【技术实现步骤摘要】
本文描述的主题总体上涉及具有至少一个结构化接触表面的载流接触元件和制造这种载流接触元件的方法。
技术介绍
1、当连接不同的部件时，不同的导体和/或涂层材料通常在电力供应网络和电动车辆的车载电气系统中彼此接触。铝由于其低密度和相对高的电导率以及其可用性和较低的价格而优于铜。对于用户而言，这种轻质材料在接触和长期行为方面具有挑战性。
2、过去，铝和银之间以及铝和铜之间的金属间相被研究为在具有相应材料组合的非键合载流连接中发生故障的主要原因。然而，观察到的电阻增加不能通过生长的相完全解释。
3、特别地，接触电阻由于氧化而增加。如果导体(例如，如图17所示的汇流条1000)被连接，则必须在每个新的接触过程之前处理表面，以便去除氧化物层1100。例如，钢丝刷用于从铝或铜的表面清除氧化物层。
技术实现思路
1、因此，任务是解决上述问题。特别地，任务是减少接触所需的努力。应尽量减少耗时和昂贵的准备措施。另一个任务是确保接触在长时间段内是稳定的。另一个任务是确保接触的质量与重复接触保持一致。
2、上述任务通过独立专利权利要求的主题来解决。有利的另外的实施例是从属专利权利要求的主题。
3、根据一个一般性方面，一种载流接触元件解决了上述问题。接触元件具有带有镍层的接触突起，该镍层可以破坏待接触的导体上的氧化物层以形成金属接触点，因为镍比导体的铝更硬。与软铝(其位于氧化物层下方)相关的硬镍导致较软的铝流动，并且该流动破坏氧化物。这导致良好的接触(接触电阻小
4、第一方面涉及一种载流接触元件，其具有至少一个接触表面，特别是两个相对的接触表面，用于在接触方向上电接触两个相对的电导体。两个导体被移动到一起，即在接触方向上朝向彼此移动，使得接触元件在接触方向上经受压缩力。例如，可以通过螺杆或夹具将导体移动到一起。换句话说，垂直于接触元件的接触表面施加压力。接触元件也可以与导体中的一个形成为一个件。换句话说，接触元件的接触表面与导体接触。换句话说，导体在一端包括接触元件。
5、载流接触元件也可以称为载流接触固定元件。接触元件必须与螺杆锁区分开，螺杆锁旨在防止螺杆连接的无意松动或松动，因为螺杆锁放置在螺杆头和待接触的元件之间。类似于螺杆锁定，接触元件旨在防止连接的无意劣化。除了固定长期接触的特性之外，如下所述，接触元件使得电连接特性能够被优化并且预备步骤能够被最小化。
6、特别地，接触元件包括具有至少一个结构化接触表面的基体或由具有至少一个结构化接触表面的基体组成。两个相对的接触表面也可以是结构化的。在这种情况下，结构化接触表面被理解为通过诸如压印、蚀刻、铣削等加工工艺加工的表面，以便产生具有限定形状的结构。有利地，基体的两个相对的接触表面都是结构化的。
7、结构化接触表面的限定形状是在沿接触方向突出的多个接触突起之间的多个收集凹部。例如，可以通过按压接触表面来形成收集凹部。这使得成本有效的工艺能够产生凹口和突起，因为结构化仅需要一个工艺步骤，并且可以重复使用印模(也称为冲头)。替代地，当然也可以使用烧蚀工艺，其与压印相比可以实现更高的精度，但通常也更昂贵，因为例如需要掩模步骤和蚀刻步骤。
8、该结构使得从待接触的导体去除的氧化物可以被吸收在凹部中，并且使得接触点可以设置在每个接触突起处，以便在接触点处接触导体。因此，该结构针对两个任务进行优化，即接触点在表面上尽可能大，以便使接触电阻最小化。此外，凹部被设计成使得它们提供足够的空间以完全吸收移除的氧化物。因此，凹部通常比其宽度更深。
9、压痕的确切形状由制造工艺确定。例如，压印凹部呈三棱柱的形状。换句话说，在垂直于接触表面的截面中，凹部具有三角形的形状，其中收集凹部中接触表面的表面法线与收集凹部的边缘之间的角度小于或等于45°，优选地小于30°，最优选地小于10°，特别是其中该结构通过压印产生。
10、例如，如果制造工艺是蚀刻工艺，则凹部可以是沟槽，即在垂直于接触表面的截面中的近似矩形形状，由此矩形的宽度与深度的纵横比大于或等于0.05且小于或等于0.15。当铣削时，可以产生具有形成多边形的周边形状的任何形状。
11、此外，接触元件包括施加到结构化接触表面的镍层。例如，可以使用电镀工艺施加镍层。这里，由诸如铝或铜的具有高导电性的材料制成的基体被镀镍以实现下面描述的两种效果。应当注意，完全由镍制成的主体实现相同的效果，但是具有较低的导电性，因此连接电阻大于仅将镍层施加到由铜制成的主体的情况。镍层在本文中定义为包含镍的层。例如，镍层可以仅由镍组成。然而，镍层也可以含有镍化合物，例如nip等。层中镍的质量分数优选大于或等于50％。特别优选大于或等于75％。甚至更优选地，其大于或等于90％。
