JP4921425B2 - 導線接続法ならびに接続端子、固定子および回転電機 - Google Patents

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Description

本発明は、電気的導線の接続法ならびに接続端子、固定子および回転電機に関する。
特許文献1には、複数本の電線をターミナルに挿入して一括ヒュージングすることにより、これらの電線と、ターミナルとを電気的・機械的に接続する技術が開示されている。このようなヒュージング方式の導体接続装置として用いる通電かしめ装置は、互いの間の距離を変化させることができる移動可能な加熱加圧用の一対の電極と、これらの電極の少なくとも一方を移動させるための駆動手段と、両電極に対する通電が可能な電源とを備える。この装置を用いて導線を接続する場合には、個々に絶縁皮膜が施された複数の導線を挿入した筒状のターミナルを、両電極によって把持した状態で両電極に通電するとともに、両電極をさらに接近させてターミナルを加圧する。そして、特許文献1には、複数の導線の一括ヒュージングを行う工程において、対向する電極の位置を機械的手段によって移動量を調整するとともに、通電電流を削減することにより、温度上昇によるターミナル(「圧着接続子」または「スリーブ部品」と称することもある)の潰れ過ぎ、引いては各導線の潰れのバラツキを抑制することができ、したがって、各々の導線を均一に加圧することができると記載されている。
さらに、特許文献1には、従来の、複数本の導線をヒュージングする工程において、加圧面が平らな電極で圧着接続子またはスリーブ部品を潰す場合、挟んだ中央部分と両端部分の潰れ量が少なくなること、この場合、均一な接続状態が得られず、全ての導線の潰れ状態が異なってしまうこと、このような事態に配慮して、通電加熱圧着する電極の位置と通電電流とを調整し、圧着端子またはスリーブ部品の中で導線に加わる力が均一になるように制御することが記載されている。
また、特許文献2には、複数本の被覆電線を撚り合わせるとともに、銅または銅合金版からなる接続端子にフックを形成し、撚り合わせた被覆電線を複数のフックに収納し、電極棒にて複数のフックを加圧変形させて被覆電線を保持し、電極棒に通電して被覆電線の被覆を除去し接続端子のフックに被覆電線を電気的に接続するようにした被覆電線と接続端子の接合方法が開示されている。
多数本の導線の一括ヒュージングを行う工程において、加圧面が平らな電極で圧着接続子またはスリーブ部品を潰す場合、電極で挟んだ中央部分に比べて両端部分の導線の潰れ量は少なくなる。したがって、潰れが少ない導線の周囲は、溶融エナメル被覆が充分に押し出されず、電気的に接続が完成しない状態となる場合がある。
従来、ヒュージング工程で平らな電極で導線の接続部品を潰した場合、潰れた接合部品の両端部分に配置された導線はほとんど潰されることがない。また、中央部に配置された導線は必要以上に潰されて、充分な断面積を確保することができないという問題が発生していた。さらに、潰された接続部品の中央部においても、上下部分と、中央部分では潰れ方が異なり、上下は潰れ量が多く、中央部分は潰れ方が少ない。
以上のように、ヒュージング工程で潰された接続部品の中で配置された導線の位置で潰れ方が異なってしまい、接続する全ての導線が安定した状態で潰される条件がなかった。その結果、潰れが少ない導線の周囲はエナメル被覆が充分に押し出されず、電気的に接続が完成しない状態となる。その逆に中央部分は両端よりも潰れ量が多くなり、導線の機械的引張強度が不足する等の問題があった。
特開平11−40310号公報 特開平5−38583号公報
本発明の目的は、各種電気機器の複数の導線を、加圧通電を利用したヒュージング方式で接続する方法及びその接続端子において、導線の電気的な接続を確実なものとするとともに、接続端子における導線の機械的な引張強度を向上させることにある。
本発明は、基本的には、次のように構成される。
