JP5099715B2 - 圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリ及びその製造方法に係り、より詳しくは、コネクタに設けられたターミナルと、これに連結されるコイルのワイヤとの間に、保護コーティング部が形成された圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリ及びその製造方法に関する。

圧縮機用電磁クラッチは、電源供給の際に、巻線されたコイルの電磁気誘導により磁場を形成する電気装置である。電磁クラッチによって形成された磁力のため、圧縮機駆動軸のディスクがプーリーの摩擦面側に吸引され、動力的に連結されることによって、エンジンにより回転するプーリーの駆動力が、圧縮機駆動軸のディスクに伝達される。これにより、電磁クラッチは、コイルに対する電源の印加の有無に応じて、圧縮機に対する動力を断続し、空調装置の冷房システムの作動を制御する。

図１は、従来の技術による圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリの構成を示す斜視図であり、図２は、従来の技術による圧縮機用電磁クラッチを構成するコネクタの要部の構成を示す平面図である。
図１，２によると、圧縮機用電磁クラッチは、エンジンのクランク軸に駆動ベルト（図示せず）で連結され、側面に摩擦面を有するプーリー（図示せず）と、前記プーリーに内蔵され、圧縮機のハウジング（図示せず）に支持されると共に、電源の印加により吸引磁束を発生させるフィールドコイルアセンブリ１と、フィールドコイルアセンブリ１により発生する吸引磁束を用いて、ディスク（図示せず）が前記プーリーの摩擦面に密着し、エンジンの動力を圧縮機の駆動軸に伝達するディスク及びハブ組立体（図示せず）とを備えて構成される。

フィールドコイルアセンブリ１の骨格を形成する胴体部２の内部には、コイルが設けられるが、前記コイルは、ワイヤが巻線されてリング状となる。胴体部２の一側にはコネクタ１０が結合される。コネクタ１０は、外部から電源を供給され、これをターミナル１５を介して胴体部２の内部に伝達し、フィールドコイルアセンブリ１が磁場を形成させる。
コネクタ１０の外観及び骨格は、ハウジング１１によって形成される。
ハウジング１１は、合成樹脂のような絶縁性材質からなる。ハウジング１１の一側には、相対物との結合のために結合部１３が形成され、結合部１３の他側には、ターミナル１５がその一部を突出して設けられている。
この際、図２に示すように、ハウジング１１の内部には、ダイオードＤ及び抵抗Ｒのような電装物が設置される。ダイオードＤ及び抵抗Ｒは、コネクタ１０内でサージ吸収回路を形成するものであり、ターミナル１５と電気的に連結される。

コネクタ１０の製造過程をみると、先ず、ターミナル１５がハウジング１１に一体に形成されるようにインサート射出される。すなわち、金型組立体の内部にターミナル１５を挿入した状態でハウジング１１を射出し、ハウジング１１にターミナル１５が固定された状態で製造される。
このような状態で、ハウジング１１の内部に、ダイオードＤ及び抵抗Ｒが挿入される。この際、ダイオードＤ及び抵抗Ｒは、ターミナル１５の一端と連結されるように組み立てられ、ハウジング１１の内部にエポキシ樹脂Ｅのような熱硬化性樹脂が注入され、ダイオードＤ及び抵抗Ｒが固定される。

次に、コネクタ１０に胴体部２の内部から延長されるワイヤＷが連結される。より正確には、ターミナル１５の一端に形成された結合部１５’にワイヤＷが挟まれた状態で、結合部１５’が締められると、ワイヤＷが結合部１５’に固定される。
この際、ワイヤＷは、胴体部２の内部に設けられたコイル（図示せず）から延長されるものであり、コイルを構成するワイヤの一部であると考えてもよい。
ワイヤＷとターミナル１５の連結部分には、カバーＣが設けられてもよい。カバーＣは、ワイヤＷとターミナル１５の連結部分を外部から保護するためのものであり、別個物で構成され、ワイヤＷとターミナル１５の連結部分を遮蔽する。
これにより、ターミナル１５とワイヤＷが電気的に連結され、コネクタ１０を介して伝達される電源が、ワイヤＷを介してコイルに伝達される。

