專利名稱：鋁導體和導電端子的連接的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種端子結構，能有效地連接鋁導體和導電端子。這種設計既考慮了可靠性又考慮了成本。這種三維端子結構的形成可以經濟有效地用級進模把板金沖壓成各種結構形狀。該端子的過渡開口提供了一個允許熔化的金屬合金流入并到達鋁導體的窗口。這種特殊結構使利用現有的工藝，如浸焊，波峰焊，和熔焊(但不限于這些工藝)成為可能。多種特殊結構為使用熱縮粘管提供了可密封的表面。
背景技術：
鋁導體要比銅導體擁有成本和重量上的優勢。在以前，在鋁導體和銅的連接上進行過無數的努力。如果有任何液體存在，鋁和銅的接觸將產生腐蝕。鋁導體的表面非常容易氧化。長時間后，鋁導體會蠕變，鋁導體和銅導體之間的電阻在鋁導體被腐蝕、 氧化和蠕變后會增加，這會導致不良的導電功能。美國專利2006/0^^922A披露了鋁和導電端子的一種連接法。這種連接法用高溫等離子體工藝在鋁導體的前端進行鋅焊接。這種工藝需要采用特殊的設備和程序來焊接鋅。在鋅焊接處附近的鍍鎳或任何鍍層會被燒掉。因此，金屬銅就會暴露。鋅銅之間具有較高的電位差，比銅鋁之間的電位差要高很多。因此，當有任何液體存在時鋅就有可能被腐蝕。另一種鋁和端子的連接法披露在美國專利2006/0208838A1上。該方法使用多個步驟和專用設備連接鋁導體和導電單元，而且導電單元為管狀，這限制了它的應用范圍。以上這些特殊要求，降低了使用鋁導體去替換銅導體從而節約成本的效益。因此，最好的期望是提供一種可靠的、多形狀并且經濟實惠的連接法。發明內容本發明要解決的技術問題在于避免上述現有技術的不足之處而提供一種
鋁導體和導電端子的連接結構。本發明連接結構的導電金屬端子有一個端子舌頭、一個空心管，以及一個連接端子舌頭和空心管的過渡段。該端子的材料可以是銅、黃銅、青銅， 或任何其它導電金屬板材，其形狀可以用級進模來完成。因此，端子舌頭可制成各種形狀和三維結構。典型的形狀有I、L、J或角的形狀。這種典型結構像接在蓄電池極柱上的任何復雜的電池端子。過渡段包含兩條折疊的臂(截面像一個V形或長方形)。每條臂至少有所用材料的厚度。兩條臂在端子舌頭的中間線形成一條縫，以及兩臂對端子舌頭形成的一條接縫。過渡段則有一個特定形狀的過渡開口。過渡開口的另一端連接空心管，該空心管可以是一個有頂縫的圓柱形或橢圓柱形。板金有一個舌頭、兩條臂和兩個特定的凹形，及一個長方形部分。在成形過程中， 舌頭部分保持形狀不變，兩條臂和與兩個特定凹形區形成三維過渡段，而矩形部分則形成相應的空心管。金屬填料是任何像焊料合金的可熔金屬合金，但并不限于這些焊料合金。根據某些應用，在壓縮端子與鋁導體前，先把熔化的金屬填料填進兩臂的至少一面和空心管頂縫。 冷卻的金屬填料沿接縫和兩璧縫的至少一面形成金屬密封。同時，沿空心管頂縫形成金屬密封。為進一步加工，過渡開口可以讓熔化的金屬填料流入使在鋁導體和端子之間形成金屬結。過渡開口為使用現有的焊接工藝，如浸焊、波峰焊和熔焊，但并不僅限于這些工藝，提供了一個可行的方法。它不需使用特殊的工藝和設備，因此減少了成本。兩條臂、兩個金屬密封，以及過渡開口周邊為熱縮粘管提供了一個獨特的密封結構。鋁導體套有一個絕緣層，一定長度的絕緣層被剝離。空心管的內徑比鋁導體外徑大，在鋁導體插入端子空心管后形成一個特定的間隙。從空心管外面一定的壓縮長度上施加沖壓力，以致于使空心管和鋁導體變形，這樣形成了連接組件。因此，在鋁導體和空心管的壓縮長度之間因變形而形成了很高的正壓力。并在鋁導體和空心管形變的壓縮長度之間形成了某種程度的電力完整性和機械連接性。在空心管的一特定間隙段內，它里面的鋁導體未被壓縮形變。未變形的空心管和鋁導體之間的間隙仍然保持不變。在這個連接組件上，熔化的金屬填料填到間隙長度中。在有間隙的區域內形成金屬結。與此同時，在鋁導體端面形成金屬鍍層。金屬結的長度和鋁導體的周長是預先設定的，這樣金屬結在鋁導體和導電空心管之間提供了一定的通電和機械的完整性。金屬鍍層將鋁導體端面與空氣隔離。對于某些應用來說，在壓縮鋁導體和空心管之前，金屬密封還未形成。對于這些情況，可將熔化的金屬填料施加在兩臂的至少一面上和空心管的頂縫上。