一つは、導線接続法に関する。すなわち、複数本のエナメル被覆導線を接続部品である筒状の圧着接続子に挿入して、この圧着接続子を電極で挟んで加圧し、且つ通電することにより、前記エナメル被覆導線を加熱圧着し、前記圧着接続子とエナメル被覆導線を同時に加圧変形させることにより、溶融されたエナメル被覆を前記圧着接続子から排出して、導線同士を圧着接続子内で電気的に接合するヒュージング工程を有する導線接続法において、このヒュージング工程に先立って次の仮加締め工程がなされる。予め複数本の前記エナメル被覆導線を前記圧着接続子に挿入した後、機械的加圧手段によって、圧着接続子に仮加締めを加える。この仮加締めは、前記圧着接続子のその軸方向と直交する断面の両端又は一端の加圧による広がりを外力で抑えながら該両端又は一端の断面積が小さくなるように前記圧着接続子を仮加締めすることを特徴とする。
もう一つは、接続端子に関する。すなわち、複数本のエナメル被覆導線と、このエナメル被覆導線を接続相手の導電線と電気的に接続するための接続部品となる圧着接続子とを含み、前記エナメル被覆導線は、接続相手の導電線とともに筒状の前記圧着接続子に挿入され、且つヒュージングされて電気的に接続されている接続端子において、前記圧着接続子は、加圧成形された扁平形状の筒形状をなし、前記圧着接続子のその軸方向と直交する断面の両端又は一端が外側に鋭角に細くなる或いは内側に凹む形状にしたことを特徴とする。
本発明によれば、ヒュージング方式の導線接続において、扁平状に加圧変形された筒状の圧着接続子の前記断面における端部に位置する導線の圧着度合いを増して電気的な接続を確実なものとするとともに、接続端子における導線の機械的な引張強度を向上させることができる。
本発明によるヒュージング導線接合法は、以下に述べる機械的プレス手段による仮加締め工程と、その後に行われる加熱加圧電極装置を用いたヒュージング工程とに大別される。
仮加締め工程は、次のようによう行われる。
加圧通電によるヒュージング工程に先立って、図2に示すように、予め複数本のエナメル被覆導線37(符号の37は、エナメル被覆導線1を撚ったものであり、ここでは、撚り線37を便宜上、「エナメル被覆導線」と称する)を筒状の圧着接続子4に挿入した後、図3、図5、図6に示すように、機械的加圧手段12、13によって、圧着接続子4のその軸方向と直交する断面の両端7、8(又は一端)の広がりを外力で抑えながらその両端の断面積が小さくなるように圧着接続子4を仮加締めする。このような仮加締めを行うためには、圧着接続子の断面両端7、8が、例えば図6に示すように外側に鋭角に細くなる、或いは図10に示すように内側に凹むように且つ残り部分が扁平になるように行われることが望ましい。
また、複数のエナメル被覆導線37は、撚り線されて前記断面両端7、8に配置されるのが好ましい。
この仮加締め工程によって、圧着接続子4の軸方向に直交する断面の両端(加圧方向に対して直交する両端でもある)7、8に及ぼされる加圧変形力(仮加締め力)を向上させることができる。その結果、圧着接続子両端7、8からその内側に加わる仮加締め力により、エナメル被覆導線37と圧着接続子4の内周面との間、及びエナメル被覆導線37同士の間、エナメル被覆導線37とその接続対象相手の導体11との間の圧着度合いが高まり、それらの間の空隙をほとんど無くして接続対象部材を密着させることができる。
次いで、ヒュージング工程が次のようにして行われる。仮加締め後の圧着接続子4を、図7に示すように、電極で挟んで加圧し、且つ通電することにより、エナメル被覆導線37を加熱圧着する。この工程で、圧着接続子4とエナメル被覆導線37とを同時に加圧変形させることにより、溶融したエナメル被覆を圧着接続子4から排出する。このようにして、エナメル被覆の除去された導線同士を圧着接続子内で電気的に接合する。
本発明によれば、平らな電極でヒュージングを行うことができるため、接続端子の形状に合わせてヒュージング電極を交換する必要がなくなる。
また、本発明によれば、ヒュージングが完了した状態の接続部品の両端部分に配置された導線も充分に変形し、エナメル被覆が溶融して排出され、電気的に充分な接続状態を得ることができる。
さらに、図を用いて上記最良の形態を具現化するための実施例を説明する。
