WO2019044828A1 - 導電部材の接合体および接合方法 - Google Patents
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- H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
Definitions
- the present invention relates to a joined body and a joining method of conductive members.
- the intermediate member is provided between the aluminum electric wire and the copper electric wire and mechanically caulked and connected in the butting state, but the following problems occur. is there.
- the bonded body may have high resistance.
- the oxide film is broken by stronger caulking, there is a problem that the cross-sectional area of the member such as the electric wire is reduced and the inherent conductivity and strength of the member are impaired.
- an aluminum member having a smaller elastic force than copper or the like is crimped, there is a risk that the member with the reduced cross-sectional area may come off from the crimped portion.
- Patent Document 2 an Al alloy for thermal diffusion is interposed in a gap between an iron-based shape memory alloy joint which is shrunk by heat and two metal pipes put in a butting state into this joint. Thermal diffusion bonding is performed by applying external heat, but there are the following problems.
- this technique is a technique of joining two metal pipes using a shape memory alloy joint, and not a technique of joining metal pipes directly, and also requires space for the shape memory alloy joint, thus saving the cost. There is a drawback that it is a difficult technology to achieve space.
- this technique is a technique of joining two conductors using a metal sleeve, not a technique of directly joining metal conductors, and also saves space because it requires a space for the metal sleeve. Problem is that it is a difficult technology.
- low melting point metal zinc (Zn) of the intermediate member remains unmelted around the interface other than the butt interface between both members, Since the intermediate members can not be eliminated, the intermediate members may be wasted, or the unmelted intermediate members or the excess of the intermediate members may impair the appearance of the joined body.
- the object of the present invention can achieve space saving, can cope with the case where the outer peripheral diameter and shape of the bonding materials are different, can reduce the waste of the intermediate member, and can maintain a good appearance
- An object of the present invention is to provide a joined body and a joining method of conductive members.
- a joined body of conductive members comprises a first conductive member made of a first metal, a second conductive member made of a second metal, a first conductive member, and a second conductive member. And an intermediate member made of a third metal joining the end faces of The intermediate member is formed of a cap member having a recess-like engagement portion that matches the outer diameter of at least one of the first conductive member and the second conductive member.
- a junction interface between the intermediate member and the first conductive member or a region near the junction interface is formed of a first solid solution which is a solid solution of a first metal and a third metal.
- a junction interface between the intermediate member and the second conductive member or a region near the junction interface is formed of a second solid solution which is a solid solution of a second metal and a third metal.
- the intermediate member is constituted by the cap member having the depressed engagement portion matching the outer diameter of at least one of the first conductive member and the second conductive member, Even when the outer diameters of the first conductive member and the second conductive member are different, the engaging portion of the intermediate member can be reliably engaged, and bonding via a solid solution can be performed more reliably.
- the cap member constituting the intermediate member may have recessed engaging portions on both sides of the cap member.
- the first conductive member and the second conductive member can be reliably engaged and temporarily fixed by the recessed engaging portions provided on both surfaces of the cap member.
- the cap member constituting the intermediate member may have a recess-like engagement portion only on one side of the cap member.
- the hollow engaging portion is provided on only one surface of the cap member, the first conductive member or the second conductive member can be reliably engaged and temporarily fixed.
- the recessed engagement portion may also serve as a positioning portion for aligning the axial centers of the first conductive member as the engagement target and the second conductive member.
- the recessed engagement portion is set to a depth that can be temporarily fixed to the end of the first conductive member or the second conductive member to be engaged before joining by the first solid solution and the second solid solution. It may be
- the recessed engaging portion can temporarily fix the end portion of the first conductive member or the second conductive member before bonding with the solid solution, the bonding operation can be performed in a stable state. .
- the intermediate member may include the partition portion disposed between the first conductive member and the second conductive member as the engagement target.
- the third metal constituting the partition wall may be set to a thickness such that the entire amount thereof can form a solid solution in the first metal or the second metal.
- waste of the intermediate member can be reduced to reduce the cost, and a joined body of conductive members capable of maintaining a good appearance can be obtained.
- At least one of the first conductive member and the second conductive member may be a stranded wire in which a plurality of core wires are bundled.
- the third metal may be composed of a low melting point metal having a melting point lower than that of the first metal and the second metal.
- the first metal and the second metal may be composed of Al, the third metal may be composed of Zn, and the solid solution may be a solid solution of Al and Zn.
- one or more protrusions may be formed on the surface facing the end of the first conductive member or the second conductive member.
- a method of bonding a conductive member according to a second aspect of the present invention prepares a first conductive member composed of a first metal and a second conductive member composed of a second metal, and the end portion of the first conductive member
- An engagement member having a concave shape that matches the outer diameter of the intermediate member formed of the third metal, and the intermediate member formed of the third metal is provided at the end of the second conductive member
- the first conductive member is heated to a predetermined temperature in a state in which the other concave engaging portion matching the outer diameter is engaged, and the first conductive member and the second conductive member are temporarily fixed via the intermediate member.
- the second conductive member is joined.
- the engaging portion of the intermediate member can be reliably engaged, and the bonding via the solid solution can be made more reliably. It can be carried out.
- the intermediate member is engaged with the other conductive member after the intermediate member is engaged with the end portion on the stranded wire side. May be engaged.
- space saving can be achieved, it is possible to cope with cases where the outer peripheral diameter and shape of the bonding materials are different, waste of the intermediate goods can be reduced, and a good appearance can be maintained.
- a joined body and joining method of conductive members can be provided.
- FIG. 1 is a side view (a), a front view (b) and a rear view (c) showing an intermediate member used for a joined body of conductive members according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is process drawing which shows the joining process of the joined body of the electrically-conductive member which concerns on 1st Embodiment.
- FIG. 3 is a process chart showing the continuation of the process shown in FIG.
- FIG. 4 is an image view showing a bonding state of the joined body of the conductive members according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the bonded state of the joined body of the conductive members according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a graph showing the concentration distribution of Al and Zn in a solid solution in the region near the bonding interface.
- FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view showing the main parts of the intermediate member and the like used in the joined body of the conductive members according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a joined state of the joined body of the conductive members according to the second embodiment.
- FIG. 9 is a side view (a) and a front view (b) showing an intermediate member used for a joined body of conductive members according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is process drawing which shows the joining process of the joined body of the electrically conductive member which concerns on 3rd Embodiment.
- FIG. 11 is a process chart showing the continuation of the process shown in FIG.
- FIG. 12 is an image view showing a bonding state of a joined body of conductive members according to a third embodiment.
- FIG. 1 (a) is a side view showing an intermediate member (cap member) C1 used for the joined body 1A of the conductive members according to the first embodiment of the present invention
- FIG. 1 (b) is a front view thereof
- 1 (c) is a rear view thereof
- FIG. 2 and FIG. 3 are process drawings showing the bonding process of the joined body 1A of the conductive members
- FIG. 4 is an image showing the joined state of the joined body 1A of the conductive members
- the intermediate member is a member for joining the end faces of a first conductive member W1 composed of a first metal M1 described later and a second conductive member W2 composed of a second metal M2, and is composed of a third metal M3. It is done.
- the intermediate member is configured of a cap member C1 having a recess-like engaging portion that matches the outer diameters of the first conductive member W1 and the second conductive member W2.
- the cap member C1 constituting the intermediate member has recessed engaging portions 101 and 102 with different diameters on both surfaces of the cap member C1.
- the inner diameter of the engaging portion 101 is set to D1
- the inner diameter of the engaging portion 102 is set to D2, and D1> D2.
- the engaging portions 101 and 102 have a predetermined depth, and between the engaging portions 101 and 102, partition walls 105 having a predetermined thickness are formed.
- the recessed engaging portions 101 and 102 provided in the cap member C1 also serve as positioning portions for temporarily fixing the axes of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 to be engaged.
- both axial centers can be matched. , Can be performed better.
- the engaging portions 101 and 102 of the cap member C1 are set to such a depth that they can be temporarily fixed to the end of the first conductive member W1 or the second conductive member W2 to be engaged before joining by solid solution. It is done.
- the engagement portion 101 is , 102 are set to about 1.5 mm.
- the recessed engaging portions 101 and 102 of the cap member C1 have a thickness in the longitudinal direction of the first conductive member W1 or the second conductive member W2 as an engagement target when the joining with the solid solution is performed (partition portion 105 It is desirable that the total thickness of the third metal M3 that forms the thickness of (a) be set to a thickness that can form a solid solution in the first metal or the second metal.
- the waste of the intermediate member (cap member C1) can be reduced, and the cost can be reduced.
- At least one of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 can be a stranded wire in which a plurality of core wires are bundled.
- the third metal M3 is composed of a low melting point metal having a melting point lower than that of the first metal M1 and the second metal M2.
- first metal M1 and the second metal M2 can be made of Al (aluminum), and the third metal M3 can be made of Zn (zinc).
- a first conductive member W1 composed of a first metal M1 and a second conductive member W2 composed of a second metal M2 are prepared.
- the first conductive member W ⁇ b> 1 is a stranded wire (having a diameter of about D ⁇ b> 1) in which core wires of a plurality of aluminums are bundled.
- the second conductive member W2 is a single core wire of aluminum (having a diameter of about D2).
- the end portion of the first conductive member W1 is pressed in the B1 direction, and engaged with one hollow engaging portion 101 provided in the intermediate member (cap member C1) formed of the third metal M3.
- the step of engaging the cap member C1 with the end on the first conductive member W1 side constituted by the stranded wire is performed prior to the step of engaging the cap member C1 with the other second conductive member W2.
- the first conductive member W1 and the second conductive member W2 are temporarily fixed via the cap member C1.
- the region including the temporary fixing portion is heated to a predetermined temperature.
- predetermined power is supplied between the first conductive member W1 and the second conductive member W2 to heat by resistance heat generation or heat by a high frequency induction heating device or the like. It can be done.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a bonding state of the joined body of the conductive members according to the first embodiment.
- Zn constituting the intermediate member (cap member C1) shown in FIG. 3 is melted and then solidified to join the end portions of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 from the outside.
- the first metal M1 is Al
- the third metal M3 is And a solid solution S1a with Zn.
- the second metal M2 is Al and the third metal M3.
- a solid solution S1b with Zn is
- the concentration distribution of Al and Zn of the solid solution in the region near the bonding interface L1 is as shown in the graph of FIG.
- FIG. 6 is a graph showing the concentration distribution of Al and Zn in solid solution in the region near the bonding interface L1.
- the horizontal axis indicates the distance ( ⁇ m) with the bonding interface L1 as the reference point “0”, and the vertical axis indicates the concentrations of Al and Zn.
- the intermediate member has a recess-like engagement according to the outer peripheral diameter of at least one of the first conductive member W1 and the second conductive member W2. It is comprised by the cap member C1 which has the joint part 101,105. Therefore, even when the outer diameters of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 are different, the engaging portions 101 and 102 of the cap member C1 can be reliably engaged, and the bonding via the solid solution is performed. It can be done more reliably.
- the cap member C1 has recessed engaging portions 101 and 102 on both surfaces, the first conductive member W1 and the second conductive member W2 can be reliably engaged and temporarily fixed.
- the recessed engaging portions 101 and 102 also serve as positioning portions for temporarily fixing the axis centers of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 to be engaged. Thereby, by engaging and temporarily fixing the first conductive member W1 and the second conductive member W2 to be engaged with the engaging portions 101 and 102, the first conductive member W1 and the second conductive member W1 from the state before bonding The axial centers of the conductive members W2 can be aligned, and bonding can be performed better.
- the engaging portions 101 and 102 are set to a depth at which they can be temporarily fixed to the end portions of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 to be engaged before joining by a solid solution.
- the engaging portions 101 and 102 can temporarily fix the end portions of the first conductive member W1 and the second conductive member W2 before bonding with a solid solution, bonding can be performed in a stable state.
- the entire third metal M3 constituting the partition between the first conductive member W1 and the second conductive member W2 as the engagement target is the first metal or the first metal.
