(57)【要約】【課題】導体を構成する複数の素線がばらけ難く、かつ電気抵抗が低い電線を提供する。【解決手段】複数の素線が集合された導体を備える電線であって、前記導体の一端部は、圧縮成形されてなる先端側の第一領域と、圧縮成形されていない基端側の第二領域とを備え、前記第一領域は、隣り合う素線同士が金属結合されてなり、前記導体における長手方向と直交する方向の断面において、複数の前記素線の合計断面積が、前記第二領域における複数の前記素線の合計断面積に対して５０％以上７０％以下を満たし、複数の前記素線間の空隙の合計断面積が、複数の前記素線と前記空隙との合計断面積に対して１０％以下を満たす電線。【選択図】図２
2020087534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素線が集合された導体を備える電線であって、
前記導体の一端部は、
圧縮成形されてなる先端側の第一領域と、
圧縮成形されていない基端側の第二領域とを備え、
前記第一領域は、
隣り合う素線同士が金属結合されてなり、
前記導体における長手方向と直交する方向の断面において、
複数の前記素線の合計断面積が、前記第二領域における複数の前記素線の合計断面積に対して５０％以上７０％以下を満たし、
複数の前記素線間の空隙の合計断面積が、複数の前記素線と前記空隙との合計断面積に対して１０％以下を満たす、
電線。
【請求項２】
前記素線は、銅又は銅合金からなる請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記第二領域における複数の前記素線の合計断面積は、１．０ｍｍ２以上である請求項１又は請求項２に記載の電線。
【請求項４】
前記導体は、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
自動車用モータの巻線、電力ケーブル、又はワイヤーハーネスに適用される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リード線を構成する複数の導線を一塊にするリード線の接合装置が開示されている。この接合装置は、分離可能な加圧型枠を備える。この加圧型枠には、抵抗溶接を行うための電極が固着されている。この加圧型枠で複数の導線同士を一体的に加圧溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８３６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の導線（素線）がばらけ難く取り扱い易いことが望まれる。例えば、複数の素線間で形成される空隙が小さいと、隣り合う素線同士が強固に溶接され易く、複数の素線がばらけ難い。複数の素線間で形成される空隙を小さくするには、加圧溶接の条件を調整することが挙げられる。例えば、加圧溶接の際に、電極に大きい電流を流すことが挙げられる。また、加圧溶接の際に、電極の加圧力を高くすることが挙げられる。しかし、大きい電流を流したり、加圧力を高くしたりすると、複数の素線の合計断面積が、加圧溶接を行う前に比較して、著しく減少する虞がある。複数の素線の合計断面積が著しく減少すると、リード線（導体）の電気抵抗が増加する虞がある。
【０００５】
そこで、本開示は、導体を構成する複数の素線がばらけ難く、かつ電気抵抗が低い電線を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る電線は、
複数の素線が集合された導体を備える電線であって、
前記導体の一端部は、
圧縮成形されてなる先端側の第一領域と、
圧縮成形されていない基端側の第二領域とを備え、
前記第一領域は、
隣り合う素線同士が金属結合されてなり、
前記導体における長手方向と直交する方向の断面において、
複数の前記素線の合計断面積が、前記第二領域における複数の前記素線の合計断面積に対して５０％以上７０％以下を満たし、
複数の前記素線間の空隙の合計断面積が、複数の前記素線と前記空隙との合計断面積に対して１０％以下を満たす。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の電線は、導体を構成する複数の素線がばらけ難く、かつ電気抵抗が低い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態１に係る電線の端部を示す模式斜視図である。
【図２】図２は、図１の（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断した断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る電線を製造する際に用いるコンパクティング装置を説明する説明図である。
【図４】図４は、図３に示すコンパクティング装置における電線を圧縮する部分を示す部分拡大断面図である。
【図５】図５は、試験例で実施した電線の曲げ試験の方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１０】
（１）本開示の実施形態に係る電線は、
