JP5415397B2 - 端子および端子の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、端子および端子の製造方法に関するものである。

従来から、絶縁被覆された断面円形の複数の導線を熱カシメにより接合する端子が知られている。この端子は、隣り合う断面円形の導線同士が接触する部分の絶縁被覆が、加熱時に周囲の空間部分に流出されるため、導体同士が接触して通電性が良好である（例えば、特許文献１参照）。
ところで、自動車等の車両に用いられるＤＣブラシレスモータなどの回転電機の中には、一対の略平行な重合面と、一対の端面とを備えた断面略矩形状の導線が、ステータに巻回されたものがある。各ステータに巻回された導線の端部は、バスリングに接続され、このバスリングが端子具に接続される。そして近年、この種の回転電機にあっては、部品点数の低減や、工数の削減のためにバスリングの廃止が要望されている。

特開２００３−２０９９４４号公報

しかしながら、バスリングを廃止するべく一対の略平行な重合面と一対の端面とを備えた断面略矩形状の複数の導線を直接的に端子具に圧着しようとすると、図８に示すように、導線２０２同士が接触する重合面（例えば、図８中の破線で囲む部分）２１０の外側すなわち、導線２０２と端子具２０３の内壁面２２０，２２１との間に空間部が形成されないため、加熱溶融された絶縁被覆が流出するスペースがなくなり、絶縁被覆が隣接する重合面２１０間に残留して導線２０２同士の通電不良が生じる虞があるという課題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、絶縁材により被覆された略断面矩形状の複数の導線を熱圧着して形成しつつ、通電不良を防止できる端子および、端子の製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、一対の略平行な重合面（例えば、実施形態における重合面１０）と、一対の端面（例えば、実施形態における端面１１）とを備え、周囲を絶縁材によって被覆した導線（例えば、実施形態における導線２）と、該導線を複数収容する端子具（例えば、実施形態における端子具３）とが熱圧着されて形成された端子（例えば、実施形態における端子１，１００）であって、前記端子具は、一対の略平行な内壁面（例えば、実施形態における内壁面２０，２１）を備え、前記導線は、前記端子具の前記内壁面に対して前記重合面が所定の角度をなすように傾斜して配置され、前記端子具の前記内壁面と、前記導線の重合面と、該導線と隣り合う導線の端面との間に絶縁材導出空間部（例えば、実施形態における絶縁材導出空間部２２）が形成されることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、熱圧着する際に、前記端子具の１対の前記内壁面により前記導線が挟み込まれて押圧されることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、前記端子具は、１対の内側壁面を備え、前記導線の重合面の少なくとも一部が前記内側壁面と接していることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、１対の略平行な重合面と１対の端面とを備えた導線の周囲を絶縁材によって被覆した導線と、１対の略平行な内壁面を備えて、該導線を複数収容する端子具とを備えた端子の製造方法であって、前記端子具の前記内壁面に対して前記重合面が所定の角度をなすとともに、前記端子具の前記内壁面と、前記導線の重合面と、該導線に隣り合う前記導線の前記導線の端面との間に絶縁材導出空間部が形成されるように前記導線を配置する工程と、前記導線および前記端子具を熱圧着する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項４に記載の発明において、前記導線および前記端子具を熱圧着する際に、前記端子具の１対の前記内壁面を挟み込むように押圧することを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項４又は５に記載の発明において、前記端子具は１対の内側壁面を備え、前記導線および前記端子具を熱圧着する際に、前記端子具の１対の前記内側壁面を挟み込むように押圧することを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、端子具の内壁面に対して重合面が所定の角度で傾斜されて、内壁面と重合面と端面とによって絶縁材導出空間部が形成されることで、熱圧着の際に導線を被覆している絶縁材の一部が絶縁材導出空間部に流出可能になるため、重合面が対向する部分に絶縁材が残存するのを防止して、隣り合う導線の導体同士が重合面で確実に接触されて通電不良を防止することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、傾斜して配置された導線が内壁面により押圧されて更に倒れようとする際に、隣接する導線の重合面同士が密着される方向に押圧力が作用するため、隣り合う導線の重合面同士の接合強度を増加させることができるとともに、重合面同士が対向する部分の絶縁材を絶縁材導出空間部に押し出して絶縁材が残存するのをより効果的に防止することができる。

