JP2020027726A - 集合導線の接続方法、及び、接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集合導線と金属端子を短時間で、かつ、容易に、しかも、安定して接続することができる集合導線の接続方法、及び、接続装置を提供する。【解決手段】絶縁樹脂３１ａによって被覆された複数の導線３２が束ねられて集合導線が構成される。集合導線の接続方法は、第一のステップと、第二のステップを有する。第一のステップは、金属端子３０とともに接合部位２４ａを加圧して、金属端子３０と接合部位２４ａとを密着させる。第二のステップは、第一のステップの後に、金属端子３０とともに接合部位２４ａを加圧しつつ金属端子３０に通電を行う。これにより、金属端子で発生するジュール熱によって絶縁樹脂３１ａを溶融し、かつ、接合部位２４ａの金属を金属端子３０とともに塑性変形させる。このとき絶縁樹脂３１ａが接合部位２４ａから排出される。【選択図】図４

Description

本発明は、集合導線を金属端子に接続する集合導線の接続方法、及び、接続装置に関するものである。

電気機器の導線として、集合導線が用いられることがある。集合導線は、絶縁樹脂によって被覆された複数の導線が束ねられて形成されている。集合導線は、束ねられた各導線の外周部が絶縁樹脂によって被覆されているため、例えば、端部に接続用の金属端子を接続する場合には、各導線の端部を被覆する絶縁樹脂を剥離した後に金属端子を接続する必要がある。

この種の集合導線の接続方法としては、集合導線の端部の絶縁樹脂を剥離溶液によって除去し、その後に集合導線の端部に金属端子を溶接等によって接続するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、集合導線の端部を一定姿勢に保って剥離溶液に所定時間浸漬し、各導線の絶縁樹脂を剥離溶液によって除去することが記載されている。この方法によって集合導線の端部から絶縁樹脂を除去した場合には、集合導線の端部を水洗浄した後に乾燥させ、その後に集合導線の端部に金属端子を溶接等によって接続する。

特開２０１３−２７０７１号公報

しかし、特許文献１に記載の手法を採用した集合導線の接続方法では、各導線の絶縁樹脂を剥離溶液によって除去し、その後に水洗浄や乾燥等の工程を経た後に、集合導線と金属端子の接続が行われる。このため、各導線から絶縁樹脂を剥離するための作業が煩雑であるうえ、剥離を完了するまでに長時間を要する。

また、特許文献１に記載の手法を採用した集合導線の接続方法の場合、集合導線の端部の絶縁樹脂を剥離溶液によって除去した後には、端部の隣接する導線間に隙間ができる。このため、剥離溶液によって絶縁樹脂を剥離した後には、導線間の隙間を埋める作業を別途行う必要がある。このとき導線間の隙間を埋める作業を行わないと、集合導線の端部を金属端子に溶接等によって接続するときに、接続不良を引き起こす可能性が高くなる。

そこで本発明は、集合導線と金属端子を短時間で、かつ、容易に、しかも、安定して接続することができる集合導線の接続方法、及び、接続装置を提供しようとするものである。

本発明に係る集合導線の接続方法は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る集合導線の接続方法は、絶縁樹脂（例えば、実施形態の絶縁樹脂３１ａ，３１ｂ）によって被覆された複数の導線（例えば、実施形態の導線３２）が束ねられて集合導線（例えば、実施形態のセグメント導体２４）が構成され、前記集合導線のうちの金属端子（例えば、実施形態の金属端子３０）が接合される接合部位（例えば、実施形態の接合部位２４ａ）から前記絶縁樹脂を除去して、前記集合導線を前記金属端子に接続する集合導線の接続方法であって、前記金属端子とともに前記接合部位を加圧して、前記金属端子と前記接合部位とを密着させる第一のステップと、前記第一のステップの後に、前記金属端子とともに前記接合部位を加圧しつつ前記金属端子に通電を行い、前記金属端子で発生するジュール熱によって前記絶縁樹脂を溶融し、かつ、前記接合部位の金属を前記金属端子とともに塑性変形させることにより、前記絶縁樹脂を前記接合部位から排出する第二のステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る接合方法では、金属端子と接合部位を加圧した状態で金属端子に通電を行うことにより、金属端子と接合部位の温度を昇温させる。これにより、接合部位の絶縁樹脂を溶融し、その状態で金属端子と接合部位の金属を塑性変形させつつ、絶縁樹脂を接合部位から排出する。このため、接合部位の絶縁樹脂を剥離溶液を用いて除去する場合に比較して、集合導線と金属端子とを短時間で、かつ、容易に接続することができる。また、本接合方法では、加圧状態での金属端子の昇温により、接合部位からの絶縁樹脂の排出とともに、金属端子と接合部位を塑性変形させて固定するため、一連の処理の中で集合導線と金属端子とを安定して接続することができる。

前記第二のステップでは、前記接合部位の軸方向と交差する断面の周域を型（例えば、実施形態の上型４４Ｕ、及び、下型４４Ｌ）によって加圧することが望ましい。
この場合、第二のステップにおいて、金属端子を通して集合導線の接合部位を加圧する際に、接合部位の軸方向と交差する断面の周域が型によって加圧されるため、接合部位が断面内で均一に押圧されるとともに、接合部位の絶縁樹脂が接合部位の軸方向に沿って金属端子の外部に排出され易くなる。したがって、この構成を採用した場合には、導線間の隙間を効率良く消滅させることが可能になるとともに、接合部位に絶縁樹脂が残存しにくくなり、集合導線と金属端子の間の通電性が良好になる。

