用于將鋁線電觸點(diǎn)接通的方法和用于實(shí)施該方法的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將鋁線在接觸面上電觸點(diǎn)接通的方法，其中，在外周面上具有氧化層的鋁線用絕緣漆包裹并且與所述接觸面超聲波鍵合。根據(jù)本發(fā)明，在超聲波鍵合之前，將待施設(shè)在所述接觸面上以形成所述電觸點(diǎn)接通的鋁線段去除絕緣，其中，將在外周面上包圍具有氧化層的鋁線的絕緣漆在電等離子體的作用下移除。此外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施上述方法的系統(tǒng)。
【專利說明】用于將鋁線電觸點(diǎn)接通的方法和用于實(shí)施該方法的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將鋁線在接觸面上電觸點(diǎn)接通的方法，其中，在外周面上具有氧化層的鋁線用絕緣漆包裹并且與所述接觸面超聲波鍵合。此外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，主要使用銅線來制造電動(dòng)馬達(dá)的線圈和繞組。最近一個(gè)時(shí)期，出于成本原因還使用鋁線，尤其是在大件數(shù)和大價(jià)格壓力下制造產(chǎn)品的情況下，例如在白色潔具領(lǐng)域所用的電動(dòng)馬達(dá)(用于洗碗機(jī)、洗衣機(jī)等的泵驅(qū)動(dòng)器)的情況下。在這種情況下已證實(shí)的是，與銅線不同，鋁線會(huì)不好地、尤其是不足以以可復(fù)制的且可靠的方式被釬焊。相應(yīng)地，借助為銅線設(shè)立的釬焊方法來將鋁線電觸點(diǎn)接通是有問題的。代替于此已知的是，將鋁線在接觸面(襯底)上以超聲波的方式鍵合。在這種情況下，鋁線被擠壓力擠壓而抵靠接觸面并且在超聲波的作用下被焊接。在這種情況下，在方法技術(shù)上，在外周面上包圍鋁線的外部氧化層是重要的。該氧化層構(gòu)成用于通常平坦的金屬接觸面的硬質(zhì)摩擦配合件，并且因此有助于鋁線的鍵合能力。
[0003]在將鋁線用于線圈或馬達(dá)繞組時(shí)，各個(gè)鋁線繞組必須相互絕緣。出于這個(gè)原因，絕緣漆在外周面上包圍鋁線。在廣泛的探索性試驗(yàn)中已證實(shí)的是，絕緣漆對(duì)鋁線的鍵合能力造成非常不利的影響。被絕緣漆包圍的鋁線利用已知的鍵合方法會(huì)不夠好地、尤其是不可復(fù)制地、不可靠地且不能過程可靠地鍵合到接觸面上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此本發(fā)明的目的是，提供一種用于將絕緣漆從鋁線至少局部地去除的方法，該方法可被過程可靠地應(yīng)用并且可低成本地實(shí)施。
[0005]在大量試驗(yàn)系列中從 申請(qǐng)人:這方面首先嘗試將絕緣漆以機(jī)械的方式從鋁線去除。在這種情況下已證實(shí)的是，除了絕緣漆以外，通常也會(huì)去除或至少損壞鋁線的外部氧化層。由于氧化層的損壞，導(dǎo)致鋁線較不好地鍵合。盡管當(dāng)氧化層被去除或損壞時(shí)，該氧化層自動(dòng)地重新生成。然而，為此需要的時(shí)間在過程觀點(diǎn)來看是不利的。
[0006]此外嘗試以熱處理的方式去除絕緣漆。由于鋁線的小直徑和相應(yīng)低的熱容量,過程可靠的熱處理是極其困難的。在此，在鋁線上能夠產(chǎn)生尤其是在鋁的熔融溫度方面被視為臨界的溫度。因此，由于熱處理，能夠改變鋁線的組織，并且觸點(diǎn)接通的耐久性成為問題。
[0007]為了解決所述目的，最終被證明非常有效的是，將為了形成電觸點(diǎn)接通而施設(shè)到接觸面上的鋁線段在超聲波鍵合之前去除絕緣，其方式為，在電等離子體的作用下將在外周面上包圍具有氧化層的鋁線的絕緣漆移除。
[0008]本發(fā)明的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，在借助于電等離子體將鋁線段去除絕緣時(shí)，既不會(huì)不允許地?fù)p壞鋁線的氧化層，也不會(huì)將鋁線的組織改變?yōu)橛绕涫窃阪I合連接的長期穩(wěn)定性方面呈現(xiàn)不利的效果。就此而言，能夠通過使用等離子體來避免尤其是在光學(xué)上不能以簡單的方式識(shí)別出的損壞，例如不利的組織改變。通過等離子體處理而目的明確地移除絕緣漆，不會(huì)對(duì)鋁線的鍵合能力或機(jī)械穩(wěn)定性或氧化層產(chǎn)生不允許的不利影響。此外已證實(shí)的是，該方法步驟是過程可靠的，也就是可復(fù)制的以及可自動(dòng)化的。鋁線尤其是在白色潔具的領(lǐng)域中用于變壓器的線圈或電動(dòng)馬達(dá)的馬達(dá)繞組或其它電磁驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠特別有利地應(yīng)用在直徑為0.1mm至0.7mm的鋁線中。
