JP2013020983A - ターミナル、モータ及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ線と銅線とを導通接続するとともに電食を防止する小型化されたターミナル（接続端子）、このターミナルを備えたモータ及び電気機器を得ること。
【解決手段】ニッケルメッキしたアルミ板１７ａを短冊状に形成したターミナル１７であって、一端をＪ字形に折り返し、該Ｊ字形折り返し部１７ｃの内側のニッケルメッキ面でアルミ線１８を挟み込んで熱カシメし、他端のニッケルメッキ面に銅線１９をハンダ付け、超音波接合またはスポット溶接した。また、前記Ｊ字形折り返し部１７ｃに、融点が２５０℃〜４５０℃の金属箔をインサートし、該金属箔により、絶縁被膜の融点が４５０℃以下のアルミ線１８を挟み込んで熱カシメした。
【選択図】図２

Description

本発明は、アルミ電線と銅電線とを導通接続するターミナル（接続端子）、このターミナルを備えたモータ及び電気機器に関する。

従来、絶縁性の合成樹脂による電線接続部材の内部空間内に配置されたアルミ電線の心線部と銅電線の心線部とが直接接触しない状態で挿入配設されると共に、内部空間内に導電性樹脂が充填され、該導電性樹脂を介してアルミ電線の心線部と銅電線の心線部とが電気的に導通接続されてなる電食を防止するアルミ電線の接続構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、アルミ電線が接続される端子後端部をアルミ又はアルミ合金で形成し、相手方端子と接続される端子先端部を銅又は銅合金で形成し、前記端子後端部と端子先端部を接合して接合端子を構成し、この接合端子をコネクタハウジングに組み込み、前記端子後端部と端子先端部との接合部をコネクタハウジング内に充填した絶縁体で封止したアルミ電線用コネクタが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−２２９１８４号公報 特開２００４−１１１０５８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、アルミ電線（以下、アルミ線という。）と銅電線（以下、銅線という。）の接続部を封止するコネクタハウジングを必要とする。そのため、接続部が大型化してしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アルミ線と銅線とを導通接続するとともに電食を防止する小型化されたターミナル（接続端子）、このターミナルを備えたモータ及び電気機器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、一端をＪ字形に折り返し、該Ｊ字形折り返し部の内側のニッケルメッキ面でアルミ線を挟み込んで熱カシメし、他端のニッケルメッキ面に銅線をハンダ付け、超音波接合またはスポット溶接したことを特徴とする。

本発明によれば、アルミ線と銅線とを導通接続するとともに電食を防止する小型化されたターミナル、このターミナルを備えたモータ及び電気機器が得られる、という効果を奏する。

図１−１は、本発明にかかるモータの実施の形態を示す部分断面図である。 図１−２は、実施の形態１のターミナルプレートを示す正面図である。 図２は、実施の形態１のターミナルを示す斜視図である。 図３は、実施の形態１のターミナルのヒュージング部を示す断面図である。 図４は、実施の形態１のターミナルの錫メッキ部の詳細を示す断面図である。 図５は、実施の形態２のターミナルのヒュージング部を示す断面図である。 図６は、実施の形態３のターミナルを示す斜視図である。

以下に、本発明にかかるターミナル、モータ及び電気機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１−１は、本発明にかかるモータの実施の形態を示す部分断面図であり、図１−２は、実施の形態１のターミナルプレートを示す正面図であり、図２は、実施の形態１のターミナルを示す斜視図であり、図３は、実施の形態１のターミナルのヒュージング部を示す断面図であり、図４は、実施の形態１のターミナルの錫メッキ部の詳細を示す断面図である。

図１−１及び図１−２に示すように、実施の形態のモータ９０は、板金をプレス成型したハウジング１１と、ハウジング１１の中心に回転自在に支持された回転軸１２と、回転軸１２に支持された回転子１３と、ハウジング１１内に保持されティース１４ａにコイル１５が巻回された固定子１４と、固定子１４の一側に配置されたターミナルプレート１６と、ターミナルプレート１６上に固定されたターミナル１７と、を備えている。

Ｌ字形片に形成されたターミナル１７は、ターミナルプレート１６への圧入、若しくは、ターミナルプレート１６に設けられた固定ツメ１６ａにより、ターミナルプレート１６に固定されている。コイル１５を形成するマグネットワイヤー（アルミ線）１８と電源線としてのリード銅線１９は、ターミナル１７を介して接続される。

図２に示すように、実施の形態１のターミナル１７は、両面を錫メッキ１７ｂしたアルミ板（アルミ合金を含む。以下の実施の形態も同じ。）１７ａを短冊状に打ち抜き、中間部で略Ｌ字形に折り曲げてＬ字形片とし、一端をＪ字形に折り返し、Ｊ字形折り返し部１７ｃの内側の錫メッキ１７ｂ面でアルミ線１８の端末を挟み込んで熱カシメ（ヒュージング）している。アルミ線１８の絶縁皮膜には、融点が４５０℃以下のものを用いている。

