CN107004454B - 用于制造电加热装置的层的接触区的方法及用于机动车的电加热装置的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于制造用于机动车(300)的电加热装置(200)的层(102)的接触区(101)的方法包括：提供由热喷涂的导电材料制成的所述层(102)；提供具有焦点(105)的激光束(104)；将导电材料形成的粉末(106)引入所述激光束(104)的所述焦点(105)，并由此熔化所述粉末(106)；将熔化的粉末(107)施加至所述层(102)的区域(108)，并由此由导电材料形成所述接触区(101)以用于所述加热导体层(101)的接触。

Description

用于制造电加热装置的层的接触区的方法及用于机动车的电 加热装置的设备

背景技术

加热装置被用在机动车中以加热机动车的内部。对此，还使用了电阻加热装置。这些加热装置包括在施加电压后升温的加热导体层。为此，加热导体层在运行过程中必须与电压源电连接。

发明内容

期待提供一种用于制造机动车的电加热装置的层的接触区的方法，该方法实现了简单且可靠的制造。此外，替代提供一种用于机动车的电加热装置的设备，该设备实现可靠的运行。

本发明的一方面涉及一种用于制造用于层的接触区的方法。所述层设计成用于在机动车的电加热装置中运行。尤其，在运行过程中，所述层是机动车的电加热装置一部分。由热喷涂的导电材料形成的层被提供。所述层具有预限定的导电性。所述层尤其由金属制成或包括金属。具有焦点的激光束被提供。导电材料所形成的粉末引入激光束的焦点。粉末在激光束的焦点处熔化。熔化的粉末施加至所述层的一区域。接触区由此由导电材料形成以用于所述层的接触。

所述层例如是加热导体层。根据另外的实施例，所述层是封盖性的电极层。根据另外的实施例，设置多个热喷涂层，在每个热喷涂层上形成这样的接触区。

用于层的接触区由导电材料形成。由此能够使所述层借助接触区耦接至电压源。接触区也被称之为接触垫。例如，接触区用于熔焊和/或钎焊至引线，例如熔焊和/或钎焊至接触板或线缆。激光的能量用来熔化粉末。在熔化状态下，能够在导电材料与所述层之间建立良好的连接。由此，一旦粉末再次冷却，可以在在导电材料与所述层之间形成形状配合和/或一体连接。接触区借助粉末堆焊施加至包括热喷涂材料的所述层。接触区尤其没有通过热喷涂方法施加。

根据实施例，激光束的出现激光束的最高能量密度和/或功率密度的焦点相对于所述层的表面间隔开。这避免对所述层的损坏。加热导体层和/或封盖性的电极层没有被熔化。这避免对下置层的损害，尤其对绝缘层的损坏。尤其，间距的大小如此选择：使得所述层的表面没有被熔化。粉末在与表面间隔开的焦点处熔化并被推送至该表面。由此，能够省去用于预限定接触区的外部大小的掩模。例如在热喷涂的情况下掩模被普遍使用。材料仅仅施加在形成熔池的位置处。用于制造接触区的材料的使用相对较少。没有用在直接处理中的粉末可以被再次使用。例如，没有粘附并没有变成接触区的粉末可以被再次使用。

导电材料尤其是导电金属，例如铜。熔化的粉末施加成使得接触区形成为由金属制成的均匀的层。低程度的氧化被实现。由此，与其它制造方法、例如特定的热喷涂方法不同的是，没有形成多孔结构。

根据实施例，粉末借助气流引入。例如，气流定向成使得粉末传输给激光束的焦点并随后撞击在所述层的表面上。

根据实施例，所述层借助于热喷涂方法引入。为此，用于所述层的导电材料以熔化的形式借助于喷涂燃烧器施加给承载层的表面。所述层由此以堆叠的方式形成。电弧、等离子束或者火焰被使用，例如用于熔化导电材料。用于所述层的导电材料例如是金属材料，尤其，所述层包括镍铬(NiCr)。接触区不适用于固体材料但是适用于热喷涂层。

例如，在所述层和接触区的后续处理中，电接触实现手段、尤其是铜带连接至接触区，尤其焊接在接触区上。

根据本发明的另一方面，用于机动车的电加热装置的一设备包括热喷涂的导电材料所形成的层。所述设备包括用于所述层的电接触的接触区。接触区由导电的均匀的材料形成并以形状配合和/或一体方式连接至所述层。接触区包括尤其铜或者由铜形成。

