JP2015032542A - アルミニウム電線の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム電線とコネクタの圧着部との間の電気抵抗が小さい状態を維持することができるアルミニウム電線の接続構造を提供すること。【解決手段】コネクタの圧着部１２の内面に傾斜面１９を有する複数の突起１を設け、圧着部１２に基部１４と基部１４から突出した第１、第２の突出部１５，１６とを設け、第１の突出部１５の先端部１５ａを第２の突出部１６の先端部１６ａの内側に位置させ、圧着部１２のアルミニウム電線２１の長さ方向に垂直な断面形状を輪状とし、突起１３をアルミニウム電線２１の表面に突入して、アルミニウム電線２１の表面部に突起１３の傾斜面１９に沿ったひずみ領域を形成する。【選択図】図９

Description

本発明はアルミニウム電線をコネクタに接続したアルミニウム電線の接続構造に関し、特にアルミニウム電線を圧着部の内面に傾斜面を有する複数の突起を設けたコネクタに接続したアルミニウム電線の接続構造に関する。

図１２〜１６により、特許文献１に示されたアルミニウム電線の接続構造を説明する。図に示すように、コネクタ２は接続部３と圧着部４とを有し、接続部３と圧着部４とは一体である。接続部３、圧着部４は銅からなる。接続部３はたとえば装置の端子に接続される。圧着部４の内面に複数の突起５が設けられている。突起５は截頭四角錐形状であり、突起５は４つの三角形状の傾斜面６を有する。そして、４つの突起５に囲まれた圧着部４の表面８に対する傾斜面６の傾斜角度θは４５〜７５度である。単線のアルミニウム電線１の端部とコネクタ２の圧着部４とが圧着されている。図１６に示すように、圧着部４はほぼ楕円形状となっている。

このアルミニウム電線の接続構造においては、圧着部４に設けられた複数の突起５がアルミニウム電線１の表面に突入し、図１７に示すように、アルミニウム電線１の表面部には二点鎖線で示すひずみ領域７が形成されている。そして、図１４から明らかなように、表面８を囲む４つの突起５の各傾斜面６は互いに他の傾斜面６と対向している。このため、図１７に示すように、ひずみ領域７の傾斜面６ａに沿った部分７ａはひずみ領域７の傾斜面６ｂに沿った部分７ｂと対向している。したがって、ひずみ領域７の部分７ａからの冷間流れをひずみ領域７の他の部分７ｂによって止めることができるから、冷間流れを確実に止めることができる。この結果、冷間流れによるひずみ領域７の応力の低下を抑制することができるから、突起５の傾斜面６とアルミニウム電線１との間の圧着力（密着力）の低下を抑制することができる。したがって、アルミニウム電線１と圧着部４との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

特開２０１１−１８７４００号公報

しかし、このようなアルミニウム電線の接続構造においては、図１６紙面上下部では、突起５のアルミニウム電線１の表面への突入量が大きいのに対して、図１６紙面左右部では、突起５のアルミニウム電線１の表面への突入量が小さい。このため、図１６紙面左右部では、傾斜面６に沿ったひずみ領域７の厚さが小さくなるから、冷間流れによるひずみ領域７の応力の低下を有効に抑制することができない。したがって、図１６紙面左右部において、突起５の傾斜面６とアルミニウム電線１との間の密着力が低下するので、アルミニウム電線１と圧着部４との間の電気抵抗が大きくなるのを有効に抑制することができない。

また、アルミニウム電線１と圧着部４との接続部に、通電等によって熱が発生したときに、圧着部４が熱膨張により伸びるから、図１６紙面中央上部に示される圧着部４の一方の最端部と他方の最端部とが押し合った状態となる。このため、両最端部が図１６紙面上方に移動するように圧着部４が変形する。この場合には、圧着部４の先端部４ａ、４ｂに設けられた突起５のアルミニウム電線１の表面への突入量が小さくなる。ここで、アルミニウム電線１の表面に突起５が突入した状態においては、アルミニウム電線１の傾斜面６に近い部分は塑性変形しているが、アルミニウム電線１の内部は弾性変形している。このため、突起５のアルミニウム電線１の表面への突入量が小さくなると、アルミニウム電線１の表面が傾斜面６に接触した状態は維持されるが、傾斜面６に沿ったひずみ領域７の厚さが小さくなる。この結果、冷間流れによるひずみ領域７の応力の低下を有効に抑制することができない。したがって、アルミニウム電線１と圧着部４との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制する状態を維持することができない。

