JP2003229192A - 電食を防止するアルミ電線の端末構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標準電極電位差が大きい電材を電気的に接続
する場合において、接触部分における電食を防止するア
ルミ電線の端末構造を提供すること。 【解決手段】 アルミ心線部２の端末部表面に端面から
所定位置まで形成されたＺｎメッキ層２と、該Ｚｎメッ
キ層３の外側表面に端面からアルミ心線部２に直接接触
しない位置まで形成されたＳｎメッキ層４ａあるいはＮ
ｉメッキ層４ｂと、該Ｓｎメッキ層４ａあるいはＮｉメ
ッキ層４ｂの外側表面に端面からＺｎメッキ層３表面あ
るいはアルミ心線部２表面に直接接触しない位置まで形
成されたＣｕメッキ層５を有し、アルミ電線１の端末部
で積層構造を構成する。アルミ心線部２と接続される銅
製の電線接続端子類が最外層の銅メッキ層５を介して接
触するため、アルミ心線部２と銅製の電線接続端子類の
間の標準電極電位が段階的に小さく変化し、電食の発生
を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電食を防止するアル
ミ電線の端末構造に関し、更に詳しくは、銅製の端子類
との接続に好適に用いられる電食を防止するアルミ電線
の端末構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より発電所、架空送電線などの電力
分野においては、軽量かつ電気伝導性に優れることか
ら、アルミニウム系材料からなる心線を有するアルミ電
線が電力線として使用されている。一般に、電線を用い
て各種電装機器などに配電を行う際には電線の端末部分
に電線接続端子が取り付けられる。例えば上記アルミ電
線に適用される電線接続端子としては、例えば図５に示
したものが知られている。

【０００３】図５は、従来の電線接続端子とアルミ電線
を示した外観斜視図で、図５（ａ）は分解（接続前）斜
視図、図５（ｂ）は接合した状態を示した図である。電
線接続端子２４はアルミニウムやアルミニウム合金等の
金属材料から一体に形成されたものである。この電線接
続端子は、先端にボルトなどの図示しない締結手段を貫
通可能な貫通孔２７が形成された締結部２５を有すると
ともに、基端にアルミ電線の端末部が挿入される挿入口
２８が形成された筒状の電線接続部２６を有している。

【０００４】この電線接続端子にアルミ電線を接続する
にあたっては、アルミ電線２９の端末部の外皮を皮剥し
て露出させたアルミ心線部３０を挿入し、図略の工具等
により電線接続部を外側から圧縮してかしめる。これに
より、図５（ｂ）に示すように電線接続端子とアルミ電
線とが分離不可能に圧着される。図中では電線接続部を
六角柱形状にかしめて圧着されている状態が例示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した電力
分野に対して、自動車、ＯＡ機器、家電製品の分野にお
いては、電気伝導性に優れた銅系材料からなる心線を有
する銅電線が信号線、電力線として使用されている。

【０００６】中でも自動車分野においては、車輌の高性
能・高機能化が急速に進められてきていることから車載
される各種電機器、制御機器等の増加に伴って使用され
る銅電線も増加する傾向にあるのが現状である。また最
近では環境への負荷の少ない電気自動車や燃料電池自動
車の開発が盛んに行われているが、この種の自動車にお
いては、バッテリーや燃料電池等から大きなエネルギー
を取り出す必要があることから、これらに接続される電
線としては従来の信号線に比べてより大径の電力線が必
要とされる。

【０００７】このような状況の下で車両の軽量化により
燃費効率を向上させようとする場合、自動車１台当たり
に使用される電線の総重量は決して軽視することができ
るものではなく、重量削減の対象となりうるものであ
る。特に近い将来普及が見込まれている電気自動車や燃
料電池自動車等においては、車載されるバッテリーや燃
料電池などそれ自体が重いことから、少しでも車輌を軽
くしたいという要望が強い。このようにより一層の軽量
化を図る目的から、密度が８．９６ｇ／ｃｍ^３の銅に比
較して２．７０ｇ／ｃｍ^３と約３分の１の密度であるア
ルミニウムを心線に用いたアルミ電線が最近自動車分野
において特に注目されている。

【０００８】しかしながら、このアルミ電線自体は既に
上述したように架空送電線などの電力分野において使用
されてはいるものの、自動車分野においては今まで特に
その必要性に乏しかったことからそれほど普及していな
かったものである。そして実際にアルミニウム電線を自
動車用として用いようとする場合には、主に以下に記す
ような２つの問題が発生する。