- It can be set to a thickness that can form a solid solution in metal. In this case, waste of the intermediate member (cap member C1) can be reduced to reduce the cost, and a joined member A1 of conductive members capable of maintaining a good appearance can be obtained.
- joined body A1 shown in FIG. 3 etc. is using the 1st electrically-conductive member W1 as the twist electric wire which bundled several core wire W1a.
- the second conductive member W2 may also be a stranded wire having the same configuration.
- FIG. 7 is a partially enlarged sectional view showing the main parts of the intermediate member etc. used for the joined body 1B of the conductive member according to the second embodiment
- FIG. 8 is a joined body of the conductive member according to the second embodiment. It is a schematic cross section which shows the joining state of 1B.
- the cap member C1b as an intermediate member used for the joined body 1B of the conductive members according to the second embodiment is a first conductive member W1 formed of a stranded wire in the partition portion 105 of the cap member C1b
- the one or more protrusions 111 in the shape of a thin needle that can be inserted between the core wires W1a are formed on the opposite surfaces of the two.
- the projection 111 projects vertically from the facing surface.
- the solid solution S1a can be formed in the bonding interface L1 or a region near the bonding interface L1 to a relatively deep depth in the extending direction of the conductive member W1.
- Zn or a solid solution intrudes also into the gap 115 of the core wire W1a of the first conductive member W1, and the core wires W1a can be firmly joined.
- the protrusion 111 may be formed on the opposing surface of the second conductive member W2.
- the stranded wires having different outer peripheral diameters, or the stranded wires having different outer peripheral diameters and other types of wires (single core wire etc.) Bonding can be performed more firmly.
- the arrangement of the plurality of projections 111 viewed from the insertion direction of the first conductive member W1 with respect to the cap member C1b is the inner diameter of the surface facing the first conductive member W1 in the cap member C1b. It may be disposed point-symmetrically with the center of the engaging portion 101 having D1 as the center of symmetry.
- the cap member C1b has this configuration, even if there is a slight play between the inner diameter D1 of the engagement portion 101 and the outer periphery of the first conductive member W1, the cap member is used before bonding by solid solution.
- the first conductive member W1 engaged with the engaging portion 101 of C1 is temporarily fixed more stably in parallel with the second conductive member W2 with the protrusion 111 inserted between the core wires W1a, Bonding between the first conductive member W1 and the second conductive member W2 can be performed more reliably.
- FIG. 9 (a) is a side view showing an intermediate member (cap member C3) used for the joined body 1C of the conductive members according to the third embodiment of the present invention
- FIG. 9 (b) is a front view thereof
- 10 and FIG. 11 are process drawings showing the bonding process of the joined body 1C of the conductive members
- FIG. 12 is an image view showing the joined state of the joined body 1C of the conductive members.
- the intermediate member is a member for joining the end faces of the first conductive member W1 composed of the first metal M1 and the second conductive member W2 composed of the second metal M2, and is composed of the third metal M3. It is done.
- This intermediate member is constituted by a cap member C3 having a recessed engagement portion 110 which is matched with the outer diameter (D3, for example, about 5.7 mm) of the first conductive member W1 only on the first conductive member W1 side. ing.
- the engaging portion 110 has a predetermined depth, and a wall portion 120 having a predetermined thickness (for example, about 0.4 mm) is formed.
- the engaging part 110 of the cap member C3 is set to the depth which can be temporarily fixed to the edge part of 1st electrically-conductive member W1 as engagement object, before joining by a solid solution.
- the thickness of the wall portion 120 of the cap member C3 be set to such a thickness that the entire amount of the third metal M3 constituting the cap member C3 can form a solid solution in the first metal or the second metal.
- the third metal M3 is formed of a low melting point metal having a melting point lower than that of the first metal M1 and the second metal M2. More specifically, the first metal M1 and the second metal M2 can be made of Al (aluminum), and the third metal M3 can be made of Zn (zinc).
- a first conductive member W1 composed of a first metal M1 and a second conductive member W2 composed of a second metal M2 are prepared.
- the first conductive member W1 is a stranded wire (having a diameter of about D3) in which core wires of a plurality of aluminums are bundled.
- the second conductive member W2 is a single core wire of aluminum (the diameter is, for example, about D2 shown in the second embodiment).
- the end of the first conductive member W1 is pressed in the B1 direction to engage with the depressed engaging portion 110 provided in the intermediate member (cap member C3) formed of the third metal M3.
- the step of engaging the cap member C1 with the end on the first conductive member W1 side constituted by the stranded wire is performed prior to the step of contacting the other second conductive member W2 with the cap member C3.
- the step of engaging the cap member C1 with the end on the first conductive member W1 side constituted by the stranded wire is performed prior to the step of contacting the other second conductive member W2 with the cap member C3.
- the region including the temporary fixing portion is heated to a predetermined temperature.
- predetermined power is supplied between the first conductive member W1 and the second conductive member W2 to heat by resistance heat generation or heat by a high frequency induction heating device or the like. It can be done.
- the bonding principle and the like of the bonded member 1C of the conductive member are the same as those of the bonded member 1A of the conductive member according to the first embodiment.
- the intermediate member is the cap member C3 having the recessed engaging portion 110 matched to the outer diameter of the first conductive member W1.
- the cap member C3 having the recessed engaging portion 110 matched to the outer diameter of the first conductive member W1.
- the joined member 1C of the conductive member can exhibit the same effects as the joined member 1A of the conductive member according to the first embodiment.
- one or more protrusions 111 may be formed on the surface of the cap member C3 facing the first conductive member (twisted wire) W1. Good. In that case, it is possible to bond more firmly.
- the 1st metal At least one of the first metal and the second metal can be Cu (copper) or the like.
