JP2016186879A

JP2016186879A - 端子付き導線の製造方法

Info

Publication number: JP2016186879A
Application number: JP2015066397A
Authority: JP
Inventors: 池田　毅; Takeshi Ikeda; 毅池田
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-27

Abstract

【課題】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線に、接続上の機械的強度が高く、且つ、長期に亘り、電気的接続が良好な状態を維持できるように、端子を形成して端子付き導線を製造する方法を提供すること。
【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線３に端子１０を形成した端子付き導線の製造方法において、前記導線３に、金属スリーブ５を被せる第１工程と、金属スリーブ５を前記導線３と共に、所要の端子形状にプレス加工する第２工程とを、含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金からなる導線の端部に端子を形成した端子付き導線の製造方法に関するものである。

近年、軽量化のため、自動車や航空機等に使用される銅や銅合金からなる銅導線に代わり、アルミニウムやアルミニウム合金からなる導線（以下、「アルミ導線」ともいう）が使用される割合が高くなっている。

また、上記のようなアルミ導線の外周に被覆を被せた被覆線が使用される割合も高くなっている。

従来では、このようなアルミ導線の端部、または被覆線の端部の被覆層を剥がした後のアルミ導線の端部に、別途かしめ（コーキング）加工によって、銅や銅合金からなる端子が取り付けられている（以下の特許文献１〜４参照）。

特許４６１６７００号公報特許４２２４０２０号公報特許４７３９０７５号公報特許４８１３８７８号公報

このように、従来では、アルミ導線の端部に、端子をかしめることによって接続するという方法であった。

しかし、かしめ加工では、アルミ導線の端部と端子との接続が、端子とアルミ導線の局部的な塑性変形により実施されるために、その加工度が低い。

そのため、アルミ導線の端部と、該端部にかしめで接続した端子との接続界面での機械的な接触が不安定となり、その結果、端部の表面に酸化皮膜が形成され易いことも相俟って、当該界面での電気的な接触抵抗が経時的に増大してくる虞が高いという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、アルミ導線に対して、接続上の機械的強度が高く、且つ、当該端部との電気的な接続抵抗が低く長期に亘り、電気的導通性が良好に維持できるように、端子を形成して、端子付き導線を製造する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提供する。

(１)本発明第１に係る端子付き導線の製造方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線に端子を形成した端子付き導線の製造方法において、
前記導線に、金属スリーブを被せる第１工程と、
前記金属スリーブを前記導線と共に、所要の端子形状にプレス加工する第２工程とを、含む。

本発明第１によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線において、第１工程で導線に金属スリーブを被せ、第２工程で金属スリーブを、前記導線と共に、所定の端子形状にプレス加工する。

プレス加工では、端子と導線とを一体化するとともに、端子形状に成形するという加工となるので、かしめ加工とは異なって、端子と導線との材料の流動が大きいという点で加工度が高くなる。

そのため、導線に形成した端子には、導線と端子との接触界面がほぼ無いような状態に、両者は一体的となり、このことにより、導線には、機械的強度が高く、且つ、電気的導通に優れた状態で端子を形成することができる。

(２) 本発明第２に係る端子付き導線の製造方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線の外周に被覆層が形成している被覆線に端子を形成した端子付き被覆導線の製造方法において、
前記被覆線から前記被覆層を所定の長さ剥がし、導線を露出させる第１工程と、
前記露出した導線に、金属スリーブを被せる第２工程と、
前記金属スリーブを、前記導線と共に、所定の端子形状にプレス加工する第３工程と、を含むことを特徴とする。

本発明第２においても、本発明第１と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線に形成した端子には、導線と端子との接触界面がほぼ無いような状態に、両者は一体的となり、このことにより、導線には、機械的強度が高く、且つ、電気的導通に優れた状態で端子を形成することができる。

なお、本発明第１、第２におけるプレス加工とは、所望の形状を実現するための金型を用いた成形と定義される加工であり、実施形態のプレス加工に狭く限定されるべきではなく、例えば、冷間プレス加工、温間プレス加工、各種鍛造加工等でもよい。

本発明によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線に、機械的接触が十分で、電気的な接続抵抗が小さく、その接続抵抗の経時的な増大が抑制されるように、端子を形成できる。

