(57)【要約】【課題】コイル端子にコイルワイヤを安定して接合することができ、コイル端子の先端部が溶融して不安定となることを防止できるコイルワイヤ端末接合方法とコイル端子を提供する。【解決手段】コイルワイヤ端末接合方法は、コイル端子１２を、第１端子１２Ａと第１端子より低い溶融温度の端子１２Ｂから構成する工程と、コイル端子１２にコイルワイヤ１１を巻き付ける工程と、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に対してアーク放電による熱供給を行い、絡げ部１３においてコイルワイヤ１１の耐熱被膜を除去し、第２端子１２Ｂの一部を溶融し、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する。【選択図】図１
2012114253.tif 000002
【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ＴＩＧ溶接により接合するコイルワイヤ端末接合方法であって、
コイル端子（１２）を、第１端子（１２Ａ）と第１端子（１２Ａ）より低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）から構成する工程と、
コイル端子（１２）にコイルワイヤ（１１）を巻き付ける工程と、
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）に対してアーク放電による熱供給を行い、前記絡げ部（１３）において前記コイルワイヤ（１１）の耐熱被膜を除去し、第２端子（１２Ｂ）の一部を溶融し、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）は、その先端部において、第２端子（１２Ｂ）が、第１端子（１２Ａ）より所定量突出して構成さ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】
第１端子（１２Ａ）と第１端子（１２Ａ）より低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）が組み合わされていることを特徴とするコイル端子（１２）。
【請求項４】
前記コイル端子（１２）の先端部において、第２端子（１２Ｂ）が、第１端子（１２Ａ）より所定量突出して構成されていることを特徴とする請求項３に記載のコイル端子（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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とそのコイル端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１に記載の方法が知られている。このコイルワイヤ端末接合方法は、図４に示すように、耐熱被膜を有するコイルワイヤ３２の端末部とコイル端子３１とをＴＩＧ溶接により接合する方法であり、コイルワイヤの端末部がコイル端子に絡げられた絡げ部３３に空気を供給しながら、コイル端子３１に対してアーク放電による熱供給を行い、絡げ部３３においてコイルワイヤの耐熱被膜を除去し、絡げ部３３においてコイルワイヤ３２とコイル端子３１とを接合する工程と、を備える。
【０００３】
耐熱被膜を有するコイルワイヤとコイル端子とを接合する場合、コイルワイヤをコイル端子に複数回巻き付けて、これにアーク放電による熱供給を行い、絡げ部においてコイルワイヤの耐熱被膜を除去し、絡げ部においてコイルワイヤとコイル端子とを接合する。通常、コイルワイヤには銅線が用いられ、コイル端子には銅、黄銅又は青銅（例えばりん青銅、鉛青銅等）が用いられる。そして、銅線の耐熱被膜には普通耐熱被膜と高耐熱被膜の２種類があり、普通耐熱被膜にはポリウレタンが用いられ、これは約４００℃で熱分解し、高耐熱被膜にはポリエステルイミドが用いられ、これは約５００℃で熱分解する。そして、銅の溶融温度は約１０８０℃であり、黄銅又は青銅の溶融温度は約８８０℃である。
【０００４】
コイル端子に銅が用いられる場合において、銅線をコイル端子に複数回巻き付けて、これにアーク放電による熱供給を行ったとき、熱供給量が多いと、銅線の方がコイル端子より熱容量がかなり小さいため、銅線が溶けてしまい安定した接合形状を得られないことがある。逆に熱供給量を減らすとコイル端子にコイルワイヤを接合することができないことがある。この不具合は特に、高耐熱被膜の場合に顕著になる。まず、耐熱被膜を熱分解した後にコイル端子にコイルワイヤを接合しなければならないからである。すなわち、コイル端子に銅が用いられる場合は、熱供給量の調節が非常に難しく、安定した接合状態を確保することも難しくなる。
【０００５】
一方、コイル端子に黄銅又は青銅が用いられる場合において、銅線をコイル端子に複数回巻き付けて、これにアーク放電による熱供給を行ったとき、銅線の溶け出しとコイル端子の溶融との熱バランスは改善され、コイルワイヤのコイル端子への接合は容易になるが、コイル端子の先端部が溶融して不安定となり先端部の形状が異様になり端子機能が損なわれることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４５７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイル端子にコイルワイヤを安定して接合することができ、コイル端子の先端部が溶融して不安定となることを防止できるコイルワイヤ端末接合方法とコイル端子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、
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ＴＩＧ溶接により接合するコイルワイヤ端末接合方法は、
コイル端子（１２）を、第１端子（１２Ａ）と第１端子（１２Ａ）より低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）から構成する工程と、
コイル端子（１２）にコイルワイヤ（１１）を巻き付ける工程と、
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）に対してアーク放電による熱供給を行い、前記絡げ部（１３）において前記コイルワイヤ（１１）の耐熱被膜を除去し、第２端子（１２Ｂ）の一部を溶融し、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。
【０００９】
コイル端子（１２）は、相対的に高い溶融温度の第１端子（１２Ａ）と相対的に低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）から構成されている。コイル端子（１２）は相対的に低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）から構成されているので、銅線の溶け出しとコイル端子の溶融とのバランスは改善され、コイルワイヤのコイル端子への接合は容易になる。一方、低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）は、高い溶融温度の第１端子（１２Ａ）により支持（保持）されているため、コイル端子の先端部が溶融しても不安定となることはなく先端部の形状が異様になり端子機能が損なわれることはない。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、前記コイル端子（１２）は、その先端部において、第２端子（１２Ｂ）が、第１端子（１２Ａ）より所定量突出して構成されることを特徴とする。
【００１１】