最近、本出願人は、ワイヤＷをアルミニウムで製造する技術を開発した。ワイヤＷの材質としては、ターミナル１５の材質と同じ銅材質を使用せず、より軽くてかつ相対的に安価なアルミニウムを用いてコイルが製造されるものである。
しがしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題点があった。
ワイヤＷの材質がターミナル１５の材質と異なると、ターミナル１５とワイヤＷとの間に、異種金属接触腐蝕、すなわち、ガルバニック腐蝕
が生じるようになる。このようなガルバニック腐蝕は、外気に露出している２つの異種金属間の電位差により発生する電子の移動から誘発されるものであり、両金属間の電位差が大きく、または水分に露出する場合にさらに容易に発生する。

銅とアルミニウムとの間は、活性化程度の差が大きく、フィールドコイルアセンブリは、酸素が容易に供給され、温度及び湿度が比較的に高い環境である車両内部で用いられるので、ターミナル１５とワイヤＷとの間には、ガルバニック腐蝕が容易に生じるという問題点があった。
これを解決するために、上述のように、ターミナル１５とワイヤＷの結合部分を別のカバーＣで遮蔽してもよいが、カバーＣは、別物であり、カバーＣとコネクタ１０との間の隙間に水分が浸透し、ターミナル１５とワイヤＷとの間にガルバニック腐蝕が生じる可能性がある。
また、このようなガルバニック腐蝕は、ターミナル１５とワイヤＷとの間に断線をもたらし、結果として、圧縮機用電磁クラッチの動作信頼性を落とすという問題点があった。

特開平09-327147号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、コネクタに設けられたターミナルと、これに連結されるコイルのワイヤとの間に、保護コーティング部が形成されたフィールドコイルアセンブリを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、１側に備わるコネクタ（３０）を通じて外部から電源の供給を受けるフィールドコイルアセンブリにおいて、
前記フィールドコイルアセンブリは、コア（２２）に設けられるとともに、アルミニウムからなるワイヤＷが巻線されて吸引磁束を発生させるコイルと、
前記コア（２２）の一側に設けられ、内部には、銅または銅合金からなるターミナル（５０）が設けられ、前記ワイヤＷの一端と電気的に連結されるコネクタ（３０）を含んでなり
前記ワイヤＷの一端と前記ターミナル（５０）が接触する連結部分の表面のみがコーティングされ、前記連結部分が外部に露出することを防止する保護コーティング部（８０）が形成されて前記ワイヤＷ及び前記ターミナル（５０）が互いに異種金属であるために発生する前記連結部分のガルバニック腐食を防止するようにし、
前記保護コーティング部（８０）は、紫外線硬化塗料またはエポキシ系樹脂塗料を塗布して形成され、
前記ワイヤＷの一端と前記ターミナル（５０）の連結部分を含む前記コネクタ（３０）の一側には、樹脂でモールディングされた遮蔽部（９０）が形成されることを特徴とする。

また、本発明は、１側に備わるコネクタ（３０）を通じて外部から電源の供給を受けるフィールドコイルアセンブリを製造する方法であって、
インサート射出により、内部に銅または銅合金からなるターミナル（５０）が設けられた前記コネクタ（３０）を製造する段階と、
前記ターミナル（５０）にアルミニウムからなるワイヤＷの一端を連結する段階と、
前記ターミナル（５０）とワイヤＷの一端との結合部分の表面に紫外線硬化塗料を塗布した後に紫外線を照射し、あるいは、エポキシ系樹脂塗料を塗布して前記連結部分が外部に露出することを防止する保護コーティング部（８０）を形成し、前記ワイヤＷ及び前記ターミナル（５０）が互いに異種金属であるために発生する前記連結部分のガルバニック腐食を防止するようにする段階と、
前記コネクタ（３０）と前記コイルが連結された状態で、樹脂でモールディングされた遮蔽部（９０）を形成する段階と、
からなることを特徴とする。

