JP5660458B2

JP5660458B2 - 端子付き電線とその製造方法

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Publication number: JP5660458B2
Application number: JP2011022269A
Authority: JP
Inventors: 英之佐川; 堀越　稔之; 稔之堀越; 黒田　洋光; 洋光黒田; 竹原　秀明; 秀明竹原; 亨鷲見
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: JP2011192638A; US8609988B2; US20110198122A1

Description

本発明は、端子付き電線とその製造方法に関し、特に、自動車等の機器内に配線される断面積の大きい導体を有する端子付き電線とその製造方法に関するものである。

自動車等の機器内の配線では、予め電線の導体に機器接続用の端子を接続一体化した端子付き電線が用いられることが多くある。

端子付き電線の製造方法において、端子と電線の導体との接続方法としては、一般に、ＣｕもしくはＣｕ合金製の板状端子の一面に一定のボリューム（断面積）を有する電線の導体を、圧縮装置や圧縮工具を用いて圧縮接続する、いわゆる圧縮接続法が採用されている。

一方、導体の材質などにより圧縮力をあまり加えることができない場合には、端子と導体との接続界面に超音波エネルギーと圧力を加えて両者を接続する、超音波接続法が採用されることがある。なお、この超音波接続法は、超音波溶接法と呼ばれることもある。

超音波接続法は、端子及び導体表面に夫々形成されている酸化皮膜を超音波により破壊して活性面を露出させることができるため、電気的接続の信頼性を得やすいという利点がある。

先行技術文献である特許文献１には、一つの装置内で超音波接続と圧縮接続を連続して行うことができる超音波・圧縮接合装置が記載されている。特許文献１によると、この超音波・圧縮接合装置では、超音波接続時に過剰な超音波エネルギーや圧力を加えることなく、超音波接続による機械的接続強度の不足を、圧縮接続を併用して補うことにより、端子と導体との機械的接続強度を確保することができると共に電気的接続の信頼性を得ることができるとしている。また、特許文献１によると、この超音波・圧縮接合装置では、超音波接続と圧縮接続を連続して行うことにより、接続作業の効率化を図ることができるとしている。

また、先行技術文献である特許文献２には、電気機器に接続される接続部を有すると共に電線と接続される圧着部を有する板状端子の、電線と接続される圧着部を、前記接続部の平面に対して上下面方向に、つまり、反対面方向に交互に少なくとも２ヶ所以上設けると共に、これら圧着部を構成する圧着用の切込み端子片を、夫々、筒形のクローズドバレル形状に圧縮接続法を用いて成形加工した板状端子が記載されている。

特開２００３−１１７６６６号公報特開平７−３２６４１２号公報

近年、ＨＥＶ自動車のバッテリーケーブルとして、断面積２０ｍｍ²以上のＡｌ導体とＡｌ端子とを圧縮接続により接続一体化した端子付き電線が求められている。

しかしながら、圧縮接続法を用いる特許文献１、２では、導体の断面積が大きくなる（例えば、断面積が２０ｍｍ²以上となる）にしたがって、特に、導体が複数本の素線を撚り合わせた撚り線からなる場合には、導体表面に形成されている酸化皮膜を圧縮時の塑性変形により破壊して活性面を露出させることが難しくなり、機械的接続強度（接続強度）や電気的接続（接続抵抗）の信頼性が低下するという問題がある。

このような圧縮接続法において、機械的接続強度や電気的接続の信頼性を向上するため、導体先端をはんだなどの特殊な処理をした後、圧縮接続を行う方法があるが、工程数、コストが大幅に増加してしまう問題がある。

また、特許文献１に記載の超音波・圧縮接合装置を用いた（端子と導体との）超音波・圧縮接続方法では、例えば、ＣｕもしくはＣｕ合金製の端子にＡｌもしくはＡｌ合金導体（例えば、断面積２０ｍｍ²以上の導体）を接続した場合、熱サイクル環境下において、ＣｕとＡｌの熱膨張係数差に起因する機械的把持力の低下により端子と導体との機械的接続強度が低下し、それに伴い、両者の電気的接続の信頼性も低下するという問題がある。また、特許文献１の図６〜８に記載のオープンバレル形状の圧着端子を用いて、ＡｌもしくはＡｌ合金端子に断面積の大きいＡｌもしくはＡｌ合金導体を接続する場合、変形抵抗の小さいＡｌ部材に対して十分な圧着力を作用させることができず、端子と導体との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性に問題がある。

