(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含む第１導体部とニッケルを含む成分で表面が覆われた第２導体部との接続部を、錫と銀とニッケルとを含む合金体で被覆して形成する電気的接続構造部の形成方法であって、
前記第１導体部と前記第２導体部とを接続して接続部を形成するステップと、
前記合金体を溶融するステップと、
溶融した前記合金体に少なくとも前記接続部を浸漬するステップと、
を備える電気的接続構造部の形成方法。
【請求項２】
前記合金体の前記ニッケルの含有量が、０．２重量％から０．６重量％の範囲である請求項１に記載の電気的接続構造部の形成方法。
【請求項３】
前記第２導体部は、さらに銅を含む銅−ニッケル合金である請求項１または２に記載の電気的接続構造部の形成方法。
【請求項４】
前記表面は、前記ニッケルを主成分とするメッキ層である請求項１または２に記載の電気的接続構造部の形成方法。
【請求項５】
アルミニウム電線と端子とを合金体で電気的に接続する端子付きアルミニウム電線の製造方法であって、
前記アルミニウム電線は、アルミニウムを含む導体部と、絶縁性材料で前記導体部を被覆する被覆材と、を有し、
前記端子は、ニッケルを含む成分で表面が覆われ、
前記合金体は、錫と銀とニッケルとを含み、
前記アルミニウム電線から前記被覆材の一部を除去するステップと、
前記被覆材の一部が除去されて、剥き出しになった前記導体部に前記端子を取り付けるステップと、
前記合金体を溶融するステップと、
溶融した前記合金体に、剥き出しになった前記導体部と、前記導体部に取り付けられた前記端子と、を浸漬するステップと、
を備える端子付きアルミニウム電線の製造方法。
【請求項６】
前記合金体の前記ニッケルの含有量が、０．２重量％から０．６重量％の範囲である請求項５に記載の端子付きアルミニウム電線の製造方法。
【請求項７】
前記端子は、さらに銅を含む銅−ニッケル合金で形成される請求項５または６に記載の端子付きアルミニウム電線の製造方法。
【請求項８】
前記端子を覆う前記表面は、前記ニッケルを主成分とするメッキ層である請求項５または６に記載の端子付きアルミニウム電線の製造方法。
【請求項９】
アルミニウムを含む第１導体部と、
ニッケルを含む成分で表面が覆われた第２導体部と、
前記第１導体部と前記第２導体部との接続部を被覆して電気的に接続するとともに、錫と銀とニッケルとを含む合金体と、
を備える電気的接続構造部。
【請求項１０】
前記合金体の前記ニッケルの含有量が、０．２重量％から０．６重量％の範囲である請求項９に記載の電気的接続構造部。
【請求項１１】
前記第２導体部は、さらに銅を含む銅−ニッケル合金である請求項９または１０に記載の電気的接続構造部。
【請求項１２】
前記表面は、前記ニッケルを主成分とするメッキ層である請求項９または１０に記載の電気的接続構造部。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の電気的接続構造部と、前記電気的接続構造部が接続される被接続部と、を備えたモータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のモータと、前記モータで駆動される被駆動部と、を備えた電気機器。
【請求項１５】
アルミニウムを含む導体部と、前記導体部を絶縁性材料で被覆する被覆材と、を有するアルミニウム電線と、
ニッケルを含む成分で表面が覆われるとともに、前記導体部に取り付けられる端子と、
錫と銀とニッケルとを含み、前記導体部と前記端子とを電気的に接続する合金体と、
を備える端子付きアルミニウム電線。
【請求項１６】
前記合金体の前記ニッケルの含有量が、０．２重量％から０．６重量％の範囲である請求項１５に記載の端子付きアルミニウム電線。
【請求項１７】
前記端子は、さらに銅を含む銅−ニッケル合金で形成される請求項１５または１６に記載の端子付きアルミニウム電線。
【請求項１８】
前記表面は、前記ニッケルを主成分とするメッキ層である請求項１５または１６に記載の端子付きアルミニウム電線。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の端子付きアルミニウム電線と、前記端子付きアルミニウム電線が接続される被接続部と、を備えたモータ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のモータと、前記モータで駆動される被駆動部と、を備えた電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムを含む第１導体部とニッケルを含む成分で表面が覆われた第２導体部との接続部を、錫と銀とニッケルとを含む合金体で被覆して形成する電気的接続構造部とこれを備えたモータおよびこのモータを備えた電気機器、電気的接続構造部の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランス、リアクタおよびマグネトロン等の電気機器には、軽量化を目的として、アルミニウム電線が使用されていた。
【０００３】
しかしながら、芯線にアルミニウムが用いられた絶縁電線を使用した場合、空気中に露出した芯線をなすアルミニウムの表面には、酸化被膜が形成される。以下、絶縁電線をアルミニウム電線という。
【０００４】
