JP4584064B2 - 線材の接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、線材の接続方法に関するものである。

従来、モータやアンテナ等には、線材によって構成されたコイルが用いられている（例えば「特許文献１」参照）。
こうしたコイルとして、例えば図５に示すように、有底箱状のハウジング１１及びコイル２を備えたコイルユニット１ａが提案されている。詳しくは、ハウジング１１は略直方体状をなし、その上面に直方体状の凹部１２が形成されている。そして、この凹部１２にはコイル２が収容されている。コイル２は、円柱形状に形成されたコア材３１と、一部が該コア材３１の外周面に螺旋状に巻きつけられた線材２１とから構成されている。なお、線材２１におけるコア材３１に巻回された螺旋状の部位を連結部２２としている。また、ハウジング１１の上面１３には、円柱形状をなす一対の金属端子４１がそれぞれ配設されている。これら金属端子４１は、それぞれ前記コア材３１の端部付近において、ハウジング１１の上面１３に対して垂直方向に延びるように配設されている。また、これら金属端子４１はハウジング１１を貫通しており、上端及び下端がハウジング１１から突出した状態となっている。

図６（ａ）に併せて示すように、これら金属端子４１の上端部位には、線材２１の一部からなる接続部２３がそれぞれ螺旋状に巻きつけられている。すなわち、コア材３１に巻回された線材２１における連結部２２の両端部位は、各金属端子４１まで延出され、該金属端子４１に巻回されている。このため、線材２１における連結部２２と接続部２３との間には、コイル２と各金属端子４１とをつなぐ中継部２４がそれぞれ形成されている。そして、図６（ａ），（ｂ）に示すように、金属端子４１において接続部２３が巻回された箇所にはハンダ５１が融着されており、これにより金属端子４１と接続部２３とが電気的に接続されている。

このように構成されたコイルユニット１ａは、各金属端子４１を他の電気部品に接続することにより、コイル２と他の電気部品との容易且つ確実な電気的接続を可能としている。

ところで、こうしたコイルユニット１ａにおいては、接続部２３と金属端子４１とを確実に接続するために、接続部２３が金属端子４１に巻回されてハンダ５１によって同接続部２３が融着されている。このように接続部２３を金属端子４１に巻回するためには、コイル２から先端方向にある程度の張力を加えた状態で線材２１の接続部２３を金属端子４１に巻回する必要がある。従って、接続部２３を金属端子４１に巻回した状態においては、線材２１の中継部２４に張力が加わった状態となる。

しかし、中継部２４に張力が加わった状態では、例えばコイルユニット１ａに衝撃が加わったりして中継部２４に外力が加わった際に、該中継部２４が断線してしまうおそれがある。そして、この中継部２４の断線は、加わる張力が高いほど生じやすく、また線材２１が細いほど生じやすくなる。このため、こうした断線の発生を抑制するために、中継部２４に加わる張力を低減する措置を施すことが望ましい。

そこで、従来のコイルユニット１ａにおける線材２１の金属端子４１への接続方法を、図８に示すフローチャートに従って説明する。なお、コア材３１には、予め線材２１が螺旋状に巻きつけられているものとする。

まず、コイル２を凹部１２に収容するとともに、図７に示すように、コア材３１と金属端子４１との間の中継部２４において、連結部２２の延出部位と金属端子４１とを結ぶ直線から若干ずれた位置（同図に示す矢印Ｘ方向にずれた位置）に、円柱状をなす治具６１をセットする（ステップＳ１１）。

次に、線材２１の先端方向にある程度の張力を付与した状態で、金属端子４１に線材２１の接続部２３を巻回する。このとき、線材２１の中継部２４を治具６１に引っ掛けてから、金属端子４１に接続部２３を巻回する（ステップＳ１２）。このため、接続部２３及び中継部２４には張力が付与された状態となり、接続部２３は金属端子４１の外周面に密着した状態で確実に巻回されるとともに、該中継部２４は平面視で略「く」字状をなした状態となる。

続いて、この状態で金属端子４１における接続部２３の巻回箇所にハンダ付けを行い、該巻回箇所にハンダ５１を融着させる（ステップＳ１３）。これにより、金属端子４１と接続部２３とは、ハンダ５１を介して電気的に接続された状態となる。

