JP6488835B2 - コイル端末の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、コイル端末の接続構造に関する。

平角線を用いてコイル巻線を形成することが広く行われている。このコイル巻線の端末は、スリーブ（圧着端子）と呼ばれる管状の端末接続部材を介して、他の電気機器に接続するためのケーブルと電気的に接続している。かかる端末接続部材と、平角線の端末とを接続する技術としては、たとえば特許文献１に開示のような技術内容がある。特許文献１には、平角線の端末をＶ字形状に変形させて、そのＶ字形状の端末をスリーブの内筒部に挿入している。この挿入の後に、スリーブに対して圧力をかけてスリーブを潰すことにより、平角線の端末とスリーブとを電気的および機械的に接続している。

特開２００４−３１９１５７号公報

ところで、特許文献１のように端末をＶ字形状に変形させて、その端末を内筒部に挿入する場合、次のような問題がある。すなわち、必要とされる電流によりスリーブの大きさは定まる。このとき、他の電気機器に接続するためのケーブルの寸法から、必要とされるスリーブの大きさは定まる。このとき、一般的には、選定可能なスリーブの中から、小さい直径のスリーブを用いることが、コスト面および省スペース化他で有利である。しかしながら、平角線の端末を小さい直径のスリーブに合わせて、Ｖ字形状に曲げるのは限界があるので、そのＶ字形状の端末を内筒部に収納するためには、電流上必要とされるスリーブよりも大きな直径のスリーブを用いらざるを得ない。

一方で、それぞれの大きさのスリーブに関しては、接合部分の引張強度がJIS C2085 で規定され、かつ圧着端子メーカーから引張強度を満足する断面積が示されているが、スリーブの直径が大きくなると、内筒部で必要とされる導体部分の断面積も大きくなる。そのため、端末をＶ字形状に折り曲げただけでは、必要とされる導体部分の断面積を満たすことができず、現状では、別途追加した導体部材を内筒部に挿入して断面積を確保する場合がある。この場合、別途の導体部材を必要とする分だけコストがかかり、また工数もかかる状態となっている。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、平角線の端末を接続するための端末接続部材を大きくしなくても必要十分な接続を実現可能なコイル端末の接続構造を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、平角線を巻回により形成されるコイル巻線部から延伸するコイル端末を接続するためのコイル端末の接続構造であって、コイル端末部の先端側において、その幅方向における少なくとも一方側を切り欠いたカット部を形成することで形成される幅狭部と、筒状の筒体部を備えると共に、幅狭部が筒体部の内筒部に挿入されている端末接続部材と、筒体部を圧着することで、幅狭部と端末接続部材とを電気的に接続させる圧着部と、を具備し、端末接続部材の長手方向の中央部には、筒体部の外周面を内筒部側に向けて窪ませることで、内筒部の内部に突出する内部突出部が形成されていて、幅狭部は、内部突出部以下の長さに設けられていて、かつ幅狭部の段差部が端末接続部材の端面に接触する、ことを特徴としている。

また、本発明のコイル端末の接続構造の他の側面は、平角線を巻回により形成されるコイル巻線部から延伸するコイル端末を接続するためのコイル端末の接続構造であって、コイル端末部の先端側において、その幅方向における少なくとも一方側を切り欠いたカット部を形成することで形成される幅狭部と、筒状の筒体部を備えると共に、幅狭部が筒体部の内筒部に挿入されている端末接続部材と、筒体部を圧着することで、幅狭部と端末接続部材とを電気的に接続させる圧着部と、を具備し、幅狭部には、折り返し部が設けられていて、その折り返し部は、幅狭部の付け根側に向かうように折り返されている、ことを特徴としている。

さらに、本発明のコイル端末の接続構造の他の側面は、上述の発明に加えて更に、カット部は、幅狭部の幅方向における両側に設けられている、ことが好ましい。

また、本発明のコイル端末の接続構造の他の側面は、上述の発明に加えて更に、幅狭部の段差部と幅狭部の側面の間には、これらの間を滑らかに接続する曲面部が設けられている、ことが好ましい。

