ヒュージング方法
【課題】アルミ線と銅端子とを一層確実に高品質で接合することができるヒュージング方法を提供する。
【解決手段】アルミ線２２と銅端子であるスリット型端子２０とを接合するヒュージング方法では、アルミ線２２の接合部及びスリット型端子２０の接合部のうち、少なくとも一方の前記接合部に亜鉛を含む金属によるメッキ３８を施す工程と、アルミ線２２及びスリット型端子２０を互いに所定の接合位置に配置する工程と、アルミ線２２及びスリット型端子２０を電極４０、４２で加圧及び通電し、メッキ３８を溶融させて接合する工程とを有する。
【解決手段】アルミ線２２と銅端子であるスリット型端子２０とを接合するヒュージング方法では、アルミ線２２の接合部及びスリット型端子２０の接合部のうち、少なくとも一方の前記接合部に亜鉛を含む金属によるメッキ３８を施す工程と、アルミ線２２及びスリット型端子２０を互いに所定の接合位置に配置する工程と、アルミ線２２及びスリット型端子２０を電極４０、４２で加圧及び通電し、メッキ３８を溶融させて接合する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ線と銅端子とを接合するヒュージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータに使用されるコンミテータの端子に巻線（マグネットワイヤ、ｍａｇｎｅｔ ｗｉｒｅ）を接続する方法として、従来から、端子で巻線の一部を挟持し、電極で加圧及び通電することにより接合するヒュージング方法が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、表面に樹脂の絶縁被膜が施された銅線と、銅合金の端子とをヒュージングで接合する方法が記載されている。このヒュージング方法では、線径の小さい銅線であっても断線を生じることなく良好に接合するため、先ず、端子の接合部に前記絶縁被膜よりも低融点の金属膜を形成しておく。次に、前記絶縁被膜を溶かし、銅線は溶かさない程度の熱（電流）を発生させることにより、前記金属膜を溶融させ、これにより銅線と端子とを接合する。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１５８１０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、例えば、モータ等の各製品分野では、巻線として上記の銅線よりも低コストで軽量なアルミニウム線（以下、アルミ線ともいう）を用いることが検討されている。
【０００６】
しかしながら、アルミ線と銅端子とを接合する場合には、アルミが銅よりも低融点であることやぬれ性等の問題から、例えば、上記特許文献１に記載の方法のように単に低融点の金属膜を形成するだけでは確実に接合することが難しい。特にアルミ線では、電食（電蝕）の問題等もあることから、より確実に接合でき、しかも耐久性の高い接合方法が求められている。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、アルミ線と銅端子とを一層確実に高品質で接合することができるヒュージング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】
本発明に係るヒュージング方法は、アルミ線と銅端子とを接合するヒュージング方法であって、前記アルミ線の接合部及び前記銅端子の接合部のうち、少なくとも一方の前記接合部に亜鉛を含む金属をメッキする第１工程と、前記第１工程の後、前記アルミ線及び銅端子を互いに所定の接合位置に配置する第２工程と、前記第２工程の後、前記アルミ線及び前記銅端子を電極で加圧及び通電し、前記メッキを溶融させて接合する第３工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
このような方法によれば、接合部間に介在した亜鉛を含むメッキが接合時に溶融するため、当該溶融したメッキによりアルミ線と銅端子との間の隙間を塞いだ状態で接合することができる。このため、前記隙間に水分等が浸入して電食を生じることを有効に防止し、高品質な接合を行うことができ、接続部の接合強度及び耐久性を確保することができる。
【００１０】
この場合、前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるスリットを有するスリット型端子であり、前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記スリット内面のうち、少なくとも一方に前記亜鉛を含む金属をメッキする工程を行うようにすると、アルミ線とスリット型端子とをヒュージングによって確実に且つ容易に接合することができる。
【００１１】
一方、前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型の端子であり、前記第１工程より前に、前記フックの内面に突起部を形成する工程を行い、前記第１工程では、前記フックの内面に前記メッキを施すと共に、前記第２工程では、前記絶縁被膜が設けられたままの前記アルミ線を前記フックの前記突起部に対応して配置することができる。ここで「フック型の端子」とは、一部が折り曲げられて突出したフック形状部を有する端子であって、その折り曲げられたフックの内側にアルミ線を挟持することにより接合することができる端子である。本発明態様によれば、アルミ線とフック型端子とを接合する際、アルミ線の絶縁被膜を除去する必要がなく、一層迅速に且つ容易に接合を行うことができる。
【００１２】
また、前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型の端子であり、前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記フック内面のうち、少なくとも一方に前記メッキを施す工程を行うようにすると、アルミ線とフック型端子とをヒュージングによって確実に且つ容易に接合することができる。
【００１３】
なお、前記メッキには、前記亜鉛とアルミニウムを含む金属、又は、前記亜鉛と錫とを含む金属を用いると、アルミ線と銅端子との間を一層確実に高品質で接合できるため好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アルミ線と銅端子とをヒュージングで接合するに際し、少なくとも一方の接合部に亜鉛を含むメッキを施しておくことにより、該メッキを接合時に溶融させて両者を接合する。これにより、溶融したメッキがアルミ線と銅端子との間の隙間を塞いだ状態で接合がなされるため、前記隙間に水分等が浸入して電食を生じることを有効に防止し、高品質な接合を行うことができ、接続部の接合強度及び耐久性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るヒュージング方法について、この方法により整流子モータのコンミテータ（整流子）と巻線を接合する場合を例示して好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒュージング方法を適用した整流子モータ用の回転子（ロータ）１０の平面図である。
【００１７】
図１に示すように、回転子１０は、外周面から所定深さで放射状に形成された複数のスロット１２を有する略円柱形状の鉄心１４と、鉄心１４の中心を軸線方向に貫通し固定された回転軸１６と、回転軸３に圧入され固定された略円柱形状のコンミテータ（整流子）１８とを備える。さらに、回転子１０には、鉄心１４のスロット１２内に巻装収納されると共に、図１の平面視で鉄心１４の両端側で回転軸１６に巻回され、一部がコンミテータ１８のスリット型端子（銅端子）２０に電気的に接続される巻線であるアルミ線（アルミマグネットワイヤ、アルミニウム線）２２が設けられている。
【００１８】
鉄心１４は、薄板からなるコア板２４を軸線方向に複数枚積層することで形成されており、積層された外周面には前記スロット１２を間に有する複数の略円弧状のコア片２６が形成されている。また、スロット１２の内壁面には、アルミ線２２と鉄心１４とを絶縁する絶縁板２８が設けられている。
【００１９】
コンミテータ１８は、回転軸１６に嵌挿される内部の基部３０の外周面に前記コア片２６と同数の整流子片３２が設けられると共に、鉄心１４側の周状の縁部には、前記整流子片３２の外周面が放射状に突出した複数の前記スリット型端子２０を有する端子台３４が形成されている。整流子片３２は、銅又は銅合金で形成され、各整流子片３２間には薄い絶縁部材３５が介在している。また、コンミテータ１８では、鉄心１４側端部に拡径したフランジ状の端子台３４より小径の外周面を、図示しないブラシが接触する接触面３６として設けている。
【００２０】
図３Ａは、図１のアルミ線２２の軸直角方向の断面構造を示している。アルミ線２２は、図３Ａに示すように、芯材である芯線２２ａの外表面が絶縁被膜２２ｂで囲繞された被覆線である。芯線２２ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。絶縁被膜２２ｂは、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミドイミド等といった樹脂材料で形成されている。