例如，所述层是加热导体层。根据另外的实施例，所述层是封盖性的电极层。根据另外的实施例，设置多个热喷涂层，每个热喷涂层均包括这种接触区。

通过为接触区提供均匀的材料，接触区下面的材料、尤其是所述层在所述设备的进一步处理过程中被良好地保护。例如，在将电引线焊接至接触区的过程中，避免对所述层的损坏，这是因为接触区由均匀的材料形成。与此不同的是，在接触区由多孔材料制成的情况下，例如在通过热喷涂制造的情况下，焊接过程中接触区下方的材料被损坏的风险更高。

尤其，接触区借助上文描述的方法的至少一个实施例制造。例如，接触区通过所谓的激光堆焊制造。

所述层尤其借助热喷涂方法制造。

结合所述设备所描述的特征和优点也适用于制造方法，反之亦然。

附图说明

更多的优点、特征和改进将从下文中结合附图所说明的示例变得明显。相同或类似的元件、和具有相同效果的元件在此以相同的附图标记指代。图示的元件及其之间的大小比例在理论上不要视作遵循实际比例。

图1示出根据实施例的加热装置的示意图，

图2示出根据实施例的机动车的示意图，

图3示出根据实施例的在制造过程中的设备的示意图，

图4示出根据实施例的设备的示意图。

具体实施方式

图1示出加热装置200。加热装置200尤其是电阻式加热装置。加热装置200设计成用在机动车300(图2)中。

加热装置200包括设备100。设备100包括层102。在图示的示例性实施例中，层102是加热导体层102。根据另一示例性实施例，所述层替代地或附加地是加热装置200的由热喷涂形成的另外的层。例如，层102是封盖性的电极层，所述封盖性的电极层在远离衬底的一侧至少部分地盖住加热导体层102。通过封盖性的电极层，尤其能够检测加热导体层的缺陷。为此，测试电压施加在加热导体层与封盖性的电极层之间。在存在缺陷的情况下，连接是低阻抗的，在不存在缺陷的情况下是高阻抗的。为了将封盖性的电极连接至电压源，封盖性的电极以下文所描述的接触区对应的方式形成接触区。

加热导体层102由在施加电压时升温的材料形成。由此能够将设备100用作加热装置200的电加热系统。加热导体层102尤其通过热喷涂形成。根据另外的示例性实施例，加热导体层通过另外的方法形成，所述另外的方法适合于向另外的层117(图3和4)施加用于加热导体层的导电材料。

两个接触区101在加热导体层102的表面109上形成。接触区101用于加热导体层102的电和/或机械接触。接触区101之一将在下文中予以说明，并且该说明对应地适用于第二接触区101。

接触区101以形状配合和/或一体的方式连接至加热导体层102。接触区101和加热导体层102连接以形成导电连接部112(图4)。接触区101由此形成用于加热导体层102的电接触的连接部。

接触区101包括铜或者由铜或含有铜的合金形成。根据另外的示例性实施例，接触区由别的金属化合金形成。接触区101沿着纵向轴线113的宽度114例如为大于10mm，尤其是15mm+/-1％。纵向轴线沿着下述空间方向延伸：接触区101在该空间方向上具有最大延伸。例如，接触区的横向于纵向113的厚度118(图4)大于200μm，尤其为约300μm。

图2示出机动车300的示意图。机动车300包括加热装置200。在运行过程中，根据示例性实施例，接触区101导电连接至接触板115。接触板115电耦接至电压源301。例如，两个接触区101由此形成对电压源301的正端子和负端子可能的连接。电压源301尤其设计成能提供100伏或更大的电压。加热装置200在机动车300中以100伏或更大的电压运行以提供热。

根据实施例，接触板115包括铜或由铜形成。例如，接触板115和接触区101彼此熔焊以形成一体连接。根据另外的实施例，另外的连接方法、例如钎焊也是可能的。根据另外的实施例，例如导电线而非接触板直接连接至接触区101。

图3以剖视图示出接触区101的生产过程中的设备100。

设备100包括层堆叠结构103。加热导体层102是层堆叠结构103的一部分。层堆叠结构103包括另外的层117。加热导体层102尤其热喷涂在所述另外的层117上。所述另外的层117起始于加热导体层，例如是：绝缘层、基础层和衬底。加热导体层102尤其包括镍铬(NiCr)。

激光束104的焦点105位于间距111处。激光束例如由盘形激光器或纤维激光器产生；例如利用Nd:YAG激光器(钕掺杂钇铝石榴石激光器，neodymium-doped yttriumaluminum garnet laser)。其它类型的激光器也是可能的。激光束104位于加热导体层102的将形成接触区101的区域108的上方。