複数の素線が集合された導体を備える電線であって、
前記導体の一端部は、
圧縮成形されてなる先端側の第一領域と、
圧縮成形されていない基端側の第二領域とを備え、
前記第一領域は、
隣り合う素線同士が金属結合されてなり、
前記導体における長手方向と直交する方向の断面において、
複数の前記素線の合計断面積が、前記第二領域における複数の前記素線の合計断面積に対して５０％以上７０％以下を満たし、
複数の前記素線間の空隙の合計断面積が、複数の前記素線と前記空隙との合計断面積に対して１０％以下を満たす。
【００１１】
本開示の実施形態に係る電線は、導体の一端部に隣り合う素線同士が金属結合された第一領域を備える。第一領域において、複数の素線の合計断面積をＡとし、複数の素線間の空隙の合計断面積をＢとする。第一領域は、複数の素線と空隙との合計断面積に対する複数の素線間の空隙の合計断面積の割合、すなわち｛Ｂ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００（％）で表される空隙率が１０％以下を満たす。上記第一領域の空隙率が１０％以下を満たすことで、複数の素線間で形成される空隙を小さくできる。よって、上記第一領域は、隣り合う素線同士が強固に金属結合された状態を確保できる。そのため、上記電線は、複数の素線がばらけ難く取り扱い易い。
【００１２】
また、第二領域において、複数の素線の合計断面積をＡ０とする。第一領域は、第二領域における複数の素線の合計断面積Ａ０に対する複数の素線の合計断面積Ａの割合、すなわちＡ／Ａ０（％）で表される断面積率が５０％以上７０％以下を満たす。上記第一領域の断面積率が５０％以上を満たすことで、上記第一領域は、第二領域に対する導通部分の断面積の著しい減少を防止できる。一方、上記第一領域の断面積率が７０％以下を満たすことで、複数の素線間の空隙を小さくできる。よって、上記電線は、第一領域の空隙率を小さくでき、かつ電気抵抗を低くできる。
【００１３】
（２）本開示の電線の一例として、前記素線は、銅又は銅合金からなる形態が挙げられる。
【００１４】
銅又は銅合金は、導電率が高い。素線が銅（いわゆる純銅）からなると、導電率が高い電線を得易い。素線が銅合金からなると、純銅からなる素線に比較して、導電率が低くなるものの、強度が高い電線を得易い。
【００１５】
（３）本開示の電線の一例として、前記第二領域における複数の前記素線の合計断面積は、１．０ｍｍ２以上である形態が挙げられる。
【００１６】
第二領域における複数の素線の合計断面積が１．０ｍｍ２以上であることで、第一領域における電気抵抗がより低い電線を得易い。
【００１７】
（４）本開示の電線の一例として、前記導体は、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上である形態が挙げられる。
【００１８】
導体の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であることで、第一領域における電気抵抗がより低い電線を得易い。
【００１９】
（５）本開示の電線の一例として、自動車用モータの巻線、電力ケーブル、又はワイヤーハーネスに適用される形態が挙げられる。
【００２０】
本開示の電線は、導体を構成する複数の素線がばらけ難く取り扱い易い。そのため、導体に端子を取り付け易い。よって、上記電線は、導体の一端部に端子を備える自動車用モータの巻線、電力ケーブル、又はワイヤーハーネスに適用することで、作業性に優れる。
【００２１】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
【００２２】
≪電線≫
実施形態の電線１を図１及び図２に基づいて説明する。電線１は、複数の素線２０が集合された導体２を備える。導体２の一端部は、先端側の第一領域２３と、基端側の第二領域２５とを備える。第一領域２３は、圧縮成形されてなる。第二領域２５は、圧縮成形されていない。実施形態の電線１は、第一領域２３における複数の素線２０が所定の断面積を有し、かつ第一領域２３における複数の素線２０同士が強固に結合されている点を特徴の一つとする。
【００２３】
通常、導体２の外周には、絶縁被覆３（図１）を備える。絶縁被覆３は、電線１の一端側で除去される。よって、導体２の一端側には、絶縁被覆３で覆われない露出部２２を備える。この例では、導体２の一端部は、露出部２２を備え、この露出部２２に、第一領域２３と第二領域２５とを備える。以下、電線１の詳細な構成を説明し、その後に電線１の製造方法を説明する。
【００２４】
＜導体＞
導体２は、図１及び図２に示すように、複数の素線２０が集合された集合体で構成される。複数の素線２０の集合体の形態としては、撚り合わせや縦添えが挙げられる。撚り合わせの集合体の形態としては、複数の素線２０が同心に撚り合わされた同心撚線が挙げられる。他に、撚り合わせの集合体の形態としては、複数の素線２０が一括して撚り合わされた集合撚線などが挙げられる。素線２０の数は適宜選択できる。この例では、導体２は、１本の素線２０の外周に６本の素線２０が撚り合わされた７本撚りの同心撚線で構成される。
