抗毛细作用的电阻器导线的制作方法
【专利摘要】一种导线组件(100)，包括：多个强度构件(105)；布置在所述强度构件上的第一涂层(110)；以及绕所述第一涂层螺旋地缠绕的导电元件(115)。所述导电元件具有与预定电阻相关联的长度。第二涂层(120)布置在所述导电元件上，并且所述第二涂层经由压力挤压被施加到所述导电元件和所述第一涂层，以消除所述第一涂层和所述第二涂层的至少一部分之间的气隙。一种形成所述导线组件的方法，包括：将所述强度构件涂覆出所述第一涂层；绕所述第一涂层螺旋地缠绕出所述导电元件；以及经由压力挤压将所述第二涂层施加到所述导电元件和所述第一涂层，以消除所述第一涂层和第二涂层的至少一部分之间的气隙。
【专利说明】抗毛细作用的电阻器导线
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2011年11月28日提交的美国临时专利申请号61/564, 092申请和 2012年11月27日提交的美国实用新型专利申请号13/686, 613的优先权，其全部内容通过 引用并入本文中。
【背景技术】
[0003] 导线组件一般包括：导线和用于传送电信号或电力的其它电气器件的集合。在一 些导线组件中，用包胶模（over mold)将铜导线端接到电阻器的两端，包胶模为端子和电阻 器提供了一些保护防止潮湿和腐蚀。但是，包胶模确实很少提供长期的密封保护或破损保 护。此外，导线到电阻器的每次端接一般由焊料形成，这增加了制造导线组件的费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0004] 图1是示例性导线组件的不同层的阶梯剖视图。
[0005] 图2示出了可用于制造图1中导线组件的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0006] -种导线组件，包括：多个强度构件；布置在所述强度构件上的第一涂层；以及绕 所述第一涂层螺旋地缠绕的导电元件。所述导电元件具有与预定电阻相关联的长度。第二 涂层布置在所述导电元件上，并且所述第二涂层经由压力挤压被施加到所述导电元件和所 述第一涂层，以消除所述第一涂层和所述第二涂层的至少一部分之间的气隙。一种形成所 述导线组件的方法，包括：将所述多个强度构件涂覆出所述第一涂层；绕所述第一涂层螺 旋地缠绕出导电元件；以及经由压力挤压将所述第二涂层施加到所述导电元件和所述第一 涂层，以消除所述第一涂层和所述第二涂层的至少一部分之间的气隙。
[0007] 示例性导线组件可保护导电元件免受湿气的影响，并且控制具体数量的电阻与电 子设备串联或平行。导电元件的受控电阻可省去对额外串联电阻器或半导体及相关联焊接 端子的需要，产生了更便宜和简化的设计。此外，导电元件的电阻可在制造过程期间进行调 整，以提供宽范围的期望电阻值和电流额定值，同时仍然执行其作为电气器件的连接器的 作用。另外，导线组件可提供增强的固体结构，其防止湿气芯吸通过导电元件并流进相连的 电气器件，特别是在热循环期间如此。最终，抗毛细作用的特征可防止腐蚀和昂贵电子设备 的过早损坏。由于使用了柔性的导体和绝缘体材料并消除了刚性电气器件诸如电阻器或半 导体，同时降低了体积和重量，导线组件作为整体可提供改善的柔韧性和耐振性。
[0008] 示例性导线组件通过实施抗毛细作用的电阻导线技术可产生积极的影响，以提供 性能超越当前限制的绞合金属导体导线和电缆产品。例如，在许多原始设备制造商（OEM) 客户所要求的运输发光二极管（LED)照明等领域，导线组件可保护脆弱的电子器件免受潮 湿和腐蚀的影响。
[0009] 作为一特定示例，货运业涉及防腐蚀，并且专门的密封连接已无法解决湿气向这 样的器件中的侵入。所公开的示例性导线组件可消除端子、终端、电阻器、半导体和其它电 气器件，并且包胶模同时通过减少复杂性和倾向腐蚀的部分来提供更好的质量和可靠性。 因此，由于降低了质量问题和器件成本同时保护器件以实现更长的使用寿命，导线组件将 产生积极的影响。如上面已经指出的，组装复杂性、体积和重量也被最小化。
