JPS61199575A - 導体の接続方法および接続用基材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導体の接続方法およびこれに直接使用される
接続用基材に関し、特に、絶縁被膜を有する被接続導体
を機械的かつ電気的に接続するものに係り、例えば、電
磁石等を構成するのに使用されるコイルを他の電気部品
や電気機器の端子等に機械的かつ電気的に接続するのに
利用して有効なものに関する。

〔従来の技術〕

モータ等のような回転電機において、アーマチュアのコ
イルをコンミエテータのライザに機械的かつ電気的に接
続させる方法として、コイルの口出し線に相当する部分
におけるエナメル製の絶縁被膜を剥離し、当該剥離した
部分をライザに引っ掛けた後、はんだ付けを施す方法や
、ライザを折り曲げて押し潰しコイルの導体露出面とラ
イザの表面とを圧着させる方法が、使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、このような導体の接続方法においては、コイル
の口出し線に相当する部分における絶縁被膜を剥離する
必要があるため、生産性が低いという問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、絶縁被膜を剥離する工程を省略化する
ことができるとともに、信頼性の高い接続状態を作り出
すことができる導体の接続方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、この導体の接続方法を効果的に実
現させることができる接続用基材を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明にかかる導体の接続方法は、少なくとも一方が絶
縁被膜を有する被接続導体間に熱可溶性導体からなる接
合用導体を介設せしめ、前記被接続導体を加熱すること
により、前記絶縁被膜を破壊せしめ、前記接合用導体を
溶融させ、この接合用導体が溶融してなる溶融部を前記
被接続導体の露出面と接合させることにより、前記被接
続導体間を機械的かつ電気的に接続するようにしたもの
である。

すなわち、絶縁被膜が加熱によって破壊されることによ
り、絶縁被膜についての剥離工程を行わずに被接続導体
の導体表面が露出される。このため、接合用導体は加熱
溶融することにより、絶縁被膜が除去されて露出してい
る被接続導体の表面に絶縁被膜に妨害されることなく、
適正に接合することになる。この接合により、被接続導
体間は機械的かつ電気的に接続される。

また、本発明にかかる接続用基材は、導体からなる母材
の表面に接合用導体層が形成されており、この接合用導
体層をその溶融開始が絶縁被膜の溶融開始よりも遅くな
るように、かつ、被接続導体の溶融開始よりも早くなる
ように構成されているものである。

接続用基材が加熱されると、絶縁被膜は接合用導体の加
熱溶融以前に破壊される。また、接合用導体層は被接続
導体が溶融する前に溶融する。すなわち、その溶融時に
おいて、絶縁被膜が既に熱破壊されて導体の表面が露出
しているため、接合用導体層の溶融体は被接続導体に効
果的に接合する。そして、この接合により、一方の被接
続導体としての母材と被接続導体とが機械的かつ電気的
に接続されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である導体の接続方法を示す
斜視図、第２図、第３図、第４図および第５図はその作
用を説明するための各拡大部分縦断面図、第６図はそれ
により接続される被接続導　　体を示す拡大部分縦断面
図、第７図は本発明の一実施例である接続用基材を示す
拡大部分縦断面図である。

第７図に示されているように、接続用基材１は適当な厚
さを有する母材２を備えており、母材は銅または銅系合
金等のような導電性の良好な導体から形成されている。

母材の表面には接合用導体層３が後に例示されているよ
うな熱可溶性導体を用いて、めっき、クラッド、蒸着、
塗装または印刷等のような適当な手段により、適当な厚
さ、例えば、８μｍ以上に形成されてＧくる。

この接合用導体層は、加熱溶融される時、被接続導体の
絶縁被膜が熱破壊するまでは非溶融状態を維持するよう
に、かつ、被接続導体が溶融するよりは先に溶融するよ
うに構成されている。

融点について考慮した場合、接合用導体層は被接続導体
の絶縁被膜の焼失温度よりも高く、被接続導体の融点よ
りも低い温度の融点を有する熱可溶性導体を用いて形成
されることになる。例えば、後述するエナメルからなる
絶縁被膜を有するコイルを被接続導体とした場合、接合
用導体層を形成する熱可溶性導体としては、融点が約り
５０℃〜約１０８３℃になるものが選定される。

接合用導体層３の最上層には低温度溶融層４がめつき、
クラッド、蒸着、塗装または印刷等のような適当な手段
により形成されており、この低温度溶融層は加熱された
時、被接続導体の絶縁被膜が熱破壊する以前に急激に溶
融するように構成されている。