溶融した錫を主成分とする合金にアルミニウム電線の芯線を浸漬する場合、アルミニウム電線の芯線は、銅線などに比べて、溶融した合金に対する濡れ性が劣っている。つまり、アルミニウム電線の芯線には、溶融した錫を主成分とする合金に対する濡れ性に起因する、以下に示すような課題がある。以下、錫を主成分とする合金を、単に合金あるいは合金体という。
【０００５】
例えば、芯線をなすアルミニウムの表面に形成される酸化被膜が要因となり、溶融した合金に対する濡れ性が著しく劣化することがある。このような場合、アルミニウム電線を電気端子等の他部品と接合することが困難となる。
【０００６】
つまり、アルミニウム電線と他部品とを接合する場合、溶融した合金との濡れ性が確保できないと、銅電線とアルミニウム電線、アルミニウム電線同士またはアルミニウム電線と別の金属材料からなる電気端子等との接合において、大きな課題となる。
【０００７】
また、アルミニウム電線と電気端子などを、合金を用いて接続する場合、アルミニウム電線と電気端子などを接触させた状態で、溶融した合金中に浸漬する工法が採用されている。しかし、上記工法の場合、溶融した合金中にアルミニウムが溶出して拡散するため、アルミニウム電線の線径が細る。
【０００８】
よって、アルミニウム電線の線径が細るため、アルミニウム電線の接合部に対する信頼性が確保できなくなるという課題がある。
【０００９】
さらに、溶融した合金中のアルミニウムの濃度が上昇すると、溶融した合金と大気とが接する界面等に、アルミニウム酸化物の被膜が新たに形成される。その結果、溶融した合金中にアルミニウム電線を浸漬しても、アルミニウム酸化物の被膜により、アルミニウム電線と溶融した合金との接触が困難になる。
【００１０】
そこで、溶融した合金中にアルミニウム電線を浸漬する工程では、アルミニウム酸化物の被膜が要因で生じる接合不良などを防ぐ必要がある。
【００１１】
また、アルミニウム電線を用いて接続する場合、アルミニウムの標準電位が、接合に使用される銅、銅合金や錫等の他金属よりも低い。その結果、アルミニウムと異種金属との接触において、アルミニウム電線には、標準電位差に起因する電食などの問題が発生する。
【００１２】
よって、標準電位差に起因する電食によって生じる腐食性を抑制するための接合技術も、必要となる。
【００１３】
また、アルミニウム電線に用いられるアルミニウムは、低温で大きなクリープ特性を示すことが広く知られている。また、アルミニウムは、腺膨張係数が大きいことも広く知られている。溶融した合金中にアルミニウム電線を浸漬して接続する方法以外に、アルミニウム電線と他部品とを接続する工法として、カシメ等の工法がある。例えば、カシメによる工法で、アルミニウム電線と他部品とを接続する場合、時間経過とともにカシメ部に緩みが発生する。カシメ部に緩みが発生すると、アルミニウム電線と他部品との間において、接触抵抗が増加する。接触抵抗が増加すれば、電気機器に不具合が生じるという課題がある。
【００１４】
そこで、少なくとも一方にアルミニウム電線を用いて、例えば電気端子などの他部品と接続する電気的接続構造部を形成する場合、アルミニウムが有するクリープ特性等に起因する強度・耐食性等の経時的な劣化を考慮した信頼性の高い接合技術の開発が望まれている。
【００１５】
以下に、一方にアルミニウム電線を用いて電気的接続構造部を形成する場合について、近年の技術動向を簡単に説明する。
【００１６】
特許文献１には、つぎの技術が開示されている。つまり、アルミニウム電線の芯線であるアルミニウムの表面に形成された酸化物の被膜は、超音波装置による超音波振動を用いて除去される。酸化物の被膜が除去されたアルミニウムには、電気的接続構造部が形成される。アルミニウム電線と他部品とが接合される。
【００１７】
特許文献２には、つぎの技術が開示されている。つまり、アルミニウム電線の芯線であるアルミニウムの表面が活性化され、酸化物の被膜の生成が抑制される。酸化物の被膜の生成が抑制されたアルミニウムには、電気的接続構造部が形成される。アルミニウム電線と他部品とが接合される。
【００１８】
特許文献３には、つぎの技術が開示されている。つまり、アルミニウム電線を用いた電気的接続構造部が、チューブやホットメルトで保護される。電気的接続構造部が保護されるため、アルミニウムと異種金属とが接触することによる電食の発生が、防止できる。
【００１９】
特許文献４には、つぎの技術が開示されている。つまり、特許文献４では、アルミニウム電線の被膜部圧着用インシュレーションバルブとアルミニウム電線導通用圧着バレルおよびアルミニウム電線保持用バレルを備えた端子が用いられている。この端子を用いて、アルミニウム電線のカシメ方式による電気的接続構造部における緩みを防止する技術が、開示されている。
【００２０】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、超音波装置等の大型設備を導入する必要がある。よって、大型設備を導入するために必要なコストが発生し、作業工数も増加するという課題がある。
【００２１】
また、超音波振動によりアルミニウム酸化物の被膜を除去すると、アルミニウム電線の線径が所望する以上に痩せ細る可能性が高くなる。そこで、アルミニウム電線自体の物理的強度が低下することに対する、新たな対策を施す必要がある。例えば、合金が溶融する時の温度や溶融した合金へのアルミニウム電線の浸漬条件などを細かに制御して、製造工程における品質水準の高位平準化が必要となる。その結果、コストの増加や、作業工数が増加するという課題が発生する。
【００２２】
また、特許文献２に記載された技術では、フラックスを用いることにより、アルミニウム電線の線径の痩せ細りが顕著となるため、別途、対策が必要となる。