本発明によると、コイル端末の接続構造において、平角線の端末を接続するための端末接続部材を大きくしなくても必要十分な接続を実現可能となる。

本発明の一実施の形態に係るコイル端末の接続構造を備えた巻線構造体の全体を示す斜視図である。 図１のコイル端末の接続構造におけるコイル端末部の先端側を拡大して示す平面図である。 図１のコイル端末の接続構造におけるスリーブの構成を示す斜視図である。 図１のコイル端末の接続構造におけるスリーブの長手方向における中央にて切断した状態を示す正面断面図である。 本実施の形態の変形例に係り、幅狭部の軸線方向が、平角線の軸線方向に対して、斜めとなるように設けられている構成を示す平面図である。 本実施の形態の変形例に係り、幅狭部が幅方向のいずれか一方側に偏っている構成を示す平面図である。 本実施の形態の変形例に係り、幅狭部の付け根側よりも、幅狭部の先端側の方が、若干幅広となっている構成を示す平面図である。 本実施の形態の変形例に係り、段差部と幅狭部の側面の間に曲面部が設けられる構成を示す平面図である。 本実施の形態の変形例に係り、幅狭部の断面積が足りない場合の解決手法を説明するための平面図であり、折り返し部が幅狭部に形成される前の状態を示す平面図である。 本実施の形態の変形例に係り、図９における状態から折り返し部が幅狭部に形成された後の状態を示す平面図である。 図１０の構成における側面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るコイル巻線１０の接続構造１１について、図面に基づいて説明する。

＜コイル端末の接続構造を有する巻線構造体について＞
図１は、コイル端末の接続構造１１を備えた巻線構造体１０の全体を示す斜視図である。図1に示すように、本実施の形態の巻線構造体１０は、コイル巻線部２０と、スリーブ４０と、を主要な構成要素としている。

また、コイル端末の接続構造１１は、コイル巻線部２０から延出している端部延伸部３２と、その端部延伸部３２に取り付けられているスリーブ４０と、を有している。以下、これらの各構成について、順次説明する。

コイル巻線部２０は、平角線３０を巻回することにより形成されている。平角線３０は、断面矩形状の導線であり、その表面がエナメル等の絶縁被膜で覆われている。図１では、コイル巻線部２０を平面視したときの形状は、角丸長方形状となっている。しかしながら、コイル巻線部２０の形状は、平面視したときに、円形状、楕円形状、矩形状等、種々の形状を採用可能である。

ここで、図１に示すように、コイル巻線部２０からは、平角線３０の一部が延伸したコイル端末部３２が存在している。すなわち、コイル端末部３２は、平角線３０のうちコイル巻線部２０を形成していない部分となっている。

図２は、コイル端末部３２の先端側を拡大して示す平面図である。図２に示すように、コイル端末部３２の先端側には、幅狭部３３が設けられている。幅狭部３３は、コイル端末部３２の幅方向の両側を切り欠いたカット部３４を設けることで形成されている。すなわち、コイル端末部３２を打ち抜いた部分であるカット部３４が存在する分だけ、幅狭部３３は、平角線３０の他の部分よりも幅寸法が小さく設けられている。

圧着接合では、後述するスリーブ４０に幅狭部３３が差し込まれ、さらに後述するような圧着部４４が形成された場合には、幅狭部３３とスリーブ４０とが絶縁被膜を介さず機械的に接触し、それによって両者の間で電気的な導通が確保される必要がある。カット部３４以外の幅狭部３３の２面は、予めもしくは本発明を実施した後に、剥離を行うが、カット部３４を設けることで、上記の２面の剥離工程を不要とすることができる。

なお、平角線３０のうち、幅狭部３３以外の幅寸法の部分を、本線部３１と称呼する場合がある。

ここで、コイル端末部３２にカット部３４が存在することにより、当該コイル端末部３２には、段差部３５が設けられている。段差部３５は、本線部３１のうちカット部３４に面した端面部分となっている。この段差部３５は、スリーブ４０の開口端部が当接可能となっているが、幅狭部３３の長さが長い場合には、段差部３５にスリーブ４０の開口端部が当接しない状態となる。

図３は、スリーブ４０の構成を示す斜視図である。図４は、スリーブ４０の長手方向における中央にて切断した状態を示す正面断面図である。図３および図４に示すように、金属製のスリーブ４０は、筒状の筒体部４１を備えていて、その筒体部４１には、孔形状の内筒部４２が設けられている。なお、スリーブ４０は、端末接続部材に対応する。

