JP2008243870A - コイル端末線と接合部端子の接合部端子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
溶融不良をなくし、確実な電気的接続と溶接部強度が得ることのできるコイル端末線と端子の接合部端子構造を提供すること。
【解決手段】
コイル端末線の導体と接合部端子とを接合する接合部端子構造において，帯板状の接合部端子２を有し，接合部端子２の幅方向両側に接合部端子の先端を突出させ突起部２Ｃを形成するとともに接合部端子２に形成する挟持部２Ａ，２Ｂを形成してなり，コイル端末線の導体の絶縁皮膜を予め剥離した導体１を接合部端子２に添わせ、コイル端末線の導体１を挟持部２Ａ，２Ｂによって多角形または円柱状にかしめ保持し、接合部端子２の突起部２Ｃとコイル端末線の導体１とをアーク溶接する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイル端末線と接合部端子をアーク溶接する際の接合部端子構造に関するものである。

コイル端末線と接合部端子とを溶接する際の接合部端子構造として、従来は、板状の接合端子の先端部に切り欠きを設けて、その切り欠き内にコイル端末線の導体を挿入して、コイル端末線の導体と接合端子とを溶接する方法（例えば、特許文献１ 図２参照。）がある。これは、板状導体ＰＣに、先端部より長手方向に所定の長さのＵ字状切欠部Ｕを形成し、このＵ字状切欠部Ｕに線材Ｌの先端部分を挿入し、Ｕ字状切欠部Ｕにおける線材挿入部分近傍をアーク溶接等により溶融させて両者を接合Ｗするものである。

また、コイル端末線と接合部端子とを溶接する際の接合部端子構造として、従来、板状の接合端子の先端部を丸めてコイル端末線の導体を固定し、コイル端末線の導体を溶融させて板状の接合端子を包み込むように溶接する方法（例えば、特許文献１ 図７参照。）がある。これは、板状導体ＰＣの先端部をＵ字状に折り曲げ、この折り曲げ部Ｕに線材Ｌを挿入した後に、板状導体ＰＣの先端部分をかしめ、線材Ｌの周囲を広く板状導体ＰＣで挟持するものである。
特開２００１−２１９２７０

しかしながら、特許文献１の板状の接合端子の先端部に切り欠きを設けて、その切り欠き内にコイル端末線の導体を挿入して、コイル端末線の導体と接合端子とを溶接する方法にあっては、コイル端末線の導体が接合端子の先端部に固定されていないため、コイル端末線の導体を切り欠き内に挿入した後、自由に動いてしまう。このため、コイル端末線の導体の接合端子の先端部への溶接位置がずれてしまい、満足する接合部強度を得られず、製品に必要な通電面積が十分に得られないといった不具合が発生するという問題点を有している。

また、特許文献１の板状の接合端子の先端部を丸めてコイル端末線の導体を固定し、コイル端末線の導体を溶融させて板状の接合端子を包み込むように溶接する方法にあっては、板状の接合端子の先端部を丸めてコイル端末線の導体を固定した際に、コイル端末線の導体と板状の接合端子の先端部とが密着していないと、コイル端末線の導体を丸めた板状端子の隙間から溶接中に大気などのガスを巻き込んでしまい、溶接部にポロシティなどの内部欠陥が発生し、溶接品質が不安定となるという問題点を有している。

本発明の目的は、溶融不良をなくし、確実な電気的接続と溶接部強度が得ることのできるコイル端末線と端子の接合部端子構造を提供することにある。

本発明は、コイル端末線と接合部端子とを接合する接合部端子構造において，帯板状の接合部端子を有し，前記接合部端子の幅方向両側に該接合部端子の先端部を突出させ突起部を形成して該接合部端子を十字状に形成する挟持部を形成してなり，前記コイル端末線の絶縁皮膜を予め剥離した導体を前記接合部端子に添わせ、該コイル端末線の導体を前記挟持部によって多角形または円柱状にかしめ保持し、前記接合部端子の突起部とコイル端末線の導体とをアーク溶接することを特徴とする。

