(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱被膜を有するコイルワイヤ（１１）の端末部とコイル端子（１２）とを接合するコイルワイヤ端末接合方法であって、
前記コイルワイヤ（１１）の端末部が前記コイル端子（１２）に絡げられた絡げ部（１３）に空気を供給しながら前記コイル端子（１２）に対して第１の熱供給を行い、前記絡げ部（１３）において前記コイルワイヤ（１１）から耐熱被膜を除去する工程と、
前記第１の熱供給を行った後に、前記絡げ部（１３）に空気を供給しながら前記コイル端子（１２）に対して第２の熱供給を行い、前記コイル端子（１２）を溶融し、前記絡げ部（１３）において前記コイルワイヤ（１１）と前記コイル端子（１２）とを接合する工程とを備えることを特徴とするコイルワイヤ端末接合方法。
【請求項２】
前記コイル端子（１２）には、前記絡げ部（１３）から所定量突出した突出部（１４）が形成され、前記突出部（１４）に前記第１、第２の熱供給が行われることを特徴とする請求項１に記載のコイルワイヤ端末接合方法。
【請求項３】
前記コイル端子（１２）には、前記絡げ部（１３）の位置を固定する絡げ部固定手段（１５）が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイルワイヤ端末接合方法。
【請求項４】
前記第１の熱供給時は、前記第２の熱供給時より、前記絡げ部（１３）に供給される空気供給量が多いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のコイルワイヤ端末接合方法。
【請求項５】
前記熱供給は、アーク溶接によるアーク熱により行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のコイルワイヤ端末接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性被膜を有するコイルワイヤとコイル端子とを接合するコイルワイヤ端末接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コイルワイヤとコイル端子とを接合する端末接合方法として、フュージングやハンダ付け等が用いられている。フュージングによる接合の場合には、電極で直接ワイヤ及び端子を加圧し通電する必要があるため、そのための電極スペースが必要となる。
【０００３】
ハンダ付けによる接合の場合には、ハンダ付けを行う前にフラックス塗布工程が必要となる。共晶ハンダを用いたハンダ付けでは、環境問題の見地から脱鉛ということが大きな課題となっている。また、コイルワイヤに耐熱絶縁被膜が施されている場合には、被膜上から直接ハンダ付けをすることができない。このため、ハンダ付けに先立ち、予め機械的方法あるいは薬品を用いてワイヤから耐熱被膜を除去する必要があった。
【０００４】
このような耐熱被膜ワイヤと端子とを接合する方法として、特開２０００−１９００６８号公報、特開２００１−８７８５４号公報にてアーク溶接を用いる接合方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−１９００６８号公報に記載の接合方法では、接合されるコイルワイヤと端子との接合部を接合補助材で被った上でアーク溶接を行っている。この方法では、接合補助材という新たな部材が必要となるとともに、接合部を接合補助材で被うという工程が増えるという問題がある。
【０００６】
また、特開２００１−８７８５４号公報に記載の接合方法では、接合部に高純度酸素を供給し、耐熱被膜を燃焼させる方法が開示されている。ところが、このように高純度酸素を用いる場合には、燃焼コントロールが難しく、コイルワイヤや端子をも燃焼してしまう可能性がある。また、高純度酸素を用いる場合には、取り扱いに注意が必要であり、さらにはコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、耐熱性被膜ワイヤと端子との接合方法において、接合のために新たな部材を必要とせず、簡易な手段で耐熱被膜を除去可能な接合方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、耐熱被膜を有するコイルワイヤ（１１）の端末部とコイル端子（１２）とを接合するコイルワイヤ端末接合方法であって、コイルワイヤ（１１）の端末部がコイル端子（１２）に絡げられた絡げ部（１３）に空気を供給しながらコイル端子（１２）に対して第１の熱供給を行い、絡げ部においてコイルワイヤ（１１）から耐熱被膜を除去する工程と、第１の熱供給を行った後に、絡げ部（１３）に空気を供給しながらコイル端子（１２）に対して第２の熱供給を行い、コイル端子（１２）を溶融し、絡げ部（１３）においてコイルワイヤ（１１）とコイル端子（１２）とを接合する工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