本発明は上述の問題を解決するためになされたもので、アルミニウム電線とコネクタの圧着部との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制する状態を維持することができるアルミニウム電線の接続構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、アルミニウム電線をコネクタに接続したアルミニウム電線の接続構造であって、上記コネクタの圧着部の内面に傾斜面を有する複数の突起を設け、上記圧着部に基部と上記基部から突出した第１、第２の突出部とを設け、上記第１の突出部の先端部を上記第２の突出部の先端部の内側に位置させ、上記圧着部の上記アルミニウム電線の長さ方向に垂直な断面形状を輪状とし、上記突起を上記アルミニウム電線の表面に突入して、上記アルミニウム電線の表面部に上記傾斜面に沿ったひずみ領域を形成したことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様としては、上記アルミニウム電線が、表面にアルミニウム膜が形成された鋼線の周りに複数のアルミニウム素線を巻き付けたアルミニウム撚り線であることを特徴とするのが好ましい。

上記の第１の態様によれば、圧着部はアルミニウム電線の長さ方向に垂直な断面形状が輪状であるから、アルミニウム電線の全周にわたって、突起のアルミニウム電線の表面への突入量が均一になる。このため、アルミニウム電線とコネクタの圧着部との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制することができる。また、圧着部の第１の突出部の先端部が第２の突出部の先端部の内側に位置しているから、アルミニウム電線と圧着部との接続部に通電等により熱が発生したとしても、第１の突出部の最端部と第２の突出部の最端部とが押し合った状態となることがない。このため、第１、第２の突出部の先端部に設けられた突起のアルミニウム電線の表面への突入量が小さくなることがない。したがって、アルミニウム電線とコネクタの圧着部との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制する状態を維持することができる。

また、上記の第２の態様によれば、圧着部は鋼線の長さ方向に垂直な断面形状が輪状となっているから、圧着時に鋼線を中央に位置させることができる。このため、圧着時に各アルミニウム素線に作用する応力が均一になるから、アルミニウム素線の配置が崩れることがない。したがって、アルミニウム素線の変形量にばらつきが発生することがなく、圧着時にアルミニウム素線が破断することがない。

図１は本発明の実施の態様に係るアルミニウム電線の接続構造に使用するコネクタを示す概略平面図である。 図２は図１に示したコネクタを示す概略正面図である。 図３は図２の拡大Ａ−Ａ断面図である。である。 図４は図１、図２に示したコネクタによりアルミニウム電線を接続する工程を説明する断面図である。 図５は図１、図２に示したコネクタによりアルミニウム電線を接続する工程を説明する断面図である。 図６は図１、図２に示したコネクタによりアルミニウム電線を接続する工程を説明する断面図である。 図７は図１、図２に示したコネクタによりアルミニウム電線を接続する工程を説明する断面図である。 図８は図１、図２に示したコネクタによりアルミニウム電線を接続する工程を説明する断面図である。 図９は本発明の実施の態様に係るアルミニウム電線の接続構造を示す断面図である。 図１０は本発明の他の実施の態様に係るアルミニウム電線の接続構造に用いるアルミニウム電線の先端部を示す斜視図である。 図１１は図１０に示したアルミニウム電線を用いたアルミニウム電線の接続構造を示す断面図である。 図１２は従来のアルミニウム電線の接続構造を示す平面図である。 図１３は図１２に示したアルミニウム電線の接続構造を示す正面図である。 図１４は図１２、図１３に示したアルミニウム電線の接続構造のコネクタの圧着部の内面の一部を示す図である。 図１５は図１４のＢ−Ｂ断面図である。 図１６は図１３のＣ−Ｃ断面図である。 図１７は図１６の一部詳細図である。

図１〜図３により本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線の接続構造に使用するコネクタを説明する。図１および図２に示すように、コネクタは接続部１１と圧着部１２とを有し、接続部１１と圧着部１２とは一体である。接続部１１、圧着部１２は銅からなる。図３に示すように、圧着部１２はＵ字状に曲げられている。圧着部１２の内面に図１５に示す突起５と同様な複数の突起１３が設けられている。すなわち、突起１３は截頭四角錐形状であり、突起１３は４つの三角形状の傾斜面１９を有する。そして、傾斜面１９の傾斜角度は４５〜７５度である。また、接続部１１と連続した圧着部１２の基部１４から第１、第２の突出部１５、１６が突出しており、圧着部１２は基部１４と第１、第２の突出部１５、１６とを有する。第１の突出部１５は第２の突出部１６よりも長い。第１の突出部１５の先端部１５ａの外側（図３紙面右方側）に斜面１７が設けられている。第２の突出部１６の先端部１６ａの内側（図３紙面右方側）に斜面１８が設けられている。コネクタによりアルミニウム電線を圧着した状態では、斜面１７と斜面１８とが当接する。