【００２１】
基本的には以上のように構成される回転子１０では、上記したように、アルミニウム系材料からなるアルミ線２２が、銅系材料からなるコンミテータ１８のスリット型端子２０に挿入及び接合され、互いに電気的に接続される。
【００２２】
そこで、次に、本第１の実施形態に係るヒュージング方法について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本第１の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートであり、図３Ａ〜図３Ｄは、図２に示す各工程でのアルミ線２２及びスリット型端子２０の状態を模式的に示す図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う一部省略断面図である。
【００２３】
このヒュージング方法では、図２のステップＳ１、Ｓ２でコンミテータ１８の形成及び所定の加工を行うと共に、ステップＳ３、Ｓ４でアルミ線２２に所定の加工を行った後、ステップＳ５〜Ｓ７でアルミ線２２及びスリット型端子２０をヒュージング（熱カシメ）によって接合する。
【００２４】
先ず、ステップＳ１では、所定の形状に形成した基部３０の外周面に整流子片３２及び絶縁部材３５等の各部品を固定して、スリット型端子２０を有する端子台３４を形成し、これによりコンミテータ１８を形成する。
【００２５】
ステップＳ２では、コンミテータ１８のアルミ線２２との接合部となるスリット型端子２０のスリット内側にメッキ３８を施す（図３Ｂ参照）。メッキ３８は、少なくともアルミ線２２との接合部であるスリット内側に施すが、例えば、整流子片３２全体にまとめて施すこともできる。なお、整流子片３２全体にメッキを施した場合には、メッキ処理後、ブラシが接触する接触面３６の表面に形成されたメッキを剥離又は研磨によって除去することが必要である。
【００２６】
前記メッキ３８としては、亜鉛（Ｚｎ）を含む金属（合金）を用いることが好ましく、例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金（亜鉛−アルミニウム系合金）やＺｎ−Ｓｎ系合金（亜鉛−すず系合金）等、いわゆるアルミニウム用はんだを用いることが好適である。すなわち、Ｚｎ−Ａｌ系合金としては、例えば、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金（重量％で亜鉛９５％、アルミニウム５％）が挙げられ、Ｚｎ−Ｓｎ系合金としては、例えば、８０Ｚｎ−２０Ｓｎ合金（重量％で亜鉛８０％、すず２０％）が挙げられ、Ｓｎ−Ｚｎ系合金としては、例えば９１Ｓｎ−９Ｚｎ合金（重量％ですず９１％、亜鉛９％）が挙げられる。当然、上記の９５Ｚｎ−５Ａｌ合金や８０Ｚｎ−２０Ａｌ合金等には、不可避的な不純物を含んでいてもよい。さらに、メッキ３８には、上記の２元系合金以外にも、３元系合金等といった多元系合金を用いることもできる。
【００２７】
一方、ステップＳ３では、アルミ線２２のうちのスリット型端子２０のスリット内に挿入される部分である接合部の絶縁被膜２２ｂを除去し、当該接合部の芯線２２ａを露出させる（図３Ａ参照）。
【００２８】
そこで、ステップＳ４では、上記ステップＳ３で絶縁被膜２２ｂを除去した部分（接合部）の外周面にメッキ３８を施す（図３Ｂ参照）。この場合、アルミ線２２（アルミの芯線２２ａ）に対するメッキ３８についても、上記のスリット型端子２０に施すメッキ３８と同様なものを用いればよい。つまり、アルミ線２２（芯線２２ａ）に対しても、亜鉛を含む金属として、例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金（９５Ｚｎ−５Ａｌ合金）やＺｎ−Ｓｎ系合金（８０Ｚｎ−２０Ｓｎ合金）等をメッキする。
【００２９】
上記ステップＳ１〜Ｓ４により接合準備が完了すると、次に、ステップＳ５において、アルミ線２２及びスリット型端子２０を互いに所定の接合位置に配置する。すなわち、当該ステップＳ５では、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、スリット型端子２０のメッキ３８を施したスリット内に、アルミ線２２のメッキ３８を施した接合部を挿入する。なお、図３Ｃでは１つのスリット内にアルミ線２２を２層で挿入する例を図示しているが、勿論、１層や３層以上であってもよい。
【００３０】
続いて、ステップＳ６では、先ず、スリット型端子２０に対して電極４０を上部から当ててセットする（図３Ｃ参照）。同時に、コンミテータ１８を構成する整流子片３２の接触面３６に対し、前記電極４０と対になる電極４２を当ててセットする（図１参照）。つまり、本実施形態では、インダイレクト式の抵抗溶接によって両者を接合し、以下の実施形態でも同様である。なお、図１では、一方の電極４０の当接位置の一例を２点鎖線による四角形状に参照符号４０を付して図示すると共に、これに対応する他方の電極４２の当接位置の一例を２点鎖線による四角形状に参照符号４２を付して図示している。また、電極４０及び電極４２としては、例えば、タングステン電極を用いるとよい。
【００３１】
そこで、ステップＳ７では、先ず、スリット型端子２０に上部から当てた電極４０を加圧して、スリット型端子２０内にアルミ線２２を押し込む。この電極４０によるアルミ線２２及びスリット型端子２０への押圧力は、例えば、銅線と銅端子とをヒュージングする場合に比べて十分に小さな力がよく、スリット型端子２０内にアルミ線２２同士を密着させつつ軽く押し込む程度がよい。なお、図３Ｄでは、理解の容易のため、電極４０によるスリット型端子２０の凹みを多少誇張して図示しているが、実際には、スリット型端子２０の外表面に電極４０の跡が僅かに残る程度の加圧力で押圧するとよい。
【００３２】
ステップＳ７では、さらに、上記加圧に続けて又は略同時に、これら電極４０、４２間に所定の電流を通電する。すなわち、例えば、電極４０側をプラス極、電極４２側をマイナス極としてスリット型端子２０及びアルミ線２２側から接触面３６側へと通電し、スリット型端子２０及びアルミ線２２の接合部近傍を加熱する。
【００３３】
この場合、前記通電される電流値としては、メッキ３８が溶融する温度以上（例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金では３５０℃程度以上、Ｚｎ−Ｓｎ系合金では２８０℃程度以上、Ｓｎ−Ｚｎ系合金では１９８℃程度以上）であり、且つ、芯線２２ａが溶融する温度未満（例えば、アルミニウムの融点である６６０℃程度未満）、例えば、４００〜５００℃程度になるように設定する。これにより、芯線２２ａやスリット型端子２０が溶融し損傷することなく、これらの間に介在されたメッキ３８のみを適切に溶融させることができ、図３Ｄに示すように、アルミ線２２とスリット型端子２０とを確実に接合することができる。
【００３４】
以上のように、本第１の実施形態に係るヒュージング方法によれば、アルミ線２２と銅端子であるスリット型端子２０とを接合するに際し、接合部間に亜鉛を含む金属からなるメッキ３８を介在させると共に、該メッキ３８を溶融可能で、芯線２２ａ及びスリット型端子２０を溶融不能な程度に加熱可能な電流を通電する。
【００３５】
これにより、メッキ３８を適切に溶融させ、アルミ線２２（芯線２２ａ）を実質的に損傷させることなくスリット型端子２０と確実に接合することができる。さらに本実施形態によれば、メッキ３８として亜鉛を含む金属を用い、接合時には当該メッキ３８が溶融してアルミ線２２とスリット型端子２０との間の隙間を完全に塞ぐため、前記隙間に水分等が浸入して電食（電蝕）を生じることを有効に防止して高品質な接合を行うことができ、接続部の接合強度及び耐久性を向上させることができる。
【００３６】
なお、図２のステップＳ２、Ｓ４では、スリット型端子２０及びアルミ線２２へのメッキ３８として、亜鉛を含む金属を用いるものとして説明したが、当該亜鉛を含むメッキ３８はスリット型端子２０及びアルミ線２２のうち、少なくとも一方に施されていれば上記効果を得ることができる。この場合、例えば、上記ステップＳ２において、亜鉛を含むメッキに代えてスリット型端子２０側にすず（Ｓｎ）をメッキしてもよい。上記ステップＳ１で示すコンミテータ１８の形成は、通常、ヒュージングによる接合工程と、別工場や別工程で実施されることが多く、この場合には、整流子片３２側にすずメッキが施されていることが多いため、実質的にステップＳ２を省略して一層迅速な接合が可能となるからである。
【００３７】
また、図２のステップＳ６、Ｓ７では、アルミ線２２及びスリット型端子２０側に対応する電極４０として、１つのスリット型端子２０に対応する形状からなるものを例示したが、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、電極４０に代えて、２つのスリット型端子２０を跨ぐ形状の大型の電極４４を用いてもよい。そうすると、アルミ線２２及びスリット型端子２０の接合を一層迅速に行うことができる。
