JPH08509577A - 巻線材を端子部材に接触させるための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高耐熱エナメルで絶縁された巻線の端部を端子部材に接触させるために、従来は巻線が端子部材の回りに巻回され、絶縁を剥離した状態で局所的にエネルギーを加えることによって機械的及び電気的に少なくとも１つの接触位置において接続された。この発明によれば、巻線の端部は端子部材に巻回する際に初期応力を与えられた状態に保持され、同時に巻線／端子部材からなる系に振動、特に超音波範囲の振動を接触位置へのエネルギー付与のために加えられる。特にエネルギーの付与は接触位置以外の位置から巻線に加えられるのが好ましい。振動が応力を与えられた巻線材を介して伝播し、巻線材と端子部材との間の相対運動を行わせることにより、絶縁層が少なくとも部分的に破られ、超音波溶接により巻線と端子部材との電気的接続が得られる。この目的のために巻線ノズル（１０）には特に超音波振動を巻線材（５）に伝達するための振動体が、特に巻線ノズルの一部として付設される。

Description

【発明の詳細な説明】 巻線材を端子部材に接触させるための方法及び装置 この発明は、巻線材を端子部材に巻き付け、これに振動エネルギーを加えるこ とによって機械的にかつ電気的に少なくとも１つの接触位置において巻線材を端 子部材に接触させるための、特に高耐熱エナメルで絶縁された巻線の端部を端子 ピンに接触させるための方法に関する。同時にこの発明は、この方法を実施する ための巻線供給装置及び巻線ノズルからなる巻線装置を備えた装置に関する。 特に耐熱及び高耐熱エナメル被覆線からなる巻線材の巻線端を接触させるため に、従来種々の方法が実用されてきた。巻線材の端部におけるエナメル絶縁が剥 がされているときには、ろう付け方法或いは溶接方法が有利に適用される。その 場合ろう付け方法としては軟ろう付け並びに硬ろう付けが、溶接方法としては例 えばアーク溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接、レーザ溶接或いはまた超音波溶接 が考慮される。勿論エナメル絶縁を剥離することは付加的な作業行程を含むこと になるので、集中生産において予め絶縁を剥離することなく接触化を行うことが 求められてきた。このために耐熱性のエナメル被覆線の場合には一つには特殊な 高温軟ろう付けが或いはまた前述の溶接法が考慮されている。 その場合必要となる振動エネルギーは比較的高い強度で加えられるので、この ためには通常例えばスリーブ、接合板或いは塞ぎ板のような金属性の付加部材が 補助材として使用されなければならない。特に超音波溶接に対しては、ヨーロッ パ特許第０２０００１４号明細書から、唯一の工程で超音波溶接により絶縁層を 破って断面を変形させた状態で巻線を端子部材に溶接することが既に公知である 。この場合溶接に引き続いて直接、接続範囲に速乾性の有機或いは無機系の接着 剤を滴下してこれを覆っている。 この最後の方法は、薄いエナメル絶縁被覆線に対して、特に平板状の端子部材 が使用され振動エネルギーを局所的に集中できる場合には適している。この方法 は例えば表面実装技術用の電子デバイスを製造するために適用される。しかしこ の公知の方法は、コイルの自動製造における巻線材の接触には、巻線材及び／又 は端子部材が速い運動を行うことになるのであまり適当ではない。 この発明の課題は、例えば高耐熱エナメル絶縁被覆線からなるコイルを自動巻 きするためにその自動機を停止することなく、巻線材をその巻線端において接触 させることができる方法を提供することにある。即ちこの自動化された製造方法 は溶接等のような接触化工程のためには特に中断されることがないようにするも のであり、そしてそのために適当な装置が提供されなければならない。 この課題は、冒頭に記載した方法において、この発明によれば、巻線が端子部 材に巻回される際にその端部に初期応力が与えられ、巻線材／端子部材系に振動 特に超音波範囲の振動が加えられ、初期応力を与えられた巻線材とこの巻線材に 触れる端子部材の個々の部分との間の摩擦によって接触が形成されることにより 解決される。 この発明の有利な実施態様においては振動は接触位置以外の位置で巻線材及び ／又は端子部材に加えられる。特にそのために巻線材は端子部材の回りに巻回さ れる工程中にのみ振動が加えられるのが好ましい。振動は応力のかかった巻線を 介して伝播し、巻線と端子部材との間の相対運動を行わせるから、絶縁層は少な くとも部分的に破られ、これにより端子部材との電気的接続が得られる。特に高 耐熱性のエナメル絶縁が接触位置を作るために加工され得る。 この方法を実施するために好適な装置においては、この発明によれば、巻線ノ ズルに特に超音波振動を巻線材に伝達するための振動体を付設させ、また場合に よっては振動体を巻線ノズルの構成部品とする。特にその場合巻線ノズルはコイ ル等を巻回するために予め定められた軌道運動を行うものがよい。