本発明によると、フィールドコイルアセンブリを構成するコネクタのターミナルとコイルの連結部分との間に保護コーティング部が形成される。これにより、ターミナルとコイルの連結部分が水分や空気に露出しないようになり、ターミナルとコイルとの間のガルバニック腐蝕が防止され、結果としてフィールドコイルアセンブリの動作信頼性及び耐久性が向上する効果がある。
また、コネクタに遮蔽部が設けられ、保護コーティング部と一緒に、二重でターミナルとコイルの連結部分を遮蔽するようになるので、このようなフィールドコイルアセンブリの動作信頼性及び耐久性がさらに確実に保障される。
さらに、フィールドコイルアセンブリを構成するコネクタを作るための既存の製造過程に、保護コーティング部形成工程が追加できる。したがって、既存の製造工程をそのまま活用することができ、大きな追加費用無しに、ターミナルとコイルの連結部分を保護することができるという効果がある。

従来の技術による圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリの構成を示す斜視図である。 従来の技術によるフィールドコイルアセンブリを構成するコネクタの構成を示す平面図である。 本発明による圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリの好適な実施例の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例を構成するコネクタ及びこれに連結されたコイルのワイヤの構成を示す斜視図である。 本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を順次に示す作業状態図である。 本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を順次に示す作業状態図である。 本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を順次に示す作業状態図である。 本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を順次に示す作業状態図である。 本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を示すフローチャートである。

以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施例について詳述する。
図３は、本発明による圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリの好適な実施例の構成を示す斜視図であり、図４は、本発明の実施例を構成するコネクタ及びこれに連結されたコイルのワイヤの構成を示す斜視図である。
図３，４によると、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリの外観及び骨格を形成するコア２２には、ボビン（図示せず）が設置され、ボビンには、コイル（図示せず）が設けられる。また、ボビンには、コイルを挟んで固定カバー（図示せず）が結合され、コイルを支持する。

コイルは、その内部にワイヤＷが巻線されてなるものであり、略リング状に形成される。コイルの一側には、相違した極を有する２本のワイヤＷがそれぞれ引き出されて形成される。引き出されたワイヤＷの一端は、後述するターミナル５０との連結のためのものである。本実施例において、ワイヤＷは、アルミニウム材質からなる。
コア２２の一側には、コネクタ３０が設けられる。コネクタ３０は、一種の電気連結具として、相対コネクタ（図示せず）と連結され、外部の電源をコイルに伝達する役割をする。図４に示すように、コネクタ３０は、ハウジング３１からなり、ハウジング３１は、合成樹脂のような絶縁性材質の射出成形によって形成される。

ハウジング３１の外面には、射出溝３５が凹設される。射出溝３５は、ハウジング３１の射出過程で、その内部に組み立てられる、後述する電装物６０、７０が遊動することを防止するためのものである。より正確には、射出金型には、射出溝３５を形成するためのコア（図示せず）が設けられ、コアによって、電装物６０、７０の位置が固定される。
図４には、１つの射出溝３５が示されているが、これに限定されず、ハウジング３１の上面及び下面に多数個形成されてもよい。

ハウジング３１の一側には、固定突起３７が設けられる。固定突起３７は、コネクタ３０をフィールドコイルアセンブリ２０のコア２２に固定させるためのものである。このため、固定突起３７は、図示のようにハウジング３１の後端に一対で設けられる。
図４に示すように、ハウジング３１の内部には、ターミナル５０が設けられる。ターミナル５０は、外部の電源を、フィールドコイルアセンブリ２０の内部の巻線されたコイルに伝達するためのものであり、電気伝導性の良好な金属材質からなる。ターミナル５０は、ハウジング３１の内部に一対で設けられる。本実施例では、ターミナル５０は、銅または黄銅のような銅合金からなる。