【００３８】
次に、主に図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係るヒュージング方法について説明する。なお、図５〜図７において、図１〜図４に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下同様とする。
【００３９】
本第２の実施形態に係るヒュージング方法は、整流子モータ用の回転子１０に用いられるコンミテータとして、図１のスリット型端子２０を有するコンミテータ１８に代えて、図５に示すフック型端子５０を有するコンミテータ１８ａを用い、該フック型端子５０とアルミ線２２とを接合する方法である。
【００４０】
図５に示すように、コンミテータ１８ａは、回転軸１６（図１参照）に嵌挿される内部の基部３０の外周面に前記コア片２６（図１参照）と同数の整流子片５２が設けられると共に、鉄心１４側となる周状の縁部には、前記整流子片５２の外周面が放射状に突出し、屈曲して折り返された複数のフック型端子５０を有して端子台が形成されている。つまり、コンミテータ１８ａでは、フック型端子５０の屈曲片（フック）５４の内側にアルミ線２２が挟持され接合される。
【００４１】
そこで、次に、本第２の実施形態に係るヒュージング方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本第２の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートであり、図７Ａ〜図７Ｄは、図６に示す各工程でのアルミ線２２及びフック型端子５０の状態を模式的に示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図である。
【００４２】
先ず、図６のステップＳ１１では、上記ステップＳ１と略同様に、所定の形状に形成した基部３０の外周面に整流子片５２及び絶縁部材３５等の各部品を固定して、フック型端子５０を有する端子台を形成し、これにより所望のコンミテータ１８ａを形成する。
【００４３】
ステップＳ１２では、図７Ａに示すように、フック型端子５０の内側に、その幅方向に沿って延在する複数の突起（突起部）５６を形成する。なお、突起５６は、上記ステップＳ１１で整流子片５２をプレス加工等で形成する際、同時にプレス加工等により形成してもよい。また、突起５６の形状は、幅方向に延在する形状（いわゆる、平目）でも良いし、平面的に見て複数の点状（いわゆる、複目又は鬼目）としても良い。後述する接合工程においてアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを貫通することができる高さに形成されていれば良い。
【００４４】
続いて、ステップＳ１３では、コンミテータ１８ａのアルミ線２２との接合部となるフック型端子５０の突起５６を含むフック内側にメッキ３８を施す（図７Ｂ参照）。メッキ３８は、上記第１の実施形態で説明したものと同種のもの（亜鉛を含む金属）を用いればよい。また、メッキ３８は、少なくともアルミ線２２との接合部となるフック内側だけでなく、例えば、整流子片５２全体にまとめて施してもよい。ただしこの場合、ブラシが接触する接触面３６（すなわち、電極４０ａ、４０ｂ、４２が接触する部分）のメッキ３８は、例えば剥離、研磨等によって除去する必要がある。
【００４５】
上記ステップＳ１１〜Ｓ１３により接合準備が完了すると、次に、ステップＳ１４において、アルミ線２２及びフック型端子５０を互いに所定の接合位置に配置する。すなわち、当該ステップＳ１４では、図７Ｃに示すように、フック型端子５０のメッキ３８を施したフック内に、アルミ線２２の接合部を挿入し係合させる。この際、本第２の実施形態に係るヒュージング方法では、アルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを予め除去しておく必要がなく、つまり、絶縁被膜２２ｂが設けられたままのアルミ線２２をフック内に配置することができる。
【００４６】
続いて、ステップＳ１５では、先ず、フック型端子５０に対して屈曲片５４の上部から電極４０ａを当ててセットする（図７Ｃ参照）。同時に、コンミテータ１８ａを構成する整流子片５２の接触面３６に対し、前記電極４０ａと対になる電極４２を当てる（図５参照）。この場合、フック型端子５０側にセットされる電極４０ａは、上記電極４０と略同様な機能及び構成のものでよいが、図７Ｃに示すように、フック型端子５０の屈曲片５４を覆うような段付き形状の先端を有している。後述するステップＳ１６において、屈曲片５４の折り曲げを容易に且つ安定して行うことができるからである。なお、電極４０ａに代えて、先端が傾斜形状の電極４０ｂ（図８参照）を用いても同様な効果を得ることができるが、勿論、上記の電極４０のように屈曲片５４の上面にのみ当接するような形状であってもよい。また、図５でも図１と同様、一方の電極４０ａ（４０ｂ）の当接位置及び他方の電極４２の当接位置の一例をそれぞれ２点鎖線による四角形状に参照符号を付して図示している。
【００４７】
そこで、ステップＳ１６では、先ず、フック型端子５０の屈曲片５４に上部から当てた電極４０ａを加圧し、当該屈曲片５４をさらに折り曲げてその内側にアルミ線２２を挟持する。そうすると、図７Ｄから諒解されるように、フック内側の突起５６がアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂに噛み付いて貫通し、つまりフック型端子５０と芯線２２ａとが通電可能に接触される。なお、この電極４０ａによるアルミ線２２及びフック型端子５０への押圧力についても上記第１の実施形態の場合と略同様であり、屈曲片５４を折り曲げることができ、且つ、フック型端子５０内にアルミ線２２を密着させつつ挟持する程度でよい。
【００４８】
ステップＳ１６では、さらに、上記加圧に続けて又は略同時に、これら電極４０ａ、４２間に所定の電流を通電する。これにより、上記第１の実施形態の場合と同様、芯線２２ａやフック型端子５０が溶融することなく、これらの間に介在されたメッキ３８のみが溶融するため、図７Ｄや図８に示すように、アルミ線２２とフック型端子５０とを確実に接合することができる。
【００４９】
以上のように、本第２の実施形態に係るヒュージング方法によれば、アルミ線２２と銅端子であるフック型端子５０とを接合するに際し、亜鉛を含むメッキ３８を介在させている。これにより、上記第１の実施形態の場合と同様に、アルミ線２２とフック型端子５０との間の隙間をメッキ３８により完全に塞ぐことができるため、電食を防止して接続部の耐久性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、本第２の実施形態によれば、フック型端子５０の内側に突起５６を形成し、該突起５６によりアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを貫通するように構成している。このため、接合準備工程でアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを除去する工程や被膜除去部にメッキを施す工程を省略することができ、極めて迅速且つ容易に接合を行うことができる。なお、このように絶縁被膜２２ｂを設けたまま接合を行った場合には、局所的に芯線２２ａの中に溶けた絶縁被膜２２ｂが浸入する可能性も考えられるが、本実施形態の場合には、接合部周辺で溶けたメッキ３８（アルミニウム用はんだ）が流動し、前記絶縁被膜２２ｂを流し出し、芯線２２ａへの浸入を抑えることができる。また、絶縁被膜２２ｂが残った場合においても、当該絶縁被膜２２ｂを突起５６が貫通して芯線２２ａと電気的に導通することができる。
【００５１】
次に、主に図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施形態の変形例に係るヒュージング方法について説明する。図９は、本変形例に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートであり、図１０Ａ〜図１０Ｄは、図９に示す各工程でのアルミ線２２及びフック型端子５０の状態を模式的に示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図である。
【００５２】
このヒュージング方法では、先ず、図９のステップＳ２１、Ｓ２２に示すコンミテータ１８ａ（図５参照）の形成及び加工に係る工程において、図６のステップＳ１１、Ｓ１３と略同様な工程を行う一方、図６のステップＳ１２に対応する工程を行わない。一方、図９のステップＳ２３、Ｓ２４において、図２のステップＳ３、Ｓ４と同様に、アルミ線２２に所定の加工を行う工程を実施する。
【００５３】
すなわち、先ず、ステップＳ２１でコンミテータ１８ａを形成し、ステップＳ２２でフック型端子５０のフック内側にメッキ３８を施す（図１０Ｂ参照）。
【００５４】
一方、ステップＳ２３では、アルミ線２２のフック型端子５０のフック内に挿入される接合部の絶縁被膜２２ｂを除去し、当該接合部の芯線２２ａを露出させる（図１０Ａ参照）。そこで、ステップＳ２４では、上記ステップＳ２３で絶縁被膜２２ｂを除去した接合部の外周面にメッキ３８を施す（図１０Ｂ参照）。