請求項３に記載した発明によれば、請求項２の効果に加え、端子具の内側壁面に導線の重合面のうち少なくとも一部が接していることで、重合面同士が密着される方向に作用する押圧力に抗する反力が、重合面同士を密着させる方向に作用するため、隣り合う導線の重合面同士の接合強度の更なる増加を図ることができるとともに、重合面同士が対向する部分への絶縁材の残存をより効果的に防止することができる。

請求項４に記載した発明によれば、端子具の内壁面に対して重合面が所定の角度となるように導線を傾斜して配置して、内壁面と重合面と端面とによって絶縁材導出空間部を形成して、導線と端子具とを熱圧着することで、導線を被覆している絶縁材の一部、例えば、対向する重合面の間の絶縁材を、絶縁材導出空間部に流出させることができるため、重合面が対向する部分に絶縁材が残存するのを防止して、隣り合う導線の導体同士を重合面で確実に接触させて通電不良を防止することができる効果がある。

請求項５に記載した発明によれば、請求項４の効果に加え、傾斜して配置された導線が内壁面により押圧されて更に倒れようとして、隣接する導線の重合面同士が密着される方向に押圧力が作用するため、隣り合う導線の重合面同士の接合強度を増加させることができるとともに、重合面同士が対向する部分の絶縁材を絶縁材導出空間部に押し出して絶縁材が残存するのをより効果的に防止することができる。

請求項６に記載した発明によれば、請求項４又は５の効果に加え、隣接する導線の重合面同士が密着する方向に内壁面の押圧力と、内側壁面の押圧力とがそれぞれ作用するため、隣り合う導線の重合面同士の接合強度を増加させることができるとともに、重合面同士が対向する部分の絶縁材を絶縁材導出空間部に押し出して絶縁材が残存するのをより効果的に防止することができる。

本発明の第１実施形態における端子の正面図である。 図１のＢ方向から見た端子の側面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態における端子の熱圧着の説明図である。 本発明の第２実施形態における端子および電極の断面図である。 本発明の第２実施形態における図４に相当する説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。 従来の端子における図３に相当する断面図である。

次に、この発明の第１実施形態の端子および端子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１〜図３に示すように、この実施形態の端子１は、導線２と、該導線２の端部２ａに接続された端子具３とを備えて構成される。
導線２は、一対の略平行な重合面１０と、一対の略平行な端面１１とを備え、その縦断面が略矩形を呈したいわゆる角線である。この導線２の外表面には所定温度以上の加熱により溶融可能な絶縁被覆（図示せず）が施される。

端子具３は、塑性変形が可能な無酸素銅やニッケル材などにより形成され、ネジなどにより締結される円環板状の被締結部１２と、被締結部１２の一部から径方向外側に向かって延びて導線２が圧着される圧着部１３とを備えて構成される。圧着部１３は、被締結部１２の径方向外側から内側に向かって、複数並べた導線２の端部２ａを挿入可能な筒状部１４を有している。筒状部１４は、被締結部１２と連続して形成される下壁１５と、この下壁１５の左右両側から一方向に所定の角度で傾斜して立ち上がる略平行な一対の側壁１６，１６と、側壁１６，１６の上縁を繋ぐ上壁１７とを備えて構成され、縦断面で見た場合、側壁１６よりも上壁１７および下壁１５の方が長尺な略平行四辺形状を呈する。

筒状部１４には、上壁１７および下壁１５に沿って複数（図中、７本）の導線２が並んで挿入される。これら導線２は、それぞれ重合面１０が筒状部１４の上壁１７の内壁面２０に対して所定の角度をなすように傾斜して配置される。換言すれば、導線２は、重合面１０が側壁１６と略平行となるように筒状部１４に挿入されて配置される。

上壁１７の内壁面２０および下壁１５の内壁面２１と、導線２の重合面１０と、この導線２に隣接する導線２の端面１１とによって、端子具３の外部に通じる絶縁材導出空間部２２が画成される。より具体的には、複数の導線２は、それぞれ隣接する導線２に対して、重合面１０に沿う上下方向にずらして配置され、互いの重合面１０の一部が対向されずに露出される。一つの絶縁材導出空間部２２は、２つの導線２および、端子具３の間に形成され、一方の導線２の露出された重合面１０と、一方の導線２に隣接する他方の導線２の露出された重合面１０側の端面１１と、これら一方の導線２が当接する当接部２３と、他方の導線２が当接する当接部２３との間の上壁１７や下壁１５により形成される。そして、重合面１０と端面１１との角度は略直角となるため、絶縁材導出空間部２２は、縦断面が略直角三角形を呈し、直角となる隅部の頂点に２つの導線２の重合面１０が対向する対向部分の端縁が位置される。