這樣，沿接縫和雙臂縫就形成了一個金屬密封，并沿金屬空心管頂縫形成了一個金屬密封。再次說明，過渡開口、兩條臂，及金屬密封提供了前面提到的許多優點。此外，也可只用一個操作就能產生金屬密封、金屬結，和金屬鍍層。在一個熱縮粘管內涂上粘合材料。涂有粘合材料的管子套在連接組件上。從一定長度的鋁導體絕緣層一直到兩臂都被熱縮粘管覆蓋了。在加熱情況下，熱縮粘管收縮以致于緊緊地貼在連接組件的外部輪廓上。兩臂和其金屬密封嵌入(或說粘結入)熱縮粘管的粘合材料里。因此，被覆蓋的長度在兩臂處被密封，進而防止外面液體和濕氣從兩臂侵入。過渡開口周邊嵌入熱縮粘管的粘合材料里，進而過渡開口周邊被密封。未變形的空心管及其金屬密封的外表面被粘合和密封在熱縮粘管的粘合材料里。該熱縮粘管收縮，使得絕緣長度被緊緊粘合從而與外部環境隔離。同現有技術相比較，本發明鋁導體和導電端子的連接結構和方法的有益效果在于，成本較低，多形狀端子舌頭，連接可靠，具有很好的導電可靠性和很好的機械可靠性，可密封并防外來液體和濕氣侵入的連接。令使用成熟而簡單的工藝成為可能。
圖1是本發明鋁導體和導電端子的連接結構之導電金屬端子軸測投
影
示意圖2是圖1從側面剖切掉一部分后，從另一角度看的軸測投影示意圖； 圖3是所述導電金屬端子板金的展開圖4是所述導電金屬端子顯示了各縫隙金屬密封的軸測投影示意圖； 圖5是所述導電金屬端子插入鋁導體后做縱向剖切的軸測投影示意圖； 圖6是在壓縮端子和鋁導體后做縱向剖切的軸測投影示意圖； 圖7是圖6縱向剖面的正投影示意圖，同時展示有金屬結、金屬鍍層和金屬密封部位； 圖8是圖7 A-A剖面的橫截面正投影示意圖9是有金屬結、金屬鍍層，以及在兩臂縫、頂縫和接縫內含有金屬填料的軸測投影示意圖10是端子和鋁的組裝件被熱縮粘管密封后的軸測投影示意圖； 圖11是圖10組件的縱剖面正投影示意圖； 圖12是圖11上沿B-B線剖切的軸測投影示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本發明導電端子1包括一個端子舌頭2、一個空心管3， 以及一個連接端子舌頭2和空心管3的過渡段4。該端子的材料可以是銅、黃銅和青銅，或任何其它導電金屬。由于這個端子是在級進模上完成，端子舌頭2可以制成各種形狀和三維結構。典型的形狀是I型端子舌頭2，L、J，或角形狀端子舌頭(未顯示)。端子舌頭2具有一個特殊的孔5’，通過這個孔可以用螺栓和螺帽與其他電器設備連接。典型的三維結構像任何傳統和非傳統電池端子(未顯示)可以直接安裝到一個蓄電池極柱上。過渡段4從兩條折疊的臂6開始，其中臂的一個截面7像一個V形，如圖1和圖2 (圖1的截面圖)示，或長方形(未顯示)。每條臂有至少是所用材料的厚度。兩條臂6在端子舌頭中間5形成一條縫以及在端子舌頭2和兩條臂6之間形成一條接縫。過渡段則有一個特定形狀的過渡開口 9。它的另一端連接空心管3。空心管3可以是一個有頂縫10的圓柱形或橢圓柱形。參照圖3，端子是由金屬板金11形成。板金有一個舌頭2、兩條臂12和兩個特定的凹形13，以及一個長方形部分14。在成形過程中，舌部分2保持形狀不變，兩條臂12和與兩個特定凹形區13形成圖1中的三維過渡段4，而矩形部分14則形成了圖1中相應的空心管3。參照圖4，金屬填料是任何像焊料合金的可熔金屬合金，但并不限于這些焊料合金。再次說明，取決于應用，在壓縮空心管和鋁導體之前，可將熔化的金屬填料施加在兩臂6 的至少一面上和空心管的頂縫10上。冷卻的金屬填料在接縫8的至少一邊和雙臂6的縫 5內形成了一個金屬密封25，并沿空心管3的頂縫10形成了一個金屬密封26。過渡開口 9 可以讓熔化的金屬填料流入使在鋁導體和端子之間形成金屬結。過渡開口為使用現有的焊接工藝，如浸焊、波峰焊和回流焊，但并不僅限于這些工藝，提供了一個可行的方法。它不需使用特殊的工藝和設備，因此減少了成本。兩條臂6、兩個金屬密封25和沈，過渡開口周邊 32，以及空心管3為熱縮粘管提供了一個獨特的密封結構。現在參考圖5，鋁電纜15由鋁導體16和絕緣體17組成，一定長度的絕緣層被剝離。空心管的內徑ID18比鋁導體16的外徑0D19大。在鋁導體插入端子空心管3后形成一個特定的間隙20。