前記第二のステップでは、前記金属端子に対して前記集合導線の軸方向と交差する方向から電極（例えば、実施形態の電極４１Ａ，４１Ｂ）を圧接し、前記電極からの通電に伴うジュール熱によって前記金属端子を発熱させるようにしても良い。
この場合、電極と金属端子の圧接部分に生じるジュール熱によって金属端子や絶縁樹脂を加熱するため、製造設備のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係る集合導線の接続装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る集合導線の接続装置は、絶縁樹脂（例えば、実施形態の絶縁樹脂３１ａ）によって被覆された複数の導線（例えば、実施形態の導線３２）が束ねられて集合導線（例えば、実施形態のセグメント導体）が構成され、前記集合導線のうちの金属端子（例えば、実施形態の金属端子３０）が接合される接合部位（例えば、実施形態の接合部位２４ａ）から前記絶縁樹脂を除去して、前記集合導線を前記金属端子に接続する集合導線の接続装置であって、前記接合部位の前記絶縁樹脂を加熱して溶融するヒュージング装置（例えば、実施形態の電極４１Ａ，４１Ｂ、及び、通電装置４２）と、前記ヒュージング装置によって前記絶縁樹脂の溶融温度以上に加熱された前記接合部位を、前記金属端子とともに加圧し、前記接合部位の金属を前記金属端子とともに塑性変形させるとともに、前記絶縁樹脂を前記接合部位から排出する加圧装置（例えば、実施形態の加圧装置４３）と、を備えていることを特徴とする。

上記の構成により、金属端子を集合導線の接合部位に接合する場合には、ヒュージング装置によって接合部位の絶縁樹脂を溶融し、その状態で加圧装置によって金属端子と接合部位を加圧する。加圧装置によって金属端子と接合部位を加圧すると、接合部位の金属が金属端子とともに塑性変形し、それに伴って絶縁樹脂が接合部位から排出され、金属端子と接合部位の金属が接合される。

前記加圧装置は、前記接合部位の軸方向と交差する断面の周域を加圧する型（例えば、実施形態の上型４４Ｕ、及び、下型４４Ｌ）を備える構成としても良い。
この場合、金属端子を通して集合導線の接合部位を加圧する際に、接合部位の軸方向と交差する断面の周域が型によって加圧されるため、接合部位が断面内で均一に押圧されるとともに、接合部位に存在する絶縁樹脂が接合部位の軸方向に沿って金属端子の外部に排出され易くなる。したがって、この構成を採用した場合には、導線間の隙間を効率良く消滅させることが可能になるとともに、接合部位に絶縁樹脂が残存しにくくなり、集合導線と金属端子の間の通電性が良好になる。

前記加圧装置は、前記金属端子と前記接合部位を加圧する一対の型（例えば、実施形態の上型４４Ｕ、及び、下型４４Ｌ）を備え、一対の前記型の少なくとも一方は、型締め時に、前記接合部位の軸方向と交差する断面において、型締め方向と交差する方向の前記金属端子と前記接合部位の変位を規制する規制壁（例えば、実施形態の規制壁４４Ｕ−ｂ，４４Ｌ−ｂ）を有する構成としても良い。
この場合、一対の型が型締めされると、金属端子と接合部位が型締め方向に加圧されるとともに、金属端子と接合部位の型締め方向と交差する方向の変位が規制壁によって規制される。この結果、導線間の隙間が効率良く消滅するとともに、接合部位に存在する絶縁樹脂が接合部位の軸方向に沿って金属端子の外部に排出され易くなる。この構成を採用した場合、型の構造を簡素化することができるため、設備のコンパクト化と設備コストの低減を図ることができる。

前記ヒュージング装置は、前記金属端子に対して前記集合導線の軸方向と交差する方向から圧接され、通電によるジュール熱によって前記金属端子を発熱させる電極（例えば、実施形態の電極４１Ａ，４１Ｂ）を備えている。
この場合、電極と金属端子の圧接部分に生じるジュール熱によって金属端子や絶縁樹脂を加熱するため、製造設備のコンパクト化を図ることができる。また、電極に流す電流を適切に管理することにより、金属端子と接合部位をかしめ状態で接合することが可能になる。

本発明の集合導線の接続方法では、金属端子と接合部位を加圧した状態で金属端子に通電することにより、金属端子で発生するジュール熱によって絶縁樹脂を溶融し、かつ、金属端子と接合部位の金属とを塑性変形させ、接合部位に存在している絶縁樹脂の除去と、接合部位に対する金属端子の接続とを行う。したがって、本発明の集合導線の接続方法を採用した場合には、集合導線と金属端子を短時間で、かつ、容易に、しかも、安定して接続することができる。

本発明の集合導線の接続装置では、加圧装置によって金属端子と接合部位を加圧し、ヒュージング装置による昇温によって接合部位の絶縁樹脂の溶融と金属の塑性変形の促進を行うことができる。このため、金属端子と接続部位を加圧状態で昇温させることにより、接合部位の絶縁樹脂の排出と、金属端子と接合部位の接続を行うことができる。したがって、本発明の集合導線の接続装置を採用した場合には、集合導線と金属端子を短時間で、かつ、容易に、しかも、安定して接続することができる。

本発明の実施形態の回転電機の模式的な断面図である。 本発明の実施形態の回転電機のステータの一部を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態のセグメント導体の端部を示す部分断面斜視図である。 本発明の第１実施形態の接続装置を示す断面図である。 導線の加熱温度と、引張強さ、耐力、伸びの関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態の接続装置を示す断面図である。 本発明の第２実施形態のセグメント導体の端部を示す部分断面斜視図である。 本発明の第２実施形態の変形例の接続装置を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の接続装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、車両に搭載される回転電機１の模式的な断面図である。
回転電機１は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車のような車両に搭載される走行用モータである。ただし、回転電機１は、上記例に限られず、例えば、車両に搭載される発電用のモータ等にも適用可能である。

回転電機１は、ハウジング３と、ハウジング３に回転可能に支持される出力シャフト９と、出力シャフト９に取り付けられ、ハウジング３の内部において出力シャフト９と一体に回転するロータ７と、ハウジング３の内側に設置され、通電によって回転磁界を発生するステータ５と、を備えている。ロータ７は、図示しない永久磁石を備え、ステータ５の回転磁界を受けて回転する。また、発電時には、出力シャフト９を通したロータ７の回転により、ステータ５において発電電力を出力する。
なお、以下の説明では、回転電機１に関し、出力シャフト９の軸線Ｃに沿う方向を「軸方向」と称する。

図２は、ハウジング３から取り外したステータ５を軸方向の一端側から見た斜視図である。
ステータ５は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたコイル１３と、を備えている。ステータコア１１は、ハウジング３の内周部に取り付けられる略円筒状のバックヨーク部１９と、バックヨーク部１９の内周面から径方向内側に突出する複数のティース部２１と、を有している。ティース部２１は、バックヨーク部１９の内周面に沿って等間隔に複数突設されている。円周方向で隣り合う各ティース部２１の間は、コイル１３が装着されるスロット２３とされている。スロット２３は、ステータコア１１を軸方向に貫通している。

コイル１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相コイルである。本実施形態の各相のコイル１３は、セグメントコイルによって構成されている。セグメントコイルは、複数のセグメント導体２４が溶接によって繋ぎ合わされて形成される。各セグメント導体２４は、それぞれ異なるスロット２３に挿通される一対のスロット挿通部（図示せず）と、一対のスロット挿通部を接続する略Ｖ字状の屈曲接続部（図示せず）と、ステータコア１１の軸方向の一端側において各スロット２３から外部に突出する接続部２４ｃと、を有している。屈曲接続部は、ステータコア１１の軸方向の他端側において略Ｖ字状に折り曲げられている。対応する各相のセグメント導体２４は、ステータコア１１の軸方向の一端側において、接続部２４ｃの端部同士がＴＩＧ溶接やレーザ溶接等によって接続されている。本実施形態のステータ５では、複数のセグメント導体２４から成る各相のコイル１３が分布巻によってステータコア１１に装着されている。また、各セグメント導体２４は、横断面が略矩形状の角線によって構成されている。

また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイル１３の端末部（一部のセグメント導体２４の軸方向の一端側）は、ステータ５の径方向外側の一箇所から外側に引き出され、図示しない端子台において、駆動回路等の外部の電気回路（図示せず）に接続されている。各相のコイル１３（セグメント導体２４）の端末部には、外部の電気回路に接続するための金属端子３０が接続されている。本実施形態の場合、コイル１３の端末部に位置される二本のセグメント導体２４の端部が重ねられて一つの金属端子３０の略筒状のかしめ部３０ａに接続されている。

金属端子３０は、図示しない端子台にビス止めされる平板状のベース部３０ｂと、コイル１３の端末部のセグメント導体２４に接続される上記のかしめ部３０ａと、ベース部３０ｂの端部から略直角に折り曲げられてベース部３０ｂとかしめ部３０ａを接続する接続部３０ｃと、を有している。
金属端子３０は、例えば、錫めっきの銅合金等によって構成されている。

＜第１実施形態＞
図３は、金属端子３０とセグメント導体２４の接続部分を示す斜視図である。なお、図３では、金属端子３０の接続部３０ｃの一部が破断して示されている。
セグメント導体２４の端部は、後述する接続装置４０によって金属端子３０の角筒状のかしめ部３０ａに接続されている。以下では、セグメント導体２４（集合導線）のうちの金属端子３０のかしめ部３０ａに接続される部分を接合部位２４ａと称する。

図４は、接続装置４０の要部の概略構成を示す断面図である。図４（Ａ）は、接続装置４０による接続作業の開始初期の状態を示し、図４（Ｂ）は、接続装置４０による接続作業の後期の状態を示している。なお、図４（Ａ），図４（Ｂ）では、金属端子３０のかしめ部３０ａと、セグメント導体２４の接合部位２４ａとを横断面にして示している。
セグメント導体２４は、図４（Ａ）に示すように、絶縁樹脂３１ａによって被覆された複数の導線３２が束ねられた集合導線によって構成されている。本実施形態では、各導線３２の外周に熱可塑性の絶縁樹脂３１ａが被覆されており、所定数の導線３２が束ねられた状態で外周の絶縁樹脂３１ａが溶融されて、相互に融着されている。そして、相互に融着された所定数の導線３２の外周部は、さらに別の絶縁樹脂３１ｂによって被覆されている。絶縁樹脂３１ｂは、熱可塑性の樹脂によって構成されている。各導線３２を被覆する絶縁樹脂３１ａは、導線３２同士を固着してセグメント導体２４の曲げ加工時等に各導線３２が離間するのを主に防止する。

本実施形態のセグメント導体２４は、外周を絶縁樹脂３１ｂによって被覆された所定数の導線３２が図示しない成形型によって略矩形状の断面形状に加圧されて成形されている。セグメント導体２４は、集合導線が略矩形状の断面形状に型成形されることにより、角線として構成されている。したがって、セグメント導体２４が繋げられたコイル１３は、角線コイルとして構成されている。

一般に角線コイルは、コアに巻回されたときの占積率が高い利点がある反面、断面積が大きいために生じるコイルの表皮効果の増大や、渦電流損失の増大等の不具合を生じる。本実施形態で採用する角線コイル（コイル１３）は、集合導線を採用することにより、上記の不具体を緩和することができる。

金属端子３０に接続されるセグメント導体２４の接合部位２４ａは、図４に示す接続装置４０によって絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが除去される。接続装置４０は、図４に示すように、ヒュージング装置を構成する正負一対の電極４１Ａ，４１Ｂ、及び、通電装置４２と、二本のセグメント導体２４の接合部位２４ａを束ねて加圧し、これらを塑性変形させる加圧装置４３と、を備えている。

電極４１Ａ，４１Ｂは、例えば、高純度のタングステン焼結材等の耐熱、高強度、低熱伝導率の導電素材によって形成されている。本実施形態の接続装置４０では、電極４１Ａ，４１Ｂは、加圧装置４３の金型の一部を構成している。加圧装置４３の金型は、加圧対象に対する加圧面を構成する下型４４Ｌと上型４４Ｕを備えている。本実施形態では、下型４４Ｌが固定型を構成し、上型４４Ｕが可動型を構成している。

下型４４Ｌは、加圧対象を下方から押圧する下加圧壁４４Ｌ−ａと、下加圧壁４４Ｌ−ａの一側（セグメント導体２４の軸方向と交差する方向についての水平方向の一側）から上方に突出する規制壁４４Ｌ−ｂと、を有している。下加圧壁４４Ｌ−ａの上面は、傾斜が緩やかな略Ｖ字状の断面形状に形成されている。

上型４４Ｕは、加圧対象を上方から押圧する上加圧壁４４Ｕ−ａと、上加圧壁４４Ｕ−ａの他側（セグメント導体２４の軸方向と交差する方向についての水平方向の他側）から下方に突出する規制壁４４Ｕ−ｂと、を有している。上加圧壁４４Ｕ−ａの下面は、傾斜が緩やかな下向きの略Ｖ字状の断面形状に形成されている。

下型４４Ｌの下加圧壁４４Ｌ−ａの他側には、型締め時に（上型４４Ｕの下降時に）、上型４４Ｕの規制壁４４Ｕ−ｂを受容する（逃がす）段差状の窪み部４４Ｌ−ｃが形成されている。同様に、上型４４Ｕの上加圧壁４４Ｕ−ａの一側には、型締め時に（上型４４Ｕの下降時に）、下型４４Ｌの規制壁４４Ｌ−ｂを受容する（逃がす）段差状の窪み部４４Ｕ−ｃが形成されている。

ここで、上型４４Ｕと下型４４Ｌの全域をタングステン焼結材等の電極４１Ａ，４１Ｂの素材によって形成することも可能であるが、設備コストの観点等からは、上型４４Ｕの上加圧壁４４Ｕ−ａと下型４４Ｌの下加圧壁Ｌ−ａのみを電極４１Ａ，４１Ｂの素材によって形成することが望ましい。この場合、規制壁４４Ｕ−ｂ，４４Ｌ−ｂや窪み部４４Ｕ−ｃ，４４Ｌ−ｃの壁は、ファインセラミクス等の耐熱性と絶縁性に優れた素材によって構成することがより望ましい。この構成により、電極４１Ａ，４１Ｂ間で通電が行われたときに、セグメント導体２４の接合部位２４ａの内部を電流が流れ易くなる。

図４（Ａ）に示すように、一対のセグメント導体２４の接合部位２４ａは、金属端子３０のかしめ部３０ａ内に嵌入された状態において、金属端子３０のかしめ部３０ａとともに下型４４Ｌの下加圧壁４４Ｌ−ａ上にセットされる。この状態から上型４４Ｕが下降することにより、金属端子３０のかしめ部３０ａの角部の近傍に下型４４Ｌの下加圧壁４４Ｌ−ａと上型４４Ｕの上加圧壁４４Ｕ−ａが部分的に接触する。接続装置４０は、この状態で加圧装置４３でワーク（かしめ部３０ａ、及び、接合部位２４ａ）を所定の圧力で加圧する。これにより、金属端子３０のかしめ部３０ａがセグメント導体２４の接合部位２４ａの外面に押し付けられ、かしめ部３０ａと接合部位２４ａの外面とが密着する。

