溶接構造および抵抗溶接による溶接方法
【課題】抵抗溶接により溶接される金属部材の溶接部および溶接用電極の損傷を防止する
【解決手段】一方の金属部材１１０には、一面側に突起部１１２が形成され、他面側に突起部１１２に対応する形状の陥没部が形成されている。他方の金属部材１２０には、突起部１１２に対応して、突起部１１２側の面と反対面側に凹部１２１が形成されている。可動電極５７に加圧Ｐ３を与えながら抵抗溶接する際、予め凹部１２１が形成されているので、固定電極５８と他方の金属部材１２０の接触面積の低減を抑制することができ、発熱を抑えることができる。
【解決手段】一方の金属部材１１０には、一面側に突起部１１２が形成され、他面側に突起部１１２に対応する形状の陥没部が形成されている。他方の金属部材１２０には、突起部１１２に対応して、突起部１１２側の面と反対面側に凹部１２１が形成されている。可動電極５７に加圧Ｐ３を与えながら抵抗溶接する際、予め凹部１２１が形成されているので、固定電極５８と他方の金属部材１２０の接触面積の低減を抑制することができ、発熱を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接構造および抵抗溶接による溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を局所的に溶接する方法として抵抗溶接が知られている。抵抗溶接は、溶接したい母体に電流を流してジュール熱を発生させ、それと同時に加圧することにより溶接する方法である。
母材に流す電流を集中させるためには、接触面積を小さくし電流密度を大きくすることが有利である。このため、通常は、溶接したい一方の金属部材に突起部を設け、相手方の金属部材に点接触または線接触させるようにする。
この場合、抵抗溶接は、溶接する金属部材同士を突起部で接触させた状態で、両金属部材における溶接面とは反対面に、それぞれ、正極または負極の溶接用電極を押し当て、加圧して行う。
【０００３】
金属部材に突起部を形成する場合、突起部が形成された金属部材の厚さを周囲の領域より厚くする構造とする方法がある。しかし、この構造では、材料の活用効率が低くなる。
そこで、板状の金属部材を用いて、プレスにより突起部を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにすれば、材料の活用効率を向上し、コストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０３２０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した如く、抵抗溶接を行う場合には、溶接する金属部材同士を突起部で接触させた状態で、両金属部材における溶接面とは反対面（外面）に、それぞれ、正極または負極の溶接用電極を押し当て、加圧する。溶接用電極によって加圧されることにより、上記従来のいずれの方法においても、突起部に対向する側の金属部材には、突起部に当接する部分に集中応力が生じる。このため、突起部に対向する側の金属部材には、突起部を中心としてその周縁領域が相手方の部材側に向けて上昇するような反りが発生する。
このような反りが発生するために、突起部に対向する側の金属部材の外面は、溶接用電極の上面とは、反りが発生しない中心領域、すなわち、突起部に対応する小さい面積の領域でのみ接触する。つまり、電流通路の面積が狭くなってしまう。このため、金属部材に流れる電流密度が大きくなり、発熱が大きくなって、溶接部が損傷して必要な接合力が確保できなくなったり、金属部材の溶融部が溶接用電極に張り付いて溶接用電極を損傷したりする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の溶接構造は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とが突起部の頂部を含む溶接部において溶接された溶接構造において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方には、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の抵抗溶接による溶接方法は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とを正極および負極の電極で加圧して突起部の頂部を含む溶接部において抵抗溶接する方法において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方に、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部を形成し、抵抗溶接する際、凹部の少なくとも一部を正極または負極の電極に接触させずに溶接することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属部材における溶接部側とは反対側の面に、すなわち、溶接用電極が当接する面側に、周囲領域から陥没する凹部が形成されているので、金属部材の反りが小さくなり、溶接用電極との接触面積が増大する。このため、電流密度を低減し、溶接時の発熱を低減することができ、これに伴って、溶接部が損傷したり、溶接用電極が損傷したりすることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施の形態の円筒形二次電池の断面図。
【図２】図１に図示された円筒形二次電池の分解斜視図。
【図３】図１に図示された電極群の詳細を示すための一部を切断した状態の斜視図。
【図４】図１に図示された円筒形二次電池のＡ部の拡大断面図。
【図５】図４に図示された溶接構造を得る方法を説明するための溶接前の金属部材の拡大断面図。
【図６】図５に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図５に図示された一方の金属部材を形成する方法を説明するための拡大断面図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、図５に図示された他方の金属部材を形成する方法を説明するための拡大断面図。
【図９】抵抗溶接機の外観斜視図。
【図１０】溶接用電極における一方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１１】溶接用電極における他方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１２】比較例における溶接前の金属部材の構造を示す拡大断面図。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図１４】比較例の溶接用電極における一方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１５】比較例の溶接用電極における一方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１６】この発明の実施形態２を示す拡大断面図。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は、図１６に図示された金属部材を形成する方法を説明するために拡大断面図。
【図１８】この発明の実施形態３を示す拡大断面図。
【図１９】この発明の実施形態４を示す拡大断面図。
【図２０】この発明の実施形態５を示す拡大断面図。
【図２１】この発明の実施形態６を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２２】この発明の実施形態７を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２３】この発明の実施形態８を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２４】この発明の実施形態９を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２５】この発明の実施形態１０を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２６】この発明の実施形態１１を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２７】この発明の実施形態１２を示し、車両用交流発電機の一部を断面とした側面図。
【図２８】図２７のＢ部の拡大断面図。
【図２９】この発明の実施形態１３を示し、内燃機関用点火装置の側面図。
【図３０】図２９に図示されたコイルケースの平面図。
【図３１】図３０のＣ部の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態１］
（二次電池の全体構成）
以下、この発明の溶接構造および溶接方法を、図面を参照して説明する。
先ず、本発明の溶接構造を、円筒形二次電池を一実施の形態として説明することとする。
図１は、この発明の一実施の形態としてのリチウムイオン円筒形二次電池の断面図であり、図２は、図１に示された円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形二次電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの寸法を有する。
この円筒形二次電池１は、有底円筒形の電池缶２とハット型の電池蓋３とを、通常、ガスケットと言われるシール部材４３を介在してかしめ加工を行い、外部から密封された構造の電池容器４を有する。有底円筒形の電池缶２は、鉄、ステンレス等の金属板をプレス加工して形成され、内面および外面の表面全体にニッケル等のめっき層が形成されている。電池缶２は、その開放側である上端部側に開口部２ｂ有する。電池缶２の開口部２ｂ側には、電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。電池缶２の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容されている。
【００１０】
１０は、電極群であり、中央部に軸芯１５を有し、軸芯１５の周囲に正極電極および負極電極が捲回されている。図３は、電極群１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図３に図示されるように、電極群１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構成を有する。
軸芯１５は、中空円筒状を有し、軸芯１５には、負極電極１２、第１のセパレータ１３、正極電極１１および第２のセパレータ１４が、この順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。電極群１０の最外周は負極電極１２およびその外周に捲回された第１のセパレータ１３の順となっている。最外周の第１のセパレータ１３が接着テープ１９で留められる（図２参照）。
【００１１】
正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極シート１１ａと、この正極シート１１ａの両面に正極合剤１１ｂが塗布された正極処理部を有する。正極シート１１ａの長手方向に沿う上方側の一側縁は、正極合剤１１ｂが塗布されずアルミニウム箔が表出した正極合剤未処理部１１ｃとなっている。この正極合剤未処理部１１ｃには、軸芯１５と平行に上方に突き出す多数の正極リード１６が等間隔に一体的に形成されている。
【００１２】
正極合剤１１ｂは正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質はリチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できるものであれば制限は無い。しかし中でも上述の材料である、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムとからなるリチウム複合酸化物を使用することにより良好な特性が得られる。
【００１３】
正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極シート１１ａを結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤１１ｂの形成方法の例として、正極合剤１１ｂの構成物質の分散溶液を正極シート１１ａ上に塗布する方法が挙げられる。このような方法で製造することにより特性の優れた正極合剤が得られる。
【００１４】
正極合剤１１ｂを正極シート１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。正極合剤１１ｂに分散溶液の溶媒例としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。正極合剤１１ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極シート１１ａを裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。すべての正極リード１６の長さは、ほぼ同じである。
【００１５】
負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極シート１２ａと、この負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂが塗布された負極処理部を有する。負極シート１２ａの長手方向に沿う下方側の側縁は、負極合剤１２ｂが塗布されず銅箔が表出した負極合剤未処理部１２ｃとなっている。この負極合剤未処理部１２ｃには、正極リード１６とは反対方向に延出された、多数の負極リード１７が等間隔に一体的に形成されている。この構造により電流を略均等に分散して流すことができ、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上に繋がっている。
【００１６】
負極合剤１２ｂは、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤１２ｂは、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、黒鉛炭素を用いること、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。しかしその中でも次に記載する方法により優れた特性の負極合剤が得られる。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。負極合剤１２ｂの形成方法は、負極シート１２ａ上に負極合剤１２ｂが形成される方法であれば制限はない。負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂの構成物質の分散溶液を負極シート１２ａ上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。
【００１７】