【０００９】第１は、空気中でアルミニウム表面に形成
される酸化被膜の問題である。アルミニウムは極めて活
性であることから、アルミ電線の端末部の外皮が皮剥さ
れてアルミニウム心線部が露出されると、表面が外気に
晒されて酸化し、酸化アルミニウムからなる酸化被膜が
形成される。この酸化被膜は約１００Å以下と極めて薄
いものであるが、緻密で硬質、かつ絶縁性であるため、
アルミ心線部と電線接続端子との間に介在したままの状
態で電気的接続が行われると電気抵抗が大きくなる。

【００１０】従って、従来より使用される電線接続部を
かしめて電線と電線接続端子とを接合する方法において
は、アルミ心線部表面に形成された硬質な酸化被膜を破
壊することができず、良好な電気特性を得られないとい
う問題が生じ、この問題を回避するため上述した電力分
野等においては、アルミ電線と電源接続端子とを接続す
る直前にアルミ心線部の酸化被膜を作業者等が予めワイ
ヤブラシなどを用いて物理的に破壊・除去するといった
ことが一般的に行われている。

【００１１】しかしながら、多数の電線を使用し、かつ
大量生産を行う自動車製造分野においてこの種の作業を
行うことは、非常に効率が悪く生産性を悪化させるため
現実的ではない。また、作業者の違いなどにより酸化皮
膜の除去量も一定とならず、その結果電気的特性のばら
つきも大きくなり、品質が安定しなくなるといった問題
も生じる。この問題を解決するために、アルミ心線部と
接続用端子の締結時に自然に酸化被膜を破壊除去して酸
化していないアルミニウムと直接接合できる構成などが
開発されている。

【００１２】第２は、電食（異種金属接触腐食）の問題
である。アルミ電線に限らず配線工事を行う場合には、
電線どうしの接続や電線と外部電気機器の端子との接
続、あるいは外部電気機器と接続するために電線に接続
用端子を装着する必要がある。これらの端子や電線類は
前述の通り電気的特性に優れた銅で形成されたものが多
い。このため、アルミと銅とを接触・接合させなければ
ならない場合が多々生じることになるが、標準電極電位
の相違する異種金属を接合させた場合この接触・接合部
分において電食が発生することになる。

【００１３】殊に、銅の標準電極電位は＋０．３４Ｖで
あり、アルミニウムの標準電極電位は−１．６６Ｖであ
るため、アルミニウム心線部と接続されるコネクタ類の
相互の標準電極電位差が２．００Ｖと大きなものとな
る。このため雨天時の走行や洗車、或いは結露などによ
って被水した場合には電気的に卑であるアルミ心線部の
イオン化が進行して腐食が促進され、端末部の接触状態
が悪化し電気的特性が不安定になる他、接触抵抗の増大
や腐食による線径の減少による電気抵抗の増大、更には
断線が生じるおそれがあり、その結果電装部品の誤動
作、機能停止に至ることも考えられる。

【００１４】このような電食を防ぐため、一般的には異
種金属が接触・接合している箇所に耐水性の塗装を施し
て塗膜を形成する方法や、防水キャップを被せるなどす
る方法により接合部分に直接水分が付着するのを防止す
る方法が用いられている。

【００１５】しかし、異種金属の接触部分に塗装を施し
て塗膜を形成し塗膜により被水しないようにする方法に
ついても、使用条件によっては塗膜の下で電食が進行し
塗膜にブリスター（膨れ）が発生して電気化学的に卑で
あるアルミニウムの腐食が進行することが知られてい
る。このため塗膜による保護も電食の防止としては充分
な効果を有しているとはいえない。

【００１６】また、防水キャップを用いる場合であって
も被水を完全に防ぐことは困難であり、キャップは絶縁
体である樹脂やゴムなどで形成されるのが一般的である
が、劣化などによって本来の機能を有しなくなる場合も
生じる。