スリーブ４０の長手方向の中央部には、筒体部４１の外周面を内筒部４２側に向けて窪ませた内部突出部４３が設けられている。内部突出部４３は、内筒部４２の内部に突出するように設けられている。そのため、幅狭部３３を内筒部４２の一端側の開口から差し込み、その幅狭部３３の長さが、内筒部４２の一端側の開口から内部突出部４３までの長さよりも長い場合には、内部突出部４３によって幅狭部３３がそれ以上差し込まれるのを防止している。

また、本実施の形態では、筒体部４１の外周面には、図１に示すような圧着部４４が設けられている。圧着部４４は、幅狭部３３とスリーブ４０とを電気的に接続させるための部分であり、筒体部４１の内筒部４２に幅狭部３３が差し込まれ、その状態で筒体部４１のうち内部突出部４３よりも一端側の開口寄りの所定部位を押し潰すように変形させると、幅狭部３３の側面３３ａとスリーブ４０とが機械的に接触する。それにより、スリーブ４０と幅狭部３３の間で電気的な導通が確保された状態となる。

なお、内筒部４２の他端側の開口からは、不図示の電気機器に接続されるケーブルが差し込まれる。また、内筒部４２の他端側の開口に圧着端子を差し込むことにより、外部の電気機器に対して圧着端子を利用した電気的な接続を可能としても良い。

＜コイル端末の接続構造の製造方法について＞
以上のようなコイル端末の接続構造１１を形成する場合には、平角線３０のコイル端末部３２の先端側に対して、カット部３４を形成するように打ち抜く。それにより、幅狭部３３が形成される。そして、幅狭部３３を内筒部４２に挿入し、その後、幅狭部３３が挿入されているスリーブ４０の外周面を押し潰して、圧着部４４を形成する。それにより、図１に示すような、コイル端末の接続構造１１が形成される。

＜スリーブと幅狭部の寸法関係について＞
上述したスリーブ４０においては、その直径に応じて、内筒部４２に差し込まれる導体の断面積がＪＩＳ等によって定められている。たとえば、直径の大きなスリーブ４０においては、内筒部４２に差し込まれる導体は、大きな断面積が必要であるが、それとは逆に直径の小さなスリーブ４０においては、内筒部４２に差し込まれる導体は、直径の小さな断面積で良い、とされている。このような制限下では、使用電流の規格を満たす限り、なるべく直径の小さなスリーブ４０を用いて、少ない導体の断面積で済ますのが、コスト面と省スペース化で有利となる。

ところで、従来構成においては、特許文献１に開示のように、コイル端末部をＶ字形状に変形させて、そのコイル端末部を内筒部に挿入している。その場合、平角線をＶ字形状に変形させるのには限界がある。そのため、使用電流の要求から割り出される直径のスリーブよりも、大きな直径のスリーブを用いることになる。しかしながら、そのような大きな直径のスリーブでは、その直径のスリーブが必要とする断面積に満たないので、別途の接続部材を内筒部に追加挿入する必要がある。

このように、従来構成のように、コイル端末部をＶ字形状に曲げて、スリーブの内筒部に挿入する場合には、そのコイル端末部のＶ字形状へ曲げることや、別途の接続部材を内筒部に差し込む、といった手間、コストのかかるものとなっている。

これに対して、本実施の形態では、幅寸法の小さな幅狭部３３をスリーブ４０の内筒部４２に差し込む、という構成を採用している。このように、幅狭部３３を内筒部４２に差し込む場合には、幅狭部３３の幅寸法が小さい分だけ、スリーブ４０も直径の小さなもので十分となる。

ここで、コイル端末部をＶ字形状に曲げる場合と、コイル端末部３２の先端側にカット部３４を設けて、幅狭部３３を形成する場合とを比較する。すると、たとえば幅狭部３３を形成する場合には、その幅狭部３３の幅寸法を半分にする等により、アスペクト比を２倍にするのは容易である（すなわち、導体の断面積が内筒部４２の断面積に占める割合を２倍にするのは容易である）。しかしながら、Ｖ字形状に曲げる場合には、そのように導体の断面積が内筒部４２の断面積に占める割合を急激に大きくすることは容易ではない。

これに対して、本実施の形態では、スリーブ４０の直径が小さくなる一方で、幅狭部３３のアスペクト比が大きくなるので、導体部分である幅狭部３３が、内筒部４２の断面積に占める割合が急激に増加する。それにより、特許文献１の構成を実施する際に必要な場合がある、追加の接続部材を内筒部４２に挿入しなくても済む。

