(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子と導電体とを接合するための端子の接合方法において、
前記端子における前記導電体との接触する側に錫メッキを施すと共に、前記導電体と接触していない側にはニッケルメッキを施し、
前記端子により前記導電体を挟持し、一対の電極と前記ニッケルメッキが接触するように、前記端子を前記ニッケルメッキが施された側から前記一対の電極により所定の押圧力で押圧するとともに、
一対の該電極に通電して発生した熱により前記錫成分を溶融させ該端子と該導電体とを接合させる際に、前記電極の通電温度を７００℃〜１０００℃の範囲内に保持することを特徴とする端子の接合方法。
【請求項２】
請求項１記載の接合方法において、
前記導電体は電機子を構成することを特徴とする端子の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接による端子の接合方法に関し、特に、端子と銅線とを接合させた後、端子と溶接用電極との貼り付きを阻止することを可能とする端子の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータや発電機のコイルを構成する銅線と、湾曲乃至折曲された形状の銅材料からなる端子（ターミナル）とを溶接によって接合する。この場合、該端子には、その内外面に、例えば、錫などの低融点金属をコーティングしたもの、若しくは前記コーティングのない端子が用いられる。図５Ａに示すように、内面２及び外面３を錫９でコーティングした端子１を用いて該端子１とコイルの銅線４とを接合させる場合、該銅線４を湾曲形状の端子１に挿入し、該端子１の外面３側をタングステンからなる一対の電極５及び６により挟持押圧する。そして、前記一対の電極５及び６に所定の電流を所定の時間だけ通電し、発生したジュール熱により端子１と銅線４とを接合させる。このとき、端子１の内面２にコーティングされた錫成分が溶融する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る接合方法では、一対の電極５及び６に通電することによって発生したジュール熱により、該電極５及び６のタングステンと端子１の外面３にコーティングされた錫９と空気中の酸素とが化学的に反応を起こし、タングステン成分と錫成分と酸素成分とから構成される合金が生成される。そして、この合金が研磨剤の如く作用してそれぞれの電極５及び６と端子１との接触部７及び８の該電極５及び６側に微小な凹凸形状を生じさせる。しかも、タングステンと銅との熱膨張率の関係は、タングステンの熱膨張率＜銅の熱膨張率の関係を満足するため、結局、端子１が電極５及び６側に膨張して該電極５及び６に形成された凹凸が接触部７及び８の該端子１側に転写される（図５Ｂ参照）。これにより、電極５及び６と端子１とが貼り付く。この状態で、電極５及び６を端子１から離間させる場合、該電極５及び６と該端子１との貼り付きにより、銅線４と端子１とが剥がれ易く導通状態を確保することができないという不都合がある。さらに、電極５及び６に微小な凹凸が形成されることにより、該電極５及び６の寿命が短くなり、短期間間隔で電極５及び６の表面を研磨しなければならず、あるいは電極５及び６自体の交換を余儀なくされ、結果的に前記銅線４と端子１との溶接のためのコストが高騰化している。
【０００４】
また、コーティングしていない端子を用いて銅線と端子とを接合しようとすると、両者間の接合強度が弱く、銅線が端子から離脱して導通を確保することができないという不都合がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、端子と導電体、例えば、銅線とを接合させる際、端子と電極との貼り付きを阻止することにより、端子と導電体とを強固に接合することができるとともに、電極の長寿命化を達成し、接合工程に要するコストの低廉化を達成することができる端子の接合方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、端子と導電体とを接合するための端子の接合方法において、前記端子における前記導電体との接触部にのみ錫メッキを施し、前記端子により前記導電体を挟持し、該端子を該導電体と接触していない側から一対の電極により所定の押圧力で押圧するとともに、一対の該電極に所定の電流を所定の時間だけ通電して発生した熱により前記錫成分を溶融させて該端子と該導電体とを接合させることを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記端子における前記導電体と接触していない側にニッケルメッキを施すとよい。これにより、例えば、銅線や銅リングからなる導電体と端子とを接合させる場合、該端子により該導電体を挟持し、該端子の該導電体と接触していない側を一対の電極により挟持押圧する。そして、一対の電極に所定の電流を所定の時間だけ通電する。これにより、端子における導電体との接触部の錫成分を溶融させて該導電体と該端子とを強固に接合させることが可能となる。