參照圖6，從空心管3外面一定的壓縮長度A21上施加沖壓力。空心管3和鋁導體16變形，這樣形成了連接組件22。因此，在鋁導體16和空心管3’的壓縮長度21之間因變形而形成了很高的正壓力。在鋁導體16和空心管3’形變壓縮長度21之間形成了某種程度的導電的完整性和機械連接性。一特定間隙段B23含有空心管3和它里邊的鋁導體 16未被壓縮形變。沒有變形的空心管3”和鋁導體16之間的間隙20仍然保持不變。參照圖7，在鋁導體16被壓縮在變形空心管3”內后，將熔化的金屬填料施加進間隙長度23中。在鋁導體16和空心管3”之間形成金屬結。與此同時，熔化的金屬填料鍍在鋁導體16的端面34 (如圖6所示)，稱為金屬鍍層27。圖8是圖7在A-A位置的橫截面正投影圖，其顯示了金屬結33的細節。該金屬結33的長度和鋁導體16的周長是預先設定的，因此金屬結33可以從沒有變形的空心管3”到鋁導體16傳導一定的電流。金屬結還在鋁導體和導電空心管之間提供了一定機械的完整性。在鋁導體16端面34的金屬鍍層27 將鋁導體與空氣隔離。參照圖9，再次說明，對于某些應用來說，在壓縮鋁導體和空心管之前，金屬密封還未形成。對于這些情況，可將熔化的金屬填料附著在兩臂6的至少一面上和空心管的頂縫 10上。這樣，在雙臂6的縫5和接縫8內就形成了一個金屬密封25，并沿金屬空心管3’和 3”的頂縫10形成了一個金屬密封26。也可只用一個操作來產生金屬密封25、26、金屬結 33，和金屬鍍層27。同樣，優點是過渡開口 9可以讓熔化的金屬填料流入在鋁導體和端子之間形成金屬結。除此之外，過渡開口、兩個臂，和金屬密封提供了許多優點。并且，它可能只用一個操作來產生金屬密封、金屬結，和金屬鍍層。同樣，兩條臂6，兩個金屬密封25和沈，以及過渡開口周邊32為熱縮粘管提供了一個獨特的密封結構。參照圖10和圖11，熱縮粘管觀是由熱縮材料在加熱條件下完成。如圖11所示的熱縮粘管內涂敷有粘合材料四。熱縮粘管觀套在連接組件22上。熱縮粘管復蓋了一定的長度C30，即從鋁導體絕緣層17 —直到兩臂6。在加熱情況下，熱縮粘管觀收縮以致于緊緊地貼在被覆蓋的長度30的外部輪廓上。圖11是圖10組件的縱剖面正投影示意圖。 兩臂6和其金屬密封25嵌入(或說粘結入)熱縮粘管觀的粘合材料四里。因此，被覆蓋的長度30在兩臂6處被密封，進而防止外面液體和濕氣從兩臂侵入。圖12是圖11上沿B-B 線剖切的軸測投影示意圖。其中過渡開口 9周邊32嵌入粘合材料四里，進而沿過渡開口 9周邊32被進一步密封。回到圖11，未變形的空心管3”及其金屬密封沈的外表面被粘合和密封在熱縮粘管的粘合材料四里。這樣使未變形的空心管3”的外表面被進一步密封。 該熱縮粘管觀覆蓋鋁導體絕緣17 —定的絕緣長度D31，使鋁導體絕緣長度17被緊緊粘合。 被覆蓋的長度30被密封，進而防止外面液體和濕氣從絕緣長度17處侵入。因此，鋁導體和端子的連接被完全與外部環境隔離。本發明鋁導體和導電端子的連接是一種有成本效益的解決方案，并從機械，電氣和環境方面看，它是一種可靠的結合體。基于該端子1可以通過級進模生產的事實，端子舌頭2在形狀和結構上可變。如果使用熱縮粘管觀，厚度至少是所用金屬板材厚度的折疊雙臂6和金屬密封(或多個》5，兩者為粘合材料四提供了密封結構。過渡開口 9允許采用任何現有的焊接工藝但不局限于這些工藝。如果熱縮粘管觀放在過渡開口上面可以沿著它的周邊32密封。如果采用熱縮粘管觀，非變形空心管3”和其金屬密封沈為粘合材料提
供了密封面。大口徑的導電空心管3和小直徑的鋁導體16之間產生一個間隙用于填充金屬填料和產生金屬結26。在間隙長度23內的金屬結沈保持了未變形空心管3”(導電金屬)和鋁導體16之間通電和機械的完整性。此外，壓縮長度21在變形空心管3’(一個典型的導電金屬)和鋁導體16之間保持了一定程度上的通電和機械的完整性。被覆蓋的長度30在鋁絕緣17處被密封并延續到另一端的兩臂處，此兩臂處被熱縮粘管觀多重密封。這多重密封包括了熱縮粘管觀對含有金屬密封(或多個)25的雙臂 6的密封，沿著過渡開口的周邊32的密封，以及未變形空心管含有金屬密封的外表面的密封，鋁導體16被金屬結沈和金屬鍍層27與空氣隔離。
權利要求