ターミナル５０の骨格は、バー状の胴体５１によって形成され、その両端５２、５５は、それぞれコネクタ（図示せず）及びコイルのワイヤＷと連結される。
この際、ターミナル５０の胴体５１には、結合スロット５６が形成される。結合スロット５６は、胴体５１の一部が切り欠かれて形成されるものであり、後述する電装物６０、７０のリード線６２、７２が結合される部分である。本実施例において、結合スロット５６は、胴体５１の一部を貫通した形態で形成されるが、これに限定されるものではない。
すなわち、結合スロット５６の一側に該当する胴体５１の一部が切り欠かれ、ターミナル５０と外部が連通して形成されてもよい。

結合スロット５６の一側には、スロットブリッジ５７が設けられる。スロットブリッジ５７は、結合スロット５６が切り欠かれる過程で形成されるものであり、結合スロット５６を横切って設けられる。すなわち、結合スロット５６とスロットブリッジ５７との間には、電装物６０、７０のリード線６２、７２が通過可能な所定の空間が形成される。
ターミナル５０の一端には、結合部５８が設けられる。結合部５８は、ワイヤＷとの電気的連結のためのものであり、その間にワイヤＷが挿入可能な所定の空間が形成される。すなわち、結合部５８にワイヤＷが挿入された状態で、結合部５８が締められることにより、ワイヤＷがターミナル５０に固定される。

ターミナル５０には、電装物６０、７０が電気的に連結される。電装物６０、７０は、コネクタ３０にサージ吸収回路を構成するためのものであり、放電素子６０と残留磁場除去素子７０で構成される。本実施例では、放電素子６０と残留磁場除去素子７０は、それぞれダイオード及び抵抗で構成されるが、これに限定されるものではない。また、サージ吸収回路は、ダイオード６０のみで構成されてもよい。ダイオード６０及び抵抗７０は、それぞれ対をなすターミナル５０に電気的に連結される。

ダイオード６０及び抵抗７０には、リード線６２、７２が設けられる。リード線６２、７２は、ターミナル５０との電気的な連結のためのものであり、一側に長く延長されて形成される。より正確には、リード線６２、７２の一端６５、７５が、ターミナル５０のスロットブリッジ５７によって、結合スロット５６に固定されることにより、ダイオード６０及び抵抗７０とターミナル５０との間が電気的に連結される。
ターミナル５０の結合部５８とワイヤＷが結合される部分には、保護コーティング部８０が形成される。保護コーティング部８０は、ターミナル５０の結合部５８とワイヤＷを取り囲む一種の膜であり、ターミナル５０とワイヤＷの連結部分が、水分や空気に露出することを防止する役割をする。

好ましくは、保護コーティング部８０は、紫外線硬化塗料（ＵＶ塗料）をコートして形成される。紫外線硬化塗料は、一定の波長の紫外線に露出すると、極めて短時間内に塗膜が硬化する塗料を指し、このような紫外線硬化塗料を用いたコーティングは作業速度が速く、耐腐蝕性及び絶縁性、また耐熱性に優れるという長所を有する。
もちろん、保護コーティング部８０は、必ずしも紫外線硬化塗料を塗布して形成されるものではなく、シリコンやエポキシ系樹脂塗料を始めとしたその他の多様なホットメルト系樹脂を用いて形成されてもよい。

このような保護コーティング部８０による腐蝕防止の効果について、実験を通じて調べた結果を表１に示す。
本実験は、本発明の実施例によるフィールドコイルアセンブリを４８時間の間浸水した後、漏れ電流を測定した値を、従来技術によるフィールドコイルアセンブリと比較したものである。フィールドコイルアセンブリの防水性及び絶縁性に優れるほど、漏れ電流値が小さくなるので、これにより、保護コーティング部８０の効果が分かる。本実験は、計５回にわたって行われる。

本実験によると、従来技術によるフィールドコイルアセンブリ、すなわち、保護コーティング部８０が設けられていないフィールドコイルアセンブリに比べて、本発明の実施例によるフィールドコイルアセンブリの漏れ電流が平均的に１／３０に過ぎないことが分かる。これは、本発明の実施例によるフィールドコイルアセンブリの防水性及び絶縁性が、保護コーティング部８０が設けられていないフィールドコイルアセンブリに比べて、飛躍的に改善されたことを意味する。すなわち、保護コーティング部８０によって、ワイヤＷ及びターミナル５０の連結部分がさらに確実に保護されることを示すものである。

