CN111326873B 一种电能传输接头及其制备方法 （吉林省中赢高科技有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN1113268(65)同一申请的已公布的文献号(73)专利权人吉林省中赢高科技有限公司地址130000吉林省长春市高新开发区超凡大街万龙丽水湾(一期)13幢1单元1801号EP3537545A1,2019.09.WO2018223887A1,2018.12.13审查员刘师语(74)专利代理机构广州华享智信知识产权代理事务所(普通合伙)44576专利代理师梁顺珍王晶(54)发明名称一种电能传输接头及其制备方法本发明公开了一种电能传输接头及其制备方法，所述电能传输接头包括电能传输铜件、电能传输铝件以及铝导线，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件和用于连接所述电能传输铝件的连接件，所述电能传输铝件的内部设置有第一通孔，所述连接件的内部设置第二通孔，所述铝导线前端剥除绝缘层后露出的铝导芯伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件通过压接的方式连接所述铝导线。所述电能传输铜件重量轻，生输铜件与电能传输铝件上下料的自动化，在焊接21.一种电能传输接头，包括电能传输铜件、电能传输铝件以及铝导线，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件和用于连接所述电能传输铝件的连接件，其特征在于：所述电能传输铝件的内部设置有第一通孔，所述连接件的内部设置第二通孔，所述铝导线前端剥除绝缘层后露出的铝导芯伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件通过压接的方式连接所述铝导线；所述铝导芯与所述腔体之间填充有密封胶或焊料，所述密封胶或焊料位于所述铝导芯的前端与第二通孔的底壁之间；所述铝导芯与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置，并且所述过渡连接装置的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯表面和所述腔体内壁表面的氧化层；所述凸起为波纹状结构或锯齿状结构或凹坑状结构或尖刺状结构或倒牙状结构或网状结构。2.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述电能传输铝件的内径为所述铝导线绝缘层外接圆直径的1倍-3倍。3.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述过渡连接装置为至少部分套接在所述铝导芯上的空心柱体。4.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述铝导线的压接长度至少占所述电能传输铝件长度的5%。5.如权利要求1所述的电能传输接头，其特征在于：所述连接件和所述电能传输铝件通过焊接的方式连接。6.如权利要求5所述的电能传输接头，其特征在于：所述连接件和所述电能传输铝件通过摩擦焊接的方式连接。7.如权利要求5所述的电能传输接头，其特征在于：所述连接件与所述电能传输铝件之间形成以铜铝原子互相渗透或相互结合的铜铝过渡层。8.一种如权利要求1-7任何一项所述的电能传输接头的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，焊接步骤：将电能传输铜件的连接件与电能传输铝件通过焊接的方式连接在一起；铝导线压接步骤：剥除铝导线前端的绝缘层后露出的铝导芯伸入所述腔体内，然后将铝导线和电能传输铝件压接在一起；还包括向所述铝导芯与所述腔体之间填充密封胶或焊料的步骤。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：还包括在铝导芯上设置过渡连接装置的步骤。3一种电能传输接头及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及电气连接技术领域，尤其涉及一种电能传输接头及其制备方法。背景技术[0002]目前，在线束轻量化的大前提下，铝导线将被大量使用，但由于用电装置的接线端大多还是铜材质，因此铝导线还要和电能传输铜件连接。电能传输铜件一般都是实心的，比较浪费材料，并且，实心的电能传输铜件一般是采用热锻的方式加工的，耗费能量较高，加工误差大，电能传输铜件的制作成本较高。而且，不同形状的电能传输铜件与铝导线通过焊接时，铝导线也在焊接设备中进行焊接，由于铝导线比较长且比较软，不仅增加了设备工装成本，而且不容易实现自动化生产上下料，而在焊接结束后，由于铝导线无法旋转，从而不能对焊接产生的飞边进行清除。[0003]因此，电气连接技术领域急需一种进一步减轻铜端子重量，减少铝线束成本的电能传输接头。