説明

ターミナル、モータ及び電気機器

【課題】アルミ線と銅線とを導通接続するとともに電食を防止する小型化されたターミナル(接続端子)、このターミナルを備えたモータ及び電気機器を得ること。
【解決手段】ニッケルメッキしたアルミ板17aを短冊状に形成したターミナル17であって、一端をJ字形に折り返し、該J字形折り返し部17cの内側のニッケルメッキ面でアルミ線18を挟み込んで熱カシメし、他端のニッケルメッキ面に銅線19をハンダ付け、超音波接合またはスポット溶接した。また、前記J字形折り返し部17cに、融点が250℃〜450℃の金属箔をインサートし、該金属箔により、絶縁被膜の融点が450℃以下のアルミ線18を挟み込んで熱カシメした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミ電線と銅電線とを導通接続するターミナル(接続端子)、このターミナルを備えたモータ及び電気機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、絶縁性の合成樹脂による電線接続部材の内部空間内に配置されたアルミ電線の心線部と銅電線の心線部とが直接接触しない状態で挿入配設されると共に、内部空間内に導電性樹脂が充填され、該導電性樹脂を介してアルミ電線の心線部と銅電線の心線部とが電気的に導通接続されてなる電食を防止するアルミ電線の接続構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、アルミ電線が接続される端子後端部をアルミ又はアルミ合金で形成し、相手方端子と接続される端子先端部を銅又は銅合金で形成し、前記端子後端部と端子先端部を接合して接合端子を構成し、この接合端子をコネクタハウジングに組み込み、前記端子後端部と端子先端部との接合部をコネクタハウジング内に充填した絶縁体で封止したアルミ電線用コネクタが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−229184号公報
【特許文献2】特開2004−111058号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来の技術によれば、アルミ電線(以下、アルミ線という。)と銅電線(以下、銅線という。)の接続部を封止するコネクタハウジングを必要とする。そのため、接続部が大型化してしまう、という問題があった。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アルミ線と銅線とを導通接続するとともに電食を防止する小型化されたターミナル(接続端子)、このターミナルを備えたモータ及び電気機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、一端をJ字形に折り返し、該J字形折り返し部の内側のニッケルメッキ面でアルミ線を挟み込んで熱カシメし、他端のニッケルメッキ面に銅線をハンダ付け、超音波接合またはスポット溶接したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、アルミ線と銅線とを導通接続するとともに電食を防止する小型化されたターミナル、このターミナルを備えたモータ及び電気機器が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1−1】図1−1は、本発明にかかるモータの実施の形態を示す部分断面図である。
【図1−2】図1−2は、実施の形態1のターミナルプレートを示す正面図である。
【図2】図2は、実施の形態1のターミナルを示す斜視図である。
【図3】図3は、実施の形態1のターミナルのヒュージング部を示す断面図である。
【図4】図4は、実施の形態1のターミナルの錫メッキ部の詳細を示す断面図である。
【図5】図5は、実施の形態2のターミナルのヒュージング部を示す断面図である。
【図6】図6は、実施の形態3のターミナルを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明にかかるターミナル、モータ及び電気機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0011】
実施の形態1.
図1−1は、本発明にかかるモータの実施の形態を示す部分断面図であり、図1−2は、実施の形態1のターミナルプレートを示す正面図であり、図2は、実施の形態1のターミナルを示す斜視図であり、図3は、実施の形態1のターミナルのヒュージング部を示す断面図であり、図4は、実施の形態1のターミナルの錫メッキ部の詳細を示す断面図である。
【0012】
図1−1及び図1−2に示すように、実施の形態のモータ90は、板金をプレス成型したハウジング11と、ハウジング11の中心に回転自在に支持された回転軸12と、回転軸12に支持された回転子13と、ハウジング11内に保持されティース14aにコイル15が巻回された固定子14と、固定子14の一側に配置されたターミナルプレート16と、ターミナルプレート16上に固定されたターミナル17と、を備えている。
【0013】
L字形片に形成されたターミナル17は、ターミナルプレート16への圧入、若しくは、ターミナルプレート16に設けられた固定ツメ16aにより、ターミナルプレート16に固定されている。コイル15を形成するマグネットワイヤー(アルミ線)18と電源線としてのリード銅線19は、ターミナル17を介して接続される。
【0014】
図2に示すように、実施の形態1のターミナル17は、両面を錫メッキ17bしたアルミ板(アルミ合金を含む。以下の実施の形態も同じ。)17aを短冊状に打ち抜き、中間部で略L字形に折り曲げてL字形片とし、一端をJ字形に折り返し、J字形折り返し部17cの内側の錫メッキ17b面でアルミ線18の端末を挟み込んで熱カシメ(ヒュージング)している。アルミ線18の絶縁皮膜には、融点が450℃以下のものを用いている。