【０００８】
しかも、電極の通電温度を７００℃〜１０００℃の範囲内に保持するため、通電により発生する熱により端子の外面、すなわち該端子と電極との接触部に施されているニッケル成分を溶融させることがない。ニッケルの融点は約１４５５℃であるからである。従って、例えば、電極がタングステン材料からなる場合でも、該電極の外面に錫がコーティングされているときのように、タングステン成分と錫成分と酸素成分とから構成される合金が生成されることを阻止できるため、導電体と端子とを接合した後に該端子から電極を離間させる際、電極と端子とを貼り付かせることなく容易に離間させることが可能となる。従って、電極の長寿命化を図るとともに、接合作業にかかるコストの低廉化を達成することができる。
【０００９】
さらに、前記導電体は電機子を構成すると好適である。本発明に係る端子の接合方法を用いれば、電機子の導電体と端子との接合部の強度を不足させることなく強固に接合することができるため、例えば、電機子に通電した際に該導電体と該端子との接合部を破損させることを阻止して確実に電機子を作用させることができるからである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る端子の接合方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図４Ｂを参照しながら以下詳細に説明する。なお、この端子の接合方法は、その用途が限定されるものではないが、例えば、電動モータを構成するコイルの銅線と端子とを接合する場合に用いられると好ましい。
【００１１】
本実施の形態で使用される電機子１０は、図１に示すように、電機子鉄心１２を有し、該電機子鉄心１２の軸から放射状に銅線１６からなるコイル１４が複数個巻回されて装着されている。
【００１２】
ここで、前記電機子１０を構成するコイル１４の銅線１６を、例えば、銅材料からなる略コの字状の端子２０に接合させる場合について説明する。
【００１３】
先ず、各コイル１４の銅線１６のそれぞれの端部１８を図示しない基板に挿入する。この基板は４層の絶縁層を備え、電動モータのＵ相とＶ相とＷ相の電流が供給されるＵ相用銅箔パターンとＶ相用銅箔パターンとＷ相用銅箔パターンとがそれぞれの絶縁層により挟持されている。
【００１４】
次に、端子２０の開口部２２に前記端部１８を挿入し、該端子２０により該端部１８を挟持する。この場合、前記端子２０の内面２４には予め錫メッキ２６が施されており、かつ該端子２０の外面２８には予めニッケルメッキ３０が施されている。このとき、前記錫メッキ２６の膜厚は４〜７ｎｍの範囲内が好ましく、前記ニッケルメッキ３０の膜厚は４〜８ｎｍの範囲内が好ましい。
【００１５】
次いで、図２Ａに示すように、正極３２と負極３４とからなる一対の電極（以下、単に電極３２、３４ともいう）により端子２０の外面２８を挟持して所定の押圧力で押圧する。この場合、前記正極３２及び前記負極３４の材質はタングステンとする。
【００１６】
そして、一対の電極３２、３４に所定の電流を所定の時間だけ通電する。その際、前記一対の電極３２、３４の加熱温度を７００℃〜１０００℃の範囲内に保持する。これにより、前記端子２０の内面２４に施された錫メッキ２６の錫成分が、前記一対の電極３２、３４に通電することにより発生した熱により溶融して該端子２０と銅線１６とが接合されるに至る（図２Ｂ参照）。その際、ニッケルの融点は約１４００℃であるため、前記端子２０の外面２８に施されたニッケルメッキ３０が溶融することがない。従って、端子２０の外面２８と一対の電極３２、３４とが貼り付くことを阻止することができる。
【００１７】
その後、正極３２と負極３４とを端子２０から離間させ、該端子２０を、例えば、熱硬化性樹脂３６により包被する（図３参照）。
【００１８】
ここで、本発明に係る端子の接合方法について、実験例を用いて説明する。
【００１９】
