扁平电缆的金属芯线一体化连接方法以及扁平电缆与流程

本发明涉及一种扁平电缆的金属芯线一体化连接方法，在所述扁平电缆中，未包裹绝缘皮的多根金属芯线并排布置，并且本发明还涉及一种利用上述一体化连接方法制造的扁平电缆。

背景技术：

在日常生活中，为了实现电气部件之间的电气连接，经常使用电缆。这种电缆可用于例如共用设施、办公自动化设备或安装在机动车中的电子装置中的布线，也可用于电动汽车的电池包内的模块之间的连接。作为这种电缆，其中未包裹绝缘皮的多根金属芯线并排布置的扁平电缆是常见的，其中每根金属芯线是由多根金属丝例如铜丝扭转在一起而形成或者多根金属丝平行布置在一起而形成。为了使得保证连接强度并且使用时各金属芯线不松散，需要使各金属芯线在预定部位处一体化连接。

图1示出了对于这种扁平电缆，使金属芯线一体化连接的传统方法。如图1所示，执行根据传统的一体连接方法的装置包括上侧电极110、下侧电极120、由左右一对模块130、140构成的定位机构。上侧模块110可以相对于下侧电极120在上下方向上移动，左右一对模块130、140设置在下侧电极120的相对两侧上并且可以在水平方向上相对移动从而将其间距调整为预定值。在进行一体化连接时，首先，将扁平电缆100放置在下侧电极120的上表面上，并且位于左右一对模块130、140之间，所述扁平电缆100包括并排布置的多根电线101(图中是6根)，每一根电线101都是不包括绝缘皮的金属芯线。接着，基于预先根据扁平电缆100的宽度所设定的预定值，移动模块130、140，从而将扁平电缆100定位在下侧电极120上且位于左右一对模块130、140之间，防止了扁平电缆100在左右方向上的移位。然后，使上侧电极110向下移动直至接触扁平电缆100并且给予扁平电缆100适当的压力。接下来，将上侧电极110和下侧电极120通电，并且按照要求调试适当的电压，获得高温。在上侧电极110和下侧电极120的高温以及压力下，扁平电缆100的各电线101的金属芯线熔化并且熔接(固化)在一起，从而实现了在预定部位处金属芯线之间的一体化连接，如图2所示。通过使扁平电缆100沿着纵向移动从而改变扁平电缆处于上侧电极110和下侧电极120之间的位置，能够在扁平电缆的多个部位处进行如上的一体化连接工序。

利用上述传统的一体化连接方法，其是在一定的温度以及压力的作用下完成的，温度可以通过上下电极达到要求，并且通过移动电极，可以在上下方向上给予扁平电缆一定的压力，从而完成熔接。然而，由于左右一对模块130、140之间的距离是设定值，对扁平电缆并不给予压力，所以导致在上述的一体化连接过程中，只存在上下方向上的压力，因此一体化的电缆在熔接部位处容易散开，造成连接强度下降，导电性能劣化。

为了解决上述问题，考虑增加上侧电极110和下侧电极120的温度以及对于扁平电缆的压力，以期望更加稳定的一体化连接。但是，这样可能会导致扁平电缆中存在单根金属芯线或者构成金属芯线的金属丝在熔接位置处的断裂，以及发热严重的技术问题。因此，这种方法并非是优选的。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提出了一种扁平电缆的金属芯线一体化连接方法，使得在进行扁平电缆的金属芯线的一体化连接过程中，能够获得稳定的连接强度并且防止单根金属芯线或构成金属芯线的金属丝断裂。