12、镍层能够使接触突起硬化，使得被涂覆的接触突起在连接到导体时破开待接触的导体上的氧化物层，以暴露裸露的配合接触点，待接触的导体通常由更导电的材料(例如铝或铜)制成。因此，镍层允许预备步骤最小化，因为不需要清洁待接触的导体的表面，并且在接合步骤中暴露配合接触点。
13、镍层还使得接触点和裸露的配合接触点能够相对于氧气进行微观密封。令人惊讶的是，例如，镍具有比银更好的性质。这种令人惊讶的密封接触点的形成使得连接能够在更长的时间段内保持稳定。
14、由于与银和锡相比，镍的熔化和再结晶温度显著更高，因此当释放连接时，接触元件和配合触头之间没有粘附。由于较高的操作温度，如镀锡和镀银表面所预期的那样，冷焊可能导致接触元件的涂层在松动时损坏，这损害了重新组装。
15、接触突起可以形成在接触方向上突出的凸块形(在下文中也称为杆形)接触针。术语针在此用于描述具有主要恒定的例如圆形、正方形或多边形横截面的细长物体。在这种情况下，横截面的尺寸大于其长度。替代地，接触突起可以形成在接触方向上突出的片层状接触片。片层是用于在总是具有相同形式的结构内重复的肋的术语，即它是周期性结构。
16、接触突起的基部在此被定义为结构的最深点。例如，这是压印、蚀刻、铣削等的深度。接触针的宽度是对角线。在圆形横截面的情况下，这将是直径。接触片的宽度是在具有重复形式的结构的方向上，片的两个相对侧之间的距离。在这两种情况下，宽度垂直于接触方向(即平行于接触表面)测量。当压印时，接触突起的宽度由压印模具中的图案的宽度产生，该压印模具将接触突起结构化，因为压印在接触方向上发生。
17、高度等于产生结构的深度。如上所述，该尺寸取决于接触突起的宽度，并且通过所选择的工艺实现。例如，这由施加压印模具的力、蚀刻花费多长时间或接触元件有多硬来限定。
18、已经发现，接触突起的基部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种载流接触元件(100)，具有至少一个接触表面(110、110’)，用于在接触方向(200)上电接触两个相对的电导体(1000、1000’)，所述载流接触元件(100)包括：
2.根据权利要求1所述的接触元件(100)，其中，所述基体(102)具有连接所述两个接触表面(110、110’)的贯通开口(300)，所述贯通开口(300)用于连接所述导体(1000、1000’)的紧固器件穿过，特别地其中，所述贯通开口(300)具有大于或等于0.5cm和/或小于或等于1.5cm的直径(DD)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(100)，其中，两个相邻接触点(106)之间的距离(A1)大于或等于0.5mm和/或小于或等于1.5mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(100)，包括至少三个相邻的接触针(107)，其中，中间接触针(107)上的第一接触点(106_M)与第一相邻接触针(107)上的第一相邻接触点(106_1)之间的第一距离(A1)不等于所述中间接触点(106_M)与第二相邻接触针(107)上的第二相邻接触点(106
5.根据权利要求2和4中任一项所述的接触元件(100)，其中，相邻的接触针(107)布置在连接所述贯通开口(300)和所述接触元件的边缘的半径上，特别地，其中，所述第一距离大于或等于0.5mm和/或小于或等于1.5mm，和/或其中，所述第二距离大于或等于所述第一距离的1.5倍。
6.根据权利要求2所述的接触元件(100)，包括两个相邻的接触片(108)，其中，所述接触片(108)不形成围绕所述贯通开口(300)的圆形线，并且不形成从所述贯通开口(300)开始的半径，以便能够实现所述接触点的不对称布置，特别地其中，两个相邻接触点(106)之间的距离大于或等于0.5mm和/或小于或等于1.5mm。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的接触元件(100)，其中，围绕所述贯通开口(300)的所述结构化接触表面是宽度(dR)大于或等于0.2cm和/或小于或等于5cm的环。