【００１７】本発明が解決しようとする課題は、アルミ
心線部と銅製の端子と接続する場合であっても、接続部
分における電食を防止することができるアルミ電線の端
末構造を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本願請求項１に記載の発明は、電装機器と接続する
ための端子を接続するアルミ電線の端末部分のアルミ心
線部において、アルミ心線部の端末部表面にアルミ心線
部端部から端面を含め所定位置まで形成されたＺｎメッ
キ層と、該Ｚｎメッキ層の外側表面にアルミ心線部端面
からＺｎメッキ層が形成された部位を超えない所定位置
まで形成されアルミ心線部外周面に直接重ならないＳｎ
メッキ層と、該Ｓｎメッキ層の外側表面にアルミ心線部
端面から該Ｓｎメッキ層が形成された範囲を超えない所
定位置まで形成されＺｎメッキ層表面及びアルミ心線部
外周面に直接重ならないＣｕメッキ層を有し、各メッキ
層がアルミ電線の端末部で積層構造をなしていることを
要旨とするものである。

【００１９】また、請求項２に記載の発明は、Ｓｎメッ
キ層ではなくＮｉメッキ層を構成し、電装機器と接続す
るための端子を接続するアルミ電線の端末部分のアルミ
心線部において、アルミ心線部の端末部表面にアルミ心
線部端部から端面を含め所定位置まで形成されたＺｎメ
ッキ層と、該Ｚｎメッキ層の外側表面にアルミ心線部端
面から該Ｚｎメッキ層が形成された部位を超えない所定
位置まで形成されアルミ心線部外周面に直接重ならない
Ｎｉメッキ層と、該Ｎｉメッキ層の外側表面にアルミ心
線部端面からＮｉメッキ層が形成された範囲を超えない
所定位置まで形成されＺｎメッキ層表面及びアルミ心線
部外周面に直接重ならないＣｕメッキ層を有し、各メッ
キ層がアルミ電線の端末部で積層構造をなしていること
を要旨とするものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る一実施形態に係るア
ルミ電線の端末構造の模式断面図である。実際にはＺｎ
メッキ層３、Ｓｎメッキ層４ａまたはＮｉメッキ層４
ｂ、Ｃｕメッキ層５の厚さはアルミ心線部２の線径に比
較して極めて薄い。また最外の銅メッキ層５の形成され
る範囲は接続されるコネクタや端子の形状、形態に応じ
て定められ、Ｃｕメッキ層５の形成される範囲に応じて
他の各メッキ層の形成範囲が定められる。

【００２２】図１に示すように、本願発明に係る電食を
防止するアルミ電線の端末構造は、まずアルミ心線部２
の端末部表面に端部から所定位置までＺｎメッキ層３が
形成される。

【００２３】そして請求項１に記載の発明は前記Ｚｎメ
ッキ層３の外側表面を覆うようにＳｎメッキ層４ａがア
ルミ心線部２の端末部表面に端部から所定位置まで形成
される。このＳｎメッキ層４ａが形成される所定位置は
Ｚｎメッキ層の形成される所定位置よりも端部寄りであ
り、Ｓｎメッキ層４ａがＺｎメッキ層３の形成される表
面部位の範囲を超えて直接アルミ心線部２外周面に接
触、形成されない構成となっている。

【００２４】一方、請求項２に記載の発明も前記Ｚｎメ
ッキ層３の外側表面を覆うようにＮｉメッキ層４ｂがア
ルミ心線２の端末部表面に端部から所定位置まで形成さ
れる。請求項１に記載の発明と同じくこのＮｉメッキ層
４ｂが形成される所定位置はＺｎメッキ層３が形成され
る所定位置よりも端部寄りであり、Ｎｉメッキ層４ｂ
が、Ｚｎメッキ層３の形成される表面部位の範囲を超え
て直接アルミ心線部２の外周面に接触、形成されない構
成となっている。

【００２５】そして請求項１に記載の発明は前記Ｓｎメ
ッキ層４ａの外側表面には、該Ｓｎメッキ層４ａを覆う
ようにＣｕメッキ層５が形成される。該Ｃｕメッキ層５
もＳｎメッキ層４ａと同様にＳｎメッキ層４ａの形成さ
れた位置よりも端面寄りの位置にまでしか形成されてお
らず、Ｃｕメッキ層５がＳｎメッキ層４ａの形成される
範囲を超えて直接Ｚｎメッキ層３の表面やアルミ心線部
２の外周面に接触しない構成となっている。

【００２６】一方、請求項２に記載の発明は前記Ｎｉメ
ッキ層４ｂの外側表面には、該Ｎｉメッキ層４ｂを覆う
ようにＣｕメッキ層５が形成される。該Ｃｕメッキ層５
もＮｉメッキ層４ｂと同様にＮｉメッキ層４ｂの形成さ
れた位置よりも端面寄りの位置にまでしか形成されてお
らず、Ｃｕメッキ層５がＮｉメッキ層４ｂの形成される
範囲を超えてＺｎメッキ層３の表面やアルミ心線部２の
外周面に直接接触しない構成となっている。

