JP6118610B2 - 端子と導線との接合構造および端子と導線との接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、端子と導線との接合構造、端子と導線との接合方法に関する。

従来、柱状の端子に導線を巻き付け、その後溶接を行うことにより端子と導線とを接合させる端子と導線との接合構造が知られている。

例えば、特許文献１に記載の金属線の溶接接合方法は、金属の端子と金属線、又は金属線同士を高熱源によって溶接する溶接接合継手及びその溶接方法において、端子の接合部にレーザー光の吸収を高める金属めっきを施し、めっきを施した部分に金属線を巻回するか、端子の接合部端部を四角形にし、四角形にした部分に金属線を巻回するか、端子の接合部端部に溝を設け、溝の部分に金属線を巻回するか、のいずれかにより実施後、端子の端部を高熱源によって溶融することを特徴とする。

特開２００２−１１７９１３号公報

ここで溶接を行うことにより端子と導線とを接合させる場合、溶接を行う際または溶接後に導線が切断し、端子と導線との電気的接続が切断されてしまうことがあった。
本発明は、柱状の端子に導線を巻き付け、その後溶接を行うことにより端子と導線とを接合させる場合でも導線が切断しにくく、端子と導線との電気的接続が保持されやすい端子と導線との接合構造等を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、柱形状にて形成される端子と、端子と電気的に接続する導線と、端子と導線とを接合するための溶接部と、を有し、導線は、端子の基端部から先端部に向け端子に沿って延びる線状部と、端子と線状部の周囲を巻回しつつ端子の先端部から基端部に向けて延びる巻回部とを有することを特徴とする端子と導線との接合構造である。

ここで、導線は、複数の端子間を電気的に接続するものであることが好ましく、溶接部は、端子の先端部に玉状に形成されることが好ましい。
また端子は、電動モータの回転角度を検出する回転角度検出装置の端子部において使用されるものとすることができる。

また本発明は、柱形状にて形成された端子に対し導線を接合させる端子と導線との接合方法であって、端子の基端部から先端部に向け導線を配する第１の導線配置工程と、端子の先端部から基端部に向けて、導線を端子と第１の導線配置工程で配された導線の周囲を巻回させつつ配する第２の導線配置工程と、端子と導線とを溶接することで接合する溶接工程と、を含む端子と導線との接合方法である。

ここで、端子は、先端部近傍に導線を保持するための保持部を有するものを使用することが好ましい。

本発明によれば、柱状の端子に導線を巻き付け、その後溶接を行うことにより端子と導線とを接合させる場合でも導線が切断しにくく、端子と導線との電気的接続が保持されやすい端子と導線との接合構造等を提供することができる。

本実施の形態の端子と導線との接合構造が適用されるレゾルバの構成について説明した図である。 図１のＩＩ方向からレゾルバステータとレゾルバロータを見た図である。 図２からコアを取り出し、図示したものである。 レゾルバステータとターミナル部についての斜視図である。 第１実施形態の端子部の構造について説明した図である。 従来の端子部の構造について説明した図である。 （ａ）は、第２実施形態について説明したものであり、端子の先端部に形成される保持部の例を示した図である。（ｂ）は、第３実施形態について説明したものであり、端子の先端部に形成される保持部の他の例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は、端子と導線との接合方法について説明した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜レゾルバの説明＞
図１は、本実施の形態の端子と導線との接合構造が適用されるレゾルバの構成について説明した図である。
本実施の形態のレゾルバ１０は、例えば、電動パワーステアリング装置に使用されるものである。具体的には、電動パワーステアリング装置では、電動モータを設け、この電動モータを制御することで、運転者のステアリングホイールの操作に対し車輪を転舵させるアシスト力を付与する。そしてこの電動モータを制御するための電動モータの回転子（ロータ）の回転位置（回転角度）を検出するセンサとして、レゾルバを用いる。よってレゾルバは、電動モータの回転角を検出する回転角度検出装置の一例として把握できる。