なお、幅狭部３３は、図２に示すような構成には限られない。たとえば、図５に示すように、幅狭部３３の軸線方向が、平角線３０の軸線方向に対して、斜めとなるように設けられていても良い。また、図６に示すように、幅狭部３３は、幅方向のいずれか一方側に偏っていても良く、さらにはカット部３４が幅方向の片側に存在しない構成を採用しても良い。

また、図７に示すように、幅狭部３３の付け根側よりも、幅狭部３３の先端側の方が、若干幅広となるように設けても良い。この場合には、幅狭部３３の先端側は、内筒部４２に差し込まれた場合に、抜け止めとして機能させることができる。

また、図８に示すように、段差部３５と幅狭部３３の側面３３ａの間には、これらの間を滑らかに接続する曲面部３６が設けられる構成を採用することもできる。かかる曲面部３６を設ける場合には、段差部３５と幅狭部３３の間に、応力集中が生じる箇所が形成されるのを防ぐことが可能となる。

ところで、コイル端末部３２の先端側にカット部３４を形成することにより、幅狭部３３を形成した場合において、スリーブ４０の直径に対して、未だ幅狭部３３の断面積が足りない、とされる場合があり得る。この場合、一度カット部３４を形成して幅狭部３３を形成してしまうと、アスペクト比が大きくなる。そのため、内筒部４２に入り込むようにＶ字形状に曲げる等して加工するのが難しくなる。

その場合には、次のようにして、かかる断面積が足りない問題を解決可能となっている。

図９は、幅狭部３３の断面積が足りない場合の解決手法を説明するための平面図であり、折り返し部３３ｂが幅狭部３３に形成される前の状態を示す平面図である。また、図１０は、図９における状態から折り返し部３３ｂが幅狭部３３に形成された後の状態を示す平面図である。図１１は、図９の構成の側面図である。図９に示すように、幅狭部３３の長さＬ１は、内筒部４２において開口端部から内部突出部４３までの長さＬ２よりも十分に長く設けられている。

このような、十分な長さである長さＬ１の幅狭部３３に対して、図１０および図１１に示すように、幅狭部３３の先端側を、本線部３１に向かうように折り返して、折り返し部３３ｂを形成する。すなわち、幅狭部３３の先端側には、折り返し部３３ｂを設けるようにする。このとき、幅狭部３３においては、その付け根から長手方向の先端部である折り返し部３３ｂの湾曲部位までの長さは、上述した長さＬ２よりも長く、挿入部の全長に亘って、断面積を確保する。

このように、幅狭部３３以外に、折り返し部３３ｂが内筒部４２に挿入されることにより、内筒部４２に差し込まれる導体は、幅狭部３３と折り返し部３３ｂとなる。それにより、内筒部４２に差し込まれる導体の断面積を大きくすることが可能となり、特許文献１での追加接続部材を挿入した場合と同様の効果が得られる。

＜効果について＞
以上のような構成のコイル端末の接続構造１１によると、平角線３０の幅方向における少なくとも一方側を切り欠いてカット部３４を形成することで、幅狭部３３を形成している。そして、スリーブ４０の内筒部４２に幅狭部３３を挿入し、その後、スリーブ４０の外周面を押し潰して、圧着部４４を形成している。このため、幅寸法の小さな幅狭部３３を内筒部４２に挿入するので、スリーブ４０の直径が小さくて済む。

また、スリーブ４０の直径が小さくなる一方で、幅狭部３３のアスペクト比が大きくなる。そのため、導体部分である幅狭部３３が、内筒部４２の断面積に占める割合が増加する。それにより、特許文献１で必要な場合がある追加の接続部材を内筒部４２に挿入しなくても済む。

また、従来構成のように、コイル端末部３２をＶ字形状に変形させる必要もなく、さらには別途の接続部材を内筒部４２に挿入する必要もなくなる。そのため、コイル端末部のＶ字形状へ曲げたり、別途の接続部材を内筒部に差し込む、といった手間を省略することができ、工数を削減することができる。

また、本実施の形態では、カット部３４は、幅狭部３３の幅方向における両側に設けられている。このため、幅狭部３３をスリーブ４０の内筒部４２に挿入した場合に、スリーブ４０が平角線３０に対して、幅方向のいずれかに偏ってしまうのを防止可能となる。