【００２７】そして請求項１及び２に記載の発明の双方
ともアルミ電線１の端末部の最外面は銅メッキ層５が露
出しており、該銅メッキ層５が形成されている部位と電
装機器と接続するための端子類とを結合する。

【００２８】前記メッキ層形成手段は、電解メッキでも
無電解メッキでも良くその種類は問わない。

【００２９】このような構成とすることにより、それぞ
れ接触している金属メッキ層間の標準電極電位差は、請
求項１に記載の発明においては、アルミ心線部２とＺｎ
メッキ層３では０．８９Ｖ、Ｚｎメッキ層３とＳｎメッ
キ層４ａでは０．６３Ｖ、Ｓｎメッキ層４ａとＣｕメッ
キ層５では０．４８Ｖとなり、請求項２に記載の発明に
おいては、アルミ心線部とＺｎメッキ層３では０．８９
Ｖ、Ｚｎメッキ層３とＮｉメッキ層４ｂでは０．５２
Ｖ、Ｎｉメッキ層４ｂとＣｕメッキ層５では０．５９Ｖ
となり、直接アルミ心線部２と銅製の端子類と接触する
場合に比べて標準電極電位が各メッキ層の間で小さく段
階的に変化するため、電食の発生を抑制することができ
る。

【００３０】次に、上記構成の端末部を有するアルミ電
線を電線接続用端子と接続する組み付け操作の各種実施
例について説明する。

【００３１】＜実施例１＞ 図２（ａ）及び（ｂ）は本
発明に係るアルミ電線の端末構造の第１の実施例であ
り、アルミ電線と銅線との電線どうしの突き合わせ接続
構造の例として、圧着式接続コネクタを用いたアルミ電
線１と銅線８の接続方法を示した外観斜視図である。図
１（ａ）に示すように円筒形状をなす銅製のスリーブ７
内に、一端から本願請求項１に係るアルミ電線２を、他
端から銅線８をそれぞれスリーブ７の中央または中央付
近まで挿入する。その後、図略のダイスなどを使用して
銅製のスリーブ７を外周面から中心方向に圧縮する。こ
の結果図２（ｂ）に示すようにアルミ電線１と銅線８が
接続される。この場合において、アルミ電線１がスリー
ブ７内に挿入されて圧着される部分より銅メッキ層５の
形成される部分を長くし、スリーブ７がアルミ電線１の
銅メッキ層以外とは接触しない構成とする。

【００３２】＜実施例２＞ 図３は本発明に係るアルミ
電線の末端構造の第２の実施例であり、アルミ電線に接
続用端子を接合して使用する構造の例を示した外観斜視
図である。本発明に係るアルミ電線１の末端部の銅メッ
キ層５の外周面を覆うように接続用端子１１の電線接続
部分１４を締結ネジ１５によって抜脱不可能に締め付け
て固定するものである。そして接続部１３を図示しない
電装機器の端子に貫通孔１２を介してネジ止めする。
尚、本実施例ではアルミ電線１と接続用端子１１の電線
接続部分１４との接合に締結ネジ１５を用いる方法を示
したが、銅メッキ層５を破壊しない方法での接合であれ
ば良く、例えば第１の実施例に示したようなかしめによ
る圧着でも良い。

【００３３】＜実施例３＞ 図４（ａ）及び（ｂ）は本
発明に係るアルミ電線の末端構造の第３の実施例であ
り、アルミ電線を外部電装機器のターミナルに直接接続
する構造の例を示した外観斜視図である。図４（ａ）は
本実施例の分解（締結前）斜視図、図４（ｂ）は締結後
の状態を示した斜視図である。図４（ａ）に示すよう
に、電装機器本体に配設された電極１８とアルミ電線１
を電極１８に固定するための接合部材１７からなる。そ
して図４（ｂ）に示すように電極１８上に本願発明に係
るアルミ電線１の端末部の銅メッキ層５が形成された部
位を配し、該銅メッキ層５を覆うように接合部材１７を
上から締結ネジ１９で締結し、アルミ電線１を電極１８
から抜脱不可能に電気的に接続する。

【００３４】以上本発明の実施形態及び各種実施例につ
いて説明したが、本発明に係る電食を防止するアルミ電
線の端末構造は上記実施の形態、実施例に何ら限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。