发明内容[0004]为了克服现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种电能传输接头，其采用带有通孔的电能传输铜件与电能传输铝件连接，进一步降低了电能传输接头的重量，明显降低了电能传输接头的制作成本。[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案内容具体如下：[0006]一种电能传输接头，包括电能传输铜件、电能传输铝件以及铝导线，所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件和用于连接所述电能传输铝件的连接件，所述电能传输铝件的内部设置有第一通孔，所述连接件的内部设置第二通孔，所述铝导线前端剥除绝缘层后露出的铝导芯伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件通过压接的方式连接所述铝导线。[0007]进一步地，所述电能传输铝件的内径为所述铝导线绝缘层外接圆直径的1倍-3倍。[0008]进一步地，所述铝导芯与所述腔体之间填充有密封胶或焊料。[0009]更进一步地，所述铝导芯与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置，并且所述过渡连接装置的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯表面和所述腔体内壁表面的氧化层。[0010]更进一步地，所述凸起为波纹状结构或锯齿状结构或凹坑状结构或尖刺状结构或倒牙状结构或网状结构。[0011]更进一步地，所述过渡连接装置为至少部分套接在所述铝导芯上的空心柱体。[0012]进一步地，所述铝导线的压接长度至少占所述电能传输铝件长度的5%。[0013]进一步地，所述连接件和所述电能传输铝件通过焊接的方式连接。[0014]更进一步地，所述连接件和所述电能传输铝件通过摩擦焊接的方式连接。4[0015]进一步地，所述连接件与所述电能传输铝件之间形成以铜铝原子互相渗透或相互结合的铜铝过渡层。[0016]本发明还公开了一种电能传输接头的制备方法，包括如下步骤，[0017]焊接步骤：将电能传输铜件的连接件与电能传输铝件通过焊接的方式连接在一[0018]铝导线压接步骤：剥除铝导线前端的绝缘层后露出的铝导芯伸入所述腔体内，然后将铝导线和电能传输铝件压接在一起。[0019]进一步地，还包括向所述铝导芯与所述腔体之间填充密封胶或焊料的步骤。[0020]进一步地，还包括在铝导芯上设置过渡连接装置的步骤。[0022]1、所述电能传输铜件的连接件的内部设置有第二通孔，其明显降低了所述电能传输铜件的重量，节省了生产成本，并且电能传输铜件可以使用铜管材料进行冲压成型，生产快捷简单。而且，由于所述电能传输铜件与所述电能传输铝件的体积相对较小，可以实现电能传输铜件与电能传输铝件上下料的自动化，而且还可以在焊接后直接切除连接件和电能传输铝件焊接时产生的飞边，节省了加工时间，大大提高了装配的效率。[0023]2、由于所述连接件的内部设置的第二通孔、以及所述电能传输铝件的内部设置的第一通孔连接而成的腔体内填充有密封胶或焊料，一方面，所述密封胶或所述焊料排出了所述腔体内的空气，避免空气和水对所述连接件和所述电能传输铝件的腐蚀；另一方面，由于所述电能传输铝件的材质较软，其压接铝导线时可能会导致所述电能传输接头的力学性能不足，而所述焊料可以使得所述连接件、所述电能传输铝件以及所述铝导芯连接在一起，加强了所述电能传输接头对所述铝导线的连接强度。另外，所述焊料增加了所述铝导芯与所述连接件、以及所述电能传输铝件的接触面积，进一步提高了所述电能传输接头的电学[0024]3、所述铝导芯与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置，并且所述过渡连接装置的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯表面和所述腔体表面的氧化层，从而通过所述凸起减少了所述铝导线与所述电能传输铝件之间的电阻，提高了所述铝导线与所述电能传输铝件压接区域的导电性能，降低了该压接区域因为电阻增大所引发的发热导致的燃烧事故。[0025]4、所述铝导线的压接长度至少占所述电能传输铝件长度的5%,进一步增加了所述电能传输铝件的连接强度，增加所述电能传输铝件的导电性能。[0026]5、所述电能传输铝件的内径为所述铝导线绝缘层外接圆直径的1倍-3倍。既避免所述铝导线无法插入所述电能传输铝件，也可以确保使电能传输铝件与所述铝导线在压接时不会因为变形量过大而导致破裂。