したがって、本発明の目的は、断面積の大きい導体が、端子に対して従来よりも高い機械的接続強度及び電気的接続の信頼性で接続されている端子付き電線とその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、導体の周上に絶縁層を押出しによって被覆形成して構成された電線の前記導体の端部に端子が接続されている端子付き電線において、前記端子は、電気機器に接続される第一の接続部と、前記導体が接続される第二の接続部とを有し、前記第二の接続部は、第一の接続面と、該第一の接続面に対向する第二の接続面とを有し、前記第一の接続面、および前記第二の接続面に、互いに異なる電線の導体からなる第一の導体および第二の導体の各々が超音波接続によって接続されており、前記第一の導体と前記第二の導体との断面積の合計が２０ｍｍ²以上であり、前記第一の接続面、および前記第二の接続面と、これらに接続される前記第一の導体、および前記第二の導体は、前記第一の接続面と前記第一の導体とが接触する部分の面積が、前記第一の導体の断面積と同じか、それよりも大きく、前記第二の接続面と前記第二の導体とが接触する部分の面積は、前記第二の導体の断面積と同じか、それよりも大きいことを特徴とする端子付き電線を提供する。

この端子付き電線によれば、上記構成の採用により、端子の両面に、夫々、電線の導体を超音波接続によって接続することにより、全体として同じ断面積を有する電線の導体を片面にのみ接続する場合と比較して、（端子と電線の導体との）接続界面までの超音波エネルギーの伝達距離を短くすることができ、これにより超音波エネルギーの伝達特性を高めることができるので、超音波接続単独の接続工程で接続することができるため低コストで、しかも、Ｃｕ又はＣｕ合金はもとよりＡｌ又はＡｌ合金からなる断面積の小さい導体から断面積の大きい（断面積２０ｍｍ²以上）導体まで幅広い電線の導体の接続に対応することができると共に、端子と電線の導体との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。また、この端子付き電線によれば、端子の両面に電線の導体を接続することにより片面接続の場合と比較して、端子と電線の導体との接触面積を増加させることができるため、これによっても端子と電線の導体との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。

請求項２の発明は、前記第一の導体の断面積は、前記第二の導体の断面積以下である請求項１記載の端子付き電線を提供する。

この端子付き電線によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、第一の導体側に設けられた超音波接続装置からの超音波エネルギーが第一の接続面はもとより第二の接続面に伝達される距離が短くなるので、全体として断面積が２０ｍｍ²以上である電線の導体を端子と接続しても、従来よりも機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。

この端子付き電線によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、同一の端子に異なる２本の電線を効率的に接続することができる。また、これにより全体として断面積の大きい電線の導体を接続することができる。

請求項３の発明は、導体の周上に絶縁層を押出しによって被覆形成して構成された電線の前記導体の端部に端子が接続されている端子付き電線の製造方法において、前記端子は、電気機器に接続される第一の接続部と、前記導体が接続される第二の接続部とを有し、前記第二の接続部は、第一の接続面と、該第一の接続面に対向する第二の接続面とを有し、前記第一の接続面、および前記第二の接続面に、互いに異なる電線の導体からなる第一の導体および第二の導体の各々を超音波接続によって接続し、前記第一の導体と前記第二の導体との断面積の合計が２０ｍｍ²以上であり、前記第一の接続面、および前記第二の接続面と、これらに接続される前記第一の導体、および前記第二の導体は、前記第一の接続面と前記第一の導体とが接触する部分の面積が、前記第一の導体の断面積と同じか、それよりも大きく、前記第二の接続面と前記第二の導体とが接触する部分の面積は、前記第二の導体の断面積と同じか、それよりも大きい端子付き電線を製造することを特徴とする端子付き電線の製造方法を提供する。

