JP3836655B2

JP3836655B2 - 導体溶接構造

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Publication number: JP3836655B2
Application number: JP2000031889A
Authority: JP
Inventors: 明弘山村; 昌一郎西谷; 武弘小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JP2001219270A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は線材と導体、例えば、車両搭載のスタータにおける吸引コイルと保持コイルの巻線の先端部分をＳ端子を構成する板状導体に接合する導体溶接構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線材を板状導体に接合する方法として、例えば、図１２に示すようにリアクタを構成するコイルＣの巻線の一端を板状導体ＰＣに数ターン巻回した後に巻回部分を溶接する。
または、図１３に示すように、ランプの電圧印加用の板状導体ＰＣに形成したリード接続用の孔部Ｈに線材（図示せず）を通した後に、線材を板状導体ＰＣに巻回し、更に、巻回部分を溶接する。
【０００３】
更に、スタータの一部を構成するＳ端子における絶縁性のモールド材で一端が固定された導体に、メインコイル（保持コイル、吸引コイル）の各巻線の一端を固定する方法として、図１４乃至図１６に示すものがある。
図１４はモールド材Ｍにより固着されてＳ端子ＴＳを構成するブラケットＢに接合された導体ピンＰに、スリーブＳＬより導出された各巻線Ｃ１，Ｃ２の一端を数ターンに亘って巻回した後に、巻回部分を半田付けして巻線Ｃ１，Ｃ２を導体ピンＰに半田接合する。
上記例はピン状の導体に各巻線Ｃ１，Ｃ２を巻回して半田付けを行ったものであるが、図１５に示す接合方法は、モールド材Ｍにより固着された板状導体ＰＣの先端より所定位置で左右方向から切り込みＫを形成した後に、板状導体ＰＣに巻線Ｃ１，Ｃ２の先端部分を載置して、板状導体ＰＣを各切り込みＫに沿って巻線Ｃ１，Ｃ２方向に折り曲げ、畳み込んでかしめる。そして、かしめ部分より巻線Ｃ１，Ｃ２の先端にかけて半田付けをして接合する。
【０００４】
上記、例は板状導体ＰＣの先端部分を巻線Ｃ１，Ｃ２にかしめて巻線を板状導体ＰＣに固定したが、図１６に示す例は、モールド材Ｍに固着された板状導体ＰＣに対し、一部Ｕ字状の切欠部Ｕを形成した板状の絶縁物ＩＳを垂直に立設し、前記切欠部Ｕ内に巻線Ｃの先端部分を載置した後に、巻線Ｃの先端部分を板状導体ＰＣに溶接Ｗする。
【０００５】
上記例は板状導体ＰＣにＵ字状の切欠部Ｕを形成した板状の絶縁物ＩＳを垂直に立設し、その切欠部Ｕで巻線Ｃを固定した状態で溶接するようにしたが、図１７に示す例は、モールド材Ｍにより固着された板状導体ＰＣの先端を所定幅でＬ字状に折り曲げ、この折り曲げ部分に立てに離隔してＵ字状の切欠部Ｕを２つ形成し、この切欠部Ｕに各巻線Ｃ１，Ｃ２の先端部分を載置した状態で、巻線Ｃ１，Ｃ２の先端を板状導体ＰＣに半田付けする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の板状と線材との接合は以上の方法で接合されたが、図１２，１４に示す接合方法であると、線材の径が巻き付け対象である導体の径に比べて大きい場合は、線材が導体に密着しにくいため、接続不良が発生したり、溶着部より線材が離れてしまい断線が発生するという問題点があった。このような接続不良や断線は、導体に複数の線材を巻き付ける場合、特に、線材の径が導体の径より大きな場合に頻繁に発生する。
【０００７】