【0015】
熱カシメ(ヒュージング)とは、図3に示すように、ターミナル17のJ字形折り返し部17cを溶接用電極70で挟んで通電し、J字形折り返し部17cを加熱してアルミ線18の表面の酸化被膜を破壊、除去し、アルミ線18とターミナル17の錫メッキ17b面とを抵抗溶接とカシメにより接合するものである。一方、銅線19の端末は、ターミナル17の他端の錫メッキ17b面にハンダ付けする。
【0016】
図4は、実施の形態1のターミナルの錫メッキ部の詳細を示す断面図である。実施の形態1のターミナル17は、アルミ板17aに、1層目の下地処理としてジンケード処理17eを行い、2層目の下地処理として、ニッケル下地処理、銅又は亜鉛下地処理17fを行い、3層目に錫メッキ17bを行なっている。
【0017】
2層目の下地処理として、ニッケル下地処理を選択すれば、耐食性が高く、拡散も少なく強固なため高温や塩害にも対応可能である。銅又は亜鉛下地処理は、一般環境で使用されるターミナル17の下地処理として有効である。ターミナル17が使用される環境や電線との接合方式により、適切な下地処理を選択する。
【0018】
以下に、ターミナル17の母材をアルミ板17aとし、表面に錫メッキ17bを施すことにより、アルミ線18とターミナル17とのヒュージング接合が良好となる理由を説明する。銅(融点:1080℃)とアルミ(融点:660℃)とは、融点が大きく異なり、抵抗溶接を行なうとき、温度コントロールが難しいが、アルミ線18と同一金属をターミナル17の母材に用いることにより、融点が同じになり、抵抗溶接時の温度コントロールが容易になる。
【0019】
しかしながら、図3に示すように、アルミ母材のターミナル17は、表面のアルミ酸化膜が、溶接用電極70とターミナル17との間の接触抵抗、及び、J字形折り返し部17cのターミナル17材料間の接触抵抗を不安定とし、電流経路が安定せず、ヒュージング接合が不良となる、という問題がある。
【0020】
これは、ターミナル17の表面のアルミ酸化膜により、ターミナル17と溶接用電極70との間の接触抵抗がばらつき、流れる電流にばらつきが生じ、また、J字形折り返し部17cのターミナル17材料間の接触抵抗のばらつきにより、図3に示すように、電流経路A、Bの電流がばらつき、その結果、ターミナル17で発生する熱量のばらつきが大きくなり、ヒュージング接合が不安定となるためである。
【0021】
そこで、ターミナル17のアルミ表面の接触抵抗を安定させるため、錫メッキ17bを施す。錫メッキ17bを施すことにより、溶接用電極70とターミナル17間、及び、ターミナル17材料間の接触抵抗を安定させ、電流経路A、Bの電流を安定させて良好なヒュージング接合を得ることができる。
【0022】
酸化アルミは、非常に抵抗が大きく、アルミ表面の酸化膜の有無、厚さにより、溶接用電極70とターミナル17間の接触抵抗が大きくばらつく。一方、錫は、酸化による抵抗変化がアルミに比べ小さく安定していて、接触抵抗への影響が少ない。また、錫は、アルミの共晶金属でありアルミとの相性がよい。
【0023】
また、ターミナル17のアルミ板17aと錫メッキ17bの界面には、酸素や湿気が存在せず、異種金属腐食の恐れがなく、腐食に対する信頼性が高い。また、銅線19とアルミ板17aに錫メッキ17bしたターミナル17とのハンダ接合は、ターミナル17の表面の錫メッキ17bにより、良好なハンダ濡れ性が確保され、ハンダ接合を安定させ、信頼性が向上する。
【0024】
なお、実施の形態1のターミナル17は、アルミ板17aの両側に錫メッキ17bを施したが、錫メッキ17bは、アルミ板17aの片面のみ、又は、アルミ線18、銅線19と接合される片面の一部分のみに施してもよい。この場合、J字形折り返し部17cは、図2に示すJ字形折り返し部17cとは反対側に折り返すようにする。
【0025】
実施の形態2.
図5は、実施の形態2のターミナルのヒュージング部を示す断面図である。図5に示すように、実施の形態2のターミナル17は、実施の形態1のターミナル17と同様のターミナルのJ字形折り返し部17cに、錫箔21をインサートし、錫箔21で、融点が450℃以下の絶縁被膜を有するアルミ線18の端末を挟み込んで熱カシメ(ヒュージング)している。
【0026】
ターミナル17のJ字形折り返し部17cに、アルミと共晶金属である錫箔21をインサートし、錫箔21でアルミ線18の端末を挟み込んでヒュージングすることにより、ターミナル17とアルミ線18との接触抵抗を安定させ、より安定したヒュージング接合を得ることができる。
【0027】
また、錫箔21をインサートすることにより、アルミ線18とターミナル17との接触抵抗が安定するだけでなく、アルミ線18のつぶれすぎを防ぐことができる。さらに、ヒュージングによりアルミ線18から溶融除去した絶縁皮膜の酸化物を、溶融した錫箔21とともに、カシメ部の外へ押し出すことができ、より安定したヒュージング接合を行なうことができる。
【0028】
実施の形態2のターミナル17では、融点が450℃以下の絶縁被膜を有するアルミ線18に対して、錫箔21を用いたが、融点が450以下の絶縁被膜を有するアルミ線18に対して、融点が250℃〜450℃の錫以外の金属箔を用いてもよい。また、融点が450℃以上の絶縁被膜を有するアルミ線18に対しては、融点が500℃以上の、銅箔等の金属箔を用いるようにする。
【0029】
モータ90のマグネットワイヤー(アルミ線)18の絶縁皮膜は、モータ90の耐熱グレードにより、耐熱温度を使い分ける必要があるが、融点が500℃以上の、銅箔等の金属箔をヒュージング接合に用いれば、高い耐熱グレードのモータ90へも、アルミ線18の適用が可能となる。
【0030】
実施の形態3.