この端子付き電線の製造方法によれば、上記構成の採用により、端子の両面に、夫々、電線の導体を超音波接続によって接続することにより、全体として同じ断面積を有する電線の導体を片面にのみ接続する場合と比較して、（端子と電線の導体との）接続界面までの超音波エネルギーの伝達距離を短くすることができ、これにより超音波エネルギーの伝達特性を高めることができるので、超音波接続単独の接続工程で接続することができるため低コストで、しかも、Ｃｕ又はＣｕ合金はもとよりＡｌ又はＡｌ合金からなる断面積の小さい導体から断面積の大きい（断面積２０ｍｍ²以上）導体まで幅広い電線の導体の接続に対応することができると共に、端子と電線の導体との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。また、この端子付き電線の製造方法によれば、端子の両面に電線の導体を接続することにより片面接続の場合と比較して、端子と電線の導体との接触面積を増加させることができるため、これによっても端子と電線の導体との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。

本発明によれば、断面積の大きい導体が、端子に対して従来よりも高い機械的接続強度及び電気的接続の信頼性で接続されている端子付き電線とその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る端子付き電線の接続前の状態を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る端子付き電線の接続後の状態を示す斜視図である。第一の導体の断面積が第二の導体の断面積よりも小さい場合において本発明の作用効果を説明するために接続部の概略を示す部分断面図である。本発明の他の実施の形態に係る端子付き電線の接続前の状態を示す斜視図である。本発明の本発明の他の実施の形態に係る端子付き電線の接続前の導体の端部を２分割した状態を示す斜視図である。本発明の本発明の他の実施の形態に係る端子付き電線の接続後の状態を示す斜視図である。本発明の比較例１に係る端子付き電線の接続後の状態を示す斜視図である。本発明の比較例２に係る端子付き電線の接続後の状態を示す斜視図である。従来例１、２に係る端子付き電線の接続前後の状態を示す断面図である。従来例３に係る端子付き電線の接続前の状態を示す斜視図である。従来例３に係る端子付き電線の接続後の状態を示す断面図である。

以下、図１〜１１に基づいて本発明の好適な実施の形態を説明するが、本発明はこれらの実施の形態の限定されるものでないことは言うまでもない。

前記したように、図１は本発明の一実施の形態に係る端子付き電線の接続前の状態を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施の形態に係る端子付き電線の接続後の状態を示す斜視図である。

図１及び図２において、１ａ、１ｂは、夫々、複数本のＡｌ（またはＣｕ）からなる素線２ａ、２ｂを撚り合わせた撚り線からなる導体３ａ、３ｂの周上に絶縁層４を押出しによって被覆形成して構成された電線、５は、図示しない電気機器に接続される第一の接続部６を有すると共に前記電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂと接続される第二の接続部７を有する平板状端子である。７ａは、前記平板状端子５の前記第二の接続部７にあって、前記導体３ａと接続される第一の接続面であり、７ｂは、前記平板状端子５の前記第二の接続部７にあって、前記導体３ｂと接続される第二の接続面である。前記導体３ａは、本発明における第一の導体に相当し、前記導体３ｂは、本発明における第二の導体に相当する。

導体３ａ、３ｂを構成する素線２ａ、２ｂの外径は、同じであっても異なっていても良い。また、導体３ａ、３ｂの断面積は、同じであっても異なっていても良いが、導体３ａ、３ｂの断面積の合計は、２０ｍｍ²以上であれば発明としての効果が得ることができる。

この実施の形態では、電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂを構成するＡｌ素線２ａ、２ｂとして純Ａｌを用いているが、電線１ａ、１ｂの用途に応じて各種合金特性を有するＡｌ合金を用いることができる。電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂとして比重が小さいＡｌもしくはＡｌ合金を用いた場合は、ＣｕもしくはＣｕ合金を用いた場合と比較して電線１ａ、１ｂの軽量化が可能であり、このことから主に自動車用電線の分野では導体にＡｌもしくはＡｌ合金を用いることが検討されている。但し、ＣｕもしくはＣｕ合金を用いてもよいことは言うまでもない。

導体用Ａｌ合金の具体例としては、ＡｌにＳｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉの元素のうち選ばれた１種以上を含む各種Ａｌ合金が挙げられる。

また、この実施の形態で、絶縁層４を構成する組成物としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂などが用いられる。

また、平板状端子５を構成する材料としては、ＣｕもしくはＣｕ合金、ＡｌもしくはＡｌ合金が一般に用いられるが、これらに限定されるものではない。平板状端子５を構成するＣｕ合金の具体例としては、ＣｕにＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｐの元素のうち選ばれた１種以上を含む各種Ｃｕ合金が挙げられる。また、同じく平板状端子５を構成するＡｌ合金の具体例としては、ＡｌにＳｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉの元素のうち選ばれた１種以上を含む各種Ａｌ合金が挙げられる。

この実施の形態では、ＣｕもしくはＣｕ合金からなる平板状端子５の、第二の接続部７の両面（第一の接続面７ａ及び第二の接続面７ｂ）に、夫々純Ａｌからなる電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂを接触位置させて、互いの接続面にはんだやＳｎめっき、機械的研磨などの前処理を施すことなく、両者を超音波接続によって接続する。超音波接続の方法としては、図示しない超音波接続装置（たとえば、上面に導体及び平板状端子を挿入するための溝が形成された受け台と、受け台の溝に嵌合するように形成された、先端に接続時に導体と当接するホーンチップが設けられた超音波ホーンとを備える超音波接続装置）の超音波ホーンを夫々電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂに接触させて、電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂと平板状端子５の両面（第一の接続面７ａ及び第二の接続面７ｂ）との間の夫々Ｃｕ／Ａｌ接続界面に超音波エネルギーと圧力（条件としては、たとえば、周波数４０Ｈｚ、加圧力０．１〜０．４ＭＰａ、超音波エネルギー１〜３０００Ｊ）を加えながら両者を超音波接続によって接続する。図２は、この超音波接続後の状態を示すものである。

この実施の形態の端子付き電線とその製造方法によれば、例えば、断面積１０ｍｍ²のＡｌ導体３ａ、３ｂを平板状端子５の両面（第一の接続面７ａと第二の接続面７ｂ）に各々超音波接続によって接続することにより、断面積が１０ｍｍ²のＡｌ導体を平板状端子５の片面に接続する場合と同等の超音波エネルギー、圧力で、合計の断面積が２０ｍｍ²であるＡｌ導体３ａ、３ｂを接続することができる。これは、平板状端子５の片面に、断面積２０ｍｍ²のＡｌ導体を超音波接続によって接続する場合と比較して、超音波接続装置（超音波ホーン）から（接続すべき導体と端子との接続界面である）第一の接続面７ａ、あるいは第二の接続面７ｂまでの超音波エネルギーの伝達距離が短くなるからであり、これにより超音波エネルギーの伝達特性が高められるからである。この結果、Ｃｕ又はＣｕ合金はもとよりＡｌ又はＡｌ合金からなる断面積の大きな（合計の断面積が２０ｍｍ²以上である）電線の導体と端子との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。特に、接続すべき電線の導体の断面積が大きくなるほどその効果は大きく、また、電線の導体が複数本の素線を撚り合わせた撚り線からなる場合には、撚り線の素線切れ防止にも大きな効果がある。また、超音波接続単独の接続工程で接続することができるため低コストの接続が実現できる。また、このような端子付き電線とその製造方法によれば、端子の両面に電線の導体を接続することにより片面接続の場合と比較して、平板状端子５と電線１ａ、１ｂの導体３ａ、３ｂとの接触面積を約２倍増加させることができるため、これによっても平板状端子と電線の導体との機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。

また、この実施の形態で、本発明の第一の導体に相当する導体３ａの断面積が、本発明の第二の導体に相当する導体３ｂの断面積以下である場合は、図３に示されるように、導体３ａ側に設けられた超音波接続装置（超音波ホーン）１２からの（矢印で表される）超音波エネルギーが第一の接続面７ａはもとより第二の接続面７ｂに伝達される距離が短くなるため、全体として断面積が２０ｍｍ²以上である電線の導体と平板状端子とを超音波接続によって接続した場合でも、従来と比較して機械的接続強度及び電気的接続の信頼性（接続抵抗）を高めることができる。なお、図３は第一の導体の断面積が第二の導体の断面積よりも小さい場合において本発明の作用効果を説明するために接続部の概略を示す部分断面図であり、図３中、ｈは接続断面から見た導体３ａの高さ、ｔは平板状端子５の厚さ、ｈ´は接続断面から見た導体３ｂの高さである。