なお、下型４４Ｌの下加圧壁４４Ｌ−ａと上型４４Ｕの上加圧壁４４Ｕ−ａは、金属端子３０のかしめ部３０ａの下面と上面に広い面で面接触させることも可能であるが、本実施形態のようにかしめ部３０ａに部分的に接触させるようにした場合には、金属端子３０での高温のジュール熱の発生を低電流で実現することができる。

金属端子３０の発熱は、通電装置４２による電流の調整によって制御される。金属端子３０の発熱温度は、加熱によるセグメント導体２４内の絶縁樹脂３１ａ，３１ｂの炭化を回避するために、絶縁樹脂３１ａ，３１ｂの素材の融点を超え、かつ、その素材の熱分解開始温度を若干超える温度に制御することが望ましい。具体的には、例えば、絶縁樹脂３１ａ，３１ｂがＰＡＩ樹脂（ポリアミドイミド樹脂）の場合には、下限温度は、３００℃を超える温度とする。

また、上型４４Ｕと下型４４Ｌの加圧面は、離型時における金属端子３０の張り付きを防止するために、表面を平滑化することが望ましい。

上述のように加圧装置４３による加圧により、金属端子３０のかしめ部３０ａをセグメント導体２４の接合部位２４ａの外面に密着させた後には、図４（Ｂ）に示すように、かしめ部３０ａと接合部位２４ａに対する加圧装置４３による加圧を行いつつ、電極４１Ａ，４１Ｂ間の通電を実行する。これにより、金属端子３０のかしめ部３０ａが電極４１Ａ，４１Ｂとの接触部を中心としてジュール熱を発生する。これにより、かしめ部３０ａから絶縁樹脂３１ｂ，３１ａ、さらに導線３２へとのジュール熱が伝達され、最初に絶縁樹脂３１ｂ，３１ａが溶融温度に達して流動可能な状態となる。また、導線３２の金属は、ジュール熱を受けて塑性変形が促進される。

こうして、加圧装置４３による上型４４Ｕと下型４４Ｌの型締めが進行すると、セグメント導体２４の導線３２が相互に密着するように塑性変形し、流動可能な絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが接合部位２４ａから外部に押し出される。

ところで、上述のように加圧装置４３によって上型４４Ｕと下型４４Ｌを型締めすると、上型４４Ｕの上加圧壁４４Ｕ−ａと下型４４Ｌの下加圧壁４４Ｌ−ａが金属端子３０のかしめ部３０ａと接合部位２４ａを上下から加圧する。これにより、かしめ部３０ａと接合部位２４ａが、図４（Ｂ）の左右方向（側方）に塑性変形し、これらの塑性変形が進行すると、かしめ部３０ａが上型４４Ｕと下型４４Ｌの規制壁４４Ｕ−ｂ，４４Ｌ−ｂに当接し、接合部位２４ａの左右方向の変位が規制壁４４Ｕ−ｂ，４４Ｌ−ｂによって規制される。この結果、かしめ部３０ａと接合部位２４ａは、軸方向と交差する断面の周域を上型４４Ｕと下型４４Ｌによって均一に加圧されることになる。接合部位２４ａは周域を均一に加圧されることにより、接合部位２４ａの絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが確実に軸方向に押し出される。

上型４４Ｕと下型４４Ｌが上述のように所定の圧力で型締めされると、接合部位２４ａ内の隣接する導線３２は、塑性変形しつつ相互に密着する。このとき、導線３２の周囲に有る絶縁樹脂３１ａ，３１ｂは、セグメント導体２４の軸方向に沿って接合部位２４ａの外部に押し出される。また、このとき金属端子３０と接合部位２４ａの塑性変形により、金属端子３０のかしめ部３０ａが接合部位２４ａにかしめ固定される。
なお、このとき電極４１Ａ，４１Ｂ間の通電により、金属端子３０の発熱温度を高めることにより、金属端子３０を接合部位２４ａの外面に通電接合することが可能である。

ここで、図５は、無酸素銅を加熱したときにおける温度と、伸び、引張強さ、耐力の各特性の変化を示すグラフである。
図５に示すように、無酸素銅は、１００℃以下の常温の場合に比較して、２５０℃以上に加熱すると、伸び特性が１０％以上に向上し、引張強さ、耐力は、半分以下となる。本実施形態においては、これらの実情に鑑み、電極４１Ａ，４１Ｂの通電によって金属端子３０を所定温度以上に加熱することにより、導線３２の塑性変形の容易化と、絶縁樹脂３１ａ，３１ｂの排出の容易化を図っている。

本実施形態の接続装置４０では、セグメント導体２４の接合部位２４ａを金属端子３０に接続するに際し、第一のステップとして、加圧装置４３の上型４４Ｕと下型４４Ｌによって金属端子３０を加圧し、それによって金属端子３０と接合部位２４ａを密着させる。
また、接続装置４０では、つづく第二のステップとして、加圧装置４３の上型４４Ｕと下型４４Ｌによって金属端子３０を加圧しつつ、電極４１Ａ，４１Ｂを通して金属端子３０に通電を行う。これにより、金属端子３０で発生するジュール熱によって絶縁樹脂３１ａ，３１ｂを溶融し、かつ、接合部位２４ａの金属（導線３２）を金属端子３０とともに塑性変形させる。この結果、絶縁樹脂３１ａ，３１ｂは、接合部位２４ａから外部に排出される。

