JP2019118183A - 導電端子、導電端子の製造装置、及び導電端子を備えた回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
詳しく述べると、特許文献1に係る導電端子は、一対の略平行な重合面と一対の端面とを備え、周囲を絶縁材によって被覆した導線と、複数本の導線を収容する端子具とを熱カシメ(ヒュージング接合)することによって形成される。端子具は、一対の略平行な内壁面を備える。導線は、端子具の内壁面に対して重合面が所定の角度をなすように傾斜して配置される。端子具の内壁面と、導線の重合面と、隣り合う導線の端面と、で区画される隙間に絶縁材導出空間部が形成されている。
はじめに、本発明の実施形態に係る導電端子が適用される回転電機11の概要について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る導電端子が適用される回転電機11のステータ13を表す正面図である。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
ステータ13は、不図示の永久磁石を有するロータ15に対して回転磁界を作用させる機能を有する。
なお、本明細書において、U相・V相・W相の導電端子19U、19V、19Wを総称する際には、「3相導電端子19」と呼ぶことにする。
3相導電端子19は、例えば、所定の厚さの無酸素銅等の板材をプレス成形することで一体に形成されている。
次に、本発明の実施形態に係る導電端子21及び導電端子21の製造装置51について、図面を参照して説明する。
図2Aは、本発明の実施形態に係る導電端子21において、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて環状の端子具31に収容した状態でヒュージング接合が行われる前の状態を表す拡大側面図である。図2Bは、図2Aの状態を表す導電端子21の拡大正面図である。図3Aは、本発明の実施形態に係る導電端子21において、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて収容した端子具31を一対の電極33,35間に挟持して圧縮荷重を加えている状態を表す拡大側面図である。図3Bは、本発明の実施形態に係る導電端子21において、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて収容した端子具31を一対の電極33,35間に挟持して圧縮荷重を加えると共に、一対の電極33,35間に高電流を流している状態を表す拡大側面図である。図3Cは、本発明の実施形態に係る導電端子21において、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて収容した端子具31を一対の電極33,35間に挟持してヒュージング(熱カシメ)を行っている状態を表す拡大側面図である。図4Aは、ヒュージング接合後の導電端子21を上方から視た拡大上面図である。図4Bは、ヒュージング接合後の導電端子21を側方から透かして視た拡大縦断面図である。
ここで、導電端子21の製造装置51について説明する。
導電端子21の製造装置51は、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて環状の端子具31に収容した状態でヒュージング接合を行うことによって導電端子21を製造する機能を有する。
前記機能を実現するために、導電端子21の製造装置51は、図2A、図2Bに示すように、端子具31を挟んで天地方向に対向するように、第1及び第2電極33,35を備えて構成されている。
第1及び第2電極33,35は、複数本の導線Wの束が積層状態で収容された端子具31に対して所定の圧縮荷重及び熱を加えることでヒュージング接合を行わせる機能を有する。第1及び第2電極33,35は、本発明の「一対の電極」に相当する。
所定のテーパ角は、端子具31及び第1電極33のサイズ、端子具31に係る挿通孔31aのサイズ、挿通孔31aに収容される導線Wの本数等に応じて、複数本の導線W及び端子具31間の接合を適切に遂行可能であることを考慮して、適宜の角度値が設定される。
次に、導電端子21の製造工程について説明する。
はじめに、第1及び第2電極33,35を、第1電極面33c及び第2電極面35cが所定の間隔を置いて対面するように配置した状態で、第1及び第2電極33,35の隙間に、複数本の導線Wの束が積層状態で収容された端子具31を配置する(図2A、図2B参照)。端子具31を所定の位置へ配置するに際しては、不図示の固定治具を用いて端子具31を固定すればよい。
