JP2010086848A - アルミニウム導体に対する端子の圧着方法およびアルミニウム導体を含む電線の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧着接続部の経年劣化を極力防止し、電気接続性能の向上を図る。
【解決手段】アルミニウム導体１０Ａとアルミニウム導体１０Ｂまたは銅導体とを１個の端子１で結合するアルミニウム導体を含む電線ＷＡ、ＷＢの接続方法において、端子として、圧着しようとする部分２の内面に、圧着によって導体の表面に食い付きを起こすセレーション５を形成したアルミニウム製のリングスリーブ１を使用し、そのリングスリーブの圧着しようとする部分２の内側に、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断するための接続コンパウンド７を塗布した状態で、リングスリーブを圧着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム導体に対する端子の圧着方法およびアルミニウム導体を含む電線の接続方法に関するものである。

アルミニウム電線は、銅電線よりも電気伝導度が劣るものの、銅電線に比べて大幅な軽量化が可能であることから、各種の分野に使用されるようになってきた。アルミニウム電線を使用する場合、アルミニウム導体の表面に電気抵抗の大きな酸化被膜が生成されることから、次のような経年劣化の問題が起きやすいことが分かっている。

図３は経年劣化する過程を示している。例えば、接続部のある部分に酸化被膜が形成されたとする。そうすると、その部分の抵抗が増加し、抵抗が増加することでその部分の温度が上昇し、温度が上昇することで熱膨張が発生し、熱膨張が発生することで接続部にクリープやリラクゼーションが起こり、そのためにまた酸化被膜が生成され、この悪循環のサイクルを繰り返しながら接続性能が低下していくという経過をたどる。

また一般的に、アルミニウム電線を使用する場合にも電線の接続には銅端子を使用することが多いが、銅端子を使用する場合は、アルミニウムと銅の熱膨張差により、クリープやリラクゼーションが促進されるという問題が起こる。また、アルミニウムと銅という異種金属間での電解腐食の問題も起こる。

そこで、これらの問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に記載のように、端子の圧着部の内面にセレーションを設けて、クリープとストレスリラクゼーションによる接続性能の劣化を抑制するようにしたり、また、例えば、特許文献２に記載のように、銅端子にアルミメッキを施して、異種金属間の電解腐食を防止するようにしたりすることが提案されている。
特開２００７−１７３２１５公報 特開２００７−１２３２９公報

しかしながら、前記ような対策を試みても、十分な経年劣化を防止できるまでに至っていなかった。

本発明は、上記事情を考慮し、圧着接続部の経年劣化を極力防止し、電気接続性能の向上を図れるようにしたアルミニウム導体に対する端子の圧着方法およびアルミニウム導体を含む電線の接続方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、アルミニウム導体に対して端子を圧着する方法において、前記端子として、圧着しようとする部分の内面に、圧着によって前記アルミニウム導体の表面に食い付きを起こす凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を使用し、このアルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断するための接続コンパウンドを塗布した状態で、前記アルミニウム端子を圧着することを特徴とする。

請求項２の発明は、アルミニウム導体とアルミニウム導体または銅導体とを１個の端子で結合するアルミニウム導体を含む電線の接続方法において、前記端子として、圧着しようとする部分の内面に、圧着によって前記導体の表面に食い付きを起こす凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を使用し、このアルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断するための接続コンパウンドを塗布した状態で、前記アルミニウム端子を圧着することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のアルミニウム導体を含む電線の接続方法であって、前記アルミニウム端子が、複数本の電線を結線するためのリングスリーブであり、結線しようとする前記複数の電線のうちの少なくとも１本がアルミニウム導体を有するアルミニウム電線であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、圧着しようとする部分の内面に凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を使用するので、アルミニウム導体やアルミニウム端子の表面の酸化被膜を破壊しながらアルミニウム端子をアルミニウム導体に圧着することができる。また、凹部または凸部の存在により端子と導体を互いに食い付かせることができるので、クリープとストレスリラクゼーションによる接続性能の劣化を抑制することができる。また、アルミニウム端子とアルミニウム導体との接触面に関しては電解腐食の問題を無くせる。また、アルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に接続コンパウンドを塗布した状態でアルミニウム端子を導体に圧着するので、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断することができ、アルミニウム表面への酸化被膜の新たな生成を防止することができ、経年劣化のサイクルを絶つことができ、接続性能の安定を図ることができる。このことは、アルミニウム導体の他に銅導体が混じって圧着されている場合でも有効である、従って、長期間の接続性能の維持を図ることができる。