このように、空気を供給しながら段階的に熱供給を行うことで、まずワイヤ（１１）から被膜を燃焼除去し、次に被膜除去されたワイヤ（１１）と端子（１２）とを接合することができる。これにより、耐熱被膜を有するワイヤ（１１）と端子（１２）とを簡易に接合することができる。この方法によれば、溶接に先立ち、予め機械的方法等によりワイヤ（１１）から耐熱被膜を剥離する必要がなく、また、接合補助材も不要となる。
【００１０】
また、耐熱被膜の除去に際して空気を用いることで、急激に燃焼することがないために、燃焼のコントロールを容易に行うことができる。また、空気は安価な上に、取り扱いも容易である。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明では、コイル端子（１２）には、絡げ部（１３）から所定量突出した突出部（１４）が形成され、突出部に熱供給が行われることを特徴としている。
【００１２】
これにより、第１の熱供給時には、突出部（１４）を介して絡げ部（１３）に伝熱してワイヤ（１１）の耐熱被膜を燃焼除去することができ、第２の熱供給時には、溶融した突出部（１４）が絡げ部（１３）を包み込んでワイヤと端子を接合することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、コイル端子（１２）には、絡げ部（１３）の位置を固定する絡げ部固定手段（１５）が形成されていることを特徴としている。これにより、絡げ部（１３）の位置を固定して突出部（１４）の突出量を固定することができる。端子（１２）に供給される熱量は一定であるため、このように突出部（１４）の突出量を固定することで、絡げ部（１３）への熱影響をばらつくことなく安定させることができる。
【００１４】
また、第１の熱供給時には、耐熱被膜を燃焼除去する必要があるため、多くの空気供給量が必要となる。これに対し、第２の熱供給時には空気供給量が多すぎると、溶接時にブローホールが形成されるため、空気供給量は少なくすることが望ましい。このため、請求項４に記載の発明では、第１の熱供給時は、第２の熱供給時より、絡げ部（１３）に供給される空気供給量が多いことを特徴としている。
【００１５】
また、上記熱供給は、請求項５に記載の発明のように、アーク溶接によるアーク熱により行うことができる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態のコイルワイヤ端末接合方法に用いられるアーク溶接装置の全体構成を示している。図１に示すように、本実施形態のアーク溶接装置は、コイルボビン１０に巻かれた巻線コイルワイヤ１１の端末部をコイル端子１２に接合するために用いられるものである。コイルワイヤ１１は、高温環境下で使用可能な耐熱被膜電線が用いられている。耐熱被膜電線は、銅線に耐熱被膜（例えばポリエステル、ポリイミド等）が焼き付けられて形成されるものである。本実施形態では、耐熱被膜として熱分解温度が３５０℃程度のポリエステルを用いている。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のアーク溶接装置は、トーチ２０、エアノズル２１等を備えている。本実施形態のアーク溶接装置では、不活性ガス雰囲気中でタングステン電極と母材との間に電流を用いてアークを発生させ、このアーク熱により溶接を行うＴＩＧ（ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ）溶接を用いている。
【００２０】
トーチ２０は、タングステン電極２１および不活性ガス供給部を備えている。電極２１と端子１２は互いに対向するように配置され、これらの間には若干の隙間（本実施形態では０．５〜１ｍｍ程度）が形成されている。トーチ２０は、不活性ガス供給部からアルゴンガスを供給しながら、電源部からの通電により、電極２１と端子１２との間にアークを発生させるように構成されている。これにより、端子１２には電極２１の先端部からアーク熱（溶接熱）が供給される。
【００２１】
エアノズル２２は、アーク溶接時にワイヤ１１と端子１２との接合部に空気を供給するように構成されている。ＴＩＧ溶接では不活性雰囲気で溶接が行われるので、接合部におけるワイヤ１１の耐熱被膜を燃焼させるために空気の存在が必要となるからである。エアノズル２２は、耐熱被膜の燃焼を確実に行うために、接合部の全周に均一に空気を供給できるように配置することが望ましい。このためには、３つ以上のエアノズル２２を用いることが望ましい。本実施形態では、接合部の周囲に３つのエアノズル２２を１２０°間隔で配置している。
【００２２】