【００３５】例えば本願発明においては、アルミ心線部
分２にＺｎメッキ層３、Ｓｎメッキ層４ａまたはＮｉメ
ッキ層４ｂ、Ｃｕメッキ層５を３層積層構造に形成した
が、直接隣接・接触する金属間の標準電極電位差が小さ
くなるような金属を選択してメッキ層を積層状態に形成
するものであればよく、本願発明に示した材質、層数に
限定されない。また本願発明ではアルミ電線の端部構造
について示したが、例えば端部ではなく中間部分への適
用や、電線ではなく板状或いは箔状の素材、電線接続用
端子、具体的には図５に示した端子本体や端子接続部分
への適用も考えられる。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る電食防止のためのアルミ電
線末端構造によれば、直接隣接するメッキ層を標準電極
電位差の小さい材料によって積層構造に形成することに
より、アルミ心線部分と銅製コネクタ類の標準電極電位
差を小さく段階的に変化させることができ、その結果標
準電極電位差が大きいアルミニウムや銅といった電材ど
うしであっても電食が生じることなく電気的な接続が可
能となる。

【００３７】また、外部端子と接続する部分が銅メッキ
層でありアルミニウムと直接接続するものではないた
め、アルミニウム酸化物の被膜の破壊・除去作業が不要
となり、作業効率が向上すると共に、接続部分における
電気特性のばらつきを抑制し品質の均一化を図ることも
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る電食を防止するア
ルミ電線の端末構造の断面模式図である。

【図２】 本発明に係る第１の実施例を示した図であ
る。

【図３】 本発明に係る第２の実施例を示した図であ
る。

【図４】 本発明に係る第３の実施例を示した図であ
る。

【図５】 従来の電線接続端子とアルミ電線を示した外
観斜視図である。

【符号の説明】

１ アルミ電線 ２ アルミ心線部 ３ Ｚｎメッキ層 ４ａ Ｓｎメッキ層 ４ｂ Ｎｉメッキ層 ５ Ｃｕメッキ層 ６ アルミ電線被覆材 ７ スリーブ ８ 銅電線 ９ 銅線心線部 １０ 銅電線被覆材 １１ 接続用端子 １３ 締結部 １４ 電線接続部 １６ 接続用端子 １７ 締結用部材 １８ 電極 ２０ 心線締結部 ２４ 接続用端子 ２５ 締結部 ２６ 電線接続部 ２８ 電線挿入孔 ３０ 電線心線部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 浩孝 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社オートネットワーク技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電装機器と接続するための端子を接続す
   るアルミ電線の端末部分のアルミ心線部において、アル
   ミ心線部の端末部表面にアルミ心線部端部から端面を含
   め所定位置まで形成されたＺｎメッキ層と、該Ｚｎメッ
   キ層の外側表面にアルミ心線部端面から該Ｚｎメッキ層
   が形成された部位を超えない所定位置まで形成されアル
   ミ心線部外周面に直接重ならないＳｎメッキ層と、該Ｓ
   ｎメッキ層の外側表面にアルミ心線部端面から該Ｓｎメ
   ッキ層が形成された範囲を超えない所定位置まで形成さ
   れＺｎメッキ層表面及びアルミ心線部外周面に直接重な
   らないＣｕメッキ層を有し、各メッキ層がアルミ電線の
   端末部で積層構造をなしていることを特徴とする電食を
   防止するアルミ電線の端末構造。
2. 【請求項２】 電装機器と接続するための端子を接続す
   るアルミ電線の端末部分のアルミ心線部において、アル
   ミ心線部の端末部表面にアルミ心線部端部から端面を含
   め所定位置まで形成されたＺｎメッキ層と、該Ｚｎメッ
   キ層の外側表面にアルミ心線部端面から該Ｚｎメッキ層
   が形成された部位を超えない所定位置まで形成されアル
   ミ心線部外周面に直接重ならないＮｉメッキ層と、該Ｎ
   ｉメッキ層の外側表面にアルミ心線部端面から該Ｎｉメ
   ッキ層が形成された範囲を超えない所定位置まで形成さ
   れＺｎメッキ層表面及びアルミ心線部外周面に直接重な
   らないＣｕメッキ層を有し、各メッキ層がアルミ電線の
   端末部で積層構造をなしていることを特徴とする電食を
   防止するアルミ電線の端末構造。