(57)【要約】【課題】安価でしかも環境温度の急激な変化に対しても接触不良にはならない十分な信頼性を有する巻線コイルと銅線との電気接続装置を提供する。【解決手段】鉄製鉄心１６にアルミ線１８を巻きつけた巻線コイル１０と、一端に略平面形状とした溶接部１７ｃと他端側に銅製の圧接部２５を有する銅製の電気端子１７と、電源投入用の銅線２１とを備え、圧接部２５に前記アルミ線１８のアルミ芯線１９を圧接し、電気端子１７の溶接部１７ｃに銅線２１を溶接した巻線コイル１０と銅線２１との電気接続装置であって、圧接部２５は第一圧接部１７ａと第二圧接部１７ｂとに分かれ、第一圧接部１７ａと第二圧接部１７ｂにアルミ芯線１９を圧接するときの圧接高さを変える構成とし、少なくとも電気端子１７の溶接部１７ｃ及び圧接部２５とを樹脂２３で覆うように一体成形する構成としたもので、安価で信頼性を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄製鉄心にアルミ線を巻きつけた巻線コイルと、一端に略平面形状とした溶接部と他端に銅製の圧接部を有する銅製の電気端子と、電源投入用の銅線とを備え、前記圧接部に前記アルミ線のアルミ芯線を圧接し、前記電気端子の溶接部に前記銅線を溶接した巻線コイルと銅線との電気接続装置であって、前記圧接部は第一圧接部と第二圧接部とに分かれ、前記第一圧接部と前記第二圧接部に前記アルミ芯線を圧接するときの圧接高さを変える構成とし、少なくとも前記電気端子の溶接部及び圧接部とを樹脂で覆うように一体成形する構成とした巻線コイルと銅線との電気接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子機器に使用されるリアクタ等のアルミ線を使った巻線コイルと銅線との電気接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の巻線コイルと銅線との電気接続装置は、図５に示すように構成していた。以下、その構成について説明する。
【０００３】
図５は、従来の巻線コイルと銅線との電気接続装置を備えたリアクタ８の正面図である。図５に示すように、鉄製の台座１の上に鉄製の鉄心コア２が装着されている。鉄心コア２にはエナメル皮膜を表面に焼き付けしたアルミ線３を巻装した巻線コイル４を装着し、リアクタ全体をワニス含浸させる。巻線コイル４の材質をアルミ線３で構成するのは、銅線に較べ安価に構成できるので、近年リアクタ等の巻線に多用される。また、アルミ線３の巻線コイル４の巻始めと巻終わりのエナメル部を除去し、アルミ芯線５を別途設けた銅製の電気端子６に半田７にて半田接続している。
【０００４】
上記構成の巻線コイルと銅線との電気接続装置を備えたリアクタ８において、外部からのリアクタ８への電源入力は、電気端子６にリード線等に接続したタブ端子等を挿入することで行なう（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のアルミ材質の巻線コイル４と銅製の電気端子６との電気接続装置の構成では、銅製の電気端子６にアルミ線３を半田固定しようとすると通常の半田では固定できず、アルミ線専用の半田を使用することが必要となり、通常の半田よりも高コストになる、また難しい作業が必要となる、等の課題があった。
【０００７】
また、巻線コイル４からの発熱が電気端子６に伝わることで電気端子６に熱ストレスが加わった場合、アルミと銅の熱膨張係数の違いにより、半田部にクラックが入り接触不良となりやすく信頼性面に不安があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アルミ線を使った巻線コイルと銅線との電気接続装置を、接続部の環境温度の急激な変化に対して接触不良にはならないように、安価でかつ信頼性の高い構成で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の巻線コイルと銅線との電気接続装置は、鉄製鉄心にアルミ線を巻きつけた巻線コイルと、一端に略平面形状とした溶接部と他端に銅製の圧接部を有する銅製の電気端子と、電源投入用の銅線とを備え、前記圧接部に前記アルミ線のアルミ芯線を圧接し、前記電気端子の溶接部に前記銅線を溶接した巻線コイルと銅線との電気接続装置であって、前記圧接部は第一圧接部と第二圧接部とに分かれ、前記第一圧接部と前記第二圧接部に前記アルミ芯線を圧接するときの圧接高さを変える構成とし、少なくとも前記電気端子の溶接部及び圧接部とを樹脂で覆うように一体成形する構成
としたものである。
【００１０】
これによって、安価でしかも環境温度の急激な変化に対しても接触不良にはならない信頼性を有する巻線コイルと銅線との電気接続装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の巻線コイルと銅線との電気接続装置は、安価でしかも環境温度の急激な変化に対して接触不良にはならない異種金属間接続の信頼性を高めることができる。また、手軽でしかも確実に水または湿気の浸入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における巻線コイルと銅線との電気接続装置を備えたリアクタの断面図
