JP2007060743A - 絶縁被覆導線束への端子片の接続 - Google Patents

Abstract

【課題】端子片６を導線束３にその横方向からＣ字状に包んで接続する
【課題手段】端子片６の横に別途に設けた接続片６３を、端子片６に向かって断面Ｃ字状に屈曲させてヒュージング接合により接続する。接続片６３を、別途に設ければ、導線束３を包むＣ字状の長さのものとすれば良く、端子片６は外部への引き出しに必要な任意の長さにする。ヒュージング接合は、電極の抵抗発熱により導線の絶縁被覆を剥離して接続片６３をその導線束３に熱圧接して接合するため、有機系絶縁被覆を有する導線束３への端子片６の接合に有効である。ロウ材６５は、接続片６３の下部にのみ介在すれば、接続片６３両対向縁６３ａに向かって流れ、その流れにつれて炭化絶縁被覆をその両対向縁側に押し退けてその間隙から押し出し、炭化絶縁被覆の除去効果を向上させる。これによって、ＡＩＷ、ＰＩＷ等の高耐熱絶縁被覆を有する導線束３への端子片６の接合強度も向上する。
【選択図】図６

Description

この発明は、ハイブリット自動車用、燃料電池自動車用等の回転電機のステ―タ用バスバへの電源端子等の絶縁被覆導線束への端子片の接続方法、その接続構造に関するものである。

今日、環境問題の点から、ハイブリット自動車や燃料電池自動車が開発され、これらの自動車は、回転電機（モータ）を補助駆動源又は主駆動源とし、その回転電機は当然のこととして製造コストの低減が要求される。
その回転電機のステ―タに、円環状に配置された各ティース（各コイルスロット）のそれぞれにコイルが巻回され、その各コイルを各相毎に、前記各ティースの円環状配置に沿う環状バスバにより接続したものがある（特許文献１、２参照）。
特開２００３−１３４７２４号公報 特開２００４−５６８７３号公報

そのステータの低減化の一手段として、バスバの低廉化を図るべく、そのバスバを、各相のコイル数の半分の数の円弧状電線を並列に束ね、その各バスバを成す絶縁被覆導線（絶縁皮膜導線）の全てが並ぶ個所において、その各絶縁被覆導線に外部への電源端子を接続して構成した技術が提案されている（実施例参照）。

このような複数本の絶縁被覆導線を束ね、その導線束に端子片をその束を巻き込むように包んで接続する絶縁被覆導線束への端子片の接続方法は、通常、端子片の接続部を、前記導線束を包み得る断面Ｃ字状の接続片とし、そのＣ字状接続片内に導線束を入れて、その接続片をカシメたり、半田付けしたり、その併用をしたり、或いはヒュージング接合するものが一般的である（特許文献３ 段落０００２参照）。
特開２００３−２０９９４４号公報

また、その導線束に対し、その軸線の横方向から端子片をその束を巻き込むように包んで接続するものは、その端子片の接続部を断面Ｃ字状に屈曲させ、そのＣ字状屈曲接続部に導線束を入れて、上記各種の接続方法によって、その端子片を導線束にその横方向から接続している（特許文献４ 図２等参照）。
特開２００３−３０４６６７号公報

上記導線束に対し、その軸線の横方向から端子片をその束を巻き込むように包んで接続した構造（特許文献４記載技術を用いた接続構造）は、Ｃ字状屈曲接続部の最奥部を屈曲点としてその接続片が導線束を包んで接続することとなるため、その最奥部に一番大きい圧接力が加わり、接続片の先端縁にはあまり圧接力が加わらない。
このため、その接続部全域に均等に接続力（圧接力）が加わらず、接合強度（接続強度）に問題が生じ易い。

これに対し、特許文献３記載の技術は、端子片が導線束にその長さ方向を同一にして接続されているため、そのＣ字状接続片がその両先端縁から導線束を包むように接続される（Ｃ字状接続片の両先端縁が導線束の幅方向ほぼ中央になるように接続される。同文献図３（ｂ）〜（ｄ）参照）。このため、接続部全域に均等に接続力（圧接力）が加わり易く、接続強度が高いものとなるとともに、ヒュージング接合する際、その加圧方向に対し接続片はほぼ対称となるため、接続片は左右均等（全域均等）に加熱されることとなり、導線の絶縁被覆を均一に除去する。因みに、不均一に加熱されると、その過熱箇所（通常、屈曲部）が高温になって、曝飛する（爆発してその破片が飛ぶ）恐れがある。

