(57)【要約】【課題】電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度が導電部材の融点温度よりも十分に高い場合であっても、低コストで良好な接続信頼性を確保することができる被覆電線の接続方法を提供する。【解決手段】絶縁被膜によって電線が被覆された被覆電線と、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度よりも低い融点温度を有する導電部材とを接続する被覆電線の接続方法であって、導電部材が絶縁被膜の一部と接するように加圧すると共に、導電部材に電流を流して発熱させることにより、絶縁被膜と酸化被膜の一部を除去して、剥き出し状態となった電線と導電部材との当接面を仮接合し、仮接合された当接面にレーザ光を照射して、当接面で電線と導電部材とを溶融接合する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被膜によって電線が被覆された被覆電線と、前記電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度よりも低い融点温度を有する導電部材とを接続する被覆電線の接続方法であって、
前記導電部材が前記絶縁被膜の一部と接するように加圧すると共に、前記導電部材に電流を流して発熱させることにより、前記絶縁被膜における前記導電部材と接する部位を除去する絶縁被膜除去工程と、
前記導電部材を、前記絶縁被膜が除去されて剥き出し状態となった前記酸化被膜と接するように加圧すると共に、前記導電部材に電流を流して発熱させることにより、前記酸化被膜における前記導電部材と接する部位を除去し、前記酸化被膜が除去されて剥き出し状態となった前記電線と前記導電部材との当接面を仮接合する仮接合工程と、
仮接合された前記当接面にレーザ光を照射して、前記当接面で前記電線と前記導電部材とを溶融接合するレーザ溶接工程とを有することを特徴とする被覆電線の接続方法。
【請求項２】
前記電線の材料は、アルミニウムであり、
前記酸化被膜はアルミナであることを特徴とする請求項１に記載の被覆電線の接続方法。
【請求項３】
前記導電部材は、基部と該基部に対面する折り返し部とを屈曲部によって連結してなり、
前記基部と前記折り返し部との間に前記被覆電線を挟みこんだ状態で、前記基部と前記折り返し部とを加圧することにより、前記導電部材が前記絶縁被膜の一部と接することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被覆電線の接続方法。
【請求項４】
前記導電部材に電流を流すための対をなす電極により、前記導電部材と前記被覆電線とを加圧することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の被覆電線の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆電線と導電部材を接続する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被覆電線と導電部材を接続する方法が、例えば、特許文献１，２に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている接続方法は、抵抗溶接と呼ばれる接続方法であり、導電部材と絶縁被膜によって電線が被覆された絶縁被覆電線とを、加圧しつつ通電する方法である。特許文献１では、断面略Ｕ字形状の導電部材が基部と該基部に対面する折り返し部とを屈曲部によって連結してなり、基部と折り返し部との間に絶縁被覆電線を挟みこんだ状態で、基部と折り返し部とを対をなす電極によって加圧する。また、この加圧状態で、対をなす電極によって導電部材に電流を流し、これにより導電部材を発熱させ、この熱を導電部材に挟持されている絶縁被覆電線の絶縁被膜に伝達させる。そして、この熱と加圧力によって軟化させた絶縁被膜を導電部材との接触部から流動させ、導電部材と剥き出し状態の電線とを接続するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている接続方法は、レーザ溶接と呼ばれる接続方法であり、導電部材と絶縁被膜によって電線が被覆された絶縁被覆電線とを固定しつつ、導電部材と絶縁被覆電線との当接面にレーザ光を照射する方法である。特許文献２では、絶縁被膜によって被覆された導線（電線）を、金属端子（導電部材）に設けられたガイド部（治具）によって導電部材上に固定し、絶縁被覆電線にレーザ光を照射することにより絶縁被覆電線の絶縁被膜を除去する。そして、絶縁被膜が除去されて剥き出し状態となった電線と導電部材とを当接させて、電線と導電部材との当接面にレーザ光を照射することにより電線と導電部材とを接続するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１１４６７４号公報