図示するようにレゾルバ１０は、レゾルバステータ２０と、レゾルバロータ３０と、軸受け４０と、ハウジング５０と、ターミナル部６０とを主要部として備える。

レゾルバステータ２０は、ハウジング５０の凹部５１にはめ込まれ固定される。またレゾルバロータ３０は、回転軸１１に取り付けられ、回転軸１１とともに回転する。
軸受け部４０は、ボール４３を介し互いに回転自在な外輪部４１と内輪部４２とからなる。そして外輪部４１がハウジング５０の凹部５２にはめ込まれるとともに、内輪部４２には回転軸１１がはめ込まれる。これにより回転軸１１は、軸受け部４０の外輪部４１を介してハウジング５０に対し固定されるが、回転軸１１は、軸受け部４０の内輪部４２とともに自在に回転することができる。

図２は、図１のＩＩ方向からレゾルバステータ２０とレゾルバロータ３０を見た図である。
図１および図２に図示するようにレゾルバステータ２０は、環状をなし、コア２１と、コイル２２と、インシュレータ２３とを備える。

図３は、図２からコア２１を取り出し、図示したものである。
コア２１は、単層または複数層の珪素鋼板等からなる磁性材料により製造される。図示するようにコア２１は、環状の円環部２１ａと、円環部２１ａの内周面に形成される突起部２１ｂとを有する。本実施の形態では、この突起部２１ｂは、８個形成されている。そしてこの突起部２１ｂには、導線が巻かれコイル２２が形成される。
コイル２２は、励磁用コイルと出力用コイルとからなる。励磁用コイルは、全ての突起部２１ｂに設けられる。対して出力用コイルは、ＳＩＮ出力用の出力用コイルとＣＯＳ出力用の出力用コイルとからなり、これらは複数の突起部２１ｂに対して周方向に交互に設けられる。
インシュレータ２３は、樹脂等の絶縁材からなり、コア２１とコイル２２の間に形成される。そしてこれによりコア２１とコイル２２とを絶縁状態とする。

図２に戻り、レゾルバロータ３０は、例えば、複数枚の薄板形状の電磁鋼板を積層して形成される。図示するようにレゾルバロータ３０は、略楕円形状に形成され、その外周面が、レゾルバステータ２０の突起部２１ｂに対して隙間をあけて対向している。

回転軸１１が回転すると、上述の通りレゾルバロータ３０もともに回転し、レゾルバステータ２０の突起部２１ｂとレゾルバロータ３０との隙間の大きさが変化する。そして、レゾルバステータ２０の励磁用コイルに交流電流を流すと、出力用コイルには、この隙間の大きさの変化に応じた出力電圧が発生し、この出力電圧に基づいて回転軸１１の回転角度を検出することができる。具体的には、出力用コイルは、上述したように突起部２１ｂに対して周方向に交互に設けられているＳＩＮ出力用の出力用コイルとＣＯＳ出力用の出力用コイルとからなる。そして、ＳＩＮ出力用の出力用コイルとＣＯＳ出力用の出力用コイルとの出力電圧の振幅変化は９０°位相がずれているため、この出力電圧を信号処理することによって回転軸１１の回転角度を検出することができる。

図４は、レゾルバステータ２０とターミナル部６０についての斜視図である。
ターミナル部６０は、励磁用コイルに交流電流を流す電源との接続や、出力用コイルの出力電圧を電気信号として取り出すための中継部である。本実施の形態では、このターミナル部６０において励磁用コイルと出力用コイルを構成する導線を集約して接続している。
ターミナル部６０は、励磁用コイルと出力用コイルの導線端部が接続される端子部６１と、この端子部６１を被覆するターミナルハウジング６２とを有している。またターミナル部６０からは、ケーブル６３が延び、さらにケーブル６３の先には、電源等の外部装置と接続するためのソケット６４が設けられている。端子部６１は、ターミナルハウジング６２から柱状に立つ端子６１１が複数配列し、この端子６１１に励磁用コイルと出力用コイルの導線が溶接により接合することで端子６１１と励磁用コイルおよび出力用コイルとが接続している。