具体地，本发明第一方面提供了一种用于使并排布置的多根金属芯线一体化连接的连接方法，该方法包括：

将所述金属芯线的预定部位放置在下侧接合模块的上表面上，

利用定位机构使所述金属芯线在左右方向上定位，从而限制所述金属芯线在左右方向上的移动，

将由金属制成的加强材料放置在处于下侧接合模块上的所述金属芯线上，从而所述金属芯线在上下方向上位于所述加强材料与所述下侧接合模块的上表面之间，

使与下侧接合模块对应设置的上侧接合模块下降，直至接触所述加强材料，以及

利用所述上侧接合模块和下侧接合模块对所述金属芯线和所述加强材料施加超声波焊接或电阻焊接，使得所述预定部位处的金属芯线以及所述加强材料一体地连接在一起。

本发明第二方面还提供了一种用于使并排布置的多根金属芯线一体化连接的连接方法，该方法包括：

将由金属制成的加强材料放置在下侧接合模块上，

将所述金属芯线的预定部位放置在处于下侧接合模块上的所述加强材料上，从而所述加强材料在上下方向上位于所述金属芯线与所述下侧接合模块的上表面之间，

使与下侧接合模块对应设置的上侧接合模块下降，直至接触所述金属芯线，以及

利用所述上侧接合模块和下侧接合模块对所述金属芯线和所述加强材料施加超声波焊接或电阻焊接，使得所述预定部位处的金属芯线以及所述加强材料一体地连接在一起，

其中，所述金属芯线在所述预定部位处利用定位机构在左右方向上定位，从而限制所述金属芯线在左右方向上的移动。

根据上述第一和第二方面，由于在一体化连接过程中另外使用了由金属制成的加强材料，在超声波焊接或者电阻焊接的过程中，加强材料由于受到超声波振动或者加热而与各根金属芯线一起连接在一起，实现了一体化连接。由于加强材料能够掺入在各金属芯线之间，加强了各根金属芯线之间的连接性能，所以能够得到更好的连接性能，提高连接强度，提升导电性，避免了现有熔接技术中熔接部位易散开，或者增加电极温度和压力时熔接部位处的单根金属芯线易断裂的问题。

在上述第二方面的连接方法中，优选的是，在使所述上侧接合模块下降之前，还包括将另一金属加强材料放置在所述金属芯线的所述预定部位上的步骤，使得所述金属芯线的所述预定部位的上下表面均具有金属加强材料。

由于所述金属芯线的所述预定部位的上下表面均具有金属加强材料，所以进一步提高了连接强度和导电性能。

在上述第一和第二方面的连接方法中，所述定位机构是一对左右定位块，通过在左右方向上将所述预定部位处的金属芯线夹置在之间而实现所述定位。

在上述第一和第二方面的连接方法中，所述定位机构是形成在所述下侧接合模块的上表面或/和所述上侧接合模块的下表面中的凹槽，所述金属芯线容纳在所述凹槽中以实现所述定位。

通过设置定位结构，防止了扁平电缆的金属芯线在一体化连接过程中在左右方向上的移位，避免了由于这种移位而导致的扁平电缆的受压不一致、连接劣化的问题。

在上述第一和第二方面的连接方法中，所述加强材料覆盖所述扁平电缆的整个宽度。因此，能够确保扁平电缆的每根金属芯线都能够与加强材料均匀地一体化连接在一起。

在上述第一和第二方面的连接方法中，当所述金属芯线由铜或铜合金制成时，构成所述加强材料的金属选自如下：铜或铜合金、铁系金属以及锡或锡合金；当所述金属芯线由铝或铝合金制成时，构成所述加强材料的金属选自如下：铝或铝合金、铁系金属以及锡或锡合金。

通过上述材料的选择，金属芯线与加强材料容易熔合在一起，并且不影响整体导电性能。

在上述第一和第二方面的连接方法中，每根所述金属芯线可以通过扭绞多根金属丝或平行紧密布置多根金属丝而形成，每根金属丝均不具有绝缘皮。由于该设置，金属芯线的加工方便、成本低廉，有利于散热，并且如果需要可以通过整体包覆绝缘皮而进行绝缘防护。

另外优选地，还包括在所述扁平电缆的非一体化连接部位，将构成所述金属芯线的所述金属丝的一部分切断，从而被切断的金属丝能够从其它金属丝分离以形成分支金属芯线，所述分支金属芯线用于检测电压。

通过上述设置，在有电压检测需要时，仅需要从扁平电缆的非一体化连接部位利用工具切断一部分金属丝，并且将切断的这些金属丝末端连接到电压检测装置，例如压接于电压检测端子，即可以实现电压的检测，操作十分方便，且基本不会影响整个扁平电缆制品的导电性。相比之下，在传统的操作中，通常是需要预先进行电缆的分支操作等，不仅工艺比本发明复杂，而且由于分支还影响了整个电缆制品的导电性，但在本发明中，由于仅是从电缆制品的中间某点切断了一小部分金属丝，切断点一侧的金属丝用作分支金属芯线，而切断点另一侧的金属丝仍然原样保留在扁平电缆中，对于电缆制品整体导电性的影响可以忽略不计。

本发明还提供了一种扁平电缆，该扁平电缆包括并排布置的多根金属芯线，该多根金属芯线在预定部位处通过上面所述的方法而一体地连接在一起。

附图说明

图1是示出传统的扁平电缆一体化连接方法的示意图。

图2是示出传统的扁平电缆一体化连接方法的示意图。

图3是本发明的扁平电缆一体化连接方法的示意图。

图4是本发明的扁平电缆一体化连接方法的流程图。

具体实施方式

以下，通过参考附图描述本发明的具体实施方式，将会对本发明的技术内容以及效果更加理解。

图3示出了根据本发明的扁平电缆一体化连接方法。扁平电缆与传统的扁平电缆一致，其包括并排布置的多根金属芯线，且每根金属芯线不具有绝缘皮。在本实施例中，每根金属芯线可以是由多根金属丝扭绞或缠绕在一起而形成的金属芯线或者是多根金属丝紧密平行排列而形成的金属芯线，也可是由一根金属丝形成的金属芯线，并且每根金属丝均不具有绝缘皮。所述金属芯线或金属丝均可以是直接购买的市售产品，也可以通过将被覆电线的绝缘皮在预定部位处进行剥除而得到的。在本实施例中，如图所示，以金属芯线由多根金属丝绞合或缠绕而形成并且采用6根金属芯线为例，6根的数量仅是一个实例，并非是限制性的，其仅仅是为了便于说明本发明的原理，在实际应用中，金属芯线的根数可能是大于或小于6根的。采用不具有绝缘皮的金属芯线的原因是：这种结构的金属芯线的加工方便、成本低廉，可加工性优异，有利于散热，可操作性高，并且如果需要，可以后续通过整体包覆绝缘皮而进行绝缘防护。构成所述金属芯线的金属丝可以是铝或铝合金的金属丝，或者是铜或铜合金的金属丝。实施例中以金属丝和所形成的金属芯线均具有圆形横截面为例，实际上，横截面也可以其它形状，例如椭圆形、矩形等等。

如图3所示，执行本发明的一体化连接方法的装置包括：在上下方向上对置设置的上侧接合模块10和下侧接合模块20，扁平电缆1能够放置在下侧接合模块20的上表面上，并且上侧接合模块10能够相对于下侧接合模块20上下移动；以及设置在下侧接合模块20的横向相对两侧处的一对左侧模块30和右侧模块40，该左侧模块30和右侧模块40能够横向相对移动，从而将其之间的间距调整至预定值，并且限制放置在下侧接合模块20上的扁平电缆的横向(左右方向)移动，从而该左侧模块30和右侧模块40能够用作扁平电缆1的定位/限位机构。

例如，如图3所示，扁平电缆1的宽度尺寸可以设置成与下侧接合模块20的宽度尺寸一致，并且左侧模块30和右侧模块40之间的间距也与下侧接合模块20的宽度尺寸一致，从而当扁平电缆1放置在下侧接合模块20的上表面上时，左侧模块30和右侧模块40能够限制扁平电缆1在左右方向上，即，横向上的移位。

需要注意的是，上面描述的左侧模块30和右侧模块40并非是必要的部件，仅仅是用于在左右方向上对所放置的扁平电缆1进行定位的定位机构的一个实例。

代替上述左侧模块30和右侧模块40，定位机构还可以是形成在下侧接合模块20的上表面中和/或上侧接合模块10的下表中的凹槽。这将在后面详细描述。

下面，将参考图3和图4详细描述根据本实施例的扁平电缆一体化连接方法。

首先，将所述扁平电缆1的预定部位放置在下侧接合模块20上，即，下侧接合模块20的上表面上(步骤s1)。将左侧模块30和右侧模块40在横向上移动，直至其间距达到预定值，本实施例中是下侧接合模块20的宽度值，从而扁平电缆1在左右方向上夹置在左侧模块30和右侧模块40之间，实现了在左右方向上的定位/限位，防止了在一体化连接过程中扁平电缆1在左右方向上的偏移(步骤s2)。此后，将由金属制成的加强材料50放置在处于下侧接合模块20的上表面上的扁平电缆1上，从而扁平电缆1的金属芯线在上下方向上位于加强材料50与所述下侧接合模块20之间(步骤s3)。之后，使与下侧接合模块20对应设置的上侧接合模块10下降，直至接触所述加强材料50，从而对加强材料50施加预定的压力(步骤s4)。最后，利用所述上侧接合模块10和下侧接合模块20对扁平电缆1的金属芯线和加强材料50施加超声波焊接或电阻焊接，使得所述预定部位处的金属芯线与加强材料50一体地连接在一起(步骤s5)。