そして、治具６１を除去する（ステップＳ１４）。すると、中継部２４には張力が付与されているため、略「く」字状をなす中継部２４が直線状となるように変形する。そして、その変形により張力が吸収され、中継部２４には過度の張力が加わらない状態となる。

このため、上記ステップＳ１１〜ステップＳ１４の手順で製造されたコイルユニット１ａにおいては、たとえ落下、振動等により中継部２４に衝撃が加わったとしても、該中継部２４が断線してしまうのを抑制することができる。よって、細い線材２１を用いてコイルユニット１ａを構成した場合においても、該線材２１が断線することを抑制可能となる。
特開２００２−２３３５８６号公報

ところが、こうした従来のコイルユニット１ａの製造方法では、中継部２４に生じる張力を緩和するために前記治具６１が必要となるとともに、該治具６１をセットする工程（ステップＳ１１）と、除去する工程（ステップＳ１４）とが必要であった。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は製造工程を簡素化することができるとともに、線材に過度の張力が発生してしまうのを防止することができる線材の接続方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに固定された金属端子に導電性を有する線材の一端側を当該金属端子に巻回するとともに、導電性を有する熱溶融部材によって該巻回箇所を融着することにより該線材を該金属端子に電気的に接続する線材の接続方法であって、前記金属端子における前記線材の巻回箇所の表面に前記熱溶融部材を固着した後にその熱溶融部材の表面に前記線材を巻回し、その状態で前記熱溶融部材を加熱して溶融することにより前記線材を前記金属端子に電気的に接続し、前記熱溶融部材を前記金属端子に固着する際、当該熱溶融部材の厚みを前記線材の直径よりも厚く形成することを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の線材の接続方法において、前記熱溶融部材は、ハンダであることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の線材の接続方法において、前記熱溶融部材を前記金属端子に固着する際、当該熱溶融部材において前記線材が巻回される面を円周面となるように形成することを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の線材の接続方法において、前記ハウジングには、前記線材が螺旋状に巻回されたコイルが配設され、当該コイルに巻回された線材の延出部位が前記金属端子に巻回されることを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、金属端子に巻回された線材には張力が加わっているため、金属端子に予め固着した熱溶融部材を加熱して溶融すると、その熱溶融部材の表面に巻きつけられた線材は溶融した熱溶融部材内に進入する。これにより、金属端子に対する線材の巻回径が小さくなるとともに、ハウジングと金属端子との間の線材に加わる張力が小さくなる。このため、熱溶融部材を溶融する前よりも、線材が金属端子に対してより強固に巻きついた状態になるとともに、該線材に加わる張力も軽減される。そして、熱溶融部材を介して線材が金属端子に電気的に接続される。従って、製造工程を簡素化することができるとともに、線材に過度の張力が発生してしまうのを防止することができる。
特に、熱溶融部材の厚みが線材の直径よりも大きく形成されている。このため、熱溶融部材を溶融した際には、金属端子に対する線材の巻回径を少なくとも線材の直径分は小径化させることができる。従って、該線材を小径化させるために必要な張力を確実に吸収することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、熱溶融部材がハンダによって構成されているため、比較的低温で溶融させることができるとともに、線材と金属端子とを確実に電気的に接続させることができる。このため、線材に負荷をかけることなく線材と金属端子とを電気的に接続させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、線材は、円周面状に形成された熱溶融部材に巻回される。このため、線材は滑らかな曲線形状となり、線材が折れ曲がることが抑制される。また、金属端子に対する線材の巻回径を小径化し易いため、容易に熱溶融部材と固着させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ハウジングには、線材が螺旋状に巻回されたコイルが配設されている。このため、例えばアンテナ等に用いることができ、汎用性を高めることができる。

本発明によれば、製造工程を簡素化することができるとともに、線材に過度の張力が発生してしまうのを防止することができる。

以下、本発明をモータやアンテナ等に利用されるコイルユニットに具体化した実施形態を図１〜図４に従って説明する。なお、本実施形態のコイルユニット１は、前記背景技術のコイルユニット１ａにおける接続部２３の巻回径と、同接続部２３の接続方法の点で前記従来のコイルユニット１ａと異なっている。ここで巻回径とは例えば図３（ｂ），（ｃ）に巻回径Ｐ，Ｑとして示すように、平面視における接続部２３の直径を指すものである。そこで、以下、接続部２３の接続方法のみを図４に示すフローチャートに従って説明する。

