(57)【要約】【課題】断線発生時の発熱量を抑制し、且つ、短絡事故発生時には大電流を流してフューズを即時に溶断することが可能なアルミ電線の接合構造を提供する。【解決手段】アルミニウムを素材とした複数のアルミ素線２２を束ねて電線束とし、且つ該電線束の周囲を被覆２１で覆って構成されたアルミ電線２０の、アルミ素線２２どうしを接合するアルミ電線の接合構造であり、アルミ電線２０の少なくとも一箇所にて、複数のアルミ素線２２を超音波溶着により接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを素材とした複数の芯線を束ねて電線束とし、且つ該電線束の周囲を被覆して構成されたアルミ電線の、前記芯線どうしを接合するアルミ電線の接合構造において、
前記アルミ電線の少なくとも一箇所にて、前記複数の芯線を超音波溶着により接合することを特徴とするアルミ電線の接合構造。
【請求項２】
前記アルミ電線の芯線を所定の距離間隔毎に接合することを特徴とする請求項１に記載のアルミ電線の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムの素線を束ねて構成されたアルミ電線に係り、特に、酸化皮膜によるアルミ素線（芯線）間の抵抗を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載用の電線として、従来より用いられている銅を芯線とした電線から、銅資源の削減、及び軽量化の対策として、アルミニウムの芯線を用いる電線を用いることが多くなっている（例えば、特許文献１参照）。このようなアルミ電線は、複数のアルミ素線を束ねて電線束とし、更にその周囲を被覆で覆って構成されている。
【０００３】
しかしながら、アルミ素線周囲に形成される酸化皮膜は、銅よりも絶縁性が高いので、環境条件によっては、各素線間が絶縁されてしまう場合がある。
【０００４】
以下、図６を参照して説明する。図６は、従来におけるアルミ電線３０を等価的に示した回路図であり、複数本（この例では、４本）のアルミ素線３１が、両端の端子Ｓ１，Ｓ２にてカシメにより連結固定されている。そして、該アルミ電線３０の一方の端子Ｓ１は、例えば電源側に接続され、他方の端子Ｓ２は負荷側に接続されて、負荷に電力を供給するように配索される。
【０００５】
このような従来におけるアルミ電線３０では、各アルミ素線３１の周囲に酸化被膜が形成されると、アルミ素線３１どうしが絶縁されることがあり、複数のアルミ素線３１のうちのいくつかのアルミ素線３１が断線した場合には、残りのアルミ素線３１に電流が集中して大きな発熱をもたらすという問題が生じる。
【０００６】
また、複数のアルミ素線３１のうちの、一つのアルミ素線３１が短絡事故を引き起こした場合には、全体の抵抗値が大きいので、急激に大電流が流れず、過電流保護用のフューズ（図示省略）を即時に溶断することができないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７４８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来におけるアルミ電線３０では、アルミ素線３１に断線が生じた場合には、電流が集中することにより発熱量が過大になるという問題がある。他方、アルミ素線３１に短絡事故が発生した場合にいち早くフューズを溶断することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、断線発生時の発熱量を抑制し、且つ、短絡事故発生時には大電流を流してフューズを即時に溶断することが可能なアルミ電線の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、アルミニウムを素材とした複数の芯線を束ねて電線束とし、且つ該電線束の周囲を被覆して構成されたアルミ電線の、前記芯線どうしを接合するアルミ電線の接合構造において、前記アルミ電線の少なくとも一箇所にて、前記複数の芯線を超音波溶着により接合することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記アルミ電線の芯線を所定の距離間隔毎に接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、複数の芯線が少なくとも一箇所で超音波溶着により接合されるので、各アルミ素線間の電気抵抗を低減でき、断線故障発生時に大きく発熱することを防止でき、短絡故障時には大電流を流すことにより、回路保護装置を即時に作動させて回路を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るアルミ電線を等価的に示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアルミ電線に断線故障が発生した場合を等価的に示す回路図である。
