Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen mehreren lackisolierten Leitern

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen mehreren lackisolierten elektrischen Leitern. Erfindungsgemäß werden die nicht abisolierten Enden der Leiter in eine gemeinsame Metallhülse eingeführt, so dass die Leiter parallel zueinander zu liegen kommen. Nachfolgend werden die Leiter mit der Metallhülse mit Hilfe eines elektrischen Widerstandsschweißverfahrens verschweißt.

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen mehreren lackisolierten elektrischen Leitern.

Stand der Technik

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Pressverbindungen bzw. Crimpverbindungen zur Verbindung von isolierten Leitern bekannt. In der Produktion werden sogenannte Crimpmaschinen eingesetzt, um Kabelenden mit elektrischen Verbindungselementen, beispielsweise Aderendhülsen, zu verbinden. Dabei werden die Kabelenden zunächst in eine Zuführöffnung der Maschine eingeführt, von einer Halteeinrichtung fixiert und anschließend mittels einer Abisoliereinrichtung die Isolierung der Kabelenden eingeschnitten und abgezogen. Bei lackisolierten Drähten ist es bekannt, die Lackschicht an den Drahtenden mittels eines heißen Tauchbades zu entfernen. Anschließend wird eine Aderendhülse auf die abisolierten Kabelenden aufgesetzt und mittels einer Kompaktiereinrichtung bzw. einer Crimpeinrichtung vercrimpt. Mit diesen bekannten Crimpmaschinen lassen sich Crimpverbindungen mit hoher Taktfrequenz und somit mit hoher Produktivität herstellen. Es zeigte sich jedoch, dass die Verbindungen teilweise einen zu großen Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Leitern aufweisen. Ein weiterer Nachteil dieser Art der elektrischen Verbindung ist, dass die Leiterenden vor dem Crimpen abisoliert werden müssen.

[0003] Ein anderes wohlbekanntes Verfahren zum Herstellung einer Verbindung zwischen elektrischen Leitern ist das Löten. Löten ist ein relativ aufwändiges Verfahren. Zum einen benötigt man entsprechendes Lötmetall, zum anderen müssen auch hier die Kabelenden vor dem Löten abisoliert werden.

Offenbarung der Erfindung

[0004] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem mehrere lackisolierte elektrische Leiter ohne vorheriges Abisolieren schnell und zuverlässig miteinander verbunden werden können

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0006] Erfindungsgemäß werden die nicht abisolierten Enden der Leiter in eine gemeinsame Metallhülse eingeführt, so dass die Leiter parallel zueinander zu liegen kommen. Nachfolgend werden die Leiter mit der Metallhülse mit Hilfe eines elektrischen Widerstandsschweißverfahrens verschweißt.

[0007] Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Durchkontaktierung sämtlicher Drähte bei geringem Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Drähten und der Hülse erreicht.

[0008] Als elektrische Leiter werden vorteilhaft Kupferlackdrähte verwendet.

[0009] Der Schweißvorgang wird vorzugsweise in einer Kompaktiereinrichtung durchgeführt. Vorzugsweise wird ein Mittelfrequenz Inverter-Schweißsystem verwendet. Weiterhin wird vorzugsweise während des Schweißvorganges die elektrische Leistung konstant gehalten.

[0010] Typische Parameter des Schweißvorganges sind hierbei im folgenden angegeben. Sie dienen dabei lediglich als Hinweis und sind nicht als Einschränkung auf diese Werte zu verstehen:

Elektrische Schweißleistung: 2,6 kW

Schweißzeit: 700 ms

Elektroden-Schließkraft: 1 kN

[0011] Ein typischer zeitlicher Ablauf eines Schweißvorganges verläuft dabei wie folgt: Zunächst wird die Kompaktiereinrichtung geschlossen und die Elektrode(n) zugeführt sowie die Kompaktierkraft aufgebaut. Anschließend werden die Teile verschweißt, wobei zum Beginn des Schweißvorganges zunächst ein Abisolieren der Leiter stattfindet. Im weiteren Verlauf des Schweißvorganges wird eine Verbindung zwischen den Leitern und der Metallhülse hergestellt.
Dabei fließt zum Beginn des Schweißvorganges der Schweißstrom im Wesentlichen über die Metallhülse, wodurch die Hülse erhitzt und den Isolierlack teilweise verdampft bzw. verflüssigt. Im weiteren Verlauf des Schweißvorganges fließt der Schweißstrom im Wesentlichen über die Leiter und verschweißt diese miteinander und mit der Hülse. Der von den Schweißelektroden der Kompaktiereinrichtung auf die Schweißstelle ausgeübte Druck unterstützt den Schweißvorgang und sorgt darüber hinaus für die Verdrängung des Isolierlacks aus der Metallhülse.