図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、まず金属端子４１に熱溶融部材としてのハンダ５２を固着する（ステップＳ１）。このとき、ハンダ５２は、金属端子４１の上部付近において上端部を除くように円柱形状に固着される。即ち、金属端子４１において線材２１を固着させたい部位（固着箇所）にのみハンダ５２を固着する。ハンダ５２は、金属端子４１の外径よりハンダ５２の厚みα分だけ大きくなるように固着される。なお、本実施形態において、厚みαは線材２１の直径βよりも大きくなるように設定されている。

次に、図１に示すように、線材２１が巻きつけられたコア材３１をハウジング１１の凹部１２に固定するとともに、ハンダ５２が固着された金属端子４１をハウジング１１の上面１３に固定する（ステップＳ２）。

次に、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、線材２１の中継部２４に張力が加わるように前記ハンダ５２の表面５２ａに線材２１の接続部２３を金属端子４１に螺旋状に巻回する（ステップＳ３）。このとき、ハンダ５２の表面５２ａに密着させるようにコイル２が配設されている側から接続部２３を巻回するとともに、ハンダ５２の表面５２ａからはみ出さないように同接続部２３を巻回する。なお、接続部２３におけるコイル２側が固定されているため、線材２１の先端を図１に示す先端方向に引っ張ることで同接続部２３に張力を付与することができる。そして、こうした張力の付与により、接続部２３がハンダ５２の表面５２ａに確実に密着される。

次に、金属端子４１に予め固着されたハンダ５２を溶融する（ステップＳ４）。すると、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、溶融したハンダ５２は、接続部２３の表面に広がっていき、同接続部２３の内周側から外周側まで融着する。接続部２３は、ハンダ５２が溶融することで前記中継部２４の張力により引っ張られて、図３（ｂ）に示す巻回径Ｐが小径化する。そして、前記接続部２３の巻回径Ｐが図３（ｃ）に示す巻回径Ｑのように小径化されることにより、中継部２４における過度の張力が吸収される。

そして、接続部２３は、図３（ｃ）に示す接続部２３の巻回径Ｑの状態においてハンダ５２によって融着される。このようにして、金属端子４１と接続部２３とは、ハンダ５２を介して電気的に接続された状態となる。なお、ハンダ５２により融着された接続部２３の巻回径ＱはステップＳ３におけるハンダ５２の表面５２ａに対する接続部２３の巻き付け力により異なり、同巻き付け力が大きい場合には、図７に示した従来のコイルユニット１ａと同様に接続部２３が金属端子４１の外周面に密着する場合もある。

（実施形態の効果）
従って、上記実施形態のコイルユニットによれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）ハンダ５２に巻回された線材２１には張力が加わっているため、金属端子４１に予め固着したハンダ５２を加熱して溶融すると、そのハンダ５２の表面５２ａに巻きつけられた線材２１は溶融したハンダ５２内に進入する。これにより、金属端子４１に対する図３（ｂ）に示す線材２１の巻回径Ｐが図３（ｃ）に示す線材２１の巻回径Ｑのように小径化されるとともに、コイル２と金属端子４１との間の中継部２４に加わる張力が小さくなる。このため、ハンダ５２を溶融する前よりも、線材２１の接続部２３が金属端子４１に対してより強固に巻きついた状態になるとともに、該線材２１の中継部２４に加わる張力も軽減される。そして、ハンダ５２を介して線材２１が金属端子４１に電気的に接続される。即ち、図７に示す背景技術のような治具６１を用いなくとも、線材２１に加わる過度の張力を除くことができる。従って、製造工程を簡素化することができるとともに、線材２１に過度の張力が発生してしまうのを防止することができる。

（２）ハンダ５２によって熱溶融部材が構成されているため、比較的低温でハンダ５２を溶融させることができるとともに、線材２１と金属端子４１とを確実に電気的に接続させることができる。このため、線材２１に過剰な熱負荷をかけることなくハンダ５２を介して金属端子４１と電気的に接合させることができる。