1.一種導電金屬端子，包括端子舌頭、空心管，以及連接端子舌頭和空心管的過渡段； 所述端子由板金形成，端子舌頭可以是各種形狀和三維結構；過渡段從折疊的兩臂開始，兩臂至少有所用材料的厚度，并有一個V形或長方形截面，而且，過渡段包含一個特定形狀的過渡開口，它的那一端連接空心管，該空心管可以是一個在頂部有縫的圓柱形或橢圓柱形。
2.按照權利要求1所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括由板金形成，包括一個舌頭，兩個臂，兩個特定的凹形，和一個長方形部分。
3.按照權利要求2所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括由板金成形的一個三維端子結構，它由兩臂、兩臂之間的一個縫、端子舌頭和兩臂之間的一個接縫，以及一個過渡開口組成。
4.按照權利要求1所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括過渡開口可以讓熔化的金屬填料流入，使在鋁導體和端子之間形成金屬結。
5.按照權利要求4所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括金屬填料可以是任何可熔金屬合金，但不僅限于這些焊料合金。
6.按照權利要求4所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括過渡開口為使用現有的焊接工藝，如浸焊，波峰焊和熔焊，但并不限于這些工藝，提供了一個可行的方法。
7.按照權利要求3所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括對于某些應用來說，在填入金屬填料后在接縫的至少一面上，兩臂縫上， 和空心管的頂縫上形成金屬密封。
8.按照權利要求7所述的導電金屬端子，其特征在于它進一步包括兩臂，兩個金屬密封，過渡開口的周邊，以及空心管的外面都為熱縮粘管提供了一個獨特的密封結構。
9.一種導電金屬端子連接鋁導體的方法，所述導電金屬端子包括端子舌頭、空心管，以及連接端子舌頭和空心管的過渡段；所述端子由板金形成，端子舌頭可以是各種形狀和三維結構；過渡段從折疊的兩臂開始，兩臂至少有所用材料的厚度，并有一個V形或長方形截面，而且，過渡段包含一個特定形狀的過渡開口，它的那一端連接空心管，該空心管可以是一個在頂部有縫的圓柱形或橢圓柱形；將小口經的鋁導體插入大口經的導電空心管，使在兩個導體之間留有間隙，從空心管外面一定的長度施加沖壓力，以致于空心管變形，隨后一定長度的鋁導體被壓縮；一定長度的空心管和它里邊的鋁導體未被壓縮形變，空心管和鋁導體之間的間隙仍然保持一定的間隙長度；在間隙長度上填充一種金屬填料并在鋁導體和導電空心管之間形成金屬結，與此同時，金屬填料鍍在鋁導體的端面；熱縮粘管密封了一定長度的鋁絕緣層并延續到兩臂，此兩臂處有多重密封。
10.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述端子進一步包括板金是由一個舌頭，兩臂，兩個特定的凹形，及一個長方形部分組成。
11.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述端子還進一步包括由板金成形一個三維端子結構，它由兩臂，兩臂之間的一條縫， 端子舌頭和兩臂之間的一條接縫，以及一個過渡開口組成。
12.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括過渡開口可以讓熔化的金屬填料流入，使在鋁導體和端子之間形成金屬結。
13.按照權利要求12所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于 所述方法進一步包括金屬填料可以是任何可熔金屬合金，但不僅限于這些焊料合
14.按照權利要求12所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于 所述方法還進一步包括所述過渡開口為使用現有的焊接工藝，如浸焊，波峰焊和熔焊，但并不限于這些工藝，提供了一個可行的方法。