図1は、本実施例で用いるエナメル被覆導線の断面図である。図2は、本実施例に用いる撚り線を含む導線の束を圧着接続子に挿入した状態の斜視図である。図3は、本実施例の仮加締め工程を示す模式断面図である。図4は、本実施例のヒュージング装置(加熱加圧装置)を示す概略側面図である。図5は、本実施例の仮加締め工程の過程を示す模式断面図である。図6は、本実施例の仮加締め工程の完了状態を示す模式断面図である。図7は、本実施例の仮加締め工程完了後のヒュージング工程を示す模式縦断面図である。図8は、図7のP−P断面図である。
図1において、1は本発明のヒュージングによる接続対象となるエナメル被覆導線であり、2はエナメル被覆導線1のエナメル被覆である。3はエナメル被覆導線1の芯線であり、材質は銅または銅合金が望ましい。本実施例では、エナメル被覆導線1は、回転電機の固定子巻線用を例示する。
図2において、4はエナメル被覆導線1を接続する圧着接続子(接続部品とも呼ぶ)であり、金属製の筒状導体からなる。37はエナメル被覆導線1を複数本束ねて撚り線した撚り線である。5は圧着接続子4の導線接続部である。圧着接続子(筒体)4の内部は、導線装着用の穴6として用いられる。
11は、撚り線37(エナメル被覆導線1)の電気的接続相手となるもう一つの電気的導線である。複数本の導線11は束ねられて、撚り線37と共に圧着接続子4に挿入される。この電気的導線11は、種々の電気機器のリード線などを想定するものである。一例として、多相回転電機の中性点用のリード線が考えられるが、それに限定するものではない。
ここで、多相回転電機として三相回転電機の場合を、図14を用いて説明する。
図14は、本実施例の適用対象となる回転電機の配線を示す概略回路図である。
本実施例における回転電機の固定子のコイルは三相であり、U相コイル101、V相コイル102およびW相コイル103を有する。これらのコイルの中性点16は各相コイルのリード線11の一端で構成され、3本(三相)のリード線11の計3つの端部(3点)からなる。各相の中性点用のリード線11は、上記の撚り線37と既述の仮加締め工程及びヒュージング工程を介して互いに接続される。
この回転電機の電源120は直流であり、三相インバータ110により交流に変換されるようになっている。本実施例では、直流電源を用いているが、これに限定されるものではなく、交流電源を用いることもできる。
図9に、上記中性点用リード線11と中性点連結用の撚り線37とを圧着接続子4を介して互いに連結する具体的形態を、固定子9の巻き線の側面から見た状態を示す。
図9に示すように、3個(三相)の圧着接続子4のうち一つを真ん中の圧着接続子4aとし、真ん中の圧着接続子4aとその両脇に配置された圧着接続子4b,4cとを撚り線37を介して連結すれば、等価的に図14に示すような中性点連結形態を得ることができる。なお、本実施例では、圧着接続子4a、4b間及び4a、4c間を連結する撚り線37をそれぞれ2組と、これらの撚り線37は、各圧着接続子4で中性点用リード線11と接続される。以下に、その導線接続について詳述する。
図3において、7および8は導線接続部5内側の導線装着穴6における径方向の両端部であり、後述する仮加締め金型12、13の加圧方向に対して直交する径方向両端部でもある。また、圧着接続子4の軸方向に直交する両端でもある。リード線11のグループは、圧着接続子4の導線装着穴6の中央領域に束ねられて配置され、2組の撚り線37がリード線11のグループを挟んで導線装着穴6の両端7、8に配置されている。
12および13は圧着接続子4の導線接続部5を仮加締めする一対の仮加締め金型である。一対の対向する仮加締め金型12および13には、導線接続部5と接触する個所に断面が台形形状の溝14および15が設けられている。この台形形状の溝14および15によって圧着接続子4を加圧変形すると、圧着接続子4における導線接続部5の両端部分7および8が鋭角上に外側に細く(狭く)なるように配置されている。仮加締め金型12および13はプレス機構(図示せず)の可動部(図示せず)に取付けられて矢印AおよびBの方向に駆動される。仮加締めする際は、導線接続部5が仮加締め金型12および13によって挟まれるように圧着接続子4の導線接続部5を設置する。