[0009]在本發(fā)明的意義上，電等離子體是指具有自由的載流子(離子、電子和/或帶電分子)的任意氣體。等離子體能夠作為由中性粒子和帶電粒子構(gòu)成的混合物或者僅包含帶電粒子。優(yōu)選使用所謂的“常壓等離子體或大氣壓等離子體”。
[0010]在溫度方面，電等離子體設(shè)定為，使得一方面所述電等離子體熱到足以將在鋁線或氧化層上的漆層完全地或部分地熔融，并且另一方面所述電等離子體不燒毀所述鋁線或者不導(dǎo)致不利的結(jié)構(gòu)改變或組織改變。不同的試驗(yàn)已證實(shí)，尤其在從200°c至低于620°C的溫度范圍內(nèi)獲得滿意的結(jié)果。根據(jù)溫度，在考慮鋁線幾何結(jié)構(gòu)的情況下將過程時(shí)間選擇為，使得不發(fā)生鋁線段的不允許的損壞。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，在一個(gè)周期操作中首先將鋁線段去除絕緣，并且然后將鋁線超聲波鍵合。通過實(shí)現(xiàn)周期操作，能夠有利地改進(jìn)該方法的自動(dòng)化并且提高生產(chǎn)率。用于將鋁線段去除絕緣的第一過程時(shí)間和用于將鋁線超聲波鍵合的第二過程時(shí)間尤其能夠彼此匹配為，使得確保特別是自動(dòng)鍵合的高度充分利用。因此，該周期操作尤其也改善觸點(diǎn)接通方法的經(jīng)濟(jì)性。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，周期時(shí)間小于10秒、優(yōu)選小于I秒并且特別優(yōu)選小于0.5秒。低的周期時(shí)間有利地產(chǎn)生高的生產(chǎn)率。為了實(shí)現(xiàn)所提及的周期時(shí)間，尤其能夠同時(shí)將多個(gè)鋁線段去除絕緣。因此補(bǔ)償了去除絕緣的方法步驟需要比鍵合過程長的持續(xù)時(shí)間，也就是說，第一過程時(shí)間大于第二過程時(shí)間。由去除絕緣的持續(xù)時(shí)間與鍵合時(shí)間(包括用于線處理、定位鍵合頭等的非生產(chǎn)時(shí)間)之比能夠確定并行地去除絕緣的鋁線段的數(shù)量。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，首先將鋁線段去除絕緣，并且然后在時(shí)間上緊接著將鋁線鍵合到接觸面上。優(yōu)選地，在去除絕緣的結(jié)束和鍵合之間小于300秒、尤其是小于30秒。因此有利地改進(jìn)了該方法的經(jīng)濟(jì)性，這是因?yàn)殇X線的臨時(shí)儲(chǔ)存不再必要。這兩個(gè)方法步驟尤其能夠在一個(gè)共同的設(shè)備中或者由一個(gè)唯一的自動(dòng)裝置來實(shí)施。
[0014]典型地，去除絕緣的鋁線段與接觸面、例如插頭的接觸面鍵合。相應(yīng)的鋁線段能夠自身定位在接觸面上并且預(yù)先固定。為此例如能夠在插頭上設(shè)置凸起、凹槽等。在鋁線段固定在觸點(diǎn)或插頭上之后，鋁線能夠有利地借助于電等離子體去除絕緣。因此，鍵合面一方面用作電等離子體的鏡面或反射面，并且另一方面用于散熱。接觸部位例如能夠預(yù)先處理以準(zhǔn)備鍵合?？赡苣軌蛟诮佑|面上設(shè)置相應(yīng)硬質(zhì)的覆層，該覆層有助于鍵合過程。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，在一個(gè)方法步驟中，將鋁線的兩個(gè)鋁線段或不同繞組線的多個(gè)鋁線段去除絕緣。因此能夠有利地將線圈或繞組的兩個(gè)自由線端或者不同繞組線的多個(gè)鋁線段在時(shí)間上相鄰地觸點(diǎn)接通。例如以如下方式觸點(diǎn)接通電動(dòng)馬達(dá)的繞組，即:連續(xù)地首先鍵合繞組的第一自由線端，并且接著鍵合繞組的第二自由線端。為此將兩個(gè)線端事先去除絕緣。在此，所述去除絕緣優(yōu)選同時(shí)進(jìn)行。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，鋁線在將鋁線段去除絕緣期間運(yùn)動(dòng)。鋁線尤其能夠在去除絕緣期間被輸送給鍵合工具。因此有利地縮短了用于單個(gè)鋁線段的加工時(shí)間，這是因?yàn)槿コ^緣和輸送的過程并行。因此，當(dāng)電化學(xué)蝕刻過程至少大致與鋁線在等離子體中的精確位置無關(guān)時(shí)，鋁線尤其能夠在去除絕緣期間特別良好地運(yùn)動(dòng)。
