JP2009172623A

JP2009172623A - 被膜付角型電線の接続構造及びその接続方法

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Publication number: JP2009172623A
Application number: JP2008011970A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Fujihira; 昌之藤平; Takashi Sakurai; 隆桜井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-22
Also published as: JP5217448B2

Abstract

【課題】被膜付角型電線を導電部材に挟み込んだ状態で加圧しつつ、導電部材に電流を通電する際に、導電部材の屈曲部に電流が集中するのを防止することができる被膜付角型電線と導電部材との接続構造及びその接続方法を提供すること。
【解決手段】導電部材１０の折り返し部１２は、その先端から屈曲部１３に向かって所定の長さだけ基部１１に接触した接触部３０を有し、この接触部３０の長さＬ１を屈曲部１３の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上とした。これにより接触部３０に流れる電流路を十分に確保することができるため、基部１１と折り返し部１２との間に被膜付角型電線２０を挟んで溶接する際に、屈曲部１３への電流の集中を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被膜付角型電線と導電部材との接続構造及びその接続方法に関するものである。

従来、被膜付電線を導電部材に接続する接続方法として、平板状の導電部材を略Ｕ字形状に折り曲げて被膜付電線を挟み、折り曲げられた導電部材を上下両電極間で挟持加圧しつつ両電極間に通電することにより、被膜付電線の被膜を剥離するとともに、両部材を抵抗溶接する方法が知られている。しかしながら、Ｕ字形状を有する導電部材に通電した場合には、屈曲部に電流が集中して流れ、この部分が局所的に温度上昇するため、爆飛してしまうという問題があった。この問題に対処するために、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１において、導電部材は、基部と基部に対面する折り返し部とが屈曲部により連結してなる。導電部材の基部又は折り返し部の少なくとも一方には、対向面に向かって突出させた突起部が形成されている。そして基部と折り返し部との間に絶縁被覆電線を挟み、基部と折り返し部とを加圧する。このとき、突起部が対向面に当接することにより通電部が形成される。導電部材に通電する際に、従来、屈曲部の１箇所だけであった電流通路が屈曲部と通電部の２箇所に増加することにより、屈曲部への電流の集中を防止することができる。
特開平１１−１１４６７４号公報

ここで、導電部材の基部又は折り返し部の少なくとも一方に突起部を形成するためには、導電部材を形成した後に、突起部を形成するための工程が必要であり、効率的ではない。

また、突起部が対向面の基部又は折り返し部と当接する面積が小さいため、十分に通電部側に電流が流れにくく、屈曲部側に集中してしまう虞があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、導電部材に通電する際に、導電部材の屈曲部に電流が集中するのを防止することができる被膜付角型電線と導電部材との接続構造及びその接続方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の被膜付角型電線の接続構造は、電線を被覆する絶縁被膜を有する、断面が矩形状の被膜付角型電線を、略均一の幅及び厚みを有する導電部材に挟み込んだ状態で加圧しつつ、前記導電部材に電流を通電することにより、前記被膜付角型電線を前記導電部材に溶接した接続構造において、前記導電部材は、基部と、前記基部に対面するように折り返された折り返し部とからなり、前記基部と折り返し部との間には屈曲部が形成されており、前記折り返し部は、その先端から前記屈曲部に向かって所定の長さだけ前記基部に接触した接触部を有し、前記被膜付角型電線は、被膜が除去された被膜除去部が、前記基部と前記折り返し部との間で前記屈曲部に寄せた状態で前記導電部材に溶接されており、前記接触部の長さＬ１は、前記屈曲部の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上となっていることを特徴とする。

請求項１に記載に被膜付角型電線の接続構造は、上述の構造を採用したことにより、導電部材の屈曲部に電流が集中するのを防止することができる。本発明において、導電部材は略均一の幅及び厚みを有するため、接触部及び屈曲部に流れる電流の量は、折り返し部の先端から屈曲部に向かって所定の長さだけ基部に接触した接触部の長さＬ１と屈曲部の内側表面から外側表面までの厚さＬ２を比較することにより判断できる。屈曲部の電流路である屈曲部の内側表面から外側表面までの厚さＬ２に比べて、折り返し部先端から屈曲部に向かって所定の長さだけ基部に接触した接触部の長さＬ１がそれ以上であることで、接触部に流れる電流路を十分に確保することができる。そのため、屈曲部への電流の集中を防止することができ、接触部と屈曲部に流れる電流の量の差を小さくすることができる。

ここで、角型電線を用いることにより、同一の断面積を有する丸型電線に比べて角型電線の有する厚みは小さくなる。これにより、加圧した際に導電部材の基部と折り返し部とを角型電線により近い位置で、十分に密着させることができるため、接触部に電流を流れやすくすることができる。