本発明によれば、溶融不良をなくし、確実な電気的接続と溶接部強度を得ることのできる。

そして、帯板状の接合部端子とコイル端末線の導体との溶接において、コイル端末線の導体と溶接する帯板状の接合部端子の突起部の断面積を同等にすると、通電面積が確保でき安定した溶融部形状が形成される。

さらに、コイル端末線の導体の先端と帯板状の接合部端子の突起部は、少ない入熱量で溶融させることができ、アーク熱の拡散による絶縁皮膜のダメージも低減できる。

加えて、コイル端末線の導体を帯板状の接合部端子に添わせ、帯板状の接合部端子の挟持部をかしめてコイル端末線の導体を固定しているので、コイル端末線の導体の先端と帯板状の接合部端子の突起部とで溶接する溶接部に直接応力が掛かることを防ぐことができ、応力の緩衝効果を期待することができる。

帯板状の接合部端子は、コイル端末線の導体をかしめるための挟持部と、コイル端末線の導体の先端と溶接するための突起部を十字形に形成してあり、このとき、突起部の形状は多角形もしくは円柱状とし、断面積はコイル端末線の断面積と同一であることが望ましい。

また、コイル端末線の導体は、帯板状の接合部端子のコイル挟持部に挟み込んだ後、帯板状の接合部端子の突起部とコイル端末線の導体が密着するように多角形または円柱状にかしめ、その後、アーク放電によりコイル端末線の導体と帯板状の接合部端子に形成された突起部を同時に溶融させて帯板状の接合部端子の突起部とコイル端末線の導体を溶着する。

図１には、本発明に係るコイル端末線と端子の接合部端子構造の第１の実施例が示されている。
図１は、回転電機用ステータコイルの端末線と接合部端子の突起部とをＴＩＧ溶接した場合の例である。図１（Ａ）には、コイル端末線の導体１と接合部端子２のかしめ状態が示されており、図１（Ｂ）には、コイル端末線の導体１と接合部端子２の突起部をＴＩＧ溶接した場合が示されており、図１（Ｃ）には、コイル端末線の導体１の断面形状が円形状の丸線の場合が示されており、図１（Ｄ）には、コイル端末線の導体１の断面形状が矩形状の平角線の場合が示されている。

図１において、コイル端末線は、絶縁体が被覆された電線で、１は、コイル端末線の絶縁体を剥離して露出させた導体である。このコイル端末線の導体１は、その材質が銅で構成されている。このコイル端末線の導体１は、図１（Ｃ）に示す如く、断面形状が円形状の丸線で構成されているのが、一般的であるが、図１（Ｄ）に示す如く、断面形状が矩形状の平角線でも問題はない。

また、接合部端子２は、帯板状（または、棒状）に形成されており、この接合部端子２の幅方向両端部には、帯板状（または、棒状）の接合部端子２の長手方向に略直角に伸びる帯板状に形成される挟持部２Ａ，２Ｂが設けられている。この挟持部２Ａ，２Ｂを設けることによって、接合部端子２は、十字状に形成されている。また、この接合部端子２には、先端が挟持部２Ａ，２Ｂの設けられている位置より上方に突出する突起部２Ｃが形成されている。したがって、接合部端子２は、接合部端子２の幅方向両側に挟持部２Ａ，２Ｂを設け、十字状になるように接合部端子２の先端を突出させて突起部２Ｃが形成されている。

コイル端末線の導体１と接合部端子２の接合に当たっては、コイル端末線の絶縁皮膜を予め剥離して導体１を露出しておく。しかる後、コイル端末線の導体１を接合部端子２に添わせる。そして、このコイル端末線の導体１を接合部端子２に添わせるに当たっては、コイル端末線の導体１は、その先端部１Ａが接合部端子２の突起部２Ｃより上部に突出するように添わせてある。このコイル端末線の導体１を接合部端子２に添わせた後、接合部端子２の幅方向両端部に設けられている挟持部２Ａ，２Ｂをコイル端末線の導体１を抱くように巻き付け、コイル端末線の導体１を接合部端子２に円柱状にかしめる。