巻線材の端子 部材への接続のため巻線材の端部は端子部材の回りに巻きつけられ、その際振動 体は巻線ノズルと共にその軌道運動を行う。特に巻線ノズル自体を振動体として 形成することもできる。 この発明の枠内においては塞ぎ板、接合板、スリーブ等のような付加部材は必 ずしも必要とされない。勿論この発明による方法を実施した後に、巻線材を接触 させた端子部材に機械的な保護を設けることも有効である。このためにはエナメ ル、モールド樹脂或いは軟ろうが使用される。 一方、この発明はコイルの集中生産に有利に適用される。その場合コイルの巻 回は、巻線材が端子部材に対して軸方向及び半径方向に平行運動をする巻線自動 機で行われる。巻線端を固定する際にその都度例えば巻線ノズルが超音波振動で 励起される。その場合驚くべきことに、端子部材の稜或いは側面における変形は 極めて僅かで、巻線及び端子部材の充分な機械的及び電気的接続を達成するため に支障はない。 他方、この発明は軸方向の部品に絶縁巻線を巻回する際にも有利に適用される 。その際特に巻線材は平行に案内され、端子部材を備えた部品が回転運動並びに 縦方向運動を行う。巻線材への超音波振動の付与はその場合特に軸方向端子への 接触化過程において行われる。 二つの適用例において、巻線を外部から超音波振動で励起するのに代わって、 部品もしくは端子部材に超音波振動を加えることもできる。場合によっては巻線 並びに端子部材を励起することも可能である。この場合必要な相対運動を保証す るために少なくとも振動の移相が保証されなければならない。この発明によれば 全ての適用例において重要なことは、振動特に超音波振動の遠隔作用が利用され ることである。 この発明の詳細及び長所を図面を参照した以下の実施例の記載により明らかに する。図面において、 図１は超音波を利用したエナメル絶縁線の巻回原理図を、 図２は図１において使用されるために形成された振動体を、 図３は別体の振動体を備えた装置を示す。 図１において１は、巻線５が充分に安定した機械的、電気的接続が生ずるよう に取り付けられる接続ピンを示す。接続ピン１は金属材からなり、特に稜２を持 つ矩形断面を備えている。この接続ピンは例えば他の接続ピンと共に自動的に巻 き心に巻回されるコイルの構成要素である。このために巻線５は電気的に絶縁さ れていなければならず、即ち巻線は金属の心線６と絶縁被覆７とからなり、この 絶縁被覆は通常高耐熱性の物質からなるエナメル層によって形成されている。 このようなコイルは市販の巻線自動機により高速で自動的に巻回される。その 場合従来は接触化だけは比較的時間のかかる別の作業工程で行われていた。コイ ルの製造には、公知のように巻線ノズルが使われている。これは巻線自動機にお いて一方ではコイルを巻回するために、他方では巻線を端子部材に取り付けるた めに予めプログラムされた運動を行ういわゆる巻線供給装置の一部である。 図１においては巻線ノズル１０は中央の中空通路１１と丸められた機能端部１ ３を備えている。巻線ノズル１０の中空通路１１を巻線５、例えばエナメル絶縁 銅線が通過する。巻線ノズル１０及び／又は接続ピン１を備えた構成部品は超音 波により励起される。しかし、特に巻線ノズル１０には個々には図示されていな い超音波トランスジューサが付設されており、これにより巻線ノズル１０全体が 両端矢印の方向に所定の振幅の振動で励起される。 接続ピン１と振動体を含む巻線ノズル１０との間には間隔×が機能寸法として 存在しかつ巻線５に応力が与えられているとき、応力のかかった巻線５を介して 定常波を形成する振動が伝達される。これらの寸法を適当に設定することにより 矩形状ピンとして形成された端子部材のそれぞれの稜に最大振幅が生ずるように なる。 超音波の遠隔作用により、即ち巻線５と接続ピン１の個々の稜との間に相対運 動が生ずる。この相対運動に基づいて巻線５の絶縁が稜２との接触位置において 破られる。従って溶接作用により接続ピン１の稜２に接触部２ａが生ずる。 実験によれば接続ピン１の稜２にはある程度の変形が生じていることが示され た。これにより充分に確実な材料結合が生じ、電気的接触が実現される。場合に よってはさらに巻線が巻回された接続ピンを機械的に保護するために、それに続 く作業工程でエナメル、モールド樹脂或いは軟ろうが付けられる。しかしこの作 業は本来の電気的接触が行われた後に行われる。 図２においては図１による巻線ノズルを具体的に説明する。巻線ボビン１５か ら巻線５は転向装置としてのローラ１６を介して巻線ノズルとして形成された振 動体２０の中心を通っている。振動体は同軸の通路２１を持ち、その背後側の部 分に振動トランスジューサ２２を備えている。振動トランスジューサ２２及びそ の先端のラッパ状に形成された部分２３を含む巻線ノズル２０全体はその寸法が λ／２の数倍に設定されているので、これらは共振状態にある。 巻線５が振動トランスジューサ２２もしくはそれに続く巻線ノズルの案内通路 ２１を通過する際、巻線５はその振幅がラッパ状部分２３により予め定まる長手 方向の振動を受ける。