【００５５】
この場合、アルミ線２２（芯線２２ａ）及びフック型端子５０に対するメッキ３８についても、上記実施形態の場合と同様に、亜鉛を含む金属、例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金（９５Ｚｎ−５Ａｌ合金）やＺｎ−Ｓｎ系合金（８０Ｚｎ−２０Ｓｎ合金）等を用いればよい。
【００５６】
そこで、ステップＳ２５では、アルミ線２２（芯線２２ａ）及びフック型端子５０を所定の接合位置に配置する。すなわち、当該ステップＳ２５では、図１０Ｂに示すように、フック型端子５０のメッキ３８を施したフック内に、アルミ線２２のメッキ３８を施した接合部を挿入する。
【００５７】
続いて、ステップＳ２６では、先ず、フック型端子５０に対し屈曲片５４の上部から電極４０ａを当ててセットする（図５及び図１０Ｃ参照）。同時に、コンミテータ１８ａを構成する整流子片５２の接触面３６に対し、前記電極４０ａと対になる電極４２を当ててセットする（図５及び図１０Ｃ参照）。勿論、この場合にも、電極４０ａに代えて電極４０ｂ（図８参照）を用いてもよく、電極４０と同様に屈曲片５４にのみ対応するものを用いることもできる。
【００５８】
そこで、ステップＳ２７では、先ず、フック型端子５０の屈曲片５４に上部から当てた電極４０を加圧し、当該屈曲片５４をさらに折り曲げてその内側にアルミ線２２を挟持する。上記第２の実施形態の場合と同様に、この電極４０によるアルミ線２２及びフック型端子５０への押圧力は、屈曲片５４を折り曲げ、フック型端子５０内にアルミ線２２を密着させつつ挟持する程度でよい。
【００５９】
ステップＳ２７では、さらに、上記加圧に続けて又は略同時に、これら電極４０、４２間に所定の電流を通電する。これにより、上記第１及び第２の実施形態の場合と同様、芯線２２ａやフック型端子５０が溶融することなく、これらの間に介在されたメッキ３８のみが溶融するため、図１０Ｄに示すように、アルミ線２２とフック型端子５０とを確実に接合することができる。
【００６０】
このように、本変形例に係るヒュージング方法は、図５に示すフック型端子５０を有するコンミテータ１８ａに対し、上記第１及び第２に実施形態に係るヒュージング方法を混在させて実施する方法である。この場合、フック型端子５０に突起５６を形成する工程が不要であるため、例えば、フック型端子５０が極めて小型の場合等、製造条件等によって有効に用いることができる。なお、当該変形例においても、上記第１の実施形態の場合と略同様に、亜鉛を含むメッキ３８はフック型端子５０及びアルミ線２２のうち、少なくとも一方に施されていればよく、例えば、ステップＳ２２において、亜鉛を含むメッキに代えてフック型端子５０側にすず（Ｓｎ）をメッキしておくことも可能である。
【００６１】
本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００６２】
例えば、上記各実施形態では、銅端子として整流子モータに用いるコンミテータ１８、１８ａのスリット型端子２０及びフック型端子５０を例示して説明したが、本発明はこれ以外にも各種電気機器等において、銅端子とアルミ線とを接合する場合に好適に適用可能である。
【００６３】
また、上記実施形態では、メッキ３８を溶融させる熱源として電極に通電して加熱する方法を例示したが、例えば、レーザ溶接方法によりメッキ３８を溶融させて接合することもでき、要は、亜鉛を含むメッキを溶融可能で、アルミ線及び銅端子を溶融不能な程度に接合部を加熱することができる方法であれば用いることができる。
【００６４】
また、メッキ３８に加えて端子の接合部にフラックス等の薬品を用いることができる。こうすれば、メッキ表面の酸化膜を除去することができ、接合性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒュージング方法を適用した整流子モータ用の回転子の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａは、図２に示すヒュージング方法においてアルミ線の絶縁被膜を除去する工程を示す一部省略断面図であり、図３Ｂは、絶縁被膜を除去したアルミ線及びスリット型端子にメッキを施す工程を示す図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う一部省略断面図であり、図３Ｃは、メッキを施したアルミ線及びスリット型端子を接合位置に配置し、電極をセットした状態を示す一部省略断面図であり、図３Ｄは、接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図４】図４Ａは、図３Ｃに示す電極を別の電極に代えた変形例を示す一部省略断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す電極を用いてヒュージングによる接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るヒュージング方法で巻線を接合するコンミテータの平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７Ａは、図６に示すヒュージング方法においてフック型端子に突起を形成する工程を示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図であり、図７Ｂは、フック端子の内側にメッキを施す工程を示す一部省略断面図であり、図７Ｃは、アルミ線及びメッキを施したフック型端子を接合位置に配置し、電極をセットした状態を示す一部省略断面図であり、図７Ｄは、接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図８】図６に示すヒュージング方法において他の形状の電極を用いて接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の変形例に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０Ａは、図９に示すヒュージング方法においてアルミ線の絶縁被膜を除去する工程を示す一部省略断面図であり、図１０Ｂは、絶縁被膜を除去したアルミ線及びスリット型端子にメッキを施す工程を示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図であり、図１０Ｃは、メッキを施したアルミ線及びフック型端子を接合位置に配置し、電極をセットした状態を示す一部省略断面図であり、図１０Ｄは、接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…回転子 １４…鉄心
１６…回転軸 １８、１８ａ…コンミテータ
２０…スリット型端子 ２２…アルミ線
２２ａ…芯線 ２２ｂ…絶縁被膜
３８…メッキ
４０、４０ａ、４０ｂ、４２、４４…電極
５０…フック型端子 ５６…突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ線と銅端子とを接合するヒュージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータに使用されるコンミテータの端子に巻線（マグネットワイヤ、ｍａｇｎｅｔ ｗｉｒｅ）を接続する方法として、従来から、端子で巻線の一部を挟持し、電極で加圧及び通電することにより接合するヒュージング方法が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、表面に樹脂の絶縁被膜が施された銅線と、銅合金の端子とをヒュージングで接合する方法が記載されている。このヒュージング方法では、線径の小さい銅線であっても断線を生じることなく良好に接合するため、先ず、端子の接合部に前記絶縁被膜よりも低融点の金属膜を形成しておく。次に、前記絶縁被膜を溶かし、銅線は溶かさない程度の熱（電流）を発生させることにより、前記金属膜を溶融させ、これにより銅線と端子とを接合する。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１５８１０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、例えば、モータ等の各製品分野では、巻線として上記の銅線よりも低コストで軽量なアルミニウム線（以下、アルミ線ともいう）を用いることが検討されている。
【０００６】
しかしながら、アルミ線と銅端子とを接合する場合には、アルミが銅よりも低融点であることやぬれ性等の問題から、例えば、上記特許文献１に記載の方法のように単に低融点の金属膜を形成するだけでは確実に接合することが難しい。特にアルミ線では、電食（電蝕）の問題等もあることから、より確実に接合でき、しかも耐久性の高い接合方法が求められている。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、アルミ線と銅端子とを一層確実に高品質で接合することができるヒュージング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】