このようにコイル端末線の導体１は、コイル端末線の導体１の先端部１Ａを、接合部端子２の突起部２Ｃより上部に突出するように、接合部端子２に添わせ、接合部端子２の挟持部２Ａ，２Ｂによって円柱状にかしめられる。したがって、コイル端末線の導体１は、接合部端子２の挟持部２Ａ，２Ｂのかしめによって、コイル端末線の導体１が接合部端子２の突起部２Ｃ側へ押し付けられ、接合部端子２の突起部２Ｃに密着する。

また、コイル端末線の導体１は、接合部端子２に添わせ、接合部端子２の挟持部２Ａ，２Ｂによって円柱状にかしめるようになっているため、コイル端末線の導体１は、接合部端子２に沿うように動くので、曲がりやすく位置が出しにくいコイル端末線の導体１の場合であっても、溶接部の位置決めを容易にすることができる。

このようにコイル端末線の導体１の先端部１Ａを、接合部端子２の突起部２Ｃより上部に突出するようにして、接合部端子２に添わせ、接合部端子２の挟持部２Ａ，２Ｂによって円柱状にかしめた後、陽極電極で接合部端子２を挟み込んで保持し、通電することによりＴＩＧ溶接する。このＴＩＧ溶接をすることによって、コイル端末線の導体１の先端部１Ａが溶融して溶融部３が図１（Ｂ）に示す如く球状に形成され、接合部端子２の突起部２Ｃを覆い、コイル端末線の導体１の先端部１Ａと接合部端子２の突起部２Ｃが溶着する。

このＴＩＧ溶接によるコイル端末線の導体１の先端部１Ａと接合部端子２の突起部２Ｃとの溶着に当たっては、接合部端子２の突起部２Ｃとコイル端末線の導体１の先端部１Ａの高さを同一の高さにしても、溶接は可能である。しかし、コイル端末線の導体１の高さを高くし過ぎると、コイル端末線の導体１のの先端部１Ａの溶融量が増えるため、溶融部３が垂れてしまい、図１（Ｂ）に示すような球状にならなくなってしまう。

このようにコイル端末線の導体１の高さを高くし過ぎ、コイル端末線の導体１のの先端部１Ａにできる溶融部３が垂れて図１（Ｂ）に示すような球状にならなくなってしまうと、通電面積が確保できなくなってしまうので、本実施例においては、溶融部３が球状となるようにコイル端末線の導体１の高さを、接合部端子２の突起部２Ｃの上端面より１ｍｍとしてある。

なお、本実施例においては、接合部端子２の挟持部は、コイル端末線の導体１を抱きかかえるように２本の挟持部２Ａ，２Ｂを設けて十字状に形成されいるが、この接合部端子２の挟持部は、コイル端末線の導体１を抱きかかえられれば、１本の挟持部２Ａのみで構成しても良い。この場合には、接合部端子２の挟持部は、十字状に形成されるものとはなっていない。

また、本実施例においては、溶接方法として、ＴＩＧ溶接を例にとって説明したが、ＴＩＧ溶接方法以外の方法としては、電子ビーム溶接方法やプラズマ溶接方法を用いても良く、この電子ビーム溶接方法やプラズマ溶接方法によってもＴＩＧ溶接による溶接方法同様に溶接することができる。

図２には、本発明に係るコイル端末線と端子の接合部端子構造の第２の実施例が示されている。
図２は、複数のコイル端末線の導体を接合部端子に添わせる場合、接合部端子がコイル端末線の導体を複数本持ちの場合の例である。図２（Ａ）には、複数のコイル端末線の各導体の断面形状が円形状の丸線の場合が示されており、図２（Ｂ）には、複数のコイル端末線の各導体の断面形状が矩形状の平角線の場合が示されており、図２（Ｃ）には、コイル端末線が撚線導体の場合が示されている。

図２において、複数のコイル端末線（図２では、２本の例を示している）は、それぞれ絶縁体が被覆された電線で、１０，１１は、コイル端末線の絶縁体を剥離して露出させた導体である。この２本のコイル端末線の導体１０，１１は、その材質が銅で構成されている。この２本のコイル端末線の導体１０，１１は、図２（Ａ）に示す如く、断面形状が円形状の丸線で構成されているのが、一般的であるが、図２（Ｂ）に示す如く、断面形状が矩形状の平角線で構成されていても、図２（Ｃ）に示す如く、コイル端末線の導体が撚線導体３０のように多数本でも問題はない。