図１、図２に示したコネクタによるアルミニウム電線の接続に使用する圧着装置は、図４に示すように、アンビル３１とクリンパー３４とを有する。アンビル３１は図４紙面下方に向かって広がった形状をしている。アンビル３１の図４紙面上部には凹部３２が設けられている。また、アンビル３１の図４紙面上部で図４紙面左部には受け部３３が設けられている。クリンパー３４の図４紙面下部には、図４紙面下方に向かって広がった凹部３５が設けられている。また、クリンパー３４の凹部３５の、受け部３３と対向する部分に、押圧部３６が設けられている。そして、圧着装置によりコネクタの圧着部１２にアルミニウム電線２１を接続した状態すなわち図８に示す状態では、凹部３２と凹部３５とでアルミニウム電線２１の長手方向に円柱状の空間が形成される。また、図８に示す状態では、アンビル３１の側面とクリンパー３４の凹部３５の内面３５ａとは当接する。さらに、図８に示す状態では、受け部３３と押圧部３６との間に第２の突出部１６が挟まれた状態となる。

つぎに、図１、図２に示したコネクタによりアルミニウム電線を接続する工程を図４〜図８（突起１３の図示を省略）により説明する。まず、図４に示すように、アンビル３１の凹部３２にコネクタの圧着部１２の基部１４を載置するとともに、圧着部１２内に単線のアルミニウム電線２１の端部を位置させる。この状態でクリンパー３４を図４紙面下方に移動すると、図５に示すように、第１、第２の突出部１５、１６がクリンパー３４によって弾性変形し、内側に曲げられる。そして、クリンパー３４をさらに図５紙面下方に移動すると、図６に示すように、第２の突出部１６の先端面が押圧部３６に接触するとともに、第１の突出部１５の先端が斜面１８に当たる。この状態からさらにクリンパー３４を図６紙面下方に移動すると、図７に示すように、第２の突出部１６の先端面が押圧部３６によって図７紙面下方に押されるから、第２の突出部１６が図７紙面下方に変形するとともに、アンビル３１に受け部３３が設けられているため、図７紙面左方にも変形する。この状態から、さらにクリンパー３４を図７紙面下方に移動すると、図８に示すように、第１の突出部１５の先端部１５ａがアルミニウム電線２１と第２の突出部１６の先端部１６ａとの間に入り込み、斜面１７と斜面１８とが当接した状態となる。一方、第２の突出部１６が受け部３３と押圧部３６との間で押しつぶされて、塑性変形する。この場合、第２の突出部１６の外側の一部がアンビル３１とクリンパー３４とによって形成された隙間に入り込む。

図９により、本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線の接続構造を説明する。圧着部１２はアルミニウム電線２１の長さ方向に垂直な断面形状が輪状（円状）となっている。また、第１の突出部１５の先端部１５ａが第２の突出部１６の先端部１６ａの内側に位置している。また、第１の突出部１５は弾性変形しているから、第１の突出部１５はバネ性を有する。これに対して、第２の突出部１６は塑性変形しているから、第２の突出部１６はバネ性を有しない。そして、圧着部１２に設けられた複数の突起１３がアルミニウム電線２１の表面に突入している。

図９に示したアルミニウム電線の接続構造においても、図１７によって説明したひずみ領域７と同様のひずみ領域が形成される。このため、傾斜面１９に沿ったひずみ領域からの冷間流れを、対向する傾斜面１９に沿ったひずみ領域によって止めることができるから、冷間流れが発生するのを抑制することができる。したがって、冷間流れによるひずみ領域の応力の低下を抑制することができるから、突起１３の傾斜面１９とアルミニウム電線２１との間の圧着力（密着力）の低下を抑制することができる。この結果、アルミニウム電線２１と圧着部１２との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

また、図９に示したアルミニウム電線の接続構造においては、圧着部１２はアルミニウム電線２１の長さ方向に垂直な断面形状が輪状となっているから、アルミニウム電線２１の全周にわたって、突起１３のアルミニウム電線２１の表面への突入量が均一になる。このため、アルミニウム電線２１の全周にわたって、アルミニウム電線２１の表面部に傾斜面１９に沿ったひずみ領域の厚さが均一になる。この結果、アルミニウム電線２１と圧着部１２との間の電気抵抗が大きくなるのを有効に抑制することができる。

また、第１の突出部１５の先端部１５ａが第２の突出部１６の先端部１６ａの内側に位置しているから、アルミニウム電線２１と圧着部１２との接続部に通電等により熱が発生して、第１、第２の突出部１５、１６が熱膨張により伸びたとしても、第１の突出部１５の最端部と第２の突出部１６の最端部とが押し合った状態となることがない。このため、第１、第２の突出部１５、１６の先端部１５ａ、１６ａに設けられた突起１３のアルミニウム電線２１の表面への突入量が小さくなることがない。この結果、突起１３の傾斜面１９に沿ったひずみ領域の厚さが均一な状態を維持することができるから、冷間流れによるひずみ領域の応力の低下を抑制する状態を維持することができる。したがって、アルミニウム電線２１と圧着部１２との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制する状態を維持することができる。
さらに、第１の突出部１５はバネ性を有するが、第２の突出部１６はバネ性を有しない。このため、アルミニウム電線２１と圧着部１２との接続部に通電等により熱が発生して、第１、第２の突出部１５、１６が熱膨張により伸びたとしても、第２の突出部１６は外側には変形しないから、突起１３のアルミニウム電線２１の表面への突入量が小さくなることがなく、図９に示したアルミニウム電線の接続構造が維持される。この結果、突起１３の傾斜面１９に沿ったひずみ領域の厚さが均一な状態を確実に維持することができるから、アルミニウム電線２１と圧着部１２との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制する状態を確実に維持することができる。