【図３】従来におけるアルミ電線に断線故障が発生した場合を等価的に示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るアルミ電線に短絡事故が発生した場合を等価的に示す回路図である。
【図５】従来におけるアルミ電線に短絡事故が発生した場合を等価的に示す回路図である。
【図６】従来におけるアルミ電線を等価的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアルミ電線を等価的に示す回路図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、このアルミ電線２０は、複数のアルミ素線（芯線）２２（等価回路では、４本のみ示している）が束ねられて束線とされ、更にその周囲が被覆２１にて覆われて構成されている。
【００１５】
そして、各アルミ素線２２の両側の端子Ｔ１，Ｔ２は、カシメにより圧着固定されている。このうち、端子Ｔ１は電源側に接続され、端子Ｔ２は負荷１１側に接続されている。更に、該アルミ電線２０は、所定の距離間隔（例えば、２０cm間隔）となるＰ点にて、超音波溶着により接合されている。なお、図１（ａ）では、アルミ素線２２の所定距離毎の電気抵抗を等価的にＲで示している。
【００１６】
図１（ｂ）は、アルミ電線２０の断面図である。図示のように、アルミ電線２０は、中心部に一本のアルミ素線２２が配置され、その周囲に６本のアルミ素線２２が配置された合計７本の電線束とされている。更に、この電線束の周囲に被覆２１が設けられて、アルミ電線２０全体が外部に対して絶縁されている。
【００１７】
図１（ｃ）は、アルミ電線２０の、超音波溶着による接合点Ｐの断面図である。図示のように、超音波溶着する接合点Ｐにおいては、各アルミ素線２２の周囲に形成されている酸化被膜２３が超音波による発熱で溶融し、各アルミ素線２２どうしが接合される。この際、接合点Ｐでは酸化被膜２３が除去され接合点２４で接合されるので、酸化被膜２３による電気抵抗の影響を受けず、各アルミ素線２２は短絡状態となる。これにより、アルミ電線２０全体の抵抗が低減する。詳細については後述する。
【００１８】
次に、上述のように構成された本実施形態に係るアルミ電線２０の作用について説明する。
【００１９】
［アルミ素線に断線が生じた場合］
図２は、本実施形態に係るアルミ電線２０の、４本のアルミ素線２２のうち、３本が断線した場合の等価回路図である。図２に示すように、断線部Ｘ１にて３本のアルミ素線２２が断線した場合には、１本のアルミ素線２２のみにより電気的に接続されていることになる。この際、各アルミ素線２２は、所定の間隔毎に超音波溶着により接合されているので、断線部Ｘ１以外では電気抵抗は小さく、発熱量も小さい。
【００２０】
図３は、超音波溶着により接合しない場合の、アルミ電線２０ａの等価回路を示す図であり、図示のように超音波溶着しない場合で、断線部Ｘ２にて３本のアルミ素線２２が断線した場合には、各アルミ素線２２どうしの電気抵抗が大きいので、アルミ電線２０ａに流れる全電流は、ほぼ１本のアルミ素線２２に流れることになる。従って、電気抵抗が大きくなり、発熱量が大きくなる。
【００２１】
図３に示す従来のアルミ電線２０ａでは、全体の発熱量が正常時の発熱量の４倍となり、図２に示す本実施形態に係るアルミ電線２０では、全体の発熱量が正常時の発熱量の１．６倍となった。
【００２２】
即ち、本実施形態に係るアルミ電線２０では、所定の距離間隔で各アルミ素線２２を超音波溶着により接合しているので、複数のアルミ素線２２のうちのいくつかが断線した場合であっても、特定のアルミ素線２２に電流が集中することを回避することができ、アルミ電線２０が過度に発熱することを防止することができる。
【００２３】
［アルミ素線が短絡した場合］