【００２３】
さらに、アルミニウム電線に対する溶融した合金の濡れ性の低下や、合金とアルミニウムの標準電位差から生じる電食に対しても、何らかの技術的な解決が必要となる。
【００２４】
また、特許文献３に記載された技術では、アルミニウム電線の接合部に生じる電食を防ぐために、電気的接続構造部をチューブやホットメルトで水分から保護する。この保護方法では、材料コストおよび作業工数が増加するという課題がある。
【００２５】
また、特許文献４に記載された技術では、アルミニウム電線が、特殊な端子を用いて、カシメで接合される。本方式では、圧着の為に特殊な治具が必要となる。さらに、モータ等の振動を伴う電気機器に対して、端子をカシメ接合する。カシメ接合された端子において、アルミニウムは、低温で大きなクリープ特性を示す。接合部には、経時的な緩みが発生する。そして、カシメ接合した接合部の緩みにより、接触抵抗などが増加するため、電気機器の信頼性が低下するという課題がある。
【００２６】
特に、アルミニウム電線が細線の場合には、信頼性の低下が顕著になるなどの課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開２００７−１２３２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２５６６号公報
【特許文献３】特開２０１１−２９１０２号公報
【特許文献４】特開２００５−５０７３６号公報
【発明の概要】
【００２８】
本発明の電気的接続構造部の形成方法は、第１導体部と第２導体部との接続部を、合金体で被覆して電気的接続構造部を形成する。
【００２９】
第１導体部は、アルミニウムを含む。第２導体部は、ニッケルを含む成分で表面が覆われる。合金体は、錫と銀とニッケルとを含む。
【００３０】
具体的には、つぎのステップを備える。第１導体部と第２導体部とを接続して接続部を形成するステップを備える。合金体を溶融するステップを備える。溶融した合金体に少なくとも接続部を浸漬するステップを備える。
【００３１】
また、上記発明の顕著な具体例である端子付きアルミニウム電線の製造方法は、アルミニウム電線と端子とを合金体で電気的に接続する。
【００３２】
アルミニウム電線は、アルミニウムを含む導体部と、絶縁性材料で導体部を被覆する被覆材と、を有する。端子は、ニッケルを含む成分で表面が覆われる。合金体は、錫と銀とニッケルとを含む。
【００３３】
そして、つぎのステップを備える。アルミニウム電線から被覆材の一部を除去するステップを備える。被覆材の一部が除去されて、剥き出しになった導体部に端子を取り付けるステップを備える。合金体を溶融するステップを備える。溶融した合金体に、剥き出しになった導体部と、導体部に取り付けられた端子と、を浸漬するステップを備える。
【００３４】
また、本発明の電気的接続構造部は、第１導体部と、第２導体部と、合金体と、を備える。第１導体部は、アルミニウムを含む。第２導体部は、ニッケルを含む成分で表面が覆われる。合金体は、第１導体部と第２導体部との接続部を被覆して電気的に接続する。合金体は、錫と銀とニッケルとを含む。
【００３５】
また、上記発明の顕著な具体例である端子付きアルミニウム電線は、アルミニウム電線と、端子と、合金体と、を備える。アルミニウム電線は、アルミニウムを含む導体部と、導体部を絶縁性材料で被覆する被覆材と、を有する。端子は、ニッケルを含む成分で表面が覆われる。端子は、導体部に取り付けられる。合金体は、錫と銀とニッケルとを含む。合金体は、導体部と端子とを電気的に接続する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における電気的接続構造部を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における他の電気的接続構造部を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線の組立て状態を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線の他の組立て状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線のさらに他の組立て状態を示す斜視図である。
【図６】図６は、図３の線６−６についての断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線を用いたモータの組立て斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１におけるモータを用いた圧縮機の断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１におけるモータを用いた送風機の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１における電気的接続構造部の形成方法を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１と比較する溶融合金体中の金属濃度と生産量の関係を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１における溶融合金体中の金属濃度と生産量の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、後述する各実施の形態における電気的接続構造部の形成方法、あるいは、端子付きアルミニウム電線の製造方法により、溶融した合金中にニッケルが溶出することを低減する。
