JP2009199811A

JP2009199811A - 回転電機およびこれに用いる導線の接合方法

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Publication number: JP2009199811A
Application number: JP2008038626A
Authority: JP
Inventors: Toru Mita; 徹三田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】複数本の導線のヒュージングにおいて、各導線の電気的な接続を確実にする。
【解決手段】導電性線材と、該導電性線材の外周に施したエナメル被覆とを含む導線を複数本束ねて接続部品に挿入してヒュージング用電極で挟む工程と、該ヒュージング用電極に所定の電圧を印加することにより該接続部品に通電して加熱するとともに、該接続部品と該導線とを加圧して潰し、該エナメル被覆を排出し、該接続部品と、該接続部品に挿入されたすべての該導線とを電気的に接合するヒュージング工程とを含む、導線の接合方法であって、該導線の束のうち、該導線をいくつかの束に分けてそれらの束の全部または一部を縒り合わせて縒り導線を形成した後、該ヒュージング工程を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、回転電機およびこれに用いる導線の接合方法に関する。

特許文献１には、複数本の電線とターミナルとの電気的・機械的に接続することを目的として、相対向して配置されているとともに、互いの間の距離を変化させる方向へ移動可能に配置された一対の電極と、これらの電極の少なくとも一方を移動させるための駆動手段と、両電極に対する通電が可能な電源とを備え、個々に絶縁皮膜が施された複数の電線を挿入した筒状のターミナルを両電極によって把持した状態で両電極に通電するとともに、両電極をさらに接近させてターミナルを加圧する通電カシメ装置が開示されている。そして、特許文献１には、複数の導線の一括ヒュージングを行う工程において、対向する電極の位置を機械的手段によって移動量を調整するとともに、通電電流を削減することにより、温度上昇による圧着端子またはスリーブ部品の潰れ過ぎ、引いては各導線の潰れのバラツキを抑制することができ、したがって、各々の導線を均一に加圧することができると記載されている。

さらに、特許文献１には、従来の、複数本の導線をヒュージングする工程において、加圧面が平らな電極で圧着端子またはスリーブ部品を潰す場合、挟んだ中央部分と両端部分の潰れ量が少なくなること、この場合、均一な接続状態が得られず、全ての導線の潰れ状態が異なってしまうこと、このために、通電加熱圧着する電極の位置と通電電流とを調整し、圧着端子またはスリーブ部品の中で導線に加わる力が均一になるように制御することが記載されている。

また、特許文献２には、複数本の被覆電線を撚り合わせるとともに、銅または銅合金版からなる接続端子にフックを形成し、撚り合わせた被覆電線を複数のフックに収納し、電極棒にて複数のフックを加圧変形させて被覆電線を保持し、電極棒に通電して被覆電線の被覆を除去し接続端子のフックに被覆電線を電気的に接続するようにした被覆電線と接続端子の接合方法が開示されている。

多数本の導線の一括ヒュージングを行う工程において、加圧面が平らな電極で圧着端子またはスリーブ部品を潰す場合、電極で挟んだ中央部分に比べて両端部分の導線の潰れ量は少なくなる。したがって、潰れが少ない導線の周囲は、エナメル被覆が充分に押し出されず、電気的に接続が完成しない状態となる場合がある。

従来、ヒュージング工程で平らな電極で導線の接続部品を潰した場合、潰れた接合部品の両端部分に配置された導線はほとんど潰されることがない。また、中央部に配置された導線は必要以上に潰されて、充分な断面積を確保することができないという問題が発生していた。さらに、潰された接続部品の中央部においても、上下部分と、中央部分では潰れ方が異なり、上下は潰れ量が多く、中央部分は潰れ方が少ない。

以上のように、ヒュージング工程で潰された接続部品の中で配置された導線の位置で潰れ方が異なってしまい、接続する全ての導線が安定した状態で潰される条件がなかった。

特開平１１−４０３１０号公報特開平５−３８５８３号公報

本発明は、複数本の導線のヒュージングにおいて、各導線の電気的な接続を確実にすることを目的とする。

本発明の導線の接合方法は、導電性線材と、該導電性線材の外周に施したエナメル被覆とを含む導線を複数本束ねて接続部品に挿入してヒュージング用電極で挟む工程と、該ヒュージング用電極に所定の電圧を印加することにより該接続部品に通電して加熱するとともに、該接続部品と該導線とを加圧して潰し、該エナメル被覆を排出し、該接続部品と、該接続部品に挿入されたすべての該導線とを電気的に接合するヒュージング工程とを含む、導線の接合方法であって、該導線の束のうち、該導線をいくつかの束に分けてそれらの束の全部または一部を縒り合わせて縒り導線を形成した後、該ヒュージング工程を行うことを特徴とする。

