|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Соединительный элемент для алюминиевого провода, выполненный в виде листообразной изготовленной из первого металла соединительной пружины, на которой расположены каркасная полоска и отштампованный из нее выступ таким образом, что на каркасной полоске у выступа имеется отверстие, и при помощи пружинной силы выступ прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа, отличающийся тем, что, по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрыты вторым металлом, который мягче, чем указанный первый металл, при этом соединительный элемент выполнен таким образом, что закрепляемый в нем алюминиевый провод с изолирующим покрытием проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что указанный второй металл находится в гальванической серии металлов между алюминием и указанным первым металлом. 3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что первым металлом является оловянная или фосфористая бронза, а вторым - олово. 4. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительная пружина покрыта сплошным слоем указанного второго металла. 5. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительная пружина и алюминиевый провод покрыты изолирующей краской в том месте, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия. 6. Элемент по п.5, отличающийся тем, что указанной изолирующей краской является нитрокраска на основе полиэфира. 7. Элемент по п.5 или 6, отличающийся тем, что на соединительной пружине вне выступа предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине; указанная изолирующая краска не покрывает указанное место соединения. 8. Электрическое устройство с обмоткой из алюминиевого провода, отличающееся тем, что по меньшей мере на одном конце алюминиевого провода оно содержит соединительный элемент, охарактеризованный в п.1. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в нем имеется корпус катушки и сердечник, вокруг которых выполнена обмотка; на корпусе катушки имеется полость, в которой закреплена указанная соединительная пружина; обмотка, корпус катушки, сердечник и по меньшей мере часть соединительной пружины покрыты изолирующей краской, которая на соединительной пружине покрывает, по меньшей мере, то место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа и между выступом и кромками отверстия. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на соединительной пружине вне выступа предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине; указанная изолирующая краска не покрывает указанное место соединения; в устройстве предусмотрен футляр, который покрывает соединительную пружину и в котором имеется отверстие, соответствующее указанному месту соединения, служащее для того, чтобы направить подводимый извне провод на указанное место соединения. 11. Способ изготовления соединительного элемента для алюминиевого провода, отличающийся тем, что из каркасной полоски соединительной пружины, изготовленной из первого металла, штампуют выступ и загибают его так, чтобы пружинная сила загнутого выступа придавила выступ к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа; по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрывают вторым металлом, который мягче, чем указанный первый металл; алюминиевый провод с изолированным покрытием вводят в промежуток между выступом и кромками отверстия у выступа таким образом, чтобы введенный алюминиевый провод проходил над отверстием. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия, покрывают изолирующей краской. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что покрытие изолирующей краской осуществляют погружением в изолирующую краску целого электрического устройства, содержащего указанный соединительный элемент, с соединительной пружиной и алюминиевым проводом. 14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что из ленты, изготовленной из первого металла, штампуют ленту для устанавливаемых друг за другом соединительных пружин таким образом, чтобы место отреза отделяло соединительные пружины друг от друга и чтобы на каждой соединительной пружине был выступ, отштампованный из ее каркасной полоски, служащий для дальнейшего изготовления соединительного элемента для алюминиевого провода; указанную ленту направляют через процесс электролитического покрытия с целью покрытия соединительных пружин вторым металлом; соединительные пружины с покрытием отрезают от ленты в месте пазиков, отделяющих находящиеся друг за другом соединительные пружины. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что отрезанную соединительную пружину закрепляют в полости, образованной опорной частью электрического устройства, содержащего указанный соединительный элемент, таким образом, чтобы выступ, отштампованный из каркасной полоски, остался видимым; алюминиевый провод с изолированным покрытием вводят в промежуток между выступом и кромками отверстия, не разрушая изолирующую поверхность в тех местах, которые попадают на кромки выступа и отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Соединительный элемент для алюминиевого провода, выполненный в виде листообразной изготовленной из первого металла соединительной пружины, на которой расположены каркасная полоска и отштампованный из нее выступ таким образом, что на каркасной полоске у выступа имеется отверстие, и при помощи пружинной силы выступ прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа, отличающийся тем, что, по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрыты вторым металлом, который мягче, чем указанный первый металл, при этом соединительный элемент выполнен таким образом, что закрепляемый в нем алюминиевый провод с изолирующим покрытием проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что указанный второй металл находится в гальванической серии металлов между алюминием и указанным первым металлом. 3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что первым металлом является оловянная или фосфористая бронза, а вторым - олово. 4. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительная пружина покрыта сплошным слоем указанного второго металла. 5. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительная пружина и алюминиевый провод покрыты изолирующей краской в том месте, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия. 6. Элемент по п.5, отличающийся тем, что указанной изолирующей краской является нитрокраска на основе полиэфира. 7. Элемент по п.5 или 6, отличающийся тем, что на соединительной пружине вне выступа предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине; указанная изолирующая краска не покрывает указанное место соединения. 8. Электрическое устройство с обмоткой из алюминиевого провода, отличающееся тем, что по меньшей мере на одном конце алюминиевого провода оно содержит соединительный элемент, охарактеризованный в п.1. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в нем имеется корпус катушки и сердечник, вокруг которых выполнена обмотка; на корпусе катушки имеется полость, в которой закреплена указанная соединительная пружина; обмотка, корпус катушки, сердечник и по меньшей мере часть соединительной пружины покрыты изолирующей краской, которая на соединительной пружине покрывает, по меньшей мере, то место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа и между выступом и кромками отверстия. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на соединительной пружине вне выступа предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине; указанная изолирующая краска не покрывает указанное место соединения; в устройстве предусмотрен футляр, который покрывает соединительную пружину и в котором имеется отверстие, соответствующее указанному месту соединения, служащее для того, чтобы направить подводимый извне провод на указанное место соединения. 11. Способ изготовления соединительного элемента для алюминиевого провода, отличающийся тем, что из каркасной полоски соединительной пружины, изготовленной из первого металла, штампуют выступ и загибают его так, чтобы пружинная сила загнутого выступа придавила выступ к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа; по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрывают вторым металлом, который мягче, чем указанный первый металл; алюминиевый провод с изолированным покрытием вводят в промежуток между выступом и кромками отверстия у выступа таким образом, чтобы введенный алюминиевый провод проходил над отверстием. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия, покрывают изолирующей краской. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что покрытие изолирующей краской осуществляют погружением в изолирующую краску целого электрического устройства, содержащего указанный соединительный элемент, с соединительной пружиной и алюминиевым проводом. 14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что из ленты, изготовленной из первого металла, штампуют ленту для устанавливаемых друг за другом соединительных пружин таким образом, чтобы место отреза отделяло соединительные пружины друг от друга и чтобы на каждой соединительной пружине был выступ, отштампованный из ее каркасной полоски, служащий для дальнейшего изготовления соединительного элемента для алюминиевого провода; указанную ленту направляют через процесс электролитического покрытия с целью покрытия соединительных пружин вторым металлом; соединительные пружины с покрытием отрезают от ленты в месте пазиков, отделяющих находящиеся друг за другом соединительные пружины. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что отрезанную соединительную пружину закрепляют в полости, образованной опорной частью электрического устройства, содержащего указанный соединительный элемент, таким образом, чтобы выступ, отштампованный из каркасной полоски, остался видимым; алюминиевый провод с изолированным покрытием вводят в промежуток между выступом и кромками отверстия, не разрушая изолирующую поверхность в тех местах, которые попадают на кромки выступа и отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа.
Евразийское 023866 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2016.07.29
(21) Номер заявки 201270586
(22) Дата подачи заявки
2012.05.22
(51) Int. Cl.
H01R 4/62 (2006.01) H01F 27/28 (2006.01) H01R 43/16 (2006.01)
(54)
СОЕДИНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОВОДА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КОМПОНЕНТЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОМПОНЕНТ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ
АЛЮМИНИЕВОГО ПРОВОДА
(56) DE-A1-4131852 US-A-5726619 SU-A3-1083929 SU-A-2694189
(31) 20115507
(32) 2011.05.24
(33) FI
(43) 2013.01.30
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ХЕЛВАР ОЙ АБ (FI)
(72) Изобретатель:
Ветеляйнен Миика (FI)
(74) Представитель:
Хмара М.В., Рыбаков В.М. (RU)
(57) В соединении алюминиевого провода имеется изготовленная из первого металла листообразная соединительная пружина с каркасной полоской и выступом, отштампованным из нее. На каркасной полоске имеется отверстие у выступа. При помощи пружинной силы выступ прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа. Алюминиевый провод с изолирующим покрытием проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия. По меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрыты вторым металлом, который мягче, чем упомянутый первый металл.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области соединения проводов в компонентах. В первую очередь, изобретение относится к методике изготовления алюминиевого провода с целью достижения необходимой электропроводности и коррозионной стойкости соединения.
Предшествующий уровень техники
Трансформаторы, дроссели и другие электрические компоненты, требующие значительной индуктивности, часто содержат одну или несколько обмоток, которые изготовлены методом обматывания изолированного провода вокруг корпуса и/или сердечника катушки. Направляющий провод, т.е. обмоточный провод, изготовлен обычно из меди и его изолирующее, т.е. эмалевое, покрытие выполнено из полимерного канифоля, который в целях достижения необходимой изолирующей способности и прочности может состоять из нескольких слоев. Для присоединения такого электрического компонента к более обширной системе к концам обмоточного провода следует присоединить соединители, которые обычно механически опираются о корпус катушки или о другую механическую опорную часть электрического компонента.
Электрические компоненты производятся в промышленном масштабе большими сериями, поэтому при их изготовлении следует объединить простые и автоматизируемые этапы изготовления с надежностью, долговечностью и высоким качеством компонента, изготовляемого по этой методике. Особенно соединение между концом обмоточного провода и присоединяемым к нему соединителем следует изготовлять с минимальными затратами. Дроссели используются как ограничители тока на светильниках, эксплуатационные условия которых могут быть неблагоприятными для электрических компонентов, например подвергаться вибрации и коррозии. Соединения должны как можно лучше выдержать такие нагрузки.
На фиг. 1 представлено известное соединение на дросселе светильного прибора. Соединительная пружина 101 изготовлена из металлического листа методом штамповки. Она имеет каркасную полоску 102, которую называют также рамочной полоской, из которой отштампован выступ 103. При штамповке выступ 103 загнут за пределы каркасной полоски 102. Конец направляющего провода 104 вводится в щель между выступом 103 и каркасной полоской 102. Конец направляющего провода держится на своем месте, так как его прижимает пружинная сила, создаваемая выступом 103. При штамповке кромки отверстия, образовавшегося на каркасной полоске 102, и кромки выступа 103 остаются острыми, в связи с чем при введении направляющего провода 104 в промежуток между ними разрушается его эмалевое покрытие. Таким образом возникает электропроводящий контакт между направляющим проводом 104 и соединительной пружиной 101.
На фиг. 2 представлено размещение соединения в электрическом компоненте, изображенном на фиг. 1. Соединительная пружина загнута в середине каркасной полоски 102 на угол примерно 90°, и ее конец, который находится ближе к выступу 103, введен в щель на корпусе катушки 201. На другом конце каркасной полоски 102 имеется отверстие, на кромке которого отштампованы один или несколько стопорных язычков. Конец провода 202, подводимый извне, вводится в отверстие, в силу чего стопорный язычок 203 препятствует его отсоединению. Соединение на фиг. 1 и 2 известно на основании финского патента № FI 89116 В.