【図２】同リアクタの正面図
【図３】（ａ）同リアクタの電気端子の側面図（ｂ）同リアクタの電気端子の正面図（ｃ）同リアクタの電気端子の図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図（ｄ）同リアクタの電気端子の図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図
【図４】同リアクタの電気端子の圧接部の電気特性を示すグラフ
【図５】従来の巻線コイルと銅線との電気接続装置を備えたリアクタの正面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、鉄製鉄心にアルミ線を巻きつけた巻線コイルと、一端に略平面形状とした溶接部と他端に銅製の圧接部を有する銅製の電気端子と、電源投入用の銅線とを備え、前記圧接部に前記アルミ線のアルミ芯線を圧接し、前記電気端子の溶接部に前記銅線を溶接した巻線コイルと銅線との電気接続装置であって、前記圧接部は第一圧接部と第二圧接部とに分かれ、前記第一圧接部と前記第二圧接部に前記アルミ芯線を圧接するときの圧接高さを変える構成とし、少なくとも前記電気端子の溶接部及び圧接部とを樹脂で覆うように一体成形する構成としたことにより、安価でしかも環境温度の急激な変化に対しても接触不良にはならない十分な信頼性を有し、手軽でしかも確実に水または湿気の浸入を防止する巻線コイルと銅線との電気接続装置を実現することができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態については、インバータ制御の洗濯機等の高調波電流の抑制のため、または力率改善のために設置しているリアクタの、アルミ線を使った巻線コイルと電源入力用の銅線との電気接続装置について記載する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態における巻線コイルと銅線との電気接続装置を備えたリアクタの断面図、図２は同リアクタの正面図、図３（ａ）は同リアクタの電気端子の側面図、図３（ｂ）は同リアクタの電気端子の正面図、図３（ｃ）は同リアクタの電気端子の図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図３（ｄ）は同リアクタの電気端子の図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図４は同リアクタの電気端子の圧接部の電気特性を示すグラフである。
【００１７】
図１において、アルファベットのＥ型形状にプレス加工金型で打ち抜いた薄板電磁鋼板を積層して溶接したＥコア９に、エナメル皮膜を表面に焼き付けしたアルミ線を巻装した巻線コイル１０を上部からはめ込み、アルファベットのＩ型形状にプレス加工金型で打ち打ち抜いた薄板電磁鋼板を積層して溶接したＩコア１１をＥコア９の上に載置し、外周の
接触側面をコア溶接部１２で溶接固定する。
【００１８】
また、Ｅコア９は洗濯機等の応用機器にビス締め可能にするための鉄製の台座１３に台座溶接部１４で溶接固定する。また、巻線コイル１０の外周部には絶縁用の絶縁テープ１５を巻装する。
【００１９】
すべての溶接固定の工程が完了したあと、リアクタ全体をワニス含浸する。前記ワニス含浸の目的は、Ｅコア９及びＩコア１１の鉄心の防錆、磁励音の抑止、コイル絶縁テープの防湿等の目的で施されている。
【００２０】
図２の正面図において、Ｅコア９及びＩコア１１で形成される鉄製鉄心１６にアルミ線１８を巻装した巻線コイル１０が装着され、アルミ線１８の巻線コイル１０の巻始めと巻終わりのエナメル部を除去し、アルミ芯線１９を約１０ｍｍ露出させ、銅製の電気端子１７の一端に設けた圧接部２５に圧接固定する。また、電気端子１７の他端に、リアクタに電源を供給するためのコネクタ２２付きのリード線である銅線２１の芯線をスポット溶接による溶接２０にて固定し、溶接部１７ｃを形成している。
【００２１】
アルミ芯線１９と銅製の電気端子１７の接触部である圧接部２５はアルミと銅の異種金属の接続となり、電位差を生じ、その部分に万一、水もしくは湿気が付着することで電食現象を引き起こし、接触抵抗が増大する可能性があるため、少なくとも異種金属の接触部が完全に覆い隠れるようにＢＭＣ（充填剤等を混合した不飽和ポリエステル樹脂）等の防水性を有する樹脂２３で一体成形する。下金型（図示せず）にリアクタ本体２４を固定し、リアクタ本体２４と電気端子１７の溶接部１７ｃ及び圧接部２５が完全に覆い隠れるように上金型（図示せず）を降ろし、ＢＭＣ等の樹脂２３を充填することで、図２において２点鎖線で示した部分に防水処理を施す。
【００２２】