【００２５】
〔組成〕
各素線２０は、導電率の高い金属からなる線材を好適に利用できる。具体例としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金などからなる線材が挙げられる。特に、各素線２０が銅（いわゆる純銅）又は銅合金からなる線材で構成されると、導電率が高い導体２を得易い。純銅は、銅（Ｃｕ）の含有量が９９．９５質量％以上であるものが挙げられる。純銅としては、無酸素銅が挙げられる。銅合金は、添加元素を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなるものが挙げられる。添加元素としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びリン（Ｐ）から選択される１種又は２種以上の元素が挙げられる。添加元素の含有量は、例えば、０．０１質量％以上５．５質量％以下が挙げられる。銅合金は、純銅に比較して、導電率が低くなるものの、強度に優れる。添加元素の種類にもよるが、添加元素の合計の含有量が多いほど引張強さが高くなり易く強度に優れ、少ないほど導電率が高くなり易い。
【００２６】
各素線２０は、純金属か合金かのいずれで構成されるにしても、その構成金属の酸素含有量が質量基準で１０ｐｐｍ以下であることが挙げられる。酸素含有量が１０ｐｐｍ以下であることで、第一領域２３における複数の素線２０同士が強固に金属結合された状態を確保し易い。酸素含有量は、更に８ｐｐｍ以下が挙げられ、６ｐｐｍ以下が挙げられ、特に１ｐｐｍ以下が挙げられる。
【００２７】
複数の素線２０は、全ての素線２０を同一組成としてもよいし、異なる組成の素線２０を混在させてもよい。また、各素線２０は、表面に金属が被覆されためっき線やクラッド線で構成されてもよい。他に、各素線２０は、絶縁材料で構成された被覆部を備える導体（巻線など）でもよい。各素線２０が絶縁材料で構成される被覆部を備える場合、露出部２２において、絶縁被覆３と共に被覆部も除去される。
【００２８】
〔特性〕
導体２（素線２０）の組成などにもよるが、導体２の導電率は、５０％ＩＡＣＳ以上であることが挙げられる。導体２の導電率が５０％ＩＡＣＳ以上であることで、後述する第一領域２３の断面積が小さくても、電気抵抗が低い電線１を得易い。導体２の導電率は、更に７０％ＩＡＣＳ以上が挙げられ、特に９０％ＩＡＣＳ以上が挙げられる。また、導体２（素線２０）が銅合金からなる場合、導体２（素線２０）の組成などによもよるが、導体２の引張強さは、３００ＭＰａ以上であることが挙げられる。導体２の引張強さが３００ＭＰａ以上であることで、後述する第一領域２３における溶接強度に優れる。導体２の引張強さは、更に３５０ＭＰａ以上が挙げられ、特に４００ＭＰａ以上が挙げられる。
【００２９】
〔一端部〕
導体２の一端部は、図１に示すように、先端側の第一領域２３と、基端側の第二領域２５とを備える。第一領域２３と第二領域２５とは連続して存在する。この例では、導体２の一端部は、絶縁被覆３で覆われていない露出部２２を備え、この露出部２２に、第一領域２３と第二領域２５とを備える。図２では、実施形態の電線１の特徴点である第一領域２３のみを示す。図２は、導体２における長手方向と直交する方向に第一領域２３を切断した横断面図である。
【００３０】
（第一領域）
第一領域２３は、圧縮成形されてなる。具体的には、第一領域２３は、加圧溶接されて形成される。加圧溶接では、第一領域２３における各素線２０に電流を流しジュール熱を発生させて加熱しながら、各素線２０を加圧する。この各素線２０の加熱及び加圧によって、隣り合う素線２０同士が結合される。そのため、第一領域２３では、隣り合う素線２０同士が金属結合される。つまり、隣り合う素線２０同士は、互いの構成元素である金属が固相拡散して形成された金属結合部２４を介して結合される。金属結合部２４は、隣り合う素線２０の長手方向に沿って連続して形成される。この加圧溶接については、後述する製造方法にて詳述する。
【００３１】
一般的に、加圧溶接は、導体２を異なる二方向のうち一方向から圧縮することが多い（後述する製造方法を参照）。そのため、金属結合部２４は、圧縮方向に隣り合う素線２０同士で形成され易い。一方、金属結合部２４は、圧縮方向と交差する方向に隣り合う素線２０同士では形成され難い。よって、金属結合部２４は、少なくとも圧縮方向に隣り合う素線２０同士で形成されるが、圧縮方向と交差する方向に隣り合う素線２０同士では形成されない場合もある。本発明の「第一領域２３における隣り合う素線２０同士が金属結合されている」とは、少なくとも圧縮方向に隣り合う素線２０同士で金属結合部２４が形成されていることを言う。
【００３２】