Разница в цене меди и алюминия и, в некоторых случаях, также меньшая плотность алюминия привели к тому, что на многих индуктивных компонентах медный провод лучше заменить алюминиевым направляющим проводом. Но параметры алюминиевого направляющего провода отличаются от медного настолько, что многие решения соединения, разработанные для медного провода, признаны неподходящими для алюминия. Алюминий не проводит электричество, как медь, поэтому требуется, чтобы электропроводящее поперечное сечение соединений было больше. Алюминий - металл значительно менее неблагородный, чем медь, т.е. он ниже в гальванической серии металлов. Материалом для соединений широко используются оловянные и фосфорные бронзы, которые в гальванической серии металлов находятся выше меди. Большая разница в электроотрицательности между соединительным металлом и алюминиевым направляющим проводом вызывает разъедание соединения, если соединение намокнет или окажется подверженным электролиту.
Сущность изобретения
Цель изобретения заключается в создании соединения алюминиевого провода для электрического компонента с достижением в соединении достаточной электропроводности и сопротивляемости условиям эксплуатации. Цель изобретения заключается, в первую очередь, в том, чтобы соединение алюминиевого провода было подходящим для серийного промышленного производства при невысоких затратах. Кроме того, целью изобретения является создание электрического компонента, в котором используется вышеописанное соединение алюминиевого провода, а также способа выполнения соединения алюминиевого провода в электрическом компоненте.
Цели изобретения достигаются при использовании соединительной пружины с каркасной полоской и отштампованным из нее выступом для ввода алюминиевого провода в промежуток между каркасной полоской и выступом, покрывая его вторым металлом, который мягче того металла, из которого изготовлена соединительная пружина. Кроме того, при достижении целей изобретения помогает изолирующая
краска, используемая для покрытия места, по которому алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия.
Соединение алюминиевого провода согласно изобретению отличается признаками отличительной части пункта формулы, относящегося к соединению алюминиевого провода.
Изобретение распространяется также на электрический компонент с обмоткой из алюминиевого провода. Электрический компонент отличается признаками отличительной части пункта формулы, относящегося к электрическому компоненту.
Кроме того, изобретение относится к способу выполнения соединения алюминиевого провода в электрическом компоненте. Способ отличается признаками отличительной части пункта формулы, относящегося к способу.
Перечень чертежей
Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на его модификации и на прилагаемые чертежи, где
фиг. 1 представляет одно из соединений согласно уровню техники,
фиг. 2 - использование соединения в электрическом компоненте по фиг. 1,
фиг. 3 - соединение алюминиевого провода согласно одной из модификаций изобретения,
фиг. 4 - поперечное сечение по узлу А-А фиг. 3,
фиг. 5 - соединение алюминиевого провода согласно одной из модификаций изобретения, фиг. 6 - соединение алюминиевого провода согласно одной из модификаций изобретения, фиг. 7 - электрический компонент согласно одной из модификаций изобретения, фиг. 8 - окраску погружением электрического компонента согласно фиг. 7, фиг. 9 - узел электрического компонента согласно одной из модификаций изобретения и фиг. 10 представляет схематически способ согласно одной из модификаций изобретения. В изложенном выше описании уровня техники ссылки сделаны на фиг. 1 и 2, в связи с чем в следующем описании изобретения и его модификаций ссылки сделаны, в первую очередь, на фиг. 3-10. На фигурах используются одни и те же ссылочные номера для деталей, соответствующих друг другу. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Важно, что в соединении, представленном на фиг. 1 и 2, отпала необходимость в разрушении покрытия медного провода с изолированным покрытием в тех местах, которые находятся напротив кромок выступа и отверстия на каркасной полоске у выступа. Методика штамповки отличается тем, что из листообразной заготовки изготовляется часть путем штамповки (как в этом случае выступ 103), на обеих кромках поверхности среза остается называемый заусенцем острый участок, немного выходящий за пределы общей плоскости поверхности. В многих случаях считается мешающим и поэтому его хотят снять или сократить его образование, но в этом случае от заусенца есть польза. Изучением поверхностей среза отштампованных соединительных пружин и мест соединения соединительных пружин и медных проводов установлено, что заусенец играет значительную роль при разрушении изолирующего покрытия при создании электрического контакта между соединительной пружиной и медным проводом. При изготовлении соединительных пружин, соответствующих уровню техники, особое внимание необходимо обращать на изготовление и техническое обслуживание инструмента штамповки, чтобы он образовывал правильный заусенец и чтобы соединительные пружины в отношении к заусенцу оставались одинаковыми по качеству также при больших сериях изготовления.
Кроме образования заусенца считается, что материал для изготовления соединительной пружины имеет важное значение. Широкоиспользуемый материал для изготовления электрических соединений -медный сплав, известный также под сокращением CuSn6, который называют оловянной бронзой. Его состав 5,5-7,0% олова, 0,01-0,4% фосфора и остальное - медь. Ввиду содержания фосфора сплав называют также фосфористой бронзой. Он обладает относительно высокой прочностью на растяжение, благодаря чему из него легко изготовлять также другие конструкции, от которых требуется высокая прочность на изгибание. Благодаря высокому содержанию меди сплав обладает хорошей гальванической совместимостью с медным обмоточным проводом. Оловянная бронза или фосфористая бронза отличается относительно высокой твердостью: в зависимости от состава ее твердость по Роквеллу составляет примерно 80 или более, в то время как твердость чистой меди по Роквеллу - менее 40. Считается, что достаточная твердость материала помогает оставаться заусенцу острым, когда он проникает через изоляцию, покрывающую медный провод. После разрушения изоляции заусенец должен сделать достаточно глубокий надрез в поверхности медного провода, чтобы электропроводящая контактная поверхность стала достаточно большой.