請求項２の発明によれば、アルミニウム導体とアルミニウム導体または銅導体とを１個の端子で結合するに当たり、端子として、圧着しようとする部分の内面に凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を使用するので、アルミニウム導体やアルミニウム端子の表面の酸化被膜を破壊しながらアルミニウム端子をアルミニウム導体や銅導体に圧着することができる。また、凹部または凸部の存在により端子と導体を互いに食い付かせることができるので、クリープとストレスリラクゼーションによる接続性能の劣化を抑制することができる。また、アルミニウム端子とアルミニウム導体との接触面に関しては電解腐食の問題を無くせる。また、アルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に接続コンパウンドを塗布した状態でアルミニウム端子を導体に圧着するので、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断することができ、アルミニウム表面への酸化被膜の新たな生成を防止することができ、経年劣化のサイクルを絶つことができ、接続性能の安定を図ることができる。このことは、アルミニウム導体の他に銅導体が混じって圧着されている場合でも有効であるし、アルミニウムと銅の接触面における電解腐食の防止の点でも有効である。従って、結果的に長期間の接続性能の維持を図ることができる。

請求項３の発明によれば、端子がリングスリーブであるので、複数本の屋内配線を結線して配線を分岐するような場合に有効性を発揮することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）は圧着端子としてリングスリーブを使用した実施形態の方法の説明図、図１（ｂ）は圧着端子としてのリングスリーブの縦断面図、図１（ｃ）はリングスリーブの内面に設ける凸部の例を示す正面図である。

この実施形態の方法は、アルミニウム導体（芯線）１０Ａ、１０Ｂを有する第１および第２の２本のアルミニウム電線ＷＡ、ＷＢを１個の端子１で結線する場合の電線の接続方法である。なお、ここで「アルミニウム導体」という概念の中には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金が含まれているものとする。

まず、本実施形態の方法では、図１（ａ）に示すように、２本のアルミニウム電線ＷＡ、ＷＢの端末の絶縁被覆１１を除去して、アルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂを露出させておく。そして、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、端子として、圧着しようとする部分２の内面に、圧着によって電線の導体の表面に食い付きを起こすセレーション（凹部または凸部に相当）５を形成したアルミニウム製のリングスリーブ１を用意する。

そして、そのアルミニウム製のリングスリーブ１の圧着しようとする部分２の内側に、接続コンパウンド７を塗布した上で、リングスリーブ１の内部に２本のアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂを挿入して、圧着ペンチでリングスリーブ１を２本のアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂに圧着する。こうすることにより、２本の電線ＷＡ、ＷＢを電気的に接続することができる。

この場合の接続コンパウンド７は、圧着部、特にアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂとリングスリーブ１との接触面あるいはアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂ同士の接触面に対する空気や水の侵入を遮断するための充填材であり、導電性を有している。この具体例としては、例えば、ワゴジャパン株式会社製の「コンタクトペースト Ａｌｕ−Ｐｌｕｓ」や東神電気株式会社製の「コネクタール Ｈｉ−Ａ」を挙げることができる。

このようにリングスリーブ１を圧着して、両アルミニウム電線ＷＡ、ＷＢを接続した場合、リングスリーブ１の圧着しようとする部分２の内面にセレーション５が存在するので、アルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂやアルミニウム製のリングスリーブ１の表面の酸化被膜を破壊しながら、リングスリーブ１をアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂに圧着することができる。また、セレーション５の存在により、リングスリーブ１とアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂを互いに食い付かせることができるので、クリープとストレスリラクゼーションによる接続性能の劣化を抑制することができる。

また、アルミニウム製のリングスリーブ１を使用するので電解腐食の問題を解消することができる。また、リングスリーブ１の圧着しようとする部分２の内側に接続コンパウンド７を塗布した状態でリングスリーブ１をアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂに圧着するので、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断することができ、アルミニウム表面への酸化被膜の新たな生成を防止することができ、経年劣化のサイクルを絶つことができ、接続性能の安定を図ることができる。

なお、セレーション５の代わりに、図１（ｃ）に示すような槍状の突起５Ｂを設けたリングスリーブを使用してもよいし、小孔や格子等を形成したリングスリーブを使用してもよい。これらはいずれも、凹部や凸部に相当するので、セレーション５とほぼ同様の効果を発揮することができる。

