JP2022075941A - 端子付電線の製造方法及び端子付電線が有する端子 - Google Patents
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Abstract
Description
導体と端子との間の電気抵抗が大きい状態で、導体に電流を流すと端子付電線に発熱が生じ、この発熱は電線断線や接触不良の要因になり得る。
アルミニウム材料からなる導体と前記導体を被覆する絶縁層とを含む電線、及び中空部を有するアルミニウム材料からなる端子を準備する工程と、
前記中空部内に前記電線の端部で露出する前記導体を挿入させた状態で前記端子を3回以上圧縮して前記端子に複数の圧縮部を形成することにより、前記端子を前記導体に接続する工程と、
を有する端子付電線の製造方法であって、
前記端子を前記導体に接続する工程は、前記中空部の周方向の全周にわたって圧力を加えることにより前記中空部を圧縮変形させて前記複数の圧縮部を形成するとともに、既に形成した隣り合う圧縮部の間に新たな圧縮部を形成する工程を有する、
端子付電線の製造方法が提供される。
本発明の第2の態様によれば、
導体を挿入させる中空部を有する端子であって、
前記中空部内に前記導体が挿入された状態で前記端子を圧縮することにより、前記端子が前記導体に接続されるように構成されているとともに、
前記端子に圧縮する順番に関する情報が前記端子の圧縮される部位に付され、
最後に圧縮する順番に関する情報が隣り合う2つの前記圧縮部位の間に付されている、
端子が提供される。
<1.端子付電線の構成例>
端子付電線の構成例について説明する。
電線2は、いわゆる絶縁電線として構成されており、導体3と、導体3を被覆する絶縁層4とを備えている。電線2の端部で露出する導体3が、端子5の中空部7内に挿入される部分である。
Al-Zrは、0.03~1.5質量%のZrと、0.1~1.0質量%のFe及びSiと、を含み、残部がAlと不可避不純物からなる化学組成を有するアルミニウム合金である。また、Al-Fe-Zrは、0.01~0.10質量%のZrと、0.1質量%以下のSiと、0.2~1.0質量%のFeと、0.01質量%以下のCuと、0.01質量%以下のMnと、0.01質量%以下のMgと、0.01質量%以下のZnと、0.01質量%以下のTiと、0.01質量%以下のVと、を含み、残部がAlと不可避不純物とを有するアルミニウム合金である。
Al-Zrにおいて、「0.1~1.0質量%のFe及びSi」とは、以下の意味を有する。Fe及びSiの両方を含有する場合は、Fe及びSiの合計濃度が0.1~1.0質量%である。Feを含有し、Siを含有しない場合は、Feの濃度が0.1~1.0質量%である。Siを含有し、Feを含有しない場合は、Siの濃度が0.1~1.0質量%である。なお、ここでの「含有しない」とは、例えば、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析で、検出限界以下であることを意味する。
端子5は、筒状部6と延在部8とを備え、これらが一体的に形成されている。端子5は、例えば、パイプの一端側をプレス加工したものである。この一端側は、延在部8に相当する。あるいは、端子5は、例えば、円柱の母材の一端側を穴あけ加工し、他端側をプレス加工したものである。穴あけ加工された一端側は中空部7に相当する。プレス加工された他端側は延在部8に相当する。中空部7は一方において開口した円筒形状を有する。端子5は、例えば、アルミニウム材料によって構成されている。より具体的には、例えば、純アルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。純アルミニウムはAl及び不可避不純物から成る材料である。例えば、電気用純アルミニウム(ECAl)が挙げられる。アルミニウム合金として、例えば、以下のAl-Fe-Zr挙げられる。Al-Fe-Zrは、0.01~0.10質量%のZrと、0.1質量%以下のSiと、0.2~1.0質量%のFeと、0.01質量%以下のCuと、0.01質量%以下のMnと、0.01質量%以下のMgと、0.01質量%以下のZnと、0.01質量%以下のTiと、0.01質量%以下のVと、を含み、残部がAlと不可避不純物とを有するアルミニウム合金である。
次に、本実施形態の端子付電線1の製造方法について説明する。
以下、各工程について図1~図3を用いて説明する。
まず、導体3を有する電線2と、端子5とを準備する。導体3と端子5はともにアルミニウム材料からなるものである。図1に示すように、電線2が有する絶縁層4を電線2の長さ方向の端末から所定の長さだけ取り除き、導体3の一部を露出させる。その後、図2に示すように、端子5の筒状部6に形成された中空部7内に電線2の導体3の露出した一部を挿入する。