アーク放電による熱供給を受けると、コイル端子（１２）の突出部が溶融して球状の溶融部となる。このとき、高い溶融温度の第１端子（１２Ａ）が突出していると、突出部が溶融して球状の溶融部が形成される前に、低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）が溶け始め、球状の溶融部が形成されず不規則で異形状の溶融部が形成され、絡げ部（１３）においてコイルワイヤ（１１）がコイル端子（１２）に完全に接合しないことがある。このため、低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）の方を突出させることが必要となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、コイル端子（１２）は、第１端子（１２Ａ）と第１端子（１２Ａ）より低い溶融温度の第２端子（１２Ｂ）が組み合わされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、コイル端子（１２）は、その先端部において、第２端子（１２Ｂ）が、第１端子（１２Ａ）より所定量突出して構成されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のコイル端子にコイルワイヤを巻き付けた溶接前の接合部を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のコイル端子とコイルワイヤとの接合の工程を示す接合工程図である。
【図３】ＴＩＧ溶接装置の全体構成を示す概念図である。
【図４】従来のコイル端子にコイルワイヤを巻き付けた溶接前の状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図３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ＴＩＧ溶接装置の全体構成を示しているが、このＴＩＧ溶接装置は、従来のコイルワイヤ端末接合方法にも用いることができる。図３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、直径が０.１５ｍｍであり、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、ポリエステルイミド等）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５００℃程度のポリエステルイミドを用いている。
【００１７】
図３に示すように、本実施形態のＴＩＧ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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本実施形態においてコイル端子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１に示すように、コイル端子１２は、溶融温度の異なる２つの端子１２Ａ、１２Ｂ、すなわち相対的に高い溶融温度の端子（第１端子）１２Ａ及び相対的に低い溶融温度の端子（第２端子）１２Ｂから構成されている。端子１２Ａと端子１２Ｂは、端子１２Ｂの先端が端子１２Ａの先端より約２ｍｍ（図１においてＹで表示）電極２１側へ突出した状態で、相互に当接されて組み合わされる。この組み合わせ状態で、ワイヤ１１の端末部が端子１２の周囲に絡げられて（巻き付けられて）、絡げ部１３を形成する。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。
【００２１】
相対的に低い溶融温度の端子１２Ｂ側を電極２１側へ突出させる理由は次の通りである。後述するが、熱供給を受けると、突出部が溶融して球状の溶融部となる。このとき、高い溶融温度の端子１２Ａが突出していると、突出部（高融点）が溶融して球状の溶融部が形成される前に、低い溶融温度の端子１２Ｂが溶け始め、球状の溶融部が形成されず不規則で異形状の溶融部が形成され、絡げ部１３においてコイルワイヤ１１がコイル端子１２に完全に接合しないことがある。
【００２２】
そして、端子１２Ａは、例えば銅製の角体であり、その断面寸法は０．２ｍｍ×０．５ｍｍである。端子１２Ｂは、例えばりん青銅（又は鉛青銅）製の角体であり、その断面寸法は０．５ｍｍ×０．５ｍｍである。
【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、端子１２Ｂが端子１２Ａの先端より所定長さＹが突出した突出部１２Ｂａが形成される。この突出部１２Ｂａ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１２Ｂａ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完全となる。
【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。
【００２６】
次に、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２に基づいて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は接合の工程を示す接合工程図である。
（１）まず、図２（ａ）に示すように、相対的に高い溶融温度の端子１２Ａと相対的に低い溶融温度の端子１２Ｂを組み合わせて、コイル端子１２を構成する。
（２）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。
（３）図２（ｂ）に示すように、絡げ部１３に空気を供給しながら、アーク放電（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。
（４）図２（ｃ）に示すように、更なる熱供給により、耐熱被膜が除去されたワイヤ１１と端子１２とが溶接される。
【００２７】
上記（３）を詳細に説明すると、トーチ２０に通電を行う。通電は所定時間行われる。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。通電時に、絡げ部１３において耐熱被膜を燃焼除去する必要があるためである。
【００２８】
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。アークの周囲には不活性ガス（アルゴンガス）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、図２（ｂ）に示すように、突出部１２Ｂａが溶融して球状の溶融部１２Ｂａとなる。溶融部１２Ｂａには熱が蓄積される。
【００２９】
絡げ部１３には溶融部１２Ｂａから熱が伝わり、耐熱被膜の熱分解温度（本実施形態では５００℃）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。
【００３０】
なお、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。
次に、図２（ｃ）に示すように、更なる熱供給により、耐熱被膜が除去されたワイヤ１１と端子１２とが溶接される。
【００３１】
コイル端子１２は相対的に低い溶融温度の端子１２Ｂを備えているので、銅線の溶け出しとコイル端子の溶融とのバランスは改善され、コイルワイヤのコイル端子への接合は容易になる。一方、低い溶融温度の端子１２Ｂは、高い溶融温度の端子１２Ａにより支持（保持）されているため、コイル端子の先端部が溶融しても不安定となることはなく先端部の形状が異様になって端子機能が損なわれることはない。
【００３２】
（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。
【００３３】
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接合、モータ、ソレノイド、センサ等の電子部品のワイヤ端末接合に用いることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１１    コイルワイヤ、
１２    コイル端末、
１２Ａ    相対的に高い溶融温度の端子
１２Ｂ    相対的に低い溶融温度の端子
１３    絡げ部、
２０    トーチ、
２１    電極、
２２    エアノズル
【図１】
2012114253.tif 000003
【図２】
2012114253.tif 000004
【図３】
2012114253.tif 000005
【図４】
2012114253.tif 000006