15.按照權利要求11所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于它所述方法進一步包括對于某些應用來說，在填入金屬填料后在接縫的至少一面上， 兩臂縫上，和空心管的頂縫上形成金屬密封。
16.按照權利要求15所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括兩個臂，兩個金屬密封，過渡開口的周邊，以及空心管的外面都為熱縮粘管提供了一個獨特的密封結構。
17.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括在鋁導體和在壓縮長度內變形的空心管之間達到高壓力。
18.按照權利要求17所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于 它所述方法進一步包括高壓力維持了在形變的空心管和鋁導體之間一定的機械和通電的完整性。
19.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括預先設定的金屬結長度和鋁導體周長，以便金屬結從未變形的空心管到鋁導體傳導一定的電流。
20.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于它所述方法進一步包括金屬結在鋁導體和導電空心管之間提供了一定的機械性能的連接性。
21.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于 所述方法進一步包括在金屬結及鋁導體端面上的金屬鍍層將鋁導體與空氣隔離。
22.按照權利要求15所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括對于某些應用來說，在鋁導體被壓進變形的空心管之前，如果金屬密封還未形成的話，在接縫的至少一面，雙臂縫，及空心管頂縫形成金屬密封。
23.按照權利要求22所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于 所述方法進一步包括金屬結和金屬鍍層組合成的金屬密封，可一次性操作完成。
24.按照權利要求22所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括兩個金屬密封和過渡開口組合成的兩臂為熱縮粘筒提供了一個獨特的密封結構。
25.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括兩個臂和沿兩臂縫和接縫形成的金屬密封被嵌入和密封在熱縮粘管的粘合材料里。
26.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于 所述方法進一步包括一個過渡開口被嵌入和密封在熱縮粘管的粘合材料里。
27.按照權利要求9所述的導電金屬端子連接鋁導體的方法，其特征在于所述方法進一步包括未變形空心管的外表面及其充有金屬密封的縫被嵌入和密封在熱縮粘管的粘合材料里。
全文摘要
一種鋁導體和導電端子的連接結構和方法，所述端子包括端子舌頭、空心管，以及連接端子舌頭和空心管的過渡段。端子由板金形成，端子舌頭有各種形狀和三維結構。過渡段從折疊的兩臂開始，兩臂至少有所用材料的厚度，并有一個V形或長方形截面。而且，過渡段包含一個特定形狀的過渡開口，可以讓熔化的金屬流入，使在端子與鋁導體之間形成金屬結。其另一端連接空心管，該空心管是一個在頂部有縫的圓柱形或橢圓柱形。含有金屬密封且折疊而成的兩臂為熱縮粘管提供了密封表面。熱縮粘管密封了鋁導體和導電端子的連接。所述連接結構和方法的有益效果在于，成本較低，連接具有很好的機電可靠性，可密封并防外來液氣的侵入。令使用成熟而簡單的工藝成為可能。
文檔編號H01R4/62GK102185185SQ201110008028
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月14日 優先權日2010年1月18日
發明者趙衛平 申請人:趙衛平