專利名稱：線圈導(dǎo)線與連接元件觸點接通的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線圈導(dǎo)線與連接元件觸點接通的方法，特別是實現(xiàn)高熱穩(wěn)定漆絕緣的導(dǎo)線末端與接線針的觸點接通，其中線圈導(dǎo)線繞連接元件纏繞，并且借助供給的能量與連接元件至少在一個接觸點實現(xiàn)機械的和電氣的連接。此外，本發(fā)明還涉及實施該方法的相應(yīng)設(shè)備，該設(shè)備具有一個由引導(dǎo)導(dǎo)線裝置與一個繞線嘴組成的繞線設(shè)備。
為了與線圈導(dǎo)線末端觸點接通，特別是與熱穩(wěn)定和高熱穩(wěn)定漆包導(dǎo)線的觸點接通，至今在生產(chǎn)中使用了各種極不相同的方法如果線圈導(dǎo)線末端的漆已經(jīng)去掉，可以優(yōu)先使用錫焊或熔焊法。其中錫焊法可以考慮使用軟焊料也可以使用硬焊料，熔焊法可以考慮使用例如電弧焊，電子束(EB)-焊、電阻焊、激光焊或者超聲波焊?？墒且驗槿サ艚^緣漆是一項附加的工藝步驟，所以人們努力實現(xiàn)各工藝綜合在一起的整體加工制造，不必事先去除絕緣漆而實現(xiàn)觸點接通。為此對熱穩(wěn)定漆包導(dǎo)線一種是可以考慮使用特定的高溫軟焊料焊法，另一種是可以考慮使用上面已提到的熔焊法。
由于在此所必須提供的能量具有比較高的強度，所以一般為了焊接必須使用附加的金屬零件，例如套管、夾片或者小蓋片作為輔助材料。特別是從專利EP-B-0 200 014中已經(jīng)知道一種超聲波焊接法，這種方法在一個唯一的工藝步驟中，經(jīng)超聲波焊接使導(dǎo)線的絕緣層剝落并且橫截面變形與接觸元件焊接在一起，其中，隨后在焊接區(qū)直接用一滴快速固化的有機或無機粘接劑覆蓋。
后一種方法特別適用于絕緣漆薄的導(dǎo)線，如果提供的是片狀連接元件而且能量供給集中于局部。例如在制造電子器件時用于SMD工藝。當(dāng)線圈導(dǎo)線和/或連接元件處于快速運動時，這種已知方法不太適于自動化生產(chǎn)線圈時線圈導(dǎo)線的觸點接通。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種方法，用這種方法例如用高溫穩(wěn)定絕緣漆包導(dǎo)線在自動化繞線機上繞制線圈時自動繞線機不必停機而在線圈末端實現(xiàn)觸點接通。也就是說自動化生產(chǎn)工藝不必為觸點接通工藝如熔焊或類似方法而特意中間停頓，為此必須研制一種適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明此項任務(wù)用本文開始時所提類型的方法加以解決，即在連接元件上繞線時線圈末端接上偏壓，向線圈導(dǎo)線連接元件系統(tǒng)耦合入振蕩能量，特別是超聲波范圍的振蕩，并且經(jīng)摩擦在加偏壓的線圈導(dǎo)線與連接元件的各接觸區(qū)域之間形成觸點接通。
在一種本發(fā)明的優(yōu)先實施的方法中，振蕩能量可以在觸點接通部位之外向線圈導(dǎo)線和/或連接元件耦合。因此尤其是只在向連接元件繞線過程中給線圈導(dǎo)線提供振蕩能量。因為振蕩沿著拉緊的導(dǎo)線傳播并且在導(dǎo)線與連接元件之間引起相對運動，所以絕緣層至少部分剝落，從而與連接元件形成導(dǎo)電連接。這種方法特別適于加工高溫穩(wěn)定漆絕緣的導(dǎo)線制造接觸導(dǎo)通部位。
根據(jù)本發(fā)明為實現(xiàn)本方法在一個適當(dāng)?shù)脑O(shè)備中，為向線圈導(dǎo)線傳輸特別是超聲波振蕩而給繞線嘴安裝了一個超聲波換能器，而且在有的情況下此換能器是繞線嘴的一個組成部件。優(yōu)先采用的方法是為了繞制線圈或者類似的元件，此繞線嘴可按照預(yù)先設(shè)定的路徑運動。為了實現(xiàn)線圈導(dǎo)線與連接元件的觸點接通，把線圈導(dǎo)線末端繞在連接元件上，在此超聲波換能器與繞線嘴一起完成其繞制運動。特別是繞線嘴本身可以構(gòu)成超聲波換能器。