本発明によれば、接続部品の断面の中で縒り導線が配される位置を定めることができる。

また、本発明によれば、接続部品に挟まれた領域において、全ての導線が必要な量だけ潰され、所定の接続状態を得ることができる。

本発明は、回転電機およびこれに用いる導線の接合方法に関し、特に、回転電機または発電機に用いる固定子の導線の接合方法に関する。

本発明は、多相回転電機におけるコイルリード線端末を接続する工程において、予めヒュージングする導線を３本毎および／または４本毎の束にして、ヒュージング用電極の板厚方向で９０°以上捻り、圧着端子やスリーブ部品などの接続部品に挿入してヒュージング（熱カシメまたは加熱カシメ）を行うことにより、各導線の潰れ状態がヒュージング用電極の板厚方向で異なっていても、一本の導線の捻り方向で潰れ方に多い部分と少ない部分とが現れ、全ての導線が必要な量だけ潰されるものである。

本発明は、ヒュージング用電極の幅の範囲で、導線を３本毎および／または４本毎の束にして、縒り合わせて接続部品の穴をある程度平らになるように潰しておき、そこに縒った導線を挿入するものである。

本発明の導線の接合方法は、接続部品の断面の中で、各々の導線が配置される位置を潰される長さの中で変えることによって、複数の導線毎に捻りながら縒り、一本の導線には潰れが多い箇所と潰れが少ない箇所とを意図的に作り出すことによって、全ての導線が必ず多く潰される箇所と少なく潰される箇所とを生じさせる。これにより、ヒュージング用の電極で潰された幅の中で発生させることが可能になり、全ての導線が充分な接続強度を得ることが可能となる。

また、本発明の導線の接合方法は、ヒュージング用電極の幅の範囲で、導線を３本毎および／または４本毎の束にして縒り合わせて縒り導線とし、圧着端子またはスリーブ部品の穴をある程度平らになるように潰しておき、そこに縒り導線を挿入することによって、圧着端子またはスリーブ部品の断面の中で配される位置を定めるようにしてもよい。すなわち、導線を挿入する前記接続部品を、予めヒュージング工程で潰した後の形状と略相似の扁平な形状（扁平形状と呼ぶ）に潰す、接続部品の仮カシメ工程を設けてもよい。

また、本発明の導線の接合方法は、２組の前記縒り導線が、ヒュージング工程後の潰された前記接続部品の両端部分に位置するように、前記縒り導線を配置してもよい。

また、本発明の導線の接合方法は、２組の縒り導線の横断面中心軸を結ぶ直線と、前記ヒュージング用電極の加圧方向とが略直交する位置に縒り導線を配置してもよい。ここで、縒り導線の横断面中心軸とは、導線の束を横断する断面において、束の中心軸のことである。

また、本発明の導線の接合方法は、予め適当な厚さに潰した接続部品の内側に３本毎および／または４本毎の束にして全ての導線を捻り合わせ、当該導線を挿入する。この時、ヒュージングする電極の厚さに対して、その厚さ内の長さで、９０°以上捻り合わせることを特徴とする。その後、先端が平らな電極で挟みながら通電加熱し、軟化させながら接続部品と導線を潰すことでヒュージングを完了することで多数本の導線を一括ヒュージングすることが可能になる。

本発明によれば、潰される長さの中で変わることによって、全ての導線が必要な量だけ潰され、所定の接続状態を得ることができる等の効果がある。

図１〜８に本発明の実施例を示す。図１は、本発明の多数本の導線をヒュージングするための装置の正面図である。図２は、本発明の３本の導線に矢印Ｄ方向に捻りを加えた縒り導線の断面図である。図３は、本発明の３本の導線に捻りを加えた縒り導線の側面図である。図４は、本発明の４本の導線に矢印Ｅ方向に捻りを加えた縒り導線の断面図である。図５は、本発明の４本の導線に捻りを加えた縒り導線の側面図である。図６は、本発明の３本および４本の縒り導線を接続部品に挿入し、ヒュージングした状態の断面図である。図７は、ヒュージングされる導線の断面図である。図８は、導線の詳細断面図である。

図１において、符号１および２は本発明のヒュージングに用いる縒り導線である。３は固定子３１に装着されたコイル３２の導線であり、固定子搭載ベース３３に固定子３１が搭載されている状態である。

図２において、縒り導線１は、３本の導線３を束ねて捻る方向を矢印Ｄで表したものであり、３本を捻った部分が図３における３７である。この時、捻った部分の長さをＬ_１とする。すなわち、縒り導線１は、導線３の束の部分的な縒り合わせである。

図４において、縒り導線２は、図２と同様に、４本の導線３を束ねて捻る方向を矢印Ｅで表したものであり、４本を捻った部分が図５における３８である。この時、捻った部分の長さをＬ_２する。

図６において、７は縒り導線１および縒り導線２のカシメをする接続部品である。８および９はヒュージング用の一対の電極であり、それぞれ、固定電極、可動電極である。固定電極８は、図１の固定電極ホルダー１０に固定されており、固定電極８の先端部が３９である。そして、固定電極８の図面における幅をＬ_３とする。可動電極９は可動電極ホルダー１１に固定されており、可動電極９の先端部が４０である。そして、固定電極９の図面における幅をＬ_４とする。なお、通常、Ｌ_３とＬ_４とはほぼ等しくしてあるが、これに限定されるものではない。

また、本実施例では、図６に示すように、導線３を捻った部分の長さをＬ_１およびＬ_２は、接続部品７の長さとほぼ等しくしてある。ただし、Ｌ_１およびＬ_２は、これに限定されるものではなく、接続部品７の長さよりも長くしてもよい。また、Ｌ_１およびＬ_２は、Ｌ_３またはＬ_４より長くすることが望ましい。

図１において、固定電極ホルダー１０は絶縁ベース１３を介して固定ベース１５に取り付けられている。また、可動電極ホルダー１１は絶縁ベース１４を介して、スライドガイド１２に取り付けられ、矢印Ａの方向に摺動可能な状態でスライドレール３６に取り付けられている。そして、スライドレール３６は固定ベース１５に取り付けられている。また、可動電極ホルダー１１の後端１６は絶縁ベース１７を介して、加圧シリンダー１８に取り付けられている。加圧シリンダー１８はブラケット１９を介して、固定ベース１５に取り付けられている。

制御装置および電磁弁（図示せず）を介して、加圧シリンダー１８を矢印Ａ方向に駆動することにより、可動電極ホルダー１１は矢印Ａ方向に移動する。制御装置および電磁弁（図示せず）を介して、加圧シリンダー１８を矢印Ｂ方向に駆動することにより、可動電極ホルダー１１は矢印Ｂ方向に移動することができる。

電極ホルダー１１には導線取り付けネジ２０が取り付けられ、導線２１の一端２２が接続されている。導線２１の他端２３は加熱通電用電源２４に接続されている。同様に、可動電極ホルダー１１には導線取り付けネジ２５が取り付けられ、導線２６の一端２７が接続されている。導線２６の他端２８は加熱通電用電源２４に接続されている。導線２１の途中には通電用スイッチ２９が取り付けられ、制御装置（図示せず）の制御により、切替可能な状態であり、通電用スイッチ２９をＯＮ（入、接続状態）にすることにより、通電される構造になっている。

図１において、通電用スイッチ２９、固定子搭載ベース３３および加熱通電用電源２４が台座１１５に固定されている。

図８において、導線３は導電性線材４の外周５にエナメル被覆６を施した状態である。通常、エナメルの軟化温度は２５０℃以上であり、図１、６および７に示す装置により接続部品７に通電するとともに加圧し、エナメル被覆６を含む導線３を加熱してエナメル被覆６を軟化させ、導電性線材４の外周５からエナメル被覆６を排除して電気的に接続する。ここで、導電性線材４は、導電性の観点から、主成分が銅（Ｃｕ）である場合が一般的であるが、これに限定されるものではなく、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などが主成分であってもよい。

以上の構成において、固定子搭載ベース３３に固定子３１を搭載し、その固定子３１を構成する、複数のコイル３２の導線３を接続部品７の内側の穴３０に、導線３を捻った縒り導線１および２を複数本挿入し、接続部品７が固定電極８の先端部３９および可動電極９の先端部４０の中間に位置するように配置する。この状態で電磁弁（図示せず）を駆動し、加圧シリンダー１８を矢印Ａ方向に固定ベース１５、スライドガイド１２、スライドレール３６および絶縁ベース１４を介して、可動電極ホルダー１１が摺動する。

