电连接和建立电连接的方法技术

本发明专利技术涉及扁平部件(2)和连接部件(10)之间的电连接，其中扁平部件(2)和连接部件(10)在重叠区域中彼此叠置地布置，其中扁平部件(2)的朝向连接部件(10)的接触表面(12)在重叠区域中被构造为起伏状，并且扁平部件(2)通过结构化的接触表面(12)与连接部件(10)摩擦焊接，尤其是超声焊接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电连接和建立电连接的方法
本专利技术涉及在扁平部件和连接部件之间的电连接以及建立这种电连接的方法。该电连接尤其用于汽车应用中，尤其是用于扁平导体与连接部件的连接，例如设计成扁平电缆的电池导线区域，设计成扁平导体等的电池单元连接器或母线。
技术介绍
扁平导体与连接部件尤其是在汽车应用中的电连接必须长期稳定。此外，要求低的过渡电阻，尤其是在机动车的能量导体的区域中，以便使过渡区域中的电损耗保持尽可能低。这在电池电缆和电池单元连接器领域特别重要。另外，已经确立了将铝用于机动车辆中的电导体。但是，铝材料对连接技术提出新的挑战，无论是在过渡电阻方面还是在与其他金属材料的连接方面。鉴于对载流能力的高要求，通常使用较大的导体横截面，这意味着对于大多数材料配合连接技术，其他基础材料也面临挑战。
技术实现思路
在这种背景下，本专利技术的目的在于，在扁平部件和连接部件之间提供长期稳定的电连接，该长期稳定的电连接不仅能够借助于材料配合，额外地还借助于形状配合并且尤其可以过程可靠地和/或经济地建立。该目的通过根据权利要求1的电连接和根据权利要求28的方法实现。扁平部件可以形成为例如具有正方形或矩形横截面的实心材料部件。连接部件也可以由实心材料制成，例如具有正方形或矩形的横截面，并且例如也可以是扁平部件或连接片，压接件，夹紧连接件，螺栓连接件或类似。连接部件可以是由金属材料，尤其是铝材料或铜材料制成的绞合导体。扁平部件和连接部件都可以形成为电缆的导体。电缆可以在连接部件和扁平部件之间的重叠区域中去绝缘，使得扁平部件和连接部件的裸露金属可以在重叠区域中叠置地布置。连接部件可以由实心导体或柔性导体制成。连接部件和扁平部件的基材可以相同或不同。连接部件和扁平部件可以被涂层。特别是扁平部件可以镀镍。该涂层尤其可以施加在接触区域中。基材和涂层材料可以彼此不同。扁平部件在周面上具有四个表面，其中在矩形横截面的情况下具有两个优选彼此平行的宽表面和两个优选彼此平行的窄表面。扁平部件具有纵向延伸。宽表面的侧边缘和窄表面的侧边缘沿着纵向延伸而延伸。扁平部件在端面侧具有横向延伸的端面边缘。窄表面沿着扁平部件的高度延伸而延伸。特别地，扁平部件的宽表面可以在一个区域中形成为接触表面。为此目的，扁平部件的表面在接触表面中，即尤其是在连接部件和扁平部件之间的重叠区域中被构造为起伏状的。连接部件被放置在该起伏状结构上并且被摩擦焊接，尤其是通过超声焊接。通过接触表面的起伏状结构，连接部件在焊接过程开始时仅搁置在扁平部件的较小总面积上。接触表面具有总面积，其中通过起伏状的结构，在焊接过程开始时仅该总面积的一部分与连接部件接触。这导致，在焊接过程开始时，所施加的焊接能量，特别是振动能量仅作用在较小的接触表面上，因此在接触表面区域内的接触压力特别高。由于起伏结构而减少了接触面，因此在焊接过程开始时，处于牢固聚集状态的连接配对件在给定摩擦系数下彼此的摩擦力足够小，因此，焊接工具可以将足够的动能点状地引入连接区域，以部分熔化连接配合件。随着焊接持续时间的增加，更多的能量被引入接合区域。连接配对件的边缘层从初始接合面开始塑化。由于连接区域中连接配合件的结构类型和塑化作用，接合面变大。通过塑化会降低摩擦系数，因此尽管增加了接触面积，但焊接工具的动能足以完成焊接过程。起伏结构导致在焊接过程开始时，在扁平部件和连接部件之间的接触表面的区域中，扁平部件和/或连接部件的材料非常快速地塑化。由于发生的塑化作用，连接部件逐渐深入到起伏形结构中。首先，通过焊接沿着接触表面形成材料配合的连接。但是，通过起伏状的结构，即使在焊接状态下，在扁平部件和连接部件之间在接触表面的区域中也存在附加的形状配合连接。引入到接触表面中的焊接能量足以表面熔化和/或塑化两个连接配合件，即扁平部件和连接部件。在此，接触表面的起伏形状优选地足够粗，使得即使在焊接过程之后也保持该起伏形状，并且因此不仅实现了材料配合连接而且实现了在连接部件和扁平部件之间的形状配合连接。接触表面的结构沿着扁平部件的纵向剖面以具有谷(凹槽)和峰(凹槽接片)的高度轮廓延伸。该高度轮廓优选地沿着扁平部件的纵向剖面是波浪形的。通过焊接过程仅稍微改变结构并且在焊接过程之后接触表面的结构仍然存在，由此不仅导致扁平部件和连接部件之间在接触表面区域中发生材料配合连接，而且扁平部件和连接部件也以形状配合方式连接。一方面，在焊接过程中，扁平部件的材料在结构的峰区域中被塑化，由此在焊接之后，结构的幅度小于焊接之前的幅度，但同时，在焊接过程中结构也进入连接部件的材料中，从而在焊接之后，在重叠区域中，在纵向剖面中基本上笔直延伸的表面也被结构化并且匹配于扁平部件的结构。连接部件和扁平部件因此彼此互相咬合，这增加了焊接接头的机械强度。根据一个实施例提出，该结构是规则周期性的。因此，峰以一定的周期性有规律地跟随谷。周期可以理解为两个相邻的峰之间的距离和/或两个相邻的谷之间的距离。已经发现，结构的幅度和周期都影响焊接接头的质量。特别地，必须根据接触表面的材料参数来选择结构的幅度和/或周期。接触表面可以由扁平部件的材料或金属涂层形成。根据材料，选择不同的幅度和/或不同的周期。可以用来确定幅度和周期的材料参数之一是接触表面材料的密度。根据一个实施例提出，幅度与接触表面的材料的密度成反比。接触表面的材料越密，结构的幅度就越小，尤其是峰(局部最大值)和谷(局部最小值)之间距离的一半。在致密材料的情况下，较低的幅度导致仍然足够的形状配合连接，并且由其是在焊接过程之后，连接配对件在接触表面的区域中完全彼此贴靠。根据一个实施例提出，周期与接触表面的材料的密度成比例。根据一个实施例提出，扁平部件的材料具有＞8.2g/cm3的密度。对于这样的密度，例如已证明0.2cm的幅度是有意义的。还提出扁平部件的材料的电导率＞50MS/m。提出连接部件的材料的密度和/或电导率等于扁平部件的材料。还提出连接部件的材料由符合ENAW2017A，ENAW6082或ENAW7075的铝合金制成。根据一个实施例，提出了扁平部件材料的密度和/或电导率低于连接部件材料的密度和/或电导率。由其提出扁平部件的材料具有在2.5g/cm3和5g/cm3之间的密度以及在30MS/m和40MS/m之间的电导率。还建议连接部件的材料的密度在8g/cm3至9g/cm3之间，电导在40MS/m至50MS/m之间。根据一个实施例，提出了根据函数h(x)＝h0f(x)在接触表面的纵向轴线x的方向上形成结构。其中h0是幅度，f(x)是三角函数。特别地，f(x)＝sin(2πx)或cos(2πx)。在这种情况下，取决于密度，例如可以如下选择幅度h0。根据一个实施例，提出了该结构由峰(沟槽接片)和谷(沟槽)形成。峰在此优选地位于宽表面的平面以下的平面中，而谷优选地位于峰的平面的下方的平面中。扁平部件在宽表面上沿接触表面的方向延伸。然后在接触表面的区域中引入结构。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.扁平部件和连接部件之间的电连接，其中/n-扁平部件和连接部件在重叠区域中彼此叠置地布置，/n-扁平部件的朝向连接部件的接触表面在重叠区域中具有起伏状的结构，并且/n-扁平部件通过结构化的接触表面与连接部件摩擦焊接，尤其是超声焊接，/n其特征在于，/n所述接触表面在所述扁平部件的纵向剖面中在焊接之前和之后进行了结构化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180726 DE 102018118124.8;20180815 DE 102018119841.扁平部件和连接部件之间的电连接，其中
-扁平部件和连接部件在重叠区域中彼此叠置地布置，
-扁平部件的朝向连接部件的接触表面在重叠区域中具有起伏状的结构，并且
-扁平部件通过结构化的接触表面与连接部件摩擦焊接，尤其是超声焊接，
其特征在于，
所述接触表面在所述扁平部件的纵向剖面中在焊接之前和之后进行了结构化。