[0010] 图1示出了示例性导线组件，它可采取许多不同的形式，并且包括多个和/或替代 的器件和设备。虽然示出了示例性导线组件，但所示的示例性器件并不意在限制。的确，可 使用额外或可替代的器件和/或实现方案。
[0011] 图1示出了示例性导线组件100的不同层。如图所示，导线组件100包括强度构 件105、第一涂层110、导电元件115、第二涂层120、绝缘层125、屏蔽件130和护套135。
[0012] 强度构件105可构造成在结构上支撑到导线组件100,还允许有一定的柔性。在一 个示例性方法中，每个强度构件105可包括一种或多种下列材料的绞合线或纤维：玻璃、芳 纶纤维、金属、硬塑料等。强度构件105可由一种或多种不同的材料或材料的组合来交替地 形成。
[0013] 第一涂层110可布置在强度构件105上。在一个可行的方法中，第一涂层110可 由允许强度构件105保持期望量的柔性同时限制湿气在强度构件105之间移动的任何材料 形成。第一涂层110的某些属性可包括低导热性、低化学反应性、电绝缘性、到强度构件105 的足够粘性等。在第一涂层110中所使用材料的代表性示例可包括乳胶或硅胶的形式。
[0014] 第一涂层110可以以至少部分地填充气隙（否则气隙将存在于强度构件105之 间）的方式粘附到强度构件105。例如，第一涂层110有时可能以流体的形式存在，其可以 被固化或以其它方式硬化。在制造导线组件100期间，强度构件105可以被捆绑并浸入流体 形式的第一涂层110中。当处于流体形式时，第一涂层110的粘度可允许流体材料流入并 填充强度构件105之间的气隙。当被固化或以其它方式硬化时，第一涂层110可凝固。此 夕卜，第一涂层110的粘接性能可允许第一涂层110保持粘附到强度构件105,即使在凝固后 亦如此。
[0015] 除了具有上述特性，第一涂层110可具有基于导线组件100的预期用途的其它特 性。例如，第一涂层110可由以下材料形成：如果导线组件100将经受由潮湿造成的湿气， 则该材料可以充分地保护强度构件105来防水。第一涂层110可由以下材料形成：如果导 线组件100将有可能暴露于油，则该材料可以密封强度构件105来防油。
[0016] 导电元件115可绕第一涂层110螺旋地缠绕。导电元件115可由任何导电材料形 成，诸如铜、铝、锡、金等，这取决于期望的电阻大小，下文中称之为预定电阻。导电材料115 可进一步由可以例如被牵拉成导线或轧制成箔的导电材料形成。例如，导电元件115可包 括期望有相对低的电阻的箔或期望有相对高的电阻的导线。导电元件115的各种物理属性 可对导电元件115的电阻有影响。例如，所使用导体材料的长度、横截面面积、厚度、规格和 电阻率可分别对电阻有影响。控制导电元件115这些属性中的一个或多个可用于调节导电 元件115的电阻，以实现预定电阻。
[0017] 预定电阻可包括正常操作导线组件100所需要的最小期望电阻值。通过制造导电 元件115使之包含预定电阻，尽管省略了某些器件，比如电阻器和位于导线组件100终端端 部处的包胶模，导线组件100也可以操作。导电元件115可将大部分或全部的预定电阻作 用到导线组件100。其它器件也可对预定电阻有影响，这在下面会更详细地讨论。
