JP2017183184A - 端子部付き電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図りつつ、良好な電気的接続信頼性を確保した端子部付き電線を提供する。【解決手段】芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線に前記絶縁被覆が除去された芯線露出部が形成され、この芯線露出部に前記芯線を端子形状に形成した端子部を設けた端子部付き電線の製造方法において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部と、前記第１の導体部の外周に配置され、前記第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部とを有する芯線と、前記芯線の外周を覆う絶縁被覆とを備える被覆電線を用意する工程と、前記被覆電線の端末部において、前記絶縁被覆を除去して前記芯線の端部を露出させる工程と、前記芯線の端部を溶接して前記芯線の素線同士を固相接合するとともに、前記芯線の端部を端子形状に形成して端子部を形成する工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、被覆電線の芯線を端子形状に形成した端子部を備える端子部付き電線及びその製造方法に関するものである。

被覆電線に形成された芯線露出部の芯線を端子形状に形成し、端子形状の端子部を芯線と一体形成することにより、端子を用いることなく部品点数を削減した端子部付き電線が知られている。このような端子部付き電線は、従来、被覆電線の端末部の絶縁被覆を除去して芯線が露出する芯線露出部を形成し、この芯線露出部の芯線を加熱圧縮によりＬＡ端子の端子形状に成形することで製造されている（例えば、特許文献１を参照）。

一方、近年、電線の軽量化を図るため、被覆電線の芯線を、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線で構成したものが知られている。しかしながら、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線を含む芯線は、各素線表面に強固な酸化被膜が形成されやすい。そのため、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線を含む芯線を有する被覆電線を使用し、この被覆電線の芯線露出部に加熱圧縮により芯線を端子形状に成形した端子部を設けた端子部付き電線を製造した場合、端子部の表面全体に強固な酸化被膜が形成され、端子部とその接続対象との電気的接続信頼性が低下するといった問題点があった。

特開２０１４‐２２０８８７号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、軽量化を図りつつ、良好な電気的接続信頼性を確保した端子部付き電線を提供することを目的とする。

本発明の端子部付き電線は、芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線に、前記芯線が露出する芯線露出部が形成され、この芯線露出部に、前記芯線を端子形状に形成した端子部を設けた端子部付き電線であって、前記芯線は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部と、前記第１の導体部の外周に配置され、前記第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部とを有し、前記端子部において、前記芯線の素線同士が固相接合している。

本発明において素線同士の固相接合とは、素線同士が固相状態のまま結合することをいう。固相接合された各素線は、各素線表面の不純物（酸化被膜など）が除去され、原子間結合により接合されている。

本発明の端子部付き電線によれば、被覆電線の芯線が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線を含む第１の導体部を有する。これにより、端子部付き電線の軽量化を図ることができる。
そして、被覆電線の芯線は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部の外周に配置され、第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部を更に有し、端子部では、この芯線の素線同士が固相接合している。これにより、芯線が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部を有していても、端子部では、芯線の素線同士が原子間結合により接合されているので、素線間の導通が確保されている。また、芯線では、第１の導体部の外周に、アルミニウム又はアルミニウム合金以外の材質からなる複数の素線からなる第２の導体部が配置されている。これにより、芯線を端子形状に形成した端子部では、端子部の表面全体に強固な酸化被膜が形成されるのを防止でき、端子部と接続対象との良好な電気的接続信頼性を確保できる。このため、電線の軽量化を図りつつ、良好な電気的接続信頼性を確保した端子部付き電線を提供することができる。

ここで、上記第２の導体部は、銅又銅合金からなる複数の素線を含んでいてもよい。これによれば、端子部の表面に、良好な導通性を有する銅又は銅合金が配置される。そのため、端子部と接続対象の電気的接続信頼性を向上させることができる。

また、上記端子部は、ボルト締結用の貫通孔を有していてもよい。これによれば、貫通孔を挿通させたボルトを締結することにより、端子部と接続対象とを強固に接続でき、端子部と接続対象の機械的接続信頼性も向上させることができる。

さらに本発明の端子部付き電線の製造方法は、芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線に前記芯線が露出する芯線露出部が形成され、この芯線露出部に、前記芯線を端子形状に形成した端子部を設けた端子部付き電線の製造方法であって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部と、前記第１の導体部の外周に配置され、前記第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部とを有する芯線と、前記芯線の外周を覆う絶縁被覆とを備える被覆電線を用意する工程と、前記被覆電線の端末部の絶縁被覆を除去して芯線露出部を形成する工程と、前記芯線露出部を溶接することにより前記芯線の素線同士を固相接合した溶接部を形成し、その溶接部に端子部を形成する工程と、を含む。