过渡连接装置安装的大批量自动化生产，提高生产效率；另一方面，所述过渡连接装置可以将松散的铝导芯进行预收缩，使所述铝导芯能够更加方便的插入到所述腔体中，避免生产过程中产生的铝导芯的部分芯线在所述腔体之外的情况，提高所述电能传输接头的产品质[0028]7、所述连接件与所述电能传输铝件之间形成以铜铝原子互相渗透或相互结合的5铜铝过渡层，所述铜铝过渡层能够有效的减少铜铝之间的电化学腐蚀，延长电能传输接头的使用寿命约20%;而且，所述连接件和所述电能传输铝件通过摩擦焊接的方式连接，其可以提高生产效率约26%,减少人工数量，避免人员疲劳导致的误操作，降低安全事故，提高产品质量。[0029]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够附图说明[0030]图1为本发明所述的电能传输接头的结构示意图；具体实施方式[0033]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合[0034]如图1,本发明公开了一种电能传输接头，其包括电能传输铜件、电能传输铝件9以及铝导线3,所述电能传输铜件包括用于连接用电装置的固定件1和用于连接所述电能传输铝件9的连接件2,所述连接件2的内部设置第二通孔，所述电能传输铝件9的内部设置有第一通孔，所述铝导线3前端剥除绝缘层5后伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内，并且所述电能传输铝件9通过压接的方式连接所述铝导线3。[0035]由于所述连接件2的内部设置有第二通孔，大大降低了所述电能传输铜件的重量，节省了生产成本；而且，所述电能传输接头连接时，首先所述电能传输铜件的连接件2与所述电能传输铝件9连接，然后将铝导线3前端剥除绝缘层5后伸入第一通孔和第二通孔连接而成的腔体内，最后将电能传输铝件9和所述铝导线3压接而成，其连接方式简单，可实现所述电能传输接头装配的自动化，大大提高了装配效率。[0036]而且，由于所述电能传输铜件与所述电能传输铝件9的体积相对较小，可以实现电能传输铜件与电能传输铝件9上下料的自动化；而且，还可以在焊接后直接切除连接件2和电能传输铝件9焊接时产生的飞边，使得所述电能传输接头在切除飞边时不带所述铝导线3,不仅节省了加工时间，提高了装配的效率，而且还可以避免带所述铝导线3进行飞边切除时对所述电能传输接头产生的影响，提高了所述电能传输接头的成品率。[0037]需要说明的是，在本发明中，所述电能传输铜件是由管状的铜管冲压成型而成，并且冲压成型的电能传输铜件包括固定件1和连接件2,且连接件2的内部设置有第二通孔；而且，所述铝导线3前端的伸入所述腔体内的位置可以位于所述第一通孔内，也可以位于所述第二通孔内。[0038]由于铜属于活泼金属，电能传输铜件在使用的过程中容易受到氧化腐蚀，从而增加所述电能传输铜件的电阻，严重时可能引发燃烧事故，因此，为了延长所述电能传输铜件的使用寿命，所述固定件1和所述连接件2的表面设置有镀层，并且所述镀层的材质至少含6能传输铜件的氧化腐蚀速度，延长电能传输铜件的使用寿命。[0039]作为一种优选的方案，所述电能传输铝件9的内径为所述铝导线绝缘层5外接圆直径的1倍-3倍。一方面，其可以便于所述铝导线3前端剥除绝缘层5后伸入所述第一通孔和所述第二通孔连接而成的腔体内；另一方面，由于所述电能传输铝件9通过压接的方式连接所述铝导线3,因此，如果所述电能传输铝件9的内径大于所述铝导线绝缘层5外接圆直径的3倍以上，则所述电能传输铝件9需要压缩较大的比例才可以确保压接到所述铝导线3上，容易导致所述电能传输铝件9出现破裂。[0040]为了验证电能传输铝件的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值对所述电能传输接头的拉拔力和电压降的影响，考察了不同电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值制作的电能传输接头的拉拔力和电压降，实验结果如表1所示：[0041]表1:电能传输铝件的内径与所述铝导线绝缘层外接圆直径的比值对电能传输接头性能的影响11231电能传输接头的拉拔力(N)2电能传输接头的电压降(mV)[0043]根据表1的可知，当电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值小于1时，所述铝导线3无法插入到电能传输铝件的内部；当电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值大于3时，电能传输接头的拉拔力低于2000N的标准值，电能传输接头的电压降高于0.5mV的标准值，已不符合电能传输接头的力学性能和电学性能的要求；而且，当电能传输铝件9的内径与所述铝导线绝缘层5外接圆直径的比值较大时，则所述电能传输铝件9需要压缩较大的比例才可以确保压接到所述铝导线3上，容易导致所述电能传输铝件9出现破裂。[0044]所述铝导线3前端剥除绝缘层5后露出的铝导芯4与所述腔体之间填充有密封胶或焊料7,一方面，所述密封胶或焊料7排出了所述腔体内的空气，避免腔体中的空气和水对所述连接件2和所述电能传输铝件9的腐蚀；另一方面，由于所述电能传输铝件9的材质较软，其压接铝导线3时可能会导致所述电能传输接头的力学性能不足，而所述密封胶或焊料7使得所述连接件2、所述电能传输铝件9以及所述铝导芯4连接在一起，加强了所述电能传输接头的对所述铝导线3的连接强度。