図6は、実施の形態3のターミナルを示す斜視図である。図6に示すように、実施の形態3のターミナル37は、片面に錫メッキ37bを施したアルミ板37aを中央部が両端部よりも幅の狭い短冊状に打ち抜き、一端と他端の錫メッキ37b面に、夫々、アルミ線18の接続面とリード銅線19の接続面を設けている。
【0031】
アルミ線18の端末と錫メッキ37b面との接合、及び、リード銅線19の端末と錫メッキ37b面との接合は、パラレル方式のスポット溶接としている。パラレル方式のスポット溶接とは、同一平面上に電線を並べて配置し抵抗溶接する方法である。なお、パラレル方式のスポット溶接に替えて、超音波接合としてもよい。
【0032】
実施の形態3のターミナル37は、実施の形態1のターミナル17と同様に、ターミナル37表面の錫メッキ37bにより電線とターミナル37間の接触抵抗が安定し、抵抗溶接により合金相を形成しての接合構造となるため、異種金属腐食の発生がなく、信頼性の高い接合構造が得られる。実施の形態3のターミナル37は、接合部の薄型化が可能であり、モータ90の小型化にも有利である。
【0033】
また、実施の形態3のターミナル37は、表面の錫メッキ37bをニッケルメッキに替え、アルミ線18と超音波接合を行なうことも可能である。
【0034】
なお、以上説明した実施の形態1〜3のターミナルは、モータ以外の電気機器にも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
以上のように、本発明にかかるターミナルは、固定子コイルをアルミ線で形成した小型誘導機モータ及びその他の電気機器に有用である。
【符号の説明】
【0036】
11 ハウジング、12 回転軸、13 回転子、14 固定子、14a ティース、15 コイル、16 ターミナルプレート、16a 固定ツメ、17,37 ターミナル(接続端子)、17a,37a アルミ板、17b,37b 錫メッキ、17c J字形折り返し部、17e ジンケード処理、17f ニッケル下地処理、銅又は亜鉛下地処理、18 アルミ線(マグネットワイヤー)、19 リード銅線、21 錫箔(銅箔)、70 溶接用電極、90 モータ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、
一端をJ字形に折り返し、該J字形折り返し部の内側のニッケルメッキ面でアルミ線を挟み込んで熱カシメし、他端のニッケルメッキ面に銅線をハンダ付け、超音波接合またはスポット溶接したことを特徴とするターミナル。
【請求項2】
前記J字形折り返し部に、融点が250℃〜450℃の金属箔をインサートし、該金属箔により、絶縁被膜の融点が450℃以下のアルミ線を挟み込んで熱カシメしたことを特徴とする請求項1に記載のターミナル。
【請求項3】
前記金属箔は、錫箔であることを特徴とする請求項2に記載のターミナル。
【請求項4】
前記J字形折り返し部に、融点が500℃以上の金属箔をインサートし、該金属箔により、絶縁被膜の融点が450℃以上のアルミ線を挟み込んで熱カシメしたことを特徴とする請求項1に記載のターミナル。
【請求項5】
前記金属箔は、銅箔であることを特徴とする請求項4に記載のターミナル。
【請求項6】
前記ニッケルメッキは、前記アルミ板の片面のみ又は片面の一部分のみに施されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のターミナル。
【請求項7】
前記アルミ板を中間部で折り曲げ、略L字形に形成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のターミナル。
【請求項8】
ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、
一端のニッケルメッキ面とアルミ線との接合、及び、他端のニッケルメッキ面と銅線との接合を、パラレル方式のスポット溶接で行なうことを特徴とするターミナル。
【請求項9】
ニッケルメッキしたアルミ板を短冊状に形成したターミナルであって、
一端のニッケルメッキ面とアルミ線との接合、及び、他端のニッケルメッキ面と銅線との接合を、超音波接合で行なうことを特徴とするターミナル。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか1つに記載のターミナルをターミナルプレートに備え、該ターミナルを介して固定子のコイルのアルミ線とリード銅線とを接続したことを特徴とするモータ。
【請求項11】
請求項1〜9のいずれか1つに記載のターミナルを備え、該ターミナルを介してアルミ線と銅線とを接続したことを特徴とする電気機器。

【図1−1】
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【図1−2】
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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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【公開番号】特開2013−20983(P2013−20983A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−228021(P2012−228021)
【出願日】平成24年10月15日(2012.10.15)
【分割の表示】特願2009−181648(P2009−181648)の分割
【原出願日】平成21年8月4日(2009.8.4)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】