負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂに分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤１２ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極シート１２ａを裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。すべての負極リード１７の長さは、ほぼ同じである。
【００１８】
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の幅ＷSは、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCより大きく形成される。また、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCは、正極シート１１ａに形成される正極合剤１１ｂの幅ＷAより大きく形成される。
負極合剤１２ｂの幅ＷCが正極合剤１１ｂの幅ＷAよりも大きいことにより、異物の析出による内部短絡を防止する。これは、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極シート１２ａが露出していると負極シート１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。
【００１９】
第１、第２のセパレータ１３、１４は、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜である。
図１および図３において、中空な円筒形状の軸芯１５は軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に径大の溝１５ａが形成され、この溝１５ａに正極集電部材２７が圧入されている。
【００２０】
正極集電部材２７は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部２７ａ、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂ、および外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃを有する。正極集電部材２７の基部２７ａには、過充電等によって、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄ（図２参照）が形成されている。また、正極集電部材２７には開口部２７ｅが形成されているが、開口部２７ｅの機能については後述する。
【００２１】
正極シート１１ａの正極リード１６は、すべて、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃに溶接される。この場合、図２に図示されるように、正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上に重なり合って接合される。各正極リード１６は大変薄いため、１つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード１６が所定間隔に形成されている。
【００２２】
正極集電部材２７は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材２７をアルミニウムで形成することにより、正極シート１１ａの正極リード１６を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
【００２３】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周には、正極シート１１ａの正極リード１６およびリング状の押え部材２８が溶接されている。多数の正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極リード１６の外周に押え部材２８を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
【００２４】
軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電部材２１が圧入されて固定されている。負極集電部材２１は、例えば、抵抗値の小さい銅により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。
負極シート１２ａの負極リード１７は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃに超音波溶接等により溶接される。各負極リード１７は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
【００２５】
負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極シート１２ａの負極リード１７およびリング状の押え部材２２が溶接されている。多数の負極リード１７は、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材２１の下面には、ニッケルからなる負極通電リード２３が抵抗溶接等により接合されている。この場合、負極集電部材２１と負極通電リード２３とは、平面視では、軸芯１５と同軸の円周上において複数の箇所で接合されている。
負極通電リード２３は、鉄製の電池缶２の底部において、電池缶２に溶接されている。
電池缶２は、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成し、内面側および外面側の表面にニッケルめっきを施して形成することが望ましい。負極集電部材２１を抵抗値の小さい銅で形成する場合、銅と鉄を、直接、抵抗溶接により溶接すると接合力が不足する。負極通電リード２３をニッケルにより形成し、電池缶２の内面にニッケルめっきを施すことにより、負極通電リード２３を、電池缶２に抵抗溶接により強固に溶接することができる。また、ニッケルからなる負極通電リード２３と銅からなる負極集電部材２１とは、抵抗溶接により強固に溶接することができる。
【００２６】
負極集電部材２１と負極通電リード２３とを、抵抗溶接により溶接する接合構造および抵抗溶接による接合方法は、本発明における重要な要部であり、その詳細については後述する。
【００２７】
ここで、正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅは、負極通電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード２３を電池缶２の底部内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電部材２１に接続されている電池缶２は一方の出力端として作用し、電極群１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。
【００２８】
多数の正極リード１６が正極集電部材２７に溶接され、多数の負極リード１７が負極集電部材２１に溶接されることにより、正極集電部材２７、負極集電部材２１および電極群１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。但し、図２においては、図示の都合上、負極集電部材２１、押え部材２２および負極通電リード２３は発電ユニット２０から分離して図示されている。
【００２９】
また、正極集電部材２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端を溶接されて接合されている。接続部材３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、１枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。接続部材３３の厚さは、例えば、０．５ｍｍ程度であり、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔を５枚積層して形成される。
【００３０】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上には、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板３４が配置されている。
絶縁板３４は、開口部３４ａ（図２参照）と下方に突出す側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、フレキシブルな接続部材３３の他端が溶接されて固定されている。
【００３１】
接続板３５は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度である。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂ（図２参照）が形成されている。開口部３５ｂは、過充電等により電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。
【００３２】
接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム合金で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＵ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。
【００３３】
ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池内部に発生したガスの圧力が上昇すると、第１段階として、上方に反り、接続板３５の突起部３５ａとの接合を剥離して接続板３５から離間し、接続板３５との導通を絶つ。第２段階として、それでも電池内圧が上昇する場合は切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００３４】
ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部３ａを固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側部３７ｂを有している。この側部３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側部３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。
電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき層が施されている。電池蓋３は、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭無底の筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。
なお、電池蓋３が鉄で形成されている場合には、別の円筒形二次電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒形二次電池とスポット溶接により接合することが可能である。
【００３５】
電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５は、一体化され電池蓋ユニット３０を構成する。電池蓋ユニット３０を組立てる方法を下記に示す。
まず、ダイアフラム３７に電池蓋３を固定しておく。ダイアフラム３７と電池蓋３との固定は、かしめ等により行う。図２に図示された如く、当初、ダイアフラム３７の側部３７ｂは基部３７ａに垂直に形成されているので、電池蓋３の周縁部３ａをダイアフラム３７の側部３７ｂ内に配置する。そして、ダイアフラム３７の側部３７ｂをプレス等により変形させて、電池蓋３の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。
【００３６】
一方、接続板３５を絶縁板３４の開口部３４ａに嵌合して取り付けておく。次に、絶縁板３４を間に挟持した状態で、接続板３５の突起部３５ａを、電池蓋３が固定されたダイアフラム３７の底面に溶接する。この場合の溶接方法は、抵抗溶接または摩擦拡散接合を用いることができる。これにより、電池蓋３により固定されたダイアフラム３７に、接続板３５が絶縁板３４を介在させて溶接され、一体化された電池蓋ユニット３０が構成される。
上述したように、電池蓋ユニット３０の接続板３５は接続部材３３により正極集電部材２７と接続されている。従って、電池蓋３は正極集電部材２７と接続されている。このように、正極集電部材２７と接続されている電池蓋３は他方の出力端として作用し、この他方の出力端として作用する電池蓋３と一方の出力端として作用する電池缶２より電極群１０に蓄えられた電力を出力することが可能となる。
【００３７】
ダイアフラム３７の側部３７ｂの周縁部を覆って、通常、ガスケットと言われるシール部材４３が設けられている。シール部材４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＤＭ）をあげることができる。また、例えば、電池缶２が厚さ０．５ｍｍの炭素鋼板により、外径が４０ｍｍΦで形成されている場合、シール部材４３の厚さは１．０ｍｍ程度とされる。
【００３８】
シール部材４３は、当初、図２に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。
【００３９】
そして、プレス等により、電池缶２と共にシール部材４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がシール部材４３を介して電池缶２に固定される。
【００４０】
電池缶２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。
【００４１】
（溶接構造）
次に、負極集電部材２１と負極通電リード２３との溶接構造について説明する。
図４は、図１に図示されたＡ部の拡大断面図である。図４では、複数の接合箇所のうちの１箇所のみを示している。なお、本発明の溶接構造および抵抗溶接による溶接方法は、負極集電部材２１と負極通電リード２３への適用に限られるものではなく、一般的に広く適用することができる。このため、以下の説明においては、負極集電部材２１と負極通電リード２３の一方を一方の金属部材１１０とし、他方を他方の金属部材１２０として説明する。
【００４２】
一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０とは、抵抗溶接により溶接部１３０で接合されている。一方の金属部材１１０の溶接部１３０に対応する反対面側には、表面から陥没する陥没部１１１が形成されている。他方の金属部材１２０の溶接部１３０に対応する反対面側には、表面から陥没する凹部１２１が形成されている。陥没部１１１および凹部１２１は、断面形状が円推状または皿状を有し、平面形状は溶接部１３０と同心のリング形状を有する。一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０とは、溶接部１３０の周囲における対向面が離間され、間隙１３１が設けられている。
好ましい一例として、一方の金属部材１１０は銅により形成され、他方の金属部材１２０はニッケルにより形成されたものを挙げることができる。
【００４３】