熱カシメ（ヒュージング）とは、図３に示すように、ターミナル１７のＪ字形折り返し部１７ｃを溶接用電極７０で挟んで通電し、Ｊ字形折り返し部１７ｃを加熱してアルミ線１８の表面の酸化被膜を破壊、除去し、アルミ線１８とターミナル１７の錫メッキ１７ｂ面とを抵抗溶接とカシメにより接合するものである。一方、銅線１９の端末は、ターミナル１７の他端の錫メッキ１７ｂ面にハンダ付けする。

図４は、実施の形態１のターミナルの錫メッキ部の詳細を示す断面図である。実施の形態１のターミナル１７は、アルミ板１７ａに、１層目の下地処理としてジンケード処理１７ｅを行い、２層目の下地処理として、ニッケル下地処理、銅又は亜鉛下地処理１７ｆを行い、３層目に錫メッキ１７ｂを行なっている。

２層目の下地処理として、ニッケル下地処理を選択すれば、耐食性が高く、拡散も少なく強固なため高温や塩害にも対応可能である。銅又は亜鉛下地処理は、一般環境で使用されるターミナル１７の下地処理として有効である。ターミナル１７が使用される環境や電線との接合方式により、適切な下地処理を選択する。

以下に、ターミナル１７の母材をアルミ板１７ａとし、表面に錫メッキ１７ｂを施すことにより、アルミ線１８とターミナル１７とのヒュージング接合が良好となる理由を説明する。銅（融点：１０８０℃）とアルミ（融点：６６０℃）とは、融点が大きく異なり、抵抗溶接を行なうとき、温度コントロールが難しいが、アルミ線１８と同一金属をターミナル１７の母材に用いることにより、融点が同じになり、抵抗溶接時の温度コントロールが容易になる。

しかしながら、図３に示すように、アルミ母材のターミナル１７は、表面のアルミ酸化膜が、溶接用電極７０とターミナル１７との間の接触抵抗、及び、Ｊ字形折り返し部１７ｃのターミナル１７材料間の接触抵抗を不安定とし、電流経路が安定せず、ヒュージング接合が不良となる、という問題がある。

これは、ターミナル１７の表面のアルミ酸化膜により、ターミナル１７と溶接用電極７０との間の接触抵抗がばらつき、流れる電流にばらつきが生じ、また、Ｊ字形折り返し部１７ｃのターミナル１７材料間の接触抵抗のばらつきにより、図３に示すように、電流経路Ａ、Ｂの電流がばらつき、その結果、ターミナル１７で発生する熱量のばらつきが大きくなり、ヒュージング接合が不安定となるためである。

そこで、ターミナル１７のアルミ表面の接触抵抗を安定させるため、錫メッキ１７ｂを施す。錫メッキ１７ｂを施すことにより、溶接用電極７０とターミナル１７間、及び、ターミナル１７材料間の接触抵抗を安定させ、電流経路Ａ、Ｂの電流を安定させて良好なヒュージング接合を得ることができる。

酸化アルミは、非常に抵抗が大きく、アルミ表面の酸化膜の有無、厚さにより、溶接用電極７０とターミナル１７間の接触抵抗が大きくばらつく。一方、錫は、酸化による抵抗変化がアルミに比べ小さく安定していて、接触抵抗への影響が少ない。また、錫は、アルミの共晶金属でありアルミとの相性がよい。

また、ターミナル１７のアルミ板１７ａと錫メッキ１７ｂの界面には、酸素や湿気が存在せず、異種金属腐食の恐れがなく、腐食に対する信頼性が高い。また、銅線１９とアルミ板１７ａに錫メッキ１７ｂしたターミナル１７とのハンダ接合は、ターミナル１７の表面の錫メッキ１７ｂにより、良好なハンダ濡れ性が確保され、ハンダ接合を安定させ、信頼性が向上する。

なお、実施の形態１のターミナル１７は、アルミ板１７ａの両側に錫メッキ１７ｂを施したが、錫メッキ１７ｂは、アルミ板１７ａの片面のみ、又は、アルミ線１８、銅線１９と接合される片面の一部分のみに施してもよい。この場合、Ｊ字形折り返し部１７ｃは、図２に示すＪ字形折り返し部１７ｃとは反対側に折り返すようにする。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２のターミナルのヒュージング部を示す断面図である。図５に示すように、実施の形態２のターミナル１７は、実施の形態１のターミナル１７と同様のターミナルのＪ字形折り返し部１７ｃに、錫箔２１をインサートし、錫箔２１で、融点が４５０℃以下の絶縁被膜を有するアルミ線１８の端末を挟み込んで熱カシメ（ヒュージング）している。

ターミナル１７のＪ字形折り返し部１７ｃに、アルミと共晶金属である錫箔２１をインサートし、錫箔２１でアルミ線１８の端末を挟み込んでヒュージングすることにより、ターミナル１７とアルミ線１８との接触抵抗を安定させ、より安定したヒュージング接合を得ることができる。

また、錫箔２１をインサートすることにより、アルミ線１８とターミナル１７との接触抵抗が安定するだけでなく、アルミ線１８のつぶれすぎを防ぐことができる。さらに、ヒュージングによりアルミ線１８から溶融除去した絶縁皮膜の酸化物を、溶融した錫箔２１とともに、カシメ部の外へ押し出すことができ、より安定したヒュージング接合を行なうことができる。