[0017]當(dāng)連續(xù)方法式實(shí)現(xiàn)去除絕緣時(shí)，鋁線在去除絕緣期間輸送也是有利的，在所述連續(xù)方法中在時(shí)間上錯(cuò)開地電化學(xué)處理預(yù)設(shè)數(shù)量的或可變數(shù)量的鋁線段以去除絕緣漆。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，用于將鋁線段去除絕緣的作用時(shí)間選擇為，使得原本設(shè)置在鋁線段上的絕緣漆的至少50%、優(yōu)選至少75%以及特別優(yōu)選至少85%被去除，和/或使得鋁線段的至少50%的外周面、優(yōu)選鋁線段的多于75%的外周面、以及尤其優(yōu)選鋁線段的多于85%的外周面不具有絕緣漆。有利地，通過去除50%的絕緣漆或通過露出至少50%的外周面而在隨后的鍵合期間獲得足夠的觸點(diǎn)接通。因此，可能殘留的絕緣漆對(duì)鍵合過程不會(huì)造成不利的影響而致使過程可靠性成為問題或者不能夠確保電觸點(diǎn)接通。試驗(yàn)證實(shí)，去除至少75%的絕緣漆或露出至少75%的外周面既進(jìn)一步有助于過程可靠性也進(jìn)一步有助于電觸點(diǎn)接通能力。隨發(fā)展趨勢(shì)適用的是，更多露出的外周面面積以及更少的絕緣漆有助于鍵合能力和可電觸點(diǎn)接通性。在這個(gè)背景下要理解的是，當(dāng)絕緣漆被完全去除或鋁線段完全露出時(shí)，獲得特別好的結(jié)果。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，在定向的探索性試驗(yàn)中求出并且然后在生產(chǎn)操作中固定地預(yù)先給定用于不同鋁線的和/或不同絕緣漆的第一過程時(shí)間以及尤其是電等離子體對(duì)鋁線段的作用時(shí)間。通過在準(zhǔn)備階段確定用于具體的待加工的鋁線的和在其上設(shè)置的絕緣漆的作用時(shí)間，能夠特別簡單地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作。當(dāng)在準(zhǔn)備階段中確定用于將鋁線段去除絕緣的作用時(shí)間時(shí)，尤其獲得固定的周期時(shí)間。在該方法的可自動(dòng)化性方面，這是有利的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，在將鋁線段去除絕緣期間求出漆移除量，并且在考慮該漆移除量或由漆移除量和至今的作用時(shí)間確定的漆移除率的情況下，確定剩余的作用時(shí)間或者生成用于將鋁線段去除絕緣的結(jié)束信號(hào)。通過可變地確定作用時(shí)間或單獨(dú)地生成用于去除絕緣的結(jié)束信號(hào)而實(shí)現(xiàn)高度的過程可靠性。只要確定還沒有移除足夠多的絕緣漆或者僅露出不足夠的外周面部分，那么繼續(xù)所述去除絕緣的過程。移除率例如能夠通過監(jiān)控電的或化學(xué)的過程參數(shù)、通過求出重量或通過提供圖像的傳感器來確定。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，將由鋁線和接觸面構(gòu)成的接觸部位用密封層涂覆。該密封層保護(hù)接觸部位免受外部的機(jī)械和化學(xué)影響。所述密封層能夠由任何適宜的材料(例如油漆、粘合劑或合成樹脂)形成。該密封層能夠?qū)崿F(xiàn)為自硬化的包封層。該硬化同樣能夠在活化介質(zhì)、例如UV光的作用下進(jìn)行。如果使用漆用于密封層，那么所述漆例如被噴上或涂上。粘合劑的涂抹有利地通過涂上或滴上來進(jìn)行。漆和粘合劑都能夠構(gòu)成為可UV硬化的。就此而言，在涂上漆或粘合劑后，密封層通過UV光硬化。為了密封，能夠進(jìn)一步涂上澆注料，例如雙組分澆注料。在施設(shè)澆注料時(shí)，能夠帶有或不帶有用于使?jié)沧⒘铣尚蔚男颓坏毓ぷ鳌＠缒軌騼H密封接觸部位。同樣能夠密封、尤其是塑料包封整個(gè)繞組系統(tǒng)。