金属結合部２４は、第一領域２３の横断面をとり、この横断面を光学顕微鏡又は金属顕微鏡などの顕微鏡で観察することで確認できる。上記顕微鏡による観察像、又は適宜画像処理が施された処理像において、隣り合う素線２０同士の接触箇所であって、隣り合う素線２０間の境界を視覚的に判別できない領域を金属結合部２４と見做すことができる。より厳密には、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）によって断面を研磨し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察するなどにより、金属結合された箇所を抽出することが挙げられる。また、複数の素線２０の集合状態を手などで解すと、集合状態が解れずに素線２０同士が結合された箇所を確認できる。より簡易的には、この結合箇所を金属結合部２４と見做すことができる。この結合箇所及びその近傍の横断面をとれば、金属結合部２４を効率よく抽出できると期待される。
【００３３】
〈素線の断面積率〉
第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積は、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積に対して５０％以上７０％以下を満たす。第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積をＡとし、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積をＡ０とする。このとき、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積Ａ０に対する第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積の割合は、Ａ／Ａ０（％）で表される断面積率で算出できる。この断面積率は、第一領域２３の圧縮成形の程度を示す。第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積は、第一領域２３の横断面をとり、この横断面を光学顕微鏡又は金属顕微鏡などの顕微鏡で観察した観察像を、市販の画像処理装置により画像処理することで求められる。同様に、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積は、第二領域２５の横断面をとり、この横断面を光学顕微鏡又は金属顕微鏡などの顕微鏡で観察した観察像を、市販の画像処理装置により画像処理することで求められる。第二領域２５のうち第一領域２３側の領域は、第一領域２３の圧縮成形に伴い、第一領域２３の圧縮成形前と外形が異なる場合がある。この場合、第二領域２５は、図１に示すように、第一領域２３側の領域の外形と、絶縁被覆３に覆われた領域の外形とが異なる。しかし、第二領域２５は、後述するように圧縮成形されていない。そのため、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積は、第一領域２３側の領域と、絶縁被覆３に覆われた領域とで同じであると見做せる。よって、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積は、上記横断面をとらなくても、導体２を構成する素線２０の径と本数から演算して求めてもよい。
【００３４】
上記断面積率が５０％以上を満たすことで、第一領域２３における導通部分の断面積を良好に確保できる。つまり、第一領域２３における電気抵抗を低くできる。一方、上記断面積率が７０％以下を満たすことで、複数の素線２０間の空隙２１を小さくできる。複数の素線２０間の空隙２１を小さくできると、後述するように、複数の素線２０同士が強固に結合されている状態を確保できる。よって、複数の素線２０がばらけ難い。つまり、上記断面積率が上記範囲を満たすことで、上記第一領域２３は、電気抵抗が小さく、かつ複数の素線がばらけ難く取り扱い易い。上記断面積率は、更に５５％以上６５％以下が挙げられる。
【００３５】
〈空隙率〉
第一領域２３における複数の素線２０間の空隙２１の合計断面積は、第一領域２３における複数の素線２０と空隙２１との合計断面積に対して１０％以下を満たす。第一領域２３における複数の素線２０間の空隙２１の合計断面積をＢとする。このとき、第一領域２３における複数の素線２０と空隙２１との合計断面積に対する空隙２１の合計断面積の割合は、｛Ｂ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００（％）で表される空隙率で算出できる。第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積及び空隙２１の合計断面積は、第一領域２３の横断面をとり、この横断面を光学顕微鏡又は金属顕微鏡などの顕微鏡で観察した観察像を、市販の画像処理装置により画像処理することで求められる。第一領域２３の横断面の採取は、第一領域２３を樹脂に埋め込んで固定し、樹脂ごと研磨することが挙げられる。そうすることで、第一領域２３の圧縮状態を維持したまま第一領域２３の横断面を採取し易く、空隙率をより正確に算出できる。
【００３６】
上記空隙率が１０％以下を満たすことで、複数の素線２０間で形成される空隙２１を小さくできる。複数の素線２０間の空隙２１を小さくできると、複数の素線２０同士が強固に結合されている状態を確保できる。よって、複数の素線２０がばらけ難く取り扱い易い。上記空隙率は、小さいほど複数の素線２０同士を強固に結合し易い。よって、上記空隙率は、更に７％以下が挙げられ、特に３％以下が挙げられる。