また、図１３に示すように板状導体に形成した孔部に線材を挿入して双方を溶接した構造であると、線材の径と孔部の径との差が小さくないと安定して溶接ができないが、線材の径と孔部の径の差を小さくすると、線材の挿入が困難であり作業性が低下するという問題点があった。
また、銅製の板状導体に形成した孔部に線材を挿入して溶接した構造では、銅、特に純銅を溶融した際に発生するガスの影響により、大気が線材と板状導体の溶着部に混入してブローホール（気泡）が発生しやすくなり、接合強度が低くなるという問題点があった。
【０００８】
また、図１６に示すように導体に対して絶縁物を配置し、この絶縁物に巻線の先端部分を載置した後に、巻線の先端を導体に溶接する方法であると構造が複雑化するという問題点があった。
【０００９】
また、図１４，１５，１７に示すように線材と導体とを半田付けにより接合する方法であると、半田付け時に酸化膜除去用のフラックスによるガスが発生するため作業環境を悪化するという問題点があった。
また、半田付けは、半田が冷えて固化するまで時間を考えると作業時間が長くかかり、作業性が悪く、更に半田付けは接合部の温度が下がった後にクラックが発生し易く、接合の信頼性が低いという問題点があった。
また、半田付け後、機器の洗浄にフロンを使用するため地球環境に良くないという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、板状導体に対する線材の挿入性が良く、しかも両者を安定して接合できる導体溶接構造を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による導体溶接構造は、板状導体を切り欠いて切欠部を形成し、切欠部を板状導体に対して線材を挿入する挿入部とするとともに、板状導体に切欠部の底部方向に向けて切り込みを入れることによって脆弱部を形成し、板状導体は、脆弱部を支点として切欠部を挟む両側の導体部を導体部が対向する方向に曲げて線材をかしめ、挿入部に挿入した線材を挿入地点近傍で板状導体に溶着するものである。
【００１３】
この発明による導体溶接構造は、切欠部を、板状導体をＵ字状に切り欠いて形成したものである。
【００１４】
この発明による導体溶接構造は、切欠部を、板状導体をＶ字状に切り欠いて形成したものである。
【００１５】
この発明による導体溶接構造は、切欠部を、板状導体をＶ字状に切り欠き、且つ、Ｖ字状の切欠部の底部よりＵ字状に切り欠いて形成したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に関連する参考例１に係る導体溶接構造を図１（ａ），（ｂ）に従って説明する。
本参考例に係る板状導体ＰＣは、プレス機械による穴抜き加工時にバーリング加工により図１の（ａ）に示す様に、穴の抜き打ち方向に向けて折り返し部分をＲ形状とする返しＱがバーリング穴ＢＨを形成する孔部Ｈの周囲に形成される
線材Ｌは、図１の（ａ）の縦断面図である図１の（ｂ）に示す様に板状導体ＰＣの背面より返しＱに沿って孔部Ｈに挿入されたならば、アーク溶接により線材Ｌを返し部Ｑに溶着させることにより線材Ｌと板状導体ＰＣとが溶融して接合Ｗが行われる。
【００２０】
図１の（ｂ）に示すように、線材Ｌを孔部Ｈに挿入する際に、線材Ｌの先端はＲ形状の返し部Ｑの内周面に沿って孔部Ｈを円滑に貫通するため、板状導体ＰＣへの線材Ｌの挿入性が向上する。
また、孔部Ｈの周囲に所定の高さの返しＱが形成されているため、線材Ｌと孔部Ｈとのクリアランスが大きくても、返しＱの内壁面と線材Ｌとの間でも溶接が行われることで、溶接面積を大きくとれ、安定した溶接Ｗが可能となる。
【００２１】
実施の形態１に関連する参考例２に係る導体溶接構造を図２に従って説明する。
本参考例に係る板状導体ＰＣは、先端部より長手方向に所定の長さのＵ字状切欠部Ｕを形成する。このＵ字状切欠部Ｕに線材Ｌの先端部分を挿入し、Ｕ字状切欠部Ｕにおける線材挿入部分近傍をアーク溶接等により溶融させて両者を接合Ｗする。