図3Aの例では、第1及び第2電極33,35の隙間に、複数本の導線Wの束が積層状態で収容された端子具31を配置した状態で、第1電極33を静止させる一方、第2電極35を下降移動させることにより、端子具31に対し、第1及び第2電極33,35を用いて端子具31を圧し潰すように圧縮荷重を加えている。
ヒュージング接合では、第1及び第2電極33,35を介して導線Wに高電流を流して絶縁被膜(図3C参照)37を軟化・流出させることによって複数本の導線W間を電気的に導通させると共に、複数本の導線W及び端子具31間に圧縮荷重を加えることにより、複数本の導線W及び端子具31間の電気的及び機械的な接合の強度を確保する熱カシメを行う。
その結果、高電流の流通に伴う発熱による絶縁被膜37の軟化と、圧縮荷重による端子具31の塑性変形とが相乗的に作用することによって、軟化した絶縁被膜37が導線Wの自由端(中性束線端末部29)の側に押し出されて流出する(図3C参照)。これにより、複数本の導線W及び端子具31間の電気的及び機械的な接合強度を確保することができる。
その結果、高電流の流通に伴う発熱によって軟化した絶縁被膜37が、図3B、図3Cに示すように、導線Wの自由端(中性束線端末部29)の側に押し出されて流出する。また、仮に、積層状態の複数本の導線Wのうち、1又は複数本の導線Wが交差している場合であっても、ヒュージング接合時に導線Wの整列性を担保することができる。
したがって、本発明の実施形態に係る導電端子21によれば、複数本の導線W及び端子具31間の電気的及び機械的な接合強度を確保することができる。
次に、変形例に係る導電端子22及び導電端子22の製造装置55について、図5を参照して説明する。
図5は、変形例に係る導電端子22において、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて環状の端子具31に収容した状態でヒュージング接合が行われる前の状態を表す拡大側面図である。
変形例に係る導電端子22では、端子具31は、第1電極33及び第3電極53を用いた圧縮荷重による塑性変形作用を、各電極33,53毎にそれぞれに設定されたテーパ角に従う接触角をもって、基底壁部41の基底側受け面41a及び天井壁部45の天井側受け面45aの各々で受けるため、本発明の実施形態に係る導電端子21の例と比べて、高電流の流通に伴う発熱によって軟化した絶縁被膜37を、導線Wの自由端(中性束線端末部29)の側に押し出す作用、及びヒュージング接合時に導線Wの整列性を担保する作用を一層促進することができる。
したがって、変形例に係る導電端子22によれば、本発明の実施形態に係る導電端子21の例と比べて、複数本の導線W及び端子具31間の電気的及び機械的な接合強度を確保する効果を一層促進することができる。
次に、本発明に係る導電端子21,22の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく導電端子21,22は、複数本の導線Wを積層させつつ束ねて環状の端子具31に収容した状態で複数本の導線W及び端子具31間をヒュージング接合することによって製造される。第1の観点に基づく導電端子21,22に備わる端子具31は、基底壁部41、第1側壁部43、天井壁部45、及び、第2側壁部47を連続的に備える。
基底壁部41及び天井壁部45には、ヒュージング接合に伴う圧縮荷重・熱を受ける基底側受け面41a及び天井側受け面45aがそれぞれ備わっている。基底側受け面41a及び天井側受け面45aは、導線Wの延伸方向に沿って広がる所定のテーパ角をなしている。
したがって、第3の観点に基づ発明によれば、複数本の導線W及び端子具31間の電気的及び機械的な接合強度を確保することができる。
第4の観点に基づく導電端子21,22に備わる端子具31は、基底壁部41、第1側壁部43、天井壁部45、及び、第2側壁部47を連続的に備える。
基底壁部41及び天井壁部45には、一対の電極33,35(33,53)のそれぞれに対向してヒュージング接合に伴う圧縮荷重・熱を受ける一対の受け面(基底側受け面41a及び天井側受け面45a)がそれぞれ備わっている。
一対の電極33,35(33,53)のうち少なくとも一方の電極に備わる電極面は、一対の受け面(基底側受け面41a及び天井側受け面45a)のうち当該一方の電極に対面する受け面に対し、導線Wの延伸方向に沿って広がる面同士が所定のテーパ角をもって傾斜するように設けられている。
第7の観点に基づく導電端子21,22に備わる端子具31は、基底壁部41、第1側壁部43、天井壁部45、及び、第2側壁部47を連続的に備える。
基底壁部41及び天井壁部45には、一対の電極33,35(33,53)のそれぞれに対向してヒュージング接合に伴う圧縮荷重・熱を受ける一対の受け面(基底側受け面41a及び天井側受け面45a)がそれぞれ備わっている。
基底側受け面41a及び天井側受け面45aは、導線Wの延伸方向に沿って広がる面同士が所定のテーパ角をなしている。
導電端子21,22は、複数相を有する回転電機11に適用され、同一相に属する複数本の導線Wの自由端(中性束線端末部29)をそれぞれ集約して接続する用途に用いられる。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
21 中性導電端子(導電端子)
22 中性導電端子(導電端子)
29 中性束線端末部(導線Wの自由端)
31 端子具
33 第1電極(一対の電極)
35 第2電極(一対の電極)
39 台形形状の痕跡
41 基底壁部
41a 基底側受け面(一対の受け面)
43 第1側壁部
45 天井壁部
45a 天井側受け面(一対の受け面)
47 第2側壁部
51 導電端子の製造装置
53 第3電極(一対の電極)
55 変形例に係る導電端子の製造装置
W 導線
Claims (7)
- 複数本の導線を積層させつつ束ねて環状の端子具に収容した状態で複数本の前記導線及び前記端子具間をヒュージング接合することによって製造される導電端子であって、
前記端子具は、基底壁部、第1側壁部、天井壁部、及び、第2側壁部を連続的に備え、
前記基底壁部及び前記天井壁部には、前記ヒュージング接合に伴う荷重・熱を受ける基底側受け面及び天井側受け面がそれぞれ備わっており、
前記基底側受け面及び天井側受け面は、前記導線の延伸方向に沿って広がる所定のテーパ角をなしている
ことを特徴とする導電端子。 - 請求項1に記載の導電端子であって、
前記基底側受け面及び天井側受け面は、前記導線の自由端方向に沿って広がる面同士が所定のテーパ角をなしている
ことを特徴とする導電端子。 - 請求項1又は2に記載の導電端子であって、
前記基底側受け面及び天井側受け面の両者又は一方には、前記ヒュージング接合に伴う荷重による台形形状の痕跡が形成されている
ことを特徴とする導電端子。 - 複数本の導線を積層させつつ束ねて環状の端子具に収容した状態で複数本の前記導線及び前記端子具間をヒュージング接合することによって導電端子を製造する導電端子の製造装置であって、
前記ヒュージング接合は、複数本の前記導線を積層させつつ束ねて収容した状態の前記端子具に対し、該端子具を挟持するように設けた一対の電極を用いて荷重・熱を加えることで行われ、
前記端子具は、基底壁部、第1側壁部、天井壁部、及び、第2側壁部を連続的に備え、
前記基底壁部及び前記天井壁部には、前記一対の電極のそれぞれに対向して前記ヒュージング接合に伴う荷重・熱を受ける一対の受け面がそれぞれ備わっており、
前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に備わる電極面は、前記一対の受け面のうち当該一方の電極に対面する受け面に対し、前記導線の延伸方向に沿って広がる面同士が所定のテーパ角をもって傾斜するように設けられている
ことを特徴とする導電端子の製造装置。 - 請求項4に記載の導電端子の製造装置であって、
前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に備わる電極面は、前記一対の受け面のうち当該一方の電極に対面する受け面に対し、前記導線の自由端方向に沿って広がる面同士が所定のテーパ角をもって傾斜するように設けられている
ことを特徴とする導電端子の製造装置。 - 請求項4又は5に記載の導電端子の製造装置であって、
前記一対の電極のそれぞれに備わる電極面の端縁には面取り加工が施されている
ことを特徴とする導電端子の製造装置。 - 複数本の導線を積層させつつ束ねて環状の端子具に収容した状態で複数本の前記導線及び前記端子具間をヒュージング接合することによって製造される導電端子を備えた回転電機であって、
前記端子具は、基底壁部、第1側壁部、天井壁部、及び、第2側壁部を連続的に備え、
前記基底壁部及び前記天井壁部には、前記ヒュージング接合に伴う荷重・熱を受ける基底側受け面及び天井側受け面がそれぞれ備わっており、
前記基底側受け面及び天井側受け面は、前記導線の延伸方向に沿って広がる面同士が所定のテーパ角をなしており、
前記導電端子は、複数相を有する回転電機に適用され、同一相に属する複数本の前記導線の自由端をそれぞれ集約して接続する用途に用いられる
ことを特徴とする導電端子を備えた回転電機。
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