また被膜付角型電線を導電部材の基部と折り返し部との間で屈曲部に寄せた状態で挟み込むことにより、加圧した際に折り返し部の長さを短くすることができ、接触部までの距離が小さくなる。これにより、接触部までの電流路を短くすることができるため、接触部に電流が流れにくくなるのを防止することができる。

請求項２に記載のように、前記接触部は、前記基部と前記折り返し部との間に前記被膜付角型電線を挟み込んだ状態での前記基部の底面から前記折り返し部の上面までの高さが最も高くなる部分を基準として、前記屈曲部の内側表面までの距離をａ、前記接触部の屈曲部側末端までの距離をｂとおくと、ｂ≦１０ａの関係を満たしていることが好ましい。

これは、上下電極が、基部と折り返し部との間に被膜付角型電線を挟み込んだ状態での基部の底面から折り返し部の上面までの高さが最も高くなる部分と接触することにより、導電部材に通電するためである。換言すると、接触部が、基部と折り返し部との間に被膜付角型電線を挟み込んだ状態での基部の底面から折り返し部の上面までの高さが最も高くなる部分から離れた位置にあるほど、接触部までの通電経路が長くなるため、接触部に電流が流れにくくなるからである。上記した関係を満足するように、接触部を形成すれば、通電経路が過度に長くなることを防止して、接触部と屈曲部に流れる電流の量の差を小さくすることができる。

請求項３に記載のように、前記被膜付角型電線は、断面積が０．００１〜０．０８ｍｍ^２であり、且つ、前記幅と厚みの比が１：１〜１：５であっても良い。上述したような範囲の断面を有する角型電線は多く用いられており、被膜付角型電線をコイルに巻きつける際や、電線の末端部を固定する際に好都合である。

請求項４に記載のように、被膜付角型電線の接続方法は、電線を被覆する絶縁被膜を有する、断面が矩形状の被膜付角型電線を、略均一の幅及び厚みを有する導電部材に溶接により接続する被膜付角型電線の接続方法において、前記導電部材は、基部と、前記基部に対面するように折り返された折り返し部とからなり、前記基部と折り返し部との間には屈曲部が形成されており、前記基部と前記折り返し部との間に前記屈曲部に寄せた状態で、前記被膜付角型電線を挟み、前記基部と前記折り返し部とを上下両電極間で挟持加圧することにより、前記基部と前記折り返し部の先端側を当接させた接触部を形成する加圧工程と、前記加圧工程による加圧を継続しつつ、前記上下電極間に電圧を印加して、前記導電部材への通電を行う通電工程と、を備え、前記加圧状態で前記導電部材に通電することにより、前記屈曲部と前記接触部とに電流を流して発熱させ、前記被膜付角型電線の被膜を除去するとともに、前記被膜付角型電線を前記導電部材に溶接するものであって、前記接触部の長さＬ１は、前記屈曲部の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上となっていることを特徴とする。

請求項４に記載の被膜付角型電線の接続方法は、上述の方法を採用したことにより、加圧工程で接触部に流れる電流路を十分に確保した後に通電を開始するため、導電部材の屈曲部への電流の集中を防止することができ、接触部と屈曲部に流れる電流の量の差を小さくすることができる。

請求項５に記載のように、前記通電工程の実行時間が所定の時間に達したとき、前記通電工程及び前記加圧工程が終了しても良い。これにより、時間によってそれぞれの工程を管理することができるので、作業工程が簡素化できる。

請求項６に記載のように、前記通電工程において、前記接触部は、前記基部と前記折り返し部との間に前記被膜付角型電線を挟み込んだ状態での前記基部の底面から前記折り返し部の上面までの高さが最も高くなる部分を基準として、前記屈曲部の内側表面までの距離をａ、前記接触部の屈曲部側末端までの距離をｂとおくと、ｂ≦１０ａの関係を満たすことが好ましい。これによる作用効果は、請求項２と同様であるため説明を省略する。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は、本実施形態における被膜付角型電線の接続構造を示す断面図である。

図１に示すように、電線を被覆する絶縁被膜を有する、断面が矩形状の被膜付角型電線２０が、略均一の幅及び厚みを有する導電部材１０に溶接により接続されている。

導電部材１０は、基部１１と、基部１１に対面するように折り返された折り返し部１２とからなり、基部１１と折り返し部１２との間には屈曲部１３が形成されている。尚、本実施形態において、導電部材１０は黄銅又は純銅、無酸素銅、りん青銅、軟鋼板などにより形成される。