これにより、可動電極９が矢印Ａ方向に移動し、可動電極９の先端部４０と固定電極８の先端部３９とが接続部品７に接触して加圧する。この後、外部制御装置（図示せず）により、通電用スイッチ２９をＯＮにし、固定電極８の先端部３９、可動電極９の先端部４０および接続部品７を介して電流が流れる。電流が流れることにより、固定電極８、可動電極９および接続部品７が発生するジュール熱で加熱される。そして、接続部品７が軟化し、矢印Ｃ方向に加圧シリンダー１８によって潰される。接続部品７が潰されることにより、接続部品７の内側の穴３０に挿入されている縒り導線１および２が潰される。この時、導電性線材４の外周５に施されたエナメル被覆６が、接続部品７の開口部３４および反対側の開口部３５から押し出される。

これにより、複数の導線３の導電性線材４部分が互いに接触し、導電性線材４が接続部品７とも接触し、電気的に導通した状態となる。所定の位置まで固定電極８および可動電極９が接近させた後、通電用スイッチ２９をＯＦＦ（切、切断状態）にし、通電を遮断する。さらに、その後、電磁弁（図示せず）を駆動し、加圧シリンダー１８を矢印Ｂ方向に摺動させ、固定ベース１５、スライドガイド１２、スライドレール３６および絶縁ベース１４を介して、可動電極９を矢印Ｂ方向に開動する。

以上の動作を繰り返し行うことによって、所定の数の接続部品７を全て通電加熱によって潰し、導線３と接続部品７とを潰し、電気的に接続することができる。

図７を用いて、ヒュージングされる導線の状態を更に説明する。

本図において、接続部品７の内側の穴３０に挿入された導線３のすべてを３本毎および／または４本毎に束ねた縒り導線としてもよいし、接続部品７の内側の穴３０に挿入された導線３のうち、点線で示した領域１０３および１０４の導線３を３本毎および／または４本毎に束ねた縒り導線とし、それ以外の領域の導線３を縒り合わせずに挿入してもよい。

領域１０３および１０４は、接続部品７の内側の穴３０が潰された状態で穴３０の両端部に位置する。この領域１０３および１０４は、接続部品７の曲率が小さくなる部分の近傍に当たるため、他の領域に比べて固定電極８および可動電極９による加圧力が挿入された導線３に伝達されにくい。このため、導線３を３本毎および／または４本毎に束ねた縒り導線とすることにより、それぞれの導線３が他の縒り導線または接続部品７と接触して電気的な接続を容易にすることができる。

ここで、導線３を３本毎および／または４本毎に束ねた縒り導線とすることが望ましいとする理由は、３本または４本の導線３を捻った時、それぞれの導線３が縒り導線の外周部分に位置する部分を有するようになるためである。縒り導線の外周部分に位置する部分を有する導線３は、接続部品７または他の導線３と直接接触する確率が高くなり、加圧によってエナメル被覆６が除去され、導線３の内部の導電性線材４と、接続部品７の内壁または他の導線３内部の導電性線材４とが接触しやすくなる。このため、すべての導線３と接続部品７とが電気的に接続するようになる。

捻りの角度が３６０°となる縒り導線の縒り合わせ部分の長さを１ピッチと定義すると、１ピッチが接続部品の長さより短く、縒り導線の長さ方向におけるヒュージング用電極の幅が１／４ピッチ（０．２５ピッチ）すなわち９０°以上であることが望ましい。言い換えると、縒り導線の長さ方向におけるヒュージング用電極の幅の範囲内で９０°以上捻ることが望ましい。また、３本または４本の導線３を捻る場合の、捻りの角度は、縒り導線の長さ方向におけるヒュージング用電極の幅の範囲内で３６０°以上でもよいが、９０〜３６０°とすることが望ましい。更に望ましい捻りの角度は９０〜２７０°である。

導線３を３本毎および／または４本毎に束ねた縒り導線を組み合わせることで、６本、７本、８本、９本と、任意の本数の導線３を確実に電気的に接続することが可能となる。ここで、６本の導線３は３本の縒り導線が２組であり、７本の導線３は３本の縒り導線と４本の縒り導線との組み合わせである。８本の導線３は４本の縒り導線が２組であり、９本の導線３は３本の縒り導線が３組である。１０本以上の導線３についても同様の方式で縒り導線を組み合わせることができる。