図１０により、本発明の他の実施の態様に係るアルミニウム電線の接続構造に用いるアルミニウム電線４１を説明する。図に示すように、表面にメッキによりアルミニウム膜が形成された鋼線４２の周りに、複数のアルミニウム素線４３がらせん状に巻き付けられ、複数のアルミニウム素線４３が撚り線となっている。

このアルミニウム電線４１においては、銅を用いていないから、安価であり、また中心にアルミニウム膜が形成された鋼線４２が設けられているから、強度が大きく、さらにアルミニウム膜が形成された鋼線４２の表面にアルミニウム膜が形成されているから、アルミニウム膜が形成された鋼線４２のアルミニウム素線４３との電食を抑制することができる。

図１１により、本発明の他の実施の態様に係るアルミニウム電線の接続構造を説明する。図に示すように、圧着部１２はアルミニウム膜が形成された鋼線４２の長さ方向に垂直な断面形状が輪状となっている。圧着部１２に設けられた複数の突起１３が、圧着の際に変形した変形アルミニウム素線４３ａの表面に突入している。このため、変形アルミニウム素線４３ａの表面部に、図１６によって説明したひずみ領域７と同様のひずみ領域が形成される。

このアルミニウム電線の接続構造においては、圧着部１２はアルミニウム膜が形成された鋼線４２の長さ方向に垂直な断面形状が輪状となっているから、アルミニウム電線４１の全周にわたって、突起１３の変形アルミニウム素線４３ａの表面への突入量が均一になる。このため、変形アルミニウム素線４３ａの全周にわたって、変形アルミニウム素線４３ａの表面部に傾斜面１９に沿ったひずみ領域の厚さが均一になる。この結果、アルミニウム電線４１と圧着部１２との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

また、図１１に示したアルミニウム電線の接続構造においては、図９に示したアルミニウム電線の接続構造と同様に、第１の突出部１５の先端部１５ａが第２の突出部１６の先端部１６ａの内側に位置しており、第１の突出部１５はバネ性を有しているが、第２の突出部１６はバネ性を有しないから、図１１に示したアルミニウム電線の接続構造が維持される。このため、突起１３の傾斜面１９に沿ったひずみ領域の厚さが均一な状態を維持することができる。したがって、アルミニウム電線４１と圧着部１２との間の電気抵抗が大きくなるのを抑制する状態を維持することができる。

さらに、圧着部１２はアルミニウム膜が形成された鋼線４２の長さ方向に垂直な断面形状が輪状となっているから、圧着された状態でアルミニウム膜が形成された鋼線４２を中央に位置させることができる。このため、圧着された状態で各アルミニウム素線４３に作用する応力が均一になる。この結果、アルミニウム素線４３の配置が崩れることがなく、アルミニウム素線４３の変形量にばらつきが発生することがない。したがって、圧着時にアルミニウム素線４３が破断することがない。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１２…圧着部、１３…突起、１４…基部、１５…第１の突出部、１５ａ…先端部、１６…第２の突出部、１６ａ…先端部、１９…傾斜面、２１…アルミニウム電線、４１…アルミニウム電線、４２…アルミニウム膜が形成された鋼線、４３…アルミニウム素線、４３ａ…変形アルミニウム素線

Claims (2)

1. アルミニウム電線をコネクタに接続したアルミニウム電線の接続構造であって、
   上記コネクタの圧着部の内面に傾斜面を有する複数の突起を設け、
   上記圧着部に基部と上記基部から突出した第１、第２の突出部とを設け、
   上記第１の突出部の先端部を上記第２の突出部の先端部の内側に位置させ、
   上記圧着部の上記アルミニウム電線の長さ方向に垂直な断面形状を輪状とし、
   上記突起を上記アルミニウム電線の表面に突入して、上記アルミニウム電線の表面部に上記傾斜面に沿ったひずみ領域を形成した
   ことを特徴とするアルミニウム電線の接続構造。
2. 上記アルミニウム電線が、表面にアルミニウム膜が形成された鋼線の周りに複数のアルミニウム素線を巻き付けたアルミニウム撚り線であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電線の接続構造。

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