しかし、通常、端子片は外部への引き出しに必要な長さを有しており、導線束を包むＣ字状接続部の長さ（本願図５の符号Ｌ₂参照）よりその端子片の長さ（同図の符号Ｌ₁参照）はかなり長いため、接続部をＣ字状としてその向かい合う両先端縁を導線束を包むように対向させることは困難である。

この発明は、以上の状況に鑑み、導線束に対し、その軸線の横方向から、特許文献３に記載の技術のように、端子片をその先端両縁からＣ字状に導線束を包んで接続することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、端子片の導線束との接続部の横に接続片を別途に設け、その接続片を、前記端子片に向かって断面Ｃ字状に屈曲させて接続することとしたのである。
このように、端子片とは別途に接続片を設ければ、その接続片を、導線束を包むＣ字状の長さのものとすれば良く、端子片は外部への引き出しに必要な任意の長さにすることができる。

つぎに、この発明は、その接続片と導線束の接続をヒュージング接合により行うこととしたのである。
ヒュージング接合は、電極の抵抗発熱により導線の絶縁被覆を剥離して端子片をその導線に熱圧接して接合するものであり、有機系絶縁被覆の導線への端子片等の接合に有効である。

この発明は、以上のように、別途に接続片を設けて、その接続片によって導線束に端子片をヒュージング接合でもって接続するようにしたので、有機系絶縁被覆の導線束にその横方向から端子片をその接続部の両先端縁が対向するＣ字状構造で高い接続強度を持って確実に接続できる。

この発明の一実施形態としての絶縁被覆導線束への端子片の接続方法は、複数本の絶縁被覆導線を束ね、その導線束に、その軸線の横方向から端子片をその束を巻き込むように包んで接続する際、前記端子片の導線束との接続部の横に接続片を設け、その接続片を、端子片に向かって断面Ｃ字状に屈曲させ、そのＣ字状接続片内に導線束を入れてヒュージング接合によって接続片を導線束に接合して端子片を絶縁被覆導線束に接続する構成を採用できる。

この構成において、ヒュージング加圧電極は、上記導線束の並列外周面に沿う加圧面形状とすれば、加圧力及び電流が導線束の全域に均一に加わり（伝わり）易く、接続片の過度の潰れを防止できるとともに、安定した接合強度を得ることができる。
このとき、そのヒュージング加圧電極の加圧面に、上記Ｃ字状接続片の向かい合う両先端縁に臨む突起を形成し、その突起により、前記両先端縁を押圧するようにすることができる。通常、接続片のＣ字状両先端縁の間は空隙が生じ易く、その空隙部分は導線との接触がなくなるが、このように、その両先端縁を突起により押し込めば、接続片のＣ字状両先端縁が導線に圧接され易く、接続片と導線の接触面積が多くなって、圧接度、熱伝導効率等が向上し、絶縁被覆剥離等も進み、接合強度が向上する。

さらに、上記Ｃ字状接続片内面と上記導線束の外周面の間にロウ材を介在することができる。
ロウ材は、通常、そのロウ材が溶けて導線束外周面の全域に行き渡ることによって、接続片と導線束の接合強度を高める効果を発揮するが、その効果に加え、そのロウ材が炭化した絶縁被覆を接続片の外側に押し退ける効果を発揮し、接合信頼度が向上する。
この接合強度等が向上することにより、ＡＩＷ（ポリアミドイミド銅線）、ＰＩＷ（ポリイミド銅線）等の高耐熱絶縁被覆を有する導線への端子片等の接合においても、その接合強度を上げることができる。このため、回転電機の高出力化に伴うステータの高温化の今日、そのバスバにも高耐熱絶縁被覆の導線が使用され、その導線への端子片の接続にロウ材を介在したヒュージング接合は有効なものとなる。
このロウ材の介在において、そのロウ材を、上記Ｃ字状接続片の両先端縁の反対面にのみ介在すれば、ロウ材は、その両先端縁に向かって流れ、その流れにつれて炭化絶縁被覆をその両先端縁側に押し退けてその間隙から押し出すため、炭化絶縁被覆の除去効果を向上させることができる。