（３）ハンダ５２の厚みαが線材２１の直径βよりも大きく形成されている。このため、ハンダ５２を溶融した際には、金属端子４１に対する線材２１の巻回径Ｐを少なくとも線材２１の直径βを２倍した分は小径化させることができる。従って、該線材２１を小径化させるために必要な張力を確実に吸収することができる。

（４）線材２１は、円柱形状に形成されたハンダ５２の表面５２ａに密着するように螺旋形状に巻回される。こうすることで、接続部２３には巻回径を小径化させる方向に変形しようとする力が加わり、ハンダ５２に対して締め付け方向への力が発生する。このため、ハンダ５２を溶融した際、線材２１は確実に図３（ｂ）に示す巻回径Ｐから図３（ｃ）に示す巻回径Ｑのように小径化する。従って、接続部２３はハンダ５２によって内周側から外周側まで融着して一体となる。よって、確実に線材２１を金属端子４１にハンダ５２を介して電気的に接続することができる。また、ハンダ５２は円柱形状に形成されていることにより、ハンダ５２の表面５２ａは円周面状となるため、線材２１は滑らかな曲線形状となり折れ曲がることが抑制される。

（５）ハウジング１１には、線材２１が螺旋状に巻回されたコイル２が配設されている。このため、容易にアンテナ、モータ等に使用されるコイルユニット１として用いることができ、汎用性を高めることができる。

（６）予め金属端子４１にハンダ５２を固着するため、ハンダ５２を溶融する際、ハンダごてで前記ハンダ５２を溶融するだけでよい。即ち、ハンダ５２とハンダごてとを左右の手で片方ずつ持つ必要がない。このため、ハンダ５２を溶融する際の生産性が向上する。

（他の実施形態）
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、熱溶融部材としてハンダ５２を用いたが、ハンダ５２に限定しない。即ち、熱溶融部材は、外部から熱を加えることにより溶融する導電性を有する材料（例えば、導電性を有する熱溶融性樹脂など）であればよい。このような構成にした場合にも、上記（１），（３），（４），（５）及び（６）と同様の効果を得ることができる。

・コイル２の設置態様は、ハウジング１１の凹部１２に固定することに限定しない。複数のコイル２を配置してもよいし、それらコイル２を直列や並列に配設してもよい。このような構成にした場合においても、上記（１）と同様の効果を得ることができる。

・線材２１における連結部２２を必ずしもコア材３１に巻回する必要はない。即ち、コイルユニット１におけるコア材３１を省略してもよい。例えば、線材２１の一部を直接ハウジング１１に巻回して、その巻回箇所を線材２１の連結部２２としてもよい。

また、連結部２２を省略してもよい。例えば、ハウジング１１に基板を設置してその基板に設けられた接続端子に線材２１の一部を直接接続するようにしてもよい。即ち、線材２１の金属端子４１への接続方法は、コイルユニット１における線材２１の金属端子４１への接続方法に限定しない。これらのような構成にした場合においても、上記（１）と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、ステップＳ１において金属端子４１にハンダ５２を円柱形状に固着するようにしたが、円柱形状に限定しない。例えば、平面視多角形状（例えば、平面視おいて三角形、四角形、五角形・・・）となるようにハンダ５２を形成してもよい。即ち、ハンダ５２において線材２１が巻回される面を円周面に限定しない。

・上記実施形態では、金属端子４１に固着するハンダ５２の厚みαが線材２１の直径βよりも厚くなるように設定したが、ハンダ５２の厚みαは、線材２１の直径βよりも小さくなるように設定してもよいし、同じになるように設定してもよい。このような構成にした場合においても、ステップＳ３においてハンダ５２の表面５２ａに密着するように接続部２３を巻回するため、ステップＳ４においてハンダ５２を溶融した際において、確実に金属端子４１にハンダ５２を介して線材２１を電気的に接続することができる。