- space saving can be achieved, and it can be used even when outer diameters and shapes of bonding materials are different from each other, reduce waste of intermediate goods, and maintain good appearance. It is possible to provide a joined body and a joining method of conductive members capable of
- 1A to 1C Bonded body of conductive member 30: connector terminal 101, 102, 110: engaging portion 105: partition portion 111: protrusion 120: wall portion C1, C1b, C3: intermediate member (cap member) L1 junction interface M1 first metal M2 second metal M3 third metal S1a, S1b solid solution W1 first conductive member (twisted wire) W2: second conductive member W1a: core wire 115: gap
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Abstract
第1金属(M1)で構成される第1導電部材(W1)と、第2金属(M2)で構成される第2導電部材(W2)と、第1導電部材と第2導電部材との端面同士を接合する第3金属(M3)で構成される中間部材(C1)と、を含み、中間部材は、第1導電部材と第2導電部材の少なくとも一方の外周径に合わせた窪み状の係合部(101、102)を有するキャップ部材で構成され、中間部材と第1導電部材との接合界面(L1)または接合界面の近傍領域は、第1金属と第3金属との固溶体(S1a)で構成され、中間部材と第2導電部材との接合界面(L2)または接合界面の近傍領域は、第2金属と前記第3金属との固溶体(S1b)で構成される接合体に関する、導電部材の接合体およびその接合方法。
Description
本発明は、導電部材の接合体および接合方法に関する。
従来から、アルミニウム等で構成された導電部材同士の間に中間部材を設け、この中間部材を介して両者を接合する技術が種々提案されている(特許文献1~4参照)。
ところが、従来技術によって、中間部材を介して加締めや溶融によって導電線同士を接合する場合には、中間部材の特性等により、接合体の仕上がり等に種々の影響が及ぶことが分かっている。
例えば特許文献1に係る従来技術は、アルミニウム電線と銅電線との接合において、中間部材を間に設け、突き当て状態のまま機械的に加締めて接続しているが、次のような問題がある。
即ち、アルミニウム電線は、機械的な加締めによって緻密で硬いアルミニウム酸化膜を破壊して十分な導通を得ることが容易ではないため、接合体が高抵抗となる恐れがある。また、より強い加締めで酸化膜の破壊を行う場合には、電線などの部材の断面積が低減し、部材本来の導電性や強度を損ねてしまうという問題もある。さらに、銅などと比べ弾性力の小さいアルミニウム部材を加締めた場合には、断面積が低減したままの部材が加締め部から抜け落ちてしまう恐れがある。
また、特許文献2に係る従来技術は、熱によって収縮する鉄系形状記憶合金継手と、この中へ突き当て状態に入れた2本の金属パイプとの隙間に熱拡散用Al合金を介在させて外熱を与えることで熱拡散接合しているが、次のような問題がある。
即ち、この技術は形状記憶合金継手を使用して2本の金属パイプを接合する技術であって金属パイプ同士を直接接合する技術ではなく、また形状記憶合金継手分のスペースを必要とするため省スペース化を図ることが困難な技術である、という難点がある。
また、特許文献3に係る従来技術は、両側に挿入穴を有する金属スリーブへ電力ケーブル用銅導体あるいはアルミ導体を挿入し、凹凸状に変形させることでクサビ形状となった導体が金属スリーブから外れることを防いでいるが、次のような問題がある。
即ち、この技術は金属スリーブを使用して2本の導体を接合する技術であって金属導体同士を直接接合する技術ではなく、また金属スリーブ分のスペースを必要とするため省スペース化を図ることが困難な技術である、という難点がある。
また、特許文献4に係る従来技術は、金属同士(M1とM2)を突合せて接合する際に、第三金属(M3)の存在によりM1とM3の固溶体と、M2とM3の固溶体で接合界面が構成される接合技術であるが、次のような問題がある。
即ち、突き合わせて接合する金属M1とM2との外周径や形態が異なる場合に、うまく接合できない恐れがある。また、撚り電線を接合する場合には、束ねた撚り線の素線間に空間が存在するため、公称の断面積(外周径または直径)は、実際の導体の断面積よりも大きくなり、固溶体の接合界面による接合に支障を来す恐れがある。
また、特にアルミニウム(Al)撚り線とAl単線との突き合わせ接合では、両部材の突き当て界面以外の界面周辺に中間部材の低融点金属である亜鉛(Zn)が融け残ってしまい、完全には排除することができないため、中間部材の無駄が生じたり、中間部材の融け残りや中間部材の余剰分が接合体の外観を損なったりする恐れもある。
そこで、本発明の目的は、省スペース化を図ることができ、接合材同士の外周径や形態が異なる場合にも対応でき、中間部材の無駄を低減し、良好な外観を維持することができる導電部材の接合体および接合方法を提供することにある。
本発明の第1態様に係る導電部材の接合体は、第1金属で構成される第1導電部材と、第2金属で構成される第2導電部材と、第1導電部材と第2導電部材との端面同士を接合する第3金属で構成される中間部材と、を備える。中間部材は、第1導電部材と第2導電部材の少なくとも一方の外周径に合わせた窪み状の係合部を有するキャップ部材で構成される。中間部材と第1導電部材との接合界面または当該接合界面の近傍領域は、第1金属と第3金属との固溶体である第1固溶体で構成される。中間部材と第2導電部材との接合界面または当該接合界面の近傍領域は、第2金属と第3金属との固溶体である第2固溶体で構成される。
この導電部材の接合体によれば、中間部材が、第1導電部材と第2導電部材の少なくとも一方の外周径に合わせた窪み状の係合部を有するキャップ部材で構成されているので、第1導電部材と第2導電部材の外周径が異なる場合であっても中間部材の係合部に確実に係合させることができ、固溶体を介した接合をより確実に行うことができる。