[0022]此外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施上述方法的系統(tǒng)，其具有能夠在電等離子體的作用下將在外周面上包圍具有氧化層的鋁線的絕緣漆移除的裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將鋁線在接觸面上電觸點(diǎn)接通的方法，其中，在外周面上具有氧化層的鋁線用絕緣漆包裹并且與所述接觸面超聲波鍵合，其特征在于，在超聲波鍵合之前，將待施設(shè)在所述接觸面上以形成所述電觸點(diǎn)接通的鋁線段去除絕緣，其中，將在外周面上包圍具有氧化層的鋁線的絕緣漆在電等離子體的作用下移除。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以限定的形式調(diào)節(jié)所述電等離子體的溫度，并且所述電等離子體優(yōu)選具有高于200°C且低于620°C的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在一個(gè)周期操作中，首先將所述鋁線段去除絕緣，并且然后將所述鋁線超聲波鍵合。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，周期時(shí)間小于10秒、優(yōu)選小于I秒、并且特別優(yōu)選小于0.5秒。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，鋁線段的去除絕緣和鋁線的隨后的鍵合在時(shí)間上緊接著地實(shí)施，其中，在所述鋁線段的去除絕緣的結(jié)束和所述鋁線用于超聲波鍵合的輸送之間尤其是小于300秒、優(yōu)選小于30秒。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，同時(shí)將所述絕緣漆從多個(gè)鋁線段移除。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，同時(shí)將鋁線的兩個(gè)鋁線段去除絕緣。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述鋁線在將鋁線段去除絕緣期間運(yùn)動(dòng)并且尤其是被輸送給鍵合工具。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，用于將鋁線段去除絕緣的作用時(shí)間選擇為，使得原本設(shè)置在所述鋁線段上的絕緣漆的至少50%、優(yōu)選至少75%、并且特別優(yōu)選至少85%被去除，和/或使得所述鋁線段的至少50%的外周面、優(yōu)選所述鋁線段的多于75%的外周面、并且尤其優(yōu)選所述鋁線段的多于85%的外周面不具有所述絕緣漆。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在定向的探索性試驗(yàn)中求出并且然后在生產(chǎn)操作中固定地預(yù)先給定用于不同鋁線的和/或不同絕緣漆的作用時(shí)間。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，在將鋁線段去除絕緣期間求出漆移除量，并且在考慮所述漆移除量的情況下確定剩余的作用時(shí)間和/或生成用于將鋁線段去除絕緣的結(jié)束信號(hào)。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，由所述鋁線和所述接觸面構(gòu)成的觸點(diǎn)在所述超聲波鍵合之后被密封并且尤其是用包封層覆蓋。
13.一種用于實(shí)施如權(quán)利要求1至12之一所述的用于將鋁線在接觸面上電觸點(diǎn)接通的方法的系統(tǒng)，其中，在外周面上具有氧化層的鋁線用絕緣漆包裹并且與所述接觸面超聲波鍵合，并且其中在超聲波鍵合之前，將待施設(shè)在所述接觸面上以形成所述電觸點(diǎn)接通的鋁線段去除絕緣，其特征在于，該系統(tǒng)具有能夠在電等離子體的作用下將在外周面上包圍具有氧化層的鋁線的絕緣漆移除的裝置。
【文檔編號(hào)】H02G1/12GK103474918SQ201310220119
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】H·布哈拉, C·邁爾 申請(qǐng)人:漢寧電氣工廠有限責(zé)任兩合公司