【００３８】
よって、電気的接続構造部の耐食性が向上する。電気的接続構造部に対して、溶融した合金の濡れ性は安定する。
【００３９】
その結果、電気的接続構造部の信頼性が高くなる。
【００４０】
同様に、端子付きアルミニウム電線の耐食性が向上する。端子付きアルミニウム電線に対して、溶融した合金の濡れ性は安定する。
【００４１】
その結果、端子付きアルミニウム電線の信頼性が高くなる。
【００４２】
また、本発明は、後述する各実施の形態における電気的接続構造部により、アルミニウム電線の線径が小さい場合であっても、信頼性が高い電気的接続構造部を実現できる。
【００４３】
さらに、同電気的接続構造部を備えたモータや、このモータを備えた電気機器により、信頼性が高いモータや電気機器を提供できる。
【００４４】
同様に、本発明は、後述する各実施の形態における端子付きアルミニウム電線により、アルミニウム電線の線径が小さい場合であっても、信頼性が高い電気的接続構造部を実現できる。
【００４５】
さらに、同端子付きアルミニウム電線を備えたモータや、このモータを備えた電気機器により、信頼性が高いモータや電気機器を提供できる。
【００４６】
従来のアルミニウム電線に他部品を接合する方法として、発明者は、合金にニッケルを加えることを提案した。
【００４７】
この技術分野について、さらに検討した結果、つぎの改善が求められる内容があることを見出した。
【００４８】
すなわち、アルミニウム電線と他部品とを接合する場合、溶融した合金中に亜鉛が含まれると濡れ性が抑制される。
【００４９】
また、端子付きアルミニウム電線を製造するにあたり、ニッケル濃度を適切な範囲内に維持する必要がある。ニッケル濃度を適切な範囲内に維持するためには、溶融合金体槽内の成分を検出して、その検出結果に基いて、不足する成分を溶融合金体槽内に補充する必要がある。あるいは、定期的に、溶融合金体槽内の溶融合金を入れ替える必要がある。このような製造方法は、煩雑であるため、作業性も低くなる。
【００５０】
そこで、後述する各実施の形態における電気的接続構造部の形成方法、あるいは、端子付きアルミニウム電線の製造方法により、作業性を向上させながら、溶融した合金中にニッケルが溶出することを低減する。
【００５１】
また、本発明は、後述する各実施の形態における端子付きアルミニウム電線により、アルミニウム電線の線径が小さい場合であっても、作業性を向上させながら、信頼性が高い電気的接続構造部を実現できる。
【００５２】
以下、本発明について、図面及び表を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明が顕著な効果を示す一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気的接続構造部を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１における他の電気的接続構造部を示す断面図である。
【００５４】
図１に示すように、本実施の形態における電気的接続構造部１０は、第１導体部２０と、第２導体部３０と、第１導体部２０と第２導体部３０との接続部４０とを被覆する合金体５０と、を備える。
【００５５】
第１導体部２０は、アルミニウム（Ａｌ）を含む。第１導体部２０は、アルミニウム合金（Ａｌ  ａｌｌｏｙ）でもよい。
【００５６】
第２導体部３０は、ニッケル（Ｎｉ）を含む成分で表面が覆われる。第２導体部３０は、銅（Ｃｕ）を含む銅−ニッケル合金（Ｃｕ−Ｎｉ  ａｌｌｏｙ）で実現できる。または、図２に示すように、第２導体部３０Ａは、芯材３４Ａが銅と亜鉛（Ｚｎ）の合金で形成され、この芯材３４Ａに対してニッケルを主成分とするメッキ層３６Ａを施しても実現できる。あるいは、第２導体部３０Ａは、芯材３４Ａが銅と錫（Ｓｎ）、リン（Ｐ）の合金（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｂｒｏｎｚｅ）で形成され、芯材３４Ａに対してニッケルを主成分とするメッキ層３６Ａを施しても実現できる。
【００５７】
合金体５０は、錫と銀（Ａｇ）とニッケルとを含む。合金体５０は、ニッケルを０．２重量％から０．６重量％の範囲で含む。好ましくは、合金体５０は、ニッケルを０．４重量％から０．５重量％の範囲で含む。合金体５０は、錫を主成分として、銀を２重量％から４重量％の範囲で含む。好ましくは、合金体５０は、銀を３．５重量％含む。合金体５０は、第１導体部２０と第２導体部３０，３０Ａとの接続部４０を被覆して、電気的に接続する。
【００５８】
つぎに、図３から図６を用いて、第１導体部と第２導体部との具体例について、説明する。
【００５９】
図３は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線の組立て状態を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線の他の組立て状態を示す斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線のさらに他の組立て状態を示す斜視図である。図６は、図３の線６−６についての断面図である。
【００６０】
図３から図５に示すように、本発明の実施の形態における端子付きアルミニウム電線１２は、アルミニウム電線２２と、端子３２と、合金体５０と、を備える。
【００６１】
