JPH02137306A - 圧接用接合端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は裸導体コイル、エナメル被覆導体コイルの端子
接合を行うに際し、ｆｆｉ気的詩的特性なうことなく、
かつ、金属的接合を得るのに好適な圧接用接合端子に関
する。

〔従来の技術〕

絶縁被覆銅コイル、あるいは裸銅コイルと導体端子とを
接続する方法は、特公昭５０−１８９４０号及び特公昭
５６−２８３５５号公報にみられるように、熱圧着方式
が用いられている。絶縁被覆鋼コイルのものは通電加熱
方式においても直接通電不可能である。そこで、あらか
じめ成形した導体端子のＵ字溝に電線を入れ、それを上
電極と下電極とではさみ加圧して電極に電流を流すこと
によってＵ字端子が発熱し、その熱で絶縁被覆を炭化さ
せて銅コイルと接続している。つまり、抵抗溶接機を用
いているので通電時間も短く金属的接合はでき難い。ま
た、裸銅コイルであっても導体端子と直接接続するため
金属的接合は不可能であった。そのため、接続強度の補
助として加圧力によるかしめを利用した接続になってい
る。このような機械的なかしめ接続であるため、ヒート
サイクルあるいは振動等による端子のゆるみ等のため長
期使用に際し、電気的特性が著しく低下する欠点があっ
た。

そこで金属的接合を行う方法としては特開昭６１−１９
９５７５号が提案されている。これは金属的接合を行う
為にライザの接合部に接合用導体層や低温度溶融層を配
置してエナメル被覆と接続する方法及び接続用基材であ
る。接合用導体層としてＣｕ−５０％Ｓｎ、Ｃｕ−７０
％Ｚｎ及びＣｕ−８０％Ｚｎが良好であるとの記述があ
るが；これらの接合用導体層を用いたとしてもエナメル
被覆と接合用導体部の接続は十分に行われる迄に至らず
、そのため上記に述べたヒートサイクルあるいは振動等
により接続部のゆるみ等のため長期使用に際し、ｆｌ電
気的特性低下する欠点を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の後半に述べた接続方法は金属的接合を目
的としたものであったが、接合用導体層が最適とは言え
ず、十分なる金属的接合を得る迄に至っていない、その
ため、機械的接続強度、振動並びにヒートサイクル等に
よる端子のゆるみに伴う電気的特性にも問題があった。

すなわち、接合用導体層を配置したが、その接合層の検
討が不十分であり、ライザ一部とエナメル被覆の接続が
不十分なため単純なエナメル被覆の引抜き試験でエナメ
ル被覆銅線が抜けてしまう問題があった。

そこで絶縁被覆銅線の絶縁被覆が炭化するときに同時に
溶融するろう材が接合部の近傍に存在するならば、絶縁
被覆が除去されて、清浄面が露出した銅線にぬれ、反応
して金属的接合が達成されるものと考えた０本発明で特
に有効な対象品は接続が困難な絶縁被覆の銅コイルに注
目している。電気機器絶縁の種類は低温（許容最高温度
９０’Ｃ）の７種からＡ、Ｅ、Ｂ、Ｆ、Ｈ及び高温（許
容最高温度１８０℃をこえるもの）のＣ種迄多種にわた
る。接合が難しいのは耐熱性の高いＨ及び０種の被覆で
ある。

そこで、Ｈ種被覆銅コイル（ＡＩＷニアミド・イミド系
）を用いて、まず、ろう材の検討を種々行ったところ、
Ｐ入りろう材が最も適していることを見い出した。

すなわち、本発明はＡＩＷの炭化温度（または剥離温度
）に合せた。予めＰ入りろう材をクラッド、または、溶
射により接合面に配置した銅系端子とＡＩＷ銅コイルを
組合せて、絶縁被覆の剥離と同時に金属的接合を行うも
のである。

本発明の目的は予めＰ入りろう材を配置した圧接用銅系
端子を用いることにより、金属的接合が達成され、信頼
性の高い導体となり、高い接合強度及び耐熱性をもち、
かつ、絶縁被覆のまま一括接合ができる圧接用接合端子
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は導体同士を互いに電気的に接続する金属端子に
おいて、金属端子は導体接合面側に燐入りろう材を配置
した圧接用接合端子である。

燐入りろう材としては、燐の他にＡｇ、８口。

Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉのうちの一種類以上を含有しているこ
とが好ましい。また接合端子のベースメタルは金属材料
の銅、黄銅、青銅，キユプロニツケル，洋白等の銅及び
、銅系合金のものが、絶縁被覆銅コイルを余りつぶさな
いので選ばれる。