図３に示すように、ターミナル５０とワイヤＷの結合部分に該当するハウジング３１の一側には、遮蔽部９０が形成される。遮蔽部９０は、ターミナル５０とワイヤＷが結合され、その間に保護コーティング部８０が形成された後、射出成形により形成されるものであり、露出した状態であったターミナル５０とワイヤＷの結合部分を遮蔽するようになる。
これは、ターミナル５０とワイヤＷの連結部分を保護コーティング部８０と一緒に二重で絶縁し、水分や空気への露出をさらに確実に遮断するためのものである。

以下、本発明による圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリ及びその製造方法によって、フィールドコイルアセンブリが製造される過程について説明する。
図５乃至図８は、本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を順次示す作業状態図であり、図９は、本発明の実施例によって、圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリを製造する過程を示すフローチャートである。
これによると、先ず、ハウジング３１の射出成形に先立って、ターミナル５０とサージ吸収回路を構成する電装物６０、７０が組み立てられる。より正確には、ダイオード６０と抵抗７０のリード線６２、７２が、それぞれターミナル５０の結合スロット５６に整列される。この際、結合スロット５６が多数個形成される場合は、リード線６２、７２は、多数個の結合スロット５６をそれぞれ横切るように整列される。

このような状態で、ターミナル５０のスロットブリッジ５７がリード線６２、７２の方向に加圧されて塑性変形される。この際、スロットブリッジ５７を変形させる工程は、プレス金型を用いて行われてもよい。
このようにスロットブリッジ５７を加圧して塑性変形すると、リード線６２、７２は、スロットブリッジ５７と結合スロット５６との間に圧着されて堅固に固定される。このような様子を図５に示す。
次に、ダイオード６０及び抵抗７０とターミナル５０の組立体が射出金型の内部に位置すると、インサート射出によって、ハウジング３１が製造される（Ｓ１００）。
より正確には、ターミナル５０及びサージ吸収回路を構成する電装物６０、７０の組立体が、ハウジング３１を形成するための金型組立体内のキャビティに位置された状態で、溶融樹脂を注入してコネクタ３０が製造される。このような様子を図６に示す。

このように製造されたコネクタ３０は、フィールドコイルアセンブリ２０のコア２２に設けられたコイルに連結される（Ｓ１１０）。
すなわち、ターミナル５０の結合部５８が、コイルを構成するワイヤＷの引き出された一端と連結される。この際、ワイヤＷがターミナル５０の結合部５８間に挿入された状態で、結合部５８が塑性変形すると、ワイヤＷがターミナル５０に堅固に連結される。このような様子を図７に示す。

次に、ターミナル５０とワイヤＷの結合部分に紫外線硬化塗料が塗布される。また、紫外線硬化塗料が塗布された部分に紫外線が照射されると、紫外線硬化塗料が硬化される（Ｓ１２０）。この際、紫外線硬化塗料は、比較的に短時間内に硬化するので、作業時間が短縮される。このようになると、ターミナル５０とワイヤＷの結合部分には、保護コーティング部８０が形成される。この様子を図８に示す。
これにより、保護コーティング部８０によって、ターミナル５０とワイヤＷの結合部分が取り囲まれるので、結合部分に水分が浸透し、または結合部分が外気に露出することが防止され、ワイヤＷとターミナル５０の材質が異なっても、両者間にガルバニック腐蝕の生じることが防止される。