この結果、Ｕ字状切欠部Ｕの底部の周囲形状と線材Ｌの周囲形状が一致しているため、線材Ｌを板状導体ＰＣに密着して接合できる。
【００２２】
実施の形態１に関連する参考例３に係る導体溶接構造を図３に従って説明する。
本参考例に係る板状導体ＰＣは、先端部より長手方向に所定の長さでＶ字状切欠部Ｖを形成する。このＶ字状切欠部Ｖに線材Ｌの先端部分を挿入し、Ｖ字状切欠部Ｖにおける線材挿入部分近傍をアーク溶接等により溶融させて両者を接合Ｗする。
このように切欠部ＶをＶ字状に形成することで、挿入口がＵ字に比べ広がるため、板状導体ＰＣに対する線材Ｌの挿入性が向上すると共に、線材Ｌの径によらず、その側面の一部を切欠部Ｖの内側縁部に密着させることができるので、接触不良等を確実に防止できる。
【００２３】
実施の形態１に関連する参考例４に係る導体溶接構造を図４に従って説明する。
本参考例に係る板状導体ＰＣは、先端部より所定の長さでＶ字状の切欠部を形成し、このＶ字状切欠部の底部より所定の大きさでＵ字状の切欠部を形成し、複合切欠部ＵＶを形成する。
この複合切欠部ＵＶに線材Ｌの先端部分を挿入し、Ｕ字状切欠部における線材挿入部分近傍をアーク溶接等により溶融して両者を接合Ｗする。
このように、線材の挿入口の切欠をＶ字とし、線材を板状導体ＰＣに接触させる切欠部をＵ字状とすることで、板状導体ＰＣに対する線材Ｌの挿入性が向上すると共に、Ｕ字状切欠部において線材Ｌを板状導体ＰＣに密着して接合Ｗできる。
【００２４】
実施の形態１に関連する参考例５に係る導体溶接構造を図５（ａ），（ｂ）に従って説明する。
本参考例に係る板状導体ＰＣは図５の（ａ）に示すように先端部より所定の長さでＵ字状切欠部Ｕを形成すると共に、このＵ字状切欠部Ｕを挟んだ左右の板状導体ＰＣ１，ＰＣ２に、Ｕ字状切欠部Ｕの底部近傍より基端部に向かって斜めに折り曲げ部ＢＴを設定する。
次に、線材ＬをＵ字状切欠部Ｕの底部まで挿入したならば、図５の（ｂ）に示すように、Ｕ字状切欠部Ｕを挟んだ左右の板状導体ＰＣ１，ＰＣ２を折り曲げ部ＢＴに沿って線材Ｌの先端方向に向けて折り曲げ、板状導体ＰＣ１，ＰＣ２で線材Ｌを挟み込んでかしめ、線材Ｌの挿入部分をアーク溶接等により溶融させて板状導体ＰＣ１，ＰＣ２に接合する。
このように線材Ｌの周囲は広く板状導体ＰＣ１，ＰＣ２で挟持されているため、溶接用の電子ビームの狙い位置ずれ裕度が広くなり、溶接の安定性が向上する。また、複数の線材を安定して溶接することができる。
【００２５】
実施の形態１に係る導体溶接構造を図６に従って説明する。
本実施の形態に係る板状導体ＰＣは先端部より所定の長さでＵ字状切欠部Ｕを形成する。更に、板状導体ＰＣの左右両端に、脆弱部Ｋを形成する切り込みを、Ｕ字状切欠部Ｕの底部方向に一定の深さで刻む。
線材Ｌの先端部分をＵ字状切欠部Ｕの底部に密着した後に、Ｕ字状切欠部Ｕの両側の導体部である板状導体ＰＣ１，ＰＣ２を切欠部Ｕの方向に所定の冶具で寄せるように押圧すると、板状導体ＰＣ１，ＰＣ２は脆弱部Ｋで折れ曲がり、線材Ｌを板状導体ＰＣ１，ＰＣ２でかしめる。
このように板状導体ＰＣの左右に切り込みを刻むことで、この脆弱部Ｋはかしめの支点となるために、板状導体ＰＣの横幅が広い場合でも、低い荷重で線材Ｌのかしめが可能となり、かしめ状態のバラツキが小さくなって接合が安定する。
また、かしめのための荷重を低くできることで、板状導体ＰＣを支持するモールド材へのかしめ時における機械的影響を低減できる。
【００２６】
実施の形態１に関連する参考例６に係る導体溶接構造を図７に従って説明する。
本参考例に係る板状導体ＰＣは、先端部分をＵ字状に折り曲げ、この折り曲げ部Ｕに線材Ｌを挿入した後に、板状導体ＰＣの先端部分をかしめる。