2.根据权利要求1所述的电连接，
其特征在于，
所述结构是规则周期性的。


3.根据权利要求2所述的电连接，
其特征在于，
根据接触表面的材料参数，尤其根据接触表面的材料的密度来确定结构的幅度和/或周期。


4.根据权利要求3所述的电连接，
其特征在于，
幅度与接触表面的材料的密度成反比。


5.根据权利要求2或3所述的电连接，
其特征在于，
周期与接触表面的材料的密度成比例。


6.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
根据函数
h(x)＝h0f(x)
在接触表面的纵向轴线x的方向上形成结构，
其中h是幅度，并且f(x)是三角函数，尤其sin(2πx)或cos(2πx)。


7.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
所述结构由峰和谷形成，其中峰位于接触表面的平面以下的平面中，而谷位于峰的平面下方的平面中。


8.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
接触表面在端侧的端部区域中没有所述结构。


9.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
在端侧的端部区域中，接触表面在接触表面的前面平行于扁平导体的宽表面延伸。


10.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件在接触表面的区域中的高度比在接触表面前面的区域中的高度小。


11.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件在接触表面的区域中的宽度比在接触表面前面的区域中的宽度小。


12.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件是扁平导体，重叠区域中的连接部件在宽度延伸上突出超过扁平部件，并且连接部件在重叠区域中围绕扁平部件的至少一个纵向边缘弯曲形成。


13.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
连接部件在重叠区域中以U形包围扁平部件。


14.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件在接触表面的区域中被金属涂层。


15.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，
其特征在于，
扁平部件在其在纵向上与接触表面相对的一侧上具有连接支架。


16.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接，

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·沙尔科夫斯基，
申请(专利权)人：自动电缆管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE