DE202022104731U1 - Electrical connection conductor - Google Patents

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Abstract

Elektrischer Verbindungsleiter umfassend einen verdrillten Litzenleiter (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (10) zumindest an einer Fügestelle mittels Umformung kompaktiert ist.

Figure DE202022104731U1_0000
Electrical connecting conductor comprising a twisted stranded conductor (10), characterized in that the stranded conductor (10) is compacted at least at one joint by means of reshaping.
Figure DE202022104731U1_0000

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKFIELD OF APPLICATION AND PRIOR ART

Die Erfindung betrifft einen elektrischer Verbindungsleiter umfassend eine Litzenleiter sowie ein Elektronikmodul, insbesondere ein Leistungselektronikmodul umfassend einen elektrischen Verbindungsleiter.The invention relates to an electrical connecting conductor comprising a stranded conductor and an electronics module, in particular a power electronics module comprising an electrical connecting conductor.

Als Litzenleiter wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein aus dünnen Einzeldrähten bestehender elektrischer Leiter bezeichnet. Als verdrillter Litzenleiter wird ein Litzenleiter bezeichnet, bei welchen die Einzeldrähte zu einem Strang verdreht, verdrillt oder verwürgt sind. Die Einzeldrähte sind dabei beispielsweise aus Kupfer. Litzenleiter zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Biegsamkeit und Flexibilität aus. Litzenleiter sIn connection with the invention, a stranded conductor is an electrical conductor consisting of thin individual wires. A twisted stranded conductor is a stranded conductor in which the individual wires are twisted, twisted or twisted into a strand. The individual wires are made of copper, for example. Stranded conductors are characterized in particular by their high level of pliability and flexibility. stranded conductor s

Bei Anwendungen mit hohen Leistungsdichten und Strömen werden dagegen üblicherweise Flachdrähte eingesetzt. Sofern mittels der Flachdrähte jedoch Bauelemente miteinander verbunden werden sollen, deren Fügestellen nicht entlang einer Geraden liegen, sondern eine Biegung des Flachdrahts erforderlich machen, sind Flachdrähte teilweise von Nachteil, da an den Fügestellen aufgrund der Biegung hohe Kräfte wirken können, welche sich wiederum nachteilig auf eine Langzeitbeständigkeit auswirken können.In applications with high power densities and currents, on the other hand, flat wires are usually used. If, however, components are to be connected to one another using the flat wires, the joints of which do not lie along a straight line and instead require the flat wire to be bent, flat wires are sometimes disadvantageous, since the bend can cause high forces to act on the joints, which in turn have a disadvantageous effect can affect long-term durability.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Verbindungsleiter für Anwendungen mit hohen Leistungsdichten und Strömen zu schaffen, welcher eine verbesserte Biegsamkeit aufweist. Es sind weitere Aufgaben, ein verbessertes Elektronikmodul umfassend einen elektrischen Verbindungsleiter sowie verbesserte Energiespeicher und Energieumwandler mit einem Elektronikmodul zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide an electrical connecting conductor for applications with high power densities and currents which has improved flexibility. There are further objects to create an improved electronics module comprising an electrical connecting conductor and improved energy stores and energy converters with an electronics module.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein elektrischer Verbindungsleiter umfassend einen Litzenleiter geschaffen, wobei der Litzenleiter zumindest an einer Fügestelle mittels Umformung kompaktiert ist.According to a first aspect, an electrical connecting conductor is created comprising a stranded conductor, the stranded conductor being compacted at least at one joint by means of reshaping.

Als Kompaktieren wird ein Verdichten des Litzenleiters bezeichnet. Durch das Kompaktieren werden Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten verkleinert. Als Fügestelle wird ein Abschnitt des Litzenleiters bezeichnet, welcher im Gebrauch mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil verbunden wird. Aufgrund des Kompaktierens zumindest an der Fügestelle wird eine Schweißbarkeit des Litzenleiters an der Fügestelle verbessert.Compression of the stranded conductor is referred to as compacting. The compacting reduces the spaces between the individual wires. A section of the stranded conductor is referred to as a joint, which is connected to an electrical or electronic component during use. Due to the compacting at least at the joint, a weldability of the stranded conductor at the joint is improved.

In einer Ausgestaltung ist der Litzenleiter für eine bestimmte Anwendung gefertigt, wobei der Litzenleiter an mehreren, in Längsrichtung des Litzenleiters beabstandeten Fügestellen kompaktiert ist.In one embodiment, the stranded conductor is manufactured for a specific application, with the stranded conductor being compacted at a plurality of joining points spaced apart in the longitudinal direction of the stranded conductor.

In einer anderen Ausgestaltung ist der Litzenleiter über die gesamte Länge mittels Umformung kompaktiert. Das Kompaktieren entlang der gesamten Länge erlaubt eine einfache Herstellung und eine flexible Verwendung des elektrischen Verbindungsleiters. Die Erfinder haben herausgefunden, dass auch bei einem Kompaktieren über die gesamte Länge eine gute Biegsamkeit des Litzenleiters erhalten bleibt, sodass auch bei einem abschnittsweise gebogenen Verlauf des Litzenleiters im Gebrauch, hohe Kräfte an den Fügestellen vermieden werden.In another embodiment, the stranded conductor is compacted over the entire length by means of reshaping. Compacting along the entire length allows the electrical connecting conductor to be manufactured easily and used flexibly. The inventors have found that good flexibility of the stranded conductor is retained even when compacted over the entire length, so that high forces at the joints are avoided even if the stranded conductor is bent in sections during use.

Der elektrische Verbindungsleiter umfasst in einer Ausgestaltung eine den Litzenleiter umgebende Isolierhülle, wobei die Isolierhülle an anwendungsspezifischen Bereichen für eine Verbindung mit einem Bauelement entfernt ist. In anderen Ausgestaltungen wird auf eine Isolierung verzichtet.In one configuration, the electrical connecting conductor comprises an insulating sleeve surrounding the stranded wire, with the insulating sleeve being removed at application-specific areas for a connection to a component. In other configurations, insulation is dispensed with.

In einer Ausgestaltung ist der Litzenleiter für eine Kompaktieren gewalzt und/oder gezogen. Ein Walzen und/oder Ziehen ist automatisiert durchführbar, wobei ein Grad einer Verdichtung je nach Anwendungsfall durch den Fachmann geeignet wählbar ist. Je nach Material des Litzenleiters und/oder einer zu erzielenden Verdichtung erfolgt ein Ziehen, ein Kaltwalzen oder ein Warmwalzen.In one embodiment, the stranded conductor is rolled and/or drawn for compacting. Rolling and/or drawing can be carried out automatically, with a degree of compaction being suitably selectable by the person skilled in the art depending on the application. Depending on the material of the stranded conductor and/or a compaction to be achieved, drawing, cold rolling or hot rolling takes place.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Elektronikmodul umfassend ein erstes Bauelement und ein zweites Bauelement geschaffen, wobei das erste Bauelement und das zweite Bauelement mittels eines elektrischen Verbindungsleiters umfassend einen verdrillten Litzenleiter, welcher mindestens an einer Fügestelle mittels Umformen kompaktiert ist, verbunden sind.According to a second aspect, an electronic module is created comprising a first component and a second component, the first component and the second component being connected by means of an electrical connecting conductor comprising a twisted stranded conductor, which is compacted at least at one joint by means of forming.

Die Begriffe „erstes“ und „zweites“ dienen lediglich der Unterscheidung und geben keine Reihenfolge an. Das Elektronikmodul umfasst in Ausgestaltungen mehr als zwei Bauelemente, welche mittels eines oder mittels mehrerer Verbindungsleiter miteinander verbunden sind. Dabei sind in Ausgestaltungen in dem Elektronikmodul sowohl erfindungsgemäße Verbindungsleiter, als auch andere Verbindungsleiter, beispielweise als Flachleiter gestaltete Verbindungsleiter, verbaut.The terms "first" and "second" are for distinction only and do not indicate any order. In configurations, the electronic module comprises more than two components which are connected to one another by means of one or by means of several connecting conductors. In this case, both connecting conductors according to the invention and other connecting conductors, for example connecting conductors designed as flat conductors, are installed in configurations in the electronics module.

In Ausgestaltungen des Elektronikmoduls ist der elektrische Verbindungsleiter umfassend den an mindestens einer Fügestelle mittels Umformen kompaktierten Litzenleiter mit dem ersten Bauelement und/oder dem zweiten Bauelement verschweißt. Dank des Kompaktierens zumindest an der Fügestelle ist dabei eine gute Schweißbarkeit sichergestellt.In configurations of the electronics module, the electrical connecting conductor is welded to the first component and/or the second component, encompassing the stranded conductor compacted by forming at at least one joint. Thanks to compacting at least at the joint good weldability is ensured.

Ein Verschweißen erfolgt in einer Ausgestaltung mittels Laserstrahlschweißen.In one embodiment, welding takes place by means of laser beam welding.

Bei dem Elektronikmodul handelt es sich in Ausgestaltungen um ein Leistungselektronikmodul ist, umfassend mindestens ein schaltendes elektronisches Bauelement.In configurations, the electronics module is a power electronics module, comprising at least one switching electronic component.

Gemäß weiteren Aspekten, werden ein Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, und/oder ein Energieumwandler, beispielweise eine Brennstoffzelle, umfassend eine Elektronikmodul geschaffen.According to further aspects, an energy store, in particular a battery, and/or an energy converter, for example a fuel cell, comprising an electronics module are created.

Figurenlistecharacter list

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen schematisch:

  • 1 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Verbindungsleiters;
  • 2 eine Draufsicht auf einen elektrischen Verbindungsleiter; und
  • 3 eine Elektronikmodul umfassend ein erstes Bauelement und ein zweites Bauelement, die mittels eines elektrischen Verbindungsleiters verbunden sind.
Further advantages and aspects of the invention result not only from the claims but also from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are explained with reference to the figures. Schematically show:
  • 1 a cross-sectional view of an electrical connection conductor;
  • 2 a plan view of an electrical connecting conductor; and
  • 3 an electronic module comprising a first component and a second component, which are connected by means of an electrical connecting conductor.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

1 und 2 zeigen in nicht maßstabsgetreuen, schematischen Abbildungen einen elektrischen Verbindungsleiter 1 in einer Schnittansicht bzw. einer Draufsicht. 1 and 2 1 show, in schematic illustrations that are not true to scale, an electrical connecting conductor 1 in a sectional view and a top view.

Der elektrische Verbindungsleiter 1 umfasst einen verdrillten Litzenleiter 10 mit einer Vielzahl an Einzeldrähten 11. Der dargestellte Litzenleiter 10 ist über die gesamte Länge mittels Umformung kompaktiert, sodass der elektrische Verbindungsleiter einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Aufgrund des Kompaktierens werden Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten 11 des Litzenleiters 10 verkleinert und so eine Leistungsdichte und eine Schweißbarkeit des Litzenleiters 10 verbessert.The electrical connecting conductor 1 comprises a twisted stranded conductor 10 with a large number of individual wires 11. The stranded conductor 10 shown is compacted over the entire length by means of forming, so that the electrical connecting conductor has an essentially rectangular cross section. Due to the compacting, spaces between the individual wires 11 of the stranded conductor 10 are reduced and the power density and weldability of the stranded conductor 10 are thus improved.

In einer Ausgestaltung ist der Litzenleiter für eine bestimmte Anwendung gefertigt, wobei der Litzenleiter an mehreren, in Längsrichtung des Litzenleiters beabstandeten Fügestellen kompaktiert ist.In one embodiment, the stranded conductor is manufactured for a specific application, with the stranded conductor being compacted at a plurality of joining points spaced apart in the longitudinal direction of the stranded conductor.

3 zeigt schematisch ein Elektronikmodul 2 umfassend ein erstes Bauelement 21 und ein zweites Bauelement 21, die auf einer Leiterplatte 23 angeordnet sind. Das erste Bauelement 21 und das zweite Bauelement 22 sind mittels eines elektrischen Verbindungsleiters 1 umfassend einen verdrillten Litzenleiter 10, der über die gesamte Länge mittels Umformung kompaktiert ist, miteinander verbunden. 3 shows schematically an electronic module 2 comprising a first component 21 and a second component 21, which are arranged on a printed circuit board 23. The first component 21 and the second component 22 are connected to one another by means of an electrical connecting conductor 1 comprising a twisted stranded conductor 10 which is compacted over the entire length by means of forming.

Der elektrische Verbindungsleiter 1 ist mit dem ersten Bauelement 21 und dem zweiten Bauelement 22 verschweißt, beispielsweise mittels Laserstrahlschweißen.The electrical connecting conductor 1 is welded to the first component 21 and the second component 22, for example by means of laser beam welding.

In dem dargestellten schematischen Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsleiter U-förmig gebogen. Diese Gestaltung ist jedoch lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung einer Flexibilität des Verbindungsleiters 1 gewählt. Selbstverständlich kann in anderen Ausgestaltungen eine kürzere Verbindung zwischen den Bauelementen 21, 22 vorgesehen sein, bei welcher lediglich ein Höhenausgleich zwischen einem Fügebereich des ersten Bauelement 21 und einem relativ zu dem Fügebereich des ersten Bauelements 21 niedriger gelegenen Fügebereich des zweiten Bauelement 22 ausgeglichen wird.In the illustrated schematic embodiment, the connecting conductor is bent into a U-shape. However, this design is only chosen as an example to illustrate the flexibility of the connecting conductor 1 . Of course, in other configurations, a shorter connection between the components 21, 22 can be provided, in which only a height compensation between a joining area of the first component 21 and a joining area of the second component 22 that is lower relative to the joining area of the first component 21 is compensated.

Claims (9)

Elektrischer Verbindungsleiter umfassend einen verdrillten Litzenleiter (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (10) zumindest an einer Fügestelle mittels Umformung kompaktiert ist.Electrical connecting conductor comprising a twisted stranded conductor (10), characterized in that the stranded conductor (10) is compacted at least at one joint by means of reshaping. Elektrischer Verbindungsleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (10) über die gesamte Länge mittels Umformung kompaktiert ist.Electrical connecting conductor claim 1 , characterized in that the stranded conductor (10) is compacted over the entire length by means of forming. Elektrischer Verbindungsleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (10) für ein Kompaktieren gewalzt und/oder gezogen ist.Electrical connecting conductor claim 1 or 2 , characterized in that the stranded conductor (10) is rolled and/or drawn for compacting. Elektronikmodul umfassend ein erstes Bauelement (21) und ein zweites Bauelement (21), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauelement (21) und das zweite Bauelement (22) mittels eines elektrischen Verbindungsleiters (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3 verbunden sind.Electronic module comprising a first component (21) and a second component (21), characterized in that the first component (21) and the second component (22) by means of an electrical connecting conductor (10). claim 1 , 2 or 3 are connected. Elektronikmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbindungsleiter (10) mit dem ersten Bauelement (21) und/oder dem zweiten Bauelement (22) verschweißt ist.electronics module claim 4 , characterized in that the electrical connecting conductor (10) is welded to the first component (21) and/or the second component (22). Elektronikmodul nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbindungsleiter (10) mit dem ersten Bauelement (21) und/oder dem zweiten Bauelement (22) mittels Laserstrahlschweißen verschweißt ist.electronics module claim 4 or 5 , characterized in that the electrical connection conductor (10) with the first component (21) and/or the second component (22) is welded by means of laser beam welding. Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (2) ein Leistungselektronikmodul ist.Electronic module according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that the electronics module (2) is a power electronics module. Energiespeicher umfassend eine Elektronikmodul (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7.Energy store comprising an electronic module (2) according to one of Claims 4 until 7 . Energiewandler umfassend eine Elektronikmodul (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7.Energy converter comprising an electronic module (2) according to one of Claims 4 until 7 .
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