続いて、図3(a)に示すように、端子5の中空部7内に電線2の導体3の露出した一部を挿入した状態で、圧縮部位P1を圧縮して、圧縮部10を形成する。その後、図3(b)に示すように、圧縮部位P3を圧縮して、圧縮部12を形成する。最後に、図3(c)に示すように、圧縮部位P1と圧縮部位P3との間の圧縮部位P2を圧縮して、圧縮部11を形成することにより、端子5を導体3に接続する。
本実施形態によれば、以下に述べる一つ又は複数の効果を奏する。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述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変更可能である。
実験例1では、図3(a)~(c)に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部位P1、P3、P2の順で3回圧縮した。また、導体3の長手方向に沿った圧縮部の幅を3mmとし、3つの圧縮部をそれぞれ等間隔に形成して、端子付電線1を得た。隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)は、約9mmとした。端子5及び導体3のアルミニウム材料には、同組成のAl-Fe-Zrを使用した。Al-Fe-Zrは、0.6質量%のFeと、0.02質量%のZrと、0.06質量%のSiと、0.002質量%のCuと、0.002質量%のMnと、合計で0.006質量%のTi及びVと、を含み、残部がAlから成るアルミニウム合金である。導体3の断面積は50mm2とした。導体を構成する全ての素線は同じ材料から成る。導体を構成する素線の直径は0.45mmである。素線の本数は309本である。図9に示すように、端子5を圧縮して導体3に接続した後、端子付電線1を150℃に設定した恒温槽14内に配置し、大気中で50時間保持する高温環境暴露試験を行った。高温環境暴露試験は通電試験環境を模擬した。また、延在部8が外部の接続相手側の端子やボルト等に接続されたことを想定し、延在部8にアルミニウム板13をボルト(不図示)で固定した。図9では、アルミニウム板を延在部8の下側に固定した場合を示したが、延在部8の上側に固定した場合でも、延在部8の下側に固定した場合と同様な結果が得られる。下記表1に示した実験例2~9においても同じ条件で試験を行った。
実験例2は、下記表1に示すように、圧縮部の幅を5mm、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)を約7mmに変更した以外は実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
実験例3は、下記表1に示すように、端子5を圧縮する順番を圧縮部位P3、P1、P2に変更し、圧縮部の幅を5mm、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)を約7mmとした以外は実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
実験例4は、圧縮部の幅を7mm、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)を約4mmに変更した以外は実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
実験例5は、図5(a)、(b)に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部位P1、P2の順で2回圧縮した。また、導体3の長手方向に沿った圧縮部の幅を10mmとして、端子付電線1を得た。
実験例6は、下記表1に示すように、端子5を圧縮する順番を圧縮部位P1、P2、P3に変更した以外は、実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
実験例7は、図6(a)~(c)に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部位P1、P2、P3の順で3回圧縮した。端子5を圧縮する順番を圧縮部位P1、P2、P3に変更し、圧縮部の幅を5mm、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)を約7mmとした以外は実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
実験例8は、下記表1に示すように、端子5を圧縮する順番を圧縮部位P2、P1、P3に変更し、圧縮部の幅を5mm、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)を約7mmとした以外は実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