図２は、コイル端子１２にコイルワイヤ１１が巻き付けられた状態を示す拡大断面を示している。図２に示すように、ワイヤ１１の端末部は端子１２の周囲に絡げられて（巻き付けられて）、絡げ部１３を形成している。この絡げ部１３が、ワイヤ１１の端末部と端子１２とが接合される接合部を構成する。
【００２３】
絡げ部１３は、端子１２先端部から所定位置に形成されている。これにより、端子１２の先端側には、絡げ部１３から所定長さが突出した突出部１４が形成される。この突出部１４が、アーク熱により溶融する溶融部を構成する。溶接時には、突出部１４はアーク熱により溶融して球状の溶融塊としての溶融部となり、熱が蓄積される。溶融部に蓄積された熱は絡げ部１３に伝達され、絡げ部１３ではワイヤ１１の耐熱被膜が燃焼する。
【００２４】
溶融部は、アーク熱を蓄積して絡げ部１３に耐熱被膜の燃焼に必要な熱を伝えるために、ある程度の体積（突出量）が必要となる。溶融部の体積が小さすぎる場合には熱量が不足し、ワイヤ１１に耐熱被膜が不完全燃焼してカーボンとなり接合が不可能となる。
【００２５】
一方、溶融部の体積が大きすぎる場合には、耐熱被膜の燃焼が完了する前に溶融部の球状が大きくなりすぎて落ちることとなる。耐熱被膜を燃焼させるために最適な溶融部の体積は製品毎に異なる。本実施形態では、一例として断面寸法が０．５ｍｍ×０．３ｍｍの端子１２を用いており、この場合には溶融部を構成する突出部１４は、０．１ｍｍ３以上の突出量が必要である。
【００２６】
端子１２には、絡げ部１３の位置を固定する絡げ部固定手段としての切欠部１５が形成されている。この切欠部１５は、端子１２先端からの絡げ部１３の位置を固定できればよく、絡げ部１３のうち、少なくとも端子１２先端に近い側の位置を固定できればよい。従って、図２に示すように、切欠部１５は少なくとも絡げ部１３の端子１２先端に近い側に対応する位置に形成されていればよい。
【００２７】
この切欠部１５にワイヤ１１がはまり込むことにより、絡げ部１３の位置が固定される。これにより、端子１２先端からの絡げ部１３の位置を固定することができるため、突出部１４の長さを常に一定に保持することができる。
【００２８】
次に、上記アーク溶接装置を用いたコイルワイヤ１１と端子１２との接合方法を図３、図４に基づいて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は接合の手順を示す接合工程図であり、図４はトーチ２０への通電状態を示す制御波形図である。
〔図３（ａ）に示す工程〕
まず、端子１２の所定位置にワイヤ１１の端末部を巻き付け、絡げ部１３を形成する。
〔図３（ｂ）に示す工程〕
次に、第１のアーク（第１の熱供給）によって、絡げ部１３においてワイヤ１１より耐熱被膜を燃焼除去する。
【００２９】
まず、図４に示すようにトーチ２０に第１段目の通電を行う。第１段目の通電は所定時間ｔ１だけ行われる。このとき、エアノズル２２から絡げ部１３に空気を供給しておく。第１段目の通電時には、耐熱被膜を燃焼除去する必要があるため、空気供給量が多くなるように設定している。本実施形態では、空気を１．５リットル／分程度の流量で供給している。
【００３０】
トーチ２０への通電により、電極２１と端子１２との間にアークが発生し、端子１２にはアーク熱が供給される。端子１２先端部から図中下方に向けてアーク熱が伝わり、突出部１４が溶融して球状の溶融部１４となる。溶融部１４には熱が蓄積される。
【００３１】
絡げ部１３には溶融部１４から熱が伝わり、耐熱被膜の熱分解温度（本実施形態では３５０℃）以上に加熱される。絡げ部１３には、エアノズル２２より空気が供給されているので耐熱被膜が燃焼する。これにより、絡げ部１３では、ワイヤ１１から耐熱被膜が除去される。
【００３２】
また、端子１２に供給される熱量は一定である。このため、本実施形態では、端子１２に切欠部１５を設けて溶融部を構成する突出部１４の突出量を固定している。これにより、溶融部１４から絡げ部１３に熱が伝わる際に、絡げ部１３への熱影響をばらつくことなく安定させることができる。
【００３３】
仮に、第１段目の通電を所定時間ｔ１で終了しない場合には、耐熱被膜が燃焼を完了する前に、球状となった溶融部１４に必要以上に熱が蓄積し、溶融部１４が爆飛してしまい、溶接ができない。これに対し、本実施形態のように、第１段目の通電を所定時間ｔ１で終了することで、耐熱被膜の燃焼除去に必要な熱量が供給された後に、熱の供給が一時中断される。これにより、溶融部１４が爆飛することなく、耐熱被膜を確実に燃焼させることができる。この耐熱被膜の燃焼は、後述する第２段目の通電前までに完了していればよい。
【００３４】
なお、第１のアークにおいて、絡げ部１３の全体においてワイヤ１１から耐熱被膜が燃焼除去される必要はなく、絡げ部１３のうち接合に必要な範囲で耐熱被膜が燃焼除去されていればよい。すなわち、絡げ部１３のうち、少なくとも端子１２先端に近い側で耐熱被膜が燃焼除去されていればよい。
〔図３（ｃ）に示す工程〕