[0018] 导体元件115的任何数量的特性都可被操纵，以制造具有预定电阻的导线组件 100。这些特性可包括用于形成导电元件115的材料的电阻率、导电元件115的长度和导电 元件115的横截面面积或厚度。在一个可行的实现方案中，导电元件115可包括绕第一涂 层110螺旋地缠绕的导线，用于形成线圈包裹件（coil wrap)。导线的长度和尺寸可与预定 电阻相关联。也就是说，导线的电阻可与导线的长度成正比，与导线的横截面面积或厚度成 反比。在制造期间，导线可被牵拉以具有与预定电阻和其它约束相关联的基本均匀的横截 面面积和长度。由于导线绕第一涂层110缠绕，线圈包裹件的电阻可与特定数量的每英寸 /每码匝数或任何其它的距离测量数据相关联，这取决于第一涂层110的圆周。可替代地， 导电元件115可包括绕第一涂层110缠绕的箔，以形成箔包裹件。如同线圈包裹件，箔的长 度以及横截面面积或厚度可与预定电阻相关联。因此，取决于第一涂层110的圆周，箔包裹 件的电阻可与特定数量的每单位长度匝数相关联。
[0019] 第二涂层120可布置在导电元件115和第一涂层110上。第二涂层120可由与第 一涂层110相同或不同的材料形成。类似于第一涂层110,第二涂层120的材料可允许最小 量的柔性化，并且可进行选择以适应导线组件100的预期用途。例如，第二涂层120可由以 下材料形成：如果预计可能暴露于湿气或水，则该材料能够防止水的渗入。可以密封导电元 件115防止油渗入的材料可用在可能暴露于油的情形。第二涂层120可进一步由能够粘附 到导电元件115和第一涂层110的材料形成。第二涂层120可具有额外的属性，比如低导热 性和低化学反应性。用于第二涂层120的材料的代表性示例可包括硅胶或胶乳的形式。在 某些情况下，涂层110和涂层120两者可由相同的化合物形成。在一些实现方案中，第二涂 层120可由绝缘材料形成。第二涂层120可由半导体材料交替地形成。一般地，半导体材 料表现出比绝缘体更多的导电性，但导电性小于诸如导电元件115等导体。半导体可进一 步表现出电阻率。在第二涂层120由半导体材料形成的此实现方案中，第二涂层120的电 阻率可进一步对预定电阻有影响。因此，如果第二涂层120包括半导体材料，导电元件115 的长度可以更短，或者导电元件115的横截面厚度可以更大。
[0020] 强度构件105、第一涂层110、导电元件115和第二涂层120附近的气隙会引起湿 气芯吸通过导线组件100。消除强度构件105之间气隙的一种方式在上面进行了讨论。消 除第一涂层110的至少一部分、导电元件115和第二涂层120之间的气隙并因此密封导电 元件115免受湿气的影响的一种方式在于：经由压力挤压将第二涂层120施加到导电元件 115和第一涂层110。当通过压力挤压被施加时，第二涂层120填充气隙，否则气隙可存在 于第一涂层110和第二涂层120中的至少一部分与导电元件115之间。第一涂层110和第 二涂层120的密封部分可具有任何长度，以防止湿气积存在导线组件100中并芯吸通过导 线组件100。密封部分的长度能够以任何距离单位进行测量，比如毫米、厘米、英寸、英尺、 米、码等，这取决于导线组件100的总长度。将第二涂层120施加到导电元件115的可替代 方法也可通过例如减少显著数量的气隙或者甚至完全地消除气隙来提供足够的保护。
[0021] 绝缘层125可包括可布置在第二涂层120上以提供对导线组件100的进一步保护 同时允许导线组件100保持足够柔性的任何材料。绝缘层125可由与第一涂层110或第二 涂层120相同或不同的材料形成。绝缘层125可经由挤压工艺施加到第二涂层120。在某 些情况下，比如低电压实现方案的情况下，绝缘层125可以是导线组件100的最外层。但 是，其它实现方案可能需要额外的层。例如，在较高电压的情况下，为防止噪音或出于屏蔽 件130的目的，可使用额外的层，诸如屏蔽件130和护套135。
[0022] 可构造屏蔽件130来保护导电元件115免受电气干扰，以及防止导电元件115发 射干扰信号。例如，屏蔽件130可包括绕绝缘层125包裹的金属网或编织导线。在操作中， 可构造屏蔽件130来分散由导电材料产生或接收的电磁场。
[0023] 护套135可布置在屏蔽件130上，并允许导线组件100有足够的柔性和绝缘性。护 套135可以由与绝缘层125、第一涂层110或第二涂层120相同或不同的材料形成。