実験例9は、下記表1に示すように、端子5を圧縮する順番を圧縮部位P1、P2、P3に変更し、圧縮部の幅を7mm、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)を約4mmとした以外は実験例1と同様に端子付電線1を作製した。
ここで、抵抗比増加率とは、端子付電線1を150℃に設定した恒温槽14内に配置し、大気中で50時間保持する試験(高温環境暴露試験)実施前の電気抵抗比(初期抵抗比)に対する当該試験実施後の電気抵抗比の変化率である。抵抗比増加率は、試験の実施前と実施後の導体3と端子5との間の電気抵抗比をそれぞれR1、R2とした場合に、((R2-R1)/R1)×100の式で算出される。
ここで、端子付電線1の高温環境暴露試験実施前の電気抵抗比(初期抵抗比)R1の測定は、いわゆる4端子法により行った。4端子法について、図10を用いて説明する。
圧縮比は、上述のとおり、中空部7内に導体3が挿入された端子5が圧縮されたときの、導体3の長手方向に垂直な断面における、端子5の非圧縮部に対応する導体3の断面積と圧縮部に対応する導体3の断面積の比であり、端子5の非圧縮部に対応する導体3の断面積及び圧縮部に対応する導体3の断面積をそれぞれC1(mm2)、C2(mm2)とした場合に、(C2/C1)×100の式で算出される。
実験例10では、図7に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部位P1、P4、P2、P3の順で4回圧縮した。また、導体3の長手方向に沿った圧縮部の幅を3mmとし、4つの圧縮部をそれぞれ等間隔に形成して、端子付電線1を得た。隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)は、約6mmとした。端子5及び導体3のアルミニウム材料には、同組成のAl-Fe-Zrを使用した。Al-Fe-Zrは、0.6質量%のFeと、0.02質量%のZrと、0.06質量%のSiと、0.002質量%のCuと、0.002質量%のMnと、合計で0.006質量%のTi及びVと、を含み、残部がAlから成るアルミニウム合金である。導体3の断面積は50mm2とした。導体を構成する全ての素線は同じ材料から成る。導体を構成する素線の直径は0.45mmである。素線の本数は309本である。端子5を圧縮して導体3に接続した後、端子付電線1を大気中で、150℃で50時間加熱する上記高温環境暴露試験を行った。下記表2に示す実験例11~22においても同じ条件で高温環境暴露試験を行った。高温環境暴露試験は実験例1~9と同様の方法で行った。また、電気抵抗比の測定、圧縮比の測定も実験例1~9と同様の方法で行った。
実験例11は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP1、P2、P4、P3に変更した以外は実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例12は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP1、P4、P3、P2に変更した以外は実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例13は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP2、P1、P4、P3に変更した以外は実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例14は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP4、P1、P2、P3に変更した以外は実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例15は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP3、P1、P4、P2に変更した以外は実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例16は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP3、P4、P1、P2に変更した以外は実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例17では、図8に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部P1、P5、P3、P2、P4の順で5回圧縮した。また、導体3の長手方向に沿った圧縮部の幅を3mmとし、隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)は、約4mmとした。5つの圧縮部をそれぞれ等間隔に形成して、端子付電線1を得た。