【００３７】
（第二領域）
第二領域２５は、圧縮成形されていない。そのため、第二領域２５における複数の素線２０は、互いに独立して存在する。第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積Ａ０は、０．１ｍｍ２以上であることが挙げられる。圧縮成形される前の第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積は、第二領域２５における複数の素線の合計断面積と実質的に同じである。つまり、圧縮成形されてなる第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積Ａは、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積Ａ０に比較して、加圧溶接される分だけ小さくなる。よって、第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積Ａ０が０．１ｍｍ２以上であることで、加圧溶接された後の第一領域２３における複数の素線２０の合計断面積Ａを良好に確保し易い。第二領域２５における複数の素線２０の合計断面積Ａ０は、更に０．５ｍｍ２以上が挙げられ、特に１．０ｍｍ２以上が挙げられる。
【００３８】
（長さ）
第一領域２３の長さは、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが挙げられる。第一領域２３の長さが１ｍｍ以上であることで、第一領域２３における複数の素線２０同士を強固に結合し易い。よって、複数の素線２０がばらけ難く取り扱い易い。一方、第一領域２３の長さが１００ｍｍ以下であることで、導体２の露出領域を小さくし易い。第一領域２３の長さは、更に２ｍｍ以上３０ｍｍ以下が挙げられ、特に３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。
【００３９】
この例のように、露出部２２に第二領域２５を備える場合、露出部２２における第二領域２５の長さは、１０ｍｍ以下であることが挙げられる。露出部２２における第二領域２５の長さが１０ｍｍ以下であることで、導体２の露出領域を小さくし易い。露出部２２における第二領域２５の長さは、更に５ｍｍ以下が挙げられ、特に２ｍｍ以下が挙げられる。
【００４０】
（形状）
導体２の外形は、第一領域２３と第二領域２５とで異なる。第二領域２５の外形は、導体２の長手方向と直交する方向に切断した横断面形状が円形に近いものが挙げられる。その他、上記横断面形状が楕円形、長方形や六角形などの多角形などが挙げられる。第一領域２３は、圧縮方向に潰されるような形状を有する。言い換えると、第一領域２３の外形は、圧縮方向と直交する方向に延びるような形状を有する。例えば、第二領域２５の外形が円形に近い場合、第一領域２３の外形は扁平状に近い。なお、第二領域２５の外形は、第一領域２３の圧縮成形に伴い、第一領域２３側で扁平に近い形状を有する場合がある。例えば、第二領域２５の外形は、第一領域２３側ほど扁平に近い形状で、第一領域２３から離れるほど上述した円形等の形状であることが挙げられる。本例では、第二領域２５の外形は略円形である。そして、第一領域２３の外形は略矩形である。第一領域２３の外形及び第二領域２５の外形は、適宜選択できる。第一領域２３の外形は、圧縮成形時の金型の形状によって、所望の形状とできる。
【００４１】
＜絶縁被覆＞
絶縁被覆３は、導体２に対する電気絶縁性を確保できれば良く、適宜な材質と厚さを選択すればよい。
【００４２】
絶縁被覆３を構成する絶縁材料は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やハロゲンフリー樹脂、フッ素樹脂、難燃性に優れる材料などが挙げられる。ＰＶＣは、比較的柔らかく、曲げなどが行い易い電線１が得易い。ハロゲンフリー樹脂は、比較的硬く、絶縁被覆３の厚さが比較的薄くても座屈し難い電線１を得易い。ハロゲンフリー樹脂は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などが挙げられる。上記絶縁材料には、公知の絶縁材料を利用できる。絶縁被覆３は、導体２の外周に上記樹脂を押出することで形成できる。他に、絶縁被覆３は、導体２の外周に上記樹脂で構成される熱収縮チューブを被せ、その後熱収縮チューブを加熱して熱収縮させることで形成できる。また、絶縁被覆３は、上記樹脂からなる樹脂テープやシートを巻き付けることで形成できる。
【００４３】
絶縁被覆３の厚さは、導体断面積などに応じて、所定の絶縁強度を有する範囲で適宜選択できる。絶縁被覆３の平均厚さは、例えば、０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下が挙げられる。絶縁被覆３の平均厚さが０．０１ｍｍ以上であることで、導体２に対する電気絶縁性を確保できる。一方、絶縁被覆３の平均厚さが５ｍｍ以下であることで、電線１の太径化を抑制できる。