При исследовании, в результате которого сделано изобретение, пробовали присоединить одножильный алюминиевый провод к известной соединительной пружине, изготовленной из оловянной или фосфористой бронзы. При испытании использовали три разные соединительные пружины, которые отличались друг от друга заусенцем, который образовывался на кромках выступа и отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа. В качестве контрольного предмета использовали одножильный медный провод одинаковой толщины с таким же изоляционным покрытием, как на алюминиевом проводе. При испытании было замерено падение напряжения, т.е. падение напряжения в соединении. Результаты
В таблице видно, что падение напряжения, вызванное соединением из алюминиевого провода, было во всех случаях больше, чем у медного провода. В двух случаях из трех оно явно превысило 15 мВ, которое считается предельно допустимым максимумом падения напряжения в соединении. Результаты поражают тем, что алюминий мягче меди (твердость алюминия по Роквеллу менее 10) и изолирующий отделочный материал проводов в том и другом случае одинаковый, в связи с чем можно ожидать, что заусенец в соединительной пружине проникает в алюминиевый провод лучше, чем в медный провод.
На фиг. 3 и 4 схематически представлено соединение 301 алюминиевого провода согласно одной из модификаций изобретения. Соединение имеет изготовленную из первого металла листообразную соединительную пружину, на которой расположена каркасная полоска 302 и отштампованный из него выступ 303 таким образом, что на каркасной полоске у выступа 303, 302 имеется отверстие. Конструкция напоминает представленное на фиг. 1 известное техническое решение, по которому при помощи пружинной силы выступ 303 прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске 302 у выступа 303. Подходящая пружинная сила достигается при помощи складок, образованных при штамповке на выступе
303.
Одножильный алюминиевый провод 304 с изолирующим покрытием проходит над отверстием у выступа между выступом 303 и кромками отверстия. Это особенно ясно видно на фиг. 4, который является схематическим поперечным сечением узла А-А фиг. 3. На фиг. 4 с целью графической ясности преувеличены размеры тонких и узких деталей. Алюминиевый провод представлен под номером 401 и его изолирующее покрытие под номером 402. Выступ 303 и кромки отверстия на каркасной полоске, находящегося у выступа, покрыты вторым металлом, который мягче вышеуказанного первого металла, из которого изготовлена соединительная пружина. Слой с покрытием представлен на фиг. 4 под номером
403.
В увеличенной части фиг. 4 представлена упрощенная схема узла, где кромка выступа 303 образует электропроводящий контакт с алюминиевым проводом 401. Несмотря на то, что покрытие 403 выполнено из металла, который мягче заусенца на кромке выступа 303, и хотя он несколько закругляет форму заусенца, он все равно проникает через изолирующее покрытые 402 алюминиевого провода. Он также прижат к поверхности алюминиевого провода 401, в результате чего на покрытии 403, или на поверхности алюминиевого провода 401, или на том и другом имела место деформация. В схематическом изображении фигуры 410 предполагается, что покрытие 403 хорошо сохранило форму, но в поверхности алюминиевого провода 401 образовалась впадина. Это может не соответствовать фактической ситуации, но существенно то, что возникает электропроводящий контакт и что электропроводящая площадь достаточно большая.
Существенно такое же явление происходит во всех четырех местах, на которых кромка выступа или отверстия прижата к алюминиевому проводу. Количество кромок на соединении, спрессовывающихся напротив алюминиевого провода, - две пары, т.е. всего четыре: первая кромка выступа и соответствующая ей первая кромка отверстия, а также вторая кромка выступа и соответствующая ей вторая кромка отверстия. Ввиду того что выступ отштампован из каркасной полоски, кромка выступа и соответствующая ей кромка отверстия расположены довольно точно друг против друга и образуют клешнеобразную конструкцию. Изобретение само по себе не требует, чтобы они располагались точно друг против друга. В одной из модификаций изобретения каркасная полоска и/или выступ прессуется в определенном месте, чтобы сделать их тоньше. В месте прессования материал каркасной полоски и/или выступа становится шире, вследствие чего отверстие становится уже, чем выступ (или выступ становится шире, чем отверстие) и кромки выступа и отверстия больше не располагаются точно друг против друга. Такое решение известно, например, на основании финского патента номер FI 89116 В.
Когда соединительную пружину наподобие той, которая показана на фиг. 3 и 4, подвергли тому же испытанию, результаты которого на ранее известных соединительных пружинах изображены в таблице, было обнаружено, что падение давления на соединении составило лишь 8,9 мВ. Другими словами, соединения оказалась лучше, чем электропроводность соединений, сделанных ранее известными соединительными пружинами на медном проводе. Ввиду того, что контролируемое разрушение изоляционного материала и проникание заусенца в поверхность направляющего провода традиционно считается зави
сящим от твердости оловянной или фосфористой бронзы и остроты заусенца, особенно поражает то, что покрытие соединительной пружины значительно более мягким металлом улучшило электропроводность соединения алюминиевого провода.
С точки зрения надежности недостаточно, чтобы электропроводность в только что сделанном соединении была хорошая. Необходимо, чтобы она осталась хорошей и в дальнейшем, особенно при условиях, которые нагружают соединение и могут вызывать неисправности. Соединение, представленное на фиг. 3 и 4, обладает хорошими основными свойствами против колебания температуры, так как благодаря длине и форме выступа 303 его пружинная сила меняется мало, хотя при изменении температуры меняются соотношения размеров между деталями в силу того, что коэффициенты теплого расширения алюминиевого провода и металла соединительной пружины различаются. И в случае, если вибрация немного сдвигает алюминиевый провод с места, выступ все еще крепко прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске, алюминиевый провод и после сдвига останется на месте.
