法，這種方法通過擠壓機施加絕緣外皮可獲得好的導電拼接和引導而不出現問題。
由此，本發明提出一種由不同材料制成的第一和第二電導體的導電連接方法，其特征在于包括下述連續步驟-在重疊位置上第一和第二導體的各端彼此機械接觸，-第一和第二導體通過焊接彼此連接而不用附加的焊接材料，和-機械地形成重疊區，以便在第一和第二導體之間獲得一個光滑的寬過渡段。
利用這種方法導體的材料就被轉變成可焊狀態而不用附加單獨的焊接材料。在焊接過程中各導體相互結合在一起，雖然它們是由不同的材料，例如不同的合金制成的。這種方法在拼接區內提供了機械拉伸強度，在第一導體和第二導體之間形成外形光滑的寬過渡區。
這就使得能夠通過具有導軌和模具的普通絕緣擠壓流水線的擠出機機頭處理所焊接的導體，在該流水線中絕緣材料被施加較強壓力。通過擠出機機頭中的壓力塑料塊時遇到阻力的兩個導體不會在它們之間產生明顯錯移。
此外，拼接區保持著它的韌性。這對于制造過程是極好的，因為接頭導體必須通過幾個滑輪。
有利的是，所述方法可以在通過擠壓流水線把絕緣外皮加在所述第一和第二導體上以前使用。
最好是，第一和第二導體通過超聲焊接彼此連接，最好使用具有一個齒形基座的工具。基座是齒形為的是更好地把振動力傳遞給導體。
最好是，第一和第二導體按照下述步驟通過超聲焊接彼此連接-在第一橫向移動砧座(anvil)和第二橫向砧座之間的所述重疊位置中把所述第二導體插在所述第一導體的頂部，-移動所述第一砧座壓住所述第一和/或第二導體的側邊，-把平頂工具壓抵在所述第二導體的頂部，-用變換器使平頂工具振動。
最好是第一導體的一端可以被平整，以便形成至少一個與所述第二導體機械接觸的平頂表面。這一步同時增強了機械接觸和焊接連接。
在本發明的一個優選實施例中，在進行機械接觸以前，所述第一導體的一端的圓形截面變成所選擇的大致正方形或長方形截面。
在本發明的一個優選實施例中，在進行機械接觸以前，所述第一導體的一端的圓形截面按照下述步驟變成所選擇的大致正方形截面-把所述第一導體插在第一橫向移動砧座和一個第二橫向砧座之間，-移動所述第一砧座壓住所述第一導體的側邊，-把平頂工具壓抵在所述第一導體的頂部。
在這些步驟之后，所述方法最好包括使用變換器使所述平頂工具產生振動，由此對第一導體進行超聲預焊接。
這種方法保證例如硬電阻導線的第二導體變形最小，從而提高了拼接處的強度。
在本發明的第一實施例中，在進入機械接觸以前，第一導體的端部在軸向上被分裂成至少兩個布置在第二導體的端部周圍的部分。
在本發明的第二實施例中，在進入機械接觸以前，第一導體的端部形成有一個縱向延伸的槽，以便接收第二導體的端部。
所述第一和第二導體可以具有不同的直徑。
本發明的方法可以用于熱電纜的電阻導體和銅導體的連接。
本發明的方法在下面結合附圖通過優選實施例進行描述。附圖中圖1簡要示出電熱線和所連接的電源電纜；圖2是本發明的第一實施例中兩種電導體導的電連接方法的五個步驟；圖3和4是按放大比例的本發明待連接導體的細節；圖5是本發明的第二實施例的兩種電導體的導電連接方法的第一步驟；圖6是完成第一步驟以后各電導體之一的情況；圖7是本發明的第二實施例中的4個附加的連續步驟。
具體實施例方式
本發明的方法的第一和第二實施例利用超聲焊接進行解釋。不過不用附加焊接材料的其它焊接方法，像TIG(鎢惰性氣體)焊接，激光焊接和HF(高頻)焊接也包括在其中。
此外，該方法用電阻導體和銅導體的連接來解釋。
不過，不同材料，例如合金，制成的其它導體也包括在其中。
圖1示意地表示電熱線1，其安裝在建筑物(未示出)地板中，呈現蜿蜒狀。電熱線1包括電阻導體和銅導體(看不見)，它們在拼接區4彼此連接。
導體被封入通過擠出流水線(未示出)施加的、由絕緣材料制成的外皮1′中。僅僅是舉例，電阻導體的直徑小于銅導體。在某些情況下，銅導體的直徑也可以小于最大電阻導線。利用本發明第一或第二實施例的方法，兩種導體在拼接區4彼此相連。
按照圖2a，在本發明的方法的第一實施例中，兩種導體2，3在重疊位置上彼此機械接觸。在這個位置它們被布置在超聲焊接機5中彼此焊接在一起，如圖2b所示。例如，超聲焊接可以通過20KHz的縱向振動產生，因此最好利用低幅運動的高振動能量。兩種導體2，3對著移動，從而消除氧化層并產生分子間結合力。因此，兩種導體2和3是由超聲能量可焊材料制成的，它們彼此結合且不用供應附加的焊接材料，形成具有高機械拉力強度的連接。所連導體2和3及它們的拼接區4示于圖2c中。
拼接區4按機械方式形成，以便在兩種導體2和3之間形成光滑的直徑過渡段6，如圖2e所示。機械變形在圖2d中用4個輥子7表示。它可以通過，例如碾磨、滾動或鍛造來制做。
在兩種導體2和3的焊接以前，更準確地說，在使它們機械接觸以前，可以按照圖3和4預處理銅導體3的端部。
從而能夠把銅導體3的端部在軸向劈裂成至少兩部分8和9，電阻導體2可以插入它們之間。也能夠形成進入銅導體3的末端的縱向延伸的槽10，電阻導體2可以放入其中。
按照圖5，在本發明的方法的第二實施例中，銅導體30的末端在第一階段中預處理。
銅導體30的一端31的圓形截面要被變形成大致正方形截面，最好利用超聲焊接機50，它包括第一橫向移動砧座51，第二固定橫向砧座52，和具有齒形基座(表面看不見)的平頂工具53。如此，正方形形狀可以使電阻導體更易于放在頂部。
這第一階段包括下述步驟-把銅導體30插在第一橫向移動砧座51和第二橫向砧座52之間，-移動第一砧座51(見箭頭F)壓住銅導體30的邊側，-把平頂工具53降低并以預定壓力把它壓抵在銅導體30的頂部，-最好利用焊接機50的變換器(未示出)使平頂工具53振動，從而進行銅導體30的超聲預焊接。