＜端子と導線との接合構造の説明＞
[第１実施形態]
次に、端子部６１の構造について説明する。
まず第１実施形態について説明する。
図５は、第１実施形態の端子部６１の構造について説明した図である。なお図５では、端子部６１を構成する複数の端子６１１のうち、１つの端子６１１周辺の構造について図示している。

図示するように端子部６１には、ターミナルハウジング６２に対して柱形状にて形成される端子６１１と、端子６１１と電気的に接続する導線６１２と、端子６１１と導線６１２とを接合するための溶接部６１３と、を有する。

そして導線６１２は、端子６１１の基端部６１１ｂから先端部６１１ａに向け端子６１１に沿って延びる線状部６１２ａと、端子６１１と線状部６１２ａの周囲を巻回しつつ端子６１１の先端部６１１ａから基端部６１１ｂに向けて延びる巻回部６１２ｂとを有する。

この端子と導線との接合構造は、導線６１２を端子６１１の先端部６１１ａまで引き込み、線状部６１２ａを形成した後に、導線６１２を端子６１１の先端部６１１ａから先端部６１１ａとは反対側の基端部６１１ｂに向けて端子６１１に巻きつけ巻回部６１２ｂを形成することで実現される。そして導線６１２を端子６１１に巻きつけるときには、最初に先端部６１１ａまで引き込んだときの導線６１２の線状部６１２ａも端子６１１とともに巻かれるため、この線状部６１２ａの部分は、巻回部６１２ｂの内側に入り込み、端子６１１と巻回部６１２ｂとの間に位置することになる。

そして導線６１２を端子６１１に図示するように配した後は、端子６１１の先端部６１１ａの箇所を溶接することで、端子と導線とを接合する。この溶接は例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接であり、これにより端子６１１の先端部６１１ａには、玉状の溶接部６１３が形成される。ただし溶接に関しては、ＴＩＧ溶接に限られるものではなく、他の方式によるアーク溶接やプラズマ溶接等であってもよい。

なお本実施の形態の導線６１２は、複数の端子６１１間を電気的に接続する。即ち、導線６１２は、複数の端子６１１の間で引き回され、複数の端子６１１間を電気的に接続するものである。よって図中左右方向の少なくとも一方には、他の端子６１１が配され、同様の端子と導線との接合構造を有する。

また図６は、従来の端子部６１の構造について説明した図である。
図示するように従来の端子部６１の構造は、線状部６１２ａが、巻回部６１２ｂの外側に形成される。
つまりこの構造を実現するには、まず導線６１２を端子６１１の基端部６１１ｂから先端部６１１ａに向けて巻きつけ巻回部６１２ｂを形成する。さらに導線６１２が先端部６１１ａに達した後は、そのまま導線６１２を基端部６１１ｂの方向に垂らし、線状部６１２ａを形成する。

しかしながら図６に図示する従来の構造では、溶接を行う際に、端子６１１の先端部６１１ａにおいて、導線６１２が断線する現象が生じやすかった。この断線は、溶接部６１３と線状部６１２ａの間付近の箇所で生じやすい。そして断線が生じると図６の点線で示すように線状部６１２ａの箇所が離間し、端子６１１と導線６１２との電気的接続が切断してしまう。この原因としては、例えば、溶接を行う際に導線６１２が溶融し、そのため導線６１２が切断することが考えられる。また切断に至らなくても溶接を行う際に導線６１２が細くなり、そのため溶接後にわずかな引張り力が作用したときでも導線６１２が切断する場合もある。