図５は、図４に図示された溶接構造を形成する方法を説明するための拡大断面図である。
一方の金属部材１１０は、溶接前は突起部１１２を有している。突起部１１２は、プレス加工により形成されたものであり、陥没部１１１は、突起部１１２を形成する際に形成されるものである。突起部１１２は、幅方向（図５の左右方向）における中心部分が表面から最も高く突き出しており、従って、陥没部１１１の深さが最大の位置は、幅方向における中心部分である。他方の金属部材１２０の凹部１２１における深さの最大位置は、突起部１１２の幅方向の中心部に対応する部分である。凹部１２１の最大深さは、陥没部１１１の最大深さよりも小さくてもよい。
【００４４】
図７（ａ）、（ｂ）は、他方の金属部材１２０に、凹部１２１を形成する方法を説明するための断面図である。
図７（ａ）に図示されるように、平板状の他方の金属部材１２０’の下面側に、上面が平坦な受け型１４１を配置する。また、他方の金属部材１２０’の上面側に、凹部１２１に対応する突起１４２ａを有する成形パンチ１４２を配置する。成形パンチ１４２の周囲における他方の金属部材１２０’の部分を、押さえ型１４３により受け型１４１に押付ける。
【００４５】
この場合、押さえ型１４３に付与する加圧力Ｐ１は、他方の金属部材１２０に塑性変形が生じない程度とする。この状態で、図７（ｂ）に図示されるように、成形パンチ１４２を駆動して、他方の金属部材１２０’に加圧力Ｐ２を付与する。これにより、他方の金属部材１２０’における加圧力Ｐ２が付与された部分に、成形パンチ１４２の突起１４２ａに対応する形状の凹部１２１が形成され、他方の金属部材１２０が形成される。
【００４６】
図８（ａ）、（ｂ）は、一方の金属部材１１０に、突起部１１２を形成する方法を説明するための断面図である。
図８（ａ）に図示されるように、平板状の一方の金属部材１１０’の下面側に、溝１５２が形成された受け型１５１を配置する。また、一方の金属部材１１０’の上面側に、突起部１１２に対応する突起１５３ａを有する成形パンチ１５３を配置する。成形パンチ１５３の周囲における一方の金属部材１１０’の部分を、押さえ型１５４により受け型１５１に押付ける。
【００４７】
この場合、押さえ型１５４に付与する加圧力Ｐ１は、一方の金属部材１１０’に塑性変形が生じない程度とする。この状態で、図８（ｂ）に図示されるように、成形パンチ１５３を駆動して、一方の金属部材１１０’に加圧力Ｐ２を付与する。成形パンチ１５３の突起１５３ａに対応する受け型１５１には溝１５２が形成されている。このため、一方の成形パンチ１５３の突起１５３ａに対応する部分が受け型１５１の溝１５２に突き出され、突起部１１２が形成される。このとき、突起部１１２に対応する一方の金属部材１１０の上面には陥没部１１１が形成されており、一方の金属部材１１０が形成される。
【００４８】
上記の方法で形成された一方および他方の金属部材１１０、１２０を、図５に図示された状態に配置し、図６に図示されるように抵抗溶接を行う。
図９は、抵抗溶接機５０の外観斜視図である。
抵抗溶接機５０は、上下一対の電極ホルダ５１、５２、一方の電極ホルダ５１を上下に移動するエアーシリンダ５３、溶接用電源５４、電極ホルダ５１、５２を溶接用電源５４に接続する接続導体５５、５６を備えている。電極ホルダ５１には、クランプボルト６１の締結により可動電極５７が取り付けられる。電極ホルダ５２には、クランプボルト６２の締結により固定電極５８が取り付けられる。他方の金属部材１２０を固定電極５８の上面で支持し、一方の金属部材１１０の上面に可動電極５７の下面を接触させ、加圧する。
【００４９】
つまり、固定電極５８と可動電極５７により一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０を挟み込み、図５に図示されるように一方の金属部材１１０の突起部１１２に他方の金属部材１２０が接触する状態に支持する。エアーシリンダ５３により可動電極５７に加圧力を付与し、設定した加圧力Ｐ３に達した時点（図６参照）で、溶接用電源５４から接続導体５５、５６を介して通電する。すなわち、一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０に電流を供給する。
電流の供給により、可動電極５７、一方の金属部材１１０、他方の金属部材１２０および固定電極５８の各抵抗値および接触抵抗と、供給される電流値に対応するジュール熱が発生し、一方および他方の金属部材１１０、１２０が固相接合または溶融接合で接合される。
【００５０】
可動電極５７にはエアーシリンダ５３から所定の加圧力Ｐ３が付与されているため、接合時に、一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０とが接触している突起部１１２には集中応力が発生する。このため、この反力により、他方の金属部材１２０には、突起部１１２を中心としてその周囲領域が一方の金属部材１１０側に向かって上昇する方向の反りが生じる。
しかし、本実施形態においては、他方の金属部材１２０には、溶接部１３０に対応する領域の外面側に予め凹部１２１が形成されている。このため、他方の金属部材１２０は、この凹部１２１の深さが浅くなるように変形し、集中応力を緩和する。これにより、他方の金属部材１２０における突起部１１２の周囲領域が、一方の金属部材１１０側に向かって上昇する方向の反りは小さくなる。従って、図６に図示されるように、溶接時においても、他方の金属部材１２０は、凹部１２１の周囲領域の広い範囲において固定電極５８の上面と接触している。
【００５１】
図１０は、固定電極５８の上面における他方の金属部材１２０との接触領域を示す斜視図である。図中、５８ａは、他方の金属部材１２０の凹部１２１に対応する非接触領域である。また、５８ｂは、他方の金属部材１２０との接触領域であり、５８ｃは、他方の金属部材１２０が変形することにより非接触となった領域である。上述した如く、他方の金属部材１２０に予め凹部１２１が形成されていることにより、他方の金属部材１２０の変形が小さくなるので、図１０に示されるように、接触領域５８ｂは、幅広いリング形状、すなわち、大きい接触面積を有する。このため、他方の金属部材１２０と固定電極５８に通電される溶接時の電流密度を小さくすることができ、これに伴い、発生するジュール熱の上昇が抑えられる。
【００５２】
図１１は、可動電極５７の下面における一方の金属部材１１０との接触領域を示す斜視図である。図中、５７ａは、一方の金属部材１１０の陥没部１１１に対応する非接触領域である。また、５７ｂは、一方の金属部材１１０との接触領域であり、５７ｃは、一方の金属部材１１０が変形することにより非接触となった領域である。上述した如く、他方の金属部材１２０に予め凹部１２１が形成されているため、他方の金属部材１２０の変形が小さくなり、他方の金属部材１２０と固定電極５８に通電される溶接時の電流密度が小さくなり、発熱が小さくなる。このため、可動電極５７の加圧力Ｐ３の負荷の下においても、他方の金属部材１２０側からの熱の影響は小さく、一方の金属部材１１０における変形量も小さい。
【００５３】
従って、図１１に図示されるように、溶接時においても、一方の金属部材１１０は、陥没部１１１の周囲領域の広い範囲において可動電極５７の下面と接触している。このため、一方の金属部材１１０と可動電極５７に通電される溶接時の電流密度も小さくすることができ、これに伴い、発生するジュール熱を抑えることができる。
【００５４】
図１２および図１３は、本実施形態と対比するための比較例としての溶接方法に関するものであり、それぞれ、溶接前の金属部材の構造を示す拡大断面図、および図１２に続く工程を説明するための拡大断面図である。
図１２に図示された一方の金属部材１１０は突起部１１２および陥没部１１１を有し、図５に図示された一方の金属部材１１０と同一である。しかし、他方の金属部材１２０Ａは、凹部１２１を有していない、平坦な板状部材である点で、図５に図示された他方の金属部材１２０と相違する。
【００５５】
上述した如く、可動電極５７にはエアーシリンダ５３から所定の加圧力Ｐ３が付与されているため、接合時に、一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０Ａとが接触している突起部１１２には集中応力が発生する。このため、この反力により、図１３に図示されるように、他方の金属部材１２０Ａには、突起部１１２を中心としてその周囲領域が一方の金属部材１１０側に向かって上昇する方向の大きな反りが生じる。
【００５６】
図１４は、固定電極５８の上面における他方の金属部材１２０Ａとの接触領域を示す斜視図である。他方の金属部材１２０Ａには、溶接前に凹部１２１は形成されていないので、これに対応する非接触領域はない。このため、他方の金属部材１２０Ａには大きな変形量の反りが生じ、固定電極５８における他方の金属部材１２０Ａとの接触領域５８ｂ’は、小さい円形面積となり、非接触領域５８ｃ’は接触領域５８ｂ’の周囲の大きい面積となる。従って、他方の金属部材１２０Ａと固定電極５８に通電される溶接時の電流密度が大きくなり、これに伴って、大きなジュール熱が発生する。
【００５７】
図１５は、可動電極５７の下面における一方の金属部材１１０との接触領域を示す斜視図である。図中、５７ａ’は、一方の金属部材１１０の陥没部１１１に対応する非接触領域である。また、５７ｂ’は、一方の金属部材１１０との接触領域であり、５７ｃ’は、一方の金属部材１１０が変形することにより非接触となった領域である。上述した如く、溶接時における他方の金属部材１２０Ａと固定電極５８の電流密度は大変大きくなり、発熱が大きくなる。このため、可動電極５７の加圧力Ｐ３の負荷の下において、他方の金属部材１２０側からの発熱の影響を受け、一方の金属部材１１０に、他方の金属部材１２０Ａ方向に接近する方向の大きな反りが生じる。このため、溶接時の固定電極５８における可動電極５７下面の一方の金属部材１１０との接触領域５７ｂ’は、図１０に図示された本実施形態の場合の接触領域５７ｂよりも面積が小さいものとなる。
【００５８】
従って、比較例として図１４および図１５に図示される溶接構造および抵抗溶接による溶接方法では、溶接時の大きな発熱により、溶接部が損傷して必要な接合力が確保できなくなったり、金属部材の溶融部が溶接用電極に張り付いて溶接用電極を損傷したりする。
【００５９】
これに対し、本実施形態の溶接構造および抵抗溶接による溶接方法によれば、溶接時に、可動電極５７、一方の金属部材１１０、他方の金属部材１２０、固定電極５８に通電される電流密度を小さくし、過剰な発熱を抑制することができる。このため、過剰な発熱により溶接部が損傷したり、金属部材の溶融部が溶接用電極に張り付いたりすることが無く、生産効率の高く、かつ、信頼性の高い接合構造を得ることができる。
なお、本発明の溶接構造および抵抗溶接による溶接方法は、上記実施形態以外にも、種々の実施形態とすることができる。以下、他の種々の実施形態について説明をする。
【００６０】
［実施形態２］
図１６は、本発明の実施形態２を示す。図１６は、溶接電流を流す直前の溶接構造を説明するための拡大断面図である。
図１６に図示された一方の金属部材１１０Ａには、陥没部１１１の上部に、陥没部１１１より幅（直径）の大きい凹部１１３が形成されている。また、他方の金属部材１２０Ａは、凹部が形成されていない、全体が均一な厚さの板状部材である。
【００６１】
一方の金属部材１１０Ａに形成された凹部１１３の底面１１３ａは、溶接時においても、可動電極５７の下面とは接触しない。このため、一方の金属部材１１０Ａの突起部１１２に作用する集中応力を分散して、一方の金属部材１１０Ａの反りによる変形量を低減する。従って、実施形態１と同様な作用により、電流密度の増大を抑制することができる。
【００６２】
図１７（ａ）、（ｂ）は、一方の金属部材１１０Ａを形成する方法を説明するための断面図である。
図１７（ａ）に図示されるように、平板状の一方の金属部材１１０Ａ’の下面側に、溝１５２が形成された受け型１５１配置する。また、一方の金属部材１１０Ａ’の上面側に、陥没部１１１と凹部１１３が組み合わされた形状に対応する突起１５５ａを有する成形パンチ１５５を配置する。成形パンチ１５５の周囲における一方の金属部材１１０Ａ’の部分を、押さえ型１５４により受け型１５１に押付ける。
【００６３】
この場合、押さえ型１５４に付与する加圧力Ｐ１は、一方の金属部材１１０に塑性変形が生じない程度とする。この状態で、図１７（ｂ）に図示されるように、成形パンチ１５５を駆動して、一方の金属部材１１０Ａ’に加圧力Ｐ２を付与する。成形パンチ１５５の突起１５５ａに対応する受け型１５１には溝１５２が形成されている。このため、一方の成形パンチ１５５の突起１５５ａに対応する部分が受け型１５１の溝１５２に突き出され、突起部１１２が形成される。このとき、突起部１１２に対応する一方の金属部材１１０の上面には陥没部１１１および凹部１１３が形成され、一方の金属部材１１０Ａが形成される。
【００６４】
実施形態２においても、実施形態１と同様な効果を奏することができる。また、実施形態２では、他方の金属部材１２０Ａを形成するに際してプレス加工が必要ではなく、一方の金属部材１１０Ａを形成する際、形状は異なるものの、作業工程としては一度のプレス加工ですむので、実施形態１の場合よりも生産性を向上することができる。
【００６５】
［実施形態３］
図１８は、本発明の実施形態３を示す。図１８は、溶接電流を流す直前の溶接構造を説明するための拡大断面図である。
図１８に図示された実施形態３が図１６に図示された実施形態２と相違する点は、他方の金属部材１２０が、図５に図示された実施形態１と同様、凹部１２１を有する点である。
すなわち、実施形態３においては、一方の金属部材１１０Ａに可動電極５７に接触しない凹部１１３が形成され、他方の金属部材１２０に固定電極５８に接触しない凹部１２１が形成されている。このため、溶接時に作用する加圧力Ｐ３をより確実に分散し、一方の金属部材１１０Ａおよび他方の金属部材１２０の変形量を低減して、溶接時の発熱量を低減することができる。
このような実施形態３においても、実施形態１と同様な効果を奏することができる。
【００６６】
図１９は、本発明の実施形態４を示す。図１９は、抵抗溶接による接合が完了した状態の溶接構造の拡大断面図である。
実施形態４は、可動電極５７と固定電極５８とが下面を下に向けて軸心が平行に配置された状態で溶接を行う方法である。一方の金属部材１１０は、突起部１１２および突起部１１２に対応する陥没部１１１を有し、陥没部１１１が形成された面を下に向けて、図示しない台上に載置される。他方の金属部材１２０は、突起部１１２に対応する位置に、突起部１１２の反対面側に凹部１２１を向けて配置される。可動電極５７は、他方の金属部材１２０の凹部１２１が形成された面上に、凹部１２１と同心に配置される。固定電極５８は、一方の金属部材１１０の突起部１１２が形成された部分から外れた領域の、一方の金属部材１１０の上面に、軸心を可動電極５７に平行にした姿勢で配置される。
【００６７】
可動電極５７に加圧力Ｐ３を加え、可動電極５７と固定電極５８間に溶接電流を供給する。他方の金属部材１２０には、予め、可動電極５７に接触しない凹部１２１が形成されているので、他方の金属部材１２０の変形量を低減し、過剰な発熱を抑制することができる。従って、実施形態４によっても、実施形態１と同様な効果を奏する。
【００６８】
［実施形態５］
図２０は、本発明の実施形態５を示す。図２０は、抵抗溶接による接合が完了した状態の溶接構造の拡大断面図である。