Однако проблемой может стать электрохимическая коррозия. Алюминий находится на очень низком уровне в гальванической серии металлов; ниже него находятся только чистый уран, кадмий, бериллий, цинк и магний. Зато упругие медные сплавы, такие как фосфористая бронза, из которой изготовляется соединительная пружина, находятся на относительно высоком уровне в гальванической серии металлов. Если алюминиевое соединение алюминиевого провода подвергается воздействию электролита, который образует даже слабоэлектропроводящий контакт между деталями из алюминия и фосфористой бронзы, то большая разница металлов в электроотрицательности (т.е. большая разница в размещении в гальванической серии металлов) означает, что алюминий может сильно корродировать.
Влияние электрохимической коррозии можно уменьшить, если для материала покрытия соединительной пружины выбрать металл, который помимо вышеописанной мягкости находится в гальванической серии металлов между алюминием и металлом, из которого изготовлена соединительная пружина. Если в качестве первого металла использовать оловянную или фосфористую бронзу, то вторым металлом, т.е. материалом отделочного покрытия соединительной пружины, лучше использовать олово. Другими вариантами могут быть, например, индий, свинец, ниобий или некоторые виды латуни, но они имеют недостатки, такие как высокая цена или ядовитость. Кроме латуни в качестве второго металла можно использовать также какой-нибудь другой металлический сплав, обладающий вышеуказанными свойствами.
Выше констатировано, что для достижения необходимой электропроводности в только что сделанном соединении достаточно, чтобы выступ и кромки отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа, были покрыты вторым металлом.
Во избежание электрохимической коррозии полезно, чтобы расстояние между алюминиевым проводом и узлом, содержащим оголенную оловянную или фосфористую бронзу, было максимально большим. По этой причине может быть полезно, чтобы вся соединительная пружина была покрыта сплошным слоем из указанного металла. Также с точки зрения технологии изготовления может быть полезно выполнить сплошное покрытие по всей соединительной пружине. Ниже представлено более подробное описание одного из лучших методов изготовления соединения согласно одной из модификаций изобретения. Представлено также подробное описание выполнения покрытия.
Для изучения электрохимической коррозии был проведен тест, при котором с соединительной пружиной, изготовленной из оловянной или фосфористой бронзы, был соединен медный или алюминиевый провод и соединение было подвергнуто 5%-ному соляному туману на 96 ч при температуре 35°С. Результаты представлены в нижеследующей таблице. Каждый из типов соединения и защиты был протестирован в количестве не менее 10 шт. В графе "Результат" указано падение напряжения, замеренное после подвергания соединения соляному туману.
Тип и защита соединения
Результат
Соединительная пружина CuSn6, медный провод, защита осуществлена изолирующей краской
12 мВ
Соединительная пружина CuSn6, алюминиевый провод, защита осуществлена акриловым клеем UV
16-50 мВ
Соединительная пружина CuSn6, алюминиевый провод, защита осуществлена 1-компонентным эпоксидом
23 мВ
Соединительная пружина CuSn6, алюминиевый провод, защита осуществлена изолирующей краской
32 мВ
Соединительная пружина CuSn6, оловянное покрытие, алюминиевый провод, нет защиты
бесконечный
Соединительная пружина CuSn6, оловянное покрытие, алюминиевый провод, защита осуществлена изолирующей краской
9-й мВ
Под акриловым клеем UV подразумевается клей на основе акрила, который затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. На предпоследней строке таблицы видно, что покрытие соединительной пружины металлом, который в гальванической серии металлов находится между алюминием и указанным первым металлом (в этом случае покрытие соединительной пружины оловом) не является достаточно хорошим решением для изготовления такого соединения, которое должно быть коррозионно-стойким. Под бесконечным падением напряжения подразумевается, что алюминиевый провод при тестировании оборвался из-за коррозии.
С другой стороны, в таблице видно, что покрытие соединительной пружины оловом значительно повышает коррозионную стойкость соединения. В случаях, когда алюминиевый провод присоединен к соединительной пружине, не имеющей покрытия, ни один из опробованных видов защиты (акриловый клей UV, 1-компонетный эпоксид, изолирующая краска) не защитил соединения так, чтобы оно и после теста было одобрено, т.е. чтобы падение напряжения составило не более 15 мВ. Зато указанная на последней строке таблицы соединительная пружина с оловянным покрытием, в котором в качестве защиты соединения использовали изолирующую краску, создала и после подвергания соединения соляному туману более маленькое падение напряжения, чем соответствующее по уровню техники соединение медного провода, защищенного изолирующей краской.
На фиг. 5 схематически представлено соединение алюминиевого провода 501, в котором алюминиевый провод с изолирующим покрытием 304 проходит над отверстием у выступа между выступом 303 и кромками отверстия каркасной полоски 502. Соединительная пружина изготовлена из первого металла, лучше из оловянной или из фосфористой бронзы. В этом случае предполагается, что, по меньшей мере, выступ 303 и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа были покрыты вторым металлом, который мягче первого металла, хотя металлическое покрытие отдельно не показано на фиг. 5. Соединительную пружину и алюминиевый провод 304 покрывает изолирующая краска 503, по меньшей мере, в том месте, в котором алюминиевый провод 304 проходит над отверстием у выступа между выступом 303 и кромками отверстия на каркасной полоске 502.
