JP5385687B2

JP5385687B2 - ヒュージング方法、圧着接続端子及びそれを用いた回転電機

Info

Publication number: JP5385687B2
Application number: JP2009137028A
Authority: JP
Inventors: 徹三田; 隆裕鈴木; 祐二齊藤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-06-08
Also published as: JP2010282914A

Description

本発明は、エナメル被覆電線と圧着接続用スリーブとを熱加締めするヒュージング方法、そのヒュージング方法を用いて製造される圧着接続端子及びそれを用いた回転電機に関する。

導体で形成されたスリーブ等の圧着接続用部品内に、複数のエナメル被覆電線で構成されるリード線の先端部を挿入し、これらを熱加締めすることにより、複数のリード線を一括して電気的かつ機械的に接合するヒュージング方法がある。

従来のヒュージング方法では、加圧面が平らな１対の電極を用いてエナメル被覆電線の先端部および圧着接続用部品（圧着接続用スリーブ）を潰す際、圧着接続用スリーブ内に挿入された複数本のエナメル被覆電線のうち、電線に直交する断面において両端に配置されたエナメル被覆電線の潰れ量は少なくなる。潰れ量の少ないエナメル被覆電線は、通電加熱してもエナメル被覆を溶出することができず、炭化して残存してしまう。そのため、全てのエナメル被覆電線において、均一な接続状態が得られない。

そこで、例えば特許文献１に示すように、通電加熱用の電極の相対的な移動量を調整してエナメル被覆電線を均一に加圧すると同時に、通電電流を削減することにより、温度上昇による圧着接続用スリーブの潰れ過ぎ、ひいては複数のエナメル被覆電線の潰れのバラツキを抑制するヒュージング方法がある。

特開平１１−４０３１０号公報

特許文献１に記載されているような、従来のヒュージング方法は、圧着接続用スリーブ内にエナメル被覆電線が詰まって挿入されている場合、かつ、エナメル被覆電線の本数が１０〜３，４０本程度と少ない本数の場合には有効である。

しかしながら、複数のエナメル被覆電線を圧着接続用スリーブに挿入した際、圧着接続用スリーブの規格やエナメル被覆電線の径及び本数の規定により、圧着接続用スリーブの中空部に隙間を有する場合や、エナメル被覆電線の本数が５０本以上と多い場合には、上述のように、圧着接続用スリーブの断面中央部分に配置されたエナメル被覆電線と比較して断面両端部分に配置されたエナメル被覆電線の潰れ量が少なくなる。従って、潰れが少ない電線の周囲はエナメル被覆が充分に押し出されず、電気的な接続が完成しない状態となる。また、逆に、断面中央部分は断面両端部分よりも潰れ量が多く芯線（エナメル被覆電線の導体）が細くなり、電線の機械的引張強度が不足することがある。

本発明の目的は、上記課題を解決すべく、エナメル被覆電線を電気的及び機械的に十分な接続状態で圧着接続用スリーブに接合することができるヒュージング方法及び圧着接続端子及びそれを用いた回転電機を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明に係るヒュージング方法は、複数本のエナメル被覆電線を中空の圧着接続用スリーブに挿入し、その圧着接続子を加圧すると共に通電加熱して前記圧着接続子と前記エナメル被覆電線を潰しながら前記エナメル被覆電線のエナメル被覆を軟化させて前記圧着接続用スリーブから排出し、前記エナメル被覆電線と前記圧着接続子とを機械的及び電気的に接合するヒュージング方法において、前記複数本のエナメル被覆電線を前記圧着接続用スリーブに挿入し、前記エナメル被覆電線が挿入された前記圧着接続用スリーブを一対の仮加締め用金型の間に挟んで、前記圧着接続用スリーブの前記エナメル被覆電線に直交する断面における径方向の両側を潰す仮加締め工程を行い、仮加締め工程後、前記エナメル被覆電線と前記圧着接続用スリーブとに、前記仮加締め用金型とは異なる電極棒により前記加圧及び通電を行うことを特徴とする方法である。