本発明の端子部付き電線の製造方法によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部を有する芯線を備えた被覆電線を使用する。これにより、軽量化した端子部付き電線を製造することができる。
そして、第１の導体部と、第１の導体部の外周に配置され、第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部とを有する芯線を備える被覆電線の端末部に芯線露出部を形成し、この芯線露出部を溶接することにより芯線の素線同士を固相接合した溶接部を形成し、その溶接部に端子部を形成する。これにより、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線を含む芯線に端子部を形成しても、端子部が形成される溶接部では溶接により芯線の素線同士が原子間結合により接合されているので、素線間の導通が確保することができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金以外の材質からなる素線が外周に配置された芯線に端子部を形成するので、強固な酸化被膜が端子部の表面全体に形成されるのを防止でき、接続対象との電気的接続信頼性を確保した端子部を形成することができる。このため、電線の軽量化を図りつつ、良好な電気的接続信頼性を確保した端子部付き電線を製造することができる。

ここで、上記溶接部を超音波溶接によって形成してもよい。これにより、各素線の溶融温度以下の温度で芯線の素線同士を固相接合することができ、芯線の外周を覆う絶縁被覆への熱の影響を低減することができる。

また、上記溶接部を穴あけ加工し、ボルト締結用の貫通孔を有する端子部を形成してもよい。これにより、ボルト締結用の貫通孔を有する端子部を容易に形成することができる。

本発明によれば、軽量化を図りつつ、良好な電気的接続信頼性を確保した端子部付き電線を提供することができる。

本発明の実施形態に係る端子部付き電線の斜視図である。 同端子部付き電線の断面図である。 同端子部付き電線の製造方法を示すフローチャートである。 超音波溶接の工程を示す断面図である。 超音波溶接の工程を示す断面図である。

以下、図１から図５を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図１から図５において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図５においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る端子部付き電線１を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る端子部付き電線１を示す斜視図であり、図２は、図１に示す端子部付き電線１の断面図であり、（ａ）は、図１に示すＡ−Ａ´線に沿う断面図であり、（ｂ）は、図２に示すＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。
本実施形態の端子部付き電線１は、図１に示すように、芯線１０の外周が絶縁被覆２０で覆われた被覆電線１００の端末部に、前記芯線１０が露出する芯線露出部１０Ａが形成され、この芯線露出部１０Ａに、前記芯線１０を端子形状に形成した端子部３０が設けられている。

被覆電線１００は、複数の素線からなる芯線１０と、この芯線１０の外周を覆い芯線１０を外部から絶縁して保護するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレン（ＰＥ）等の電気絶縁性を有する絶縁材料からなる絶縁被覆２０とを備えている。なお絶縁被覆２０は、芯線１０の外周を覆うように、例えば公知の押出成形等の方法により形成することができる。

被覆電線１００の端末部の絶縁被覆２０は剥離されており、これにより、被覆電線１００の端末部に芯線１０が露出した芯線露出部１０Ａが形成されている。そして、この芯線露出部１０Ａには、芯線１０が端子形状に形成された端子部３０が設けられている。すなわち、端子部付き電線１では、端子形状の端子部３０が芯線１０に一体形成されている。

端子部３０では、芯線１０を構成する複数の素線が互いに固相接合して、一体に結合されてる。また、端子部３０は略方形平板形状に形成され、中央に円形の貫通孔３０Ａが形成されている。
このように、本実施形態の端子部付き電線１では、被覆電線１００の端末部の芯線露出部１０Ａに、ボルト締結用の貫通孔３０Ａを有する端子部３０が芯線１０と一体形成されている。この端子部付き電線１によれば、端子部３０の貫通孔３０Ａにボルト（図示せず）を挿通させ、電線の接続対象である電気装置（図示せず）にボルト締結することにより、この端子部３０を接続対象に対して強固に接続することが可能となる。なお端子部３０の端子形状は、円形の貫通孔３０Ａを有する形状に限定されず、例えば端子部先端に略半円形の切欠きが形成されたＵ字状の端子形状であっても良い。

端子部付き電線１を構成する被覆電線１００は、図２（ａ）に示すように、断面視において略円形状を有しており、複数の素線からなる芯線１０の外周が絶縁被覆２０で覆われている。
そして芯線１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部１１と、この第１の導体部１１の外周に配置された銅又は銅合金からなる複数の素線で構成される第２の導体部１２とを有する。芯線１０が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部１１を有することにより、端子部付き電線１の軽量化を図ることができる。