【特許文献２】特開平９−１２２９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に示される接続方法では、電線と導電部材との組み合わせによっては、溶接が不可能となる場合がある。通常、導電部材の構成材料としては、銅の合金（黄銅）が採用され、電線の構成材料としては、銅やアルミニウムが採用される。アルミニウムは、銅に比べて安くて軽いので、コストの削減や、電線の軽量化を図ることができる。しかしながら、アルミニウムは空気中の酸素と結びつき易く、電線の表面に絶縁性の酸化被膜（アルミナＡｌ２Ｏ３）を形成する。アルミナの融点温度は、黄銅の融点温度よりも十分に高く、特許文献１に示される方法（抵抗溶接）では、融点温度の低い導電部材のみが溶融してしまい、導電部材と電線が接続されない。
【０００６】
一方、特許文献２に示される接続方法では、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度が、導電部材の融点温度よりも十分に高い場合であっても、局所的にレーザ光を当てることができるので、溶接が可能である。しかしながら、特許文献２に示される方法（レーザ溶接）では、電線と導電部材との溶接部に隙間があると強固な接合が得られないため、電線と導電部材とを隙間なく押えて、電線と導電部材との当接面にレーザ照射する必要がある。このため、加圧のための治具形状が複雑化して、コストアップの原因となる。また、絶縁被覆電線にレーザ光を一方向から照射した場合、反対側の面は影になり、反対側の面に被膜が残留する可能性がある。そのため、電線と導電部材との間に被膜が残留し、電線と導電部材との接触状態が不安定となり、電線と導電部材との接続信頼性が低下する可能性がある。なお、多方向からレーザ光を被覆電線に照射する方法も考えられるが、この方法では、レーザ光を多方面から照射する機構が複雑となり、コストアップの原因となる。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度が導電部材の融点温度よりも十分に高い場合であっても、低コストで良好な接続信頼性を確保することができる被覆電線の接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、絶縁被膜によって電線が被覆された被覆電線と、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度よりも低い融点温度を有する導電部材とを接続する被覆電線の接続方法であって、導電部材が絶縁被膜の一部と接するように加圧すると共に、導電部材に電流を流して発熱させることにより、絶縁被膜における導電部材と接する部位を除去する絶縁被膜除去工程と、導電部材を絶縁被膜が除去されて剥き出し状態となった酸化被膜と接するように加圧すると共に、導電部材に電流を流して発熱させることにより、酸化被膜における導電部材と接する部位を除去し、酸化被膜が除去されて剥き出し状態となった電線と導電部材との当接面を仮接合する仮接合工程と、仮接合された当接面にレーザ光を照射して、当接面で電線と導電部材とを溶融接合するレーザ溶接工程とを有することを特徴する。
【０００９】
上記仮接合工程は、酸化被膜における導電部材と接する部位を除去し、酸化被膜が除去されて剥き出し状態となった電線と導電部材とを仮接合する工程であるので、十分な接合強度に溶接される必要はなく、後のレーザ溶接工程において電線と導電部材が剥がれない程度の接合強度であれば良い。このため、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度が、導電部材の融点温度よりも十分に高いような電線と導電部材との材料の組み合わせであっても、採用することができる。
【００１０】
上記仮接合を実施することで、後のレーザ溶接工程においては、レーザ照射時に従来必要であった電線と導電部材とを固定する治具が不要となり、コストを削減することができる。また、上記したように、電線と導電部材は仮接合されており、これにより、電線と導電部材の隙間がほぼゼロとなっているので、電線と導電部材との接触が安定な状態で、電線と導電部材との当接面にレーザ光を照射することができる。これにより、電線と導電部材との良好な接続状態を得ることができる。
【００１１】
以上のようにして、上記被覆電線の接続方法は、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度が導電部材の融点温度よりも十分に高い場合であっても接続可能で、低コストで良好な接続信頼性を確保することができる被覆電線の接続方法となっている。
【００１２】
請求項１に記載の発明において、請求項２に記載のように、電線の材料としては、アルミニウムが好適である。これにより、電線の構成材料に銅を採用した場合に比べて、コストの削減や、電線の軽量化を図ることができる。
【００１３】