実施形態５は、実施形態４と同様、可動電極５７と固定電極５８とが下面を下に向けて軸心が平行に配置された状態で溶接を行う方法である。
実施形態５が、図１９に図示された実施形態４と相違する点は、実施形態５では、一方の金属部材１１０Ａおよび他方の金属部材１２０Ａによる図１６に図示された組み合わせとした点である。
【００６９】
すなわち、他方の金属部材１２０Ａは、凹部が形成されていない、全体が均一な厚さの板状部材である。他方の金属部材１２０Ａの下面は図示しない台上に載置される。また、一方の金属部材１１０Ａには、陥没部１１１の上部に、陥没部１１１より幅（直径）の大きい凹部１１３が形成されている。一方の金属部材１１０Ａは、突起部１１２を下に向けて、他方の金属部材１２０Ａの上面に配置される。
可動電極５７は、一方の金属部材１１０Ａの凹部１１３が形成された上面上に、凹部１１３と同心に配置される。固定電極５８は、一方の金属部材１１０Ａの突起部１１２に対応する領域から外れた領域の、他方の金属部材１２０Ａの上面に、軸心を可動電極５７と平行にした姿勢で配置される。
【００７０】
可動電極５７に加圧力Ｐ３を加え、可動電極５７と固定電極５８間に溶接電流を供給する。実施形態２において説明した如く、一方の金属部材１１０Ａに形成された凹部１１３の底面１１３ａは、溶接時においても、可動電極５７の下面とは接触しない。このため、一方の金属部材１１０Ａの変形量を低減し、過剰な発熱を抑制することができる。実施形態５によっても、実施形態２と同様な効果を奏する。
【００７１】
［実施形態６］〜［実施形態１１］
図２１（ａ）、（ｂ）〜図２６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、一方または他方の金属部材の断面図および外観斜視図である。
金属部材は一方および他方のいずれとしてよいので、ここでは代表して、単に、金属部材とする。
図２１（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態６の金属部材１６０は、円錐状の凹部１６１を有する。
【００７２】
［実施形態７］
図２２（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態７の金属部材１６０は、半球状またはドーム状の凹部１６２を有する。
【００７３】
［実施形態８］
図２３（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態８の金属部材１６０は、矩形形の凹部１６３を有する。
【００７４】
［実施形態９］
図２４（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態９の金属部材１６０は、外形が帯状またはリボン形状を有し、凹部１６４は、断面形状が円弧状の筒型形状に形成されている。つまり、実施形態９においては、凹部１６４は、帯状の金属部材の幅方向全体に、断面形状が半円より小さい円弧状の円筒形に形成されている。
【００７５】
［実施形態１０］
図２５（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態１０の金属部材１６０は、外形が帯状またはリボン形状を有する。
金属部材１６０は、一面側に幅方向全体に亘って延設された断面山形の突起１６５ａを有し、また他面側に突起１６５ａに対応して幅方向全体に亘って延設された断面山形の陥没部１６５ｂと、この陥没部１６５ｂ上に形成された矩形の凹部１６５ｃを有する。
【００７６】
［実施形態１１］
図２６（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態１１の金属部材１６０は、一面側に円錐形状の突起１６６ａが形成され、他面側に突起１６６ａに対応して円錐形状に形成された陥没部１６６ｂと、この陥没部１６６ｂ上に形成された矩形の凹部１６６ｃを有する。
【００７７】
上記実施形態６〜１１に示された金属部材１６０は、いずれも、可動電極５７または固定電極５８に接触しない凹部を有している。このため、加圧力Ｐ３を付与した状態で、溶接電流を供給して抵抗溶接した場合、金属部材１６０を貫通する電流密度を小さくして、発熱量を抑制することができ、溶接部の接合力を確保し、また、溶接用電極の損傷を防止することができる。
なお、本発明は実施形態１において適用した二次電池以外の装置にも適用が可能であり、以下、本発明が適用された他の装置について説明する。
【００７８】
［実施形態１２］
図２７は、車両用交流発電機２００の一部を断面とした側面図である。
車両用交流発電機２００は、プーリ２１４側に配置されるフロントブラケット２１０及びプーリ２１４の反対側に配置されるリアブラケット２０４の２個のブラケットを備える。フロントブラケット２１０とリアブラケット２０４はプーリ側ベアリング２１３とリア側ブラケット２０７を介してシャフト２１２を支持している。シャフト２１２の一方の端部にプーリ２１４が取り付けられている。プーリ２１４は、図示はしないが、ベルトを介してエンジン出力軸に接続されている。
【００７９】
シャフト２１２には、界磁コイル２１１を備えたポールコア２０２が取り付けられている。フロントブラケット２１０とリアブラケット２０４の間には、ステータコア２０３が配置され、ステータコア２０３と所定幅のエアギャップを介してポールコア２０２が配置される。ポールコア２０２の内側には界磁コイル２１１が設けられ、ステータコア２０３には、ステータコイル２０９が３相に巻かれている。ポールコア２０２の両面側に、ステータコイル２０９で発生する発熱を冷却するための２個の冷却用遠心ファン２０１が配置されている。
【００８０】
車両用交流発電機２００は、エンジンの駆動によってプーリ２１４が回転すると、シャフト２１２が回転する。シャフト２１２の回転に伴って、シャフト２１２に取り付けられたポールコア２０２と共に界磁コイル２１１が回転する。界磁コイル２１１の回転によりＮ極、Ｓ極の回転次回が形成され、Ｎ極からの磁束がステータコア２０３を通り、Ｓ極の磁極に戻る磁気回路を形成する。この磁気回路の磁束がステータコイル２０９と交差することにより３相の誘起電圧が発生する。
図２７に図示される車両用交流発電機２００において、冷却用遠心ファン２０１が抵抗溶接によりポールコア２０２に溶接されている。
【００８１】
図２８は、図２７のＢ部の拡大断面図である。冷却用遠心ファン２０１は、例えば、鉄で形成された板状部材であり、一面側には突起部１１２が形成され、他面側には、突起部１１２に対応する形状の陥没部１１１と、この陥没部１１１の上部に配置された凹部１１３とが形成されている。凹部１１３の幅（直径）は、陥没部１１１の幅（直径）よりも大きく形成されている。ポールコア２０２は、例えば鉄で形成されており、一面が平坦面とされている。この平坦面側が溶接部１３０において、冷却用遠心ファン２０１の突起部１１２に抵抗溶接により溶接されている。
このような溶接構造は、図１６に図示された実施形態２の溶接方法により得ることができる。図２８に図示された溶接構造は一例であって、上述した実施形態１〜１１のいずれの溶接構造でも適用することが可能である。
【００８２】
［実施形態１３］
図２９は、内燃機関用点火装置の全体を示す側面図であり、図３０は、図２９に図示されたコイルケースの平面図である。
内燃機関用点火装置３００は、絶縁性のコイルケース３１２、図示はしない点火プラグに接続するためのアダプタ部３０３および一次コイルに電力を供給するコネクタ端子３０１を備えている。
コイルケース３１２内には、一次コイル３１３が巻装された一次ボビン３０６、二次コイル３０８が数層に亘り積層された二次ボビン３０７が配置されている。一次ボビン３０６および二次ボビン３０７に巻装された一次コイル３１３および二次コイル３０８は絶縁樹脂で被覆された状態でコイルケース３１２内に収容されている。一次コイル３１３の一端は、端子板３０５に固定接続され、コネクタ端子３０１から電力が供給される。この端子板３０５には中間端子３１１が抵抗溶接により溶接されている。
【００８３】
図３１は、図３０のＣ部の拡大断面図である。
中間端子３１１は、例えば、黄銅で形成された板状部材であり、一面側には突起部１１２が形成され、他面側には、突起部１１２に対応する形状の陥没部１１１と、この陥没部１１１の上部に配置された凹部１１３とが形成されている。凹部１１３の幅（直径）は、陥没部１１１の幅（直径）よりも大きく形成されている。端子板３０５は、例えば、黄銅で形成された板状部材であり、突起部１１２と反対面側には凹部１２１が形成されている。中間端子３１１と端子板３０５とは溶接部１３０において、抵抗溶接により溶接されている。
このような溶接構造は、図１８に図示された実施形態３の溶接方法により得ることができる。図３１に図示された溶接構造は一例であって、上述した実施形態１〜１１のいずれの溶接構造でも適用することが可能である。
【００８４】
以上のように、本発明に係る溶接構造および抵抗溶接による溶接方法によれば、金属部材における溶接部側とは反対側の面に、すなわち、溶接用電極が当接する面側に、周囲領域から陥没する凹部が形成されているので、金属部材の反りが小さくなり、溶接用電極との接触面積が増大する。このため、電流密度を低減し、溶接時の発熱を低減することができ、これに伴って、溶接部が損傷したり、溶接用電極が損傷したりすることを防止することができる。このため、生産性を向上し、信頼性の高い接合構造を得ることができるという効果を奏する。
【００８５】
なお、上記各実施形態では、溶接構造を円筒形二次電池１、車両用交流発電機２００および内燃機関用点火装置３００に適用した場合で説明したが、本発明の適用はこれらの装置に限られるものではなく、他の装置にも適用が可能である。また、上記各実施形態では金属部材同士の抵抗溶接を点（スポット）溶接としたが、シーム溶接としてもよい。
【００８６】
さらに、実施形態１〜１１に示した溶接構造は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とが突起部の頂部を含む溶接部において溶接された溶接構造において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方には、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部が形成されていればよい。
また、本発明の抵抗溶接による溶接方法は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とを正極および負極の電極で加圧して突起部の頂部を含む溶接部において抵抗溶接する方法において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方に、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部を形成し、抵抗溶接する際、凹部の少なくとも一部を正極または負極の電極に接触させずに溶接するものであればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１ 円筒形二次電池
２ 電池缶
１０ 電極群
５７ 可動電極
５８ 固定電極
１１０ 一方の金属部材
１１１ 陥没部
１１２、１６５ａ、１６６ａ 突起部
１２０、１２０Ａ 他方の金属部材
１１３、１２１、１６５ｃ、１６６ｃ 凹部
１３０ 溶接部
１６０ 金属部材
１６１〜１６４、１６５ｂ、１６６ｂ 陥没部
２００ 車両用交流発電機
２０１ 冷却用遠心ファン
２０２ ポールコア
３００ 内燃機関用点火装置
３０５ 端子板
３１１ 中間端子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接構造および抵抗溶接による溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を局所的に溶接する方法として抵抗溶接が知られている。抵抗溶接は、溶接したい母体に電流を流してジュール熱を発生させ、それと同時に加圧することにより溶接する方法である。
母材に流す電流を集中させるためには、接触面積を小さくし電流密度を大きくすることが有利である。このため、通常は、溶接したい一方の金属部材に突起部を設け、相手方の金属部材に点接触または線接触させるようにする。
この場合、抵抗溶接は、溶接する金属部材同士を突起部で接触させた状態で、両金属部材における溶接面とは反対面に、それぞれ、正極または負極の溶接用電極を押し当て、加圧して行う。
【０００３】
金属部材に突起部を形成する場合、突起部が形成された金属部材の厚さを周囲の領域より厚くする構造とする方法がある。しかし、この構造では、材料の活用効率が低くなる。
そこで、板状の金属部材を用いて、プレスにより突起部を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにすれば、材料の活用効率を向上し、コストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０３２０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した如く、抵抗溶接を行う場合には、溶接する金属部材同士を突起部で接触させた状態で、両金属部材における溶接面とは反対面（外面）に、それぞれ、正極または負極の溶接用電極を押し当て、加圧する。溶接用電極によって加圧されることにより、上記従来のいずれの方法においても、突起部に対向する側の金属部材には、突起部に当接する部分に集中応力が生じる。このため、突起部に対向する側の金属部材には、突起部を中心としてその周縁領域が相手方の部材側に向けて上昇するような反りが発生する。
このような反りが発生するために、突起部に対向する側の金属部材の外面は、溶接用電極の上面とは、反りが発生しない中心領域、すなわち、突起部に対応する小さい面積の領域でのみ接触する。つまり、電流通路の面積が狭くなってしまう。このため、金属部材に流れる電流密度が大きくなり、発熱が大きくなって、溶接部が損傷して必要な接合力が確保できなくなったり、金属部材の溶融部が溶接用電極に張り付いて溶接用電極を損傷したりする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の溶接構造は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とが突起部の頂部を含む溶接部において溶接された溶接構造において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方には、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の抵抗溶接による溶接方法は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とを正極および負極の電極で加圧して突起部の頂部を含む溶接部において抵抗溶接する方法において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方に、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部を形成し、抵抗溶接する際、凹部の少なくとも一部を正極または負極の電極に接触させずに溶接することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属部材における溶接部側とは反対側の面に、すなわち、溶接用電極が当接する面側に、周囲領域から陥没する凹部が形成されているので、金属部材の反りが小さくなり、溶接用電極との接触面積が増大する。このため、電流密度を低減し、溶接時の発熱を低減することができ、これに伴って、溶接部が損傷したり、溶接用電極が損傷したりすることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施の形態の円筒形二次電池の断面図。