端子１は、熱圧着（換言すれば「熱カシメ」、「フュージング接合」）すなわち、筒状部１４への押圧による圧縮と通電による加熱とを同時に行うことで端子具３の筒状部１４と導線２とが固定される。図４に示すように、熱圧着は、筒状部１４の上壁１７の内壁面２０および下壁１５の内壁面２１に対して略平行な加圧面２４ａ，２４ｂを有する一対の電極２５により行われ、上壁１７の壁面及び下壁１５の壁面に垂直な圧縮方向に押圧され、筒状部１４が塑性変形される。なお、この実施形態では、熱圧着の際に一方（図４中、下方）の電極２５が固定され、他方（図４中、上方）の電極２５のみが圧縮方向（図４中、白抜き矢印で示す方向）に変位可能である場合を一例に説明するが、両方の電極２５が圧縮方向に変位可能であっても良い。

次に、上述した端子１の製造方法について説明する。
まず、筒状部１４の上壁１７の内壁面２０および下壁１５の内壁面２１に対して重合面１０が所定の角度をなすとともに、筒状部１４の内壁面２０，２１と、導線２の重合面１０と、この導線２に隣り合う導線２の端面１１との間に絶縁材導出空間部２２が形成されるように導線２を配置する。
次いで、電極２５によって、端子具３の１対の内壁面２０，２１を挟み込むように押圧して、導線２および端子具３を熱圧着する。

ここで、上述の熱圧着を行う際、筒状部１４の上壁１７の内壁面２０および下壁１５の内壁面２１からなる１対の内壁面２０，２１により導線２が挟み込まれて押圧される。上壁１７の内壁面２０による押圧力は、下方に向かう圧縮荷重ａとなる。この圧縮荷重ａが作用することで、傾斜して配置された導線２が更に倒れようとして、導線２の重合面１０同士を密着させる方向に圧縮荷重ａの分力ｂが作用する。また、複数の導線２のうち、傾斜方向の最も外側に配置される導線２の重合面１０が筒状部１４の側壁１６の内側壁面１８に当接しているため、上記分力ｂに抗する反力ｃが発生する。ここで、熱圧着の過程では、筒状部１４や導線２の各部位が接触して力の伝達が起こるが、例えば筒状部１４の角部２６などに変形による内部応力が生じるため、実際は、この応力分を差し引いた荷重が、圧縮荷重ａおよび分力ｂとなる。なお、傾斜方向と反対側の最も外側に配置される導線２の重合面１０は側壁１６に押圧される。

上述した熱圧着により、隣接する導線２の重合面１０同士が対向する部分を被覆している絶縁材（図示せず）が加熱により溶融して、この溶融された絶縁材は、重合面１０同士が密着する方向の分力ｂや反力ｃによって、重合面１０に沿う上下方向（図４中、白抜き矢印方向）に押し出されて流動し、絶縁材導出空間部２２に流出されることとなる。熱圧着の過程で、導線２が更に倒れる方向に変位するが、熱圧着が完了した状態で、導線２の重合面１０と、端子具３の上壁１７又は下壁１５とのなす角度φは、３５度〜４５度となるのが好ましい。

したがって、上述した第１実施形態の端子１および端子１の製造方法によれば、端子具３の上壁１７および下壁１５の内壁面２０および内壁面２１に対して導線２の重合面１０が所定の角度で傾斜されて、内壁面２０と重合面１０と端面１１および、内壁面２１と重合面１０と端面１１とによって絶縁材導出空間部２２が形成されることで、熱圧着の際に導線２を被覆している絶縁材の一部が絶縁材導出空間部２２に流出可能になるため、隣接する導線２の重合面１０が対向する部分に絶縁材が残存するのを防止して、導体同士が重合面１０で確実に接触されて通電不良を防止することができる。