被膜付角型電線２０は、被膜が除去された被膜除去部２１が、基部１１と折り返し部１２との間で屈曲部１３に接した状態で導電部材１０に溶接されている。尚、本実施形態において、被膜付角型電線２０の線材は、純銅又は黄銅、青銅などの各種銅合金により形成される。また被膜は、ポリアミドイミド又はポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリイミドなどにより形成される。

本実施形態において、被膜付角型電線２０は、断面積が０．００１〜０．０８ｍｍ^２であり、且つ、幅と厚みの比が１：１〜１：５であるものを用いる。上述したような範囲の断面を有する角型電線は多く用いられており、被膜付角型電線２０をコイルに巻きつける際や、電線の末端部を固定する際に好都合である。

本実施形態において、折り返し部１２は、その先端から屈曲部１３に向かって所定の長さだけ基部１１に接触した接触部３０を有している。接触部３０の長さＬ１は、屈曲部１３の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上となっている。

接触部３０の長さＬ１を屈曲部１３の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上とすることにより、導電部材１０の屈曲部１３に電流が集中するのを防止することができる。本実施形態において、導電部材１０は略均一の幅及び厚みを有するため、接触部３０及び屈曲部１３に流れる電流の量は、折り返し部１２の先端から屈曲部１３に向かって所定の長さだけ基部１１に接触した接触部３０の長さＬ１と屈曲部１３の内側表面から外側表面までの厚さＬ２を比較することにより判断できる。屈曲部１３の電流路である屈曲部１３の内側表面から外側表面までの厚さＬ２に比べて、折り返し部１２先端から屈曲部１３に向かって所定の長さだけ基部１１に接触した接触部３０の長さＬ１がそれ以上であることで、接触部３０に流れる電流路を十分に確保することができる。そのため、屈曲部１３への電流の集中を防止することができ、接触部３０と屈曲部１３に流れる電流の量の差を小さくすることができる。

ここで、本実施形態において、角型電線を用いることにより、同一の断面積を有する丸型電線に比べて角型電線の有する厚みは小さくなる。これにより、加圧した際に導電部材１０の基部１１と折り返し部１２とを角型電線により近い位置で、十分に密着させることができるため、接触部３０に電流を流れやすくすることができる。

また被膜付角型電線２０を導電部材１０の基部１１と折り返し部１２との間で屈曲部１３に寄せた状態で挟み込むことにより、折り返し部１２の長さを短くすることができ、接触部３０までの距離が小さくなる。これにより、接触部３０までの電流路を短くすることができるため、接触部３０に電流が流れにくくなるのを防止することができる。

本実施形態において、接触部３０は、基部１１と折り返し部１２との間に被膜付角型電線２０を挟み込んだ状態での基部１１の底面から折り返し部１２の上面までの高さが最も高くなる位置Ｘを基準として屈曲部１３の内側表面までの距離をａ、接触部３０の屈曲部側末端までの距離をｂとおくと、ｂ≦１０ａとなっている。

これは、上下電極４０及び４１が、基部１１と折り返し部１２との間に被膜付角型電線２０を挟み込んだ状態での基部１１の底面から折り返し部１２の上面までの高さが最も高くなる位置Ｘを中心として導電部材１０に接触して、導電部材１０に通電するためである。換言すると、接触部３０が、基部１１と折り返し部１２との間に被膜付角型電線２０を挟み込んだ状態での基部１１の底面から折り返し部１２の上面までの高さが最も高くなる位置Ｘから離れた位置にあるほど、接触部３０までの通電経路が長くなるため、接触部３０に電流が流れにくくなるからである。上記した関係を満足するように、接触部３０を形成すれば、通電経路が過度に長くなることを防止して、接触部３０と屈曲部１３に流れる電流の量の差を小さくすることができる。

次に、被膜付角型電線２０を、導電部材１０に溶接により接続する接続方法について説明する。図２は、被膜付角型電線２０を、導電部材１０に溶接により接続する工程を示したフローチャートである。図３は、図２の各工程を説明するための図であり、（ａ）は加圧工程を説明するための断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は通電工程を説明するための断面図である。図４（ａ）は通電工程における導電部材１０内の通電経路を示す図であり、（ｂ）はそれぞれの通電経路を流れる電流の量の変化を表すイメージ図である。