В качестве изолирующей краски можно использовать любую такую краску, лак, клей или смолу, которая образует защищающую от влаги пленку и которая сама не вызывает коррозию и не является электролитом (т.е. сама не образует и не содействует образованию коррозии в соединении). Примером изолирующей краски является нитрокраска на основе полиэфира, изготовляемая, например, АО "Тикку-рила" под наименованием Fontetherm. Fontetherm - это зарегистрированный торговый знак А/О "Тикку-рила". Под нитрокраской подразумевается краска, затвердевающая при температуре, которая значительной более высокая, чем обычная комнатная температура. Изолирующие краски или канифоли относительно широко используются при изготовлении электрических компонентов, имеющих не менее одной катушки. Т.н. пропитка катушки канифолью, помимо защиты от влаги, увеличивает механическую прочность, склеивая витки обмоточного провода и заполняя пустоты внутри обмотки.
На фиг. 5 и 6 показано, что на соединительной пружине вне выступа 303 предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине. На соединительной пружине по фиг. 5 приведено два решения на основе стопорных язычков. Одно из них состоит из стопорного язычка 504 и отверстия, которое остается на каркасной полоске соединительной пружины у отштампованного стопорного язычка. Второй представленный вариант - это отверстие, из кромки которого отштампованы два или более стопорных язычков 505. На соединительной пружине по фиг. 6 имеется одно место соединения, которое состоит из конца 604 соединительной пружины, сформированного в виде плоского соединителя "папа", и отштампованного в нем стопорного отверстия. Такое место соединения может служить примером в том случае, когда на конце провода, соединяемого с ним, установлен т.н. соединитель "мама" ABIKO (Abiko -зарегистрированный торговый знак шведской фирмы "Abiko"). На фиг. 5 и 6 показано, что изолирующая краска 503 не доходит до места соединения, которое предназначено для провода (не для алюминиевого провода 304), соединяемого с соединительной пружиной. Это основывается на предположении, согласно которому соединение указанного другого провода осуществляется только после нанесения изолирующей краски, вследствие чего доведение изолирующей краски до места соединения может затруднить образование достаточно электропроводящего контакта между соединительной пружиной и указанным другим проводом.
На фиг. 7 показано схематическое поперечное сечение электрического компонента согласно одной из модификаций изобретения. В этом случае используется магнитный дроссель осветительного прибора, но с точки зрения изобретения его можно заменить и любым другим электрическим компонентом, имеющим обмотку из алюминиевого провода. На фиг. 7 обмотка представлена под номером 701, и согласно изобретению по меньшей мере на одном из концов алюминиевого провода выполнено вышеописанное соединение. На устройстве по фиг. 7 это означает, что в соединении установлена листообразная изготовленная из первого металла соединительная пружина, из каркасной полоски 702 которой отштампован выступ 703. На каркасной полоске имеется отверстие у выступа. При помощи пружинной силы выступ 703 прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске 702 у выступа. Одножильный алюминиевый провод 704 с изолирующим покрытием проходит над отверстием у выступа 703 и между кромками отверстия. По меньшей мере выступ 703 и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа
покрыты вторым металлом (отдельно не показано на чертеже), который мягче, чем упомянутый первый металл.
На электрическом компоненте, представленном на фиг. 7, имеется корпус катушки 705 и сердечник 706, вокруг которых выполнена обмотка 701. На корпусе катушки 705 имеется полость 707, в которой закреплена соединительная пружина. Кроме того, на чертеже схематически представлены донный лист 708 электрического компонента и боковая стенка 709, один из концов которой выполнен в виде крючка 710. На фиг. 8 представлен один из способов для обработки такого полуготового собранного электрического компонента изолирующей краской. Полуготовый электрический компонент подвешивается узлом крючкообразной формы 710 на подвеску 801 и погружается в изолирующую краску 802 настолько глубоко, чтобы изолирующая краска покрыла на соединительной пружине место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия. Однако электрический компонент целиком не погружают в изолирующую краску, чтобы место соединения на другом конце соединительной пружины осталась оголенным. После погружения изолирующая краска затвердевает (отдельно на чертеже не показано).
На фиг. 9 представлена часть компонента, сборка которого продолжалась после нанесения изолирующей краски. Как отмечено выше, на соединительной пружине вне выступа 703 (в этом случае близко к самому крайнему концу) предусмотрено место для соединения провода 901, прикрепляемого к соединительной пружине. Изолирующая краска не покрывает указанное место соединения, в связи с чем создание электропроводящего контакта между соединительной пружиной и прикрепляемым к ней проводом 901 осуществляется просто: достаточно, чтобы провод коснулся соединительной пружины и был надежно закреплен. В электрическом компоненте имеется футляр 902, который изготовлен, например, из пластмассы и который покрывает соединительную пружину и тот конец электрического компонента, на котором находится соединительная пружина. В футляре 902 имеется отверстие 903, соответствующее указанному месту соединения, которое служит для того, чтобы направить провод 901, подводимый извне футляра 902, на указанное место соединения. На фиг. 9 соединительная пружина загнута по середине каркасной полоски приблизительно на угол 90°. Место соединения состоит из отштампованного стопорного язычка и отверстия, сделанного им на каркасной полоске. Отверстие 903 в футляре 902 находится у места соединения, в связи с чем провод 901, вводимый через отверстие 903, попадает на место соединения, толкает стопорный язычок вперед и загибает его так, чтобы конец провода 901 проскользнул мимо стопорного язычка и зафиксировался на месте.