請求項１又は請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、導電部材が、基部と該基部に対面する折り返し部とを屈曲部によって連結してなり、基部と折り返し部との間に被覆電線を挟みこんだ状態で、基部と折り返し部とを加圧することにより、導電部材が絶縁被膜の一部と接するようにしても良い。
【００１４】
これによれば、導電部材が屈曲部を有しているので、該屈曲部に電流が集中し、局所的に発熱する。これにより、導電部材と接触している絶縁被膜に効率よく熱を伝達することができる。また、基部と折り返し部との間に被覆電線を挟持することができるので、被覆電線と導電部材との接触状態を良好に保った状態で、レーザ溶接を行うことができる。
【００１５】
請求項１〜３いずれかに記載の発明においては、請求項４に記載のように、導電部材に電流を流すための対をなす電極により、導電部材と被覆電線を加圧しても良い。これによれば、対をなす電極によって導電部材と被覆電線を加圧するとともに、導電部材に電流を流すことができる。したがって、導電部材と被覆電線とを接続するための装置構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る接続方法によって得られた被覆電線の接続構造を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、被覆電線１０は、断面円形状の電線１１（以下、丸型電線１１と示す）の周囲が、絶縁被膜１２によって被覆されたものであり、導電部材２０と接続されて一体化されている。
【００１８】
丸型電線１１は、表面に酸化被膜が形成される弁金属（バルブメタル）からなり、本実施形態では、丸型電線１１の構成材料としてアルミニウムを採用している。アルミニウムは、空気中の酸素と結びついて、融点温度が２０２０℃のアルミナを形成する性質を有しており、丸型電線１１の表層には、酸化被膜１３（アルミナ）が形成されている。また、丸型電線１１（酸化被膜１３）の周囲は、例えばポリアミドイミドなどの合成樹脂からなる絶縁被膜１２によって被覆されている。そして、図２に示すように、被覆電線１０における導電部材２０と対向する絶縁被膜１２と酸化被膜１３の一部が除去されて、丸型電線１１の一部が導電部材２０と直接的に接続（接合）されている。
【００１９】
導電部材２０は、被覆電線１０と他の部材とを電気的に接続するための端子であり、その一部が、絶縁被膜１２及び酸化被膜１３が除去されて剥き出し状態となった丸型電線１１と直接的に接続（接合）されている。導電部材２０は、酸化被膜１３の融点温度よりも低い融点温度を有する材料によって構成されており、本実施形態では、導電部材２０の構成材料として融点温度が９０５℃の黄銅を採用している。また、図１及び図２に示すように、導電部材２０として、基部２１と該基部２１に対向する折り返し部２２とを、屈曲部２３によって連結してなる断面略Ｕ字形状の導電部材を採用している。この断面略Ｕ字形状の導電部材２０に対し、被覆電線１０が屈曲部２３の近傍に配置されている。そして、基部２１と折り返し部２２によって被覆電線１０が挟持され、この挟持部位にて、丸型電線１１が基部２１及び折り返し部２２と接続（接合）されている。
【００２０】
次に、本実施形態の特徴部分である、被覆電線１０の接続方法について、図３〜図６に基づいて説明する。なお、図３は、被覆電線１０と導電部材２０との接続工程のうち、準備工程を示す断面図である。図４は、絶縁被膜除去工程を示す断面図である。図５は、仮接合工程を示す断面図である。図６は、レーザ溶接工程を示す断面図である。
【００２１】
導電部材２０に被覆電線１０を接続するに当たり、先ず、図３に示すように、対をなす電極３０，３１の一方の電極３０上に、断面略Ｕ字形状の導電部材２０を、基部２１の外面を接触面として配置する。この電極３０は、電極３１とともに、導電部材２０に対して電流を流すだけでなく、導電部材２０の支持台としての役割も果たす。そして、基部２１の内面（折り返し部２２との対向面）上に、被覆電線１０を配置する。以上が準備工程である。
【００２２】
準備工程終了後、加圧を実施する。この加圧では、図４に示すように、折り返し部２２の外面側に電極３１を当接させ、電極３１により、電極３０側へ向けて折り返し部２２に力（図４中の白抜き矢印）を加える。これにより、折り返し部２２が基部２１へ接近（変位）し、基部２１と折り返し部２２とによって被覆電線１０が挟持された状態となる。そして、加圧した状態で、通電を実施する。この通電では、加圧状態を維持しつつ、対をなす電極３０，３１間に電圧を印加し、導電部材２０を介して、電極３０，３１間に電流を流す。これにより、導電部材２０が発熱する。本実施形態では、図４に示すように、電極３１から、導電部材２０の折り返し部２２、屈曲部２３、基部２１を介して、電極３０に電流（図４中の実線矢印参照）が流れるようになっている。したがって、基部２１と折り返し部２２との間の電流経路が屈曲部２３のみであるので、電流が集中する屈曲部２３を局所的に発熱させることができる。これにより、導電部材２０から被覆電線１０に熱が伝わり、絶縁被膜１２と酸化被膜１３の温度が上昇する。
【００２３】