用于形成气流110的喷嘴被提供，以产生由导电材料制成的用于接触区101的粉末106。气流110相对于表面109定向成使得导电材料在区域108内撞击在表面109上。气流110定向成使得粉末106被激光束104、尤其在焦点105的区域内被加热并熔化。随后，熔化的粉末107向着形成接触区101(图4)的表面传输。

为了形成接触区101，根据实施例，铜粉末106直接引入激光束104。铜粉末106被激光能量熔化。所形成的熔化的粉末107的熔池在表面109上形成层。熔化的粉末107的颗粒彼此之间在表面109上形成一体和/或形状配合连接。熔化的粉末107施加至表面109以使得尤其只有单个层在接触区101(图4)中形成。没有多孔结构在接触区101内形成。

尤其，材料只被施加至已经通过激光束104形成熔池的位置处。由此能够省去掩模。例如，在热喷涂的情况下，通常使用掩模以盖住将不被涂敷的位置。激光策略或者激光参数选择成使得加热导体层102和所述另外的层117没有被熔化。为此，焦点105位于表面109的间距111处。间距111尤其沿着图3的X方向。激光参数还包括激光束104的所使用的波长、激光束104所使用的能量、连续照射或脉冲的激光的使用。尤其，将光学器件用于激光以实现预限定的光束质量。光束质量是预限定成能使粉末106被激光束104熔化。

对加热导体层102具有良好粘附性的密集、均匀的层由此彼此并排地例如在表面上形成。尤其在接触板115焊接在接触区105上的情况下，采用这种方式施加接触区105是有利的，这是因为由固体材料制成的均匀的接触区101在焊接过程中有效地保护层叠置结构103中的层。用于接触区101的密集的铜层由激光堆焊形成。用于铜粉末106的材料是较少的；尤其，没有沉积在接触区101中的粉末可以被再次使用。用于形成接触区101的处理时间位于秒的范围内。光学构件用于形成激光束104，以使实现高达15mm的宽度114。例如，为了产生激光束104，利用功率为1千瓦的纤维激光器。尤其，利用具有圆的或矩形的纤维Nd:YAG的纤维激光器或盘形激光器。激光束104设置成使得层堆叠结构103在表面109上的材料没有被熔化。只有粉末106在焦点105处熔化并且随后尤其借助于气流110被推送到表面109上。

熔化的粉末107在区域108中粘附在表面109上。粉末107的粉末颗粒彼此之间形成一体连接。此外，熔化的粉末颗粒与加热导体层102形成一体和/或形状配合。由于处理时间短，因此在接触区101中和接触区101处几乎没有发生氧化。

Claims (11)

1.一种用于制造用于机动车（300）的电加热装置（200）的层（102）的接触区（101）的方法，所述方法包括：- 提供由热喷涂的导电材料制成的所述层（102），- 提供具有焦点（105）的激光束（104），- 然后将导电材料形成的粉末（106）供入所述激光束（104）的所述焦点（105），并由此-熔化所述粉末（106），-将熔化的粉末（107）施加至所述层（102）的区域（108），并由此-由导电材料形成所述接触区（101）以用于所述层（102）的接触，其中，所述激光束（104）被设置成使得所述焦点（105）相对于所述层（102）的表面（109）间隔有一间距（111），所述间距设置成使得所述层（102）的所述表面（109）没有被所述激光束熔化，其中所述层（102）是层堆叠结构（103）的一部分，所述层堆叠结构（103）包括衬底和所述层（102），所述接触区（101）形成在所述层（102）的背向所述衬底的所述表面（109）上并且用于所述层（102）的电和/或机械的接触；其中，所述接触区具有沿着纵向轴线（113）大于10毫米的宽度（114）和具有横向于纵向轴线的大于200 µm的厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述层（102）包括：-提供由热喷涂的导电材料制成的加热导体层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助气流（110）供应所述粉末。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，供入所述粉末（106）包括：-供入铜粉末。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，施加所述熔化的粉末（107）而使得所述接触区（101）形成为均匀的层。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，提供由导电材料制成的所述层（102）包括：-热喷涂导电材料以形成所述层（102）。

7.一种用于机动车（300）的电加热装置（200）的设备，所述设备包括：-由热喷涂的导电材料制成的层（102），-用于所述层（102）的电接触的、通过权利要求1至6中任一项所述的方法制造的接触区（101），所述接触区由导电的均匀的材料形成并以形状配合和/或一体的方式连接至所述层（102）。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述层（102）包括加热导体层（102）。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述接触区（101）包括铜。

10.根据权利要求7至8中任一项所述的设备，其特征在于，接触板（115）被焊接至所述接触区（101）。

11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述接触区（101）沿着纵向轴线（113）的宽度（114）是15毫米+/-1%。

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