在本發(fā)明范圍內(nèi)不需要附加元件如小蓋片、夾片、套管或其它類似的元件。當(dāng)然在按照本發(fā)明方法實現(xiàn)觸點接通之后，在連接元件的接觸處加以機械保護是有益的，為此可以使用漆、漆鑄樹脂或軟焊料。
一方面本發(fā)明優(yōu)先應(yīng)用于把各工藝組合成一個整體的制造線圈工藝。在此工藝中，線圈在自動繞線機上繞制，在此繞線機上線圈導(dǎo)線相對于連接元件完成軸向和徑向移動。每當(dāng)需要固定線圈末端時，例如繞線嘴用超聲波振蕩激勵導(dǎo)線。此時令人感到意外的是連接元件的邊棱或截面的很小變形就足以實現(xiàn)導(dǎo)線與連接元件足夠好的機械的和電氣的連接。
另一方面本發(fā)明優(yōu)先應(yīng)用于用絕緣導(dǎo)線繞制軸式構(gòu)件，其中優(yōu)先采用的方法是線圈導(dǎo)線做平行移動，而構(gòu)件與連接元件一起做旋轉(zhuǎn)運動和縱向運動。在此種情況下，在觸點接通工藝步驟中，超聲波向?qū)Ь€的耦合特別是從軸向接線處進行。
在兩種應(yīng)用實例中，可選擇用超聲波振蕩從外部激勵導(dǎo)線，也可以把能量提供給電氣元件或連接元件。在某些情況下，也可以不僅激勵導(dǎo)線也激勵連接元件，其中為了實現(xiàn)所要求的相對運動這里必須使振蕩至少要保證有一定的相移。在所有的應(yīng)用實例中，根據(jù)本發(fā)明，主要是利用了振蕩的特別是超聲波振蕩的遠距離作用。
借助附圖，結(jié)合各項權(quán)利要求并由下面實施例的


可以了解到本發(fā)明的其它細節(jié)和優(yōu)點。
圖1示出超聲波輔助的絕緣漆包導(dǎo)線繞制線圈的原理圖。
圖2示出為采用圖1結(jié)構(gòu)而設(shè)計的超聲波換能器。
圖3示出具有分離的超聲波換能器的設(shè)備。
在圖1中用1表示接線針，在其上應(yīng)以適當(dāng)方式固定線圈導(dǎo)線5，即形成足夠可靠的機械和電氣連接。接線針1是由金屬材料制成的并且優(yōu)先具有帶棱角2的矩形截面。此接線針例如與另一個接線針構(gòu)成自動在一個線圈芯上纏繞的線圈的一個組成部分。為此線圈導(dǎo)線5必須是電絕緣的，就是說它由一個具有絕緣膜7的金屬芯線6組成，絕緣膜7通常用高熱穩(wěn)定的漆膜制成。
這類線圈可在通常市場上銷售的自動繞線機上以高速自動繞制，其中，到目前為止只有觸點接通做為獨立的工藝步驟來完成，這項工藝耗費時間較多。眾所周知，繞制線圈需要一個繞線嘴，這個繞線嘴在自動繞線機上是所謂的導(dǎo)線引導(dǎo)器的一個部件，此導(dǎo)線引導(dǎo)器可以按程序預(yù)先設(shè)定的運動路徑一方面用于繞制線圈、而另一方面還用于在連接元件上固定線圈導(dǎo)線。
在圖1中表示出一個具有中心空腔的通道11和園滑的功能末端13的繞線嘴10。線圈導(dǎo)線5，例如絕緣漆包銅線，穿過繞線嘴10的空腔通道11。繞線嘴10和/或帶有接線針1的構(gòu)件可以用超聲波激勵。特別是繞線嘴10與一個在圖中沒有詳細示出的超聲波換能器結(jié)合在一起，此換能器激勵整個繞線嘴10，以預(yù)先給定幅度的振蕩沿雙箭頭方向振動。
如果在接線針1和帶有超聲波換能器的繞線嘴10之間有距離X作為作用程度并且在線圈導(dǎo)線5上加有偏壓，那么就可以經(jīng)拉緊的導(dǎo)線5上傳輸形成駐波的振蕩。經(jīng)適當(dāng)選擇參數(shù)可以在結(jié)構(gòu)為矩形針的連接元件1的各棱角處達到幅度最大值。
由于超聲波的遠程作用，所以在導(dǎo)線5和接線針1的各棱角2之間形成相對運動。由于這種相對運動，在導(dǎo)線5上與棱角2接觸處的漆膜被剝落。從而經(jīng)焊接作用在接線針1的棱角2處形成觸點接通2a。
實驗表明，在接線針1的棱角2處出現(xiàn)某些變形。從而形成足夠可靠的材料連接，這種連接實現(xiàn)了電接觸。有時為了對繞好的接線針1在機械上進一步加以保護，在一個緊隨其后的工藝步驟中可將保護漆、澆鑄樹脂或軟焊料覆蓋其上。但是后一種材料的涂覆是在真正的電氣導(dǎo)通連接實現(xiàn)之后進行的。