[0024] 图2示出了可用于组装导线组件100各器件的示例工艺200。工艺200的任何步 骤可同时或依次来执行。
[0025] 在方框205中，可将强度构件105涂覆出第一涂层110。涂覆强度构件105的一种 方式是捆绑强度构件105并将被捆绑的强度构件105浸入流体形式的第一涂层110中。将 强度构件105浸入液体形式的第一涂层110中可允许第一涂层110基本上填充和消除强度 构件105之间的气隙。这种气隙的减少可有效地防止湿气芯吸通过强度构件105。涂覆多 个强度构件105可进一步包括固化或以其它方式硬化第一涂层110。第一涂层110可通过 化学方式固化，或者可简单地随时间硬化。在第一涂层110固化或硬化后，可在方框210继 续进行工艺200。
[0026] 在方框210中，可将导电元件115绕第一涂层110螺旋地缠绕。例如，可将导电元 件115牵拉成导线或轧制成箔，并以大致螺旋形的方式施加到第一涂层110以分别形成线 圈包裹件或箔包裹件。导电元件115的长度或横截面厚度可根据导电元件115的期望预定 电阻来进行选择。取决于第一涂层110的圆周，导电元件115的电阻可指定为每长度单位 的匝数。
[0027] 在方框215中，可将第二涂层120施加到导电元件115和第一涂层110。可经由 压力挤压来施加第二涂覆元件，以减少或以其它方式填充可能以其它方式存在于第一涂层 110、第二涂层120和导电元件115之上或附近的气隙。消除气隙可减少或防止湿气芯吸通 过导线组件100。
[0028] 在方框220中，可例如经由挤压将绝缘层125施加到第二涂层120。在一个示例性 方法中，在施加绝缘层125之后，工艺200可继续进行到方框225。但是，在某些情况下，发 生在方框220中的挤压可进一步将屏蔽件130、护套135或两者施加到导线组件100。相对 于绝缘层125,屏蔽件130和护套135可随后或同时施加到导线组件100。
[0029] 在方框225中，导线组件100可进行测试并取决于测试结果进行包装。在方框225 之后，工艺200可结束。
[0030] 结论
[0031] 关于本文所描述的工艺、系统、方法、探索等，应当理解的是，虽然这样的工艺的步 骤等已经按照一定的有序顺序描述为正发生的，但这样的工艺可能用以与本文中所描述次 序不同的次序来执行的所描述步骤进行实践。进一步应当理解的是，某些步骤可以同时执 行，可以增添其它步骤，或者可以省略本文中所描述的某些步骤。换句话说，出于说明某些 实施方式的目的，本文中提供了对工艺的描述，并且不应当以任何方式被解释为限制权利 要求。
[0032] 因此，应理解的是，上面的描述意在是说明性的而不是限制性的。除所提供示例之 外的许多实施方式和应用在阅读了上面描述的基础上将是显而易见的。范围应被确定，而 不是参考上面的描述，反而应当参考所附的权利要求连同这些权利要求所享有的等同全部 范围来确定。应预料和预期的是，其它改进将出现在本文所讨论的技术中，并且所公开的系 统和方法将被结合到这些未来的实施方式中。总之，应当理解的是，本申请能够进行修改和 变化。
[0033] 如本文中所描述的本领域技术人员所理解的，在权利要求中使用的所有术语意在 赋予它们最宽泛的合理结构和普通含义，除非明确地指示与本文中做出的相反。特别地，使 用单数冠词如"一"，"该"、"所述"等应当被理解为叙述一个或多个所指示的元件，除非权利 要求明确地限制与此相反。
【权利要求】
1. 一种导线组件，包括： 多个强度构件； 布置在所述强度构件上的第一涂层； 导电元件，所述导电元件绕所述第一涂层螺旋地缠绕，并且具有与预定电阻相关联的 长度；以及 布置在所述导电元件上的第二涂层，其中所述第二涂层经由压力挤压被施加到所述导 电元件和所述第一涂层，以消除所述第一涂层和所述第二涂层的至少一部分之间的气隙。