アルミニウム電線２２は、第１導体部である導体部２４と、この導体部２４を絶縁性材料で被覆する被覆材２６と、を有する。導体部２４は、アルミニウム（Ａｌ）を含む。導体部２４は、アルミニウム合金（Ａｌ  ａｌｌｏｙ）でもよい。被覆材２６は、絶縁性能を有するものであればよい。
【００６２】
第２導体部である端子３２は、ニッケル（Ｎｉ）を含む成分で表面が覆われる。端子３２は、導体部２４に取り付けられる。端子３２は、銅（Ｃｕ）を含む銅−ニッケル合金（Ｃｕ−Ｎｉ  ａｌｌｏｙ）で実現できる。あるいは、図６に示すように、端子３２は、芯材３４が銅と亜鉛（Ｚｎ）の合金で形成され、この芯材３４に対してニッケルを主成分とするメッキ層３６を施しても実現できる。
【００６３】
さらに、詳細に説明する。図３に示すように、アルミニウム電線２２から被覆材２６の一部が除去され、接続部を構成する導体部２４が剥き出しとなる。図４に示すように、端子３２に対する適切な位置に、導体部２４が配置される。図５に示すように、剥き出された導体部２４と端子３２とで構成された接続部４０は、合金体５０で被覆される。
【００６４】
合金体５０は、錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）とニッケルとを含む。上述したように、好ましくは、合金体５０は、ニッケルを０．２重量％から０．６重量％の範囲で含む。合金体５０は、錫を主成分として、銀を３．５重量％程度含む。合金体５０は、導体部２４と端子３２とで構成された接続部４０を被覆して、電気的に接続する。
【００６５】
上述したように、第１導体部である導体部を有する端子付きアルミニウム電線は、例えば、トランスやリアクタ、モータなどに使用される。
【００６６】
図７は、本発明の実施の形態１における端子付きアルミニウム電線を用いたモータの組立て斜視図である。図８は、本発明の実施の形態１におけるモータを用いた圧縮機の断面図である。図９は、本発明の実施の形態１におけるモータを用いた送風機の断面図である。
【００６７】
図７に示すように、モータ６０は、上述した端子付きアルミニウム電線１２と、この端子付きアルミニウム電線１２が接続される被接続部６２と、を備える。
【００６８】
図７に示すように、モータ６０は、ロータ６４と被接続部であるステータ６２Ａとを備える。ロータ６４は、ロータコア６４Ａがシャフト６４Ｂに取り付けられる。ロータ６４は、一対の軸受６４Ｃにより、回転自在に取り付けられる。
【００６９】
ステータ６２Ａは、ステータコア６２Ｂを有する。ステータコア６２Ｂには、モータ６０を駆動するための制御電流が流されるコイル６２Ｃが巻き回される。コイル６２Ｃには、端子付きアルミニウム電線１２を介して制御電流が供給される。
【００７０】
本発明の実施の形態におけるモータは、モータで駆動される被駆動部とともに、電気機器に用いられる。
【００７１】
電気機器の一例として、図８には、該モータを圧縮機に用いた具体例を示す。同様に、図９には、該モータを送風機に用いた具体例を示す。
【００７２】
図８に示すように、電気機器である圧縮機７０は、モータ６０と、モータ６０で駆動される被駆動部である圧縮部７２と、を備える。
【００７３】
図９に示すように、電気機器である送風機７４は、モータ６０と、モータ６０で駆動される被駆動部である羽根７６と、を備える。
【００７４】
なお、第２導体部は、上述した端子以外に、例えば、回路基板の銅配線やアルミニウム配線からなる配線パターンでもよい。
【００７５】
つまり、本発明の実施の形態によれば、アルミニウムを含む第１導体部と、ニッケルを含む成分で表面が覆われた第２導体部とを、錫と銀とニッケルとを含む合金体を介して、電気的に接続する電気的接続構造部を構成する。合金体は、上記で示した所定の含有量のニッケルや銀を含み、錫を主体とする。
【００７６】
本構成により、機械的に高い強度や優れた電気的特性および、耐電食性や耐衝撃性などの信頼性が高い電気的接続構造部で、第１導体部と第２導体部とを接合できる。
【００７７】
特に、端子付きアルミニウム電線は、近年、低コストや軽量化が要望される分野への採用が望まれている。本実施の形態における端子付きアルミニウム電線を用いれば、このような要望に応えることが可能となる。
【００７８】
以下、本発明の実施の形態における電気的接続構造部の形成方法について、説明する。なお、本説明は、同実施の形態の具体例である端子付きアルミニウム電線の製造方法を通して行う。
【００７９】
図１０は、本発明の実施の形態１における電気的接続構造部の形成方法を説明するフローチャートである。以下、図１０に沿って、同実施の形態の具体例である端子付きアルミニウム電線の製造方法を説明する。
【００８０】
端子付きアルミニウム電線の製造方法の説明は、上述した図３から図６、および、図１０も用いる。
【００８１】
図３に示すように、アルミニウム電線２２は、アルミニウムを含む導体部２４と、絶縁性材料で導体部２４を被覆する被覆材２６と、を有する。アルミニウム電線２２は、第１導体部に相当する導体部２４として、アルミニウムで構成された撚線２４Ａを有する。まず、アルミニウム電線２２は、例えば、回転刃式の剥離機により、所定長さの被覆材２６が除去される。
【００８２】
端子３２は、ニッケルを含む成分で表面が覆われる。端子３２は、第２導体部に相当する。端子３２は、銅を含む銅−ニッケル合金で実現できる。あるいは、図６に示すように、端子３２は、芯材３４が銅と亜鉛の合金で形成され、この芯材３４に対してニッケルを主成分とするメッキ層３６を施しても実現できる。