図２に示すように、ステップＳ２００の加圧工程では、導電部材１０の基部１１と折り返し部１２との間に屈曲部１３に接するように被膜付角型電線２０を挟み、基部１１と折り返し部１２とを上下両電極４０及び４１で挟持加圧することにより、基部１１と折り返し部１２の先端側を当接させた接触部３０を形成する（図３（ａ）参照）。尚、導電部材１０は、折り返し部１２の先端側が屈曲部１３側よりも基部１１に近接するように予め賦形されている。このように賦形された導電部材１０の基部１１と折り返し部１２との間の隙間に、被膜付角型電線２０が挿通されて配置される。従って、基部１１と折り返し部１２とを上下両電極４０、４１によって加圧することにより、折り返し部１２の先端部と基部１１が接触する接触部３０を形成できる。

ステップＳ２００の加圧工程の後、ステップＳ２１０の通電工程が実行される。この通電工程は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、（ｂ）通電開始、（ｃ）被膜除去、（ｄ）接合、の３工程で構成される。すなわち、通電工程では、加圧工程による加圧を継続しつつ、まず上下電極４０及び４１に電圧を印加して、導電部材１０への通電を開始する（図３（ｂ）参照）。本実施形態では、折り返し部１２に接する上部電極４０から基部１１に接する下部電極４１に電流が流れるように通電する。この通電により、図４（ａ）に示すように、電極４０から流れる電流Ｉ_０は、屈曲部１３に流れる電流Ｉ_１と接触部３０に流れる電流Ｉ_３に分流し、電極４１にＩ_０と同じ電流量のＩ_０’となって流れる。

本実施形態において、接触部３０の長さＬ１は、屈曲部１３の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上となっている。さらに接触部３０は、基部１１と折り返し部１２との間に被膜付角型電線２０を挟み込んだ状態での基部１１の底面から折り返し部１２の上面までの高さが最も高くなる位置Ｘを基準として、屈曲部１３の内側表面までの距離をａ、接触部３０の屈曲部側末端までの距離をｂとおくと、ｂ≦１０ａの関係を満たしている。従って、屈曲部１３を介して流れる電流路の抵抗成分Ｒ_１よりも大きいが、接触部３０を介して流れる電流路の抵抗成分Ｒ_３を十分に低減することができる。このため、導電部材１０の屈曲部１３への電流の集中を防止することができ、接触部３０と屈曲部１３に流れる電流の量の差を小さくすることができる。

このような通電により、被膜付角型電線２０を包囲する導電部材１０の電線２０近傍が、接触部３０がない場合に比較し、より均一に発熱する。これにより、被膜付角型電線２０の被膜が加熱され電極４０及び４１の加圧や昇華で除去され、被膜付角型電線２０の被膜除去部２１が形成される。（図３（ｃ）参照）。

被膜が剥離されて被膜除去部２１が形成されると、上部電極４０から被膜除去部２１及び導電部材１０を介して下部電極４１に電流Ｉ_２が流れ始める。これにより、特に被膜除去部２１と導電部材１０との接触面が発熱し、溶接される。（図３（ｄ）参照）。

この通電により、図４（ａ）に示すように、電極４０から流れる電流Ｉ_０は、屈曲部１３に流れる電流Ｉ_１と被膜除去部２１に流れる電流Ｉ_２と、接触部３０に流れる電流Ｉ_３との３方向に分流し、電極４１にＩ_０’となって流れる。尚、電流Ｉ_２は、図４（ｂ）に示すように、時間とともに流れる電流の量が増加する。これは、時間が経つにつれて被膜が除去される部分が徐々に拡大していくからである。またこのとき、電極４０及び４１に流れる電流の量はほぼ一定であるため、屈曲部１３に流れる電流Ｉ_１及び接触部３０に流れる電流Ｉ_３の電流量は徐々に減少していく。

そして、ステップＳ２２０では、通電を開始してから所定の時間が経過したか否かを判定する。このとき、被膜付角型電線２０の被膜が除去されるとともに、被膜付角型電線２０が導電部材１０に溶接されるまでに要する通電時間をあらかじめ測定しておき、その所定時間を設定しておく。これにより、時間によって通電工程の終了タイミングを管理することができるので、作業工程が簡素化できる。

所定の時間が経過していない場合には、所定の時間に達するまで上述した工程を繰り返し行う。一方、所定の時間が経過した場合には、ステップＳ２３０の通電終了工程に進み、導電部材１０への通電を終了する。そして、続くステップＳ２４０の加圧終了工程では、電極４０及び４１による加圧を終了する。

図４（ｂ）に示すように、屈曲部１３に流れる電流Ｉ_１と、接触部３０に流れる電流Ｉ_３は、同じように変化し、所定の時間が経過すると流れる電流の量が一定となる。このとき、屈曲部１３に流れる電流Ｉ_１は、常に接触部３０に流れる電流Ｉ_３よりも流れる電流の量が多くなる。これは、屈曲部１３に流れる電流Ｉ_１は接触部３０に流れる電流Ｉ_３に比べて通電経路が短く、また接触部３０は接触抵抗があり、屈曲部１３の抵抗成分Ｒ_１に比べて接触部３０の抵抗成分Ｒ_３が大きいためである。そして、被膜付角型電線２０の被膜が除去されるとＩ_２が流れ始め、被膜除去部２１が導電部材１０と溶接されるのに要する時間が経過したときに通電が終了する。