また、上記実施形態では、いずれの電線ＷＡ、ＷＢもアルミニウム導体１０Ａ、１０Ｂを有するものの場合を示したが、本発明は、１本がアルミニウム導体を有するアルミニウム電線であり、もう１本が銅導体を有する銅電線である場合にも有効性を発揮することができる。

即ち、その場合は、接続コンパウンド７が、アルミニウムと銅の接触面への空気や水の侵入を遮断することになるので、アルミニウム表面への酸化被膜の生成を抑制することができると共に、アルミニウムと銅の接触面間の電解腐食の防止も図れる。従って、たとえ銅電線が混在している場合でも、経年劣化のサイクルを絶つことができて、長期間の接続性能の維持を図ることができる。

図２は、（ｉ）アルミニウム導体とアルミニウム導体をリングスリーブで圧着接続した場合（Ａｌ−Ａｌ）と、（ｉｉ）アルミニウム導体と銅導体をリングスリーブで圧着接続した場合（Ａｌ−Ｃｕ）の時間経過に対する抵抗変化を、（ｉｉｉ）銅導体と銅導体をリングスリーブで圧着接続した場合（Ｃｕ−Ｃｕ）と比較して示している。

このグラフに示すように、圧着初期段階では抵抗に差があるものの、時間が経つに連れて抵抗変化に差がなくなり、（ｉ）の場合も（ｉｉ）の場合も、最終的には、銅導体と銅導体を接続した（ｉｉｉ）の場合と遜色なくなる。

また、上記実施形態では、２本の電線を接続する場合について述べたが、３本以上の電線を１個のリングスリーブ１を用いて接続してもよい。そのようにすれば、複数本の屋内配線を分岐することができる。

また、上記実施形態のように２本の電線を接続する場合に限らず、１個の圧着端子を１本のアルミニウム電線に圧着する場合にも、本発明は同様に適用することができる。

即ち、その場合も、端子として、圧着しようとする部分の内面に、圧着によってアルミニウム導体の表面に食い付きを起こす凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を用意する。そして、そのアルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に接続コンパウンドを塗布した状態で、アルミニウム端子をアルミニウム導体に圧着する。

（ａ）は圧着端子としてリングスリーブを使用した実施形態の方法の説明図、（ｂ）は同リングスリーブの縦断面図、（ｃ）はリングスリーブの内面に設ける凸部の例を示す正面図である。 アルミニウム導体とアルミニウム導体をリングスリーブで圧着接続した場合（Ａｌ−Ａｌ）と、アルミニウム導体と銅導体をリングスリーブで圧着接続した場合（Ａｌ−Ｃｕ）の時間経過に対する抵抗変化を、銅導体と銅導体をリングスリーブで圧着接続した場合（Ｃｕ−Ｃｕ）と比較して示している。 アルミニウム導体の接続部における経年変化のサイクルを示す図である。

符号の説明

ＷＡ，ＷＢ アルミニウム電線
１ リングスリーブ
２ 圧着しようとする部分
５ セレーション
５Ｂ 突起
７ 接続コンパウンド
１０Ａ，１０Ｂ アルミニウム導体

Claims (3)

1. アルミニウム導体に対して端子を圧着する方法において、
   前記端子として、圧着しようとする部分の内面に、圧着によって前記アルミニウム導体の表面に食い付きを起こす凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を使用し、このアルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断するための接続コンパウンドを塗布した状態で、前記アルミニウム端子を圧着することを特徴とするアルミニウム導体に対する端子の圧着方法。
2. アルミニウム導体とアルミニウム導体または銅導体とを１個の端子で結合するアルミニウム導体を含む電線の接続方法において、
   前記端子として、圧着しようとする部分の内面に、圧着によって前記導体の表面に食い付きを起こす凹部または凸部を形成したアルミニウム端子を使用し、このアルミニウム端子の圧着しようとする部分の内側に、圧着部に対する空気や水の侵入を遮断するための接続コンパウンドを塗布した状態で、前記アルミニウム端子を圧着することを特徴とするアルミニウム導体を含む電線の接続方法。
3. 請求項２に記載のアルミニウム導体を含む電線の接続方法であって、
   前記アルミニウム端子が、複数本の電線を結線するためのリングスリーブであり、結線しようとする前記複数の電線のうちの少なくとも１本がアルミニウム導体を有するアルミニウム電線であることを特徴とするアルミニウム導体を含む電線の接続方法。

Images