【００４４】
≪電線の製造方法≫
上述した電線１の製造方法を図３及び図４に基づいて説明する。電線１の製造方法は、電線１において導体２を露出する工程と、露出した導体２の露出部２２をコンパクティング装置１００に配置する工程と、コンパクティング装置１００に配置した露出部２２の先端側を加圧溶接する工程とを備える。以下、電線１の製造方法で用いるコンパクティング装置１００の詳細を説明し、その後に製造方法の各工程を説明する。
【００４５】
＜コンパクティング装置＞
コンパクティング装置１００は、図３及び図４に示すように、第一電極１１０と、第二電極１２０と、第一ガイド１３０と、第二ガイド１４０と、スペーサ１５０とを備える。図３では、露出部２２を加圧溶接する前の状態を示す。図４では、露出部２２を加圧溶接している状態を示す。
【００４６】
第一電極１１０及び第二電極１２０は、加圧溶接を行うための電極である。第一電極１１０と第二電極１２０とは、互いに対向して配置される。この例では、第一電極１１０と第二電極１２０とは、互いに近接及び離反自在である。第一電極１１０と第二電極１２０とを近接させて、第一電極１１０と第二電極１２０とで導体２における露出部２２を挟むように圧縮する。更に第一電極１１０と第二電極１２０とで露出部２２を圧縮しながら、第一電極１１０及び第二電極１２０に通電する。その際、第一電極１１０と露出部２２と第二電極１２０とで電流路が形成される。この通電により、露出部２２は、抵抗加熱されて、隣り合う素線２０の互いの構成元素である金属が固相拡散する。第一電極１１０及び第二電極１２０に通電する最大電流値は、２ｋＡ以上１００ｋＡ以下とすることが挙げられる。上記最大電流値は、１０ｋＡ以上とすることもできる。第一電極１１０及び第二電極１２０は、タングステン（Ｗ）からなることが挙げられる。
【００４７】
第一ガイド１３０及び第二ガイド１４０は、位置が固定されており、露出部２２を位置決めする役割を果たす。第一ガイド１３０と第二ガイド１４０とは、互いに対向して配置される。第一ガイド１３０と第二ガイド１４０とが対向する方向は、第一電極１１０と第二電極１２０とが対向する方向と直交している。つまり、第一ガイド１３０及び第二ガイド１４０は、露出部２２の一方向の位置決めを行っている。この例では、第一電極１１０と第二電極１２０とは、露出部２２の上下方向に対向して配置されている。また、第一ガイド１３０と第二ガイド１４０とは、露出部２２の左右方向に対向して配置されている。第一ガイド１３０及び第二ガイド１４０は、タングステン（Ｗ）からなることが挙げられる。
【００４８】
スペーサ１５０は、第一電極１１０と第二電極１２０との間に介在される。スペーサ１５０は、第一電極１１０及び第二電極１２０で露出部２２の先端側を圧縮するにあたり、その圧縮量を規制する部材である。
【００４９】
スペーサ１５０は、導電材料で構成されることが挙げられる。スペーサ１５０は、耐熱性を有し、かつ導体２よりも融点が高い金属からなることが挙げられる。スペーサ１５０は、例えば、タングステン（Ｗ）からなることが挙げられる。このとき、スペーサ１５０は、露出部２２と非接触状態となるように配置される。第一電極１１０と第二電極１２０との間に電流を流すと、第一電極１１０と露出部２２と第二電極１２０とで第一の電流路（図４の右側の矢印で示す流路）が形成されると共に、第一電極１１０とスペーサ１５０と第二電極１２０とで第二の電流路（図４の左側の矢印で示す流路）が形成される。つまり、スペーサ１５０は、第一の電流路を流れる電流を分流する役割を果たす。スペーサ１５０が分流の役割を果たすと、スペーサ１５０を有さない場合に比較して、電流値を制御することなく第一の電流路に流れる電流量を低減できる。第一の電流路に流れる電流量を低減することで、露出部２２に大きい電流が流れることを抑制でき、加圧溶接を安定して行える。
【００５０】
スペーサ１５０は、絶縁材料で構成されてもよい。例えば、スペーサ１５０は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、ジルコニアなどで構成されることが挙げられる。第一電極１１０と第二電極１２０との間に電流を流すと、第一電極１１０と露出部２２と第二電極１２０とで第一の電流路が形成される。このとき、第一の電流路に流れる電流量を制御することで、露出部２２に大きい電流が流れることを抑制でき、加圧溶接を安定して行える。
【００５１】
スペーサ１５０の大きさは、圧縮後の第一領域２３の大きさに応じて適宜選択できる。第一電極１１０及び第二電極１２０による圧縮方向の長さ（高さ）が、主に圧縮後の第一領域２３の厚さとなる。そのため、圧縮後の第一領域２３が所望の厚さとなるように、スペーサ１５０の高さを適宜選択すればよい。スペーサ１５０が導電材料で構成される場合、スペーサ１５０に流れる電流量が所望の値となるように、スペーサ１５０の高さ方向と直交する断面積を適宜選択すればよい。また、スペーサ１５０が導電材料で構成される場合、スペーサ１５０に流れる電流量が所望の値となるように、構成金属を適宜選択すればよい。スペーサ１５０の構成金属や断面積を調整することで、スペーサ１５０の電気抵抗を変えることができる。