図4において、25はヒュージング装置であり、26はヒュージング装置25のベース板である。27は多相回転電機用の固定子9を搭載する位置決め台である。17および18は定荷重プレス機構(図示せず)の可動部であり、矢印CおよびDの方向に駆動される。可動部17および18には各々、一対の電極棒19および20が取付けられており、仮加締め金型12および13で成形された導線接続部5を所定の荷重で挟むことができるようになっている。電極棒19および20には、所定の電流を流すための導線21および22が接続されている。制御装置(図示せず)を介して電源装置(図示せず)を駆動すると、導線21および22に通電され、電極棒19および20に電流が流れる構造になっている。
定荷重プレス機構(図示せず)が駆動すると、電極棒19および20が圧着接続子4の導線接続部5を加圧するとともに、通電し、導線接続部5を加熱・圧着することができる構造となっている。
以上の構成において、仮加締めを行う場合には、予め圧着接続子4の導線接続部5の導線装着穴6に、回転電機の固定子9(固定子巻線)の中性点にリード線11を挿入すると同時に、その両脇に2組の中性点接続用の撚り線37を挿入する。撚り線37は、導線装着穴6が潰された時(扁平状に加圧変形された時)に両端7、8に位置する場所に挿入する。
その後、一対の仮加締め金型12、13の間に圧着接続子4の導線接続部5を挟み、仮加締め用プレス機構(図示せず)を介して仮加締め金型12を上下往復動(矢印AおよびBの方向)に駆動する。この上下動により金型12を金型13に対して所定の位置まで移動させて圧着接続子4の導線接続部5を押し潰す。このようにして、導線接続部5は図5および図6に示すように潰され、所定の仮加締め形状に成形される。すなわち、プレス機構(図示せず)を駆動して可動部17および18に取付けられた仮加締め金型12および13が導線接続部5を矢印AおよびB方向から挟む。これにより、仮加締め金型12および13に設けられた台形形状の溝14および15によって、導線接続部5(圧着接続子4)の導線接続穴6の両端7および8が鋭角状に狭くなるような所定の仮加締め形状24に成形することができる。この形状24は、圧着接続子4が扁平の断面で六角形状になる。この状態でリード線11の中性点16である1箇所の圧着接続子4の仮加締め工程が完了する。他の中性点16も同様に仮加締め形状24に成形し、仮加締め工程が終了する。
つぎに、ヒュージング工程を図4および7を用いて説明する。
ヒュージング装置25にあるベース板26上の所定の位置決め台27に固定子9を移動し設置する。次のヒュージング工程で定圧プレス機構(図示せず)を駆動し、可動部17および18を各々、矢印Cおよび矢印Dの方向に移動する。仮加締めされた導線接続部5を矢印CおよびDの方向から電極棒19および20の先端の平面部28および29で挟み、所定の厚さになるまで制御装置(図示せず)を駆動し、電源装置(図示せず)から導線21および22を介して所定の電流を電極棒19および20に流す。これにより、導線接続部5が通電加熱され、電極棒19および20が定圧プレス機構(図示せず)によって押されて潰される。以上の動作を繰り返し行うことによって、所定数の圧着接続子4の導線接続部5を全て通電加熱によって潰し、リード線11と撚り線37と圧着接続子4とを電気的に接続する。これにより、回転電機の固定子9に配置された全てのリード線11の中性点16を、圧着接続子4を介して撚り線37に接続することができる。
また、圧着接続子4内に挿入された導線(リード線11及び撚り線37)を導線同士の間、及び導線と圧着接続子4(接続部品)の内周部との間を空隙なく密着させることができる。特に、従来、空隙が生じやすかった圧着接続子4(接続部品)の導線に直交する断面7、8の両端部にも横方向の広がりを抑えつつ、断面積が減少する仮加締めを施すことで、この断面部7、8の導体間が密に圧着し、導体間に空隙が生じることを防止できる。これにより、圧着接続子4による導体接続の向上を図り、且つ導線が脱落することを防止できる。
このようにしてヒュージングを施して電気的に接続した端子を接続端子と呼ぶ。
本発明によれば、撚り中性点の接続状態が電気的に安定した抵抗値を得るとともに、引張強度の向上を図ることができる。
また、本発明によれば、全ての導線が必要な量だけ潰され、所定の接続状態を得ることができる。
図8に示すように、電極棒19および20によりヒュージングが施された導線接続部5には、電極痕38が生じる。