融点について考慮した場合、低温度溶融層は被接続導体
の絶縁被膜の焼失温度よりも低い融点を有する熱可溶性
物質により形成されることになる。

特に、低温度溶融層は熱可溶性の導体を用いて形成する
ことが望ましい。けだし、低温度溶融層の溶融体が被接
続導体に付着することによる悪影響を抑制することがで
きるからである。

例えば、絶縁被膜がエナメルにより形成されている場合
、低温度溶融層を形成する熱可溶性導体としては、融点
が２３２℃の錫（Ｓｎ）等を使用することができる。

本実施例において、この導体の接続方法はモータの電機
子（図示せず）におけるコイルをコンミュテータ（図示
せず）のライザに電気的に接続するものとして使用され
ている。

絶縁被膜を有する被接続導体としてのコイル５は、第６
図に示されているように、適当太さの銅線６の表面にエ
ナメルを用いた絶縁被膜７を形成されて構成されている
。

なお、銅の融点は１０８３℃であり、エナメルからなる
絶縁被膜７が熱により破壊されて焼失する温度は通常の
場合、約５５０℃である。

他方の被接続導体としてのライザ８は、本発明の一実施
例として第７図に示されている接続用基材１を用いて、
打抜きプレス加工等のような適当な手段により所定の形
状に形成されている。

この導体の接続方法の一実施例を用いてライザ８にコイ
ル５を接続する場合、第１図に示されているように、ラ
イザ８はその一端部を接合用導体層３が内側になるよう
に折り返される。この折り返し部９にコイル５がその絶
縁被膜６を剥離されずに被着された状態のままで引っ掛
けられる。

続いて、ライザ８の折り返し部９に電極１０が折り返し
部９を押し潰すように押接されるとともに、きわめて短
時間（例えば、１秒以内）通電される。この電極１０は
タングステン（Ｗ）等のよゝうな耐熱性および耐摩耗性
を有し、かつ、電気抵抗が銅よりも比較的大きい材料を
用いて形成されている。

電極１０は通電によってきわめて短時間で高温に発熱し
、この発熱によりライザ８を介して低温度溶融層４、接
合用導体層３およびコイル５が加熱される。

加熱温度が約５５０℃に達すると、コイル５のエナメル
からなる絶縁被膜７は溶融して焼失するため、銅線６に
おけるライザ８の接合用導体層３に押接する表面は露出
することになる。

このとき、第２図に示されているように、低温度溶融層
４は急激に加熱されることにより爆発的に溶融して強烈
に飛散する状態になる。この低温度溶融層４の爆発的な
溶融により、焼損した絶縁被膜７の残渣は吹き飛ばされ
るとともに、露出した銅線６の表面は活性化されること
になる。

なお、低温度溶融層の溶融開始温度は絶縁被膜の焼失温
度よりも、ｌＯＯ℃〜３５０℃程度低い温度に設定する
ことが望ましい。けだし、絶縁被膜の焼失温度との差が
１００℃未満であると、爆発が起こり難い。逆に、温度
差が３５０℃よりも大きいと、爆発による絶縁被膜に対
する清浄化および活性化作用が不充分になる。

また、低温度溶融層の厚さは５〜６μｍが望ましい。す
なわ′ち、これが過多であると、飛散によって短絡不良
を発生する原因になり、過少であると、絶縁被膜に対す
る清浄化および活性化作用が不充分になる。

次いで、加熱温度が設定温度、例えば、６００℃〜８０
０℃に達すると、ライザ８における接合用導体層３が溶
融する。このとき、コイル５の接合用導体層３に押接す
る部分においては銅線６の表面が露出し、かつ、清浄化
および活性化されているため、第３図に示されているよ
うに、接合用導体Ｎ３の溶融体は銅線６の露出面に効果
的かつ適正に接合することになる。

すなわち、接合用導体層３の溶融体部１）は銅線６との
界面において、第４図または第５図に示されているよう
に、共晶等のような合金層を形成して金属的接合状態を
作り出すことになる。

第４図では合金層１２Ａが銅線６の周囲に、合金層１２
Ｂが母材２と接合用合金３との境界にそれぞれ形成され
ている。また、第５図では合金層１２Ｇが母材２と銅＃
ＩＡ６との間に全体的に形成されている。