На фиг. 10 схематически представлен способ изготовления соединения алюминиевого провода согласно одной из модификаций изобретения. Стадия 1001 является стадией предварительного формования соединительных пружин, при которой из длинной металлической ленты предварительно формируют соединительные пружины одну за другой, не отделяя их друг от друга. Металлическая лента изготовлена из вышеуказанного первого металла, например, из оловянной или фосфористой бронзы. На стадии 1001 из каркасной полоски каждой из соединительных пружин, изготовленных из первого металла, штампуют выступ и загибают его (во многих местах) так, чтобы пружинная сила загнутого выступа придавила выступ на кромки отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа. В результате получается отштампованная лента, которую при необходимости можно намотать для транспортировки с одной стадии на другую. Место отреза, например, отштампованный пазик или сужение, может отделить друг от друга соединительные пружины, расположенные на ленте одна за другой, но это не обязательно. Из каркасной полоски каждой из соединительных пружин отштампован выступ для дальнейшего изготовления соединения алюминиевого провода.
На стадии 1002, по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрывают вторым металлом, который мягче, чем упомянутый первый металл. Одним из недорогих способов для выполнения покрытия является непрерывное нанесение электролитического слоя, при котором полоска, отштампованная на предыдущей стадии, направляется через электролитический процесс с целью покрытия соединительной пружины сплошным слоем второго металла. Первый бассейн или первые бассейны процесса могут быть бассейнами для поверхностной обработки, в которых поверхность отштампованной полоски подготавливается так, чтобы к ней прилип отделочный металл. При основном электролитическом покрытии отштампованная лента направляется в раствор электролита, в котором погружен анод или несколько анодов, изготовленных из отделочного металла. Между лентой и анодом или анодами создается разность потенциалов, образуется электрический ток, протекающий через электролит, который отделяет материал от анода и заставляет его прилипнуть к поверхности ленты, выполняющей функцию катода. Покрытие накапливается относительно равномерно по всем отштампованным поверхностям, которые являются оголенными в электролите. Параметрами процесса, такими как напряжение между анодом и катодом, размещение анода (анодов), состав и концентрация электролита, размеры и количество бассейнов, расположенных друг за другом, а также скорость движения отштампованной ленты в процессе можно повлиять на толщину и равномерность образующегося покрытия. Если первым металлом является CuSn6, а вторым олово, то хорошей толщиной покрытия считается 10-12 мкм, замеренное на плоской поверхности.
В результате покрытия получается отштампованная лента с покрытием. С точки зрения промыш
ленных производственных процессов обработка непрерывной ленты часто проще, чем обработка отдельных деталей, поэтому отрезание соединительных пружин от ленты лучше отложить до тех пор, пока это разумно с точки зрения техники изготовления. На фиг. 10 предполагается, что на стадии 1003 соединительные пружины с покрытием отрезаются от ленты в местах отреза, отделяющих соединительные пружины, которые находятся друг за другом, и что отрезанная соединительная пружина закрепляется на стадии 1004 в полости, образованной опорной частью в электрическом компоненте. Выступ, отштампованный из каркасной полоски, остается видимым временно, чтобы его можно было использовать для изготовления алюминиевого провода.
Процесс изготовления может быть и таким, что отштампованная лента с покрытием, содержащая находящиеся друг за другом соединительные пружины, поступает на монтаж сплошной, причем соединительная пружина, находящаяся в данный момент на конце ленты, вводится в полость, образованную опорной частью в электрическом компоненте, и только после этого установленную таким образом соединительную пружину сгибают и отрезают от ленты. Вне зависимости от порядка стадий 1003 и 1004 предварительно затянутый алюминиевый провод с изолированным покрытием на стадии 1005 вводится в промежуток между выступом и кромками отверстия, находящегося на каркасной ленте у выступа, таким образом, чтобы введенный на место алюминиевый провод проходил у выступа над отверстием, находящимся на каркасной ленте.
Изобретение само по себе не исключает возможность преднамеренного разрушения изолирующего покрытия или его снятия на конце провода до ввода провода в промежуток между каркасной лентой и выступом. Отмечено, что заусенец на кромках отреза соединительной пружины, покрытой более мягким металлом, достаточен для разрушения изоляции алюминиевого провода в необходимой степени при его вводе, согласно изобретению алюминиевый провод с изолирующим покрытием вводится в промежуток между выступом и кромками отверстия, не разрушая до этого изолирующую поверхность в тех местах, которые попадают на кромки выступа и кромки отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа.
На стадии 1006, по меньшей мере, место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия каркасной полоски, покрывают изолирующей краской. Как отмечено на фиг. 8, один из хороших методов для нанесения краски на стадии 1006 - окраска погружением. Для нанесения покрытия изолирующей краской по этому методу целый электрический компонент с соединительной пружиной и алюминиевым проводом погружается в изолирующую краску. Стадия окраски включает в себя также возможное затвердение краски. В результате стадии 1006 получается электрический компонент, в котором соединение алюминиевого провода защищено против тяжелых условий окружающей среды.
По вышеуказанному методу покрытие соединительных пружин выполняется вторым металлом до их отрезки от ленты. Из этого следует, что от места отрезки видимым остается первый металл, который в гальванической серии металлов находится на относительно высоком уровне и который даже в готовой продукции не покрывается вторым металлом. Видимой остается малая часть первого металла и размещается на самом конце соединительной пружины. Если готовый компонент попадает в условия повышенной влажности, то оголенная часть первого металла может вызвать разъедание таких металлов, которые в гальванической серии металлов находятся значительно ниже, чем первый металл. Изолирующая краска помогает препятствовать этому в тех местах, которые покрыты изолирующей краской. При желании еще уменьшить образование коррозии, покрывая также место отреза, можно провести дополняющую окраску изолирующей краской после того, как подводимый извне провод подключен к месту соединения на самом конце соединительной пружины.