つぎに、図10を用いて本発明による仮加締め工程の他の実施例を説明する。
本実施例においては、仮加締め治具30および31によって圧着接続子4の接続部5を対向する矢印AおよびBの方向から挟み、更に、横押し治具32および33によって、接続部5の仮加締め治具30および31に直交する矢印EおよびFの方向から接続部5を挟むことによって潰す。これにより、圧着接続子4の断面両端7、8の内側に凹み部34および35が形成され、仮加締め形状36となる。これが、圧着接続子4(接続部品)のエナメル被覆導線に直交する断面の両端部7、8に、この断面の中央部に向かって形成された凹形状である。この凹形状は、本図では両端部に形成されているが、これに限定されるものではなく、少なくとも片方の端部に形成されていればよい。
図11は、本発明による他の実施例を示す撚り線を圧着接続子に挿入した状態の斜視図である。本実施例では、接続対象となるすべての導線11’を撚り合わせて一本の撚り線37’を形成し、圧着接続子4の導線装着穴6に挿入されている。本図は仮加締め処理を施す前の状態を示す。
図12は、図11の撚り線および圧着接続子に仮加締め処理を施した状態を示す斜視図である。また、図13は、図12の撚り線および圧着接続子にヒュージング処理を施した状態を示す斜視図である。導線接続部5にはヒュージング処理による電極痕38がある。
また、上述の実施例では、断面形状が左右対称の接続端子を示したが、断面の両端部を同一形状とする必要はなく、片方の端部だけを図6のように細くしてもよい。また、接続端子の断面における片方の端部だけを、図10のように、断面の中央部に向かって凹形状としてもよい。この場合、図6のように細くしたり、図10のように断面の中央部に向かって凹形状としたりした断面の端部に一本の撚り線を配置した構造としてもよい。
また、図10の横押し治具32および33の先端形状は、この図に示す形状に限定されるものではなく、先端形状が平面であってもよいし、更に複雑な形状であってもよい。横押し治具32および33を用いることにより、接続端子の断面における端部の断面積が広がることを抑制することができる。すなわち、断面積を小さくすることができる。さらに言い換えると、この断面の長手方向の寸法増加を抑制することができる。この場合、接続端子の断面の端部は、この断面の長手方向の寸法増加を抑制した痕跡を有することになる。
上述の実施例においては、筒状の圧着接続子を用いているが、圧着接続子の形状はこれに限定されるものではなく、板状の圧着接続子を筒状(リング状)に丸めて使用してもよい。この場合、板状の圧着接続子に複数本のエナメル被覆導線を設置した後、丸めて筒状としてもよいし、板状の圧着接続子を丸めて筒状とした後、上述の筒状の圧着接続子と同様にして複数本のエナメル被覆導線を挿入してもよい。また、板状の圧着接続子を丸めて筒状とする途中で、筒の側面に隙間のある状態、すなわち圧着接続子の断面がC字形状となった状態で、その側面の隙間から複数本のエナメル被覆導線を入れてもよい。
モータ製造業における多相回転電機の固定子のリード線を接続部品に加熱圧着をする製造工程において、固定子コイルの端末等を接続することに有効である。
本発明による実施例で用いるエナメル被覆導線の断面図である。 本発明による実施例を示す撚り線を含む導線の束を圧着接続子に挿入した状態の斜視図である。 本発明による実施例の仮加締め工程を示す模式断面図である。 本発明による実施例のヒュージング装置を示す概略側面図である。 本発明による実施例の仮加締め工程の過程を示す模式断面図である。 本発明による実施例の仮加締め工程の完了状態を示す模式断面図である。 本発明による実施例の仮加締め工程完了後のヒュージング工程を示す模式縦断面図である。 本発明による実施例の仮加締め工程完了後のヒュージング工程を示す模式横断面図である。 本発明による実施例の固定子の導線接続部における撚り線を含む導線の束および圧着接続子の配置を示す上面図である。 本発明による他の実施例の仮加締め工程を示す模式断面図である。 本発明による他の実施例を示す撚り線を圧着接続子に挿入した状態の斜視図である。 図11の撚り線および圧着接続子に仮加締め処理を施した状態を示す斜視図である。 図12の撚り線および圧着接続子にヒュージング処理を施した状態を示す斜視図である。 本発明による回転電機の配線を示す概略回路図である。