図４は、本実施形態に係るアルミ電線２０の、４本のアルミ素線２２のうちの１本がＺ１点にて直接グランドに接続する短絡事故（デッドショート）が起きた場合を示す図である。Ｚ１点にて短絡事故が発生したことにより、各アルミ素線２２には、符号Ａ１に示すように、４本のアルミ素線２２に分散して短絡電流が流れる。従って、短絡電流が流れる際の抵抗値は小さく、短絡電流は大電流となる。
【００２４】
図５は、超音波溶着により接合しない場合のアルミ電線２０ａの４本のアルミ素線２２のうちの１本がＺ２にて直接グランドに接続する短絡事故が起きた場合を示す図であり、Ｚ２点にて短絡事故が発生したことにより、符号Ａ２に示すように、短絡事故が生じていない３本のアルミ素線２２を介して短絡電流が流れることになる。この場合は、全体の抵抗値が大きいので、超音波溶着している場合よりも短絡電流は小さくなる。
【００２５】
従来の銅線を用いた電線にて流れる短絡電流に対して、超音波溶着を行っていない場合のアルミ電線２０ａの短絡電流は５３％程度となる。これに対し、超音波溶着を行って接合したアルミ電線２０を用いた場合には、短絡電流は８２％となり、従来の銅を用いた電線の場合により近づけることができる。
【００２６】
即ち、本実施形態に係るアルミ電線２０では、短絡事故が発生した際に流れる電流値が大きくなるので、該アルミ電線２０に接続されるフューズ（図示省略）に大きな電流を流して即時にフューズを溶断して、回路を保護することができる。
【００２７】
このようにして、本実施形態に係るアルミ電線の接合構造では、複数のアルミ素線２２を束ねた電線束を有するアルミ電線２０を、所定の間隔毎に超音波溶着して各アルミ素線２２どうしを接合し電気的に短絡するので、複数のアルミ素線２２のうちのいくつかが断線する断線故障が発生した場合でも、特定のアルミ素線２２に電流が集中することを防止でき、アルミ電線２０が過度に発熱することを防止できる。
【００２８】
また、複数のアルミ素線２２のうちの、一つのアルミ素線２２で短絡事故が発生した場合には、全体のアルミ素線２２を介して短絡電流が流れるので、瞬時に大電流が流れることになり、該アルミ電線２０に接続されるフューズ（図示省略）をいち早く溶断させることができ、該アルミ電線２０に接続される回路を過電流から保護することができる。また、本実施形態に係るアルミ電線２０では、銅線を用いた場合に近い短絡電流が流れるので、銅線を用いた遮断回路をそのまま用いることができ、銅線からアルミ電線に変更することによる他の回路変更を最小限に抑えることができる。
【００２９】
更に、アルミ電線２０を所定間隔毎に超音波溶着しているので、アルミ電線２０の柔軟性を確保することができ、電線の配索が不便になるといった問題が発生することはない。
【００３０】
以上、本発明のアルミ電線の接合構造を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３１】
例えば、上述した実施形態では、図１（ｂ）に示したように、７本のアルミ素線２２を束ねて１つのアルミ電線２０を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２以上の任意の本数のアルミ素線２２からなるアルミ電線２０について適用することができる。
【００３２】
また、上述した実施形態では、アルミ電線２０を所定間隔毎に超音波溶着する例について説明したが、本発明は、所定間隔に限定されるものではなく、任意の間隔で超音波溶着することも可能であり、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、アルミ電線を構成する複数のアルミ素線間の抵抗値を低減して断線事故、或いは短絡事故に対処することに利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１１  負荷
２０  アルミ電線
２１  被覆
２２  アルミ素線
２３  酸化被膜
３０  アルミ電線
３０  該アルミ電線
３１  アルミ素線
【図１】
2013239282.tif 000003
【図２】
2013239282.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013239282.tif 000006
【図５】
2013239282.tif 000007
【図６】
2013239282.tif 000008