一方、本実施の形態では、導線６１２を端子６１１に巻き付けるときに上述の図５のような構造とすることで、溶接を行う際に、導線６１２が断線することを抑制することができる。即ち、本実施の形態では、線状部６１２ａは、巻回部６１２ｂの内側に配される構造を採る。そのためまず溶接を行う際に、線状部６１２ａが溶融せずに残りやすい。また線状部６１２ａに断線が生じたとしても、周囲には巻回部６１２ｂが存在する。そのため上述したような線状部６１２ａが、端子６１１から離間する現象は生じない。さらに巻回部６１２ｂに断線が生じたとしても、この部分は、端子６１１から離間しにくい。その結果、端子６１１と導線６１２との電気的接続が保たれやすい。

[第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態では、例えば、端子６１１の先端部６１１ａの方向を上方としたときには、導線６１２をまず端子６１１の先端部６１１ａまで引き上げ、それから先端部６１１ａから基端部６１１ｂに向けて端子６１１に巻き下げる。そのため、端子６１１の先端部６１１ａの部分に最初に巻き付けた導線６１２が、端子６１１の下方にずり落ち、導線６１２を巻き付ける作業がうまくいかないときがある。
よって本実施の形態では、端子６１１として、先端部６１１ａ近傍に導線６１２を保持するための保持部を有するものを使用する。

図７（ａ）は、第２実施形態について説明したものであり、端子６１１の先端部６１１ａに形成される保持部の例を示した図である。
図７（ａ）に示す例では、端子６１１の先端部６１１ａ付近に突起部６１１ｃを形成した場合を示している。この場合、突起部６１１ｃの上面６１１ｄに導線６１２を引っかけ、それから導線６１２を端子６１１に巻き付ける作業を行えばよい。これにより導線６１２が端子６１１の下方にずり落ちにくくなる。

[第３実施形態]
なお保持部の形態は、図７（ａ）の場合に限られるものではない。
図７（ｂ）は、第３実施形態について説明したものであり、端子６１１の先端部６１１ａに形成される保持部の他の例を示した図である。
図７（ｂ）に示す例では、端子６１１の先端部６１１ａ付近に切り欠き部６１１ｅを形成した場合を示している。この場合、切り欠き部６１１ｅに導線６１２を引っかけ、それから導線６１２を端子６１１に巻き付ける作業を行えばよい。この場合についても導線６１２が端子６１１の下方にずり落ちにくくなる。

なお図７（ａ）〜（ｂ）で挙げた保持部の形状は、断面が三角形状であったが、これに限られるものではなく、例えば四角形状、半円形状など他の形状でもよい。
また図７（ａ）〜（ｂ）に挙げた突起部６１１ｃ、切り欠き部６１１ｅは、溶接部６１３を形成した後は、溶融し消滅することがある。

＜端子と導線との接合方法の説明＞
図８（ａ）〜（ｃ）は、端子６１１と導線６１２との接合方法について説明した図である。
まず端子６１１の基端部６１１ｂから先端部６１１ａに向け導線６１２を配する（図８（ａ）：第１の導線配置工程）。
次に端子６１１の先端部６１１ａから基端部６１１ｂに向けて、導線６１２を端子６１１と第１の導線配置工程で配された導線６１２の周囲を巻回させつつ配する（図８（ｂ）：第２の導線配置工程）。これにより端子６１１と第１の導線配置工程で配された導線６１２の部分とがともに導線６１２により巻き付けられる。
そして端子６１１と導線６１２とを溶接することで接合する（図８（ｃ）：溶接工程）。