接合部端子２０は、帯板状（または、棒状）に形成されており、この接合部端子２０の幅方向両端部には、帯板状（または、棒状）の接合部端子２０の長手方向に略直角に伸びる帯板状に形成される挟持部２０Ａ，２０Ｂが設けられている。この挟持部２０Ａ，２０Ｂを設けることによって、接合部端子２０は、十字状に形成されている。また、この接合部端子２０には、先端が挟持部２０Ａ，２０Ｂの設けられている位置より上方に突出する突起部２０Ｃが形成されている。したがって、接合部端子２０は、接合部端子２０の幅方向両側に挟持部２０Ａ，２０Ｂを設け、十字状になるように接合部端子２０の先端を突出させて突起部２０Ｃが形成されている。

２本のコイル端末線の導体１０，１１と接合部端子２０の接合に当たっては、コイル端末線の絶縁皮膜を予め剥離して導体１０，１１を露出しておく。しかる後、２本のコイル端末線の導体１０，１１を接合部端子２０に添わせる。そして、この２本のコイル端末線の導体１０，１１を接合部端子２０に添わせるに当たっては、２本のコイル端末線の導体１０，１１は、その先端部１０Ａ，１１Ａが接合部端子２０の突起部２０Ｃより上部に突出するように添わせてある。この２本のコイル端末線の導体１０，１１を接合部端子２０に添わせた後、接合部端子２０の幅方向両端部に設けられている挟持部２０Ａ，２０Ｂを２本のコイル端末線の導体１０，１１を抱くように巻き付け、２本のコイル端末線の導体１０，１１を接合部端子２０に円柱状にかしめる。

このように２本のコイル端末線の導体１０，１１は、２本のコイル端末線の導体１０，１１の先端部１０Ａ，１１Ａを、接合部端子２０の突起部２０Ｃより上部に突出するように、接合部端子２０に添わせ、接合部端子２０の挟持部２０Ａ，２０Ｂによって円柱状にかしめられる。したがって、２本のコイル端末線の導体１０，１１は、接合部端子２０の挟持部２０Ａ，２０Ｂのかしめによって、２本のコイル端末線の導体１０，１１が接合部端子２０の突起部２０Ｃ側へ押し付けられ、接合部端子２０の突起部２０Ｃに密着する。

このとき接合部端子２０の突起部２０Ｃの断面積は、隣接する２本のコイル端末線の導体１０，１１の何れかの導体（図２（Ａ），（Ｂ）では導体１１、図２（Ｃ）では撚線導体３０）の断面積と同等であることが望ましい。また、接合部端子２０の挟持部２０Ａ，２０Ｂによる２本のコイル端末線の導体１０，１１のかしめの形状は、挟持部２０Ａ，２０Ｂが接合部端子２０の長手方向に略直角に伸びる帯板状に形成されているため、接合部端子２０の挟持部２０Ａ，２０Ｂに挿入される２本のコイル端末線の導体１０，１１の形状に合わせ、多角形にも、円柱状にも、することは可能である。また、このように、接合部端子２０の挟持部２０Ａ，２０Ｂによる２本のコイル端末線の導体１０，１１のかしめの形状を、多角形状、円柱状にしても、密着性が良くすることができ、溶接を安定的に行うことができる。

このように２本のコイル端末線の導体１０，１１の先端部１０Ａ，１１Ａを、接合部端子２の突起部２０Ｃより上部に突出するようにして、接合部端子２０に添わせ、接合部端子２０の挟持部２０Ａ，２０Ｂによって円柱状にかしめた後、陽極電極で２本のコイル端末線の導体１０，１１を挟み込んで保持し、通電することにより２本のコイル端末線の導体１０とコイル端末線の導体１１をＴＩＧ溶接する。このＴＩＧ溶接をすることによって、２本のコイル端末線の導体１０，１１同士が溶着する。