そして、図４に示すように、この加圧と通電による発熱で軟化した絶縁被膜１２を、導電部材２０との接触部位から流動させ、酸化被膜１３の一部を剥き出し状態とする。ここまでが、特許請求の範囲に記載の絶縁被膜除去工程に相当する。
【００２４】
次に、図５に示すように、剥き出し状態となった酸化被膜１３と導電部材２０とを接触させ、上記した加圧と通電によって酸化被膜１３を軟化させる。そして、導電部材２０と接触している酸化被膜１３を導電部材２０との接触部位から押し出し、剥き出し状態となった丸型電線１１の一部と導電部材２０とを当接させる。これにより、丸型電線１１と導電部材２０との当接面（丸型電線１１と折り返し部２２との当接面、及び、丸型電線１１と基部２１との当接面の少なくとも一方）を、抵抗溶接によって仮接合する。ここまでが、特許請求の範囲に記載の仮接合工程に相当する。なお、上記したように、丸型電線１１と導電部材２０とを十分な接合強度に接合する必要はなく、後述するレーザ溶接工程において丸型電線１１と導電部材２０が剥がれない程度の接合強度であれば良い。
【００２５】
次に、図６に示すように、丸型電線１１と導電部材２０が仮接合された当接面（丸型電線１１と折り返し部２２との仮接合された部位、及び、丸型電線１１と基部２１との仮接合された部位の少なくとも一方）に、折り返し部２２を介してレーザ光（図６白抜き矢印参照）を照射することにより、丸型電線１１と導電部材２０とを溶融接合する。このレーザ溶接工程によって、導電部材２０と丸型電線１１との必要な溶接強度を確保する。レーザ溶接では、レーザ光を所定範囲走査させることにより、レーザ光によって溶融される部位の形成領域を広げて、必要な溶接強度を確保することができる。これにより、良好な接続信頼性を確保する。ここまでが、特許請求の範囲に記載のレーザ溶接工程に相当する。なお、本実施形態では、レーザ光としてＹＡＧレーザを採用している。
【００２６】
次に、本実施形態に係る被覆電線１０の接続方法の効果を説明する。上記したように、本実施形態では、丸型電線１１と導電部材２０との当接面を仮接合してから、丸型電線１１と導電部材２０との当接面をレーザ溶接する。したがって、レーザ照射時に従来必要であった被覆電線１０と導電部材２０とを固定する治具が不要となり、コストを削減することができる。
【００２７】
また、丸型電線１１と導電部材２０は仮接合されており、この仮接合箇所において、丸型電線１１と導電部材２０とが一体化されて、両者の隙間がほぼゼロとなる。したがって、丸型電線１１と導電部材２０との接触が安定な状態で、丸型電線１１と導電部材２０との当接面にレーザ光を照射することができる。これにより、丸型電線１１と導電部材２０との良好な接続状態を得ることができる。
【００２８】
なお、被覆電線１０を、断面略Ｕ字形状の導電部材２０の内部（基部２１と折り返し部２２との間）にカシメた状態で、レーザ光を被覆電線１０に照射することにより、絶縁被膜１２と酸化被膜１３を除去して、丸型電線１１と導電部材２０とを接続する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、レーザ光の照射によって絶縁被膜１２と酸化被膜１３を除去するとともに、導電部材２０と丸型電線１１とを溶融接合するので、気化した絶縁被膜１２、溶融した酸化被膜１３、溶融した導電部材２０、及び溶融した丸型電線１１が、導電部材２０と丸型電線１１との接合部近傍で混合されることとなる。これにより、レーザ光によって気化された絶縁被膜１２が、導電部材２０と丸型電線１１との溶接部に混入して接合部に空隙が生じ、導電部材２０と丸型電線１１との接続信頼性が低下する虞がある。また、被覆電線１０を導電部材２０によってカシメた状態で絶縁被膜１２及び酸化被膜１３を除去するので、剥き出し状態となった丸型電線１１と導電部材２０との接触状態が確保されず、良好な接触状態を確保することが困難となる。また、上記したように、導電部材２０によって被覆電線１０をカシメているので、導電部材２０に残留応力が生じ、これによっても、接続信頼性が低下する虞がある。
【００２９】
これに対し、本実施形態で示した接続方法では、通電による発熱で軟化した絶縁被膜１２と酸化被膜１３の一部を加圧により除去して、剥き出し状態となった丸型電線１１と導電部材２０との当接面を仮接合させてから、レーザ溶接を行うようにしている。すなわち、丸型電線１１と導電部材２０との間に絶縁被膜１２（及び酸化被膜１３）が介在されていない状態で、丸型電線１１と導電部材２０を溶融接合する。したがって、上記した接続方法に比べて、接続信頼性を向上することができる。また、上記したように、丸型電線１１と導電部材２０は仮接合されているので、丸型電線１１と導電部材２０との良好な接触状態を確保することができる。また、導電部材２０を発熱させているので、加圧によって生じる導電部材２０の残留応力を熱によって緩和させることができる。
【００３０】