次に、第２のアーク（第２の熱供給）により、上記第１のアークにて耐熱被膜が除去されたワイヤ１１と端子１２とを溶接する。
【００３５】
まず、図４に示すように、上記第１段目の通電終了から所定時間ｔ２経過後、トーチ２０に第２段目の通電を行う。第２段目の通電は所定時間ｔ３だけ行われる。本実施形態では、第２段目の通電時間ｔ３および電流の大きさは、第１段目の通電時と同一に設定している。
【００３６】
このとき、エアノズル２２から絡げ部１３に空気を供給しておく。この空気供給は、絡げ部１３のうち第１のアークで被膜除去されていない部分における被膜のカーボン化を防ぎつつ、残留被膜を燃焼除去するために必要となる。このとき、空気供給量が多すぎると、接合部にブローホールが形成されるため、空気供給量はできるだけ少ない方が望ましい。本実施形態では、空気を第１段目の通電時より少ない０．６リットル／分程度の流量で供給している。
【００３７】
トーチ２０への通電により、電極２１と端子１２との間にアークが発生し、端子１２にアーク熱が供給され、すでに球状となっている溶融部１４が再溶融し、耐熱被膜が除去された絡げ部１３は、溶融部１４によって包み込まれる。これにより、ワイヤ１１の端末部と端子１２とが接合される。
【００３８】
以上、本実施形態のように、絡げ部１３に空気を供給しながらアークによる熱供給を段階的に行うことで、耐熱被膜を有するワイヤ１１と端末１２とを簡易に接合することができる。この方法によれば、溶接に先立ち、予め機械的方法等によりワイヤ１１から耐熱被膜を剥離する必要がなく、また、接合補助材も不要となる。
【００３９】
また、本実施形態では、耐熱被膜を燃焼させるためにエアノズル２２より空気を供給している。このように空気を用いることで、急激に燃焼することがないために、燃焼のコントロールを容易に行うことができる。また、空気は安価な上に、取り扱いも容易である。
【００４０】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、コイル端子１２に熱を供給する手段としてアーク溶接を用いたが、これに限らず、例えばレーザ溶接を用いることもできる。
【００４１】
また、上記実施形態では、絡げ部１３の位置を固定する絡げ部固定手段として、端子１２に切欠部１５を設けたが、これに限らず、例えば端子１２に絡げ部１３の位置を固定できる段差を設けたり、あるいは端子１２に絡げられたワイヤ１１を潰すことで絡げ部１３を固定する潰し部を設けてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、本発明の接合方法を巻線コイルの接合に用いたが、これに限らず、電磁リレーのワイヤ端末処理、モータ、ソレノイド、センサ等の電子部品のワイヤ端末処理に用いることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、第１段目と第２段目の通電時間及び電流の大きさを同一に設定したが、これに限らず、これらの値は耐熱被膜の燃焼、溶接に必要な熱量等に応じて適宜設定できる。例えば、以下のように設定することができる。
【００４４】
すなわち、耐熱被膜の燃焼のための第１段目の通電時より、溶接のための第２段目の通電時の方がより大きな熱量が必要であると考えられる。さらに、通常、一度溶融した溶融部を再溶融させるためには、より大きな熱量が必要となる。このため、第２段目の通電時は、第１段目の通電時より通電時間を長くする、あるいは電流を大きくするように設定することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、第１のアーク、第２のアークの２回（２段階）の通電として設定したが、これらに限らず、例えば以下の設定としてもよい。すなわち、第１のアークを１回の通電ではなく２回ないしそれ以上の多段設定としてもよい。同様に、第２のアークにおいても１回の通電ではなく２回ないしそれ以上の多段設定としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記実施形態のアーク溶接装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】コイルワイヤとコイル端子との接合部を示す拡大断面図である。
【図３】コイルワイヤとコイル端子の接合手順を示す工程図である。
【図４】トーチへの通電状態を示す制御波形図である。
【符号の説明】
１１…コイルワイヤ、１２…コイル端末、１３…絡げ部、１４…突出部、１５…切欠部（絡げ部固定手段）、２０…トーチ、２１…電極、２２…エアノズル。
【図１】
0003606238.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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