この発明の一実施形態としての端子片の絶縁被覆導線束への接続構造は、上記各接続方法によってなされたものが考えられるが、例えば、前記端子片の導線束との接続部の横に接続片を設け、その接続片を、端子片に向かって断面Ｃ字状に屈曲させ、そのＣ字状接続片内に前記導線束を入れてヒュージング接合によって接続片を導線束に接合した構成を採用することができる。
このとき、上記と同様に、上記Ｃ字状接続片内にロウ材を介在し、そのロウ材によって、加熱により炭化した前記絶縁被覆を接合面から除去すると共に接続片を導線束にロウ付けするようにすることができる。

上記各接続方法及び接続構造は、各種の電機機器の導線束への端子片の接続に採用することができる。
例えば、円環状のティースにコイルが各相毎に巻回され、その各コイルを各相毎に、前記ティースの円環状に沿う相互に電気絶縁された環状バスバにより接続するとともに、各バスバに外部からの電源端子を接続した回転電機のステ―タにおいては、前記各バスバを、それぞれ各相のコイル数の半分の数の円弧状電線を並列に束ねたものとして、その各バスバを成す前記電線の全てが並ぶ個所においてその各電線に前記電源端子を接続し、その接続を、上記端子片と導線束との接続構造としたり、さらに、そのＣ字状接続片内にロウ材を介在し、そのロウ材によって、加熱により炭化した絶縁被覆付を接合面から除去すると共に接続片を導線束にロウ付けした構造として、前記各電線の両端の端末を各コイルとの接続端とした構成を採用する。

上記電線（導線）は棒材によって形成することもできる。金属板材からの打ち抜きによる形成は材料無駄が多いが、棒材は、引き抜きなどによって形成されるため、その打ち抜き品に比べれば、はるかに安価である。また、棒材は、保形性があるため、円弧状へのフォーミングも容易である。このフォーミングが容易であることから、その棒状電線の両端をその軸方向に対し横方向に曲げて突出させてその突出端末を各コイルとの接続端とすると良い。
棒状電線には、断面真円状、同楕円状、多角形状等の各種の断面形状のものを採用でき、スペース効率からは、四角形状の平角線が好ましい。

そのバスバ結合ユニットとしては、上記各バスバは、各相のコイル数の半分の数の円弧状電線を並列に束ねたものとして、その各バスバを成す電線の全てが並ぶ個所においてその各電線に外部への電源端子が接続されるとともに、その各電線の両端の端末が各コイルとの接続端とされる構成のものとすることが出来る。そのとき、各電線と電源端子の接続を上記導線束と端子片の接続構造とする。
この構成において、上記バスバをホルダーに区画して収納することが出来る。

このバスバ結合ユニットの製造方法としては、例えば、上記電源端子を、上記バスバとの接続部の横に断面Ｃ字状に屈曲させた接続片を設けたものとし、そのＣ字状接続片内にバスバを入れてヒュージング接合によって接続片をバスバに接合する構成等を採用する。
このとき、上述と同様に、上記ヒュージング接合用加圧電極の加圧面とバスバの外周面の間にロウ材を介在することができ、そのロウ材を、Ｃ字状接続片の両先端縁の反対面にのみ介在するようにし得る。

一実施例を図１〜図３に示し、この実施例は、燃料電池自動車用回転電機やハイブリッド自動車用回転電機のステータ用バスバ結合ユニット１０に係り、従来と同様に、円環状に配置された各ティースのそれぞれにコイルが巻回され、その円環状配置のティースにこのバスバ結合ユニット１０が設けられて、前記各コイルの外側端を各相毎に、バスバ結合ユニット１０内の円弧状バスバ３ａ、３ｂ、３ｃ（総称符号：３）により接続し、各内側端（中性点）を円環状バスバ３ｄにより接続したものである。各ティースは円環状に並べて金属製円筒によって焼バメ等で固定される（特許文献１、２参照）。

バスバ結合ユニット１０内の各バスバ３ａ、３ｂ、３ｃは、図２（ｂ）に示すように、それぞれ３本の電線３３₁、３３₂、３３₃（総称符号：３３）からなり、その一の電線３３₁は、ステータＳの周囲１８等分割の１５分割分の長さを有し、二の電線３３₂は、同９分割分の長さを有し、三の電線３３₃は、同３分割分の長さを有する。この電線３３の数・長さは、相の数及びその相を成すコイルの数によって決定される。すなわち、この実施例では、３相であり、その一の相に６個のコイルを設けているため、各バスバ３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ３本の電線３３₁、３３₂、３３₃を並列に束ねたものとし、その各電線３３を前記の長さにしている。