図４は本発明の他の実施の形態に係る端子付き電線の接続前の状態を示す斜視図であり、図５は本発明の本発明の他の実施の形態に係る端子付き電線の接続前の導体の端部を２分割した状態を示す斜視図であり、図６は本発明の本発明の他の実施の形態に係る端子付き電線の接続後の状態を示す斜視図である。

図４、図５及び図６において、平板状端子５の構造及び電線１の基本的な構造は、最初の実施の形態の場合と同じである。なお、この実施の形態では、電線１の導体３（３ａ、３ｂ）については、（２本の電線を使用せず）１本の電線の導体３の端部を２分割して平板状端子５の両面に各々超音波接続によって接続するものであり、その分、１本の電線でも断面積の大きい導体を採用することができる。これにより電線の本数を増やすことなく断面積の大きい電線の導体を超音波接続によって効果的に接続することができる。

この実施の形態では、図６に示されるように、電線１の導体３（３ａ、３ｂ）の端部を２分割して、平板状端子５の第二の接続部７の両面（第一の接続面７ａ及び第二の接続面７ｂ）に、夫々、前記により２分割された電線１の導体３ａ、３ｂを接触位置させて、最初の実施の形態の場合と同じように、超音波接続によって接続する。

この実施の形態においても、最初の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

なお、図２、図６に示す本発明の端子付き電線において、第一の接続面、および第二の接続面と、これらに接続される第一の導体（３ａ）、および第二の導体（３ｂ）は、第一の接続面（７ａ）と第一の導体（３ａ）とが接触する部分の面積（Ｓ₁）が、第一の導体（３ａ）の断面積と同じか、それよりも大きくなるように接続されていることが良い。同じく、第二の接続面（７ｂ）と第二の導体（３ｂ）とが接触する部分の面積（Ｓ₂）は、第二の導体（３ｂ）の断面積と同じか、それよりも大きいことが良い。このような条件で各導体を端子に接続することにより、超音波溶接にて接続された端子と導体との界面での接続強度の向上や接続抵抗の低減に効果的である。また、接続後における接続強度の低下や接続抵抗の増大も効果的に防止することができる。

［実施例１］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、直径１．０ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積１０ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する電線（１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）を合計２本接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体（３ａ、３ｂ）とを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で２０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは２０ｍｍである。

［実施例２］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、直径１．０ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積２０ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する（電線１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）を合計２本接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体３ａ、３ｂとを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは４０ｍｍである。

［実施例３］
図１及び図２に示され平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、直径１．０ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積２５ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する電線（１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）を合計２本接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体３ａ、３ｂとを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で５０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは５０ｍｍである。

［実施例４］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の一方の面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線２ａを複数本撚り合わせた導体断面積２５ｍｍ²のＡｌ導体３ａを有する電線１ａの前記Ａｌ導体３ａを接触位置させて、前記Ｃｕ板と前記Ａｌ導体３ａとを超音波接続によって接続一体化した後、引き続き、前記Ｃｕ板の他方の面に、同じ構造のＡｌ導体３ｂを有する電線１ｂの前記Ａｌ導体３ｂを接触位置させて、同じように前記Ｃｕ板と前記Ａｌ導体３ｂとを超音波接続によって接続一体化した。すなわち、前記Ｃｕ板の両面に夫々同じ導体断面積のＡｌ導体３ａ、３ｂを二段階に分けて夫々超音波接続によって接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で５０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは５０ｍｍである。

［参考例５］
図４、図５及び図６に示されるように、直径１．０ｍｍのＡｌ素線２を複数本撚り合わせた導体断面積５０ｍｍ²のＡｌ導体３の端部を２分割し、平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、前記により２分割されたＡｌ導体３ａ、３ｂを接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体３ａ、３ｂとを各々超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３）１本で５０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは５０ｍｍである。

［実施例６］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、直径０．３ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積２５ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する電線（１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）を合計２本接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体（３ａ、３ｂ）とを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で５０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は０．３ｍｍであり、Ａ／Ｂは１６７ｍｍである。

［実施例７］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、直径０．２８ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積２２．５ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する電線（１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）を合計２本接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体（３ａ、３ｂ）とを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で４５ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は０．２８ｍｍであり、Ａ／Ｂは１６７ｍｍである。