【００５２】
＜導体を露出する工程＞
電線１の一端部における絶縁被覆３を剥離し、導体２を露出する。
【００５３】
＜導体の露出部をコンパクティング装置に配置する工程＞
露出した導体２（露出部２２）を、第一電極１１０、第二電極１２０、第一ガイド１３０、及び第二ガイド１４０で形成される空間に配置する。このとき、スペーサ１５０との間に空間を有するように露出部２２を配置する。
【００５４】
＜導体の露出部を加圧溶接する工程＞
第一ガイド１３０及び第二ガイド１４０で露出部２２の一方向の位置決めを行った状態で、第一電極１１０及び第二電極１２０を近接させ、露出部２２を挟むように圧縮する。更に第一電極１１０及び第二電極１２０とで露出部２２を圧縮しながら、第一電極１１０及び第二電極１２０に通電する。このとき、スペーサ１５０によって、第一電極１１０及び第二電極１２０による露出部２２の圧縮量が規制される。露出部２２における複数の素線２０は、第一電極１１０及び第二電極１２０による通電によって加熱される。そして、隣り合う素線２０同士が、金属結合される。加圧溶接後の露出部２２は、図１に示すように、圧縮成形されてなる第一領域２３と、圧縮成形されていない第二領域２５とを備える。第一領域２３と第二領域２５との境界には、段差が形成される。
【００５５】
≪用途≫
実施形態の電線１は、高周波機器、インバータ、トランス、モータ発電機、加熱装置などの導電路として好適に利用できる。特に、自動車用のモータ等の巻線として好適に利用できる。また、導体の一端部に端子を備えるワイヤーハーネスや、電力ケーブルとしても好適に利用できる。
【００５６】
≪効果≫
実施形態の電線１は、導体２の一端部に隣り合う素線２０同士が金属結合された第一領域２３を備える。この第一領域２３は、複数の素線２０の断面積率が５０％以上７０％以下を満たす。第一領域２３の断面積率が５０％以上を満たすことで、第二領域２５に対する第一領域２３の導通部分の断面積の著しい減少を防止できる。一方、第一領域２３の断面積率が７０％以下を満たすことで、複数の素線２０間の空隙２１を小さくできる。具体的には、第一領域２３の断面積率が７０％を満たすことで、複数の素線２０間の空隙２１による空隙率が１０％以下を満たし易い。第一領域２３の空隙率が１０％以下を満たすことで、隣り合う素線２０同士が強固に金属結合された状態を確保できる。以上より、実施形態の電線１は、複数の素線２０がばらけ難く、かつ電気抵抗が低い。
【００５７】
実施形態の電線１は、第一電極１１０と第二電極１２０とスペーサ１５０とを有するコンパクティング装置１００によって容易に製造できる。第一電極１１０と第二電極１２０との間にスペーサ１５０を介在させることで、第一電極１１０及び第二電極１２０で導体２の露出部２２を圧縮するにあたり、その圧縮量を規制できるからである。特に、スペーサ１５０が導電材料で構成されると、第一電極１１０と露出部２２と第二電極１２０とで第一の電流路を形成すると共に、第一電極１１０とスペーサ１５０と第二電極１２０とで第二の電流路を形成できる。この第二の電流路によって、スペーサ１５０を有さない場合に比較して、電流値を制御することなく第一の電流路に流れる電流量を低減できる。よって、露出部２２に大き過ぎる電流が流れることを抑制できる。つまり、露出部２２を適切に加圧溶接できる。そうすることで、上述したように、複数の素線２０の断面積率が所定の範囲を満たし、かつ空隙率が小さい第一領域２３を形成することができる。
【００５８】
≪変形例≫
導体２の一端部は、露出部２２を備え、この露出部２２の全体に亘って、第一領域２３を備えてもよい。このとき、第二領域２５は、全体に亘って絶縁被覆３で覆われることになる。この場合であっても、第一領域２３は、複数の素線２０の断面積率が５０％以上７０％以下を満たし、かつ空隙率が１０％以下を満たす。
【００５９】
［試験例］
複数の素線が集合された導体において、この導体の一端部を加圧溶接した。そして、加圧溶接した領域（第一領域）における素線の断面積率、及び空隙率を調べた。また、第一領域における複数の素線の結合状態を調べた。
【００６０】
≪試料の作製≫
導体と、導体の外周を覆う絶縁被覆とを備える電線を作製した。導体は、無酸素銅からなる素線（直径φ１．０ｍｍの丸線）を７本用いて、１本の素線の外周に６本の素線が撚り合わされた同心撚線とした。この同心撚線における７本の素線の合計断面積は、約５．５ｍｍ２である。この断面積は、圧縮成形されていない第二領域における複数の素線の合計断面積Ａ０である。電線の一端部において、絶縁被覆を剥いで導体を露出した。露出した部分の長さは、先端から６ｍｍとした。この露出した導体（露出部）をコンパクティング装置を用いて加圧溶接した。加圧溶接する部分の長さは、先端から５ｍｍとした。具体的には、第一ガイド及び第二ガイドで露出部の一方向の位置決めを行った状態で、第一電極及び第二電極を近接させ、露出部を挟むように圧縮する。更に第一電極及び第二電極とで露出部を荷重１２００Ｎで加圧しながら、第一電極及び第二電極に通電した。第一電極及び第二電極には、以下の条件で通電した。パルス幅：０．１ｍｓ、パルス間隔：０．１ｍｓ、電流値：０〜０．８ｍｓの間は（最大電流値／２）ｋＡ、０．８〜１．５ｍｓの間は最大電流値ｋＡとした。最大電流値は、表１に示す。試料Ｎｏ．１〜４では、第一電極と第二電極との間にスペーサを介在させた。両電極及びスペーサは、タングステンからなる導電材料で構成される。試料Ｎｏ．１１〜１４では、第一電極と第二電極との間にスペーサを介在させなかった。