したがって、本実施形態の接続装置４０によって実行される接続方法によれば、接合部位２４ａの絶縁樹脂３１ａ，３１ｂを剥離溶液を用いて除去する場合に比較し、セグメント導体２４の接合部位２４ａと金属端子３０とを短時間で、かつ、容易に接続することができる。また、本実施形態の接続装置４０によって実行される接続方法では、加熱を伴う所定圧力での加圧によって金属端子３０と接合部位２４ａを塑性変形させ、接合部位２４ａに存在する絶縁樹脂３１ａ，３１ｂの除去と、金属端子３０のかしめ固定を行う。このため、一連の処理の中で接合部位２４ａと金属端子３０とを安定して接続することができる。

また、本実施形態の接続装置４０は、接合部位２４ａの軸方向と交差する断面の周域を加圧する上型４４Ｕと下型４４Ｌを備えている。このため、金属端子３０を通して接合部位２４ａを加圧する際には、接合部位２４ａの軸方向と交差する断面の周域を上型４４Ｕと下型４４Ｌによって均一に加圧することができる。したがって、本実施形態の接続装置４０によって金属端子３０と接合部位２４ａを加圧した場合には、接合部位２４ａに存在する絶縁樹脂３１ａ，３１ｂを接合部位２４ａの軸方向に沿って外部に容易に排出することができる。したがって、この構成を採用した場合には、導線３２間の隙間を効率良く消滅させることが可能になるとともに、接合部位２４ａに絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが残存しにくくなり、セグメント導体２４の接合部位２４ａと金属端子３０の間の通電性が良好になる。

特に、本実施形態の接続装置４０では、接合部位２４ａの軸方向と交差する断面において、金属端子３０と接合部位２４ａの変位を規制する規制壁４４Ｕ−ｂ，４４Ｌ−ｂが上型４４Ｕと下型４４Ｌに設けられている。このため、簡単な構成により、接合部位２４ａの導線３２間の隙間を効率良く消滅させ、かつ、接合部位２４ａに存在する絶縁樹脂３１ａ，３１ｂを外部に確実に排出することができる。したがって、この構成を採用した場合、接続装置４０の型の構造を簡素化することができ、設備のコンパクト化と設備コストの低減を図ることができる。

また、本実施形態の接続装置４０では、上型４４Ｕと下型４４Ｌに電極４１Ａ，４１Ｂを設け、上型４４Ｕと下型４４Ｌを金属端子３０に圧接させた状態で電極４１Ａ，４１Ｂに通電することにより、圧接部分に生じるジュール熱によって金属端子３０や接合部位２４ａを加熱する。電極４１Ａ，４１Ｂによる通電によって金属端子３０を発熱させるのに代え、上型４４Ｕと下型４４Ｌに別途専用の加熱装置を設けることも可能であるが、本実施形態の接続装置４０では、電極４１Ａ，４１Ｂによる通電によって金属端子３０を発熱させることにより、製造設備のコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態の接続装置４０は、電極４１Ａ，４１Ｂによる通電によって金属端子３０を発熱させる構成を採用したため、電極４１Ａ，４１Ｂに流す電流を適切に管理することにより、金属端子３０と接合部位２４ａをかしめ状態で通電接続することができる。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の接続装置１４０の要部の概略構成を示す図４と同様の断面図である。図６（Ａ）は、接続装置１４０による接続作業の開始初期の状態を示し、図６（Ｂ）は、接続装置１４０による接続作業の後期の状態を示している。また、図７は、接続装置１４０を用いて接続した金属端子３０とセグメント導体２４の接続部分を示す図３と同様の斜視図である。なお、以下で説明する各実施形態においては、第１実施形態と同一部分に共通の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。

第２実施形態の接続装置１４０は、上型１４４Ｕと下型１４４Ｌの形状のみが異なり、その他は第１実施形態の接続装置４０と同様の構成とされている。
固定型である下型１４４Ｌは、加圧対象を下方から押圧する平坦で略水平な下加圧壁１４４Ｌ−ａと、下加圧壁１４４Ｌ−ａの両側（セグメント導体２４の軸方向と交差する方向についての水平方向の両側）から上方に突出する一対の規制壁１４４Ｌ−ｂと、を有している。各規制壁１４４Ｌ−ｂの下加圧壁１４４Ｌ−ａに臨む側面は、鉛直面に対して外開き方向に緩やかに傾斜している。

一方、可動型である上型１４４Ｕは、加圧対象を上方から押圧する上加圧壁１４４Ｕ−ａを有している。上加圧壁１４４Ｕ−ａの下面は、傾斜が緩やかな下向きの略Ｖ字状の断面形状に形成されている。上加圧壁１４４Ｕ−ａの幅（セグメント導体２４の軸方向と交差する方向についての水平方向の幅）は、下型１４４Ｌの一対の規制壁１４４Ｌ−ｂの上端部の離間幅よりも若干狭い幅に形成されている。上加圧壁１４４Ｕ−ａは、図６（Ｂ）に示すように、加圧対象に対する加圧時に、下型１４４Ｌの規制壁１４４Ｌ−ｂ間に進入可能とされている。