本発明の実施形態に係る端子付き導線の製造方法の工程フロー図である。 (ａ)はアルミ導線の側面図、(ｂ)はＡ-Ａ線に沿う断面図である。 (ａ)は端部が剥離されたアルミ導線の側面図、(ｂ)はＢ-Ｂ線に沿う断面図である。 (ａ)は剥離端部が解されたアルミ導線の側面図、(ｂ)はＣ−Ｃ線に沿う断面図である。アルミ導線の端部とその端部に対向配置された金属スリーブとの側面図である。 (ａ)は図５の金属スリーブの断面図、(ｂ)は金属スリーブの他の例を示す断面図、(ｃ)は金属スリーブのさらに他の例を示す断面図である。 (ａ)はアルミ導線の端部に金属スリーブを被せた側面図、(ｂ)はＤ-Ｄ線に沿う断面図である。 (ａ)は剥離端部に金属スリーブが被せられたアルミ導線と、プレス加工用の上プレス金型と下プレス金型とが上下に対向配置された側面図、(ｂ) はＥ-Ｅ線に沿う断面図である。 (ａ)は金属スリーブをプレス加工した側面図、(ｂ) はＦ-Ｆ線に沿う断面図である。アルミニウム電線の端部に端子が形成された拡大斜視図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る端子付き導線の製造方法を、図１を参照して、説明する。

本製造方法は、アルミ導線の端部の絶縁体を剥離する第１工程Ｓ１と、剥離されたアルミ導線の端部に、当該端部が外部に露出しないように金属スリーブを被せる第２工程Ｓ２と、金属スリーブをアルミ導線の端部と共に所定の端子形状にプレス加工する第３工程Ｓ３と、を含む。

これらの工程Ｓ１〜Ｓ３を、図２以降を参照して、詳しく説明する。図２(ａ)の側面図および図２(ｂ)のＡ-Ａ線断面図に示すように、アルミ導線１は、外周が絶縁体２で被覆された撚線３からなる、外径が１ｍｍ〜１０ｍｍの電線である。撚線３は、複数本、実施形態では内層側の１本の導線３ａと、外層側の６本の導線３ｂとが撚られたものである。

なお、導線は、撚線ではなく、単線または束線であってもよい。

アルミ導線１の断面形状は、円形等に特に限定されず、多角形やその他の断面形状でもよく、また、バスバー形状でもよい。

撚線の材質は、特に限定されないが、ＪＩＳＨ２１１０で規定する材料であるアルミニウム、アルミニウム合金である。

材質が、アルミニウムの場合、純アルミ系でＪＩＳＣ３１０８で規定される電気用アルミニウム線、等が好ましい。材質が、アルミニウム合金の場合、高力系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｇ系の合金、等が好ましい。

アルミ導線１は、公知の連続鋳造圧延等の方法で、アルミニウム荒引線を作製し、そのアルミニウム荒引線を伸線加工し、次いで、熱処理を施して所望の線径(素線径)で、所望の特性に仕上げられる。

そして、その素線を複数本撚り合わせて、撚線３が作製される。これら撚線３の外周に絶縁体２が被覆されて、アルミ導線１が作製される。

絶縁体２は、公知の押出成形や射出成形等で、撚線３の表面に被覆形成される。絶縁体２の材料は、特に限定されないが、例えば、材料として絶縁性樹脂、好ましくは、ポリエチレンを例示することができる。

次いで、図３(ａ)の側面図および図３(ｂ)のＢ-Ｂ線断面図に示すように、アルミ導線１の端部４の絶縁体２を、アルミ導線１の端部４に端子を形成するために必要な長さ分、１０〜１００ｍｍ、実施形態では、具体的には、アルミ導線１の端部４から絶縁体２を例えば５０ｍｍ程度、剥離する。

絶縁体２が剥離された撚線３からなる端部４の外周に、図示しないが、金属めっき、例えば、錫、ニッケル、銅、亜鉛等のめっきをしたり、所要の熱処理条件、例えば、焼鈍の熱処理条件(例えば、アルミ導線の融点（単位：Ｋ）の半分以上の温度で、１時間以上保持)で熱処理して、端部４に柔軟性を付与したりしてもよい。金属めっきは、錫めっきが、界面での接触抵抗低減の理由から特に好ましい。

アルミ導線の端部のビッカース硬さは、１００以下が好ましく、１００を超えると、プレス加工による成形が困難となる傾向になる。

なお、アルミ導線１の端部４から絶縁体２を、図３(ａ)の側面図および図３(ｂ)のＢ-Ｂ線断面図に示すように、剥離した後、図４(ａ)の側面図および図４(ｂ)のＣ−Ｃ線断面図に示すように、端部４を構成する撚線３を横方向一列に解してもよい。