実施の形態２のターミナル１７では、融点が４５０℃以下の絶縁被膜を有するアルミ線１８に対して、錫箔２１を用いたが、融点が４５０以下の絶縁被膜を有するアルミ線１８に対して、融点が２５０℃〜４５０℃の錫以外の金属箔を用いてもよい。また、融点が４５０℃以上の絶縁被膜を有するアルミ線１８に対しては、融点が５００℃以上の、銅箔等の金属箔を用いるようにする。

モータ９０のマグネットワイヤー（アルミ線）１８の絶縁皮膜は、モータ９０の耐熱グレードにより、耐熱温度を使い分ける必要があるが、融点が５００℃以上の、銅箔等の金属箔をヒュージング接合に用いれば、高い耐熱グレードのモータ９０へも、アルミ線１８の適用が可能となる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３のターミナルを示す斜視図である。図６に示すように、実施の形態３のターミナル３７は、片面に錫メッキ３７ｂを施したアルミ板３７ａを中央部が両端部よりも幅の狭い短冊状に打ち抜き、一端と他端の錫メッキ３７ｂ面に、夫々、アルミ線１８の接続面とリード銅線１９の接続面を設けている。

アルミ線１８の端末と錫メッキ３７ｂ面との接合、及び、リード銅線１９の端末と錫メッキ３７ｂ面との接合は、パラレル方式のスポット溶接としている。パラレル方式のスポット溶接とは、同一平面上に電線を並べて配置し抵抗溶接する方法である。なお、パラレル方式のスポット溶接に替えて、超音波接合としてもよい。

実施の形態３のターミナル３７は、実施の形態１のターミナル１７と同様に、ターミナル３７表面の錫メッキ３７ｂにより電線とターミナル３７間の接触抵抗が安定し、抵抗溶接により合金相を形成しての接合構造となるため、異種金属腐食の発生がなく、信頼性の高い接合構造が得られる。実施の形態３のターミナル３７は、接合部の薄型化が可能であり、モータ９０の小型化にも有利である。

また、実施の形態３のターミナル３７は、表面の錫メッキ３７ｂをニッケルメッキに替え、アルミ線１８と超音波接合を行なうことも可能である。

なお、以上説明した実施の形態１〜３のターミナルは、モータ以外の電気機器にも用いることができる。

以上のように、本発明にかかるターミナルは、固定子コイルをアルミ線で形成した小型誘導機モータ及びその他の電気機器に有用である。

１１ ハウジング、１２ 回転軸、１３ 回転子、１４ 固定子、１４ａ ティース、１５ コイル、１６ ターミナルプレート、１６ａ 固定ツメ、１７，３７ ターミナル（接続端子）、１７ａ，３７ａ アルミ板、１７ｂ，３７ｂ 錫メッキ、１７ｃ Ｊ字形折り返し部、１７ｅ ジンケード処理、１７ｆ ニッケル下地処理、銅又は亜鉛下地処理、１８ アルミ線（マグネットワイヤー）、１９ リード銅線、２１ 錫箔（銅箔）、７０ 溶接用電極、９０ モータ。

Claims (11)

1. ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、
   一端をＪ字形に折り返し、該Ｊ字形折り返し部の内側のニッケルメッキ面でアルミ線を挟み込んで熱カシメし、他端のニッケルメッキ面に銅線をハンダ付け、超音波接合またはスポット溶接したことを特徴とするターミナル。
2. 前記Ｊ字形折り返し部に、融点が２５０℃〜４５０℃の金属箔をインサートし、該金属箔により、絶縁被膜の融点が４５０℃以下のアルミ線を挟み込んで熱カシメしたことを特徴とする請求項１に記載のターミナル。
3. 前記金属箔は、錫箔であることを特徴とする請求項２に記載のターミナル。
4. 前記Ｊ字形折り返し部に、融点が５００℃以上の金属箔をインサートし、該金属箔により、絶縁被膜の融点が４５０℃以上のアルミ線を挟み込んで熱カシメしたことを特徴とする請求項１に記載のターミナル。
5. 前記金属箔は、銅箔であることを特徴とする請求項４に記載のターミナル。
6. 前記ニッケルメッキは、前記アルミ板の片面のみ又は片面の一部分のみに施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のターミナル。
7. 前記アルミ板を中間部で折り曲げ、略Ｌ字形に形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のターミナル。
8. ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、
   一端のニッケルメッキ面とアルミ線との接合、及び、他端のニッケルメッキ面と銅線との接合を、パラレル方式のスポット溶接で行なうことを特徴とするターミナル。
9. ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、
   一端のニッケルメッキ面とアルミ線との接合、及び、他端のニッケルメッキ面と銅線との接合を、超音波接合で行なうことを特徴とするターミナル。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載のターミナルをターミナルプレートに備え、該ターミナルを介して固定子のコイルのアルミ線とリード銅線とを接続したことを特徴とするモータ。
11. 請求項１〜９のいずれか１つに記載のターミナルを備え、該ターミナルを介してアルミ線と銅線とを接続したことを特徴とする電気機器。

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