また、本発明に係る接続端子及びそれを用いた回転電機は、上記のヒュージング方法を用いて作製されるものである。

本発明によれば、エナメル被覆電線を電気的及び機械的に十分な接続状態で圧着接続用スリーブに接合することができる。

エナメル被覆電線の断面図である。複数本束ねたエナメル被覆電線の斜視図である。エナメル被覆電線を圧着接続用スリーブに挿入したときの斜視図である。エナメル被覆電線が挿入された圧着接続用スリーブと仮加締め用金型を示す断面図である。仮加締め工程の途中を示す断面図である。仮加締め工程完了時を示す断面図である。仮加締め後の圧着接続端子を示す斜視図である。ヒュージング装置の概略構成図である。ヒュージング工程を示す断面図である。図９の１０Ａ−１０Ａ線矢視図である。ヒュージング後の圧着接続端子を示す斜視図である。回転電機の固定子の構成を示す上面図である。図１２の回転電機の回路図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、エナメル被覆電線の断面図であり、図２は、図１のエナメル被覆電線を複数本束ねた状態を示す斜視図である。図１に示すように、エナメル被覆電線１は、銅で形成された芯線３と、芯線３を被覆するエナメル被覆２とを有する。図２に示すように、複数本のエナメル被覆電線１は、例えば、回転電機のコイルを構成する巻線、コイルと電源とを接続するリード線、端子間（中性点間）を接続する渡り線として用いられる。本実施形態では、ヒュージングされるエナメル被覆電線１は５０本以上とした（より具体的には、５０〜７０本）。

複数本のエナメル被覆電線１は、その先端部が束ねられて圧着接続用のスリーブ内に挿入され、ヒュージングされて圧着接続端子を構成する。

圧着接続端子の製造方法について説明する。図３に示すように、圧着接続用スリーブ４は、銅で形成された円筒体である。まず、複数本のエナメル被覆電線１を圧着接続用スリーブ４に挿入する。本実施形態では、複数本のエナメル被覆電線１を圧着接続用スリーブ４内に挿入しても、エナメル被覆電線４がスリーブ４の中空部６内で移動できる程度に隙間を有する。すなわち、複数本のエナメル被覆電線１の断面積（エナメル被覆電線１本の断面積と被覆電線の本数との積ではなく、複数本のエナメル被覆電線同士で囲まれた隙間をも含む）が圧着接続用スリーブ４の中空部６の断面積よりも小さい。

エナメル被覆電線１を挿入後、仮加締め用金型を用いて、エナメル被覆電線１と圧着接続用スリーブ４とを仮加締めする。図４は、エナメル被覆電線１が挿入された圧着端子用スリーブ４と、仮加締め用金型１１を示す断面図である。図４に示すように、仮加締め金型１１は、互いに対向する一対の金型１２，１３で構成される。金型１２，１３の互いに対向する面（金型面）１２ａ，１３ａには、半円筒形（断面半円形）の溝１４が形成される。この半円筒形の溝１４は、圧着接続用スリーブ４の外周と同じ曲率半径（アール）を有する。ただし、溝１４の深さは、圧着接続用スリーブ４の外径よりも浅い。仮加締め用金型１１には、金型１２，１３をそれぞれ圧着接続用スリーブ４を押圧する方向（矢印Ａ方向及びＢ方向）へ移動させるためのプレス機構が設けられている（図示せず）。図５に示すように、複数本のエナメル被覆電線１が挿入された圧着接続用スリーブ４を仮加締め用金型１２，１３間に置き、プレス機構を駆動して、金型１２，１３を矢印Ａ及びＢの方向へ移動させて、圧着接続用スリーブ４を挟んで押圧する。これにより、図６に示すように、圧着接続用スリーブ４のエナメル被覆電線１に直交する断面における径方向の両側（両側部７，８）が潰されて、中空部６がほぼ無くなる。図７は、仮加締めされたエナメル被覆電線１の先端部及び圧着接続用スリーブ４を示す斜視図である。図７に示すように、仮加締めは、圧着接続用スリーブ４の長手方向（電線方向）にわたって施される。この仮加締め工程は、後述するヒュージング工程において、全てのエナメル被覆電線１（特に、圧着接続用スリーブ４の断面両側部７，８近傍にあるエナメル被覆電線１）が、加圧される方向に対して垂直な方向に逃げることなく加圧によって押し潰されるように、圧着接続用スリーブ４内で隙間（エナメル被覆電線１の遊び）をなくすために施される。

仮加締め工程では、圧着接続用スリーブ４のエナメル被覆電線１に直交する断面において、圧着接続用スリーブ１の内周５の長さを変えることなく、中空部６の断面両側部７，８の面積が小さくなるようにするのが好ましい。或いは、圧着接続用スリーブ４のエナメル被覆電線１に直交する断面積が、圧着接続用スリーブ１に挿入された複数のエナメル被覆電線４の断面積と等しくなるまで、すなわち圧着接続用スリーブ４内の中空部６がなくなるまで圧着接続用スリーブ４の断面両側部７，８を変形させるのが好ましい。