本発明に係るヒュージング方法は、アルミ線と銅端子とを接合するヒュージング方法であって、前記アルミ線の接合部及び前記銅端子の接合部のうち、少なくとも一方の前記接合部に亜鉛を含む金属をメッキする第１工程と、前記第１工程の後、前記アルミ線及び銅端子を互いに所定の接合位置に配置する第２工程と、前記第２工程の後、前記アルミ線及び前記銅端子を電極で加圧及び通電し、前記メッキを溶融させて接合する第３工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
このような方法によれば、接合部間に介在した亜鉛を含むメッキが接合時に溶融するため、当該溶融したメッキによりアルミ線と銅端子との間の隙間を塞いだ状態で接合することができる。このため、前記隙間に水分等が浸入して電食を生じることを有効に防止し、高品質な接合を行うことができ、接続部の接合強度及び耐久性を確保することができる。
【００１０】
この場合、前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるスリットを有するスリット型端子であり、前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記スリット内面のうち、少なくとも一方に前記亜鉛を含む金属をメッキする工程を行うようにすると、アルミ線とスリット型端子とをヒュージングによって確実に且つ容易に接合することができる。
【００１１】
一方、前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型の端子であり、前記第１工程より前に、前記フックの内面に突起部を形成する工程を行い、前記第１工程では、前記フックの内面に前記メッキを施すと共に、前記第２工程では、前記絶縁被膜が設けられたままの前記アルミ線を前記フックの前記突起部に対応して配置することができる。ここで「フック型の端子」とは、一部が折り曲げられて突出したフック形状部を有する端子であって、その折り曲げられたフックの内側にアルミ線を挟持することにより接合することができる端子である。本発明態様によれば、アルミ線とフック型端子とを接合する際、アルミ線の絶縁被膜を除去する必要がなく、一層迅速に且つ容易に接合を行うことができる。
【００１２】
また、前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型の端子であり、前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記フック内面のうち、少なくとも一方に前記メッキを施す工程を行うようにすると、アルミ線とフック型端子とをヒュージングによって確実に且つ容易に接合することができる。
【００１３】
なお、前記メッキには、前記亜鉛とアルミニウムを含む金属、又は、前記亜鉛と錫とを含む金属を用いると、アルミ線と銅端子との間を一層確実に高品質で接合できるため好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アルミ線と銅端子とをヒュージングで接合するに際し、少なくとも一方の接合部に亜鉛を含むメッキを施しておくことにより、該メッキを接合時に溶融させて両者を接合する。これにより、溶融したメッキがアルミ線と銅端子との間の隙間を塞いだ状態で接合がなされるため、前記隙間に水分等が浸入して電食を生じることを有効に防止し、高品質な接合を行うことができ、接続部の接合強度及び耐久性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るヒュージング方法について、この方法により整流子モータのコンミテータ（整流子）と巻線を接合する場合を例示して好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒュージング方法を適用した整流子モータ用の回転子（ロータ）１０の平面図である。
【００１７】
図１に示すように、回転子１０は、外周面から所定深さで放射状に形成された複数のスロット１２を有する略円柱形状の鉄心１４と、鉄心１４の中心を軸線方向に貫通し固定された回転軸１６と、回転軸３に圧入され固定された略円柱形状のコンミテータ（整流子）１８とを備える。さらに、回転子１０には、鉄心１４のスロット１２内に巻装収納されると共に、図１の平面視で鉄心１４の両端側で回転軸１６に巻回され、一部がコンミテータ１８のスリット型端子（銅端子）２０に電気的に接続される巻線であるアルミ線（アルミマグネットワイヤ、アルミニウム線）２２が設けられている。
【００１８】
鉄心１４は、薄板からなるコア板２４を軸線方向に複数枚積層することで形成されており、積層された外周面には前記スロット１２を間に有する複数の略円弧状のコア片２６が形成されている。また、スロット１２の内壁面には、アルミ線２２と鉄心１４とを絶縁する絶縁板２８が設けられている。
【００１９】
コンミテータ１８は、回転軸１６に嵌挿される内部の基部３０の外周面に前記コア片２６と同数の整流子片３２が設けられると共に、鉄心１４側の周状の縁部には、前記整流子片３２の外周面が放射状に突出した複数の前記スリット型端子２０を有する端子台３４が形成されている。整流子片３２は、銅又は銅合金で形成され、各整流子片３２間には薄い絶縁部材３５が介在している。また、コンミテータ１８では、鉄心１４側端部に拡径したフランジ状の端子台３４より小径の外周面を、図示しないブラシが接触する接触面３６として設けている。
【００２０】
図３Ａは、図１のアルミ線２２の軸直角方向の断面構造を示している。アルミ線２２は、図３Ａに示すように、芯材である芯線２２ａの外表面が絶縁被膜２２ｂで囲繞された被覆線である。芯線２２ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。絶縁被膜２２ｂは、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミドイミド等といった樹脂材料で形成されている。
【００２１】
基本的には以上のように構成される回転子１０では、上記したように、アルミニウム系材料からなるアルミ線２２が、銅系材料からなるコンミテータ１８のスリット型端子２０に挿入及び接合され、互いに電気的に接続される。
【００２２】
そこで、次に、本第１の実施形態に係るヒュージング方法について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本第１の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートであり、図３Ａ〜図３Ｄは、図２に示す各工程でのアルミ線２２及びスリット型端子２０の状態を模式的に示す図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う一部省略断面図である。
【００２３】
このヒュージング方法では、図２のステップＳ１、Ｓ２でコンミテータ１８の形成及び所定の加工を行うと共に、ステップＳ３、Ｓ４でアルミ線２２に所定の加工を行った後、ステップＳ５〜Ｓ７でアルミ線２２及びスリット型端子２０をヒュージング（熱カシメ）によって接合する。
【００２４】
先ず、ステップＳ１では、所定の形状に形成した基部３０の外周面に整流子片３２及び絶縁部材３５等の各部品を固定して、スリット型端子２０を有する端子台３４を形成し、これによりコンミテータ１８を形成する。
【００２５】
ステップＳ２では、コンミテータ１８のアルミ線２２との接合部となるスリット型端子２０のスリット内側にメッキ３８を施す（図３Ｂ参照）。メッキ３８は、少なくともアルミ線２２との接合部であるスリット内側に施すが、例えば、整流子片３２全体にまとめて施すこともできる。なお、整流子片３２全体にメッキを施した場合には、メッキ処理後、ブラシが接触する接触面３６の表面に形成されたメッキを剥離又は研磨によって除去することが必要である。
【００２６】
前記メッキ３８としては、亜鉛（Ｚｎ）を含む金属（合金）を用いることが好ましく、例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金（亜鉛−アルミニウム系合金）やＺｎ−Ｓｎ系合金（亜鉛−すず系合金）等、いわゆるアルミニウム用はんだを用いることが好適である。すなわち、Ｚｎ−Ａｌ系合金としては、例えば、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金（重量％で亜鉛９５％、アルミニウム５％）が挙げられ、Ｚｎ−Ｓｎ系合金としては、例えば、８０Ｚｎ−２０Ｓｎ合金（重量％で亜鉛８０％、すず２０％）が挙げられ、Ｓｎ−Ｚｎ系合金としては、例えば９１Ｓｎ−９Ｚｎ合金（重量％ですず９１％、亜鉛９％）が挙げられる。当然、上記の９５Ｚｎ−５Ａｌ合金や８０Ｚｎ−２０Ａｌ合金等には、不可避的な不純物を含んでいてもよい。さらに、メッキ３８には、上記の２元系合金以外にも、３元系合金等といった多元系合金を用いることもできる。
【００２７】