【００８３】
このようにして、第１導体部に相当するアルミニウムの撚線２４Ａを有するアルミニウム電線２２と、第２導体部に相当する端子３２と、を準備する（ステップＳ１０）。
【００８４】
つぎに、図４に示すように、アルミニウムの撚線２４Ａと端子３２とが、適切な範囲で重なるように位置合わせする。アルミニウムの撚線２４Ａと端子３２とが重なった範囲が、接続部４０となる（ステップＳ２０）。
【００８５】
つぎに、合金体槽に、合金体を投入する。合金体は、錫を主体とし、ニッケルと銀とを含有する。例えば、合金体は、ニッケルを０．２重量％から０．６重量％の範囲で含有する。合金体は、銀を３．５重量％含有する。合金体槽は、例えば、４００℃に加熱される。加熱された合金体は、合金体槽内で溶融されて、溶融合金体を作製する（ステップＳ３０）。
【００８６】
つぎに、位置合わせした、剥き出しになった導体部であるアルミニウムの撚線２４Ａと、アルミニウムの撚線２４Ａに取り付けられた端子３２と、を、溶融合金体中に、所定の時間（例えば２秒）の間、浸漬する（ステップＳ４０）。
【００８７】
そして、アルミニウムの撚線２４Ａと端子３２との接続部４０を、合金体５０で被覆して、電気的接続構成部を形成する。アルミニウムの撚線２４Ａと端子３２との接続部４０は、合金体５０により、電気的に接続される（ステップＳ５０）。
【００８８】
以上の手順により、機械的に高い強度や優れた電気的特性および、耐電食性や耐衝撃性などの高い信頼性を有する電気的接続構造部が形成できる。電気的接続構造部は、第１導体部に相当するアルミニウムの撚線と第２導体部に相当する端子とがなす接続部に形成できる。
【００８９】
以下、本発明の実施の形態における電気的接続構造部を構成する合金体に含有されるニッケルや銀の最適な含有量について、図１１、図１２および表１、表２を用いて説明する。なお、以下では、濃度と含有量とが混在して説明するが、同じ内容を示している。
【００９０】
（比較例）
図１１は、本発明の実施の形態１と比較する溶融合金体中の金属濃度と生産量の関係を示す説明図である。図１１に示す３本の線は、各々、つぎの内容を示している。ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線８０は、ニッケル（Ｎｉ）の濃度の変化を示している。アルミニウム（Ａｌ）濃度を示す線８２は、アルミニウム（Ａｌ）の濃度の変化を示している。生産限界を示す線８４は、電気的接続構造部の形成限界である生産限界を示している。
【００９１】
以下に、電気的接続構造部の生産限界が発生する要因について説明する。
【００９２】
図１１に示すように、通常、錫を主成分とする溶融合金体中に、アルミニウム電線を浸漬すると、アルミニウム電線中のアルミニウムが溶融合金体中に溶出する。溶出したアルミニウムは、溶融合金体中のニッケルと反応して、Ａｌ３Ｎｉなどの金属間化合物を生成する。その結果、溶融合金体中のニッケルの含有量が減少して、生産量の増加とともにニッケルの濃度が低下する。
【００９３】
そして、図１１に示すように、錫を主成分とする溶融合金体中のニッケル濃度が、例えば０．１重量％未満になると、溶融合金体中のアルミニウムの濃度が急に上昇し、溶融合金体が大気などと接する界面に、酸化アルミニウムが形成される。そのため、アルミニウム電線の溶融合金体に対する濡れ性が急激に低下して、溶融合金体がアルミニウム電線の表面に濡れなくなる。やがて、溶融合金体中のニッケルがなくなると、第１導体部と第２導体部との接続部を合金体で被覆できず、電気的接続構造部が形成しにくくなるため、生産限界を示す線８４で示す生産限界に至ることになる。
【００９４】
従来、このような状態に至った場合、ニッケルが消費されてなくなった溶融合金体を、ニッケルを所定量含有する、新たな合金体へと交換していた。あるいは、このような状態が発生しないように、合金体槽中のニッケルの濃度を管理し、適宜、ニッケルを所定量含有する、新たな合金体を補充していた。
【００９５】
つぎに、溶融合金体のニッケル濃度とアルミニウム電線の耐電食性との関係について、（表１）を用いて説明する。
【００９６】
このとき、以下の条件により、ニッケル濃度とアルミニウム電線の耐電食性を評価した。
【００９７】
まず、銀（Ａｇ）を３．５重量％含有する、錫を主成分とする合金体に対して、ニッケルを０重量％から０．８重量％の濃度で含有した合金体を準備した。準備した合金体は、合金体槽内で４００℃まで加熱された。加熱された合金体は、合金体槽内で溶融され、各ニッケル濃度に対応する溶融合金体槽が準備された。
【００９８】
そして、錫メッキを施した端子を、各溶融合金体槽に浸漬して、端子にニッケル濃度の異なる錫を主成分とする合金体を付着させた。その後、塩素イオンを含む水中に合金体を付着させた端子を放置した。そして、錫を主成分とする合金体が、端子から剥離するまでの時間を計測して、耐電食性を評価した。このとき、耐電食性は、ニッケル濃度が０重量％の剥離までの時間を基準（１倍）として評価した。
【００９９】
その結果を（表１）に示す。
【０１００】
【表１】
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【０１０１】
（表１）に示すように、ニッケル濃度が０．１重量％以上で、耐電食性が数倍から十数倍に向上することがわかる。特に、ニッケル濃度を０．２重量％以上とすれば、耐電食性が１２倍から１５倍に伸びることがわかった。一方、ニッケル濃度を０．４重量％から０．８重量％としても、耐電食性は、０．２重量％と変わらないことがわかった。