圖2是圖1所示繞線嘴的具體結(jié)構(gòu)由線圈導(dǎo)線儲備器15引出線圈導(dǎo)線5，經(jīng)一個用作轉(zhuǎn)向裝置16的輥軸沿中心方向通過形成繞線嘴的超聲波換能器20。超聲波換能器有一同軸通道21并且在其反向端裝有一個振蕩轉(zhuǎn)換器22。整個繞線嘴20包括振蕩轉(zhuǎn)換器22和其前面的制成喇叭狀的部分23，設(shè)計成其幾何長度為數(shù)倍λ/2，使其處于諧振狀態(tài)。
當(dāng)導(dǎo)線5穿過繞線嘴的振蕩轉(zhuǎn)換器22及與其連接在一起的導(dǎo)引通道21時，導(dǎo)線5被激勵縱向振蕩，其振幅由喇叭口23決定。人們從自動繞線機導(dǎo)線引導(dǎo)器的功能可以知道，制成繞線嘴20形狀的超聲波換能器由于其結(jié)構(gòu)緊湊可以以同樣方式完成移動和轉(zhuǎn)動。
圖2所示用超聲波激勵的繞線嘴20的特殊優(yōu)點在于，通過振蕩對通道21中的漆屑和潤滑劑的沉積物起到清除作用。
在圖2中線圈導(dǎo)線5沿中心方向?qū)肜@線嘴通道21。也可以設(shè)計成這樣的裝置，在這些裝置中導(dǎo)線5沿傾斜方向進入繞線嘴。從而可以實現(xiàn)導(dǎo)線5的運動方向垂直于超聲波的振動方向，對某些應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)是有益的。
在圖3中導(dǎo)線5由一個線圈導(dǎo)線儲備器15引出，通過一個已知的繞線嘴25并且經(jīng)過一個屬于繞線嘴25的輥軸16，將導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)繞在一個有接線端36和37的軸式構(gòu)件35上。在這種情況下，在繞線嘴25與構(gòu)件35之間單獨設(shè)置了一個超聲波換能器30，為了耦合振蕩，導(dǎo)線5緊貼換能器30而過。在這樣一種裝置中，如下的結(jié)構(gòu)是有益的，即導(dǎo)線只進行平行移動，而讓具有軸式接線端36和37的構(gòu)件35本身不僅進行旋轉(zhuǎn)運動、而且也進行縱向運動。在用導(dǎo)線5向接線端36和37繞線期間超聲波換能器30被激勵，于是經(jīng)導(dǎo)線5完成振蕩傳輸。由于導(dǎo)線5具有粗糙表面的接線端36和37的相對運動，從而在磨損掉絕緣層之后形成觸點接通36a和37a。
在上述實施例中，出發(fā)點是選擇矩形截面的針或舌形窄片作為連接元件，其中各棱角確定了觸點接通部位。實際上也有可能采用其它幾何形狀的連接元件，對這些元件應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ蛊浔砻孀兇植诨蚴蛊渫庑纬梢欢ǖ男螤?，以使某些區(qū)域構(gòu)成觸點接通部位。
權(quán)利要求
1.線圈導(dǎo)線與連接元件實現(xiàn)觸點接通的方法，特別是高熱穩(wěn)定漆絕緣的導(dǎo)線與接線針的觸點接通，其中線圈導(dǎo)線是繞連接元件繞制的，并且經(jīng)施加能量使該線圈至少有一個觸點接通點機械的和電氣的與連接元件連接在一起，該方法具有以下特征a.在連接元件上繞線時，線圈末端施加偏置電壓，b.在線圈導(dǎo)線連接元件系統(tǒng)中耦合一定的振蕩能量，特別是耦合超聲波范圍的振蕩能量，c.在施加偏壓的線圈導(dǎo)線與連接元件接觸的各區(qū)域之間經(jīng)磨擦形成觸點接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，振蕩是在接觸點之外耦合到線圈導(dǎo)線和/或連接元件之中的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，只是當(dāng)線圈導(dǎo)線在連接元件上進行繞制時，才向線圈導(dǎo)線輸入振蕩能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，線圈導(dǎo)線相對于連接元件沿軸向和徑向做平移運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，線圈導(dǎo)線做平移運動，而具有連接元件的構(gòu)件做旋轉(zhuǎn)運動和縱向運動。