一方、ステップＳ３では、アルミ線２２のうちのスリット型端子２０のスリット内に挿入される部分である接合部の絶縁被膜２２ｂを除去し、当該接合部の芯線２２ａを露出させる（図３Ａ参照）。
【００２８】
そこで、ステップＳ４では、上記ステップＳ３で絶縁被膜２２ｂを除去した部分（接合部）の外周面にメッキ３８を施す（図３Ｂ参照）。この場合、アルミ線２２（アルミの芯線２２ａ）に対するメッキ３８についても、上記のスリット型端子２０に施すメッキ３８と同様なものを用いればよい。つまり、アルミ線２２（芯線２２ａ）に対しても、亜鉛を含む金属として、例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金（９５Ｚｎ−５Ａｌ合金）やＺｎ−Ｓｎ系合金（８０Ｚｎ−２０Ｓｎ合金）等をメッキする。
【００２９】
上記ステップＳ１〜Ｓ４により接合準備が完了すると、次に、ステップＳ５において、アルミ線２２及びスリット型端子２０を互いに所定の接合位置に配置する。すなわち、当該ステップＳ５では、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、スリット型端子２０のメッキ３８を施したスリット内に、アルミ線２２のメッキ３８を施した接合部を挿入する。なお、図３Ｃでは１つのスリット内にアルミ線２２を２層で挿入する例を図示しているが、勿論、１層や３層以上であってもよい。
【００３０】
続いて、ステップＳ６では、先ず、スリット型端子２０に対して電極４０を上部から当ててセットする（図３Ｃ参照）。同時に、コンミテータ１８を構成する整流子片３２の接触面３６に対し、前記電極４０と対になる電極４２を当ててセットする（図１参照）。つまり、本実施形態では、インダイレクト式の抵抗溶接によって両者を接合し、以下の実施形態でも同様である。なお、図１では、一方の電極４０の当接位置の一例を２点鎖線による四角形状に参照符号４０を付して図示すると共に、これに対応する他方の電極４２の当接位置の一例を２点鎖線による四角形状に参照符号４２を付して図示している。また、電極４０及び電極４２としては、例えば、タングステン電極を用いるとよい。
【００３１】
そこで、ステップＳ７では、先ず、スリット型端子２０に上部から当てた電極４０を加圧して、スリット型端子２０内にアルミ線２２を押し込む。この電極４０によるアルミ線２２及びスリット型端子２０への押圧力は、例えば、銅線と銅端子とをヒュージングする場合に比べて十分に小さな力がよく、スリット型端子２０内にアルミ線２２同士を密着させつつ軽く押し込む程度がよい。なお、図３Ｄでは、理解の容易のため、電極４０によるスリット型端子２０の凹みを多少誇張して図示しているが、実際には、スリット型端子２０の外表面に電極４０の跡が僅かに残る程度の加圧力で押圧するとよい。
【００３２】
ステップＳ７では、さらに、上記加圧に続けて又は略同時に、これら電極４０、４２間に所定の電流を通電する。すなわち、例えば、電極４０側をプラス極、電極４２側をマイナス極としてスリット型端子２０及びアルミ線２２側から接触面３６側へと通電し、スリット型端子２０及びアルミ線２２の接合部近傍を加熱する。
【００３３】
この場合、前記通電される電流値としては、メッキ３８が溶融する温度以上（例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金では３５０℃程度以上、Ｚｎ−Ｓｎ系合金では２８０℃程度以上、Ｓｎ−Ｚｎ系合金では１９８℃程度以上）であり、且つ、芯線２２ａが溶融する温度未満（例えば、アルミニウムの融点である６６０℃程度未満）、例えば、４００〜５００℃程度になるように設定する。これにより、芯線２２ａやスリット型端子２０が溶融し損傷することなく、これらの間に介在されたメッキ３８のみを適切に溶融させることができ、図３Ｄに示すように、アルミ線２２とスリット型端子２０とを確実に接合することができる。
【００３４】
以上のように、本第１の実施形態に係るヒュージング方法によれば、アルミ線２２と銅端子であるスリット型端子２０とを接合するに際し、接合部間に亜鉛を含む金属からなるメッキ３８を介在させると共に、該メッキ３８を溶融可能で、芯線２２ａ及びスリット型端子２０を溶融不能な程度に加熱可能な電流を通電する。
【００３５】
これにより、メッキ３８を適切に溶融させ、アルミ線２２（芯線２２ａ）を実質的に損傷させることなくスリット型端子２０と確実に接合することができる。さらに本実施形態によれば、メッキ３８として亜鉛を含む金属を用い、接合時には当該メッキ３８が溶融してアルミ線２２とスリット型端子２０との間の隙間を完全に塞ぐため、前記隙間に水分等が浸入して電食（電蝕）を生じることを有効に防止して高品質な接合を行うことができ、接続部の接合強度及び耐久性を向上させることができる。
【００３６】
なお、図２のステップＳ２、Ｓ４では、スリット型端子２０及びアルミ線２２へのメッキ３８として、亜鉛を含む金属を用いるものとして説明したが、当該亜鉛を含むメッキ３８はスリット型端子２０及びアルミ線２２のうち、少なくとも一方に施されていれば上記効果を得ることができる。この場合、例えば、上記ステップＳ２において、亜鉛を含むメッキに代えてスリット型端子２０側にすず（Ｓｎ）をメッキしてもよい。上記ステップＳ１で示すコンミテータ１８の形成は、通常、ヒュージングによる接合工程と、別工場や別工程で実施されることが多く、この場合には、整流子片３２側にすずメッキが施されていることが多いため、実質的にステップＳ２を省略して一層迅速な接合が可能となるからである。
【００３７】
また、図２のステップＳ６、Ｓ７では、アルミ線２２及びスリット型端子２０側に対応する電極４０として、１つのスリット型端子２０に対応する形状からなるものを例示したが、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、電極４０に代えて、２つのスリット型端子２０を跨ぐ形状の大型の電極４４を用いてもよい。そうすると、アルミ線２２及びスリット型端子２０の接合を一層迅速に行うことができる。
【００３８】
次に、主に図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係るヒュージング方法について説明する。なお、図５〜図７において、図１〜図４に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下同様とする。
【００３９】
本第２の実施形態に係るヒュージング方法は、整流子モータ用の回転子１０に用いられるコンミテータとして、図１のスリット型端子２０を有するコンミテータ１８に代えて、図５に示すフック型端子５０を有するコンミテータ１８ａを用い、該フック型端子５０とアルミ線２２とを接合する方法である。
【００４０】
図５に示すように、コンミテータ１８ａは、回転軸１６（図１参照）に嵌挿される内部の基部３０の外周面に前記コア片２６（図１参照）と同数の整流子片５２が設けられると共に、鉄心１４側となる周状の縁部には、前記整流子片５２の外周面が放射状に突出し、屈曲して折り返された複数のフック型端子５０を有して端子台が形成されている。つまり、コンミテータ１８ａでは、フック型端子５０の屈曲片（フック）５４の内側にアルミ線２２が挟持され接合される。
【００４１】
そこで、次に、本第２の実施形態に係るヒュージング方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本第２の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートであり、図７Ａ〜図７Ｄは、図６に示す各工程でのアルミ線２２及びフック型端子５０の状態を模式的に示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図である。
【００４２】
先ず、図６のステップＳ１１では、上記ステップＳ１と略同様に、所定の形状に形成した基部３０の外周面に整流子片５２及び絶縁部材３５等の各部品を固定して、フック型端子５０を有する端子台を形成し、これにより所望のコンミテータ１８ａを形成する。
【００４３】
ステップＳ１２では、図７Ａに示すように、フック型端子５０の内側に、その幅方向に沿って延在する複数の突起（突起部）５６を形成する。なお、突起５６は、上記ステップＳ１１で整流子片５２をプレス加工等で形成する際、同時にプレス加工等により形成してもよい。また、突起５６の形状は、幅方向に延在する形状（いわゆる、平目）でも良いし、平面的に見て複数の点状（いわゆる、複目又は鬼目）としても良い。後述する接合工程においてアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを貫通することができる高さに形成されていれば良い。
【００４４】
続いて、ステップＳ１３では、コンミテータ１８ａのアルミ線２２との接合部となるフック型端子５０の突起５６を含むフック内側にメッキ３８を施す（図７Ｂ参照）。メッキ３８は、上記第１の実施形態で説明したものと同種のもの（亜鉛を含む金属）を用いればよい。また、メッキ３８は、少なくともアルミ線２２との接合部となるフック内側だけでなく、例えば、整流子片５２全体にまとめて施してもよい。ただしこの場合、ブラシが接触する接触面３６（すなわち、電極４０ａ、４０ｂ、４２が接触する部分）のメッキ３８は、例えば剥離、研磨等によって除去する必要がある。