しかる後、陽極電極で接合部端子２０を挟み込んで保持し、通電することにより溶着している２本のコイル端末線の導体１０，１１と接合部端子２０の突起部２０ＣをＴＩＧ溶接する。このＴＩＧ溶接をすることによって、２本のコイル端末線の導体１０，１１の先端部１０Ａ，１１Ａが溶融して溶融部が球状に形成され、接合部端子２０の突起部２０Ｃを覆い、２本のコイル端末線の導体１の先端部１０Ａ，１１Ａと接合部端子２０の突起部２０Ｃが溶着する。

この溶接順序は、２本のコイル端末線の導体１０，１１同士を溶接した後、２本のコイル端末線の導体１０，１１と接合部端子２０の突起部２０ＣをＴＩＧ溶接しても、２本のコイル端末線の導体１０，１１の何れかの導体（例えば、導体１１）と接合部端子２０の突起部２０ＣをＴＩＧ溶接した後、接合部端子２０の突起部２０Ｃと溶着していない導体（例えば、導体１０）とＴＩＧ溶接してもよい。

また、本実施例においては、溶接方法として、ＴＩＧ溶接を例にとって説明したが、ＴＩＧ溶接方法以外の方法としては、電子ビーム溶接方法やプラズマ溶接方法を用いても良く、この電子ビーム溶接方法やプラズマ溶接方法によってもＴＩＧ溶接による溶接方法同様に溶接することができる。

図３には、本発明に係るコイル端末線と端子の接合部端子構造の第３の実施例が示されている。
図３は、コイル端末線の導体が太く、接合部端子に薄板を用いた場合のかしめの状態を示す例である。

図３において、コイル端末線は、絶縁体が被覆された電線で、４０は、コイル端末線の絶縁体を剥離して露出させた導体である。このコイル端末線の導体４０は、その材質が銅で構成されており、通常の導体よりも太い形状を有している。

接合部端子５０は、帯板状に形成されており、この接合部端子５０の幅方向両端部には、帯板状の接合部端子５０の長手方向に略直角に伸びる帯板状に形成される挟持部５０Ａ，５０Ｂが設けられている。この挟持部５０Ａ，５０Ｂを設けることによって、接合部端子５０は、十字状に形成されている。また、この接合部端子５０には、先端が挟持部５０Ａ，５０Ｂの設けられている位置より上方に突出する突起部５０Ｃが形成されている。したがって、接合部端子５０は、接合部端子５０の幅方向両側に挟持部５０Ａ，５０Ｂを設け、十字状になるように接合部端子５０の先端を突出させて突起部５０Ｃが形成されている。

コイル端末線の導体１と接合部端子５０の接合に当たっては、コイル端末線の絶縁皮膜を予め剥離して導体４０を露出しておく。しかる後、コイル端末線の導体１を接合部端子５０に添わせる。そして、このコイル端末線の導体４０を接合部端子５０に添わせるに当たっては、コイル端末線の導体４０は、その先端部４０Ａが接合部端子５０の突起部５０Ｃより上部に突出するように添わせてある。このコイル端末線の導体４０を接合部端子５０に添わせた後、接合部端子５０の幅方向両端部に設けられている挟持部５０Ａ，５０Ｂをコイル端末線の導体４０を抱くように巻き付け、コイル端末線の導体４０を接合部端子５０に円柱状にかしめる。

このようにコイル端末線の導体４０は、コイル端末線の導体４０の先端部４０Ａを、接合部端子５０の突起部５０Ｃより上部に突出するように、接合部端子５０に添わせ、接合部端子５０の挟持部５０Ａ，５０Ｂによって円柱状にかしめられる。したがって、コイル端末線の導体４０は、接合部端子５０の挟持部５０Ａ，５０Ｂのかしめによって、コイル端末線の導体４０が接合部端子５０の突起部５０Ｃ側へ押し付けられ、接合部端子５０の突起部５０Ｃに密着する。

このようにコイル端末線の導体４０の先端部４０Ａを、接合部端子５０の突起部５０Ｃより上部に突出するようにして、接合部端子５０に添わせ、接合部端子５０の挟持部５０Ａ，５０Ｂによって円柱状にかしめた後、陽極電極で接合部端子５０を挟み込んで保持し、通電することによりＴＩＧ溶接する。このＴＩＧ溶接をすることによって、コイル端末線の導体４０の先端部４０Ａが溶融して溶融部３が球状に形成され、接合部端子５０の突起部５０Ｃを覆い、コイル端末線の導体４０の先端部４０Ａと接合部端子５０の突起部５０Ｃが溶着する。