【図２】図１に図示された円筒形二次電池の分解斜視図。
【図３】図１に図示された電極群の詳細を示すための一部を切断した状態の斜視図。
【図４】図１に図示された円筒形二次電池のＡ部の拡大断面図。
【図５】図４に図示された溶接構造を得る方法を説明するための溶接前の金属部材の拡大断面図。
【図６】図５に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図５に図示された一方の金属部材を形成する方法を説明するための拡大断面図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、図５に図示された他方の金属部材を形成する方法を説明するための拡大断面図。
【図９】抵抗溶接機の外観斜視図。
【図１０】溶接用電極における一方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１１】溶接用電極における他方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１２】比較例における溶接前の金属部材の構造を示す拡大断面図。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図１４】比較例の溶接用電極における一方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１５】比較例の溶接用電極における一方の金属部材との接触領域を説明するための外観斜視図。
【図１６】この発明の実施形態２を示す拡大断面図。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は、図１６に図示された金属部材を形成する方法を説明するために拡大断面図。
【図１８】この発明の実施形態３を示す拡大断面図。
【図１９】この発明の実施形態４を示す拡大断面図。
【図２０】この発明の実施形態５を示す拡大断面図。
【図２１】この発明の実施形態６を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２２】この発明の実施形態７を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２３】この発明の実施形態８を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２４】この発明の実施形態９を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２５】この発明の実施形態１０を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２６】この発明の実施形態１１を示し、（ａ）は金属部材の拡大断面図、（ｂ）は金属部材の外観斜視図。
【図２７】この発明の実施形態１２を示し、車両用交流発電機の一部を断面とした側面図。
【図２８】図２７のＢ部の拡大断面図。
【図２９】この発明の実施形態１３を示し、内燃機関用点火装置の側面図。
【図３０】図２９に図示されたコイルケースの平面図。
【図３１】図３０のＣ部の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態１］
（二次電池の全体構成）
以下、この発明の溶接構造および溶接方法を、図面を参照して説明する。
先ず、本発明の溶接構造を、円筒形二次電池を一実施の形態として説明することとする。
図１は、この発明の一実施の形態としてのリチウムイオン円筒形二次電池の断面図であり、図２は、図１に示された円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形二次電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの寸法を有する。
この円筒形二次電池１は、有底円筒形の電池缶２とハット型の電池蓋３とを、通常、ガスケットと言われるシール部材４３を介在してかしめ加工を行い、外部から密封された構造の電池容器４を有する。有底円筒形の電池缶２は、鉄、ステンレス等の金属板をプレス加工して形成され、内面および外面の表面全体にニッケル等のめっき層が形成されている。電池缶２は、その開放側である上端部側に開口部２ｂ有する。電池缶２の開口部２ｂ側には、電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。電池缶２の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容されている。
【００１０】
１０は、電極群であり、中央部に軸芯１５を有し、軸芯１５の周囲に正極電極および負極電極が捲回されている。図３は、電極群１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図３に図示されるように、電極群１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構成を有する。
軸芯１５は、中空円筒状を有し、軸芯１５には、負極電極１２、第１のセパレータ１３、正極電極１１および第２のセパレータ１４が、この順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。電極群１０の最外周は負極電極１２およびその外周に捲回された第１のセパレータ１３の順となっている。最外周の第１のセパレータ１３が接着テープ１９で留められる（図２参照）。
【００１１】
正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極シート１１ａと、この正極シート１１ａの両面に正極合剤１１ｂが塗布された正極処理部を有する。正極シート１１ａの長手方向に沿う上方側の一側縁は、正極合剤１１ｂが塗布されずアルミニウム箔が表出した正極合剤未処理部１１ｃとなっている。この正極合剤未処理部１１ｃには、軸芯１５と平行に上方に突き出す多数の正極リード１６が等間隔に一体的に形成されている。
【００１２】
正極合剤１１ｂは正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質はリチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できるものであれば制限は無い。しかし中でも上述の材料である、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムとからなるリチウム複合酸化物を使用することにより良好な特性が得られる。
【００１３】
正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極シート１１ａを結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤１１ｂの形成方法の例として、正極合剤１１ｂの構成物質の分散溶液を正極シート１１ａ上に塗布する方法が挙げられる。このような方法で製造することにより特性の優れた正極合剤が得られる。
【００１４】
正極合剤１１ｂを正極シート１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。正極合剤１１ｂに分散溶液の溶媒例としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。正極合剤１１ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極シート１１ａを裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。すべての正極リード１６の長さは、ほぼ同じである。
【００１５】
負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極シート１２ａと、この負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂが塗布された負極処理部を有する。負極シート１２ａの長手方向に沿う下方側の側縁は、負極合剤１２ｂが塗布されず銅箔が表出した負極合剤未処理部１２ｃとなっている。この負極合剤未処理部１２ｃには、正極リード１６とは反対方向に延出された、多数の負極リード１７が等間隔に一体的に形成されている。この構造により電流を略均等に分散して流すことができ、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上に繋がっている。
【００１６】
負極合剤１２ｂは、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤１２ｂは、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、黒鉛炭素を用いること、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。しかしその中でも次に記載する方法により優れた特性の負極合剤が得られる。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。負極合剤１２ｂの形成方法は、負極シート１２ａ上に負極合剤１２ｂが形成される方法であれば制限はない。負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂの構成物質の分散溶液を負極シート１２ａ上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。
【００１７】
負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂに分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤１２ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極シート１２ａを裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。すべての負極リード１７の長さは、ほぼ同じである。
【００１８】
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の幅ＷSは、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCより大きく形成される。また、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCは、正極シート１１ａに形成される正極合剤１１ｂの幅ＷAより大きく形成される。
負極合剤１２ｂの幅ＷCが正極合剤１１ｂの幅ＷAよりも大きいことにより、異物の析出による内部短絡を防止する。これは、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極シート１２ａが露出していると負極シート１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。
【００１９】
第１、第２のセパレータ１３、１４は、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜である。
図１および図３において、中空な円筒形状の軸芯１５は軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に径大の溝１５ａが形成され、この溝１５ａに正極集電部材２７が圧入されている。
【００２０】
正極集電部材２７は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部２７ａ、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂ、および外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃを有する。正極集電部材２７の基部２７ａには、過充電等によって、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄ（図２参照）が形成されている。また、正極集電部材２７には開口部２７ｅが形成されているが、開口部２７ｅの機能については後述する。
【００２１】
正極シート１１ａの正極リード１６は、すべて、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃに溶接される。この場合、図２に図示されるように、正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上に重なり合って接合される。各正極リード１６は大変薄いため、１つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード１６が所定間隔に形成されている。
【００２２】
正極集電部材２７は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材２７をアルミニウムで形成することにより、正極シート１１ａの正極リード１６を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
【００２３】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周には、正極シート１１ａの正極リード１６およびリング状の押え部材２８が溶接されている。多数の正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極リード１６の外周に押え部材２８を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
【００２４】
軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電部材２１が圧入されて固定されている。負極集電部材２１は、例えば、抵抗値の小さい銅により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。
負極シート１２ａの負極リード１７は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃに超音波溶接等により溶接される。各負極リード１７は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
【００２５】
負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極シート１２ａの負極リード１７およびリング状の押え部材２２が溶接されている。多数の負極リード１７は、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材２１の下面には、ニッケルからなる負極通電リード２３が抵抗溶接等により接合されている。この場合、負極集電部材２１と負極通電リード２３とは、平面視では、軸芯１５と同軸の円周上において複数の箇所で接合されている。