さらに、本実施の形態では、スリーブ４０の長手方向の中央部には、筒体部４１の外周面を内筒部４２側に向けて窪ませることで、内筒部４２の内部に突出する内部突出部４３が形成されている。また、幅狭部３３は、内部突出部４３以下の長さに設けられていて、かつ幅狭部３３の段差部３５がスリーブ４０の端面に接触する。このため、段差部３５をスリーブ４０の端面に接触させることで、スリーブ４０に対して、幅狭部３３を正確に位置決めすることができる。

また、本実施の形態では、段差部３５と幅狭部３３の側面３３ａの間には、これらの間を滑らかに接続する曲面部３６が設けられている。このため、段差部３５と幅狭部３３の間に、応力集中が生じる箇所が形成されるのを防止可能となる。

さらに、本実施の形態では、幅狭部３３には、折り返し部３３ｂが設けられていて、その折り返し部３３ｂは、幅狭部３３の付け根側に向かうように折り返されている。このため、幅狭部３３だけではスリーブ４０に対する断面積が不足している場合でも、折り返し部３３ｂも内筒部４２に挿入されることで、スリーブ４０に対する断面積を十分に確保することができる。すなわち、内筒部４２の内径に対して、導体部分の断面積を、２倍等のように大きくすることができ、必要とされる導体部分の断面積を急激に大きくすることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態では、コイル端末の接続構造１１としては、内筒部４２の他端側の開口から差し込まれる、不図示の電気機器は含まれていない。しかしながら、コイル端末の接続構造１１の概念に、かかるケーブルが含まれるものとしても良い。

また、上述の実施の形態では、端末接続部材としては、その全体が円筒形状となっているスリーブが用いられた場合について説明している。しかしながら、端末接続部材は、その全体が円筒形状のスリーブには限られない。たとえば、圧着端子を端末接続部材としても良い。

また、本実施の形態では、巻線構造体１０については、特に言及はしていない。しかしながら、巻線構造体１０は、たとえばリアクトルを構成しても良く、その他、トランスを構成するものであっても良い。

１０…巻線構造体、コイル端末の接続構造、２０…コイル巻線部、３０…平角線、３１…本線部、３２…コイル端末部、３３…幅狭部、３３ａ…側面、３３ｂ…折り返し部、３４…カット部、３５…段差部、３６…曲面部、４０…スリーブ（端末接続部材に対応）、４１…筒体部、４２…内筒部、４３…内部突出部、４４…圧着部

Claims (4)

1. 平角線を巻回により形成されるコイル巻線部から延伸するコイル端末を接続するためのコイル端末の接続構造であって、
   前記コイル端末部の先端側において、その幅方向における少なくとも一方側を切り欠いたカット部を形成することで形成される幅狭部と、
   筒状の筒体部を備えると共に、前記幅狭部が前記筒体部の内筒部に挿入されている端末接続部材と、
   前記筒体部を圧着することで、前記幅狭部と前記端末接続部材とを電気的に接続させる圧着部と、
   を具備し、
   前記端末接続部材の長手方向の中央部には、前記筒体部の外周面を前記内筒部側に向けて窪ませることで、前記内筒部の内部に突出する内部突出部が形成されていて、
   前記幅狭部は、前記内部突出部以下の長さに設けられていて、かつ前記幅狭部の段差部が前記端末接続部材の端面に接触する、
   ことを特徴とするコイル端末の接続構造。
2. 平角線を巻回により形成されるコイル巻線部から延伸するコイル端末を接続するためのコイル端末の接続構造であって、
   前記コイル端末部の先端側において、その幅方向における少なくとも一方側を切り欠いたカット部を形成することで形成される幅狭部と、
   筒状の筒体部を備えると共に、前記幅狭部が前記筒体部の内筒部に挿入されている端末接続部材と、
   前記筒体部を圧着することで、前記幅狭部と前記端末接続部材とを電気的に接続させる圧着部と、
   を具備し、
   前記幅狭部には、折り返し部が設けられていて、その折り返し部は、前記幅狭部の付け根側に向かうように折り返されている、
   ことを特徴とするコイル端末の接続構造。
   
3. 請求項１または２記載のコイル端末の接続構造であって、
   前記カット部は、前記幅狭部の幅方向における両側に設けられている、
   ことを特徴とするコイル端末の接続構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のコイル端末の接続構造であって、
   前記幅狭部の段差部と前記幅狭部の側面の間には、これらの間を滑らかに接続する曲面部が設けられている、
   ことを特徴とするコイル端末の接続構造。

Images