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述方法，其特征在于，使用一種具有多邊形橫截面的連接元件，用其形成的各個棱角作觸點接通部位。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述方法，其特征在于，使用一種具有表面已粗糙的或形成一定形狀的連接元件，用其某些區(qū)域形成觸點接通部位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，已經(jīng)觸點接通的連接元件要加上機械保護。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，可用漆澆鑄樹脂或軟焊料作機械保護。
10.用于實施權(quán)利要求1或權(quán)利要求2至9之一所述方法的設(shè)備具有一個由導(dǎo)線導(dǎo)引裝置與一個繞線嘴(10)組成的繞線設(shè)備，其特征在于，繞線嘴(10、20、25)上裝的超聲波換能器(22、30)主要用于向線圈導(dǎo)線(5)和/或連接元件(1)傳輸超聲波振蕩。
11.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述設(shè)備，其特征在于，把繞線嘴(10)的功能末端(13)制成園滑的出口，使線圈導(dǎo)線(5)能隨意滑出。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述設(shè)備，其中繞線嘴(10)為了繞制線圈或類似元件時，可按預(yù)先設(shè)定的軌道運動，并且為了使線圈導(dǎo)線(5)與連接元件(1)觸點接通把線圈導(dǎo)線末端繞在連接元件(1)上，其特征在于，超聲波換能器(22)與繞線嘴(20)機械地連接在一起，共同組成線圈導(dǎo)線(5)的通道(21)。根據(jù)權(quán)利要求12所述設(shè)備，其特征在于，在與超聲波換能器復(fù)合在一起的繞線嘴(10、20)中，線圈導(dǎo)線(5)沿中心引導(dǎo)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述設(shè)備，其特征在于，在與超聲波換能器復(fù)合在一起的繞線嘴(10)中，線圈導(dǎo)線(5)沿預(yù)先設(shè)定的角度傾斜地進入和導(dǎo)出。
15.根據(jù)權(quán)利要求(10)所述設(shè)備，其特征在于，超聲波換能器(30)固定在繞線嘴(25)和有連接元件(36、37)的構(gòu)件(35)之間，并且為了由超聲波換能器(30)提供振蕩能量，使線圈導(dǎo)線(5)在其旁經(jīng)過時與其接觸。
全文摘要
至今，特別是為了把高熱穩(wěn)定漆絕緣的導(dǎo)線末端與連接元件觸點接通，而將線圈導(dǎo)線纏在連接元件上，并且在局部施加能量，把絕緣層去掉，至少在一處實現(xiàn)機械的和電氣的觸點接通。根據(jù)本發(fā)明，線圈末端繞連接元件纏繞時，其上加有偏壓，并且同時向線圈導(dǎo)線連接元件組成的系統(tǒng)中耦合振蕩能量，尤其是耦合超聲波能量，以便把能量加載到觸點接通部位。更可取的是，在觸點接通點之外把振蕩能量耦合到導(dǎo)線中去。從而使振蕩沿著拉緊的導(dǎo)線傳播，并在線圈導(dǎo)線與連接元件之間促成相對運動，可以使絕緣膜至少部分剝落，于是經(jīng)超聲焊接實現(xiàn)與連接元件的電的和機械的連接。為此目的在繞線嘴(10)上安裝一個超聲波換能器，主要是把超聲波振蕩傳輸給線圈導(dǎo)線(5)，更可取的是把超聲波換能器與繞線端(10)制成一體。
文檔編號H01F41/06GK1121750SQ9419190
公開日1996年5月1日 申請日期1994年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月26日
發(fā)明者H·莫爾, P·舍納 申請人:西門子公司