圧着接続用スリーブ４を仮加締めした後、エナメル被覆電線１と圧着接続用スリーブ４を熱加締め（ヒュージング）する。

図８はヒュージング工程に用いられるヒュージング装置を示す側面図である。図８に示すように、ヒュージング装置２５は、エナメル被覆電線２が巻装された固定子９をベース板２６上に位置決めして固定する位置決め台２７と、その位置決め台２７の上方に設けられ、圧着接続用スリーブ４及びエナメル被覆電線１を通電加熱するための１対の電極棒１９，２０と、圧着接続用スリーブ４を機械的に加圧するために電極棒１９，２０を移動させる可動部１７，１８とを有する。電極棒１９，２０には、圧着接続用スリーブ４及びエナメル被覆電線１へ通電するために電力供給線２１，２２を介して電源装置（図示せず）が接続されている。１対の電極棒１９，２０は、互いに対向する面が平面に形成され、その平面部に仮加締めされた圧着接続用スリーブ４が挟まれる。可動部１７，１８は、それぞれ電極棒１９，２０を把持し、可動部１７，１８が取り付けられる定圧プレス機構（図示せず）の駆動により移動する。上記の電源装置には、電極棒１９，２０へ流す通電電流の制御を行う制御部が設けられ（図示せず）、上記の定圧プレス機構には、可動部１７，１８によりスリーブへ掛けられる荷重を制御する制御部（図示せず）が設けられている。

ヒュージング工程について説明する。まず、位置決め台上に固定子９を載置し、エナメル被覆電線（リード線）１の先端に仮加締めした圧着接続用スリーブ４を、１対の電極棒１９，２０の間に配置する。圧着接続用スリーブ４を電極棒１９，２０間に配置した後、定圧プレス機構及び電源を駆動させる。図９及び図１０に示すように、定圧プレス機構の駆動により可動部１７，１８及び電極棒１９，２０は、互いに対向する方向へ移動し（矢印ＡＣ方向及び矢印ＢＤ方向）、電極棒１９，２０の平面部２８，２９は圧着接続用スリーブ４を挟み押圧する。これと同時に、電源の駆動により、圧着接続用スリーブ４及びエナメル被覆電線１は電極棒１９，２０を介して通電加熱される。すなわち、圧着接続用スリーブ４及びエナメル被覆電線１は、電極棒１９，２０により通電加熱されながら加締められる。圧着接続用スリーブ４の熱加締めされた箇所は軟化して平坦に潰される。また、エナメル被覆電線１のエナメル被覆２も通電加熱により軟化し、芯線３が潰されることによって、圧着接続用スリーブ４内から軟化したエナメル２が押し出される（溶出される）。これにより、芯線３同士及び芯線３と圧着接続用スリーブ４の内周が接触し、エナメル被覆電線１と圧着接続用スリーブ４とが機械的及び電気的に接合されてなる圧着接続端子３０が得られる。ただし、図１１に示すように、ヒュージングは、圧着接続用スリーブ４において電極棒１９，２０に押された箇所（３７は電極痕）にのみ施され、このヒュージングされた箇所（平坦部）に、回転電機に電力供給する電源装置側の端子が接続される。

図１２は、圧着接続端子３０を用いた回転電機の固定子９を示す上面図である。図１２に示すように、回転電機の固定子９には、エナメル被覆電線１が巻線されたコイル１０が設けられる。コイル１０を構成する複数のエナメル被覆電線１の先端（リード線３１）には、圧着接続端子３０が設けられている（図では３つ）。図１３は、図１２の回転電機の構成を示す回路図である。図１３に示すように、本実施形態の回転電機は電源装置１２０にインバータ回路１１０を介して接続され、回転電機の回路構成は、Ｕ相コイル１０１、Ｖ相コイル１０２、Ｗ相コイル１０３の３相のコイルが３つ並列に接続され、３相のコイル１０１〜１０３の中性点１６が渡り線３８を介して接続されている。図１２の固定子９の上面図と図１２の回路図を対比すると、図１３の３つの中性点１６は、図１２においてそれぞれ圧着接続端子３０の熱加締め部分（電極痕３７）に対応している。