負極通電リード２３は、鉄製の電池缶２の底部において、電池缶２に溶接されている。
電池缶２は、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成し、内面側および外面側の表面にニッケルめっきを施して形成することが望ましい。負極集電部材２１を抵抗値の小さい銅で形成する場合、銅と鉄を、直接、抵抗溶接により溶接すると接合力が不足する。負極通電リード２３をニッケルにより形成し、電池缶２の内面にニッケルめっきを施すことにより、負極通電リード２３を、電池缶２に抵抗溶接により強固に溶接することができる。また、ニッケルからなる負極通電リード２３と銅からなる負極集電部材２１とは、抵抗溶接により強固に溶接することができる。
【００２６】
負極集電部材２１と負極通電リード２３とを、抵抗溶接により溶接する接合構造および抵抗溶接による接合方法は、本発明における重要な要部であり、その詳細については後述する。
【００２７】
ここで、正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅは、負極通電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード２３を電池缶２の底部内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電部材２１に接続されている電池缶２は一方の出力端として作用し、電極群１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。
【００２８】
多数の正極リード１６が正極集電部材２７に溶接され、多数の負極リード１７が負極集電部材２１に溶接されることにより、正極集電部材２７、負極集電部材２１および電極群１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。但し、図２においては、図示の都合上、負極集電部材２１、押え部材２２および負極通電リード２３は発電ユニット２０から分離して図示されている。
【００２９】
また、正極集電部材２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端を溶接されて接合されている。接続部材３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、１枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。接続部材３３の厚さは、例えば、０．５ｍｍ程度であり、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔を５枚積層して形成される。
【００３０】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上には、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板３４が配置されている。
絶縁板３４は、開口部３４ａ（図２参照）と下方に突出す側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、フレキシブルな接続部材３３の他端が溶接されて固定されている。
【００３１】
接続板３５は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度である。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂ（図２参照）が形成されている。開口部３５ｂは、過充電等により電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。
【００３２】
接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム合金で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＵ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。
【００３３】
ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池内部に発生したガスの圧力が上昇すると、第１段階として、上方に反り、接続板３５の突起部３５ａとの接合を剥離して接続板３５から離間し、接続板３５との導通を絶つ。第２段階として、それでも電池内圧が上昇する場合は切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００３４】
ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部３ａを固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側部３７ｂを有している。この側部３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側部３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。
電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき層が施されている。電池蓋３は、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭無底の筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。
なお、電池蓋３が鉄で形成されている場合には、別の円筒形二次電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒形二次電池とスポット溶接により接合することが可能である。
【００３５】
電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５は、一体化され電池蓋ユニット３０を構成する。電池蓋ユニット３０を組立てる方法を下記に示す。
まず、ダイアフラム３７に電池蓋３を固定しておく。ダイアフラム３７と電池蓋３との固定は、かしめ等により行う。図２に図示された如く、当初、ダイアフラム３７の側部３７ｂは基部３７ａに垂直に形成されているので、電池蓋３の周縁部３ａをダイアフラム３７の側部３７ｂ内に配置する。そして、ダイアフラム３７の側部３７ｂをプレス等により変形させて、電池蓋３の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。
【００３６】
一方、接続板３５を絶縁板３４の開口部３４ａに嵌合して取り付けておく。次に、絶縁板３４を間に挟持した状態で、接続板３５の突起部３５ａを、電池蓋３が固定されたダイアフラム３７の底面に溶接する。この場合の溶接方法は、抵抗溶接または摩擦拡散接合を用いることができる。これにより、電池蓋３により固定されたダイアフラム３７に、接続板３５が絶縁板３４を介在させて溶接され、一体化された電池蓋ユニット３０が構成される。
上述したように、電池蓋ユニット３０の接続板３５は接続部材３３により正極集電部材２７と接続されている。従って、電池蓋３は正極集電部材２７と接続されている。このように、正極集電部材２７と接続されている電池蓋３は他方の出力端として作用し、この他方の出力端として作用する電池蓋３と一方の出力端として作用する電池缶２より電極群１０に蓄えられた電力を出力することが可能となる。
【００３７】
ダイアフラム３７の側部３７ｂの周縁部を覆って、通常、ガスケットと言われるシール部材４３が設けられている。シール部材４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＤＭ）をあげることができる。また、例えば、電池缶２が厚さ０．５ｍｍの炭素鋼板により、外径が４０ｍｍΦで形成されている場合、シール部材４３の厚さは１．０ｍｍ程度とされる。
【００３８】
シール部材４３は、当初、図２に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。
【００３９】
そして、プレス等により、電池缶２と共にシール部材４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がシール部材４３を介して電池缶２に固定される。
【００４０】
電池缶２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。
【００４１】
（溶接構造）
次に、負極集電部材２１と負極通電リード２３との溶接構造について説明する。
図４は、図１に図示されたＡ部の拡大断面図である。図４では、複数の接合箇所のうちの１箇所のみを示している。なお、本発明の溶接構造および抵抗溶接による溶接方法は、負極集電部材２１と負極通電リード２３への適用に限られるものではなく、一般的に広く適用することができる。このため、以下の説明においては、負極集電部材２１と負極通電リード２３の一方を一方の金属部材１１０とし、他方を他方の金属部材１２０として説明する。
【００４２】
一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０とは、抵抗溶接により溶接部１３０で接合されている。一方の金属部材１１０の溶接部１３０に対応する反対面側には、表面から陥没する陥没部１１１が形成されている。他方の金属部材１２０の溶接部１３０に対応する反対面側には、表面から陥没する凹部１２１が形成されている。陥没部１１１および凹部１２１は、断面形状が円推状または皿状を有し、平面形状は溶接部１３０と同心のリング形状を有する。一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０とは、溶接部１３０の周囲における対向面が離間され、間隙１３１が設けられている。
好ましい一例として、一方の金属部材１１０は銅により形成され、他方の金属部材１２０はニッケルにより形成されたものを挙げることができる。
【００４３】
図５は、図４に図示された溶接構造を形成する方法を説明するための拡大断面図である。
一方の金属部材１１０は、溶接前は突起部１１２を有している。突起部１１２は、プレス加工により形成されたものであり、陥没部１１１は、突起部１１２を形成する際に形成されるものである。突起部１１２は、幅方向（図５の左右方向）における中心部分が表面から最も高く突き出しており、従って、陥没部１１１の深さが最大の位置は、幅方向における中心部分である。他方の金属部材１２０の凹部１２１における深さの最大位置は、突起部１１２の幅方向の中心部に対応する部分である。凹部１２１の最大深さは、陥没部１１１の最大深さよりも小さくてもよい。
【００４４】
図７（ａ）、（ｂ）は、他方の金属部材１２０に、凹部１２１を形成する方法を説明するための断面図である。
図７（ａ）に図示されるように、平板状の他方の金属部材１２０’の下面側に、上面が平坦な受け型１４１を配置する。また、他方の金属部材１２０’の上面側に、凹部１２１に対応する突起１４２ａを有する成形パンチ１４２を配置する。成形パンチ１４２の周囲における他方の金属部材１２０’の部分を、押さえ型１４３により受け型１４１に押付ける。
【００４５】
この場合、押さえ型１４３に付与する加圧力Ｐ１は、他方の金属部材１２０に塑性変形が生じない程度とする。この状態で、図７（ｂ）に図示されるように、成形パンチ１４２を駆動して、他方の金属部材１２０’に加圧力Ｐ２を付与する。これにより、他方の金属部材１２０’における加圧力Ｐ２が付与された部分に、成形パンチ１４２の突起１４２ａに対応する形状の凹部１２１が形成され、他方の金属部材１２０が形成される。
【００４６】
図８（ａ）、（ｂ）は、一方の金属部材１１０に、突起部１１２を形成する方法を説明するための断面図である。
図８（ａ）に図示されるように、平板状の一方の金属部材１１０’の下面側に、溝１５２が形成された受け型１５１を配置する。また、一方の金属部材１１０’の上面側に、突起部１１２に対応する突起１５３ａを有する成形パンチ１５３を配置する。成形パンチ１５３の周囲における一方の金属部材１１０’の部分を、押さえ型１５４により受け型１５１に押付ける。
【００４７】
この場合、押さえ型１５４に付与する加圧力Ｐ１は、一方の金属部材１１０’に塑性変形が生じない程度とする。この状態で、図８（ｂ）に図示されるように、成形パンチ１５３を駆動して、一方の金属部材１１０’に加圧力Ｐ２を付与する。成形パンチ１５３の突起１５３ａに対応する受け型１５１には溝１５２が形成されている。このため、一方の成形パンチ１５３の突起１５３ａに対応する部分が受け型１５１の溝１５２に突き出され、突起部１１２が形成される。このとき、突起部１１２に対応する一方の金属部材１１０の上面には陥没部１１１が形成されており、一方の金属部材１１０が形成される。
【００４８】
上記の方法で形成された一方および他方の金属部材１１０、１２０を、図５に図示された状態に配置し、図６に図示されるように抵抗溶接を行う。
図９は、抵抗溶接機５０の外観斜視図である。
抵抗溶接機５０は、上下一対の電極ホルダ５１、５２、一方の電極ホルダ５１を上下に移動するエアーシリンダ５３、溶接用電源５４、電極ホルダ５１、５２を溶接用電源５４に接続する接続導体５５、５６を備えている。電極ホルダ５１には、クランプボルト６１の締結により可動電極５７が取り付けられる。電極ホルダ５２には、クランプボルト６２の締結により固定電極５８が取り付けられる。他方の金属部材１２０を固定電極５８の上面で支持し、一方の金属部材１１０の上面に可動電極５７の下面を接触させ、加圧する。
【００４９】
つまり、固定電極５８と可動電極５７により一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０を挟み込み、図５に図示されるように一方の金属部材１１０の突起部１１２に他方の金属部材１２０が接触する状態に支持する。エアーシリンダ５３により可動電極５７に加圧力を付与し、設定した加圧力Ｐ３に達した時点（図６参照）で、溶接用電源５４から接続導体５５、５６を介して通電する。すなわち、一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０に電流を供給する。
電流の供給により、可動電極５７、一方の金属部材１１０、他方の金属部材１２０および固定電極５８の各抵抗値および接触抵抗と、供給される電流値に対応するジュール熱が発生し、一方および他方の金属部材１１０、１２０が固相接合または溶融接合で接合される。
【００５０】
可動電極５７にはエアーシリンダ５３から所定の加圧力Ｐ３が付与されているため、接合時に、一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０とが接触している突起部１１２には集中応力が発生する。このため、この反力により、他方の金属部材１２０には、突起部１１２を中心としてその周囲領域が一方の金属部材１１０側に向かって上昇する方向の反りが生じる。