さらに、傾斜して配置された導線２が上壁１７及び下壁１５の内壁面２０，２１により押圧されて更に倒れようとする際に、隣接する導線２の重合面１０同士が密着される方向に分力ｂが作用するため、隣り合う導線２の重合面１０同士の接合強度を増加させることができるとともに、重合面１０同士が対向する部分の絶縁材を絶縁材導出空間部２２に押し出して絶縁材が残存するのをより効果的に防止することができる。

また、筒状部１４の側壁１６の内側壁面１８に導線２の重合面１０が当接していることで、重合面１０同士が密着される方向に作用する分力ｂに抗する反力ｃが、重合面１０同士を密着させる方向に作用するため、隣り合う導線２の重合面１０同士の接合強度の更なる増加を図ることができるとともに、重合面１０同士が対向する部分への絶縁材の残存をより効果的に防止することができる。

次に、この発明の第２実施形態の端子および端子の製造方法について図５、図６を参照しながら説明する。なお、この第２実施形態の端子および端子の製造方法は、上述した第１実施形態の端子１および端子１の製造方法と熱圧着する際の電極の形状が異なるだけであるので、同一部分に同一符号を付して説明する。

図５に示すように、この実施形態の端子１００は、上述した第１実施形態の端子１と同様の構成であり、熱圧着するための一対の電極１２５の構成が異なる。
一対の電極１２５のうち上壁１７側の電極１２５は、筒状部１４の上壁１７に対して略平行な上壁加圧面１２４ａと、傾斜して配置された導線２の重合面１０と略平行に形成された上側傾斜面３０を有している。
同様に、下壁１５側の電極１２５は、筒状部１４の下壁１５に対して略平行な下壁加圧面１２４ｂと、傾斜して配置された導線２の重合面１０と略平行に形成された下側傾斜面３１を有している。

次に、上述した端子１００の製造方法について説明する。
まず、筒状部１４の上壁１７の内壁面２０および下壁１５の内壁面２１に対して重合面１０が所定の角度をなすとともに、筒状部１４の内壁面２０，２１と、導線２の重合面１０と、この導線２に隣り合う導線２の端面１１との間に絶縁材導出空間部２２が形成されるように導線２を配置する。
次いで、電極１２５の加圧面１２４ａ，１２４ｂによって、筒状部１４の１対の内壁面２０，２１を挟み込むように押圧すると共に、電極１２５の上側傾斜面３０および下側傾斜面３１によって、筒状部１４の１対の内側壁面１８を挟み込むように押圧して導線２および端子具３を熱圧着する。

上述した一対の電極１２５を用いて熱圧着を行った場合、図６に示すように、上壁加圧面１２４ａが下壁加圧面１２４ｂに対して筒状部１４を圧縮する方向（図６中、白抜き矢印で示す方向）に変位することで、筒状部１４の上壁１７の内壁面２０および下壁１５の内壁面２１からなる１対の内壁面２０，２１により導線２が挟み込まれて押圧される。
上壁１７の内壁面２０による押圧力は、下方に向かう圧縮荷重ａとなる。この圧縮荷重ａが作用することで、傾斜して配置された導線２が更に倒れようとして、導線２の重合面１０同士を密着させる方向に圧縮荷重ａの分力ｂが作用する。また、複数の導線２のうち、傾斜方向の最も外側に配置される導線２の重合面１０が筒状部１４の内側壁面１８に当接しており、上記分力ｂに抗する反力ｃが発生する。

さらに、上壁１７側の電極に上側傾斜面３０が設けられていることで、上側傾斜面３０の押圧力の角度分の分力ｄが側壁１６に作用する。この分力ｄは、重合面１０が密着する方向に作用する。また、下側の電極１２５に下側傾斜面３１が設けられていることで、分力ｄに抗する反力ｅが側壁１６に作用する。この反力ｅは、重合面１０が密着する方向に作用する。つまり、端子具３の一対の側壁１６は、上側傾斜面３０と下側傾斜面３１とに挟み込まれるように押圧され、導線２の重合面１０同士が密着される方向に側壁１６の内側壁面１８の押圧力が作用することとなる。なお、第１実施形態と同様に、熱圧着の過程では、筒状部１４や導線２の各部位が接触して力の伝達が起こるが、例えば筒状部１４の角部２６などに変形による内部応力が生じるため、実際は、この応力分を差し引いた荷重が、圧縮荷重ａおよび分力ｂとなる。本実施形態においては、電極１２５の上側傾斜面３０および下側傾斜面３１が、傾斜して配置された導線２の重合面１０と略平行に形成されているため、筒状部１４の変形を抑制することにより内部応力の発生を抑制し、導線２の重合面１０同士を密着させる方向により効果的に押圧力を作用させることができる。