そしてこれらの接合面へのろう材の配置は、クラッド法
、溶射法、イオン注入法等から選び、ろう材の厚みを２
０〜１００μｍの範囲にすると良い。

また、接合端子の形状は一般的な板状、棒状。

Ｕ、Ｗ及びＳ形状を適用し１作業性に優れる通′社抵抗
加熱によってろう材を溶融してろう付することにより信
頼性に富んだ継手が得られる。被接合材として特に効果
を発揮するのは絶縁被覆銅コイルで、被覆を剥がさない
でまま本発明の接合端子と金属的に接合することができ
１本発明は達成される。

〔作用〕

本発明の圧接用接合端子はＰ入りろう材を配置している
ことが特徴であり、また被接合材として絶縁被覆銅コイ
ルを対象としていることである。

中でも接合性が困難とされているＡＩＷについて検討し
た。ＡＩＥは耐熱性が高く、そのため物質的にも非常に
安定しているため、それを破壊するには高いエネルギが
必要である。ＡＩＷ鋼コ鋼層イルう付するには、まずＡ
ＩＷの特性を知る必要があり、炭化温度を調査したとこ
ろ約６ｏｏ℃であった。

この結果からろう材は溶融温度が６００℃前後、つまり
、実質的には５００〜７５０’Ｃの範囲が適用可能なろ
う材と言える。これらに該当するろう材はＪＩＳのＢＡ
ｇ−１，２（Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｃｄ含有）　、ＢＡｇ−７（Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｓｎ含有）等のＡｇろうがあるが、−船内にはフラック
スを併用してろう付されるものであり、たとえフラック
スを使用したとしてもフラックスは蒸発し易いので、そ
の効果は出す、十分満足のいく接合強度は得られない。

また７００℃の溶融温度を有するＣｕ−５０％ＳｎやＣ
ｕ−８０％Ｚｎのろう材も提案されているが、これらの
ろう材とも上述の銀ろうと同様、フラックスを用いる必
要があり、満足のいく接合強度は得られない。

そこで、フラックスを用いないでもぬれ性に優れるＰ入
りろう材に着目した。Ｐはろう材の中に添加され、この
Ｐろうの溶融と共に被接合材の接合表面の酸化膜の酸素
と結びついて燐化物を生成する。このような作用で被接
合材の表面を清浄にし、ろう材のぬれ性を著しく助長す
る。５００℃〜７５０℃の融点をもつＰ入りろう材とし
てＪＩＳのＢ　Ｃｕ　Ｐ　−１〜２　（Ｐ　、　Ｃｕ含
有）とＢＣｕＰ−３〜５　（Ｐ、Ａｇ、Ｃｕ含有）が該
当し、また５００’Ｃ近傍では低融点燐銅ろう（Ｐ　＋
　Ａ　ｇ　ｒＳｎ、Ｃｕ含有）がある。これらの成分の
中でＡｇ、Ｓｎはろう材の融点を調整する作用と、ろう
材の組織を微細にする作用も兼ね備え、ろう材としての
特性を発揮する。

すなわち、Ｐ入りろう材の組成範囲は、３〜８％Ｐ、１
３〜１７％Ａｇ、残Ｃｕを基本的とするが、またさらに
８〜１５％Ｓｎ、２〜８％Ｚｎ。

１〜３％Ｎｉを含むものも適用できる。これらの組成範
囲とする理由は、Ｐ入りろう材の融点が５００〜７５０
’Ｃの範囲に入っていること、並びにＰによる自溶性（
フラックス作用）を発揮する範囲である必要がある。ま
た同時にエナメル被覆材の炭化温度との整合性を考慮し
ているのは言うまでもない。

一方、接合端子の材料は銅系材料が好ましく、高温に加
熱されたときに割れないことが必要である。ＡＩＷ等の
絶縁被覆銅コイルを接合したいときは純銅端子より黄銅
等のような銅合金端子の方が通電抵抗加熱による接合に
向いている。

例えば、黄銅接合端子にＰ入りろう材を配置する方法と
して種々考えられる。溶射法は黄銅板の接合面にＰ入り
粉末ろうをプラズマ溶射し、３０〜６０μｍ付着させる
。雰囲気は真空中がより密着性に優れる。

また、クラッド法はＰ入りろう箔を黄銅板の接合面に合
せ、圧延してろう厚みを２０〜１００μｍ形成させる。

その場合のクラツド率は４〜１０％程度が良好なろう付
ができる。接合端子（例えば黄銅板）の厚みは種々適用
できるが、普通０．５〜１．５ｍｍ程度が好ましい。Ｐ
入りろう材のクラッド加工は前述したＪＩＳのＢＡｇろ
うと比較して難しい。そのため、ろうを予め軟化させて
おき、加工度を十分与え、圧延してクラツド板とする。