最後に、コネクタ３０とコイルが連結された状態で、インサート射出（モールディング）されると、コネクタ３０の一側に遮蔽部９０（図３参照）が形成される（Ｓ１３０）。遮蔽部９０は、コネクタ３０のターミナル５０とコイルのワイヤＷが連結される部分に形成され、保護コーティング部８０と一緒に、二重でターミナル５０とワイヤＷの連結部分を保護する役割をする。
このように組み立てられたフィールドコイルアセンブリ２０には、コネクタ３０を介して外部から電源が供給される。すなわち、コネクタ３０のターミナル５０と相対コネクタのターミナルが電気的に連結され、同時にターミナル５０は、ワイヤＷと連結されることにより、外部の電源がコイルに伝達される。

この際、ワイヤＷとターミナル５０は、相異なる材質、すなわち、アルミニウムと銅からなるが、ワイヤＷとターミナル５０の連結部分には保護コーティング部８０が形成され、両者間にガルバニック腐蝕の生じることが防止される。もちろん、遮蔽部９０もまた、ターミナル５０とワイヤＷの連結部分に水分が浸透することを一緒に防止する。
また、外部の電源がコイルに伝達されることにより、ワイヤＷが巻線されたコイルは、磁気誘導により磁場を形成し、それによる磁力を用いて、プーリーの摩擦面側に圧縮機駆動軸のディスクが吸引されて動力的に連結される。このようになると、エンジンによって回転するプーリーの駆動力が圧縮機に伝達され、圧縮機が作動する。
上述した２つの実施例では、２種のコネクタ３０をそれぞれ挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、フィールドコイルアセンブリ２０を構成するコイルと連結されるその他の多様な形状のコネクタ３０に適用され得る。

２０ フィールドコイルアセンブリ
２２ コア
３０ コネクタ
３１ ハウジング
３５ 射出溝
５０ ターミナル
６０ ダイオード、電装物
７０ 抵抗、電装物
８０ 保護コーティング部
９０ 遮蔽部

Claims (2)

1. １側に備わるコネクタ（３０）を通じて外部から電源の供給を受けるフィールドコイルアセンブリにおいて、
   前記フィールドコイルアセンブリは、コア（２２）に設けられるとともに、アルミニウムからなるワイヤＷが巻線されて吸引磁束を発生させるコイルと、
   前記コア（２２）の一側に設けられ、内部には、銅または銅合金からなるターミナル（５０）が設けられ、前記ワイヤＷの一端と電気的に連結されるコネクタ（３０）を含んでなり
   前記ワイヤＷの一端と前記ターミナル（５０）が接触する連結部分の表面のみがコーティングされ、前記連結部分が外部に露出することを防止する保護コーティング部（８０）が形成されて前記ワイヤＷ及び前記ターミナル（５０）が互いに異種金属であるために発生する前記連結部分のガルバニック腐食を防止するようにし、
   前記保護コーティング部（８０）は、紫外線硬化塗料またはエポキシ系樹脂塗料を塗布して形成され、
   前記ワイヤＷの一端と前記ターミナル（５０）の連結部分を含む前記コネクタ（３０）の一側には、樹脂でモールディングされた遮蔽部（９０）が形成されることを特徴とする圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリ。
2. １側に備わるコネクタ（３０）を通じて外部から電源の供給を受けるフィールドコイルアセンブリを製造する方法であって、
   インサート射出により、内部に銅または銅合金からなるターミナル（５０）が設けられた前記コネクタ（３０）を製造する段階と、
   前記ターミナル（５０）にアルミニウムからなるワイヤＷの一端を連結する段階と、
   前記ターミナル（５０）とワイヤＷの一端との結合部分の表面に紫外線硬化塗料を塗布した後に紫外線を照射し、あるいは、エポキシ系樹脂塗料を塗布して前記連結部分が外部に露出することを防止する保護コーティング部（８０）を形成し、前記ワイヤＷ及び前記ターミナル（５０）が互いに異種金属であるために発生する前記連結部分のガルバニック腐食を防止するようにする段階と、
   前記コネクタ（３０）と前記コイルが連結された状態で、樹脂でモールディングされた遮蔽部（９０）を形成する段階と、
   からなることを特徴とする圧縮機用電磁クラッチのフィールドコイルアセンブリの製造方法。

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