［実施例８］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＡｌ板の両面に、夫々、直径１．０ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積２５ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する電線（１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）合計２本接触位置させて、これらＡｌ板とＡｌ導体（３ａ、３ｂ）とを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で５０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは５０ｍｍである。

［比較例１］
図７に示されるように、平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の片面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線２を複数本撚り合わせた導体断面積４０ｍｍ²のＡｌ導体３を接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体３とを超音波接続によって接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３）１本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは４０ｍｍである。

［比較例２］
図８に示されるように、平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の片面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線２を複数本撚り合わせた導体断面積２０ｍｍ²のＡｌ導体３を接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体３とを超音波接続によって接続一体化させた後、引き続き、前記Ｃｕ板の片面の前記Ａｌ導体３の上に、同じ構造のＡｌ導体３を積み重ねるように接触位置させて、同じように超音波接続によって接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３）２本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは４０ｍｍである。

［比較例３］
図１及び図２に示される平板状端子５を模擬した厚さ１．５ｍｍのＣｕ板の両面に、夫々、直径０．２８ｍｍのＡｌ素線（２ａ、２ｂ）を複数本撚り合わせた導体断面積２５ｍｍ²のＡｌ導体（３ａ、３ｂ）を有する電線（１ａ、１ｂ）の前記Ａｌ導体（３ａ、３ｂ）を合計２本接触位置させて、これらＣｕ板とＡｌ導体（３ａ、３ｂ）とを超音波接続によって同時に接続一体化した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３ａ、３ｂ）２本で５０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は０．２８ｍｍであり、Ａ／Ｂは１７９ｍｍである。

［従来例１］
図９に示されるように、オープンバレル形状に成形加工された厚さ１．５ｍｍのＣｕ板製端子８の内面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線２を複数本撚り合わせた導体断面積４０ｍｍ²のＡｌ導体３を接触位置させて、これらＣｕ板製端子８とＡｌ導体３とを超音波接続によって接続一体化した。更に、矢印の先に見られるように、超音波接続による接続部を圧縮加工して、楕円形断面の接続部を形成した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３）１本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは４０ｍｍである。

［従来例２］
図９に示されるように、オープンバレル形状に成形加工された厚さ１．５ｍｍのＡｌ板製端子９の内面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線２を複数本撚り合わせた導体断面積４０ｍｍ²のＡｌ導体３を接触位置させて、これらＡｌ板製端子９とＡｌ導体３とを超音波接続によって接続一体化した。更に、矢印の先に見られるように、超音波接続による接続部を圧縮加工して、楕円形断面の接続部を形成した。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３）１本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂの比は４０ｍｍである。なお、従来例１と従来例２との違いは、端子の材質だけである。

［従来例３］
図１０に示されるように、円筒形状に成形加工された厚さ１．５ｍｍのＡｌ板製端子１０の内面に、その接続部分をＳｎ‐Ｚｎはんだ１１で処理した直径１．０ｍｍのＡｌ素線２を複数本撚り合わせた導体断面積４０ｍｍ²のＡｌ導体３を位置させて、これらＡｌ板製端子１０とＡｌ導体３とを圧縮接続により接続一体化した。接続部の断面形状は、図１１に示される通りである。この場合、導体総断面積（Ａ）はＡｌ導体（３）１本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは４０ｍｍである。

［従来例４］
円筒形状に成形加工された厚さ１．５ｍｍのＡｌ板製端子の内面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線を複数本撚り合わせた導体断面積２０ｍｍ²のＡｌ導体を位置させて、これらＡｌ板製端子とＡｌ導体とを圧縮接続により接続一体化した。接続部の断面形状は、図１１に示される通りである。この場合、導体断面積（Ａ）は、Ａｌ導体１本で２０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは２０ｍｍである。

［従来例５］
円筒形状に成形加工された厚さ１．５ｍｍのＡｌ板製端子の内面に、直径１．０ｍｍのＡｌ素線を複数本撚り合わせた導体断面積４０ｍｍ²のＡｌ導体を位置させて、これらＡｌ板製端子とＡｌ導体とを圧縮接続により接続一体化した。接続部の断面形状は、図１１に示される通りである。この場合、導体断面積（Ａ）は、Ａｌ導体１本で４０ｍｍ²であり、素線径（Ｂ）は１．０ｍｍであり、Ａ／Ｂは４０ｍｍである。