また、イオン注入法は真空室に接合端子とＰ入りろう材
を配置し、Ａｒガスをイオン化したろうを注入する。

このように接合面にろうを配置した板状端子は。

そのままで使用する以外は接合端子とするためＵ。

Ｗ、Ｓ形状等に加工を施す、それは、絶縁被覆鋼コイル
の接合を容易にするために行う。

〔実施例〕

以下、本発明の接合端子の作製方法を説明する。

基本的にＰ入りろう材を配置した接合端子であり、端子
の加工前の作製方法について記す。

〈実施例１〉 接合端子の材料にクラッド法による作製法を記す、ＪＩ
Ｓ規格のＢ　ｓ　Ｐ２．６２．０〜６８％Ｃｕ。

残ＺｎとＢ　ｓ　Ｐｇ、　５９．０〜６２．０％Ｃｕ、
残Ｚｎの板材：６０ｗＸ２０００ＱＸ１ｔとＩ）入りろ
う材として、４．８〜５．３％Ｐ、１４．０〜１６．０
％Ａｇ、残Ｃｕ、融点約７００℃の箔材（６０ｗｘ２０
００Ｑｘｏ、２ｔ）を夫々の合せ面を清浄にして、張り
合せ、続いて合せ面がずれないように部分的な点溶接で
固定した。

冷部における加工度が小さいために、約４５０℃位の不
活性ガス中で熱処理し、冷間圧延機を用いてクラッド加
工を施した。第二回目の加工に入る前に、また、上述の
熱処理をし、冷間圧延機によりクラッドするという工程
を二回程くり返した。

その後は熱処理することなく、冷間のままでも割れるこ
となく、クラッド加工ができた。そして所望の０．８〜
０．９ｔのＰ入りろう材がクラッドされた黄銅板を作製
した。その時のろう材の厚さは５０〜７０μｍであった
。

〈実施例２〉 溶射法による作製法を記す。接合端子の材料にクラッド
に使用したものと同じＢｓＰ材（黄銅材）、５９．０〜
６８．０％Ｃｕ、残Ｚｎの板材：５００口ｘｏ、ａｔの
接合面に、Ｐ入りろう材、４．８〜５．３％Ｐ、１４．
０〜１６．０％Ａｇ、残Ｃｕ、融点約７００℃の粒径２
００メツシユ粉末を、また、Ｓｎ入り燐銅ろう、３．０
〜４．０％Ｐ、８．０〜１０．０％Ｓｎ、　１４．０〜
１６．０％Ａｇ、残Ｃｕ、融点約６００℃の粒径、２０
０メツシユ粉末を夫々用いて、減圧下５０　ｔｏｒｒ雰
囲気中でプラズマ溶射した。その時のろう材の厚さを４
０〜８０μｍにした。

〈実施例３〉 イオン注入法による作製法を記す。接合端子の材料に溶
融法に使用したものと同じＢｓＰ材（黄銅材）、５９．
０〜６８．０％Ｃｕ、残Ｃｕの板材：１００口ｘｏ、ｓ
ｔの接合面に、Ｐ入りろう材、４．８〜５．３％Ｐ、　
１４．０〜１６．０％Ａｇ、残Ｃｕを減圧下、１ｏ−８
〜’ｔｏｒｒ雰囲気中でイオン溶射してろう材を打込ん
だ。その時のろう材の厚みを数μｍにした。

く比較例１〉 接合端子の材料にＢｓＰｓ材（黄銅材）　、５９．０〜
６２．０％Ｃｕ、残Ｚｕの板材の接合面にＢＡｇ−７（
５６％Ａｇ＋　２２％Ｃｕ、１７％Ｚｎ。

５．０％　Ｓｎ）の箔（５０μｍ）を使用した。

く比較例２〉 接合端子の材料に純鋼材を用いその接合面にＣｕ−５０
％Ｓｎの箔（脆いため溶湯急冷で作製；約４０μｍ厚）
を用いた。

以上の実施例で作製した接合面にＰ入りろう材を配置し
た接合板を１次に、接合端子に加工した。

第１図に基本的な端子の断面を、第２図に種々の接合端
子を、第３図にエナメル被覆ｉ線と組合せた接合端子を
、また第４図にステータ製品のリード端子接続に適用し
た接合端子を夫々示す。

次に第１図の基本的なＵ形状の接合端子を導体コイルの
エナメル被覆銅線（Ａ　Ｉ　Ｗ線、φ１．４×２本）と
組合せ、通電抵抗加熱装置を用いて接合した。接合過程
を以下に述べる。Ｕ形状の端子の接合面に、ＡＩＷを挾
み仮止めする、通電抵抗加熱装置を用いて、まず−段加
熱・加圧で被覆材を炭化させ、同時にろう材を予備加熱
する。その場合、Ｍ　ａ　ｉｌ極に１．３９ｋＡ加圧荷
重を３５ｋｇとし０．７秒通電して行う。