第２実施形態の接続装置１４０によって、セグメント導体２４の接合部位２４ａを金属端子３０に接続する場合には、最初に、図６（Ａ）に示すように、接合部位２４ａを嵌入した金属端子３０を下型１４４Ｌの下加圧壁４４Ｌ−ａ上に載置し、その状態で上型１４４Ｕを下降させる。そして、上型１４４Ｕの上加圧壁１４４Ｕ−ａを金属端子３０の上側の角部の近傍に部分的に当接させ、その状態で加圧装置４３によって上型１４４Ｕと下型１４４Ｌを型締めする。これにより、金属端子３０のかしめ部３０ａが接合部位２４ａの外面に押し付けられ、かしめ部３０ａと接合部位２４ａの外部が密着する（第一のステップ）。

この後、加圧装置４３による型締め（加圧）を継続したまま、電極４１Ａ，４１Ｂ間の通電を行う。こうして、電極４１Ａ，４１Ｂ間の通電が行わると、金属端子３０のかしめ部３０ａが電極４１Ａ，４１Ｂとの接触部を中心としてジュール熱を発生し、そのジュール熱の伝達によって絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが溶融するとともに、金属端子３０と導線３２の塑性変形が促進される。この結果、上型１４４Ｕの上加圧壁１４４Ｕ−ａの下端は下型１４４Ｌの規制壁１４４Ｌ−ｂ間に進入し、金属端子３０のかしめ部３０ａと導線３２が塑性変形しつつ、絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが接合部位２４ａから外部に排出される（第二のステップ）。なお、上型１４４Ｕの上加圧壁１４４Ｕ−ａの下端が下型１４４Ｌの規制壁１４４Ｌ−ｂ間に進入するときには、接合部位２４ａの幅方向の変位が下型の一対の規制壁１４４Ｌ−ｂによって規制される。

第２実施形態の接続装置１４０は、型の形状が異なるものの、基本構成は第１実施形態の接続装置４０と同様であるため、第１実施形態の接続装置４０とほぼ同様の基本的な効果を得ることができる。なお、図６に示す実施形態では、上加圧壁１４４Ｕ−ａの下面が下向きの略Ｖ字状の断面形状に形成され、上型１４４Ｕの下降時に、上加圧壁１４４Ｕ−ａの傾斜した左右の二か所が金属端子３０の角部の近傍に当接する構成とされている。しかし、上型１４４Ｕの上加圧壁１４４Ｕ−ａの下面の形状は、これに限るものでなく、例えば、図８に示すように、幅方向の中央に下方に突出する突起部４８を設け、突起部４８を金属端子３０の上面中央に当接させるようにしても良い。この場合、電極間への通電時には、突起部４８との当接部を中心として金属端子３０の発熱が生じる。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の接続装置２４０の要部の概略構成を示す断面図である。図９（Ａ）は、接続装置２４０による接続作業の開始初期の状態を示し、図９（Ｂ）は、接続装置２４０による接続作業の後期の状態を示している。
第３実施形態の接続装置２４０は、上型２４４Ｕと下型２４４Ｌの形状が第１実施形態や第２実施形態のものと異なっている。本実施形態の上型２４４Ｕと下型２４４Ｌは、金属端子２３０のかしめ部２３０ａの初期形状が円筒状であるときに有効な形状とされている。

下型２４４Ｌは、加圧対象を下方から押圧する平坦で略水平な下加圧壁２４４Ｌ−ａと、下加圧壁２４４Ｌ−ａの一側（セグメント導体２４の軸方向と交差する方向についての水平方向の一側）から上方に突出する規制壁２４４Ｌ−ｂと、を有している。一方、上型２４４Ｕは、加圧対象を上方から押圧する平坦で略水平な上加圧壁２４４Ｕ−ａと、上加圧壁２４４Ｕ−ａの他側（セグメント導体２４の軸方向と交差する方向についての水平方向の他側）から下方に突出する規制壁２４４Ｕ−ｂと、を有している。

下型２４４Ｌの規制壁２４４Ｌ−ｂのうちの、下加圧壁２４４Ｌ−ａに臨む側の面は、上方に向かって外開きに傾斜する下傾斜面ｉ１とされている。一方、上型２４４Ｕの規制壁２４４Ｕ−ｂのうちの、上加圧壁２４４Ｕ−ａに臨む側の面は、下方に向かって外開きに傾斜する上傾斜面ｉ２とされている。下型２４４Ｌの下傾斜面ｉ１と上型２４４Ｕの上傾斜面ｉ２は、略平行に形成されている。

本実施形態の接続装置２４０では、図９（Ａ）に示すように下型２４４Ｌと上型２４４Ｕの間に、金属端子２３０の円筒状のかしめ部２３０ａをセグメント導体２４の接合部位２４ａとともに配置し、その状態で上型２４４Ｕを下降させると、下型２４４Ｌの下加圧壁２４４Ｌ−ａの上面と、上型２４４Ｕの上加圧壁２４４Ｕ−ａの下面にかしめ部２３０ａの円筒面が部分的に接触する。この状態から加圧装置４３によって上型２４４Ｕと下型２４４Ｌを型締めし、かしめ部２３０ａの上部と下部とを変形させて、かしめ部２３０ａをセグメント導体２４の接合部位２４ａの平坦な上面と下面とに密着させる（第一のステップ）。