なお、第２の導体部１２を構成する素線の材質は、銅又は銅合金に限定されず、表面に強固な酸化被膜が形成されやすいアルミニウム又はアルミニウム合金以外の導電材であれば良い。また本実施形態では、芯線１０は、第１の導体部１１の外周に第２の導体部１２のみが配置されているが、例えば、第１の導体部１１と第２の導体部１２の間に、これらとは異なる材質の複数の素線で構成される第３の導体部が設けられていてもよい。

一方、被覆電線１００の端末部に形成された芯線露出部１０Ａでは、絶縁被覆２０が除去されて芯線１０が露出し、この芯線露出部１０Ａに形成された端子部３０は、図２（ｂ）に示すように、断面視において略長形状を有している。
また端子部３０では、第１導体部１１を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線と、第２を導体部１２を構成する銅又は銅合金からなる複数の素線が、各素線同士それぞれ固相接合している。

端子部３０では、芯線１０の各素線同士が固相接合している。これにより、端子部３０では、各素線表面の不純物（酸化被膜や吸着ガスなど）が除去され、各素線同士が原子間結合されている。そのため、芯線１０の第１の導体部１１が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線を含んでいても、素線間で良好な導通を図ることができる。

また本実施形態では、芯線１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部１１の外周に、銅又は銅合金からなる複数の素線で構成される第２の導体部１２が配置されている。すなわち、芯線１０の各素線同士が固相接合して一体化されている端子部３０の表面は、銅又は銅合金からなる第２の導体部１２が配置されている。
これにより、端子部３０の表面全体に強固な酸化被膜が形成されるのを防止できる。また端子部３０の表面に、良好な導通性を有する銅又は銅合金が配置されるため、端子部３０と接続対象との電気的接続信頼性を向上させることができる。

続いて、図３から図５を参照して、本発明の実施形態に係る端子部付き電線１の製造方法を説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、複数の素線を含む芯線１０を絶縁被覆２０で被覆してなる被覆電線１００を用意する。この被覆電線１００は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部１１と、この第１の導体部１１の外周に配置された銅又は銅合金からなる複数の素線で構成される第２の導体部１２とを有する芯線１０を備えている。

次に、図３（ｂ）に示すように、被覆電線１００の端末部の絶縁被覆２０を剥離して芯線１０を露出させ、被覆電線１００の端末部に芯線露出部１０Ａを形成する。
そして、図３（ｃ）に示すように、芯線露出部１０Ａを超音波溶接し、芯線１０の各素線同士を固相接合して、複数の素線を一体化した溶接部１０Ｂを形成する。なお、このような超音波溶接の工程については、後に詳細に説明する。

その後、図３（ｄ）に示すように、溶接部１０Ｂの中央に、穴あけ加工により、ボルト締結用の貫通孔３０Ａを形成し、芯線露出部１０Ａに端子部３０を形成する。溶接部１０Ｂに穴あけ加工でボルト締結用の貫通孔３０Ａを形成することにより、芯線１０を端子形状に形成した端子部３０を容易に形成することができる。
これにより、被覆電線１００の端末部に形成された芯線露出部１０Ａに、芯線１０が端子形状に形成された端子部３０が形成され、端子部付き電線１が完成する。

ここで、上述の芯線露出部１０Ａを超音波溶接する工程を、図４及び図５を参照して詳細に説明する。なお、図４及び図５は、超音波溶接の工程を示す断面図であり、図４は、超音波溶接前の芯線露出部の近傍を示す断面図であり、図５は、超音波溶接後の芯線露出部の近傍を示す断面図である。そして、図４（ａ）及び図５（ａ）は、被覆電線の延びる方向に沿う断面図であり、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、被覆電線の延びる方向と直交する方向に沿う断面図である。

まず、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、被覆電線１００の端末部に形成された芯線露出部１０Ａを、超音波溶接装置のアンビル５０上に載せる。そして、芯線露出部１０Ａの芯線１０のを上から、超音波溶接装置のホーン５１を押し当てる。

芯線露出部１０Ａでは、芯線１０の外周を覆う絶縁被覆２０が除去されている。また芯線１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部１１と、この第１の導体部１１の外周に配置された銅又は銅合金からなる複数の素線で構成される第２の導体部１２とを有している。