次に続いて二段加熱・加圧で炭化物を排除し、同時にろ
う付を行い金属的接合を行う９その場合。

Ｍ　ｏ　ｆｌ極に１．８５ｋＡ加圧荷重を４０ｋｇとし
０．２秒通電して行うことにより達成される。また、比
較例１及び２にっていも第１図のように各各のろう材を
配置し、第３図に示す如〈実施例と同じＡＩＷ線、φ１
．４Ｘ２本と組合せて通′１１！抵抗加熱装置を用いて
接合した。

接合したものについて、接合部の強度を調べるために引
張試験を実施した。引張試験は端子より出ている上部の
電線はくびれの効果がでるので切断した試験した。その
結果、Ｐ入りろう材でない。

つまり、ＢＡｇ−４７ろう材並びにＣｕ−５０％１＞ｖ Ｓｎのものは接合箇所からエナメル被覆電線がぬけた。

すなわち、強度的には十分でない値を示した。それに対
し、本発明の接合端子を使用した接合体は、実施例のい
すｔの端子の場合にも、エナメル被覆電線から破断し、
接合箇所は健全であり、高い接合強度を示した。

また、接合部の接合状態を顕微鏡で観察したところ比較
端子のものは、端子と電線の接合界面に接合不良の黒い
線が多く、ろう付箇所は少なく観察され、ろうのぬれ性
の悪さが強度低下の原因と考える。それに対し本発明の
いずれのものも、接合界面にはろう材が数μｍ存在し、
端子と電線がろう材を介して金属的に接合されている様
子が観察された。

また、この状態は電気的にも非常に電気抵抗の低い安定
した数値を示すことも分った。また、第４図のステータ
製品のリード端子接続法については、通電抵抗加熱装置
！（Ｍｏ電極材）により一段で通電電流１．４　　ｋＡ
、加圧力３５ｋｇｆ、通電時間０．７ｇ、二段目で通電
電流１．８ｋＡ、加圧力４０ｋｇｆ、通電時間０．２３
　で接合した。その結果、クラッドのＰ入りろう材によ
って、鋼材と黄銅端子が良好にろう付けされていた。

その他の接合端子として銅、青銅，キユプロニツケル，
洋白のものにＰ入り銀ろうをクラッドしたものとエナメ
ル被覆については、耐熱性の低いＹ種〜耐熱性の高いＣ
種違を各々組合せて、接合したところ、いずれも金属的
接合が得られた。

当然、エナメル被覆をはがしたもの、元々被覆処理をし
ていないもの等も本発明の接合端子は適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、予めろう材を配置した接合端子を導体
電線の日出線に設置して接合することができる。

その接合箇所は金属的接合が得られるので接合強度に優
れた。電気的にも低い抵抗値を示し、長期間にわたり、
導電体として安定して使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の接合端子の断面図、第２図
は接合面にろう材を配置した種々の接合端子の斜視図、
第３図は接合端子を用いてエナメル被覆銅線を接合した
斜視図、第４図はステータリードに本発明の接合端子を
用いてエナメル被覆銅線を接合した斜視図である。１・
・・接合端子、２・・・ろう材、３・・・エナメル被覆
銅線、４・・・エナメル被覆、５・・・銅線、６・・・
巻コア。 ノ め１０ 第２の （久） Ｃｂ） （Ｃ） （ｊ） 第３　の

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．導体同士を互いに電気的に接続する金属端子におい
   て、前記金属端子は前記導体接合面側に燐入りろう材を
   配置した圧接用接合端子。
2. ２．前記燐入りろう材は、前記燐の他にＡｇ，Ｓｎ，Ｃ
   ｕ，Ｚｎ，Ｎｉのうち一種類以上を含有した特許請求項
   第１項に記載の圧接用接合端子。
3. ３．前記接合端子のベースメタルは金属材料の銅，黄銅
   ，青銅，キユプロニツケル，洋白等の銅及び、銅系合金
   から選ばれたものである特許請求項第１項記載の圧接用
   接合端子。
4. ４．前記接合面側へのろう材の配置は、クラツド法，溶
   射法，イオン注入法等から選び、ろう材厚みを２０〜１
   ００μｍの範囲にした特許請求項第１項に記載の圧接用
   接合端子。
5. ５．前記接合端子の形状は、板状，棒状，Ｕ，Ｗ及びＳ
   形状から選ばれた特許請求項第１項記載の圧接用接合端
   子。
6. ６．前記圧接用接合端子は、絶縁被覆銅コイルの接合に
   用いる特許請求項第１項記載の圧接用接合端子。