本実施形態のヒュージング方法によれば、エナメル被覆電線１を挿入した圧着接続用スリーブ４の断面両側部７，８を潰す仮加締め工程を行った後、先端が平らな一対の電極棒１９，２０で圧着接続用スリーブ４及びエナメル被覆電線１を挟んでヒュージングするので、ヒュージングにより得られた圧着接続端子７の断面両側部分に配置された芯線３も充分に変形し、エナメル被覆２が軟化して溶出され、電気的に十分にかつ機械的に強固に接合させることができる。特に、仮加締め用金型１１に形成される半円筒形の溝１４の曲率半径を圧着接続用スリーブ４の外径の曲率半径と等しくしたことにより、圧着接続用スリーブ４の中心位置が偏ることなく、安定した形状に潰される。よって、仮加締め後、圧着接続用スリーブ４を電極棒１９，２０で挟んで通電加熱する際に、エナメル被覆電線１の発熱状態が均一化し、安定した形状（各芯線３の形状にばらつきがない状態）に変形させることができる。ひいては、作製される圧着接続端子３０において、電気的に安定した抵抗値を得ると共に、引張強度も安定化させることができる。

また、本実施形態のヒュージング方法を用いると、圧着接続用スリーブ４にエナメル被覆電線１を挿入したとき、圧着接続用スリーブ４の中空部６内においてエナメル被覆電線１が動いてしまう程に隙間（遊び）がある場合であっても、すなわち、圧着接続用スリーブ４の中空部６の断面積に対し、束ねられた複数本のエナメル被覆電線１の断面積が小さい場合であっても、ヒュージングする前に仮加締めを施すことによって、ヒュージング時に、エナメル被覆電線１が加圧される方向に対して垂直な方向に逃げることがなく、加圧によって押し潰される。したがって、断面中央部のエナメル被覆電線１だけでなく断面両側のエナメル被覆電線１についても均一に芯線３を変形させエナメル被覆２を溶出させることができる。

本実施形態の圧着接続端子７及びその接続端子を有する回転電機は、上記のヒュージング方法を用いて作製されているので、電気的に良好な特性及び高い引張強度を有する。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。

１エナメル被覆電線
２エナメル被覆
３芯線
４圧着接続用スリーブ
６中空部
９固定子
１１仮加締め用金型
１４溝
２５ヒュージング装置
３０圧着接続端子

Claims

複数本のエナメル被覆電線を中空の圧着接続用スリーブに挿入し、その圧着接続用スリーブを加圧すると共に通電加熱して前記圧着接続用スリーブと前記エナメル被覆電線を潰しながら前記エナメル被覆電線のエナメル被覆を軟化させて前記圧着接続用スリーブから排出し、前記エナメル被覆電線と前記圧着接続用スリーブとを機械的かつ電気的に接合するヒュージング方法において、
前記複数本のエナメル被覆電線を前記圧着接続用スリーブに挿入し、前記エナメル被覆電線が挿入された前記圧着接続用スリーブを一対の仮加締め用金型の間に挟んで、前記圧着接続用スリーブの前記エナメル被覆電線に直交する断面における径方向の両側を潰す仮加締め工程を行い、仮加締め工程後、前記エナメル被覆電線と前記圧着接続用スリーブとに、前記仮加締め用金型とは異なる電極棒により前記加圧及び通電を行うことを特徴とするヒュージング方法。
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記仮加締め工程は、前記圧着接続用スリーブの前記エナメル被覆電線に直交する断面において、前記圧着接続用スリーブの内周長を変えることなく、前記断面における前記圧着接続用スリーブ内の中空部の両側部の面積を小さくするように変形させることを特徴とするヒュージング方法。
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記仮加締め工程は、前記圧着接続用スリーブの前記エナメル被覆電線に直交する断面において、前記圧着接続用スリーブの内周面の断面積が内部に挿入された前記エナメル被覆電線の断面積の合計と等しくなるまで変形させることを特徴とするヒュージング方法。
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記仮加締め用金型は、前記圧着接続用スリーブの外周の曲率と同じ曲率を有する半円筒形の型であることを特徴とするヒュージング方法。
請求項１乃至４のいずれか１項記載のヒュージング方法において、
前記複数本のエナメル被覆電線を前記圧着接続用スリーブに挿入したとき、前記圧着接続用スリーブの中空部内において前記複数本のエナメル被覆電線が移動する程の隙間があることを特徴とするヒュージング方法。
複数本のエナメル被覆電線を圧着接続用スリーブに挿入し、ヒュージングして成形されてなる圧着接続端子において、
請求項１乃至５のいずれか１項記載のヒュージング方法を用いて成形されたことを特徴とする圧着接続端子。
複数本のエナメル被覆電線を固定子に巻装して形成されたコイルと、前記エナメル被覆電線の先端を互いに電気的かつ機械的に接続すると共に電源と接続するための接続端子を備えた回転電機において、
前記接続端子は、請求項６記載の圧着接続端子であることを特徴とする回転電機。