この実験例は、内面２４に錫メッキ２６を施し、かつ外面２８にニッケルメッキ３０を施した銅材料からなる端子２０（実施例）と、内面２４及び外面２８の両面に錫メッキ２６を施した銅材料からなる端子２０（比較例）とを用い、一対の電極３２、３４に通電する通電時間を４００ｍｓｅｃとし、通電温度を５００℃とし、該端子２０を押圧する押圧力を３５０Ｎとして銅線１６と該端子２０とを接合させたときの、端子２０と一対の電極３２、３４とが貼り付くまでの接合回数と、そのときの電極の開放力を確認したものである。
【００２０】
この実験結果を図４Ａ及び図４Ｂに示す。この実験結果から諒解されるように、実施例においては、３０００回数以上接合作業を行っても端子２０と一対の電極３２、３４とが貼り付くことがなかった。一方、比較例においては、約１５００回数毎で端子２０と一対の電極３２、３４とが貼り付き、該電極３２、３４の交換、若しくは該電極３２、３４の表面を研磨する必要があった。従って、本発明に係る端子の接合方法を用いれば、端子２０と一対の電極３２、３４とが貼り付くことを阻止することができるため、電極３２、３４の長寿命化が達成されるとともに、接合工程に要するコストの低廉化を達成することが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、銅線や銅リングからなる導電体と、その内面に錫メッキが施され、かつその外面にニッケルメッキが施された端子とを接合させる場合、該端子により該導電体を挟持し、該端子の外面を一対の電極により挟持押圧して一対の電極に所定の電流を所定の時間だけ通電する。これにより、端子における導電体との接触部の錫成分が溶融して該導電体と該端子とを強固に接合させることが可能となる。しかも、電極の通電温度を７００℃〜１０００℃の範囲内に保持するため、通電により発生する熱により端子の外面、すなわち該端子と電極との接触部に施されているニッケル成分を溶融させることがない。従って、例えば、電極がタングステン材料からなる場合でも、従来技術のように該電極の外面に錫がコーティングされているときのように、タングステン成分と錫成分と酸素成分とから構成される合金が生成されることを阻止できるため、導電体と端子とを接合した後に該端子から電極を離間させる際に電極と端子とを貼り付かせることなく容易に離間させることができる。従って、電極の長寿命化を図るとともに、接合作業にかかるコストの低廉化を達成することができる。
【００２２】
さらに、電動モータを構成するコイルの銅線と端子とを本発明に係る接合方法により接合すれば、銅線と端子との接合部の強度を不足させることなく強固に接合することができるため、該コイルに通電した際に該コイルと該端子との接合部を破損させることを阻止して確実かつ長期間にわたって電動モータを利用できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態で使用される電機子を概略的に示す斜視説明図である。
【図２】図２Ａは銅線が挟持された端子を一対の電極により押圧した状態を概略的に示す縦断面説明図であり、図２Ｂは銅線と端子とを接合させた状態を概略的に示す縦断面説明図である。
【図３】接合された銅線と端子とを熱硬化性樹脂により包被した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図４】図４Ａは実施例における端子と銅線とを接合させた回数と、接合後に該端子から電極を離間させるときに必要な電極開放力との関係を説明するグラフであり、図４Ｂは比較例における端子と銅線とを接合させた回数と、接合後に該端子から電極を離間させるときに必要な電極開放力との関係を説明するグラフである。
【図５】図５Ａは従来技術に係る接合方法で銅線が挟持された端子を一対の電極により押圧した状態を概略的に示す縦断面説明図であり、図５Ｂは該接合方法で銅線と端子とを接合させた状態を概略的に示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
１０…電機子                      １６…銅線
２０…端子                        ２４…内面
２６…錫メッキ                    ３０…ニッケルメッキ
３２…正極                        ３４…負極
【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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