中間部材を構成するキャップ部材は、当該キャップ部材の両面に、窪み状の係合部を有するものであってもよい。
この構成によれば、キャップ部材の両面に設けられた窪み状の係合部によって、第1導電部材と第2導電部材を確実に係合して仮固定することができる。
中間部材を構成するキャップ部材は、当該キャップ部材の片面のみに、窪み状の係合部を有するものであってもよい。
この構成によれば、キャップ部材の片面のみに窪み状の係合部を有しているので、第1導電部材または第2導電部材を確実に係合して仮固定することができる。
窪み状の係合部は、係合対象としての第1導電部材と前記第2の導電部材の軸心を合わせる位置決め部を兼ねるものであってもよい。
この構成によれば、窪み状の係合部に係合対象としての第1導電部材と第2導電部材を係合することで、これらの軸心を合わせることができ、接合をより良好に行うことができる。
窪み状の係合部は、第1固溶体と第2固溶体とによる接合を行う前に、係合対象としての第1導電部材または第2導電部材の端部に仮固定し得る深さに設定されるものであってもよい。
この構成によれば、窪み状の係合部は、固溶体による接合を行う前に第1導電部材または第2導電部材の端部を仮固定できるので、安定した状態で接合作業を行うことができる。
中間部材は、第1固溶体と前記第2固溶体とによる接合を行う際に、係合対象としての第1導電部材と第2導電部材との間に配置される隔壁部を備えるものであってもよく、この隔壁部を構成する第3金属は、全量が第1金属または第2金属に固溶し得る厚さに設定されるものであってもよい。
この構成によれば、中間部材の無駄を低減してコストの低廉化を図ることができ、また良好な外観を維持することのできる導電部材の接合体を得ることができる。
第1導電部材および第2導電部材の少なくとも一方は、複数の芯線を束ねた撚り電線であってもよい。
この構成によれば、外周径の異なる撚り電線同士あるいは外周径の異なる撚り電線と他種の電線との接合を確実に行うことができる。
第3金属は、第1金属および第2金属より融点が低い低融点金属で構成されていてもよい。
この構成によれば、第1金属および第2金属の融点未満、第3金属の融点以上の温度環境により、比較的容易に固溶体を形成することができる。
第1金属および第2金属は、Alで構成されていてもよく、第3金属は、Znで構成されていてもよく、固溶体は、AlとZnとの固溶体であってもよい。
この構成によれば、比較的容易に導電部材の接合体を得ることができる。
中間部材について、第1導電部材または第2導電部材の端部との対向面に、1または2以上の突起が形成されていてもよい。
この構成によれば、接合界面または当該接合界面の近傍領域に、比較的深い深度で固溶体を形成することができる。
本発明の第2態様に係る導電部材の接合方法は、第1金属で構成される第1導電部材および第2金属で構成される第2導電部材を準備し、第1導電部材の端部に、第3金属で構成される中間部材が備える外周径に合わせた窪み状の一方の係合部を係合し、第2導電部材の端部に、第3金属で構成される中間部材が備える外周径に合わせた窪み状の他方の係合部を係合し、中間部材を介して第1導電部材と第2導電部材とを仮固定した状態で所定温度まで加熱して第1導電部材と第2導電部材とを接合する。
この構成によれば、第1導電部材と第2導電部材の外周径が異なる場合であっても中間部材の係合部に確実に係合させることができ、固溶体を介した接合をより確実に行うことができる。
第1導電部材または前記第2導電部材の一方が複数の芯線を束ねた撚り電線である場合には、撚り電線側の端部に中間部材を係合させた後に、他方の導電部材に中間部材を係合させてもよい。
この構成によれば、撚り電線がばらける事態を回避して、確実に接合することができる。
本発明の態様によれば、省スペース化を図ることができ、接合材同士の外周径や形態が異なる場合にも対応でき、中間財の無駄を低減し、良好な外観を維持することができる導電部材の接合体および接合方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。
第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態に係る導電部材の接合方法、接合体1Aおよびこの接合体1Aに用いる中間部材(キャップ部材)について図1~図5を参照して説明する。
以下、本発明の第1実施形態に係る導電部材の接合方法、接合体1Aおよびこの接合体1Aに用いる中間部材(キャップ部材)について図1~図5を参照して説明する。
ここで、図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る導電部材の接合体1Aに用いる中間部材(キャップ部材)C1を示す側面図、図1(b)はその正面図、図1(c)はその背面図、図2および図3は、導電部材の接合体1Aの接合工程を示す工程図、図4は、導電部材の接合体1Aの接合状態を示す画像図、図5は、導電部材の接合体1Aの接合状態を示す模式的断面図である。
(中間部材について)
まず、図1を参照して、第1実施形態に係る導電部材の接合体1Aに用いる中間部材について説明する。
まず、図1を参照して、第1実施形態に係る導電部材の接合体1Aに用いる中間部材について説明する。
中間部材は、後述する第1金属M1で構成される第1導電部材W1と第2金属M2で構成される第2導電部材W2との端面同士を接合する部材であり、第3金属M3で構成されている。
この中間部材は、第1導電部材W1および第2導電部材W2の外周径に合わせた窪み状の係合部を有するキャップ部材C1で構成されている。
即ち、中間部材を構成するキャップ部材C1は、図1に示すようにキャップ部材C1の両面に、径の異なる窪み状の係合部101、102を有している。
図1に示す例では、係合部101の内径はD1、係合部102の内径はD2に設定され、D1>D2となっている。
なお、係合部101、102は所定深さを有し、係合部101、102の間には、所定厚さの隔壁部105が形成されている。
また、キャップ部材C1が備える窪み状の係合部101、102は、係合対象としての第1導電部材W1と第2導電部材W2の軸心を合わせて仮固定する位置決め部を兼ねている。
これにより、キャップ部材C1の係合部101、102に係合対象としての第1導電部材W1および第2導電部材W2を係合して仮固定することで、両者の軸心を合わせることができ、接合をより良好に行うことができる。
また、キャップ部材C1の係合部101、102は、固溶体による接合を行う前に、係合対象としての第1導電部材W1または第2導電部材W2の端部に仮固定し得る深さに設定されている。