勿論、撚線３を構成する導線の数に応じて、撚線３は、横方向一列に解す必要は必ずしもなく、横方向複数列に解してもよい。

図４に示すように、端部４を構成する撚線３を横方向に解すと、アルミ導線１の端部４と後述する金属スリーブ５との接触面積が大きくなって、後述のプレス加工に要する成形荷重を小さくすることができて好ましい。

以上の図２〜図４は、図１の第１工程Ｓ１である。

次いで、図５の側面図に示すように、剥離されたアルミ導線１の端部４に、金属スリーブ５を対向させる。金属スリーブ５は、図６(ａ)に示すように、内周面および外周面の断面形状が円形であるが、外周面や内周面の断面形状は円形には限定されず、多角形やその他の断面形状であってもよい。

また、実施形態での金属スリーブ５は、長さ方向に貫通したスリーブ形状であるが、一端側が有底で他端側が開口したスリーブ形状であってもよい。

金属スリーブ５の材料は、実施形態では、銅または銅合金からなる。

純銅系であれば、高純度銅(９９．９９重量％以上の純度)、タフピッチ銅(ＪＩＳＣ１１００)、無酸素銅(ＪＩＳＣ１０２０)、黄銅、等が好ましい。

銅合金系であれば、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系、等の合金が好ましい。

また、金属スリーブ５は、上記銅または銅合金に限定されるものではなく、他の種類の金属であってもよい。

実施形態では、金属スリーブ５は、タフピッチ銅からなる。金属スリーブ５の内径は、特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍであり、実施形態では具体的には例えば１０ｍｍである。

金属スリーブ５の外径は、特に限定されないが、２ｍｍ〜４０ｍｍであり、実施形態では具体的には例えば１４ｍｍである。

金属スリーブ５の長さは、特に限定されないが、１０ｍｍ〜１００ｍｍであり、実施形態では具体的には例えば６０ｍｍである。

金属スリーブ５の肉厚は、特に限定されないが、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、実施形態では具体的には例えば厚さ２ｍｍの筒状のスリーブである。

金属スリーブ５の製作方法は、特に限定されないが、例えば、金属帯の両端を接合して形成することができる。

また、金属スリーブ５は、金属製のパイプを作製し、この作製した金属製パイプを所定長さで切断して作製してもよい。

また、金属スリーブ５は、有底とする場合、金属板を深絞りして作製してもよい。

かかる金属スリーブ５は、図６(ｂ)に示すように、その内周面に金属めっき層６が形成されてもよい。この金属めっき層６の種類は特に限定されず、例えば、ニッケル、銅、亜鉛等のめっきがあり、錫めっき層は特に好ましい。これは界面の接触抵抗の低減という理由による。

金属スリーブ５の内周面に、金属めっき層５が形成されていると、後述のプレス加工によって、金属スリーブ５はアルミ導線１の端部４に効率的に一体的に接続され、電気的導通性がより向上する。

また、金属スリーブ５は、図６(ｃ)に示すように、その内周面に曲線状や直線状やその他の形状の溝や、ディンプル等からなる凹凸７が形成されてもよい。

金属スリーブ５の内周面に凹凸７が形成されていると、金属スリーブ５の内周面の面積が増加するので、後述のプレス加工によって、金属スリーブ５はアルミ導線１の端部４に効率的に接続され、電気的導通性がより向上する。

金属スリーブ５のビッカース硬さは、特に限定されないが、２００以下が好ましく、２００を超えるとプレス加工による成形が困難となる傾向となる。

次いで、図７（ａ）の側面図および図７（ｂ）のＤ-Ｄ線断面図に示すように、アルミ導線１の端部４に金属スリーブ５を被せる。

この時、アルミ導線に絶縁層が被覆されているものであれば、絶縁層の端部をアルミ導線と金属スリーブとの位置合せに適用できるように絶縁層の剥ぐ長さを設定すればよい。

次いで、図８（ａ）の側面図および図８（ｂ）のＥ-Ｅ線断面図に示すように金属スリーブ５の上下にプレス加工のための上プレス金型８と下プレス金型９とを対向配置する。プレス加工の種類には特に限定されず、冷間、温間のプレス加工でもよい。端子の形状に特に限定されず、また、上プレス金型８と下プレス金型９の形状は特に限定されない。

また、金属スリーブの内径は、アルミ導線の外径の１倍以上、２倍以下であり、好ましくは、金属スリーブの内径とアルミ導線の外径は、等しいことである。
ここで、導線が、撚線の場合は、最大外径を指す。