このように線材Ｌの周囲は、広く板状導体ＰＣで挟持されているため、溶接用の電子ビームの狙い位置ずれ裕度が広くなり、溶接の安定性が向上する。
【００２７】
実施の形態１に関連する参考例７に係る導体溶接構造を図９に従って説明する。
図９はスタータにおけるＳ端子を構成するブラケット（アース電位）Ｂに、絶縁材であるモールドＭを介して接続、固着した板状導体ＰＣに対して長手方向に形成したＶ字状切欠部Ｖを示すものである。そして、このＶ字状切欠部Ｖにスタータを構成する電磁スイッチＭＳの吸引コイルおよび保持コイルから引き出した線材Ｃ１、Ｃ２の先端部を挿入し、２本の線材Ｃ１，Ｃ２を共にＶ字状切欠部Ｖで板状導体ＰＣに溶接する。
【００２８】
次に、図９に示すＳ端子ＴＳを使用したスタータの構成を特に電磁スイッチＭＳの周囲に限り図１１に従って説明する。
図１１はスタータの全体構成を示す図であり、図中、電磁スイッチＭＳ（図１１では符号ＭＳに対して符号２を付する。）はモータ３の主軸に一端が係合され、他端がエンジンのリンクギヤ１０に噛み合うピニオンギヤ９が接続されたシャフトの外周面に配置される。そして、電磁スイッチ２は、起磁力によりシリンダＳ内に吸引されシャフトの外周面に沿って所定距離に亘って移動するプランジャ１１と、プランジャ１１の周囲に巻回され起磁力を発生する吸引および保持コイル２ａ．２ｂより構成される。
吸引コイル２ａおよび保持コイル２ｂの巻線である線材Ｃ１，Ｃ２の一端は、スタータのハウジング１４の表面に露呈したＳ端子５を通して外部より導入された板状導体であるターミナル５ａに溶着される。
板状導体はハウジング１４の外部で何れの方向に屈曲して電源プラグを受けることができるため、スタータの配置の自由度が広がる。
次にスタータの動作の概要について説明する。
自動車のキースイッチがＯＮになると、図示しないバッテリの電圧がターミナル５ａを通してＳ端子５に印加される。その結果、マグネットスイッチ２を構成する吸引コイル２ａ、保持コイル２ｂに電流が流れ、コイルに発生する起磁力によりプランジャ１１がピニオン９側に吸引される。その結果、プランジャ１１に取り付けられたシフトプレート１３が可動接点部１２を取り付けたロッド（図示せず）を引っ張り可動接点部１２を閉成する。
可動接点部１２の閉成により、モータ３にバッテリからの電力が供給され、モータ３が回転する。回転と同時にプランジャ１１によりオーバランニングクラッチ４が前方に押し出され、オーバランニングクラッチ４に取り付けられたピニオン９がエンジンのリンクギヤ１０に噛み合いエンジンを始動させる。
【００２９】
尚、上記実施の形態１および参考例１〜６において、溶接は図８に示すようにアーク時間２００ｍｓｅｃ以下の条件でＴＩＧ溶接により行ってもよい。このように、溶接を短時間で実施することにより絶縁皮膜やモールドへの熱的影響を抑制できる。また、実施の形態１および参考例１〜６において、板状導体ＰＣを真鍮で構成することで、ブローホールが抑制でき、高い接合強度が得られる。
また、溶接方法としては、電子ビーム溶接方法、レーザ溶接方法、プラズマ溶接方法の何れを使用してもよい。
【００３０】
次に、溶接時間、溶接電流を変化させて適切な溶接状態を得る条件を図１０（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
なお、図１０（ａ）は無酸素銅の板状導体に形成したＶ状切欠部に、線径φ０．６ｍｍの線材、且つ、線径φ１．０ｍｍの線材を挿入し、線材と板状導体を線材挿入部分近傍でＴＩＧ（ティグ）溶接により溶融して接合した場合を示す。
【００３１】
また、図１０（ｂ）は真鍮の板状導体に形成したＶ状切欠部に、断面がＵ字形状の線径φ０．６ｍｍの線材、且つ、線径φ１．０ｍｍの線材を挿入し、線材と板状導体を線材挿入部分近傍でＴＩＧ（ティグ）溶接により溶融して接合した場合を示す。