具体的には、例えば、キャップ部材C1の外径が6.7mm程度、係合部101の内径が5.7mm程度、係合部102の内径が4.5mm程度の場合に、係合部101、102の各深さは1.5mm程度に設定される。
また、キャップ部材C1の窪み状の係合部101、102は、固溶体による接合を行う際に、係合対象としての第1導電部材W1または第2導電部材W2の長手方向の厚み(隔壁部105の厚み)を構成する第3金属M3の全量が前記第1金属または前記第2金属に固溶し得る厚さに設定されることが望ましい。
これにより、中間部材(キャップ部材C1)の無駄を低減してコストの低廉化を図ることができる。また、接合後の中間部材の融け残りや中間部材の余剰分を低減して、接合体の良好な外観を維持することができる。
また、第1導電部材W1および第2導電部材W2の少なくとも一方は、複数の芯線を束ねた撚り電線とすることができる。
これにより、中間部材(キャップ部材C1)を用いて、外周径の異なる撚り電線同士あるいは外周径の異なる撚り電線と他種の電線との接合を確実に行うこと可能となる。
また、第3金属M3は、第1金属M1および第2金属M2より融点が低い低融点金属で構成される。
より具体的には、第1金属M1および第2金属M2は、Al(アルミニウム)で構成され、第3金属M3は、Zn(亜鉛)で構成することができる。
これにより、比較的容易に導電部材の接合体を得ることができる。
(接合工程等について)
次に、図2~図5を参照して、導電部材の接合体1Aの接合工程等について説明する。
次に、図2~図5を参照して、導電部材の接合体1Aの接合工程等について説明する。
接合工程では、まず、第1金属M1で構成される第1導電部材W1および第2金属M2で構成される第2導電部材W2を準備する。
図2に示す例では、第1導電部材W1は、複数のアルミニウムの芯線を束ねた撚り電線(径はD1程度)としている。
また、第2導電部材W2は、アルミニウムの単芯線(径はD2程度)としている。
そして、第1導電部材W1の端部をB1方向に押圧して、第3金属M3で構成される中間部材(キャップ部材C1)が備える一方の窪み状の係合部101に係合させる。
このように、撚り電線で構成される第1導電部材W1側の端部にキャップ部材C1を係合させる工程を、他方の第2導電部材W2にキャップ部材C1を係合させる工程より先に行うことにより、撚り電線がばらける事態を回避することができ、確実に接合することが可能となる。
次いで、第2導電部材W2の端部をB2方向に押圧して、キャップ部材C1の他方の係合部102に係合させる。
これにより、図3に示すように、キャップ部材C1を介して第1導電部材W1と第2導電部材W2とが仮固定された状態となる。
そして、この状態で仮固定部を含む領域を所定温度まで加熱する。
加熱方法は、特には限定されないが、例えば、第1導電部材W1と第2導電部材W2との間に所定の電力を供給して抵抗発熱により加熱したり、或いは高周波誘導加熱装置等により加熱するようにできる。
なお、加熱時に、B1、B2方向に押圧するようにしてもよい。
これにより、図4の画像図に示すように、第1導電部材W1と第2導電部材W2とが固溶体により接合される。
ここで、図5は、第1実施形態に係る導電部材の接合体の接合状態を示す模式的断面図である。
図5に示すように、図3に示す中間部材(キャップ部材C1)を構成するZnは溶融後、固化して、第1導電部材W1および第2導電部材W2の端部を外側から接合する。
一方、接合前において隔壁部105で構成されていた接合部C1aと第1導電部材W1との接合界面L1または当該接合界面L1の近傍領域は、第1金属M1であるAlと、第3金属M3であるZnとの固溶体S1aで構成される。
また、接合前において隔壁部105で構成されていた接合部C1aと、第2導電部材W2との接合界面L1または当該接合界面L1の近傍領域は、第2金属M2であるAlと第3金属M3であるZnとの固溶体S1bで構成される。
接合界面L1の近傍領域における固溶体のAlとZnとの濃度分布は、図6のグラフのようになる。
ここで、図6は、接合界面L1の近傍領域における固溶体のAlとZnとの濃度分布を示すグラフである。
このグラフにおいて、横軸は接合界面L1を基準点「0」とした距離(μm)、縦軸はAlとZnの濃度を示す。
このように、図5に模式的に示すように、接合界面L1またはこの接合界面L1の近傍領域では、接合界面L1から離れるに従ってZnの濃度が下がり、逆に接合界面L1から離れるに従ってAlの濃度が上がるグラデーション状の固溶体S1a、S1bが形成される。
以上述べたように、本実施の形態に係る導電部材の接合体1Aによれば、中間部材は、第1導電部材W1と第2導電部材W2の少なくとも一方の外周径に合わせた窪み状の係合部101、105を有するキャップ部材C1で構成されている。このため、第1導電部材W1と第2導電部材W2の外周径が異なる場合であってもキャップ部材C1の係合部101、102に確実に係合させることができ、固溶体を介した接合をより確実に行うことができる。
また、キャップ部材C1は、両面に、窪み状の係合部101、102を有するので、第1導電部材W1と第2導電部材W2を確実に係合して仮固定することができる。
また、窪み状の係合部101、102は、係合対象としての第1導電部材W1と第2導電部材W2の軸心を合わせて仮固定する位置決め部を兼ねている。これにより、係合部101、102に係合対象としての第1導電部材W1および第2導電部材W2を係合して仮固定することで、接合前の状態から第1導電部材W1および第2導電部材W2の軸心を合わせることができ、接合をより良好に行うことができる。
また、係合部101、102は、固溶体による接合を行う前に、係合対象としての第1導電部材W1および第2導電部材W2の端部に仮固定し得る深さに設定されている。
これにより、係合部101、102は、固溶体による接合を行う前に第1導電部材W1および第2導電部材W2の端部を仮固定できるので、安定した状態で接合作業を行うことができる。
また、固溶体による接合を行う際に、係合対象としての第1導電部材W1と第2導電部材W2との間の隔壁部を構成する第3金属M3は、全量が前記第1金属または前記第2金属に固溶し得る厚さに設定することができる。この場合には、中間部材(キャップ部材C1)の無駄を低減してコストの低廉化を図ることができ、また良好な外観を維持することのできる導電部材の接合体A1を得ることができる。
また、図3等に示す接合体A1は、第1導電部材W1を複数の芯線W1aを束ねた撚り電線としている。なお、第2導電部材W2も同様の構成の撚り電線としてもよい。
これにより、外周径の異なる撚り電線同士あるいは外周径の異なる撚り電線と他種の電線(単芯線等)との接合を確実に行うことができる。