このコンパクトな構造により巻線ノズル２０として実現さ れた振動体は、巻線自動機の巻線供給装置によって知られているのと同様な平行 及び回転運動を行うことができる。 図２に示した超音波で励起される巻線ノズル２０の特別な利点は、振動によっ てノズル通路２１内の塗料の剥離片及び滑り剤による堆積物に対する洗浄効果が 得られることにある。 図２において巻線５はノズル通路２１の中心に案内されている。巻線５が斜め に巻線ノズルに進入するような構成も可能である。これにより巻線５の走行方向 は超音波の振動方向に対して直角になる。これは特定の使用目的に対しては有効 である。 図３において巻線５は巻線ボビン１５から公知の巻線ノズル２５を通して案内 され、巻線ノズル２５に付設されたローラ１６を介して端子３６及び３７を備え た軸方向部品に巻回するために転向される。この場合巻線ノズル２５と部品３５ との間には別体の振動体３０が設けられており、この傍を巻線５が通って振動を 受ける。このような構成においては、巻線を平行に案内し、これに対して軸方向 の端子３６及び３７を備えた部品３５自体を回転運動並びに長手方向運動を行わ せるのが有効である。巻線５が端子３６もしくは３７に巻きつく過程中振動体３ ０は作用させられて巻線５を介して振動伝達が行われる。巻線５と表面を粗面化 された端子３６もしくは３７との間の相対運動によって絶縁が剥離され、巻線５ と端子３６もしくは３７との間の接触部３６ａもしくは３７ａが形成される。 上記の実施例においては端子部材が矩形断面を備えたピンもしくは舌片として 選択され、その稜が接触位置を形成することを前提としている。しかしながら、 その表面が適当な方法で粗面化されもしくは線条を形成されて、特定の範囲を接 触位置として形成した他の形状の端子部材を使用することも可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．巻線材を端子部材に巻き付け、これに振動エネルギーを加えることによって 機械的にかつ電気的に少なくとも１つの接触位置において巻線材を端子部材に接 触させるための、特に高耐熱エナメルで絶縁された巻線の端部を端子ピンに接触 させるための方法において、 ａ）巻線が端子部材に巻回される際にその端部に初期応力が与えられ、 ｂ）巻線材／端子部材系に振動、特に超音波範囲の振動が加えられ、 ｃ）初期応力の与えられた巻線材とこの巻線材に触れる端子部材の個々の部分と の間の摩擦によって接触が形成される ことを特徴とする巻線材を端子部材に接触させるための方法。 ２．振動が接続位置以外の位置から巻線材及び／又は端子部材に加えられること を特徴とする請求項１記載の方法。 ３．巻線材が端子部材に巻回される工程中にのみ巻線材が振動を受けることを特 徴とする請求項２記載の方法。 ４．巻線材が端子部材に対して軸方向及び半径方向に平行運動を行うことを特徴 とする請求項１記載の方法。 ５．巻線材が平行に案内され、端子部材を備えた部品が回転並びに軸方向運動を 行うことを特徴とする請求項１記載の方法。 ６．多角断面を持ち、その各稜を接触位置として形成した端子部材が使用される ことを特徴とする上記の請求項の１つに記載の方法。 ７．粗面化もくは線条を付けた表面を持ち、その個々の部分を接触位置として形 成した端子部材が使用されることを特徴とする上記の請求項の１つに記載の方 法。 ８．接触させられた端子部材が機械的な保護を備えることを特徴とする請求項１ 記載の方法。 ９．機械的な保護としてエナメル、モールド樹脂或いは軟ろうが使用されること を特徴とする請求項８記載の方法。 １０．巻線供給装置と巻線ノズルとからなる巻線装置を備え、巻線ノズル（１０ 、２０、２５）に特に超音波振動を巻線材（５）及び／又は端子部材（１）に伝 達するための振動体（２２、３０）が付設されていることを特徴とする請求項１ 又は請求項２乃至９の１つに記載の方法を実施するための装置。 １１．巻線ノズル（１０）の機能端部（１３）が丸められており、巻線材（５） の任意の導出を可能としていることを特徴とする請求項１０記載の装置。 １２．巻線ノズル（１０）がコイル等を巻回するために予め定められた軌道運動 を行い、巻線材（５）を端子部材（１）に接触させるために巻線端を端子部材（ １）に巻きつける装置において、振動体（２２）が巻線ノズル（２０）と機械的 に結合され、共通に巻線材（５）の案内（２１）を形成していることを特徴とす る請求項１０記載の装置。 １３．巻線材（５）が超音波振動体と一体の巻線ノズル（１０、２０）の中心に 案内されることを特徴とする請求項１２記載の装置。 １４．巻線材（５）が超音波振動体と一体の巻線ノズル（１０）に所定の角度で 斜めに導入、導出されることを特徴とする請求項１２記載の装置。 １５．振動体（３０）が巻線ノズル（２５）と端子部材（３６、３７）を備えた 部品（３５）との間に固定的に配置され、巻線材（５）が振動を受けるために振 動体（３０）に触れながらその傍を走行することを特徴とする請求項１０記載の 装置。