8.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(100)，其中，所述基体(102)的材料包括铝和/或铜，所述基体(102)具有大于或等于1mm的厚度和/或所述基体(102)具有小于或等于5mm的厚度(DG)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(100)，其中所述接触突起(104)的高度(h)大于或等于0.01mm，所述接触突起(102)的高度(h)小于或等于1mm，所述镍层具有大于或等于0.1μm的厚度和/或所述镍层具有小于或等于10μm的厚度。
10.一种电连接系统(10)，包括根据前述权利要求中任一项所述的载流接触元件(100)和两个相对的电导体(1000，1000’)，其中接触所述接触元件(100)的结构化接触表面(110)的导体(1000)包括铝。
11.根据权利要求10所述的电连接系统(10)，还包括用于机械地连接所述电导体(1000、1000’)的螺杆。
12.根据权利要求10和11中任一项所述的电连接系统(10)，其中，所述电导体(1000、1000’)中的至少一个是汇流条。
13.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的载流接触元件(100)的方法，所述方法包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，其中，结构化所述基体的结构化接触表面(110)以成产生收集凹部(120)，所述收集凹部(120)的垂直于所述接触表面的截面为三角形，其中，所述收集凹部中在所述接触表面的表面法线与所述收集凹部的边缘之间的角度(α/2)小于或等于30°，优选小于10°。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述收集凹部(120)的结构通过压印制造。
...【技术特征摘要】
1.一种载流接触元件(100)，具有至少一个接触表面(110、110’)，用于在接触方向(200)上电接触两个相对的电导体(1000、1000’)，所述载流接触元件(100)包括：
2.根据权利要求1所述的接触元件(100)，其中，所述基体(102)具有连接所述两个接触表面(110、110’)的贯通开口(300)，所述贯通开口(300)用于连接所述导体(1000、1000’)的紧固器件穿过，特别地其中，所述贯通开口(300)具有大于或等于0.5cm和/或小于或等于1.5cm的直径(dd)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(100)，其中，两个相邻接触点(106)之间的距离(a1)大于或等于0.5mm和/或小于或等于1.5mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(100)，包括至少三个相邻的接触针(107)，其中，中间接触针(107)上的第一接触点(106_m)与第一相邻接触针(107)上的第一相邻接触点(106_1)之间的第一距离(a1)不等于所述中间接触点(106_m)与第二相邻接触针(107)上的第二相邻接触点(106_2)之间的第二距离(a2)，以便能够实现所述接触点的不对称布置。
5.根据权利要求2和4中任一项所述的接触元件(100)，其中，相邻的接触针(107)布置在连接所述贯通开口(300)和所述接触元件的边缘的半径上，特别地，其中，所述第一距离大于或等于0.5mm和/或小于或等于1.5mm，和/或其中，所述第二距离大于或等于所述第一距离的1.5倍。
6.根据权利要求2所述的接触元件(100)，包括两个相邻的接触片(108)，其中，所述接触片(108)不形成围绕所述贯通开口(300)的圆形线，并且不形成从所述贯通开口(300)开始的半径，以便能够实现所述接触点的不对称布置，特别地其中，两个相邻接触点(106)之间的距离大于或等于0.5mm和/或小于或等于1...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·奥伯斯特，M·沃尔夫，F·奥斯滕多夫，M·谢弗，M·埃海姆，M·莱德纳，I·布列施，
申请(专利权)人：泰科电子连接解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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