上プレス金型８と下プレス金型９は、プレス機械(図示略)により駆動される。この駆動は公知の駆動方式でよい。

上プレス金型８と下プレス金型９とが突き合わされてなる空間形状は、後述の端子の形状となる。

上プレス金型８は、下方からの平面視形状が端子形状に対応する矩形形状の平坦部８ａと、この平坦部８ａの外周に沿って下方に延びる四角枠部８ｂとからなる。

下プレス金型９は、上方からの平面視形状が端子形状に対応する矩形形状の平坦部９ａと、この平坦部９ａの外周に沿って上方に延びる四角枠部９ｂとからなる。

この上プレス金型８の四角枠部８ｂと下プレス金型９の四角枠部９ｂとの突き合わせ高さは、端子の肉厚となる。

最後に、図９(ａ)の側面図および図９(ｂ)のＦ−Ｆ線断面図に示すように、上プレス金型８と下プレス金型９とを駆動して当該両金型８，９を突き合わせると、金属スリーブ５には、アルミ導線１の端部４と共に、所要の成形荷重、例えば２０００ｋｇの成形荷重が加えられ、その結果、当該金属スリーブ５は、アルミ導線１の端部４と共に圧縮される。そうすると、両金型８，９を除去すると、図１０の拡大斜視図に示すように、アルミ導線１の端部４に金属スリーブ５と端部４とが一体化された端子１０が形成される。

以上の図８〜図１０は、図１の第３工程Ｓ３である。

なお、この端子１０には、適宜の手法により端子穴１１が形成されている。もちろん、端子穴１１は、その使用目的によって、必ずしも、形成する必要はない。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１工程で、アルミ導線１の端部４から絶縁体２が剥離されて、当該端部４に、表面に酸化皮膜が形成され易い複数本の導線３を露出させる。

第２工程で、絶縁体２が剥離されたアルミ導線１の端部４に、当該端部４が外部に露出しないように金属スリーブ５を被せる。

第３工程で、金属スリーブ５を、アルミ導線１の端部４と共に所定の端子形状にプレス加工することによって、アルミ導線１の端部４に導線３と金属スリーブ５とが一体化された端子１０を形成する。

以上の各工程を経ることによって、アルミ導線１の端部４と、該端部４に被せた金属スリーブ５とは、従来のかしめ加工とは異なって、一体化され、その加工度は高くなる。

その結果、アルミ導線１の端部４に、機械的強度が高く、且つ、電気的導通に優れた端子１０を形成することができる。

そのため、アルミ導線１の端部４に、長期に亘り、アルミ導線１の端部と電気的導通状態を良好に維持できる端子１０を形成することができる。

実施形態として、アルミ導線の外周に被覆層を形成した被覆線の端部に端子を形成した端子付き被覆線の製造方法を説明したが、被覆線に限定されることはなく、アルミ導線の端部に端子を形成した端子付き導線の製造方法にも有用である。

その場合、被覆層を剥がす工程を省略できるので、その工程以外は、上述で説明した工程を適用すればよい。
また、実施形態では、導線の端部または被覆線の端部に端子を形成する態様を説明したが、端部に限定することはなく、例えば、導線の端部以外の箇所に、金属スリーブを被せて、金属スリーブと、導線とを共にプレス加工して端子を形成してもよいし、被覆線の場合、被覆線の端部以外の箇所の被覆線を剥がし、導線を露出させ、その露出した導線に金属スリーブを被せて、金属スリーブと、導線とを、共にプレス加工して端子を形成させる態様でもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

自動車や航空機の端子付き導線、端子付き被覆線の製造方法として有用である。

１アルミ導線
２絶縁体
２ａ絶縁体の後端面
３導線
４アルミ導線の端部
４ａアルミ導線の端部の後端面
５金属スリーブ
５ａ金属スリーブの後端面
６金属めっき
７凹凸
８上プレス金型
９下プレス金型
１０端子
１１端子穴

Claims

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線に端子を形成した端子付き導線の製造方法において、
前記導線に、金属スリーブを被せる第１工程と、
前記金属スリーブを前記導線と共に、所要の端子形状にプレス加工する第２工程とを、含む
ことを特徴とする端子付き導線の製造方法。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導線の外周に被覆層が形成している被覆線に端子を形成した端子付き被覆導線の製造方法において、
前記被覆線から前記被覆層を所定の長さ剥がし、前記導線を露出させる第１工程と、
前記露出した前記導線に、金属スリーブを被せる第２工程と、
前記金属スリーブを、前記導線と共に、所定の端子形状にプレス加工する第３工程と、
を含む
ことを特徴とする端子付き被覆線の製造方法。