上記実施例、参考例及び比較例における平板状端子５を模擬したＣｕ板もしくはＡｌ板の接合幅は、各々導体断面積を有すると共に絶縁層を有する電線の直径とほぼ等しい次の値とした。導体断面積１０ｍｍ²−接合幅６ｍｍ、導体断面積２０ｍｍ²−接合幅８ｍｍ、導体断面積３０ｍｍ²−接合幅１０ｍｍ、導体断面積４０ｍｍ²−接合幅１２ｍｍ、導体断面積４５ｍｍ²−接合幅１３ｍｍ、導体断面積５０ｍｍ²−接合幅１５ｍｍ。

上記実施例、参考例、比較例及び従来例における端子と電線の導体との接続部について、夫々、接続強度（初期値、塩水噴霧試験後の値）、接続抵抗（初期値、塩水噴霧試験後の値）、接続作業に関わる材料・工程を含むトータルコストを比較し、総合評価を行った。この結果を表１に示す。

なお、接続強度については、引張り試験機を用いて、上記実施例、参考例、比較例及び従来例により接続一体化された端子と電線の導体の両端を掴んで引張試験を行い、導体が破断もしくは接続部から導体が引き抜けるまでの引張り応力を測定した。この接続強度の評価については、その引張り応力が導体単体の引張り応力の９０％以上を○、８５％以上〜９０％未満を△、７５〜８５％未満を×とした。また、接続抵抗については、直流４端子法を用いて、接続部に１０Ａの電流を流す通電条件の下で抵抗を測定した。この接続抵抗に評価については、抵抗が３０μΩ以下を○、３０超〜６０μΩ未満を△、６０μΩ以上を×とした。いずれも、「△」は合格の意味、「○」は優秀の意味、「×」は不合格に意味を表すものである。

表１より、平板状端子を模擬したＣｕ板もしくはＡｌ板の両面にＡｌ導体を超音波接続によって接続した実施例１〜４、６〜８は、初期の接続強度だけでなく、塩水噴霧試験後の接続強度についても、優れた値を示すことが分かる。また、初期及び塩水噴霧試験後の接続抵抗についても、優れた値を示すことが分かる。これは、実施例１〜４、６〜８が、比較例１〜２のようにＣｕ板もしくはＡｌ板の片面に超音波接続によって接続する場合と比較して、端子と導体との接続界面までの超音波エネルギーの伝達距離が短くなり、これにより超音波エネルギーの伝達特性を高めることができるので、より小さい超音波エネルギー及び加圧力で接続が可能となるからである。それと共に、端子の両面に電線の導体を接続する方法では片面接続の場合と比較して、端子と電線の導体との接触面積を約２倍に増加させることができるからである。また、断面積の大きい電線の導体に対して、これを端子の片面から強い超音波エネルギー及び加圧力で無理に接続しようとすると、導体の素線切れや、材料の疲労による接続強度の低下が問題となるが、実施例１〜４、６〜８の両面接続では、上記理由により、より小さい超音波エネルギー及び加圧力で接続が可能となるため、特に、実施例３のような、断面積の大きい導体の接続や、実施例６のような、細い素線を撚り合わせた導体の接続において、極めて効果が大きい。

両面接続の方法としては、実施例１〜３のように、１回の超音波接続によって端子の両面に電線の導体を同時に接続する方法と、実施例４のように、２回に分けて片面ずつ超音波接続によって接続する方法がある。両面同時に接続する方法の方がコスト的には有利であるが、片面ずつ接続する方法であっても、同じ作業を繰り返すだけなので、従来例１、２のように、超音波接続と圧縮接続を併用して接続する場合と比較して、接続コストを低く抑えることが可能である。

導体の総断面積（Ａ）と素線の外径（Ｂ）との比（Ａ）／（Ｂ）が１６７ｍｍ以下である実施例１〜４、６〜８は、その比（Ａ）／（Ｂ）が１７９ｍｍである比較例３と比較して、接続時に素線切れが少なく、素線切れによる機械的接続強度や電気的接続（接続抵抗）の低下が小さい。