【００６１】
≪素線の断面積率≫
各試料において、第一領域における素線の断面積率を調べた。圧縮前の第二領域における複数の素線の合計断面積は、各素線の径と本数から算出した（上記断面積Ａ０）。圧縮後の第一領域における複数の素線の合計断面積及び空隙の合計断面積は、以下のように求めた。まず、第一領域の横断面を採取する。この横断面を顕微鏡で観察した観察像を、市販の画像処理装置により画像処理する。この画像処理した観察像から、各断面積を算出した。得られた各断面積を用いて、第二領域における複数の素線の合計断面積に対する第一領域における複数の素線の合計断面積の割合を算出し、素線の断面積率とした。その結果を表１に併せて示す。
【００６２】
≪空隙率≫
また、各試料において、第一領域における空隙率を調べた。空隙の合計断面積は、上記の画像処理した観察像から算出した。得られた各断面積を用いて、複数の素線と空隙との合計断面積に対する複数の素線間の空隙の合計断面積を算出し、空隙率とした。その結果を表１に併せて示す。
【００６３】
≪曲げ試験≫
更に、各試料において、曲げ試験を行い、第一領域における複数の素線の結合状態を調べた。曲げ試験は、図５に示すように、導体２の先端から１０ｍｍの部分に曲率半径３ｍｍの冶具２００を当て、電線１を４５°（図５で示すαが４５°）曲げた。曲げ方向は、第一領域２３における圧縮されて形成された面と直交する方向とした。電線１を曲げたとき、第一領域２３における複数の素線がばらけなければ、複数の素線同士が強固に結合されていると判断した。一方、電線１を曲げたとき、第一領域２３における複数の素線がばらけると、複数の素線同士が結合されていないと判断した。表１では、第一領域２３における複数の素線がばらけなかった場合を「Ａ」と示し、ばらけた場合を「Ｂ」と示す。
【００６４】
【表１】
2020087534.tif 000003
【００６５】
表１に示すように、導体の露出部に抵抗溶接を行うにあたり、第一電極と第二電極との間にスペーサを介在させ、かつ最大電流を２ｋＡ超とした試料Ｎｏ．２〜４は、断面積率が６０％程度であり、空隙率が２％以下であった。これは、第一電極と第二電極との間に電流を流すと、第一電極と露出部と第二電極とで第一の電流路が形成されると共に、第一電極とスペーサと第二電極で第二の電流路が形成されたからと考えられる。電流路が二つ形成されることで、第一の電流路に流れる電流量を低減でき、露出部に大きい電流が流れることを抑制できたと考えられる。よって、露出部における複数の素線の断面積が、加熱溶接を行う前に比較して、著しく減少できたと考えられる。露出部における複数の素線の断面積が６０％程度を確保できることで、電気抵抗の低い電線が得られる。また、第一の電流路によって露出部に比較的大きい電流が流れたことで、空隙率を低くできたと考えられる。空隙率が低いことで、隣り合う素線同士が金属結合されたと考えられる。よって、曲げ試験を行った際に、複数の素線がばらけなかったと考えられる。
【００６６】
一方、導体の露出部に抵抗溶接を行うにあたり、第一電極と第二電極との間にスペーサを介在させず、かつ最大電流を２ｋＡ超とした試料Ｎｏ．１２〜１４は、断面積率が５０％未満であった。これは、露出部に大きい電流が流れ、各素線が軟化してしまい、圧縮され過ぎたからと考えられる。露出部の断面積率が小さすぎると、電気抵抗が高くなるという問題がある。なお、露出部に大きい電流が流れたことで、空隙率は低く、隣り合う素線同士が金属結合されたと考えられる。よって、曲げ試験を行った際に、複数の素線がばらけなかったと考えられる。
【００６７】
第一の電極と第二電極との間のスペーサの有無にかかわらず、最大電流を２ｋＡとした試料Ｎｏ．１及び試料Ｎｏ．１１は、断面積率が７５％であり、空隙率が１０％超であった。これは、最大電流が小さいため、複数の素線を適切に圧縮できなかったと考えられる。
【符号の説明】
【００６８】
１  電線
２  導体
２０  素線
２１  空隙
２２  露出部
２３  第一領域
２４  金属結合部
２５  第二領域
３  絶縁被覆
１００  コンパクティング装置
１１０  第一電極
１２０  第二電極
１３０  第一ガイド
１４０  第二ガイド
１５０  スペーサ
２００  治具
【図１】
2020087534.tif 000004
【図２】
2020087534.tif 000005
【図３】
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【図４】
2020087534.tif 000007
【図５】
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