各電線３３は、単線（棒材）にポリアミドイミド等のエナメルで絶縁被覆を施してそれぞれ電気的に絶縁被覆されたケーブルからなる。
この各電線３３₁、３３₂、３３₃は、図２（ａ）に示すように、各電線３３の中点で並列に束ね、その中点において、電源端子６をヒュージング接合して一体化し、その３本の電線３３₁、３３₂、３３₃によって各バスバ３ａ、３ｂ、３ｃが構成される。各電線３３₁、３３₂、３３₃の端末３３ａは、側方に屈曲して横方向にコイルの端との接続端（軸方向に対し横方向に曲げて突出させてコイルの端との接続端）となっている。なお、最内側のバスバ（コイルのアース端と接続されるバスバ）３ｄは、一本の電線３ｄからなる。

上記電源端子（端子片）６は、図５に示すように、バスバ３との接続部６１から外部への接続に有効な長さＬ₁延びた端子本体６２と、その接続部６１の横に連続して設けられた接続片６３とからなって、プレス打ち抜きなどによって成形される。そのとき、接続片６３は、端子本体６２に向かって少し開き気味の断面Ｃ字状とされる。接続片６３の接続部６１への接続箇所及び接続長さａは、接続片６３がＣ字状に屈曲できて、その向かい合う先端縁６３ａ、６３ａがその接続片６３の長さｂのほぼ中程に位置できれば、その設定は任意である。

この電源端子６のヒュージング接合によるバスバ３との一体化は、図７に示すようにして行い、まず、同図（ａ）に示すように、対のヒュージング電極４１、４１の間に、バスバ３（電線３３、３３、３３）を挿通したその電源端子６の接続片６３を入れ、同図（ｂ）に示すように、その対の電極４１、４１を接近させて、Ｃ字状接続片６３をカシメるとともに、加熱して接続片６３をバスバ３にヒュージング接合する。この接合状態を図６に示す。接続片６３の両先端縁６３ａ、６３ａの間隙ｔ（図７（ａ）参照）は、ヒュージング接合が可能な限りにおいて任意であり、例えば、電線３３が通り得る大きさなどとし得る。

このとき、両電極４１、４１の加圧面４１ａもＣ字状となって、接続片６３のカシメ後の形状に対応する形状となっており、このため、接続片６３は円滑にカシメられて、接続片６３の過度の潰れが防止されるとともに、安定した接合強度を得ることができる。また、電極４１、４１がバスバ３にその多くの面で接触するため、電流がバスバ３の全域（全面）に均一に伝わり、その絶縁被覆を円滑に炭化する。

また、リン銅からなる薄板状ロウ材６５が接続片６３の両先端縁６３ａの反対面に介在されており、このロウ材６５は、カシメ作用につれてその接続片６３両先端縁６３ａ、６３ａに向かって流れ、その流れにつれて炭化絶縁被覆をその両先端縁６３ａ側に押し退けてその間隙から押し出すとともに、バスバ３の全周に回り込んで、接続片６３とバスバ３の接続強度を向上させる。ロウ材６５の介在範囲・位置は、最適な「ロウ付け」や「炭化絶縁被覆の除去」が行なえる限りにおいて任意であり、実験などによって適宜に設定する。

さらに、上側のヒュージング加圧電極４１の加圧面中央には接続片６３の両先端縁６３ａ、６３ａに臨む突起４１ｂが形成され、その突起４１ｂにより、その両先端縁６３ａ、６３ａが押圧されてバスバ３（電線３３）に確実に圧接される。このため、接続片６３とバスバ３の接触面積が多くなって、圧接度、熱伝導効率等が向上し、絶縁被覆剥離等も進み、接合強度がさらに向上する。

このようにして、各バスバ３ａ、３ｂ、３ｃが形成され、この各バスバ３ａ、３ｂ、３ｃ及びバスバ３ｄを集めて、図３に示すこのステータ用バスバ３が構成され、それを同図の絶縁樹脂製ホルダー１１の溝１４内に納めて各バスバ３を区画し、図１に示す結合ユニット１０とされる。
バスバ３ｂ、３ｃの端末がバスバ３ａ、３ｂを跨ぐ部分には、絶縁性スペーサ１５を介在して絶縁性を確実に得るようにすることが好ましい。