尚、図１０（ａ），（ｂ）において、×印は溶接不足が生じる溶接時間と溶接電流との関係を示し、○印は溶接ＯＫ（良好）となる溶接時間と溶接電流との関係を示し、△印は溶接過多となる溶接時間と溶接電流との関係を示す。
図１０（ａ）と図１０（ｂ）における溶接状況を比較すると、板状導体を真鍮で形成した場合、無酸素銅で形成した板状導体に比べ６０Ａから１００Ａという低い溶接電流であっても溶接時間の設定によっては良好な溶接が期待できる。
また、各板状導体における引張強度に関していえば、、板状導体を無酸素銅、溶接電流１５０Ａ，溶接時間６０ｍｓｅｃとした場合と、板状導体を真鍮、溶接電流１１０Ａ，溶接時間６０ｍｓｅｃとした場合とでは、図１０（ｃ），（ｄ）に示すような結果が得られる。
即ち、径φ０．６ｍｍの線材、径φ１ｍｍの線材をそれぞれ溶接電流１５０Ａ、溶接時間６０ｍｓｅｃの条件でＴＩＧ溶接により無酸素銅の板状導体に接合した状態を５回繰り返し、それぞれの状態で線材と板状導体間の引張強度試験を行った結果、５回の引張強度試験における引張強度の平均値（ａｖｇ）は、径φ０．６ｍｍの線材の場合が５３．８６に対して径φ１ｍｍの線材の場合は１０２，６４である。
また、即ち、径φ０．６ｍｍの線材、径φ１ｍｍの線材をそれぞれ溶接電流１１０Ａ、溶接時間６０ｍｓｅｃの条件でＴＩＧ溶接により溶融させて真鍮の板状導体に接合した状態を５回繰り返し、それぞれの状態で線材と板状導体間の引張強度試験を行った結果、５回の引張強度試験における引張強度の平均値（ａｖｇ）は、径φ０．６ｍｍの線材の場合が８０．３６に対して径φ１ｍｍの線材の場合は１６２，６８４である。
従って、同一径の線材であっても、線材を真鍮の板状導体にＴＩＧ溶接により接合した場合の方が引張強度が高いことが分かる。
これは、即ち、雰囲気ガスとしてのアルゴンガス中で真鍮の板材導体にアークを吹き付けた場合、真鍮から発生する亜鉛ガスはアルゴンガスと混じり合い密度の高いガスが板状導体を覆うことで、板状導体の下方の大気は板状導体を避けることで溶着部にブローホールの原因となる気泡が混入することがないためである。
【００３２】
【発明の効果】
この発明による導体溶接構造は、板状導体を切り欠いて切欠部を形成し、切欠部を板状導体に対して線材を挿入する挿入部とするとともに、板状導体に切欠部の底部方向に向けて切り込みを入れることによって脆弱部を形成し、板状導体は、脆弱部を支点として切欠部を挟む両側の導体部を導体部が対向する方向に曲げて線材をかしめ、挿入部に挿入した線材を挿入地点近傍で板状導体に溶着することで、線材が板状導体と密着して溶接されるため接合の信頼性が向上するとともに、板状導体の幅が広い場合でも低い荷重で線材の下締めが可能となり、かしめ状態のばらつきが小さくなって接合が安定するという効果がある。
【００３４】
この発明によれば、切欠部を、板状導体をＵ字状に切り欠いて形成したことで、線材と板状導体が切欠部分において密着することで線材の安定性が向上するという効果がある。
【００３５】
この発明によれば、切欠部を、板状導体をＶ字状に切り欠いて形成したことで、線材の挿入口が広がるため線材の挿入性が向上するという効果がある。
【００３６】
この発明によれば、切欠部を、板状導体をＶ字状に切り欠き、且つ、Ｖ字状の切欠部の底部よりＵ字状に切り欠いて形成したことで、線材の挿入性が向上すると共に、線材と板状導体がＵ字状の切欠部分において密着することで安定した接合を期待できるという効果がある。
【００４０】
この発明によれば、板状導体に真鍮を用いたことで溶着部のブローホールを抑制できるため接合の信頼性が向上するという効果がある。
【００４１】