【０１０２】
つまり、溶融合金体中のニッケル濃度を０．１重量％以上、好ましくは０．２重量％以上とすることで、ニッケルを含有しない合金体による電気的接続構造部より高い耐電食性を付与できることがわかる。
【０１０３】
なお、ニッケル濃度が０．２重量％未満となることが懸念される場合、電食対策として、有機物などのコーティングを施すなどの対策が必要となる。
【０１０４】
つぎに、溶融合金体のニッケル濃度とアルミニウム電線の残留線径との関係について、（表２）を用いて説明する。
【０１０５】
このとき、以下の方法により、ニッケル濃度とアルミニウム電線の残留線径を評価した。
【０１０６】
まず、銀（Ａｇ）を３．５重量％含有する、錫（Ｓｎ）を主成分とする合金体に対して、ニッケルを０重量％から０．６重量％の濃度で含有した合金体を準備した。準備した合金体は、合金体槽内で４００℃まで加熱された。加熱された合金体は、合金体槽内で溶融され、各ニッケル濃度に対応する溶融合金体槽が準備された。
【０１０７】
つぎに、回転刃式の剥離機を用いて、線径φ０．４ｍｍのアルミニウム電線から、絶縁被膜が剥離された。その後、剥離したアルミニウム電線にフラックスを塗布して、溶融合金体槽中にアルミニウム電線を浸漬した。このとき、アルミニウム電線を、溶融合金体中に２秒間浸漬した。その後、アルミニウム電線のアルミニウムの芯線の線径を測定した。
【０１０８】
その結果を（表２）に、示す。
【０１０９】
【表２】
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【０１１０】
（表２）に示すように、ニッケル濃度が０．１重量％以上で、アルミニウム電線の線径の細りを少なくできることがわかる。さらに、ニッケル濃度を０．２重量％以上とすれば、アルミニウム電線の残留線径が９４％程度となり、線径の細りを大幅に抑制できることがわかる。一方、ニッケル濃度を０．４重量％以上としても、線径の細りに大きく影響しないことがわかる。
【０１１１】
つまり、溶融合金体中のニッケル濃度を０．１重量％以上、好ましくは０．２重量％以上とすることにより、アルミニウム電線からのアルミニウムの溶出を防止して、線径の細りを防ぐことができる。
【０１１２】
これは、アルミニウムの撚線表面に、Ａｌ／Ａｇ／Ｎｉの複合金属間化合物の形成が促進されるためと考えられる。これにより、溶融合金体中へのアルミニウムの溶け込みが防止され、ニッケルの濃度の低下を抑制できる。
【０１１３】
なお、ニッケルの濃度が０．２重量％未満となることが懸念される場合、電気機器の接合部の強度を確保することが困難になるものと推測される。電気機器の接合部の強度が確保できなければ、信頼性の高い電気機器を提供できなくなる可能性もある。
【０１１４】
（実施例）
図１２は、本発明の実施の形態１における溶融合金体中の金属濃度と生産量の関係を示す説明図である。
【０１１５】
具体的には、上述した溶融合金体槽内に、リン青銅を芯材として、つぎのメッキを施した端子を浸漬した場合のニッケル濃度と電気的接続構成部の生産可能台数との関係を示している。メッキは、芯材に対して用いた端子に、ストライクメッキとしてニッケルメッキが施される。さらに、このニッケルメッキに重ねて、錫メッキが施される。本願発明のいう、外周面にニッケルを主成分とするメッキ層とは、ストライクメッキとしてニッケルメッキを施し、その上に錫メッキを施すという２層以上の多層構造も含む。
【０１１６】
図１２に示す２本の線は、つぎの内容を示している。ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線８６は、第２導体部である端子について、ニッケルメッキを施した場合の生産台数と、生産台数に対する溶融合金体中のニッケル濃度の変化を示している。
【０１１７】
また、ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線８８は、第２導体部である端子について、ニッケルメッキを施さない場合、すなわち、ニッケルメッキなしの場合の生産台数と、生産台数に対する溶融合金体中のニッケル濃度の変化を示している。
【０１１８】
以下に、本発明の実施の形態である第２導体部に対するニッケルメッキを施した場合の作用効果について、説明する。
【０１１９】
まず、第２導体部である端子について、ニッケルメッキを施さずに端子を生産した場合、生産台数に対するニッケル濃度は、ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線８８に示すように推移する。ニッケル濃度が低下すると、良好な品質を有する電気的接続構造部を形成することが困難になる。具体的には、ニッケル濃度が０．２重量％を下回ると良好な品質を有する電気的接続構造部を確保することが困難である。
【０１２０】
従来、この対策として、定期的に錫を主成分とする合金の溶融体を取り除いた後に、新品の合金（合金棒・合金ブロック）を溶融させた溶融体へと交換する。新しく溶融体を交換することで、アルミニウム電線と溶融した合金の濡れ性を確保する。その結果、電気接合部の耐電食性の確保と、アルミニウム電線の線径細り防止を行っていた。
【０１２１】
本発明の実施の形態である第２導体部に対してニッケルメッキを施せば、後述する理由により、さらに生産性を向上できる。
【０１２２】