このような金属的な接合により、コイル１の銅線６はラ
イザ８における母材２と機械的かつ電気的に接続される
ことになる。

なお、接合用導体層の溶融開始温度は絶縁被膜の焼失温
度よりも、５０℃〜３００℃程度高い温度に設定するこ
とが望ましい。すなわち、絶縁被膜の焼失温度との差が
５０℃未満であると、絶縁被膜の溶融物が接合用導体層
の溶融物に混入することにより、接合が劣化される危険
がある。逆に、温度差が３００℃よりも大きいと、被接
続導体が過熱され結晶粒が粗大化し、機械的強度が落ち
る等の危険がある。

ちなみに、絶縁被膜の焼失から接合用導体が溶融するま
での時間はきわめて微少であり、絶縁被膜の焼失後、瞬
間的に接合用導体が溶融する。

また、接合用導体層の厚さは８〜１００μｍ程度である
ことが望ましい、すなわち、これが過少であると、充分
な接合が得られない危惧がある。

過多であると、溶融物の流出による汚染や短絡不良の原
因となる。

ところで、接合用導体層の無いライザの表面にコイルを
絶縁被膜が被着されたままの状態で押接し加熱した場合
、絶縁被膜が焼失しても、ライザの母材および銅線は溶
融しないため、ライザは銅線に接合することはない。す
なわち、ライザは銅線に押接状態で接触しているだけで
あるため、機械的接続および電気的接続のいずれもが不
安定であり、その接続品質の信頼性は低い。

なお、ライザおよび銅線が溶融する程加熱した場合には
コイルの断線の危険性が増大するため、実用には供し得
ないことになる。

また、低温度溶融層のみを形成したライザの表面にコイ
ルを絶縁被膜が被着されたままの状態で押接し加熱した
場合、低温度溶融層が飛散してしまうため、低温度溶融
層の溶融物が銅線およびライザの表面に接合することは
ない。結局、この場合においても、ライザは銅線の表面
に押接状態で接触しているだけとなるため、その接続品
質の信頼性は低いことになる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であ
ることはいうまでもない。

例えば、接合用導体層の最上層における低温度溶融層は
省略してもよい、けだし、絶縁被膜が熱破壊されて導体
の表面が露出しさえすれば、その表面の清浄化および活
性化が不充分であっても、接合用導体層の溶融体は導体
の表面と充分通正に接合するからである。

また、低温度溶融層を形成する物質としては、低融点導
体に限らず、はんだ用フラックス等を使用してもよい。

本発明にかかる導体の接続方法は、接続用基材を使用す
るに限らず、被接続導体の間に箔形状に形成した接合用
導体を挟み込んで使用することによる方法によっても実
施することができる。

加熱手段としては、電極を発熱させて被接続導体を介し
て加熱するように構成するに限らず、はんだ鏝を押接し
て加熱してもよいし、高周波加熱等を利用してもよい。

接合用導体は後記する実験例に列挙されている合金によ
り構成するに限″らず、硬ろう、銀ろう等のような熱可
溶性導体を使用してもよい。

接合用導体の厚さや形成手段は、被接続導体のの材質、
体積、絶縁被膜の材質、厚さ等に対応して適切に選定す
ることが望ましい。

本発明にかかる導体の接続方法はコイルをライザに接続
する場合に使用するに限らず、コイル同志を接続する場
合や、コイルを端子に接続する場合等に使用することが
できる。

接続用基材はライザを構成するのに使用するに限らず、
端子や導体中継用の接続金具等を構成するのに使用して
もよい。

前記実施例では、絶縁被膜がエナメルにより形成されて
いる被接続導体について説明したが、これに限らず、他
の有機物や無機物、酸化膜等によって絶縁被膜が形成さ
れている被接続導体の接続についても適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

絶縁被膜を加熱により破壊させて被接続導体の導体表面
を露出させ、かつ、接合用導体を加熱溶融させて導体の
表面に金属的に接合させることにより、被接続導体間を
適正に接続させることができるため、接続品質の信頼性
を向上させることができる。

被接続導体の絶縁被膜を剥離させる工程を省略すること
ができるため、生産性を高めることができるとともに、
生産の自動化を推進することができる。

コンミュテータのライザにアーマチュアのコイルを接続
するのに使用した場合、コイルをライザに機械的かつ電
気的に接続することができるため、アーマチュアの高速
回転時や機械的振動に耐える耐久性のよいモータを得る
ことができる。