符号の説明
1:導線、2:エナメル被覆、3:芯線、4:圧着接続子、5:導線接続部、6:導線装着穴、7、8:両端部、9:固定子、10:コイル、11:リード線、12、13:仮加締め金型、14、15:溝、16:中性点、17、18:可動部、19、20:電極棒、21、22:導線、24:仮加締め形状、25:ヒュージング装置、26:ベース板、27:位置決め台、28、29:平面部、30、31:仮加締め治具、32、33:横押し治具、34、35:内側へこみ部、36:仮加締め形状、37:撚り線、38:電極痕。

Claims (10)

  1. 複数本のエナメル被覆導線を接続部品である筒状の圧着接続子に挿入して、この圧着接続子を電極で挟んで加圧し、且つ通電することにより、前記エナメル被覆導線を加熱圧着し、前記圧着接続子とエナメル被覆導線とを同時に加圧変形させることにより、溶融されたエナメル被覆を前記圧着接続子から排出して、導線同士を圧着接続子内で電気的に接合するヒュージング工程を有する導線接続法において、前記ヒュージング工程に先立って予め複数本の前記エナメル被覆導線を前記圧着接続子に挿入した後、機械的加圧手段によって前記圧着接続子に仮加締めを加える仮加締め工程を含み、この仮加締めは、前記圧着接続子のその軸方向と直交する断面の両端又は一端の加圧による広がりを外力で抑えながら該両端又は一端の断面積が小さくなるように前記圧着接続子を仮加締めすることを特徴とする導線接続法。
  2. 前記圧着接続子の仮加締め工程は、前記圧着接続子の前記断面の両端又は一端が外側に細くなる或いは内側に凹むように、且つ残り部分が扁平になるように行われることを特徴とする請求項1記載の導線接続法。
  3. 前記圧着接続子は、前記加締め工程において、プレス面の断面が台形の凹形状をなす一対の金型により、元々円筒状の圧着接続子を、断面が横広がりの六角形状に加圧変形し、前記ヒュージング工程では、プレス面が平坦な前記電極により、前記六角形状に加圧変形された前記圧着接続子を加圧することを特徴とする請求項1記載の導線接続法。
  4. 前記エナメル被覆導線は、多相回転電機における各相巻線の中性点用のリード線同士と接続される2組の中性点連結用導線であり、撚り線された状態で、前記中性点用のリード線を挟むようにして前記圧着接続子の前記断面の両端に配置されて、仮加締め工程と加圧通電による前記ヒュージング工程とが行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の導線接続法。
  5. 複数本のエナメル被覆導線と、このエナメル被覆導線を接続相手の導電線と電気的に接続するための接続部品となる圧着接続子とを含み、前記エナメル被覆導線は、接続相手の導電線とともに筒状の前記圧着接続子に挿入され、且つヒュージングされて電気的に接続されている接続端子において、前記圧着接続子は、加圧成形された扁平形状の筒形状をなし、前記圧着接続子のその軸方向と直交する断面の両端又は一端が外側に鋭角に細くなる或いは内側に凹む形状にしたことを特徴とする接続端子。
  6. 前記圧着接続子は、扁平の断面が六角形状を呈していることを特徴とする請求項5記載の接続端子。
  7. 複数のエナメル被覆導線は、撚り線されて、前記圧着接続子の前記断面の両端又は一端に配置されていることを特徴とする請求項5記載の接続端子。
  8. 前記エナメル被覆導線は、多相回転電機における各相巻線の中性点用のリード線同士と接続される2組の中性点連結用導線であり、撚り線された状態で、前記中性点用のリード線を挟むようにして前記圧着接続子の前記断面の両端に配置されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の接続端子。
  9. 多相回転電機の固定子において、固定子巻線に請求項8記載の接続端子を具備することを特徴とする固定子。
  10. 多相回転電機において、請求項9記載の固定子を具備することを特徴とする回転電機。
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