以上のような工程により、端子６１１と導線６１２とが接合され、図５で示した構造による端子部６１を製造することができる。

なお以上詳述した例では、レゾルバ１０の端子部６１の構造について説明を行ったが、これに限られるものではなく、柱状の端子に対し、導線を巻き付け、溶接することで端子と導線との接合を行うものであれば、適用が可能である。この導線６１２は、上述した例のように複数の端子間を電気的に接続するものであってもよいし、他の部材（コイル等の巻線部材、導線等の配線部材等）と端子６１１とを接続するものであってもよい。言い換えれば、導線６１２は、線状部６１２ａの一方の端部から延びて図示しない第１の部材と接続される第１接続部６１２ｃと、巻回部６１２ｂの一方の端部から延びて図示しない第２の部材と接続される第２接続部６１２ｄとを有し、溶接部６１３は、端子６１１と線状部６１２ａの他方の端部と巻回部６１２ｂの他方の端部とを接合する。第１の部材及び第２の部材はそれぞれ、コイル等の巻線部材、導線等の配線部材、他の端子であることを例示できる。第１の部材および第２の部材は、それぞれ別の端子であってもよいし、同じ端子であってもよい。また、第１の部材及び第２の部材のどちらか一方又は両方が、コイル等の巻線部材であってもよい。また、第１の部材及び第２の部材のどちらか一方又は両方が、他の導線等の配線部材であってもよい。

また上述した例では、導線６１２は、複数の端子６１１間を電気的に接続するものであったが、これに限られるものではなく、導線６１２は、１つの端子６１１と電気的に接続するものであってもよい。
また端子６１１の形状は、柱状であれば特に限られるものではなく、円柱状、四角柱状などの形状を含む。さらにほぼ均一な太さを有する場合に限られるものではなく、本実施の形態で柱状とは、太さが変化する場合も含む。よって円錐状、四角錐状、先端部６１１ａが太くなるピン形状、ネジ形状なども含まれる。

１０…レゾルバ、２０…レゾルバステータ、３０…レゾルバロータ、６０…ターミナル部、６１…端子部、６２…ターミナルハウジング、６１１…端子、６１１ａ…先端部、６１１ｂ…基端部、６１１ｃ…突起部、６１１ｅ…切り欠き部、６１２…導線、６１２ａ…線状部、６１２ｂ…巻回部、６１３…溶接部

Claims (5)

1. 柱形状にて形成される端子と、
   前記端子と電気的に接続する導線と、
   前記端子と前記導線とを接合するための溶接部と、
   を有し、
   前記導線は、前記端子の基端部から先端部に向け当該端子に沿って延びる線状部と、当該端子と当該線状部の周囲を巻回しつつ当該端子の先端部から基端部に向けて延びる巻回部とを有するとともに、当該線状部の一方の端部から延びて第１の部材と接続される第１接続部と、当該巻回部の一方の端部から延び第２の部材と接続される第２接続部とを有し、
   前記第１の部材は、巻線部材、配線部材および他の端子の何れかであるとともに、前記第２の部材は、巻線部材、配線部材および他の端子の何れかであることを特徴とする端子と導線との接合構造。
2. 前記溶接部は、前記端子の先端部に玉状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の端子と導線との接合構造。
3. 前記端子は、電動モータの回転角度を検出する回転角度検出装置の端子部において使用されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の端子と導線との接合構造。
4. 柱形状にて形成された端子に対し導線を接合させる端子と導線との接合方法であって、
   前記端子の基端部から先端部に向け前記導線を配する第１の導線配置工程と、
   前記端子の先端部から基端部に向けて、前記導線を当該端子と前記第１の導線配置工程で配された導線の周囲を巻回させつつ配する第２の導線配置工程と、
   前記端子と前記導線とを溶接することで接合する溶接工程と、
   を含み、
   前記導線は、前記第１の導線配置工程および前記第２の導線配置工程により、前記端子の基端部から先端部に向け当該端子に沿って延びる線状部と当該端子と当該線状部の周囲を巻回しつつ当該端子の先端部から基端部に向けて延びる巻回部とを形成し、当該線状部の一方の端部から延びて第１の部材と接続される第１接続部と、当該巻回部の一方の端部から延び第２の部材と接続される第２接続部とを有し、
   前記第１の部材は、巻線部材、配線部材および他の端子の何れかであるとともに、前記第２の部材は、巻線部材、配線部材および他の端子の何れかである端子と導線との接合方法。
5. 前記端子は、先端部近傍に前記導線を保持するための保持部を有するものを使用することを特徴とする請求項４に記載の端子と導線との接合方法。

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