また、本実施形態においては、丸型電線１１の構成材料として、アルミニウムを採用している。したがって、丸型電線１１の構成材料に銅を採用した場合に比べて、コストの削減や、電線の軽量化を図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態においては、導電部材２０として断面略Ｕ字形状のものを採用している。したがって、電流が集中する屈曲部２３を局所的に発熱させて、導電部材２０と接触している絶縁被膜１２に効率よく熱を伝達することができる。また、基部２１と折り返し部２２との間に被覆電線１０を挟持することができるので、被覆電線１０と導電部材２０との接触状態を良好に保った状態で、レーザ溶接を行うことができる。
【００３２】
また、本実施形態においては、対をなす電極３０，３１によって、導電部材２０と被覆電線１０を加圧しつつ、導電部材２０に通電を行う。したがって、導電部材２０と丸型電線１１を接続するための装置構成を簡素化することができる。
【００３３】
以上のようにして、上記被覆電線の接続方法は、電線の表面に形成される酸化被膜の融点温度が、導電部材の融点温度よりも十分に高い場合であっても接続可能で、低コストで良好な接続信頼性を確保することができる被覆電線の接続方法となっている。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００３５】
本実施形態では、絶縁被膜除去工程において、軟化した絶縁被膜１２を、導電部材２０との接触部位から流動させることによって、除去する例を示した。しかしながら、絶縁被膜１２を除去する方法としては、上記例に限定されず、例えば絶縁被膜１２を、昇華によって除去しても良い。
【００３６】
本実施形態では、電線１１の形状が、断面円形状である例を示した。しかしながら、電線１１の形状としては、上記例に限定されず、例えば、断面矩形状でも良い。しかしながら、断面円形状の電線のほうが、断面矩形状の電線に比べて、導電部材２０と接触する部位の面積が小さいため、絶縁被膜１２及び酸化被膜１３に印加される圧力が強くなり、絶縁被膜１２及び酸化被膜１３を流動させ易い。そのため、電線１１の形状としては、断面円形状が好ましい。
【００３７】
本実施形態では、導電部材２０として、断面略Ｕ字形状のものを採用する例を示した。しかしながら、導電部材２０の形状としては、上記例に限定されるものではなく、例えば平板状のものを採用することもできる。しかしながら、上記したように、断面略Ｕ字形状であれば、基部２１と折り返し部２２との間に導電部材２０を挟持することができるので、被覆電線１０と導電部材２０との接触状態を良好に保った状態で、レーザ溶接することができる。そのため、導電部材２０の形状としては、断面略Ｕ字形状が好ましい。
【００３８】
本実施形態では、導電部材２０と被覆電線１０を加圧し、且つ、導電部材２０に電流を流す部材として、対をなす電極３０，３１を採用する例を示した。しかしながら、加圧し、通電を行う部材としては、上記例に限定されず、加圧と通電を行う操作を、異なる部材によってそれぞれ行っても良い。しかしながら、この場合、導電部材２０と丸型電線１１を仮接合するための装置構成が複雑化してしまう。したがって、上記例に示すように、対をなす電極３０，３１によって加圧と通電を行うほうが好ましい。
【００３９】
本実施形態では、電極３１から、導電部材２０の折り返し部２２、屈曲部２３、基部２１を介して、電極３０に電流が流れるようになっている例を示した。しかしながら、電極３０から、導電部材２０の基部２１、屈曲部２３、折り返し部２２を介して、電極３１に電流が流れるようにしても良い。
【００４０】
本実施形態では、折り返し部２２を介してレーザ光を照射する例を示した。しかしながら、レーザ光を丸型電線１１と導電部材２０との当接面に照射する方向としては、上記例に限定されず、例えば、基部２１を介してレーザ光を当接面に照射しても良い。
【００４１】
本実施形態では、レーザ光としてＹＡＧレーザを採用する例を示した。しかしながら、レーザ光の種類としては、上記例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態に係る接続方法によって得られた被覆電線の接続構造を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】準備工程を示す断面図である。
【図４】絶縁被膜除去工程を示す断面図である。
【図５】仮接合工程を示す断面図である。
【図６】レーザ溶接工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・・被覆電線
１１・・・丸型電線
１２・・・酸化被膜
１３・・・絶縁被膜
２０・・・導電部材
２３・・・屈曲部
３０，３１・・・電極
【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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【図６】
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