第2実施形態
次に、図7および図8を参照して、本発明の第2実施形態に係る導電部材の接合体1Bについて説明する。
次に、図7および図8を参照して、本発明の第2実施形態に係る導電部材の接合体1Bについて説明する。
ここで、図7は、第2実施形態に係る導電部材の接合体1Bに用いる中間部材等の要部を示す一部拡大断面図、図8は、第2実施形態に係る導電部材の接合体1Bの接合状態を示す模式的断面図である。
図7に示すように、第2実施形態に係る導電部材の接合体1Bに用いる中間部材としてのキャップ部材C1bは、キャップ部材C1bの隔壁部105における撚り電線で構成される第1導電部材W1との対向面に、芯線W1a間に挿入可能な細さの針状である1または2以上の突起111が形成されている。この突起111は、対向面から垂直に突出している。
これにより、図8に示すように、接合界面L1または当該接合界面L1の近傍領域に、導電部材W1が延びる方向における比較的深い深度まで固溶体S1aを形成することができる。
即ち、第1導電部材W1の芯線W1aの隙間115にもZnまたは固溶体が侵入して、各芯線W1a間を強固に接合することができる。
なお、第2導電部材W2を撚り電線で構成する場合には、第2導電部材W2の対向面にも突起111を形成してもよい。
また、第1実施形態と同様に、キャップ部材C1bの係合部の径を変えることにより、外周径の異なる撚り電線同士あるいは外周径の異なる撚り電線と他種の電線(単芯線等)との接合をより強固に行うことが可能となる。
また、突起111が複数形成される場合、キャップ部材C1bにおける第1導電部材W1との対向面を、キャップ部材C1bに対する第1導電部材W1の挿入方向から見た複数の突起111の配置は、内径D1を有する係合部101の中心を対称中心として、点対称に配置されていてもよい。
キャップ部材C1bがこの構成を備える場合、係合部101の内径D1と第1導電部材W1の外周との間に僅かな遊びがあった場合であっても、固溶体による接合を行う前にキャップ部材C1の係合部101に係合した第1導電部材W1を、芯線W1a間に挿入された突起111が、第2導電部材W2に対して平行な状態でより安定的に仮固定されるため、第1導電部材W1と第2導電部材W2との接合をより確実に行うことができる。
第3実施形態
図9~図12を参照して、本発明の第3実施形態に係る導電部材の接合体1Cについて説明する。
図9~図12を参照して、本発明の第3実施形態に係る導電部材の接合体1Cについて説明する。
ここで、図9(a)は、本発明の第3実施形態に係る導電部材の接合体1Cに用いる中間部材(キャップ部材C3)を示す側面図、図9(b)はその正面図、図10および図11は、導電部材の接合体1Cの接合工程を示す工程図、図12は、導電部材の接合体1Cの接合状態を示す画像図である。
(中間部材について)
まず、図9を参照して、第3実施形態に係る導電部材の接合体1Cに用いる中間部材について説明する。
まず、図9を参照して、第3実施形態に係る導電部材の接合体1Cに用いる中間部材について説明する。
中間部材は、前述の第1金属M1で構成される第1導電部材W1と第2金属M2で構成される第2導電部材W2との端面同士を接合する部材であり、第3金属M3で構成されている。
この中間部材は、第1導電部材W1側にのみ、この第1導電部材W1の外周径(D3、例えば5.7mm程度)に合わせた窪み状の係合部110を有するキャップ部材C3で構成されている。
なお、係合部110は所定深さを有し、所定厚さ(例えば、0.4mm程度)の壁部120が形成されている。
また、キャップ部材C3の係合部110は、固溶体による接合を行う前に、係合対象としての第1導電部材W1の端部に仮固定し得る深さに設定されている。
また、キャップ部材C3の壁部120の厚さは、キャップ部材C3を構成する第3金属M3の全量が前記第1金属または前記第2金属に固溶し得る厚さに設定されることが望ましい。
これにより、中間部材(キャップ部材C3)の無駄を低減してコストの低廉化を図ることができる。また、接合後の中間部材の融け残りや中間部材の余剰分を低減して、接合体の良好な外観を維持することができる。
また、第1実施形態等と同様に、第3金属M3は、第1金属M1および第2金属M2より融点が低い低融点金属で構成される。より具体的には、第1金属M1および第2金属M2は、Al(アルミニウム)で構成され、第3金属M3は、Zn(亜鉛)で構成することができる。
これにより、比較的容易に導電部材の接合体を得ることができる。
(接合工程等について)
次に、図10および図11を参照して、導電部材の接合体1Cの接合工程等について簡単に説明する。
次に、図10および図11を参照して、導電部材の接合体1Cの接合工程等について簡単に説明する。
接合工程では、まず、第1金属M1で構成される第1導電部材W1および第2金属M2で構成される第2導電部材W2を準備する。
図10に示す例では、第1導電部材W1は、複数のアルミニウムの芯線を束ねた撚り電線(径はD3程度)としている。
また、第2導電部材W2は、アルミニウムの単芯線(径は、例えば、第2実施形態で示したD2程度)としている。
そして、第1導電部材W1の端部をB1方向に押圧して、第3金属M3で構成される中間部材(キャップ部材C3)が備える窪み状の係合部110に係合させる。
このように、撚り電線で構成される第1導電部材W1側の端部にキャップ部材C1を係合させる工程を、他方の第2導電部材W2にキャップ部材C3に当接させる工程より先に行うことにより、撚り電線がばらける事態を回避することができ、確実に接合することが可能となる。
次いで、第2導電部材W2の端部をB2方向に押圧して、キャップ部材C3の表面120aに当接させる。
これにより、図11に示すように、キャップ部材C3を介して第1導電部材W1が仮固定された状態で、第2導電部材W2が当接された状態となる。
そして、この状態で仮固定部を含む領域を所定温度まで加熱する。
加熱方法は、特には限定されないが、例えば、第1導電部材W1と第2導電部材W2との間に所定の電力を供給して抵抗発熱により加熱したり、或いは高周波誘導加熱装置等により加熱するようにできる。
なお、加熱時に、B1、B2方向に押圧するようにしてもよい。
これにより、図12の画像図に示すように、第1導電部材W1と第2導電部材W2とが固溶体により接合される。
なお、導電部材の接合体1Cの接合原理等は、第1実施の形態に係る導電部材の接合体1Aと同様である。
以上述べたように、本実施の形態に係る導電部材の接合体1Cによれば、中間部材は、第1導電部材W1の外周径に合わせた窪み状の係合部110を有するキャップ部材C3で構成されているので、第1導電部材W1と第2導電部材W2の外周径が異なる場合であってもキャップ部材C3を介して確実に係合させることができ、固溶体を介した接合をより確実に行うことができる。