【００４５】
上記ステップＳ１１〜Ｓ１３により接合準備が完了すると、次に、ステップＳ１４において、アルミ線２２及びフック型端子５０を互いに所定の接合位置に配置する。すなわち、当該ステップＳ１４では、図７Ｃに示すように、フック型端子５０のメッキ３８を施したフック内に、アルミ線２２の接合部を挿入し係合させる。この際、本第２の実施形態に係るヒュージング方法では、アルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを予め除去しておく必要がなく、つまり、絶縁被膜２２ｂが設けられたままのアルミ線２２をフック内に配置することができる。
【００４６】
続いて、ステップＳ１５では、先ず、フック型端子５０に対して屈曲片５４の上部から電極４０ａを当ててセットする（図７Ｃ参照）。同時に、コンミテータ１８ａを構成する整流子片５２の接触面３６に対し、前記電極４０ａと対になる電極４２を当てる（図５参照）。この場合、フック型端子５０側にセットされる電極４０ａは、上記電極４０と略同様な機能及び構成のものでよいが、図７Ｃに示すように、フック型端子５０の屈曲片５４を覆うような段付き形状の先端を有している。後述するステップＳ１６において、屈曲片５４の折り曲げを容易に且つ安定して行うことができるからである。なお、電極４０ａに代えて、先端が傾斜形状の電極４０ｂ（図８参照）を用いても同様な効果を得ることができるが、勿論、上記の電極４０のように屈曲片５４の上面にのみ当接するような形状であってもよい。また、図５でも図１と同様、一方の電極４０ａ（４０ｂ）の当接位置及び他方の電極４２の当接位置の一例をそれぞれ２点鎖線による四角形状に参照符号を付して図示している。
【００４７】
そこで、ステップＳ１６では、先ず、フック型端子５０の屈曲片５４に上部から当てた電極４０ａを加圧し、当該屈曲片５４をさらに折り曲げてその内側にアルミ線２２を挟持する。そうすると、図７Ｄから諒解されるように、フック内側の突起５６がアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂに噛み付いて貫通し、つまりフック型端子５０と芯線２２ａとが通電可能に接触される。なお、この電極４０ａによるアルミ線２２及びフック型端子５０への押圧力についても上記第１の実施形態の場合と略同様であり、屈曲片５４を折り曲げることができ、且つ、フック型端子５０内にアルミ線２２を密着させつつ挟持する程度でよい。
【００４８】
ステップＳ１６では、さらに、上記加圧に続けて又は略同時に、これら電極４０ａ、４２間に所定の電流を通電する。これにより、上記第１の実施形態の場合と同様、芯線２２ａやフック型端子５０が溶融することなく、これらの間に介在されたメッキ３８のみが溶融するため、図７Ｄや図８に示すように、アルミ線２２とフック型端子５０とを確実に接合することができる。
【００４９】
以上のように、本第２の実施形態に係るヒュージング方法によれば、アルミ線２２と銅端子であるフック型端子５０とを接合するに際し、亜鉛を含むメッキ３８を介在させている。これにより、上記第１の実施形態の場合と同様に、アルミ線２２とフック型端子５０との間の隙間をメッキ３８により完全に塞ぐことができるため、電食を防止して接続部の耐久性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、本第２の実施形態によれば、フック型端子５０の内側に突起５６を形成し、該突起５６によりアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを貫通するように構成している。このため、接合準備工程でアルミ線２２の絶縁被膜２２ｂを除去する工程や被膜除去部にメッキを施す工程を省略することができ、極めて迅速且つ容易に接合を行うことができる。なお、このように絶縁被膜２２ｂを設けたまま接合を行った場合には、局所的に芯線２２ａの中に溶けた絶縁被膜２２ｂが浸入する可能性も考えられるが、本実施形態の場合には、接合部周辺で溶けたメッキ３８（アルミニウム用はんだ）が流動し、前記絶縁被膜２２ｂを流し出し、芯線２２ａへの浸入を抑えることができる。また、絶縁被膜２２ｂが残った場合においても、当該絶縁被膜２２ｂを突起５６が貫通して芯線２２ａと電気的に導通することができる。
【００５１】
次に、主に図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施形態の変形例に係るヒュージング方法について説明する。図９は、本変形例に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートであり、図１０Ａ〜図１０Ｄは、図９に示す各工程でのアルミ線２２及びフック型端子５０の状態を模式的に示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図である。
【００５２】
このヒュージング方法では、先ず、図９のステップＳ２１、Ｓ２２に示すコンミテータ１８ａ（図５参照）の形成及び加工に係る工程において、図６のステップＳ１１、Ｓ１３と略同様な工程を行う一方、図６のステップＳ１２に対応する工程を行わない。一方、図９のステップＳ２３、Ｓ２４において、図２のステップＳ３、Ｓ４と同様に、アルミ線２２に所定の加工を行う工程を実施する。
【００５３】
すなわち、先ず、ステップＳ２１でコンミテータ１８ａを形成し、ステップＳ２２でフック型端子５０のフック内側にメッキ３８を施す（図１０Ｂ参照）。
【００５４】
一方、ステップＳ２３では、アルミ線２２のフック型端子５０のフック内に挿入される接合部の絶縁被膜２２ｂを除去し、当該接合部の芯線２２ａを露出させる（図１０Ａ参照）。そこで、ステップＳ２４では、上記ステップＳ２３で絶縁被膜２２ｂを除去した接合部の外周面にメッキ３８を施す（図１０Ｂ参照）。
【００５５】
この場合、アルミ線２２（芯線２２ａ）及びフック型端子５０に対するメッキ３８についても、上記実施形態の場合と同様に、亜鉛を含む金属、例えば、Ｚｎ−Ａｌ系合金（９５Ｚｎ−５Ａｌ合金）やＺｎ−Ｓｎ系合金（８０Ｚｎ−２０Ｓｎ合金）等を用いればよい。
【００５６】
そこで、ステップＳ２５では、アルミ線２２（芯線２２ａ）及びフック型端子５０を所定の接合位置に配置する。すなわち、当該ステップＳ２５では、図１０Ｂに示すように、フック型端子５０のメッキ３８を施したフック内に、アルミ線２２のメッキ３８を施した接合部を挿入する。
【００５７】
続いて、ステップＳ２６では、先ず、フック型端子５０に対し屈曲片５４の上部から電極４０ａを当ててセットする（図５及び図１０Ｃ参照）。同時に、コンミテータ１８ａを構成する整流子片５２の接触面３６に対し、前記電極４０ａと対になる電極４２を当ててセットする（図５及び図１０Ｃ参照）。勿論、この場合にも、電極４０ａに代えて電極４０ｂ（図８参照）を用いてもよく、電極４０と同様に屈曲片５４にのみ対応するものを用いることもできる。
【００５８】
そこで、ステップＳ２７では、先ず、フック型端子５０の屈曲片５４に上部から当てた電極４０を加圧し、当該屈曲片５４をさらに折り曲げてその内側にアルミ線２２を挟持する。上記第２の実施形態の場合と同様に、この電極４０によるアルミ線２２及びフック型端子５０への押圧力は、屈曲片５４を折り曲げ、フック型端子５０内にアルミ線２２を密着させつつ挟持する程度でよい。
【００５９】
ステップＳ２７では、さらに、上記加圧に続けて又は略同時に、これら電極４０、４２間に所定の電流を通電する。これにより、上記第１及び第２の実施形態の場合と同様、芯線２２ａやフック型端子５０が溶融することなく、これらの間に介在されたメッキ３８のみが溶融するため、図１０Ｄに示すように、アルミ線２２とフック型端子５０とを確実に接合することができる。
【００６０】
このように、本変形例に係るヒュージング方法は、図５に示すフック型端子５０を有するコンミテータ１８ａに対し、上記第１及び第２に実施形態に係るヒュージング方法を混在させて実施する方法である。この場合、フック型端子５０に突起５６を形成する工程が不要であるため、例えば、フック型端子５０が極めて小型の場合等、製造条件等によって有効に用いることができる。なお、当該変形例においても、上記第１の実施形態の場合と略同様に、亜鉛を含むメッキ３８はフック型端子５０及びアルミ線２２のうち、少なくとも一方に施されていればよく、例えば、ステップＳ２２において、亜鉛を含むメッキに代えてフック型端子５０側にすず（Ｓｎ）をメッキしておくことも可能である。
【００６１】
本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００６２】
例えば、上記各実施形態では、銅端子として整流子モータに用いるコンミテータ１８、１８ａのスリット型端子２０及びフック型端子５０を例示して説明したが、本発明はこれ以外にも各種電気機器等において、銅端子とアルミ線とを接合する場合に好適に適用可能である。