以下、図３（ａ）〜図３（ｄ）及び図４を参照して、圧接部２５の詳細を説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、アルミ線１８のアルミ芯線１９を電気端子１７に圧接させる際、圧接高さの低い第一圧接部１７ａと、圧接高さの高い第二圧接部１７ｂとの二段圧接をする構成としている。図３（ｃ）は、圧接高さの低い第一圧接部１７ａの断面を示し、圧接クリンプハイトは△Ａであり、内部のアルミ芯線１９の変形は大きく圧縮されるよう端子端部３０を屈曲させる。図３（ｄ）は、圧接高さの高い第二圧接部１７ｂの断面を示し、圧接クリンプハイトは△Ｂである。ここで△Ａ＜△Ｂとなるように圧接高さを変えて加工し、第二圧接部１７ｂでは、内部のアルミ芯線１９が塑性変形を生じない程度の端子端部３０の屈曲加工を施す。
【００２３】
アルミ線は銅線に比べ表面硬度が柔らかいため、圧接時、応力によりアルミ自体が伸びることで塑性変形してしまい、圧接固定で必要な接触抵抗の安定と引張強度の確保の両方を満足させることが困難であるため、圧接高さを分けて、Ａ−Ａ線断面として図３（ｃ）に示した第一圧接部１７ａでは接触抵抗を安定させ、Ｂ−Ｂ線断面として図３（ｄ）に示した第二圧接部１７ｂでは引張強度を確保するということで役割を分けて圧接を行なう構成としている。
【００２４】
電気端子１７にアルミ線１８を接続した一端の反対側となる他端は、電源投入用のリード線である銅線２１を電気端子１７に溶接２０で溶接させる溶接部１７ｃである。この溶接部１７ｃは、銅材質同志の溶接であるので熱膨張係数の違いが無い為、温度変化に対する対応力が高い。
【００２５】
図４は、以上のように構成されたリアクタの電気端子の圧接部の電気特性を示すグラフであり、縦軸は圧接部の電気接触抵抗値を、横軸は圧接部の圧接クリンプハイトを示す。
図４において、例えば直径２．０ｍｍのアルミ線を圧接する場合、接触抵抗値としてはクリンプハイト値が約１．８ｍｍから約２．３ｍｍまでは約０．２ｍΩ以下で安定しているが、クリンプハイト値約２．３ｍｍ以上になると徐々に接触抵抗が増大する。即ち、アルミ芯線１９は強く圧縮されて塑性変形した場合は、接触抵抗は低く安定するが抜けに対する引っ張り強度は低下する。
【００２６】
また、同様に引張強度としてはクリンプハイト値が約１．８ｍｍから約２．３ｍｍまでは徐々に引張強度が強くなり、クリンプハイト値約２．３ｍｍ〜約２．６ｍｍまでは引張強度が約３００Ｎ（ニュートン）以上と安定する。
【００２７】
よって、接触抵抗を安定させるためには第一圧接部１７ａをクリンプハイト値１．９ｍｍ〜２．１ｍｍで圧接させ、引張強度を確保するためには第二圧接部１７ｂをクリンプハイト値２．４ｍｍ〜２．６ｍｍで圧接固定させると、接触抵抗、引っ張り強度の両者を満足させる構成を得ることができる。
【００２８】
以上のように構成されたアルミ線を使った巻線コイルと銅線との電気接続装置について、以下その動作、作用、および効果を説明する。
【００２９】
巻線コイル１０のアルミ線１８を、銅材質の電気端子１７に圧接することで異種材質の固定をし、銅線２１を銅材質の電気端子１７に同材質同志のスポット溶接することで、安価でしかも環境温度の急激な変化に対しても接触不良にはならない十分な信頼性を有するアルミ巻線コイルと銅線との電気接続装置を実現することができる。
【００３０】
また、第一圧接部１７ａと第二圧接部１７ｂの圧接するときのクリンプハイト（圧接高さ）を変えることにより、圧接部２５の引張強度と接触抵抗を同時に安定させることが可能となり、経年変化に対しても十分な性能を確保し更なる信頼性を向上させることができる。
【００３１】
また、アルミ材質と銅材質との接触部をＢＭＣ等の防水性を有する樹脂により防水処理を施すことにより、異種金属間で発生する電食を防止することができ、更なる信頼性を向上させることができる。更に、リアクタ本体も同時にＢＭＣ等の樹脂で充填することでリアクタ本体の放熱性能を向上させるとともに、コイル巻線の万一の断線による接触不良が発生しても隙間なくＢＭＣ等の樹脂で充填していることで発煙、発火してもすぐに窒息消火し、安全である。
【００３２】
以上のごとく、本発明の電気接続装置によれば、リアクタのみならず、安価でしかも信頼性の高いトランス、あるいはモータ等のアルミ巻線コイルと銅線との電気接続装置に活用できる。特に、水使用環境、高湿度環境において使用される洗濯機用の電気接続装置として最適である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の巻線コイルと銅線との電気接続装置は、安価でしかも環境温度の急激な変化に対しても接触不良を発生しない十分な信頼性を有することができるため、アルミ線と銅線との接続を有するリアクタ、トランス、モータ等の各種機器に適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  巻線コイル
１６  鉄製鉄心
１７  電気端子
１７ａ  第一圧接部
１７ｂ  第二圧接部
１７ｃ  溶接部
１８  アルミ線
２０  溶接
２１  銅線
２３  樹脂
２５  圧接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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