・上記実施形態では、ハンダ５２の表面５２ａに密着するように接続部２３を巻回するようにしたが、必ずしも接続部２３はハンダ５２の表面５２ａに密着しなくてもよい。即ち、ハンダ５２の表面５２ａが線材２１の内周面（図３（ｂ）参照）に対して全周に渡って接触していなくてもよい。例えば、ハンダ５２を上記のように複数の角部と複数の辺を有する平面視多角形状に形成した場合においては、ハンダ５２の角部が接続部２３の内周面に接触し、ハンダ５２の辺が接続部２３と隙間を形成するようにしてもよい。また、接続部２３をハンダ５２の表面５２ａに幾重に重ねて巻回してもよい。このような構成にした場合においても、上記（１）〜（３）、（５）及び（６）と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、ハンダ５２が固着された金属端子４１をハウジング１１の上面１３に固定するようにしたが、次のように変更してもよい。即ち、金属端子４１をハウジング１１の上面１３に固定したあとに、ハンダ５２を同金属端子４１の表面に固着するようにしてもよい。このような構成にした場合においても、上記（１）と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態において、ハウジング１１の上面１３に金属端子４１を２つ配設するようにしたが、１つだけでもよいし、３つ以上配設してもよい。また、金属端子４１の配設位置は、ハウジング１１の上面１３に限定しない。

（付記）
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）金属端子が設けられたハウジングに固定された導電性を有する線材の一端側を当該金属端子に巻回するとともに、導電性を有する熱溶融部材によって該巻回箇所を融着することにより該線材を該金属端子に電気的に接続する線材の接続方法であって、前記金属端子における前記線材の巻回箇所の表面に前記熱溶融部材を固着する第１工程と、前記熱溶融部材の表面に前記線材を巻回する第２工程と、前記熱溶融部材を加熱して溶融することにより前記線材を前記金属端子に電気的に接続する第３工程とを備えたことを特徴とする線材の接続方法。このような構成にした場合、上記（１）と同様の効果を得ることができる。なお、第１工程は金属端子４１にハンダ５２を固着する図４に示すステップＳ１に相当し、第２工程はハンダ５２に接続部２３を巻きつける図４に示すステップＳ３に相当し、第３工程はハンダ５２を溶融する図４に示すステップＳ４に相当する。

（ロ）線材の接続方法において、前記線材を前記熱溶融部材の外周面に密着するように螺旋状に巻回するようにしたことを特徴とする線材の接続方法。こうすることで、熱溶融部材を溶融した際に線材が小径化し易くなり、線材が熱溶融部材に進入し易くなる。

本実施形態におけるコイルユニットを示す斜視図。 （ａ）は本実施形態における金属端子にハンダを固着した状態を示す斜視図、（ｂ）は本実施形態におけるハンダに線材を巻回した状態を示す斜視図、（ｃ）は本実施形態におけるハンダを溶融した状態を示す斜視図。 （ａ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図。 本実施形態におけるコイルユニットの製造工程を示すフローチャート。 従来のコイルユニットを示す斜視図。 （ａ）は従来の接続部を示す斜視図、（ｂ）は図６（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図。 従来のコイルユニットの製造工程を示す斜視図。 従来のコイルユニットの製造工程を示すフローチャート。

符号の説明

１…コイルユニット、２…コイル、１１…ハウジング、２１…線材、２２…連結部、２３…接続部、２４…中継部、３１…コア材、４１…金属端子、５１，５２…ハンダ（熱溶融部材）、５２ａ…表面、β…直径。

Claims (4)

1. ハウジングに固定された金属端子に導電性を有する線材の一端側を当該金属端子に巻回するとともに、導電性を有する熱溶融部材によって該巻回箇所を融着することにより該線材を該金属端子に電気的に接続する線材の接続方法であって、
   前記金属端子における前記線材の巻回箇所の表面に前記熱溶融部材を固着した後にその熱溶融部材の表面に前記線材を巻回し、その状態で前記熱溶融部材を加熱して溶融することにより前記線材を前記金属端子に電気的に接続し、
   前記熱溶融部材を前記金属端子に固着する際、当該熱溶融部材の厚みを前記線材の直径よりも厚く形成することを特徴とする線材の接続方法。
2. 請求項１に記載の線材の接続方法において、
   前記熱溶融部材は、ハンダであることを特徴とする線材の接続方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の線材の接続方法において、
   前記熱溶融部材を前記金属端子に固着する際、当該熱溶融部材において前記線材が巻回される面を円周面となるように形成することを特徴とする線材の接続方法。
4. 請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の線材の接続方法において、
   前記ハウジングには、前記線材が螺旋状に巻回されたコイルが配設され、当該コイルに巻回された線材の延出部位が前記金属端子に巻回されることを特徴とする線材の接続方法。

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