端子の材質としては、Ｃｕ系のものに限らず、実施例８のように、Ａｌ系のものを使用しても、同じように効果を奏することが分かる。

比較例１の、端子（Ｃｕ板）の片面からＡｌ導体を超音波接続によって接続する方法では、断面積の大きい導体の場合、超音波エネルギーがＣｕ／Ａｌ接続界面に十分到達せず、接続強度及び接続抵抗に問題がある。比較例２の、端子（Ｃｕ板）の片面に、超音波接続によって合計２本のＡｌ導体を１段ずつ積み重ねて接続する方法では、２段目のＡｌ／Ａｌ導体接続時に、１段目のＣｕ／Ａｌ接続界面が剥離し、特性評価用のサンプルさえ得ることができなかった。

従来例３の、Ａｌ板製端子の内面にＡｌ導体を圧縮接続によって接続する方法では、Ａｌ／Ａｌ導体同士の接続のため、端子及び導体の接続面に表面処理を施す必要があり、接続作業に関わる材料・工程を含むトータルコストが高くなるという問題がある。

また、従来例４、５のように導体の断面積が２０ｍｍ²以上の導体を用いてＡｌ端子／Ａｌ導体の圧縮接続を、はんだを施すことなく行った場合、表１に示す通り塩水噴霧試験後の接続抵抗が悪く、電気的接続の信頼性も低下していることが判る。

以上の結果、表１中の総合評価に見られるように、実施例１〜４、６〜８は、接続強度、接続抵抗及びコストの全てにおいて優れていることが分かる。

１、１ａ、１ｂ電線
２、２ａ、２ｂ素線
３、３ａ、３ｂ導体
４絶縁層
５平板状端子（Ｃｕ板、Ａｌ板）
６第一の接続部
７第二の接続部
７ａ第一の接続面
７ｂ第二の接続面
８Ｃｕ板製端子
９、１０Ａｌ板製端子
１１Ｓｎ−Ｚｎはんだ
１２超音波接続装置（超音波ホーン）

Claims

導体の周上に絶縁層を押出しによって被覆形成して構成された電線の前記導体の端部に端子が接続されている端子付き電線において、
前記端子は、電気機器に接続される第一の接続部と、前記導体が接続される第二の接続部とを有し、
前記第二の接続部は、第一の接続面と、該第一の接続面に対向する第二の接続面とを有し、
前記第一の接続面、および前記第二の接続面に、互いに異なる電線の導体からなる第一の導体および第二の導体の各々が超音波接続によって接続されており、前記第一の導体と前記第二の導体との断面積の合計が２０ｍｍ²以上であり、
前記第一の接続面、および前記第二の接続面と、これらに接続される前記第一の導体、および前記第二の導体は、前記第一の接続面と前記第一の導体とが接触する部分の面積が、前記第一の導体の断面積と同じか、それよりも大きく、
前記第二の接続面と前記第二の導体とが接触する部分の面積は、前記第二の導体の断面積と同じか、それよりも大きいことを特徴とする端子付き電線。
前記第一の導体の断面積は、前記第二の導体の断面積以下である請求項１記載の端子付き電線。
導体の周上に絶縁層を押出しによって被覆形成して構成された電線の前記導体の端部に端子が接続されている端子付き電線の製造方法において、
前記端子は、電気機器に接続される第一の接続部と、前記導体が接続される第二の接続部とを有し、
前記第二の接続部は、第一の接続面と、該第一の接続面に対向する第二の接続面とを有し、
前記第一の接続面、および前記第二の接続面に、互いに異なる電線の導体からなる第一の導体および第二の導体の各々を超音波接続によって接続し、
前記第一の導体と前記第二の導体との断面積の合計が２０ｍｍ²以上であり、
前記第一の接続面、および前記第二の接続面と、これらに接続される前記第一の導体、および前記第二の導体は、前記第一の接続面と前記第一の導体とが接触する部分の面積が、前記第一の導体の断面積と同じか、それよりも大きく、
前記第二の接続面と前記第二の導体とが接触する部分の面積は、前記第二の導体の断面積と同じか、それよりも大きい端子付き電線を製造することを特徴とする端子付き電線の製造方法。