なお本実施形態では、芯線露出部１０Ａを超音波溶接するための超音波溶接装置は、芯線露出部１０Ａが載置されるアンビル５０と、芯線露出部１０Ａの芯線１０を加圧しながら超音波振動を与えるためのホーン５１と、超音波溶接時に、ホーン５１によって押圧された芯線露出部１０Ａの芯線１０の余剰な広がりを防止するための一対の側壁部材５２とを備える。なお超音波溶接装置のホーン５１は、芯線露出部１０Ａに対して、芯線１０の延びる方向に沿った超音波振動を与えるように構成されている。

次に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、芯線露出部１０Ａ上の芯線１０の上方から超音波溶接装置のホーン５１を押し当てて加圧しながら超音波振動を与え、超音波溶接による溶接部１０Ｂを形成する。ホーン５１によって芯線露出部１０Ａが押圧され、略方形平板形状の溶接部１０Ｂが形成される。

溶接部１０Ｂにおいても、芯線１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部１１の外周に、銅又は銅合金からなる複数の素線で構成される第２の導体部１２が配置されている。

そして溶接部１０Ｂでは、芯線１０を構成する複数の素線の各素線表面に存在する不純物（酸化被膜や吸着ガスなど）が除去され、各素線は金属原子間の強い引力を引き起こし、金属原子が互いに結びついて原子間結合して、素線同士が固相接合している。これにより、溶接部１０Ｂでは複数の素線が一体化している。

本実施形態では、芯線露出部１０Ａに超音波振動を与えて芯線１０を超音波溶接することにより、芯線１０の各素線の境界面において強力な摩擦力が発生し、まず各素線表面の酸化被膜や吸着ガスなどの不純物が飛散し、清浄な金属面があらわれる。そして更に超音波振動を与えることにより、原子運動が活発化し、拡散による金属原子の移動が発生して、金属原子相互間に引力が発生して結び付き、原子レベルで一体となって結合（原子間結合）するように溶接される。これにより、端子部３０では、第１の導体部１１を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線は、金属表面の不純物（酸化被膜や吸着ガスなど）が除去され、素線同士が原子間結合結合される。そのため端子部３０では、第１の導体部１１の各素線同士の良好な電気的接続信頼性を確保できるとともに、第１の導体部１１の各素線と、第１の導体部１１の外周に配置された第２の導体部１２の素線との間の良好な電気的接続信頼性を確保することができる。

また、超音波溶接により溶接部１０Ｂを形成したことにより、各素線の溶融温度以下の温度で芯線の素線同士を固相接合することができ、芯線１０の外周を覆う絶縁被覆２０への熱の影響を低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 端子部付き電線
１０ 芯線
１０Ａ 芯線露出部
１０Ｂ 溶接部
１１ 第１の導体部
１２ 第２の導体部
２０ 絶縁被覆
３０ 端子部
３０Ａ 端子孔
５０ アンビル
５１ ホーン
５２ 側壁部材
１００ 被覆電線

Claims (6)

1. 芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線に、前記芯線が露出する芯線露出部が形成され、この芯線露出部に、前記芯線を端子形状に形成した端子部が設けられた端子部付き電線であって、
   前記芯線は、
   アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部と、前記第１の導体部の外周に配置され、前記第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部とを有し、
   前記端子部において、前記芯線の素線同士が固相接合している
   ことを特徴とする端子部付き電線。
2. 前記第２の導体部は、銅又は銅合金からなる複数の素線で構成されることを特徴とする請求項１に記載の端子部付き電線。
3. 前記端子部は、ボルト締結用の貫通孔を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の端子部付き電線。
4. 芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線に、前記芯線が露出する芯線露出部を形成し、この芯線露出部に、前記芯線を端子形状に形成した端子部を設けた端子部付き電線の製造方法において、
   アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線で構成される第１の導体部と、前記第１の導体部の外周に配置され、前記第１の導体部とは異なる材質の複数の素線で構成される第２の導体部とを有する芯線と、前記芯線の外周を覆う絶縁被覆とを備える被覆電線を用意する工程と、
   前記被覆電線に、前記絶縁被覆を除去して前記芯線が露出する芯線露出部を形成する工程と
   前記芯線露出部を溶接して前記芯線の素線同士を固相接合した溶接部を形成するとともに、前記溶接部を端子形状に形成して端子部を形成する工程と、
   を含む端子部付き電線の製造方法。
5. 前記溶接部は、超音波溶接により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の端子部付き電線の製造方法。
6. 前記溶接部を穴あけ加工し、ボルト締結用の貫通孔を有する端子部を形成することを特徴とする特徴とする請求項４又は５に記載の端子部付き電線の製造方法。

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