これに対して、５本以上の導線３を捻った時は、縒り導線の中心部分（内部）にのみ存在し、他の導線に周囲を囲まれる導線３が発生する場合がある。中心部分に位置する導線３は、十分に加圧されない場合、エナメル被覆６が除去されず、接続部品７と電気的に接続されなくなる。

モータ製造業における多相回転電機の固定子のリード線を接続部品に加熱カシメをする製造工程において、固定子のコイルの端末を接続することに有効である。

本発明による多数本の導線のヒュージング装置を示す正面図である。本発明による３本の導線に捻りを加えた縒り導線を示す断面図である。本発明による３本の導線に捻りを加えた縒り導線を示す側面図である。本発明による４本の導線に捻りを加えた縒り導線を示す断面図である。本発明による４本の導線に捻りを加えた縒り導線を示す側面図である。本発明による縒り導線を接続部品に挿入し、ヒュージングした状態を示す断面図である。図１のヒュージング装置によりヒュージングされる導線を示す部分拡大断面図である。１本の導線の拡大断面図である。

符号の説明

１、２：縒り導線、３：導線、４：導電性線材、５：外周、６：エナメル被覆、７：接続部品、８：固定電極、９：可動電極、１０：固定電極ホルダー、１１：可動電極ホルダー、１２：スライドガイド、１３、１４：絶縁ベース、１５：固定ベース、１６：後端、１７：絶縁ベース、１８：加圧シリンダー、１９：ブラケット、２０：導線取り付けネジ、２１：導線、２２：一端、２３：他端、２４：加熱通電用電源、２５：導線取り付けネジ、２６：導線、２７：一端、２８：他端、２９：通電用スイッチ、３０：穴、３１：固定子、３２：コイル、３３：固定子搭載ベース、３４：開口部、３５：反対側の開口部、３６：スライドレール、３７、３８：縒り合わせ部分、３９：固定電極の先端部、４０：可動電極の先端部。

Claims

導電性線材と、該導電性線材の外周に施したエナメル被覆とを含む導線を複数本束ねて接続部品に挿入してヒュージング用電極で挟む工程と、該ヒュージング用電極に所定の電圧を印加することにより該接続部品に通電して加熱するとともに、該接続部品と該導線とを加圧して潰し、該エナメル被覆を排出し、該接続部品と、該接続部品に挿入されたすべての該導線とを電気的に接合するヒュージング工程とを含む、導線の接合方法であって、該導線の束のうち、該導線をいくつかの束に分けてそれらの束の全部または一部を縒り合わせて縒り導線を形成した後、該ヒュージング工程を行うことを特徴とする導線の接合方法。
前記導線を３本毎および／または４本毎の束にして前記縒り導線を形成することを特徴とする請求項１記載の導線の接合方法。
前記接続部品が、圧着端子またはスリーブ部品であることを特徴とする請求項１または２に記載の導線の接合方法。
前記縒り導線が、前記導線の束の部分的な縒り合わせであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導線の接合方法。
前記縒り導線の縒り合わせ部分の長さを、前記接続部品の長さにほぼ等しくすることを特徴とする請求項４記載の導線の接合方法。
２組の前記縒り導線が、ヒュージング工程後の潰された前記接続部品の両端部分に位置するように、前記縒り導線を配置することを特徴とする請求項４または５に記載の導線の接合方法。
２組の前記縒り導線の横断面中心軸を結ぶ直線と、前記ヒュージング用電極の加圧方向とが略直交する位置に前記縒り導線を配置することを特徴とする請求項６記載の導線の接合方法。
前記導線を挿入する前記接続部品を、予め扁平形状に潰す仮カシメ工程を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導線の接合方法。
前記仮カシメ工程の後に、前記縒り導線の縒り合わせ部分を前記扁平形状の両端部分に配置することを特徴とする請求項８記載の導線の接合方法。
前記縒り導線の縒り合わせ部分の１ピッチを前記接続部品の長さより短くすることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の導線の接合方法。
前記縒り導線の長さ方向における前記ヒュージング用電極の幅の範囲内で前記縒り導線の縒り合わせ部分の捻りの角度を９０〜３６０°とすることを特徴とする請求項１０記載の導線の接合方法。
前記捻りの角度を９０〜２７０°とすることを特徴とする請求項１１記載の導線の接合方法。
請求項１〜１２のいずれかに記載の導線の接合方法を用いてヒュージングを行った前記導線の接合部を有することを特徴とする固定子。
請求項１３記載の固定子を設けたことを特徴とする回転電機。
請求項１３記載の固定子を設けたことを特徴とする発電機。