この発明によれば、溶接時間を２００ｍｓｅｃ以下でＴＩＧ溶接行うことで、溶着部周囲の熱的影響を抑制することができるという効果かがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に関連する参考例１に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図２】実施の形態１に関連する参考例２に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図３】実施の形態１に関連する参考例３に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図４】実施の形態１に関連する参考例４に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図５】実施の形態１に関連する参考例５に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図６】実施の形態１に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図７】実施の形態１に関連する参考例６に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図８】導体接合持における溶接時間と溶接電流との関係を示した図である。
【図９】実施の形態１に関連する参考例７に係る導体溶接構造を説明する図である。
【図１０】本発明における導体溶接構造において溶接状態の良し悪しを判定する条件を図表したものである。
【図１１】本発明における導体溶接構造をＳ端子と電磁スイッチの線材の接合に採用したスタータの全体構成を示す図である。
【図１２】従来の導体溶接構造を説明する図である。
【図１３】従来の導体溶接構造を説明する図である。
【図１４】従来の導体溶接構造を説明する図である。
【図１５】従来の導体溶接構造を説明する図である。
【図１６】従来の導体溶接構造を説明する図である。
【図１７】従来の導体溶接構造を説明する図である。
【符号の説明】
ＰＣ板状導体、Ｌ線材、Ｈバーリング穴、Ｗ溶接部、ＵＵ字状切欠部、ＶＶ字状切欠部、ＵＶ複合切欠部。

Claims

板状導体を切り欠いて切欠部を形成し、前記切欠部を前記板状導体に対して線材を挿入する挿入部とするとともに、前記板状導体に前記切欠部の底部方向に向けて切り込みを入れることによって脆弱部を形成し、前記板状導体は、前記脆弱部を支点として前記切欠部を挟む両側の導体部を前記導体部が対向する方向に曲げて前記線材をかしめ、前記挿入部に挿入した前記線材を挿入地点近傍で前記板状導体に溶着することを特徴とする導体溶接構造。
前記切欠部を、前記板状導体をＵ字状に切り欠いて形成したことを特徴とする請求項１に記載の導体溶接構造。
前記切欠部を、前記板状導体をＶ字状に切り欠いて形成したことを特徴とする請求項１に記載の導体溶接構造。
前記切欠部を、前記板状導体をＶ字状に切り欠き、且つ、Ｖ字状の切欠部の底部よりＵ字状に切り欠いて形成したことを特徴とする請求項１に記載の導体溶接構造。
前記板状導体を真鍮で構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導体溶接構造。
前記板状導体と線材とをＴＩＧ溶接により溶着したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導体溶接構造。
前記ＴＩＧ溶接を行う場合、溶接時間は２００ｍｓｅｃ以下としたことを特徴とする請求項６に記載の導体溶接構造。
前記線材は、スタータにおけるモータにバッテリからの電力の入り切を行う可動接点を駆動するプランジャのコイル巻線であり、前記板状導体は前記コイル巻線の先端部分を電気的に接続し、コイルの励磁電圧が供給される端子であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の導体溶接構造。