Изобретение не ограничивается вышеописанными формами выполнения. Несмотря на то, что выше описана штамповка только одного выступа из каждой каркасной полоски, к изобретению относятся также такие соединительные пружины, из каркасной полоски которых штампуется два или несколько выступов. Все они могут использоваться для изготовления соединения алюминиевого провода, или к разным выступам одной и той же соединительной пружины можно присоединить провода, изготовленные из разных материалов. Изобретение не ограничивает того, какие формы соединительной пружине придаются, например, для ее крепления или для облегчения ее загибания или придания другой формы. Соединительная пружина не должна обязательно быть листообразной; с точки зрения изобретения достаточно, чтобы та часть каркасной полоски, из которой штампуется выступ, имела листообразную форму.
Хотя выше рассматривали только нанесение изолирующего слоя краски путем погружения, изобретение не исключает возможность использования и других методов окраски и образование одного или несколько защищающих слоев в соединении. Как указано выше, защита изолирующей краской или другой защитной пленкой сама по себе не обязательна, если есть уверенность в том, что соединение не подвергается воздействию влажности. Так как изолирующую краску, а именно окраску погружением широко используют также при изготовлении таких электрических компонентов, в которых нет алюминиевого провода, защиту соединения изолирующей краской легко осуществить также на ранее используемых технологических линиях. Достаточно, чтобы направления окраски были отрегулированы так, чтобы соединение алюминиевого провода было покрыто краской.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Соединительный элемент для алюминиевого провода, выполненный в виде листообразной изготовленной из первого металла соединительной пружины, на которой расположены каркасная полоска и отштампованный из нее выступ таким образом, что на каркасной полоске у выступа имеется отверстие, и при помощи пружинной силы выступ прижат к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа, отличающийся тем, что, по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрыты вторым металлом, который мягче, чем указанный первый металл, при этом соединительный элемент выполнен таким образом, что закрепляемый в нем алюминиевый провод с изолирующим покрытием проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия.
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что указанный второй металл находится в гальванической серии металлов между алюминием и указанным первым металлом.
3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что первым металлом является оловянная или фосфористая бронза, а вторым - олово.
4. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительная пружина покрыта сплошным слоем указанного второго металла.
5. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительная пружина и алюминиевый провод покрыты изолирующей краской в том месте, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия.
6. Элемент по п.5, отличающийся тем, что указанной изолирующей краской является нитрокраска на основе полиэфира.
7. Элемент по п.5 или 6, отличающийся тем, что
на соединительной пружине вне выступа предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине;
указанная изолирующая краска не покрывает указанное место соединения.
8. Электрическое устройство с обмоткой из алюминиевого провода, отличающееся тем, что по меньшей мере на одном конце алюминиевого провода оно содержит соединительный элемент, охарактеризованный в п.1.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что
в нем имеется корпус катушки и сердечник, вокруг которых выполнена обмотка;
на корпусе катушки имеется полость, в которой закреплена указанная соединительная пружина;
обмотка, корпус катушки, сердечник и по меньшей мере часть соединительной пружины покрыты изолирующей краской, которая на соединительной пружине покрывает, по меньшей мере, то место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа и между выступом и кромками отверстия.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что
на соединительной пружине вне выступа предусмотрено место для провода, присоединяемого к соединительной пружине;
указанная изолирующая краска не покрывает указанное место соединения;
в устройстве предусмотрен футляр, который покрывает соединительную пружину и в котором имеется отверстие, соответствующее указанному месту соединения, служащее для того, чтобы направить подводимый извне провод на указанное место соединения.
11. Способ изготовления соединительного элемента для алюминиевого провода, отличающийся тем, что из каркасной полоски соединительной пружины, изготовленной из первого металла, штампуют выступ и загибают его так, чтобы пружинная сила загнутого выступа придавила выступ к кромкам отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа;
по меньшей мере, выступ и кромки отверстия на каркасной полоске у выступа покрывают вторым металлом, который мягче, чем указанный первый металл;
алюминиевый провод с изолированным покрытием вводят в промежуток между выступом и кромками отверстия у выступа таким образом, чтобы введенный алюминиевый провод проходил над отверстием.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, место, где алюминиевый провод проходит над отверстием у выступа между выступом и кромками отверстия, покрывают изолирующей краской.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что покрытие изолирующей краской осуществляют погружением в изолирующую краску целого электрического устройства, содержащего указанный соединительный элемент, с соединительной пружиной и алюминиевым проводом.
14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что
из ленты, изготовленной из первого металла, штампуют ленту для устанавливаемых друг за другом соединительных пружин таким образом, чтобы место отреза отделяло соединительные пружины друг от друга и чтобы на каждой соединительной пружине был выступ, отштампованный из ее каркасной полоски, служащий для дальнейшего изготовления соединительного элемента для алюминиевого провода;
указанную ленту направляют через процесс электролитического покрытия с целью покрытия со
единительных пружин вторым металлом;
соединительные пружины с покрытием отрезают от ленты в месте пазиков, отделяющих находящиеся друг за другом соединительные пружины.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что
отрезанную соединительную пружину закрепляют в полости, образованной опорной частью электрического устройства, содержащего указанный соединительный элемент, таким образом, чтобы выступ, отштампованный из каркасной полоски, остался видимым;
алюминиевый провод с изолированным покрытием вводят в промежуток между выступом и кромками отверстия, не разрушая изолирующую поверхность в тех местах, которые попадают на кромки выступа и отверстия, находящегося на каркасной полоске у выступа.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
023866
- 1 -
(19)
023866
- 1 -
(19)
023866
- 1 -
(19)
023866
- 1 -
(19)
023866
- 4 -
023866
- 10 -
- 11 -
|