2. 根据权利要求1所述的导线组件，其中，所述第一涂层以流体的形式被施加到所述 多个强度构件，以消除所述多个强度构件之间的气隙。
3. 根据权利要求1所述的导线组件，其中，所述导电元件具有基本均匀的横截面厚度， 并且其中所述预定电阻与所述导电元件的长度成正比，并与所述导电元件的横截面厚度成 反比。
4. 根据权利要求1所述的导线组件，其中，所述预定电阻基于所述导电元件每单位长 度的匝数。
5. 根据权利要求1所述的导线组件，还包括布置在所述第二涂层上的绝缘层。
6. 根据权利要求1所述的导线组件，其中，所述导电元件具有与所述预定电阻相关联 的电阻率。
7. 根据权利要求1所述的导线组件，其中，所述第二涂层包括半导体材料，所述半导体 材料具有对所述预定电阻有影响的电阻率。
8. 根据权利要求1所述的导线组件，其中，每个强度构件由下列材料中的至少一种形 成：玻璃、芳纶纤维、金属和塑料。
9. 一种方法，包括： 将多个强度构件涂覆出第一涂层； 绕所述第一涂层螺旋地缠绕出导电元件，其中所述导电元件具有与预定电阻相关联的 长度；以及 经由压力挤压将第二涂层施加到所述导电元件和所述第一涂层，以消除所述第一涂层 和所述第二涂层的至少一部分之间的气隙。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，绕所述第一涂层螺旋地缠绕出导电元件包括： 绕所述第一涂层螺旋地缠绕出导电元件，以使每单位长度具有特定数量的匝数。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述导电元件具有基本均匀的横截面厚度，并 且其中所述预定电阻与所述导电元件的长度成正比，并与所述导电元件的横截面厚度成反 比。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中，将多个强度构件涂覆出第一涂层包括： 捆绑所述多个强度构件；并且 将被捆绑的强度构件浸入流体形式的第一涂层材料中，以消除所述多个强度构件之间 的气隙。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，将多个强度构件涂覆出第一涂层包括：固化所 述第一涂层。
14. 根据权利要求9所述的方法，还包括：将绝缘层挤压到所述第二涂层上。
15. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述导电元件具有与所述预定电阻相关联的电 阻率。
16. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二涂层包括半导体材料，所述半导体材 料具有对所述预定电阻有影响的电阻率。
17. -种导线组件，包括： 多个强度构件； 以流体的形式施加到所述强度构件的第一涂层，以消除所述多个强度构件之间的气 隙； 导电元件，所述导电元件在所述第一涂层已固化之后绕所述第一涂层螺旋地缠绕，其 中所述导电元件具有与预定电阻成比例的长度和电阻率以及与所述预定电阻成反比的基 本均匀的横截面厚度； 布置在所述导电元件上的第二涂层，其中所述第二涂层经由压力挤压被施加到所述导 电元件，以消除所述第一涂层和所述第二涂层的至少一部分之间的气隙；以及 布置在所述第二涂层上的绝缘层。
18. 根据权利要求17所述的导线组件，其中，所述导电元件包括导线和箔中的至少一 个。
19. 根据权利要求17所述的导线组件，其中，所述预定电阻基于所述导电元件每单位 长度的匝数。
20. 根据权利要求17所述的导线组件，其中，所述第二涂层包括半导体材料，所述半导 体材料具有对所述预定电阻有影响的电阻率。
【文档编号】H01B7/00GK104067355SQ201280067608
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】F.J.凯利 申请人:普雷斯顿利特电线有限责任公司