关于上述上侧接合模块10和下侧接合模块20，其可以是能够施加超声波焊接的焊头，也可以能够施加电阻焊接的电极。关于上述加强材料50，其可以是薄的金属片、金属块等，材料可以是易于与金属芯线一体化熔接的铜或铜合金、铝或铝合金、铁系金属以及锡或锡合金等。例如，当金属芯线为铜或铜合金时，加强材料50可以采用铜或铜合金、铁系金属、锡或锡合金等；当金属芯线为铝或铝合金时，加强材料50可以采用铝或铝合金、铁系金属、锡或锡合金等。金属芯线与加强材料的选择不采用铜或铜合金与铝或铝合金的组合是因为铝易于氧化，如果在一体化连接部分是铜系金属与铝系金属组合的话，会造成导电率不稳定。因此，如上所述，金属芯线与加强材料的选择优选是使用上述组合形式。

根据本实施例的上述一体化连接方法，由于增加了加强材料50的使用，在超声波焊接或者电阻焊接的过程中，加强材料50由于受到超声波振动或者加热而与各根金属芯线一起连接在一起，实现了一体化连接。在这种情况下，由于加强材料50能够掺入在各金属芯线(金属丝)之间，加强了各根金属芯线(金属丝)之间的连接性能，所以能够得到更好的连接性能，提高连接强度，提升导电性，避免了现有熔接技术中熔接部位易散开，或者增加电极温度和压力时熔接部位处的单根金属芯线易断裂的问题。

根据本实施例的上述一体化连接方法，其仅仅是简单地说明了在一个部位处进行一体化连接的步骤，通过使得扁平电缆与上侧接合模块和下侧接合模块相对移动，可以在适当的其它部位处利用同样的方法实现其它部位处的一体化连接。即，如图4所示，可以包括步骤s6，当判定扁平电缆1的所有预定部分均完成了一体化连接时，结束一体化连接进程，得到了最终的扁平电缆制品；当判定并非所有的预定部位均完成了一体化连接时，步骤回到s1，进行相应部位的一体化连接工序，直至结束。

根据本实施例的上述一体化连接方法，可以理解的是，为了使得加强材料与扁平电缆的各金属芯线之间的接触稳定且压力均匀，加强材料50在左右方向上优选覆盖扁平电缆1的整个宽度，并且优选具有均匀的厚度。因此，能够使得加强材料50所受到的压力均匀，从而均匀地与各根金属芯线熔合在一起。

另外，在根据本实施例的上述一体化连接方法中，使用左侧模块30和右侧模块40作为定位机构实现扁平电缆在左右方向上的定位。在这种情况下，加强材料50的宽度如图3所示是与扁平电缆1的宽度一致的，从而加强材料50与扁平电缆1一起都位于左侧模块30和右侧模块40之间，使得实现了加强材料50与扁平电缆1这两者在左右方向上的定位，避免了由于在连接过程中加强材料50与扁平电缆1的左右移位而造成的连接劣化。但是，并不局限于此。例如，也可以是该加强材料50的宽度大于扁平电缆1的宽度，从而左侧模块30和右侧模块40仅对扁平电缆实现左右方向上的定位，在这种情况下，即使加强材料50可能在左右方向上偏移，由于其宽度大于扁平电缆1的宽度，所以也能够保证加强材料50整体覆盖在扁平电缆1上方，确保加强材料的受压均匀且均匀地与各根金属芯线熔合。在这种情况下，由于不需要专门制备或者冲裁金属材料至预定尺寸，所以节省时间和成本。

另外，可以省略左侧模块30和右侧模块40。在这种情况下，可以在下侧接合模块20的上表面上形成向下凹入的凹槽，从而扁平电缆1可以放置在该凹槽中，从而实现左右方向上的定位。加强材料50可以如上所述放置或者不放置在凹槽中，只要其能够覆盖扁平电缆的整个宽度即可。在加强材料50也放置在凹槽中的情况下，凹槽的深度优选是高于扁平电缆的厚度(即，构成扁平电缆1的金属芯线的外径)且低于扁平电缆与加强材料的总厚度，以便保证在上下侧接合模块10、20与扁平电缆1接合时能够对扁平电缆1和加强材料50施加充分的压力且实现定位/限位作用；凹槽的宽度基本等于或稍微小于扁平电缆1和加强材料50的宽度，以易于将扁平电缆1和加强材料50放置在凹槽中。

另外，类似地，凹槽也可以是形成为在上侧接合模块10的下表面上向内凹入的凹槽，从而在上侧接合模块10下降并且将加强材料50和扁平电缆1容纳在凹槽内时，实现了对于加强材料50和扁平电缆1的左右方向上的定位。需要注意的是，由于在这种情况下，上侧接合模块10首先接触加强材料50，所以扁平电缆1和加强材料50的宽度优选是一致的，凹槽的宽度基本等于或稍微小于扁平电缆1和加强材料50的宽度，以易于将扁平电缆1和加强材料50放置在凹槽中。凹槽的深度优选是高于加强材料50的厚度且低于扁平电缆1与加强材料50的总厚度，以便保证在上下侧接合模块10、20与扁平电缆1接合时能够对扁平电缆1和加强材料50施加充分的压力。

另外，在根据本实施例的上述一体化连接方法中，加强材料50是在放置了扁平电缆1之后在放置在扁平电缆1的上表面上。但是，也可以是先将加强材料50放置在下侧接合模块20上，然后再将扁平电缆1放置在加强材料上。或者可以是在扁平电缆1的上下两侧上都放置加强材料50。另外，也可以是先对上侧接合模块10和下侧接合模块施加超声振动或者通电，再使得上侧接合模块10下降。另外，还可以是在上侧接合模块10和下侧接合模块20上都设置作为定位机构的凹槽。

换句话说，图4的流程图中仅仅示出了一种操作顺序作为实例，实际上，只要合理地包括这些步骤，操作顺序是可以适当调整的。而且，可以理解的是，上侧接合模块与下侧接合模块的超声波焊接或者电阻焊接，可以是仅对上侧接合模块和下侧接合模块中的一者施加超声振动和通电，也可以是对上侧接合模块和下侧接合模块两者施加超声振动和通电。

通过上述方法，可以在预定部位处使得扁平电缆的多根金属芯线连同加强材料一起一体化地连接在一起，通过仅仅简单地放置加强材料，即可以实现增加连接强度和提高导电性，操作简单，成本低廉。而且，由于扁平电缆的各根金属芯线之间掺入或者说包覆有加强材料，加强材料可以起到所谓的粘合剂作用，避免金属芯线散开或者断裂，保证了制品的完整性，使得在利用该扁平电缆进行电气部件之间的连接时，电流能够均匀地流经每根金属芯线，保护了扁平电缆不会因局部电流过大而发热严重。

当扁平电缆的所有预定部位均已经按照上述方法实现了金属芯线之间的一体化连接之后，完成了该扁平电缆制品，从而可以利用该扁平电缆制品来连接电气部件，实现期望的电气连接。

另外，在连接时，存在有时需要检测该扁平电缆的电压情况，这时，仅需要从扁平电缆的非一体化连接部位利用工具切断一小部分的金属丝，并且将所切断的这些金属丝的末端连接到电压检测装置，例如压接于电压检测端子，即可以实现电压的检测，操作十分方便且基本不会影响整个扁平电缆制品的导电性。相比之下，在传统的操作中，通常是需要预先进行电缆的分支操作等，不仅工艺比本发明复杂，而且由于整体分支还影响了整个电缆制品的导电性，但在本发明中，由于仅是从电缆制品的中间某点切断了一小部分金属丝，切断点一侧的金属丝用作分支金属芯线，而切断点另一侧的金属丝仍然原样保留在扁平电缆中，因此对于电缆制品整体导电性的影响可以忽略不计。

在制作上述分支金属芯线时，可以根据测电压需要的电压检测端子的大小来确定需要切断的金属丝的数量，以便保证所切断的这些金属丝能够确实地压接于端子。例如，如一根金属芯线的横截面积是5sq，并排为7根则成为35sq的扁平电缆，每一根5sq的金属芯线具有65根金属丝(例如铜丝)绞合或缠绕在一起(65根是按照日标的铜丝尺寸所确定的)。因此，如果端子的电线压接部的横截面积是0.5sq，则切断7根金属丝是合适的，如果电压检测端子的电线压接部的横截面积是1.25sq，则切断16根金属丝是合适的。

另外，关于扁平电缆的预定的一体化连接部位，其可以是以等间隔均匀分布的各部位，或者是在该扁平电缆有弯曲需求时，优选形成在该弯曲部分附近，或者在该弯曲部分附近形成的较密，从而有助于保持弯曲形态。

另外，关于本发明的扁平电缆，上述实施例以六根金属芯线并排布置成一行的情况进行了说明。但是可以理解的是，本发明并不局限于此，扁平电缆的金属芯线的根数并不局限于六根，而且金属芯线并排布置也并非局限于并排布置成一行的情况，只要多根金属芯线整体并排布置成扁平形态即可，例如，可以是多根金属芯线布置成两行以上的情况。

上面已经详细地描述了本发明，可以理解的是，本领域技术人员能够在本发明的范围做各种改进。