実験例18は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP1、P4、P3、P5、P2に変更した以外は実験例17と同様に端子付電線1を作製した。
実験例19は、図5(a)、(b)に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部位P1、P2の順で2回圧縮した。また、導体3の長手方向に沿った圧縮部の幅を10mmとして、端子付電線1を得た。実験例19は、表1に示した実験例5と同じである。
実験例20は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP1、P2、P3、P4に変更した以外は、実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例21は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP1、P3、P2、P4に変更した以外は、実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例22は、下記表2に示すように、端子5を圧縮する順番をP3、P1、P2、P4に変更した以外は、実験例10と同様に端子付電線1を作製した。
実験例10~18では、圧縮回数が4回のときよりも5回のときの方が、抵抗比増加率が低くなることが確認された。実験例21、22では、4つの圧縮部が形成され、最後に形成される圧縮部は、既に形成された隣り合う圧縮部の間に形成されないものの、3番目に形成される圧縮部が、既に形成された隣り合う圧縮部の間に形成することで、抵抗比増加率を16%以下に抑制できることが確認された。
また、実験例20~22では、実験例20の抵抗比増加率が一番高くなることが確認された。
実験例23では、図3(a)~(c)に示すように、中空部7内に導体3を挿入した端子5を圧縮部位P1、P3、P2の順で3回圧縮した。また、導体3の長手方向に沿った圧縮部の幅を5mmとし、3つの圧縮部をそれぞれ等間隔に形成して、端子付電線1を得た。隣り合う圧縮部の間隔(導体3の長手方向に沿った非圧縮部の幅)は、約7mmとした。端子5のアルミニウム材料にはECAl、導体3のアルミニウム材料にはAl-Fe-Zrを使用した。ECAlはA1070相当のECAlである。Al-Fe-Zrは、0.6質量%のFeと、0.02質量%のZrと、0.06質量%のSiと、0.002質量%のCuと、0.002質量%のMnと、合計で0.006質量%のTi及びVと、を含み、残部がAlから成るアルミニウム合金である。導体3の断面積は50mm2とした。端子5を圧縮して導体3に接続した後、端子付電線1に対して大気中で150℃、50時間の条件で高温環境暴露試験を行った。下記表3に示す実験例24においても同じ条件で試験を行った。高温環境暴露試験は実験例1~22と同様の方法で行った。また、電気抵抗比の測定、圧縮比の測定も実験例1~22と同様の方法で行った。
なお、表3に示す実験例25は、表1に示した実験例2と同じである。
実験例24は、下記表3に示すように、導体3のアルミニウム材料をAl-Zrに変更した以外は実験例23と同様に端子付電線1を作製した。Al-Zrは、0.34質量%のZrと、0.15質量%のFeと、0.1質量%のSiと、合計で0.03質量%のTi及びVと、を含み、残部がAlから成るアルミニウム合金である。また、電気抵抗比の測定、圧縮比の測定も実験例1~22と同様の方法で行った。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
アルミニウム材料からなる導体と前記導体を被覆する絶縁層とを含む電線と、
前記電線の端部で露出する前記導体が挿入される中空部を有し、前記中空部内に前記導体が挿入された状態で前記中空部が圧縮されることにより、前記導体に接続されるアルミニウム材料からなる端子と、
を有する端子付電線であって、
前記端子付電線を150℃で50時間加熱する試験の実施前と実施後の前記導体と前記端子との間の電気抵抗比をそれぞれR1、R2とした場合に、((R2-R1)/R1)×100の式で算出される抵抗比増加率(%)が、19%以下である、端子付電線が提供される。
好ましくは、
前記導体に用いられるアルミニウム材料の引張強度は、前記端子に用いられるアルミニウム材料の引張強度よりも大きい、
付記1に記載の端子付電線が提供される。
好ましくは、
前記導体は、0.03~1.5質量%のZrと、0.1~1.0質量%のFe及びSiと、を含み、残部がAlと不可避不純物とを有するアルミニウム合金であり、
前記端子は、Alと不可避不純物とを有する純アルミニウムである、
付記1又は2に記載の端子付電線が提供される。
好ましくは、