導体からなる母材の表面に接合用導体を形成した接続用
基材を使用した場合、被接続導体間に接合用導体を自動
的に介設することができ、作業性を一層高めることがで
きる。

接合用基材を用いてコンミュテータのライザ、端子、接
続金具等を製作することにより、絶縁被膜を有する被接
続導体の接続についての作業性や信頼性を高めることが
できる。

接合用導体の最上層に低温度溶融層を形成した場合、低
温度溶融層の溶融物によって絶縁被膜の残渣を吹き飛ば
すことができるとともに、露出した導体の表面を活性化
することができるため、接合状態を一層良好化させるこ
とができる。

次に実験例を示す。

なお、実験条件は次の通りである。小型モータ用コイル
をコンミュテータのライザに接続する。

コイルをライザの折り返し部に引っ掛け、ライザにタン
グステン電極を押接し、通電により０．１〜０．２秒間
で７００℃まで加熱する。ライザの母材は厚さｌ龍の銅
板を使用する。ライザの母材の表面に各種合金をめっき
処理により約８μｍの厚さに被着する。

ｆｉ＋　　銅５０％−錫５０％の合金。

第５図に示されているような良好な金属的接合が得られ
た。

（２）銅３０％−亜鉛７０％の合金。

第４図に示されているような略良好な金属的接合が得ら
れた。

（３）　　銅２０％−亜鉛８０％の合金。

第４図に示されているような略良好な金属的接合が得ら
れた。

（４）銅５５％−亜鉛４５％の合金。

金属的接合は得られなかった。

これは合金の融点が高いためと考えられる。

（５）アルミニニウム箔を被着した場合。

金属的接合は得られたが、接合部が脆かった。

（６）　　前記（１）の合金層の表面に、低温度溶融層
として錫をめっき処理により６μｍ被着した場合。

きわめて良好な金属的接合が得られた。

（７）　ライザの母材のみの場合。

金属的接合は皆無で・あった。

（８）　　ライザの母材に錫を被着した場合。

金属的接合は得られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である導体の接続方法を示す
斜視図、第２図、第３図、第４図および第５図はその作
用を説明するための各拡大部分縦断面図、第６図はそれ
により接続される被接続導体を示す拡大部分縦断面図、
第７図は本発明の一実施例である接続用基材を示す拡大
部分縦断面図である。 １・・・接続用基材、２・・・母材、３・・・接合用導
体層、４・・・低温度溶融層、５・・・コイル（被接続
用導体）、６・・・銅線、７・・・絶縁被膜、８・・・
ライザ、９・・・折り返し部、１０・・・電極、１）・
・・溶融体部、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｇ・・・合金層。 特　許　出　願　人　株式会社三ツ葉電機製作所代理人
　弁理士　　　梶　　原　　辰　　也第１図 第２図　　　第３図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が絶縁被膜を有する被接続導体間
   に熱可溶性導体からなる接合用導体を介設せしめ、前記
   被接続導体を加熱することにより、前記絶縁被膜を破壊
   せしめ、前記接合用導体を溶融させ、この接合用導体が
   溶融してなる溶融部を前記被接続導体の露出面と接合さ
   せることにより、前記被接続導体間を接続する導体の接
   続方法。
2. （２）接合用導体が、被接続導体の絶縁被膜における熱
   破壊温度よりも高く、被接続導体の融点よりも低い温度
   の融点を有する熱可溶性導体により形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の接続用基材。
3. （３）加熱が、被接続導体に当てがわれて通電される電
   極の発熱によりこの被接続導体を介して行われることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導体の接続方法
   。
4. （４）接合用導体が、箔形状に形成されており、被接続
   導体間に挟み込まれて使用されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の導体の接続方法。
5. （５）絶縁被膜を有する被接続導体の電気的接続に使用
   される接続用基材であって、導体からなる母材の表面に
   接合用導体層が形成されており、この接合用導体層は前
   記絶縁被膜が熱破壊するまでは非溶融状態を維持するよ
   うに、かつ、前記被接続導体が溶融するよりも先に溶融
   するように構成されていることを特徴とする接続用基材
   。
6. （６）接合用導体が、被接続導体の絶縁被膜における熱
   破壊温度よりも高く、被接続導体の融点よりも低い温度
   の融点を有する熱可溶性導体により形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の接続用基材。
7. （７）接合用導体層が、その最上層に低温度溶融層を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の接続
   用基材。