したがって、上述した第２実施形態によれば、隣接する導線２の重合面１０同士が密着する方向に内壁面２１の圧縮荷重ａの分力ｂおよび反力ｃと、上側傾斜面３０の分力ｄおよび下側傾斜面３１の反力ｅによる内側壁面１８の押圧力とがそれぞれ作用するため、隣り合う導線２の重合面１０同士の接合強度を増加させることができるとともに、重合面１０同士が対向する部分の絶縁材を絶縁材導出空間部２２に押し出して絶縁材が残存するのをより効果的に防止することができる。

なお、この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
上述した第１実施形態では、筒状部１４の側壁１６が予め傾斜している場合について説明したが、重合面１０の少なくとも一部が内側壁面１８に接していればよく、例えば、図７に示すように、上壁１７および下壁１５に対して略垂直に形成されるようにしても良い。端子具３の筒状部１４の内側壁面１８に導線２の重合面１０のうち少なくとも一部が接していることで、重合面１０同士が密着される方向に作用する押圧力に抗する反力ｃが、重合面１０同士を密着させる方向に作用するため、隣り合う導線２の重合面１０同士の接合強度の更なる増加を図ることができるとともに、重合面１０同士が対向する部分への絶縁材の残存をより効果的に防止することができる。

また、上述した実施形態では、筒状部１４が閉断面構造である場合について説明したが、傾斜して配置した複数の導線２の周囲に、板状の導電部材を折り曲げて巻回することで筒状部１４を形成してもよい。これにより、内壁面２０および内壁面２１に対して所定の角度をなす内側壁面１８を有した筒状部１４を容易に形成することができる。
さらに、上述した実施形態では、端子具３が、円環板状の被締結部１２を有する場合について説明したが、被締結部１２は円環板状に限られず、例えば先開型や差込型など、適宜用いればよい。また、被締結部１２を備える端子具３を一例にして説明したが、直線スリーブ等であっても良い。

１，１００ 端子
２ 導線
３ 端子具
１０ 重合面
１１ 端面
２０，２１ 内壁面
２２ 絶縁材導出空間部

Claims (6)

1. 一対の略平行な重合面と、一対の端面とを備え、周囲を絶縁材によって被覆した導線と、該導線を複数収容する端子具とが熱圧着されて形成された端子であって、
   前記端子具は、一対の略平行な内壁面を備え、
   前記導線は、前記端子具の前記内壁面に対して前記重合面が所定の角度をなすように傾斜して配置され、
   前記端子具の前記内壁面と、前記導線の重合面と、該導線と隣り合う導線の端面との間に絶縁材導出空間部が形成されることを特徴とする端子。
2. 熱圧着する際に、前記端子具の１対の前記内壁面により前記導線が挟み込まれて押圧されることを特徴とする請求項１に記載の端子。
3. 前記端子具は、１対の内側壁面を備え、
   前記導線の重合面の少なくとも一部が前記内側壁面と接していることを特徴とする請求項２に記載の端子。
4. １対の略平行な重合面と１対の端面とを備えた導線の周囲を絶縁材によって被覆した導線と、１対の略平行な内壁面を備えて、該導線を複数収容する端子具とを備えた端子の製造方法であって、
   前記端子具の前記内壁面に対して前記重合面が所定の角度をなすとともに、前記端子具の前記内壁面と、前記導線の重合面と、該導線に隣り合う前記導線の端面との間に絶縁材導出空間部が形成されるように前記導線を配置する工程と、
   前記導線および前記端子具を熱圧着する工程と、
   を含むことを特徴とする端子の製造方法。
5. 前記導線および前記端子具を熱圧着する際に、前記端子具の１対の前記内壁面を挟み込むように押圧することを特徴とする請求項４に記載の端子の製造方法。
6. 前記端子具は１対の内側壁面を備え、
   前記導線および前記端子具を熱圧着する際に、前記端子具の１対の前記内側壁面を挟み込むように押圧することを特徴とする請求項４又は５に記載の端子の製造方法。

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