しかし、本実施形態においては、他方の金属部材１２０には、溶接部１３０に対応する領域の外面側に予め凹部１２１が形成されている。このため、他方の金属部材１２０は、この凹部１２１の深さが浅くなるように変形し、集中応力を緩和する。これにより、他方の金属部材１２０における突起部１１２の周囲領域が、一方の金属部材１１０側に向かって上昇する方向の反りは小さくなる。従って、図６に図示されるように、溶接時においても、他方の金属部材１２０は、凹部１２１の周囲領域の広い範囲において固定電極５８の上面と接触している。
【００５１】
図１０は、固定電極５８の上面における他方の金属部材１２０との接触領域を示す斜視図である。図中、５８ａは、他方の金属部材１２０の凹部１２１に対応する非接触領域である。また、５８ｂは、他方の金属部材１２０との接触領域であり、５８ｃは、他方の金属部材１２０が変形することにより非接触となった領域である。上述した如く、他方の金属部材１２０に予め凹部１２１が形成されていることにより、他方の金属部材１２０の変形が小さくなるので、図１０に示されるように、接触領域５８ｂは、幅広いリング形状、すなわち、大きい接触面積を有する。このため、他方の金属部材１２０と固定電極５８に通電される溶接時の電流密度を小さくすることができ、これに伴い、発生するジュール熱の上昇が抑えられる。
【００５２】
図１１は、可動電極５７の下面における一方の金属部材１１０との接触領域を示す斜視図である。図中、５７ａは、一方の金属部材１１０の陥没部１１１に対応する非接触領域である。また、５７ｂは、一方の金属部材１１０との接触領域であり、５７ｃは、一方の金属部材１１０が変形することにより非接触となった領域である。上述した如く、他方の金属部材１２０に予め凹部１２１が形成されているため、他方の金属部材１２０の変形が小さくなり、他方の金属部材１２０と固定電極５８に通電される溶接時の電流密度が小さくなり、発熱が小さくなる。このため、可動電極５７の加圧力Ｐ３の負荷の下においても、他方の金属部材１２０側からの熱の影響は小さく、一方の金属部材１１０における変形量も小さい。
【００５３】
従って、図１１に図示されるように、溶接時においても、一方の金属部材１１０は、陥没部１１１の周囲領域の広い範囲において可動電極５７の下面と接触している。このため、一方の金属部材１１０と可動電極５７に通電される溶接時の電流密度も小さくすることができ、これに伴い、発生するジュール熱を抑えることができる。
【００５４】
図１２および図１３は、本実施形態と対比するための比較例としての溶接方法に関するものであり、それぞれ、溶接前の金属部材の構造を示す拡大断面図、および図１２に続く工程を説明するための拡大断面図である。
図１２に図示された一方の金属部材１１０は突起部１１２および陥没部１１１を有し、図５に図示された一方の金属部材１１０と同一である。しかし、他方の金属部材１２０Ａは、凹部１２１を有していない、平坦な板状部材である点で、図５に図示された他方の金属部材１２０と相違する。
【００５５】
上述した如く、可動電極５７にはエアーシリンダ５３から所定の加圧力Ｐ３が付与されているため、接合時に、一方の金属部材１１０と他方の金属部材１２０Ａとが接触している突起部１１２には集中応力が発生する。このため、この反力により、図１３に図示されるように、他方の金属部材１２０Ａには、突起部１１２を中心としてその周囲領域が一方の金属部材１１０側に向かって上昇する方向の大きな反りが生じる。
【００５６】
図１４は、固定電極５８の上面における他方の金属部材１２０Ａとの接触領域を示す斜視図である。他方の金属部材１２０Ａには、溶接前に凹部１２１は形成されていないので、これに対応する非接触領域はない。このため、他方の金属部材１２０Ａには大きな変形量の反りが生じ、固定電極５８における他方の金属部材１２０Ａとの接触領域５８ｂ’は、小さい円形面積となり、非接触領域５８ｃ’は接触領域５８ｂ’の周囲の大きい面積となる。従って、他方の金属部材１２０Ａと固定電極５８に通電される溶接時の電流密度が大きくなり、これに伴って、大きなジュール熱が発生する。
【００５７】
図１５は、可動電極５７の下面における一方の金属部材１１０との接触領域を示す斜視図である。図中、５７ａ’は、一方の金属部材１１０の陥没部１１１に対応する非接触領域である。また、５７ｂ’は、一方の金属部材１１０との接触領域であり、５７ｃ’は、一方の金属部材１１０が変形することにより非接触となった領域である。上述した如く、溶接時における他方の金属部材１２０Ａと固定電極５８の電流密度は大変大きくなり、発熱が大きくなる。このため、可動電極５７の加圧力Ｐ３の負荷の下において、他方の金属部材１２０側からの発熱の影響を受け、一方の金属部材１１０に、他方の金属部材１２０Ａ方向に接近する方向の大きな反りが生じる。このため、溶接時の固定電極５８における可動電極５７下面の一方の金属部材１１０との接触領域５７ｂ’は、図１０に図示された本実施形態の場合の接触領域５７ｂよりも面積が小さいものとなる。
【００５８】
従って、比較例として図１４および図１５に図示される溶接構造および抵抗溶接による溶接方法では、溶接時の大きな発熱により、溶接部が損傷して必要な接合力が確保できなくなったり、金属部材の溶融部が溶接用電極に張り付いて溶接用電極を損傷したりする。
【００５９】
これに対し、本実施形態の溶接構造および抵抗溶接による溶接方法によれば、溶接時に、可動電極５７、一方の金属部材１１０、他方の金属部材１２０、固定電極５８に通電される電流密度を小さくし、過剰な発熱を抑制することができる。このため、過剰な発熱により溶接部が損傷したり、金属部材の溶融部が溶接用電極に張り付いたりすることが無く、生産効率の高く、かつ、信頼性の高い接合構造を得ることができる。
なお、本発明の溶接構造および抵抗溶接による溶接方法は、上記実施形態以外にも、種々の実施形態とすることができる。以下、他の種々の実施形態について説明をする。
【００６０】
［実施形態２］
図１６は、本発明の実施形態２を示す。図１６は、溶接電流を流す直前の溶接構造を説明するための拡大断面図である。
図１６に図示された一方の金属部材１１０Ａには、陥没部１１１の上部に、陥没部１１１より幅（直径）の大きい凹部１１３が形成されている。また、他方の金属部材１２０Ａは、凹部が形成されていない、全体が均一な厚さの板状部材である。
【００６１】
一方の金属部材１１０Ａに形成された凹部１１３の底面１１３ａは、溶接時においても、可動電極５７の下面とは接触しない。このため、一方の金属部材１１０Ａの突起部１１２に作用する集中応力を分散して、一方の金属部材１１０Ａの反りによる変形量を低減する。従って、実施形態１と同様な作用により、電流密度の増大を抑制することができる。
【００６２】
図１７（ａ）、（ｂ）は、一方の金属部材１１０Ａを形成する方法を説明するための断面図である。
図１７（ａ）に図示されるように、平板状の一方の金属部材１１０Ａ’の下面側に、溝１５２が形成された受け型１５１配置する。また、一方の金属部材１１０Ａ’の上面側に、陥没部１１１と凹部１１３が組み合わされた形状に対応する突起１５５ａを有する成形パンチ１５５を配置する。成形パンチ１５５の周囲における一方の金属部材１１０Ａ’の部分を、押さえ型１５４により受け型１５１に押付ける。
【００６３】
この場合、押さえ型１５４に付与する加圧力Ｐ１は、一方の金属部材１１０に塑性変形が生じない程度とする。この状態で、図１７（ｂ）に図示されるように、成形パンチ１５５を駆動して、一方の金属部材１１０Ａ’に加圧力Ｐ２を付与する。成形パンチ１５５の突起１５５ａに対応する受け型１５１には溝１５２が形成されている。このため、一方の成形パンチ１５５の突起１５５ａに対応する部分が受け型１５１の溝１５２に突き出され、突起部１１２が形成される。このとき、突起部１１２に対応する一方の金属部材１１０の上面には陥没部１１１および凹部１１３が形成され、一方の金属部材１１０Ａが形成される。
【００６４】
実施形態２においても、実施形態１と同様な効果を奏することができる。また、実施形態２では、他方の金属部材１２０Ａを形成するに際してプレス加工が必要ではなく、一方の金属部材１１０Ａを形成する際、形状は異なるものの、作業工程としては一度のプレス加工ですむので、実施形態１の場合よりも生産性を向上することができる。
【００６５】
［実施形態３］
図１８は、本発明の実施形態３を示す。図１８は、溶接電流を流す直前の溶接構造を説明するための拡大断面図である。
図１８に図示された実施形態３が図１６に図示された実施形態２と相違する点は、他方の金属部材１２０が、図５に図示された実施形態１と同様、凹部１２１を有する点である。
すなわち、実施形態３においては、一方の金属部材１１０Ａに可動電極５７に接触しない凹部１１３が形成され、他方の金属部材１２０に固定電極５８に接触しない凹部１２１が形成されている。このため、溶接時に作用する加圧力Ｐ３をより確実に分散し、一方の金属部材１１０Ａおよび他方の金属部材１２０の変形量を低減して、溶接時の発熱量を低減することができる。
このような実施形態３においても、実施形態１と同様な効果を奏することができる。
【００６６】
図１９は、本発明の実施形態４を示す。図１９は、抵抗溶接による接合が完了した状態の溶接構造の拡大断面図である。
実施形態４は、可動電極５７と固定電極５８とが下面を下に向けて軸心が平行に配置された状態で溶接を行う方法である。一方の金属部材１１０は、突起部１１２および突起部１１２に対応する陥没部１１１を有し、陥没部１１１が形成された面を下に向けて、図示しない台上に載置される。他方の金属部材１２０は、突起部１１２に対応する位置に、突起部１１２の反対面側に凹部１２１を向けて配置される。可動電極５７は、他方の金属部材１２０の凹部１２１が形成された面上に、凹部１２１と同心に配置される。固定電極５８は、一方の金属部材１１０の突起部１１２が形成された部分から外れた領域の、一方の金属部材１１０の上面に、軸心を可動電極５７に平行にした姿勢で配置される。
【００６７】
可動電極５７に加圧力Ｐ３を加え、可動電極５７と固定電極５８間に溶接電流を供給する。他方の金属部材１２０には、予め、可動電極５７に接触しない凹部１２１が形成されているので、他方の金属部材１２０の変形量を低減し、過剰な発熱を抑制することができる。従って、実施形態４によっても、実施形態１と同様な効果を奏する。
【００６８】
［実施形態５］
図２０は、本発明の実施形態５を示す。図２０は、抵抗溶接による接合が完了した状態の溶接構造の拡大断面図である。
実施形態５は、実施形態４と同様、可動電極５７と固定電極５８とが下面を下に向けて軸心が平行に配置された状態で溶接を行う方法である。
実施形態５が、図１９に図示された実施形態４と相違する点は、実施形態５では、一方の金属部材１１０Ａおよび他方の金属部材１２０Ａによる図１６に図示された組み合わせとした点である。
【００６９】
すなわち、他方の金属部材１２０Ａは、凹部が形成されていない、全体が均一な厚さの板状部材である。他方の金属部材１２０Ａの下面は図示しない台上に載置される。また、一方の金属部材１１０Ａには、陥没部１１１の上部に、陥没部１１１より幅（直径）の大きい凹部１１３が形成されている。一方の金属部材１１０Ａは、突起部１１２を下に向けて、他方の金属部材１２０Ａの上面に配置される。
可動電極５７は、一方の金属部材１１０Ａの凹部１１３が形成された上面上に、凹部１１３と同心に配置される。固定電極５８は、一方の金属部材１１０Ａの突起部１１２に対応する領域から外れた領域の、他方の金属部材１２０Ａの上面に、軸心を可動電極５７と平行にした姿勢で配置される。
【００７０】
可動電極５７に加圧力Ｐ３を加え、可動電極５７と固定電極５８間に溶接電流を供給する。実施形態２において説明した如く、一方の金属部材１１０Ａに形成された凹部１１３の底面１１３ａは、溶接時においても、可動電極５７の下面とは接触しない。このため、一方の金属部材１１０Ａの変形量を低減し、過剰な発熱を抑制することができる。実施形態５によっても、実施形態２と同様な効果を奏する。
【００７１】
［実施形態６］〜［実施形態１１］
図２１（ａ）、（ｂ）〜図２６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、一方または他方の金属部材の断面図および外観斜視図である。
金属部材は一方および他方のいずれとしてよいので、ここでは代表して、単に、金属部材とする。
図２１（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態６の金属部材１６０は、円錐状の凹部１６１を有する。
【００７２】
［実施形態７］
図２２（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態７の金属部材１６０は、半球状またはドーム状の凹部１６２を有する。
【００７３】
［実施形態８］
図２３（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態８の金属部材１６０は、矩形形の凹部１６３を有する。
【００７４】
［実施形態９］
図２４（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態９の金属部材１６０は、外形が帯状またはリボン形状を有し、凹部１６４は、断面形状が円弧状の筒型形状に形成されている。つまり、実施形態９においては、凹部１６４は、帯状の金属部材の幅方向全体に、断面形状が半円より小さい円弧状の円筒形に形成されている。
【００７５】
［実施形態１０］
図２５（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態１０の金属部材１６０は、外形が帯状またはリボン形状を有する。
金属部材１６０は、一面側に幅方向全体に亘って延設された断面山形の突起１６５ａを有し、また他面側に突起１６５ａに対応して幅方向全体に亘って延設された断面山形の陥没部１６５ｂと、この陥没部１６５ｂ上に形成された矩形の凹部１６５ｃを有する。
【００７６】
［実施形態１１］
図２６（ａ）、（ｂ）に図示された実施形態１１の金属部材１６０は、一面側に円錐形状の突起１６６ａが形成され、他面側に突起１６６ａに対応して円錐形状に形成された陥没部１６６ｂと、この陥没部１６６ｂ上に形成された矩形の凹部１６６ｃを有する。
【００７７】
上記実施形態６〜１１に示された金属部材１６０は、いずれも、可動電極５７または固定電極５８に接触しない凹部を有している。このため、加圧力Ｐ３を付与した状態で、溶接電流を供給して抵抗溶接した場合、金属部材１６０を貫通する電流密度を小さくして、発熱量を抑制することができ、溶接部の接合力を確保し、また、溶接用電極の損傷を防止することができる。
なお、本発明は実施形態１において適用した二次電池以外の装置にも適用が可能であり、以下、本発明が適用された他の装置について説明する。
【００７８】
［実施形態１２］
図２７は、車両用交流発電機２００の一部を断面とした側面図である。
車両用交流発電機２００は、プーリ２１４側に配置されるフロントブラケット２１０及びプーリ２１４の反対側に配置されるリアブラケット２０４の２個のブラケットを備える。フロントブラケット２１０とリアブラケット２０４はプーリ側ベアリング２１３とリア側ブラケット２０７を介してシャフト２１２を支持している。シャフト２１２の一方の端部にプーリ２１４が取り付けられている。プーリ２１４は、図示はしないが、ベルトを介してエンジン出力軸に接続されている。
【００７９】