この後、加圧装置４３による上型４４Ｕと下型２４４Ｌの加圧を継続しつつ、電極４１Ａ，４１Ｂ間に通電を行う。この通電により、金属端子２３０のかしめ部２３０ａが発熱し、その熱が接合部位２４ａの絶縁樹脂３１ａ，３１ｂと導線３２とに伝達される。この結果、かしめ部２３０ａと接合部位２４ａが上型２４４Ｕと下型２４４Ｌの形状に沿うように塑性変形する。このとき、下型２４４Ｌの下傾斜面ｉ１と上型２４４Ｕの上傾斜面ｉ２が略平行をなすように同方向に傾斜しているため、かしめ部２３０ａが歪んだひし形をなすようにスムーズに変形して接合部位２４ａの外面に確実に密着する。この後に、さらに上型２４４Ｕと下型２４４Ｌによる加圧が進むと、かしめ部２３０ａと接合部位２４ａの全域がほぼ均一に加圧される。この結果、接合部位２４ａの絶縁樹脂３１ａ，３１ｂが外部に円滑に排出されるとともに、金属端子２３０のかしめ部２３０ａが接合部位２４ａに確実にかしめ固定される。

第３実施形態の接続装置２４０は、基本構成は第１実施形態の接続装置４０と同様であるため、第１実施形態の接続装置４０とほぼ同様の基本的な効果を得ることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の各実施形態においては、集合導線である二本のセグメント導体の接合部位が、金属端子のかしめ部にまとめて接続されているが、一本のセグメント導体の接合部位が金属端子のかしめ部に接続される接続体を形成する場合にも、上記と同様の接続装置と接続方法を用いることができる。

２４…セグメント導体（集合導体）
２４ａ…接合部位
３０，２３０…金属端子
３１ａ，３１ｂ…絶縁樹脂
３２…導線
４０，１４０，２４０…接続装置
４１Ａ，４１Ｂ…電極（ヒュージング装置）
４２…通電装置（ヒュージング装置）
４３…加圧装置
４４Ｕ，１４４Ｕ，２４４Ｕ…上型（型）
４４Ｌ，１４４Ｌ，２４４Ｌ…下型（型）
４４Ｌ−ｂ，４４Ｕ−ｂ，１４４Ｌ−ｂ…規制壁

Claims (7)

1. 絶縁樹脂によって被覆された複数の導線が束ねられて集合導線が構成され、前記集合導線のうちの金属端子が接合される接合部位から前記絶縁樹脂を除去して、前記集合導線を前記金属端子に接続する集合導線の接続方法であって、
   前記金属端子とともに前記接合部位を加圧して、前記金属端子と前記接合部位とを密着させる第一のステップと、
   前記第一のステップの後に、前記金属端子とともに前記接合部位を加圧しつつ前記金属端子に通電を行い、前記金属端子で発生するジュール熱によって前記絶縁樹脂を溶融し、かつ、前記接合部位の金属を前記金属端子とともに塑性変形させることにより、前記絶縁樹脂を前記接合部位から排出する第二のステップと、を有することを特徴とする集合導線の接続方法。
2. 前記第二のステップでは、前記接合部位の軸方向と交差する断面の周域を型によって加圧することを特徴とする請求項１に記載の集合導線の接続方法。
3. 前記第二のステップでは、前記金属端子に対して前記集合導線の軸方向と交差する方向から電極を圧接し、前記電極からの通電に伴うジュール熱によって前記金属端子を発熱させることを特徴とする請求項１または２に記載の集合導線の接続方法。
4. 絶縁樹脂によって被覆された複数の導線が束ねられて集合導線が構成され、前記集合導線のうちの金属端子が接合される接合部位から前記絶縁樹脂を除去して、前記集合導線を前記金属端子に接続する集合導線の接続装置であって、
   前記接合部位の前記絶縁樹脂を加熱して溶融するヒュージング装置と、
   前記ヒュージング装置によって前記絶縁樹脂の溶融温度以上に加熱された前記接合部位を、前記金属端子とともに加圧し、前記接合部位の金属を前記金属端子とともに塑性変形させるとともに、前記絶縁樹脂を前記接合部位から排出する加圧装置と、を備えていることを特徴とする集合導線の接続装置。
5. 前記加圧装置は、前記接合部位の軸方向と交差する断面の周域を加圧する型を備えていることを特徴とする請求項４に記載の集合導線の接続装置。
6. 前記加圧装置は、前記金属端子と前記接合部位を加圧する一対の型を備え、
   一対の前記型の少なくとも一方は、型締め時に、前記接合部位の軸方向と交差する断面において、型締め方向と交差する方向の前記金属端子と前記接合部位の変位を規制する規制壁を有していることを特徴とする請求項５に記載の集合導線の接続装置。
7. 前記ヒュージング装置は、前記金属端子に対して前記集合導線の軸方向と交差する方向から圧接され、通電によるジュール熱によって前記金属端子を発熱させる電極を備えていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の集合導線の接続装置。

Images