上述したような実施形態における被膜付角型電線の接続構造及び接続方法によると、導電部材１０に通電する際に、導電部材１０の屈曲部１３に電流が集中するのを防止することができる。

本実施形態における被膜付角型電線の接続構造を示す断面図である。被膜付角型電線２０を、導電部材１０に溶接により接続する工程を示したフローチャートである。図２の各工程を説明するための図であり、（ａ）は加圧工程を説明するための断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は通電工程を説明するための断面図である。図４（ａ）は通電工程における導電部材１０内の通電経路を示す図であり、（ｂ）はそれぞれの通電経路を流れる電流の量の変化を表すイメージ図である。

符号の説明

１０・・・導電部材
１１・・・基部
１２・・・折り返し部
１３・・・屈曲部
２０・・・被膜付角型電線
２１・・・被膜除去部
３０・・・接触部
４０・・・上部電極
４１・・・下部電極

Claims

電線を被覆する絶縁被膜を有する、断面が矩形状の被膜付角型電線を、略均一の幅及び厚みを有する導電部材に挟み込んだ状態で加圧しつつ、前記導電部材に電流を通電することにより、前記被膜付角型電線を前記導電部材に溶接した接続構造において、
前記導電部材は、基部と、前記基部に対面するように折り返された折り返し部とからなり、前記基部と折り返し部との間には屈曲部が形成されており、
前記折り返し部は、その先端から前記屈曲部に向かって所定の長さだけ前記基部に接触した接触部を有し、前記被膜付角型電線は、被膜が除去された被膜除去部が、前記基部と前記折り返し部との間で前記屈曲部に寄せた状態で前記導電部材に溶接されており、
前記接触部の長さＬ１は、前記屈曲部の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上となっていることを特徴とする被膜付角型電線の接続構造。
前記接触部は、前記基部と前記折り返し部との間に前記被膜付角型電線を挟み込んだ状態での前記基部の底面から前記折り返し部の上面までの高さが最も高くなる部分を基準として、前記屈曲部の内側表面までの距離をａ、前記接触部の屈曲部側末端までの距離をｂとおくと、ｂ≦１０ａの関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の被膜付角型電線の接続構造。
前記被膜付角型電線は、断面積が０．００１〜０．０８ｍｍ^２であり、且つ、前記幅と厚みの比が１：１〜１：５であることを特徴とする請求項１又は２記載の被膜付角型電線の接続構造。
電線を被覆する絶縁被膜を有する、断面が矩形状の被膜付角型電線を、略均一の幅及び厚みを有する導電部材に溶接により接続する被膜付角型電線の接続方法において、
前記導電部材は、基部と、前記基部に対面するように折り返された折り返し部とからなり、前記基部と折り返し部との間には屈曲部が形成されており、
前記基部と前記折り返し部との間に前記屈曲部に寄せた状態で、前記被膜付角型電線を挟み、前記基部と前記折り返し部とを上下両電極間で挟持加圧することにより、前記基部と前記折り返し部の先端側を当接させた接触部を形成する加圧工程と、
前記加圧工程による加圧を継続しつつ、前記上下電極間に電圧を印加して、前記導電部材への通電を行う通電工程と、を備え、
前記加圧状態で前記導電部材に通電することにより、前記屈曲部と前記接触部とに電流を流して発熱させ、前記被膜付角型電線の被膜を除去するとともに、前記被膜付角型電線を前記導電部材に溶接するものであって、
前記接触部の長さＬ１は、前記屈曲部の内側表面から外側表面までの厚さＬ２以上となっていることを特徴とする被膜付角型電線の接続方法。
前記通電工程の実行時間が所定の時間に達したとき、前記通電工程及び前記加圧工程が終了することを特徴とする請求項４記載の被膜付角型電線の接続方法。
前記通電工程において、前記接触部は、前記基部と前記折り返し部との間に前記被膜付角型電線を挟み込んだ状態での前記基部の底面から前記折り返し部の上面までの高さが最も高くなる部分を基準として、前記屈曲部の内側表面までの距離をａ、前記接触部の屈曲部側末端までの距離をｂとおくと、ｂ≦１０ａの関係を満たすことを特徴とする請求項４又は５記載の被膜付角型電線の接続方法。