另外，所述焊料7增加了所述铝导芯4与所述连接件2、以及所述电能传输铝件9的接触面积，进一步提高了所述电能传输接头的电学性能。[0045]需要说明的是，在本发明中，所述焊料的材质至少含有镍及镍合金、镉及镉合金、铜及铜合金、银及银合金或金及金合金中的一种。作为一种优选的方式，所述焊料的材质为熔点不高于铝的金属或合金。7[0046]而且，由于所述密封胶7具有良好的延展性和密封性，当所述铝导芯4与所述腔体之间填充有密封胶7时，所述密封胶7能够将所述铝导芯4与所述腔体之间的区域进行密封保护，使得所述铝导芯4与所述腔体极大地减少受潮湿、盐雾的侵蚀，从而延长了所述电能传输接头的使用寿命。[0047]密封胶7包含但不限于导电胶、橡胶类密封胶、树脂类密封胶或油类密封胶。[0048]为了了解密封胶或焊料对所述电能传输接头性能的影响，发明人进行了实验二，且实验结果如表2所示：[0049]表2密封胶或焊料对所述电能传输接头性能的影响拉拔力(N)电压降(mV)拉拔力(N)拉拔力(N)电压降(mV)1/2/3/4/5/67/89从上表可以看出：当所述铝导芯4与所述腔体之间填充密封胶或焊料时，所述电能8传输接头的拉拔力值明显大于所述铝导芯4与所述腔体之间没有填充密封胶或焊料时的电能传输接头，而电压降值则小于所述铝导芯4与所述腔体之间没有填充密封胶或焊料时的电能传输接头，因此，当所述铝导芯4与所述腔体之间填充密封胶或焊料时，所述电能传输接头具有更好的电学性能和力学性能。[0053]作为进一步优选的方案，所述铝导芯4与所述腔体内壁之间还设置有过渡连接装置8,并且所述过渡连接装置8的至少部分表面设置有凸起，所述凸起用于刺破所述铝导芯4表面和所述腔体内壁表面的氧化层。[0054]需要说明的是，在本发明中，所述过渡连接装置8的材质至少含有镍及镍合金、镉及锌合金、铜及铜合金、银及银合金或金及金合金中的一种。[0055]一方面，所述凸起增加了所述铝导芯4、所述过渡连接装置8以及所述电能传输铝件9之间的接触面积，增加了所述铝导线3和所述过渡连接装置8、以及所述过渡连接装置8与所述电能传输铝件9之间的摩擦力，从而能够防止铝导线3脱离所述电能传输铝件9,使得所述电能传输接头具有更好的力学性能。[0056]另一方面，所述凸起还增加了所述铝导芯4的导电凸点，增强了导电效果，同时也会破坏所述铝导芯4表面和所述腔体内壁表面的氧化层，使得铝导芯4与所述过渡连接装置8、以及所述过渡连接装置8与所述腔体的导电部分直接接触，提高所述电能传输接头的电学性能。[0057]具体设置时，所述凸起为波纹状结构或锯齿状结构或凹坑状结构或尖刺状结构或倒牙状结构或网状结构，从而不仅可以增加所述过渡连接装置8的表面积，而且也可以通过所述凸起增强所述过渡连接装置8与电能传输铝件9之间连接，破除更多的氧化层，提高导电率。[0058]为了了解所述凸起对所述电能传输接头性能的影响，发明人以所述凸起为波纹状结构、锯齿状结构、凹坑状结构、尖刺状结构、倒牙状结构以及网状结构为例证明凸起对所述电能传输接头性能的影响，结果如表3所示：[0059]表3凸起对所述电能传输接头性能的影响实验次数拉拔力1234567899[0062]从上表可以看出，当所述过渡连接装置8的至少部分表面设置以上形状结构的凸起时，所述电能传输接头的拉拔力大于所述过渡连接装置8的表面不设置凸起时的电能传输接头的拉拔力，而电压降值则小于所述过渡连接装置8的表面不设置凸起时的电能传输更加方便的插入到所述腔体中，以避免生产过程中产生的铝导芯4的部分芯线不能插入所导线3的压接长度至少占所述电能传输铝件9长度的5%,这是因为如果所述铝导线3的压接[0065]为了了解所述铝导线3的压接长度占所述电能传输铝件9长度的比例对所述电能[0066]表4铝导线的压接长度占所述电能传输铝件长度的比例对所述电能传输接头性能的影响铝导线的压接长度占所述电能传输铝件长度的比例(%)1351电能传输接头的拉拔力(N)2电能传输接头的电压降(mV)地，所述铝导线3的压接长度至少占所述电能传输铝件9长度的5%。[0070]作为进一步优选的方案，所述连接件2和所述电能传输铝件9通过焊接的方式连[0071]需要说明的是：焊接包括摩擦焊接或电阻焊接或超声波焊接或电磁焊接或压力扩[0072](1)摩擦焊接是利用摩擦焊设备进行焊接，其使第一工件旋转，使第二工件向旋转的第一工件施加压力，通过摩擦生热，依靠压力将第一工件和第二工件焊接在一起，其优点[0073](2)电阻焊接是利用电流通过焊件及接触处产生的电阻热作为热源将焊件局部加[0074](3)超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点是焊接时间短，不需任何助[0075](4)电磁焊接是利用瞬间的电流产生强磁场，使焊件在磁场力的作用下，焊接在一[