導電部材の接合体1Cはその他、第1実施の形態に係る導電部材の接合体1Aと同様の効果を奏することができる。
また、第2実施形態に係る導電部材の接合体1Bと同様に、キャップ部材C3の第1導電部材(撚り電線)W1と対向する面に1または2以上の突起111を形成するようにしてもよい。その場合には、より強固に接合することができる。
(その他)
上述した実施の形態では、第1導電部材M1を構成する第1金属および第2導電部材M2を構成する第2金属として、Al(アルミニウム)を用いる場合を示したが、これに限らず、第1金属および第2金属の少なくとも一方をCu(銅)等とすることができる。
上述した実施の形態では、第1導電部材M1を構成する第1金属および第2導電部材M2を構成する第2金属として、Al(アルミニウム)を用いる場合を示したが、これに限らず、第1金属および第2金属の少なくとも一方をCu(銅)等とすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。
本出願は、2017年9月1日に出願された日本国特許出願第2017-168421号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本願明細書に組み込まれる。
本発明の態様によれば、省スペース化を図ることができ、接合材同士の外周径や形態が異なる場合にも使用可能であり、中間財の無駄を低減し、良好な外観を維持することができる導電部材の接合体および接合方法を提供することができる。
1A~1C…導電部材の接合体
30…コネクタ端子
101、102、110…係合部
105…隔壁部
111…突起
120…壁部
C1、C1b、C3…中間部材(キャップ部材)
L1…接合界面
M1…第1金属
M2…第2金属
M3…第3金属
S1a、S1b…固溶体
W1…第1導電部材(撚り電線)
W2…第2導電部材
W1a…芯線
115…隙間
30…コネクタ端子
101、102、110…係合部
105…隔壁部
111…突起
120…壁部
C1、C1b、C3…中間部材(キャップ部材)
L1…接合界面
M1…第1金属
M2…第2金属
M3…第3金属
S1a、S1b…固溶体
W1…第1導電部材(撚り電線)
W2…第2導電部材
W1a…芯線
115…隙間
Claims (12)
- 第1金属で構成される第1導電部材と、
第2金属で構成される第2導電部材と、
前記第1導電部材と前記第2導電部材との端面同士を接合する第3金属で構成される中間部材と、
を備え、
前記中間部材は、前記第1導電部材と前記第2導電部材の少なくとも一方の外周径に合わせた窪み状の係合部を有するキャップ部材で構成され、
前記中間部材と前記第1導電部材との接合界面または当該接合界面の近傍領域は、前記第1金属と前記第3金属との固溶体である第1固溶体で構成され、
前記中間部材と前記第2導電部材との接合界面または当該接合界面の近傍領域は、前記第2金属と前記第3金属との固溶体である第2固溶体で構成されることを特徴とする導電部材の接合体。 - 前記中間部材を構成するキャップ部材は、当該キャップ部材の両面に、前記窪み状の係合部を有することを特徴とする請求項1に記載の導電部材の接合体。
- 前記中間部材を構成するキャップ部材は、当該キャップ部材の片面のみに、前記窪み状の係合部を有することを特徴とする請求項1に記載の導電部材の接合体。
- 前記窪み状の係合部は、係合対象としての前記第1導電部材と前記第2導電部材の軸心を合わせる位置決め部を兼ねることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の導電部材の接合体。
- 前記窪み状の係合部は、前記第1固溶体と前記第2固溶体による接合を行う前に、係合対象としての前記第1導電部材または前記第2導電部材の端部に仮固定し得る深さに設定されることを特徴とする請求項2から請求項4の何れか1項に記載の導電部材の接合体。
- 前記中間部材は、前記第1固溶体と前記第2固溶体による接合を行う際に、係合対象としての前記第1導電部材と前記第2導電部材との間に配置される隔壁部を備え、
前記隔壁部を構成する前記第3金属は、全量が前記第1金属または前記第2金属に固溶し得る厚さに設定されることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の導電部材の接合体。 - 前記第1導電部材および前記第2導電部材の少なくとも一方は、複数の芯線を束ねた撚り電線であることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の導電部材の接合体。
- 前記第3金属は、前記第1金属および前記第2金属より融点が低い低融点金属で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の導電部材の接合体。
- 前記第1金属および前記第2金属は、Alで構成され、
前記第3金属は、Znで構成され、
前記第1固溶体と前記第2固溶体のそれぞれは、AlとZnとの固溶体であることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の導電部材の接合体。 - 前記中間部材について、前記第1導電部材または前記第2導電部材の端部との対向面に、1または2以上の突起が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項9の何れか1項に記載の導電部材の接合体。
- 第1金属で構成される第1導電部材および第2金属で構成される第2導電部材を準備し、
前記第1導電部材の端部に、第3金属で構成される中間部材が備える一方の窪み状の係合部を係合させ、
前記第2導電部材の端部に、前記中間部材が備える他方の係合部を係合させ、
前記中間部材を介して前記第1導電部材と前記第2導電部材とを仮固定した状態で所定温度まで加熱して第1導電部材と第2導電部材とを接合する、
ことを特徴とする導電部材の接合方法。 - 前記第1導電部材または前記第2導電部材の一方が複数の芯線を束ねた撚り電線である場合に、撚り電線側の端部に前記中間部材を係合させた後に、他方の導電部材に前記中間部材を係合させることを特徴とする請求項11に記載の導電部材の接合方法。
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Patent Citations (3)
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