シャフト２１２には、界磁コイル２１１を備えたポールコア２０２が取り付けられている。フロントブラケット２１０とリアブラケット２０４の間には、ステータコア２０３が配置され、ステータコア２０３と所定幅のエアギャップを介してポールコア２０２が配置される。ポールコア２０２の内側には界磁コイル２１１が設けられ、ステータコア２０３には、ステータコイル２０９が３相に巻かれている。ポールコア２０２の両面側に、ステータコイル２０９で発生する発熱を冷却するための２個の冷却用遠心ファン２０１が配置されている。
【００８０】
車両用交流発電機２００は、エンジンの駆動によってプーリ２１４が回転すると、シャフト２１２が回転する。シャフト２１２の回転に伴って、シャフト２１２に取り付けられたポールコア２０２と共に界磁コイル２１１が回転する。界磁コイル２１１の回転によりＮ極、Ｓ極の回転次回が形成され、Ｎ極からの磁束がステータコア２０３を通り、Ｓ極の磁極に戻る磁気回路を形成する。この磁気回路の磁束がステータコイル２０９と交差することにより３相の誘起電圧が発生する。
図２７に図示される車両用交流発電機２００において、冷却用遠心ファン２０１が抵抗溶接によりポールコア２０２に溶接されている。
【００８１】
図２８は、図２７のＢ部の拡大断面図である。冷却用遠心ファン２０１は、例えば、鉄で形成された板状部材であり、一面側には突起部１１２が形成され、他面側には、突起部１１２に対応する形状の陥没部１１１と、この陥没部１１１の上部に配置された凹部１１３とが形成されている。凹部１１３の幅（直径）は、陥没部１１１の幅（直径）よりも大きく形成されている。ポールコア２０２は、例えば鉄で形成されており、一面が平坦面とされている。この平坦面側が溶接部１３０において、冷却用遠心ファン２０１の突起部１１２に抵抗溶接により溶接されている。
このような溶接構造は、図１６に図示された実施形態２の溶接方法により得ることができる。図２８に図示された溶接構造は一例であって、上述した実施形態１〜１１のいずれの溶接構造でも適用することが可能である。
【００８２】
［実施形態１３］
図２９は、内燃機関用点火装置の全体を示す側面図であり、図３０は、図２９に図示されたコイルケースの平面図である。
内燃機関用点火装置３００は、絶縁性のコイルケース３１２、図示はしない点火プラグに接続するためのアダプタ部３０３および一次コイルに電力を供給するコネクタ端子３０１を備えている。
コイルケース３１２内には、一次コイル３１３が巻装された一次ボビン３０６、二次コイル３０８が数層に亘り積層された二次ボビン３０７が配置されている。一次ボビン３０６および二次ボビン３０７に巻装された一次コイル３１３および二次コイル３０８は絶縁樹脂で被覆された状態でコイルケース３１２内に収容されている。一次コイル３１３の一端は、端子板３０５に固定接続され、コネクタ端子３０１から電力が供給される。この端子板３０５には中間端子３１１が抵抗溶接により溶接されている。
【００８３】
図３１は、図３０のＣ部の拡大断面図である。
中間端子３１１は、例えば、黄銅で形成された板状部材であり、一面側には突起部１１２が形成され、他面側には、突起部１１２に対応する形状の陥没部１１１と、この陥没部１１１の上部に配置された凹部１１３とが形成されている。凹部１１３の幅（直径）は、陥没部１１１の幅（直径）よりも大きく形成されている。端子板３０５は、例えば、黄銅で形成された板状部材であり、突起部１１２と反対面側には凹部１２１が形成されている。中間端子３１１と端子板３０５とは溶接部１３０において、抵抗溶接により溶接されている。
このような溶接構造は、図１８に図示された実施形態３の溶接方法により得ることができる。図３１に図示された溶接構造は一例であって、上述した実施形態１〜１１のいずれの溶接構造でも適用することが可能である。
【００８４】
以上のように、本発明に係る溶接構造および抵抗溶接による溶接方法によれば、金属部材における溶接部側とは反対側の面に、すなわち、溶接用電極が当接する面側に、周囲領域から陥没する凹部が形成されているので、金属部材の反りが小さくなり、溶接用電極との接触面積が増大する。このため、電流密度を低減し、溶接時の発熱を低減することができ、これに伴って、溶接部が損傷したり、溶接用電極が損傷したりすることを防止することができる。このため、生産性を向上し、信頼性の高い接合構造を得ることができるという効果を奏する。
【００８５】
なお、上記各実施形態では、溶接構造を円筒形二次電池１、車両用交流発電機２００および内燃機関用点火装置３００に適用した場合で説明したが、本発明の適用はこれらの装置に限られるものではなく、他の装置にも適用が可能である。また、上記各実施形態では金属部材同士の抵抗溶接を点（スポット）溶接としたが、シーム溶接としてもよい。
【００８６】
さらに、実施形態１〜１１に示した溶接構造は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とが突起部の頂部を含む溶接部において溶接された溶接構造において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方には、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部が形成されていればよい。
また、本発明の抵抗溶接による溶接方法は、一方の面に突起部が、他方の面に突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とを正極および負極の電極で加圧して突起部の頂部を含む溶接部において抵抗溶接する方法において、第１の金属部材と第２の金属部材の少なくとも一方に、他方の金属部材との対面側とは反対面側における溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部を形成し、抵抗溶接する際、凹部の少なくとも一部を正極または負極の電極に接触させずに溶接するものであればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１ 円筒形二次電池
２ 電池缶
１０ 電極群
５７ 可動電極
５８ 固定電極
１１０ 一方の金属部材
１１１ 陥没部
１１２、１６５ａ、１６６ａ 突起部
１２０、１２０Ａ 他方の金属部材
１１３、１２１、１６５ｃ、１６６ｃ 凹部
１３０ 溶接部
１６０ 金属部材
１６１〜１６４、１６５ｂ、１６６ｂ 陥没部
２００ 車両用交流発電機
２０１ 冷却用遠心ファン
２０２ ポールコア
３００ 内燃機関用点火装置
３０５ 端子板
３１１ 中間端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に突起部が、他方の面に前記突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とが前記突起部の頂部を含む溶接部において溶接された溶接構造において、
前記第１の金属部材と前記第２の金属部材の少なくとも一方には、他方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部が形成されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接構造において、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とは異なる抵抗値を有し、前記凹部が形成された金属部材は、他方の金属部材より抵抗値が大きいことを特徴とする溶接構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の溶接構造において、前記凹部は、前記陥没部が形成された前記一方の金属部材の前記陥没部の周囲に形成されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接構造において、前記他方の金属部材は、前記一方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域が、周囲領域と平坦であることを特徴とする溶接構造。
【請求項５】
請求項３に記載の溶接構造において、前記他方の金属部材は、前記一方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域が、周囲領域から陥没していることを特徴とする溶接構造。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、円錐状の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、半球状またはドーム状の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項８】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、筒型の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項９】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、矩形形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項１０】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、一定の幅で所定長の棒型の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載の溶接構造において、前記凹部は、幅方向における断面が円弧形状であることを特徴とする溶接構造。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の溶接構造において、前記第１の金属部材は銅により形成され、前記第２の金属部材はニッケルにより形成されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の溶接構造において、前記第１の金属部材は、二次電池の電極集電板であり、前記第２の金属部材は、二次電池の電池缶と前記電極集電板との間に配置された通電リードであることを特徴とする溶接構造。
【請求項１４】
一方の面に突起部が、他方の面に前記突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とを正極および負極の電極で加圧して前記突起部の頂部を含む溶接部において抵抗溶接する方法において、
前記第１の金属部材と前記第２の金属部材の少なくとも一方に、他方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部を形成し、抵抗溶接する際、前記凹部の少なくとも一部を前記正極または負極の電極に接触させずに溶接することを特徴とする抵抗溶接による溶接方法。
【請求項１】
一方の面に突起部が、他方の面に前記突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とが前記突起部の頂部を含む溶接部において溶接された溶接構造において、
前記第１の金属部材と前記第２の金属部材の少なくとも一方には、他方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部が形成されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接構造において、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とは異なる抵抗値を有し、前記凹部が形成された金属部材は、他方の金属部材より抵抗値が大きいことを特徴とする溶接構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の溶接構造において、前記凹部は、前記陥没部が形成された前記一方の金属部材の前記陥没部の周囲に形成されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接構造において、前記他方の金属部材は、前記一方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域が、周囲領域と平坦であることを特徴とする溶接構造。
【請求項５】
請求項３に記載の溶接構造において、前記他方の金属部材は、前記一方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域が、周囲領域から陥没していることを特徴とする溶接構造。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、円錐状の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、半球状またはドーム状の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項８】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、筒型の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項９】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、矩形形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項１０】
請求項１乃至５に記載の溶接構造において、前記凹部は、一定の幅で所定長の棒型の形状を有することを特徴とする溶接構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載の溶接構造において、前記凹部は、幅方向における断面が円弧形状であることを特徴とする溶接構造。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の溶接構造において、前記第１の金属部材は銅により形成され、前記第２の金属部材はニッケルにより形成されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の溶接構造において、前記第１の金属部材は、二次電池の電極集電板であり、前記第２の金属部材は、二次電池の電池缶と前記電極集電板との間に配置された通電リードであることを特徴とする溶接構造。
【請求項１４】
一方の面に突起部が、他方の面に前記突起部に対応する陥没部が形成された第１の金属部材と第２の金属部材とを正極および負極の電極で加圧して前記突起部の頂部を含む溶接部において抵抗溶接する方法において、
前記第１の金属部材と前記第２の金属部材の少なくとも一方に、他方の金属部材との対面側とは反対面側における前記溶接部に対応する領域に、周囲領域から陥没する凹部を形成し、抵抗溶接する際、前記凹部の少なくとも一部を前記正極または負極の電極に接触させずに溶接することを特徴とする抵抗溶接による溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１２−１２５８１９（Ｐ２０１２−１２５８１９Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８０４９３（Ｐ２０１０−２８０４９３）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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