このとき接合部端子５０の突起部５０Ｃの断面積は、コイル端末線の導体４０と接合部端子５０の溶接後の通電面積を確保するため、コイル端末線の導体４０の断面積と同等であることが望ましい。そこで、コイル端末線の導体４０は通常の径の大きさより太い径の形状になっており、また、接合部端子５０の突起部５０Ｃの形状が帯板状に形成されているため、コイル端末線の導体４０の断面積に合わせるのに、接合部端子５０の突起部５０Ｃの幅を広げてコイル端末線の導体４０との断面積を同等にしている。

しかる後、陽極電極で接合部端子５０を挟み込んで保持し、通電することにより溶着しているコイル端末線の導体４０と接合部端子５０の突起部５０ＣをＴＩＧ溶接する。このＴＩＧ溶接をすることによって、コイル端末線の導体４０の先端部４０Ａが溶融して溶融部が球状に形成され、接合部端子５０の突起部５０Ｃを覆い、コイル端末線の導体４０の先端部４０Ａと接合部端子５０の突起部５０Ｃが溶着する。

このように接合部端子５０の突起部５０Ｃの幅を広げてコイル端末線の導体４０との断面積を同等にすることにより、接合部強度と通電面積が確保でき、製品性能を満足することができる。

なお、本実施例においては、溶接方法として、ＴＩＧ溶接を例にとって説明したが、ＴＩＧ溶接方法以外の方法としては、電子ビーム溶接方法やプラズマ溶接方法を用いても良く、この電子ビーム溶接方法やプラズマ溶接方法によってもＴＩＧ溶接による溶接方法同様に溶接することができる。

本発明は、回転電機以外のバスバーと端末線を接合するものにも適用可能である。

回転電機用ステータコイルの端末線と接合部端子の突起部とをＴＩＧ溶接した場合の例を示す図。 複数のコイル端末線の導体を接合部端子に添わせる場合、接合部端子がコイル端末線の導体を複数本持ちの場合の例を示す図。 コイル端末線の導体が太く、接合部端子に薄板を用いた場合のかしめの状態を示す例を示す図。

符号の説明

１，１０，１１，４０………………………………………導体
１Ａ，４０Ａ…………………………………………………先端部
２，２０，５０………………………………………………接合部端子
２Ａ，２Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ…………挟持部
２Ｃ，２０Ｃ，５０Ｃ………………………………………突起部
３………………………………………………………………溶融部
３０……………………………………………………………撚線導体

Claims (4)

1. コイル端末線の導体と接合部端子とを接合する接合部端子構造において，
   帯板状の接合部端子を有し，
   前記接合部端子の幅方向両側に該接合部端子の先端を突出させ突起部を形成するとともに該接合部端子に挟持部を形成してなり，
   前記コイル端末線の導体の絶縁皮膜を予め剥離した導体を前記接合部端子に添わせ、該コイル端末線の導体を前記挟持部によって多角形または円柱状にかしめ保持し、前記接合部端子の突起部とコイル端末線の導体とをアーク溶接することを特徴とするコイル端末線と接合部端子の接合部端子構造。
2. 請求項１記載のコイル端末線の導体と接合部端子の接合部端子構造において，
   前記接合部端子に挿入される前記コイル端末線は、単数または複数本持ちであることを特徴とするコイル端末線と接合部端子の接合部端子構造。
3. 請求項１記載のコイル端末線の導体と接合部端子の接合部端子構造において，
   前記接合部端子の突起部は，
   前記挟持部の内周に挟持する前記コイル端末線の導体と同等の断面積となるように、多角形もしくは円柱状に成形することを特徴とするコイル端末線と接合部端子の接合部端子構造。
4. 請求項１記載のコイル端末線の導体と接合部端子の接合部端子構造において，
   前記接合部端子の前記挟持部による前記コイル端末線の導体をかしめるかしめ位置は，
   前記接合部端子と前記コイル端末線の導体とを溶接する溶接位置と異なる位置にしたものであるコイル端末線と接合部端子の接合部端子構造。

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