この結合ユニット１０でもって、各コイルを接続するには、従来と同様に、この結合ユニット１０をティースにセットし、各コイルの端末を周知の端子金具等を介して電気接続する（特許文献１、２参照）。
この後、必要に応じて樹脂モールド等によってティースと結合ユニット１０を一体化して回転電機のステ―タＳを得る。
この結合ユニット１０は、必要に応じてホルダー１１内に絶縁樹脂を充填する。

結合ユニット１０のホルダー１１内への各バスバ３の収納態様（電線３３の束の態様）としては、上記のものに限らず、例えば、図４（ａ）に示す横方向３列、同（ｂ）に示す俵積み状等が考えられる。また、結合ユニット１０はホルダー１１内に設けないもの（図２（ａ）の態様）とすることもできる。

実施例は、回転電機のステ―タ用バスバ３への電源端子６の接続に関するものであったが、この発明は、複数本の絶縁被覆導線を束ね、その導線束に、その軸線の横方向から端子片をその導線束を巻き込むように包んで接続する各種の接続方法、その接続構造に採用できることは勿論である。

一実施例の回転電機のステ―タ用バスバ結合ユニットの斜視図 同バスバ結合ユニットの組み立て作用図であり、（ａ）、（ｂ）共に斜視図 同実施例のバスバ結合ユニットの組み立て作用図 他の実施例の要部断面図 一実施例の電源端子の斜視図 同実施例の電源端子とバスバの接続部の切断正面図 同実施例の電源端子とバスバの接続作用図

符号の説明

３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ バスバ（導線束）
３３、３３₁、３３₂、３３₃ バスバを成す電線（導線）
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 電源端子（端子片）
１０ バスバの結合ユニット
４１ ヒュージング加圧電極
４１ａ ヒュージング加圧電極の加圧面
４１ｂ ヒュージング加圧電極の突起
６３ Ｃ字状接続片
６３ａ 接続片の先端縁
６５ ロウ材

Claims (7)

1. 複数本の絶縁被覆導線３３₁、３３₂、３３₃を束ね、その導線束３に、その軸線の横方向から端子片６をその導線束３を巻き込むように包んで接続する絶縁被覆導線束３への端子片６の接続方法において、
   上記端子片６の導線束３との接続部の横に接続片６３を設け、その接続片６３を、前記端子片６に向かって断面Ｃ字状に屈曲させ、そのＣ字状接続片６３内に前記導線束３を入れてヒュージング接合によって前記接続片６３を導線束３に接合して、前記端子片６を絶縁被覆導線束３に接続することを特徴とする絶縁被覆導線束への端子片の接続方法。
2. ヒュージング加圧電極４１は、上記導線束３の並列外周面に沿う加圧面形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁被覆導線束への端子片の接続方法。
3. 上記ヒュージング加圧電極４１の加圧面４１ａに、上記Ｃ字状接続片６３の向かい合う先端縁６３ａに臨む突起４１ｂを形成し、その突起４１ｂにより、前記両先端縁６３ａを押圧するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の絶縁被覆導線束への端子片の接続方法。
4. 上記Ｃ字状接続片６３の内面と上記導線束３の外周面の間にロウ材６５を介在したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の絶縁被覆導線束への端子片の接続方法。
5. 上記ロウ材６５を、上記Ｃ字状接続片６３の両先端縁６３ａの反対面にのみ介在することを特徴とする請求項４に記載の絶縁被覆導線束への端子片の接続方法。
6. 複数本の絶縁被覆導線３３₁、３３₂、３３₃を束ねた導線束３に、その軸線の横方向から端子片６をその導線束３を巻き込むように包んで接続した端子片６の絶縁被覆導線束３への接続構造であって、
   上記端子片６の導線束３との接続部の横に接続片６３を設け、その接続片６３を、前記端子片６に向かって断面Ｃ字状に屈曲させ、そのＣ字状接続片６３内に前記導線束３を入れてヒュージング接合によって前記接続片６３を導線束３に接合したことを特徴とする端子片の絶縁被覆導線束への接続構造。
7. 上記Ｃ字状接続片６３内にロウ材６５を介在して上記導線束３を入れてヒュージング接合によって接続片６３を導線束３に接合し、前記ロウ材６５によって、加熱により炭化した前記絶縁被覆を接合面から除去すると共に前記接続片６３を導線束３にロウ付けしたことを特徴とする請求項６に記載の端子片の絶縁被覆導線束への接続構造。

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