前記導体は、0.01~0.10質量%のZrと、0.1質量%以下のSiと、0.2~1.0質量%のFeと、0.01質量%以下のCuと、0.01質量%以下のMnと、0.01質量%以下のMgと、0.01質量%以下のZnと、0.01質量%以下のTiと、0.01質量%以下のVとを含み、残部がAlと不可避不純物とを有するアルミニウム合金あり、
前記端子は、Alと不可避不純物とを有する純アルミニウムである、
付記1から3のいずれか1つに記載の端子付電線が提供される。
好ましくは、
前記導体の長手方向に沿った前記圧縮部の幅は7mm以下である、
付記1から4のいずれか1つに記載の端子付電線が提供される。
好ましくは、
前記圧縮部は、それぞれ等間隔に設けられている、
付記1から5のいずれか1つに記載の端子付電線が提供される。
好ましくは、
前記導体の断面積は、50mm2以上である、
付記1から6のいずれか1つに記載の端子付電線が提供される。
本発明の他の一態様によれば、
アルミニウム材料からなる導体と前記導体を被覆する絶縁層とを含む電線、及び中空部を有するアルミニウム材料からなる端子を準備する工程と、
前記中空部内に前記電線の端部で露出する前記導体を挿入させた状態で前記端子を3回以上圧縮して前記端子に複数の圧縮部を形成することにより、前記端子を前記導体に接続する工程と、
を有する端子付電線の製造方法であって、
前記端子を前記導体に接続する工程は、既に形成した隣り合う圧縮部の間に新たな圧縮部を形成する工程を有する、端子付電線の製造方法が提供される。
既に形成した隣り合う圧縮部の間に新たな圧縮部を形成する工程を、前記端子を前記導体に接続する工程の最後に行う、
付記8に記載の端子付電線の製造方法が提供される。
本発明の他の一態様によれば、
導体を挿入させる中空部を有する端子であって、
前記中空部内に前記導体が挿入された状態で前記端子を圧縮することにより、前記端子が前記導体に接続されるように構成されているとともに、
前記端子に圧縮する順番に関する情報が付されている、端子が提供される。
好ましくは、
前記端子の圧縮される部位に圧縮する順番が付されている、
付記10に記載の端子が提供される。
本発明の他の一態様によれば、
端子の中空部内に導体が挿入された状態で前記端子を3か所以上圧縮することにより、前記端子を前記導体に接続させる冶具であって、
前記冶具が前記端子を圧縮することにより、前記導体の長手方向に沿って最終的に3つ以上の圧縮部が前記端子に形成され、前記3つ以上の圧縮部のうち3つ目以降に形成される圧縮部の少なくとも1つは、既に形成した複数の圧縮部のうちの隣り合う圧縮部の間に形成されるように構成されている、冶具が提供される。
2 電線
3 導体
4 絶縁層
5 端子
6 筒状部
6a 一端部
7 中空部
8 延在部
9 ボルト孔
10、11、12 圧縮部
P1、P2、P3 圧縮部位
13 アルミニウム板13
14 恒温槽
Claims (6)
- アルミニウム材料からなる導体と前記導体を被覆する絶縁層とを含む電線、及び中空部を有するアルミニウム材料からなる端子を準備する工程と、
前記中空部内に前記電線の端部で露出する前記導体を挿入させた状態で前記端子を3回以上圧縮して前記端子に複数の圧縮部を形成することにより、前記端子を前記導体に接続する工程と、
を有する端子付電線の製造方法であって、
前記端子を前記導体に接続する工程は、前記中空部の周方向の全周にわたって圧力を加えることにより前記中空部を圧縮変形させて前記複数の圧縮部を形成するとともに、既に形成した隣り合う圧縮部の間に新たな圧縮部を形成する工程を有する、
端子付電線の製造方法。 - 既に形成した隣り合う圧縮部の間に新たな圧縮部を形成する工程を、前記端子を前記導体に接続する工程の最後に行う、
請求項1に記載の端子付電線の製造方法。 - 前記導体に用いられるアルミニウム材料の引張強度は、前記端子に用いられるアルミニウム材料の引張強度よりも大きい、
請求項1または2に記載の端子付電線の製造方法。 - 前記導体の長手方向に沿った前記圧縮部の幅が7mm以下となるように前記圧縮部を形成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の端子付電線の製造方法。 - 前記圧縮部は、それぞれ等間隔となるように形成される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の端子付電線の製造方法。 - 導体を挿入させる中空部を有する端子であって、
前記中空部内に前記導体が挿入された状態で前記端子を圧縮することにより、前記端子が前記導体に接続されるように構成されているとともに、
前記端子に圧縮する順番に関する情報が前記端子の圧縮される部位に付され、
最後に圧縮する順番に関する情報が隣り合う2つの前記圧縮部位の間に付されている、
端子。
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