すなわち、溶融合金体内に、芯材にストライクメッキとしてニッケルメッキを施した端子と、アルミニウムの撚線とを浸漬する。このとき、溶融合金体内に溶出したアルミニウムと、ストライクメッキとして施されたニッケルとが反応して、Ａｌ３Ｎｉ等の金属間化合物を生成する。金属間化合物であるＡｌ３Ｎｉ等を生成するためにニッケルが費やされるため、溶融合金体中のニッケルは減少する。
【０１２３】
しかしながら、端子付きアルミニウム電線を作成するために、ニッケルメッキが施された端子が、次々に溶融合金体中に浸漬される。
【０１２４】
つまり、溶融合金体中、金属間化合物であるＡｌ３Ｎｉ等を生成するために費やされたニッケル成分は、順次浸漬される新たな端子により補充される。
【０１２５】
その結果、溶融合金体中では、ニッケル濃度が所定の範囲内に維持される。好ましいニッケル濃度は、０．２重量％から０．６重量％の範囲内である。本構成とすれば、定期的にニッケルを補充する、あるいは、定期的に溶融合金体を交換する等の手間が生じないため、生産性が向上する。
【０１２６】
また、溶融合金体槽内に、亜鉛が溶出しないため、濡れ性が低下することもない。
【０１２７】
よって、溶融合金体中のアルミニウム濃度が上昇することが抑制される。その結果、溶融合金体中のニッケル濃度が減少することを抑制できる。
【０１２８】
従って、図１２中、ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線８６で示すように、アルミニウムの撚線に対して溶融した合金の濡れ性は、継続的に確保される。よって、耐電食性の確保とアルミニウム電線の線径細り防止が可能となり、高い信頼性を有する電気的接続構造部が形成できる。
【０１２９】
また、この電気的接続構造部を用いれば、高い信頼性を有する端子付きアルミニウム電線を備えたモータが提供できる。
【０１３０】
さらに、このモータを用いれば、高い信頼性を有する電気機器の提供も可能となる。
【０１３１】
以上の説明は、リン青銅を芯材とし、この芯材に対してストライクメッキとしてニッケルメッキを施したものを用いて説明を行った。
【０１３２】
この端子に替えて、ニッケル合金の端子に錫メッキを施しても、同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
しかも、上述した合金体槽は、広く市販されているものが利用できる。合金体槽には、合金体を融点以上の温度に加熱できる機能があればよい。合金体槽の加熱には、電熱体などが採用される。合金体槽の温度は、特定の温度に設定が可能であればよい。また、合金体槽には、設定された温度を一定に保つ温度調節機能があればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明の利用分野は、端子付きアルミニウム電線が用いられるモータや電子デバイス、および、このモータや電子デバイスを備える電気機器に利用できる。特に、振動が大きく軽量化が望まれるモータや、このモータを備える圧縮機や送風機などには、有効である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０    電気的接続構造部
１２    端子付きアルミニウム電線
２０    第１導体部
２２    アルミニウム電線
２４    導体部
２４Ａ    撚線
２６    被覆材
３０，３０Ａ    第２導体部
３２    端子
３４，３４Ａ    芯材
３６，３６Ａ    メッキ層
４０    接続部
５０    合金体
６０    モータ
６２    被接続部
６２Ａ    ステータ（被接続部）
６２Ｂ    ステータコア
６２Ｃ    コイル
６４    ロータ
６４Ａ    ロータコア
６４Ｂ    シャフト
６４Ｃ    軸受
７０    圧縮機（電気機器）
７２    圧縮部（被駆動部）
７４    送風機（電気機器）
７６    羽根（被駆動部）
８０    ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線
８２    アルミニウム（Ａｌ）濃度を示す線
８４    生産限界を示す線
８６    ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線
８８    ニッケル（Ｎｉ）濃度を示す線
【要約】
本発明の電気的接続構造部の形成方法は、第１導体部と第２導体部との接続部を、合金体で被覆して電気的接続構造部を形成する。第１導体部は、アルミニウムを含む。第２導体部は、ニッケルを含む成分で表面が覆われる。合金体は、錫と銀とニッケルとを含む。第１導体部と第２導体部とを接続して接続部を形成するステップを備える（Ｓ２０）。合金体を溶融するステップ（Ｓ３０）を備える。溶融した合金体に少なくとも接続部を浸漬するステップ（Ｓ４０）を備える。【図１】
0005467376.tif 000004
【図２】
0005467376.tif 000005
【図３】
0005467376.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005467376.tif 000009
【図７】
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【図８】
0005467376.tif 000011
【図９】
0005467376.tif 000012
【図１０】
0005467376.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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