【００６３】
また、上記実施形態では、メッキ３８を溶融させる熱源として電極に通電して加熱する方法を例示したが、例えば、レーザ溶接方法によりメッキ３８を溶融させて接合することもでき、要は、亜鉛を含むメッキを溶融可能で、アルミ線及び銅端子を溶融不能な程度に接合部を加熱することができる方法であれば用いることができる。
【００６４】
また、メッキ３８に加えて端子の接合部にフラックス等の薬品を用いることができる。こうすれば、メッキ表面の酸化膜を除去することができ、接合性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒュージング方法を適用した整流子モータ用の回転子の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａは、図２に示すヒュージング方法においてアルミ線の絶縁被膜を除去する工程を示す一部省略断面図であり、図３Ｂは、絶縁被膜を除去したアルミ線及びスリット型端子にメッキを施す工程を示す図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う一部省略断面図であり、図３Ｃは、メッキを施したアルミ線及びスリット型端子を接合位置に配置し、電極をセットした状態を示す一部省略断面図であり、図３Ｄは、接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図４】図４Ａは、図３Ｃに示す電極を別の電極に代えた変形例を示す一部省略断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す電極を用いてヒュージングによる接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るヒュージング方法で巻線を接合するコンミテータの平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７Ａは、図６に示すヒュージング方法においてフック型端子に突起を形成する工程を示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図であり、図７Ｂは、フック端子の内側にメッキを施す工程を示す一部省略断面図であり、図７Ｃは、アルミ線及びメッキを施したフック型端子を接合位置に配置し、電極をセットした状態を示す一部省略断面図であり、図７Ｄは、接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図８】図６に示すヒュージング方法において他の形状の電極を用いて接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の変形例に係るヒュージング方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０Ａは、図９に示すヒュージング方法においてアルミ線の絶縁被膜を除去する工程を示す一部省略断面図であり、図１０Ｂは、絶縁被膜を除去したアルミ線及びスリット型端子にメッキを施す工程を示す図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う一部省略断面図であり、図１０Ｃは、メッキを施したアルミ線及びフック型端子を接合位置に配置し、電極をセットした状態を示す一部省略断面図であり、図１０Ｄは、接合を完了した状態を示す一部省略断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…回転子 １４…鉄心
１６…回転軸 １８、１８ａ…コンミテータ
２０…スリット型端子 ２２…アルミ線
２２ａ…芯線 ２２ｂ…絶縁被膜
３８…メッキ
４０、４０ａ、４０ｂ、４２、４４…電極
５０…フック型端子 ５６…突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ線と銅端子とを接合するヒュージング方法であって、
前記アルミ線の接合部及び前記銅端子の接合部のうち、少なくとも一方の前記接合部に亜鉛を含む金属をメッキする第１工程と、
前記第１工程の後、前記アルミ線及び銅端子を互いに所定の接合位置に配置する第２工程と、
前記第２工程の後、前記アルミ線及び前記銅端子を電極で加圧及び通電し、前記メッキを溶融させて接合する第３工程と、
を有することを特徴とするヒュージング方法。
【請求項２】
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるスリットを有するスリット型端子であり、
前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、
前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記スリット内面のうち、少なくとも一方に前記亜鉛を含む金属をメッキする工程を行うことを特徴とするヒュージング方法。
【請求項３】
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型端子であり、
前記第１工程より前に、前記フックの内面に突起部を形成する工程を行い、
前記第１工程では、前記フックの内面に前記メッキを施すと共に、
前記第２工程では、前記絶縁被膜が設けられたままの前記アルミ線を前記フックの前記突起部に対応して配置することを特徴とするヒュージング方法。
【請求項４】
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型端子であり、
前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、
前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記フック内面のうち、少なくとも一方に前記メッキを施す工程を行うことを特徴とするヒュージング方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載のヒュージング方法において、
前記メッキには、前記亜鉛とアルミニウムを含む金属、又は、前記亜鉛と錫とを含む金属を用いることを特徴とするヒュージング方法。
【請求項１】
アルミ線と銅端子とを接合するヒュージング方法であって、
前記アルミ線の接合部及び前記銅端子の接合部のうち、少なくとも一方の前記接合部に亜鉛を含む金属をメッキする第１工程と、
前記第１工程の後、前記アルミ線及び銅端子を互いに所定の接合位置に配置する第２工程と、
前記第２工程の後、前記アルミ線及び前記銅端子を電極で加圧及び通電し、前記メッキを溶融させて接合する第３工程と、
を有することを特徴とするヒュージング方法。
【請求項２】
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるスリットを有するスリット型端子であり、
前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、
前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記スリット内面のうち、少なくとも一方に前記亜鉛を含む金属をメッキする工程を行うことを特徴とするヒュージング方法。
【請求項３】
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型端子であり、
前記第１工程より前に、前記フックの内面に突起部を形成する工程を行い、
前記第１工程では、前記フックの内面に前記メッキを施すと共に、
前記第２工程では、前記絶縁被膜が設けられたままの前記アルミ線を前記フックの前記突起部に対応して配置することを特徴とするヒュージング方法。
【請求項４】
請求項１記載のヒュージング方法において、
前記アルミ線は表面に絶縁被膜が設けられた被覆線である一方、前記銅端子は前記アルミ線が挿入されるフックを有するフック型端子であり、
前記第１工程より前に、前記アルミ線の前記接合部となる位置の前記絶縁被膜を除去する工程を行い、
前記第１工程では、前記アルミ線の前記絶縁被膜を除去した位置及び前記銅端子の前記フック内面のうち、少なくとも一方に前記メッキを施す工程を行うことを特徴とするヒュージング方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載のヒュージング方法において、
前記メッキには、前記亜鉛とアルミニウムを含む金属、又は、前記亜鉛と錫とを含む金属を用いることを特徴とするヒュージング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１１０７９０（Ｐ２０１０−１１０７９０Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８５２９３（Ｐ２００８−２８５２９３）
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
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