然后，砧座51鉗口打開，頂端53返回停止位置。
圖6示意性地表示所述第一階段以后的銅導體30。預制端31，銅導體30的圓形截面變成了大致正方形截面33。銅導體30的平頂表面32適合于接收電阻導體。銅導體30的平頂表面32是齒形的(如圖6象征所示的)。
在焊接機50中，更準確地說，在第一橫向移動砧座和第二橫向砧座之間，如圖7a所示在重疊位置上，電阻導體2和具有正方形截面33的銅導體30的平頂表面32進行機械接觸。
在這個位置上，兩個導體2，30通過超聲焊接被彼此焊接在一起。第一砧座移動壓住銅和/或電阻導體的邊側。平頂工具壓抵在電阻導體的頂部。變換器使平頂工具振動。當頂部工具例如以20KHz縱向振動的時候產生超聲焊接，最好是使用低振幅運動的高振動能量進行焊接。兩個導體2，30彼此對著移動，從而消除氧化層并產生分子間結合力。
這樣，兩個導體2和30是由超聲能量可焊材料制成，因而它們彼此焊接無需附加的焊接材料，其連接具有高的機械拉力強度。
所連導體2和30及它們的拼接區40如圖7b所示。拼接區40按機械方式形成，以便在兩個導體2和30之間形成光滑的寬過渡段60，如圖7d所示。在圖7c中機械變形由4個輥子7表示。它可以通過例如碾磨，滾動或鍛造而實現。
如上所述和附圖所示的，兩種導體2，3，30是單一導線導體。它們之一或兩者也可以是多束導體。例如，電阻導體2可以是三線導體而與單線銅導體3、30或七線銅導體相連。在多束導體中其它導線數目也是可能的。
權利要求
1.一種將由不同材料制成的第一和第二電導體(2，3，30)導電連接的方法，其特征在于，該方法包括下述連續步驟-第一和第二導體(2，3，30)的端部(31)在重疊位置彼此機械接觸，-第一和第二導體(2，3，30)通過焊接彼此連接而無需供應附加的焊接材料，-重疊區(4，40)按機械方式形成以便在第一和第二導體(2，3，30)之間得到光滑的寬過渡段(6，60)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是在通過擠壓流水線把絕緣外皮加在第一和第二導體(2，3，30)上以前使用的。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一和第二導體(2，3，30)是通過超聲焊接彼此連接并且最好使用具有齒形基座的工具(53)。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，第一和第二導體(2，30)按照下述步驟通過超聲焊接彼此相連
-在第一橫向移動砧座(51)和第二橫向砧座(52)之間的所述重疊位置上把所述第二導體(2)插在第一導體(30)的頂部，-移動第一砧座(51)壓住所述第一和/或第二導體(30)的側邊，-用平頂工具(53)壓抵所述第二導體(2)的頂部，-用變換器使平頂工具(53)振動。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一導體(30)的一端(31)被平整以便形成至少一個與第二導體(2)機械接觸的平頂表面(32)。
6.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，在進行機械接觸以前，所述第一導體(30)的一端(31)的圓形截面被變形成所選的大致正方形或長方形截面(33)。
7.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，在進行機械接觸以前，所述第一導體(30)的一端(31)上的圓形截面通過下述步驟變成所選的大致正方形截面(33)-把所述第一導體(30)插在第一橫向移動砧座(51)和第二橫向砧座(52)之間，-移動所述第一砧座，壓住所述第一導體的側邊，-用平頂工具(53)壓抵所述第一導體的頂部。其特征在于，在這些步驟之后，所述方法還包括用變換器使所述平頂工具(53)振動，由此進行第一導體(30)的超聲預焊接。
8.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，在進行機械接觸以前，第一導體(3)的一端沿軸向被劈裂成至少兩個部分(8，9)，它們圍繞第二導體(2)的端部布置。
9.如權利要求1至4中的任一項所述的方法，其特征在于，在進行機械接觸以前，第一導體(3)的端部形成有縱向延伸的槽(10)，以便接收第二導體(2)的端部。
10.如權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一和第二導體(2，3，30)具有不同的直徑。
11.如權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，該方法被應用于電熱線(1)的電阻導體(2)和銅導體(3，30)的連接。
全文摘要
本發明公開一種由不同材料制成的第一和第二電導體(2，3)的導電連接的方法，在執行這個方法的時候，第一和第二導體的端部在重疊位置上相互接觸。然后第一和第二導體(2，3)通過焊接相互連接而無需供應附加的焊接材料。最后，機械地形成重疊區(4)，從而在第一和第二導體(2，3)之間得到光滑的寬過渡段。
文檔編號H01R43/02GK1510784SQ20031012228
公開日2004年7月7日 申請日期2003年11月29日 優先權日2002年11月29日
發明者奧德·M·瓊利, 奧德 M 瓊利 申請人:尼克桑斯公司