[0012] Nach dem eigentlichen Schweißvorgang wird nach dem Ausschalten des Schweißstromes und vor dem Öffnen der Schweißelektroden eine Haltezeit eingehalten, während dessen sich der Schweißpunkt abkühlt. Anschließend fährt die Elektrode in die Ausgangsstellung und die Vorrichtung öffnet sich und gibt die verschweißten Leiter frei.

[0013] Alternativ wird der Schweißvorgang in zwei Schweißschritten durchgeführt. Im ersten Schweißschritt wird ein Abisolieren der Leiter durchgeführt. Im zweiten Schweißschritt eine Verbindung zwischen den Leitern und der Metallhülse hergestellt. Hierbei wird im ersten Schweißschritt ein vergleichsweise kleiner Schweißstrom, z.B. 50 A, bei langer Schweißzeit verwendet, so dass der Schweißstrom im Wesentlichen über die Metallhülse fließt, die Hülse erhitzt und den Isolierlack verdampft. Im zweiten Schweißschritt wird ein vergleichsweise großer Schweißstrom, z.B. 100 A, bei kurzer Schweißzeit verwendet, wobei der Schweißstrom im Wesentlichen über die Leiter fließt und diese miteinander und mit der Hülse verschweißt. Der von den Schweißelektroden der Kompaktiereinrichtung auf die Schweißstelle ausgeübte Druck unterstützt den Schweißvorgang und sorgt darüber hinaus für die Verdrängung des Isolierlacks aus der Metallhülse.

[0014] Als vorteilhaftes Material für die Schweißelektroden hat sich Molybdän erwiesen, da es eine hohe Standzeit aufweist und sich gut mechanisch verarbeiten lässt.

[0015] Als Schweißhülse wird eine Standard- Adernhülse, vorzugsweise eine verzinnte Metallhülse verwendet. Das Material, die Wandstärke und die Beschichtung (Verzinnung) der Hülse beeinflussen den Schweißvorgang.
Als Material für die Metallhülse kann wahlweise Stahl, Nickel, CuSn oder Kupfer verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0016] 

Figur 1

zeigt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Bündel aus mehreren miteinander verbundenen Leitern;

Figur 2

zeigt eine Verbindung mehrerer Leiterbündel mit einer Kontaktschiene.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

[0017] Gemäß Figur 1 werden die Enden mehrerer Kupferlackdrähte 1 parallel liegend in eine Metallhülse 2 eingefädelt. Diese Bündel 3 von Drähten 1 wird dann mit Hilfe eines elektrischen Widerstandsschweißverfahrens, unter Verwendung von vorzugsweise einem Mittelfrequenz Inverter - Schweißsystem, in einer Kompaktiereinrichtung verschweißt.

[0018] Wie in Figur 2 dargestellt ist, können mehrere vorgeschweißte Bündel 3 von Leitern 1 mittels der Hülsen 2 beispielsweise an eine Kontaktschiene 4 eines Relais angeschweißt werden. Als Schweißhülse 2 wird vorzugsweise eine Standard-Aderendhülse verwendet.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen mehreren lackisolierten elektrischen Leitern (1), mit den Schritten:

Einführen der Enden der Leiter (1) in eine gemeinsame Metallhülse (2), so dass die Leiter parallel zueinander zu liegen kommen;

Verschweißen der Leiter mit der Metallhülse (2) mit Hilfe eines elektrischen Widerstandsschweißverfahrens.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Leiter (1) Kupferlackdrähte verwendet werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißvorgang in einer Kompaktiereinrichtung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schweißleistung während des Schweißvorganges im Wesentlichen konstant ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißvorgang in zwei Schweißschritten durchgeführt wird, wobei im ersten Schweißschritt ein Abisolieren der Leiter (1) durchgeführt und im zweiten Schweißschritt eine Verbindung zwischen den Leitern (1) und der Metallhülse (2) hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schweißschritt ein kleiner Schweißstrom bei langer Schweißzeit verwendet wird, wobei der Schweißstrom im wesentlichen über die Metallhülse (2) fließt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schweißschritt ein großer Schweißstrom bei kurzer Schweißzeit verwendet wird, wobei der Schweißstrom im wesentlichen über die Leiter (1) fließt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Schweißelektroden Molybdän verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine verzinnte Metallhülse (2) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Metallhülse (2) wahlweise Stahl, Nickel, CuSn oder Kupfer verwendet wird.

11. Elektrische Verbindung zwischen mehreren lackisolierten elektrischen Leitern (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie mit dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-9 hergestellt ist.

Zeichnung