特許 6185793 端子接続構造並びにその製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6185793

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】端子接続構造並びにその製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01R 43/048 20060101AFI20170814BHJP

   H01R 43/02 20060101ALI20170814BHJP

   B23K 11/00 20060101ALI20170814BHJP

   B23K 11/24 20060101ALI20170814BHJP

   H01R 4/18 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H01R43/048 Z

   H01R43/02 B

   B23K11/00 561

   B23K11/24 338

   H01R4/18 A

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-179610(P2013-179610)

(22)【出願日】2013年8月30日

(65)【公開番号】特開2015-49980(P2015-49980A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年8月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000161367

【氏名又は名称】株式会社アマダミヤチ

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100086564

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 聖孝

(72)【発明者】

【氏名】三浦 栄朗

(72)【発明者】

【氏名】澤井 康男

(72)【発明者】

【氏名】阿部 正行

【審査官】 前田 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４８０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０１３６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２７０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３７０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ ４３／０４８

Ｂ２３Ｋ １１／００

Ｂ２３Ｋ １１／２４

Ｈ０１Ｒ ４／１８

Ｈ０１Ｒ ４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧着端子の圧着胴部に複数の銅クラッドアルミニウム素線を含む銅クラッドアルミニウム電線が熱圧着で接続される端子接続構造を製造するための方法であって、
前記銅クラッドアルミニウム電線を前記圧着端子の前記圧着胴部に包み込まれるように装着する第１の工程と、
前記銅クラッドアルミニウム電線を包み込んでいる前記圧着胴部を相対向する第１の電極と第２の電極とで挟み込んで一方向にあらかじめ設定された一定の加圧力を持続的に加える第２の工程と、
前記圧着胴部に前記加圧力が加えられている間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間ですべての前記銅クラッドアルミニウム素線のアルミニウム芯部および銅クラッド層が自らジュール熱を発生するように前記圧着胴部内の全域を横断して電流を流し、前記圧着胴部に前記銅クラッドアルミニウム電線を熱カシメによって接続する第３の工程と、
前記圧着胴部の温度を測定または監視し、前記熱カシメの加工温度を所定の温度範囲内に制御または管理する第４の工程と
を有し、
前記第３の工程において、前記圧着端子の前記圧着胴部を前記第１の電極と前記第２の電極との間で扁平に変形させ、扁平に変形した前記圧着胴部内では、すべての前記銅クラッドアルミニウム素線について、前記アルミニウム芯部を断面多角形に変形させるとともに、前記銅クラッド層を潰さずに前記アルミニウム芯部の変形に追従して断面多角形に変形させ、その断面多角形の全ての側面を、それと隣接する他の前記銅クラッドアルミニウム素線の断面多角形に変形している前記銅クラッド層の一側面または前記圧着胴部の内側面と固相接合させ、
前記所定の温度範囲は、４００℃以上６６０℃未満である、
端子接続構造の製造方法。

【請求項2】

前記所定の温度範囲は、４５０℃以上５５０℃未満である、請求項１に記載の端子接続構造の製造方法。

【請求項3】

前記第４の工程は、
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記電流が流れる通電時間の中に通電開始直後の一定時間を除く所望のモニタ期間を設定する工程と、
前記所定の温度範囲内で所望の上限の監視値と下限の監視値とを設定する工程と、
前記モニタ期間を通じて前記圧着胴部の測定温度が前記下限の監視値と前記上限の監視値との間に収まっていたか否かを監視し、前記通電時間の終了後に監視結果を出力する工程と
を含む、請求項１または請求項２に記載の端子接続構造の製造方法。

【請求項4】

前記第４の工程は、
前記所定の温度範囲内に所望の基準温度を設定する工程と、
前記圧着胴部の測定温度が前記基準温度に達した時に前記電流を止める工程と
を含む、請求項１または請求項２に記載の端子接続構造の製造方法。

【請求項5】

前記第４の工程は、
前記所定の温度範囲内に所望の基準温度を設定する工程と、
通電開始直後の立ち上がり時間を除き、前記電流が流れる通電時間を通じて、前記圧着胴部の測定温度が前記基準温度に一致または近似するように、前記電流の電流値をフィードバック制御方式で制御する工程と
を含む、
請求項１または請求項２に記載の端子接続構造の製造方法。

【請求項6】

前記第４の工程は、非接触式の温度センサを用いて、前記圧着胴部の温度を測定する、請求項１〜５のいずれかに記載の端子接続構造の製造方法。

【請求項7】

前記温度センサは、前記第１および第２の電極の傍らに配置され、前記銅クラッドアルミニウム電線を包み込んでいる前記圧着胴部を温度測定点とする、請求項４に記載の端子接続構造の製造方法。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法により、銅クラッドアルミニウム電線を構成する複数の銅クラッドアルミニウム素線が圧着端子の圧着胴部に熱圧着で接続されている端子接続構造であって、
前記圧着胴部の内側で、各々の前記銅クラッドアルミニウム素線を構成するアルミニウム芯部および銅クラッド層のうち、前記アルミニウム芯部は、溶けずに断面多角形に変形しており、前記銅クラッド層は、潰れずに一定の厚みを保ったまま前記アルミニウム芯部の変形に追従して断面多角形に変形し、その断面多角形の全ての側面が、それと隣接する他の前記銅クラッドアルミニウム素線の断面多角形に変形している前記銅クラッド層の一側面または前記圧着胴部の内側面に固相接合している、端子接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、銅クラッドアルミニウム電線を圧着端子に熱圧着で接続する端子接続構造ならびにその製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電気配線に電線を用いる場合は、電線の両端に接続端子が取り付けられる。従来より、この種の接続端子として圧着端子が多用されている。圧着端子は、所与の電線を挿入または装着できる円筒状または断面Ｕ字状の圧着胴部（バレル部）と、この圧着胴部の一端から長手方向に延びる丸形または先開形の舌部とを一体に有している。圧着胴部に電線の一端部が圧着によって接続され、舌部がボルトで端子盤等に取り付けられる。一般に、圧着端子は、銅系の金属からなり、腐食防止のために錫メッキを施すこともある。

【0003】

一方、電線は、単線、多線（多芯）を問わず、銅線、特に被覆銅線が多用されている。被覆銅線を圧着端子に接続する場合は、銅線の表面から絶縁被膜を除去する必要があり、端子接続構造の量産工場ではヒュージング加工が行われている。

【0004】

この種のヒュージング加工においては、被覆銅線の一端部を包み込むようにして装着している圧着端子の圧着胴部を一対の電極で挟み付けて加圧し、両電極間に電流を流す。すると、圧着胴部で発生するジュール熱により被覆銅線の絶縁被膜が押し出されて除去され、中から銅線が露出し、圧着胴部と銅線との間で導通状態となり、銅線がジュール熱で軟化して圧着胴部と密着し固相接合する。さらに、銅線が圧着胴部によりかしめられ、接合強度が一層増大する。かかるヒュージング加工では、圧着胴部内で銅線を速やかに軟化させるために、７００℃〜９００℃の温度で加熱している。

【0005】

ところで、近年、自動車（特にハイブリッド自動車や電気自動車）用の電線やモータ用の電線（巻線）においては、軽量化とコストダウンを目的として、アルミ線（アルミニウム電線）の採用が検討されている。銅線をアルミ線に置き換えると、同じ電流を流す場合、約３５％の軽量化を達成できる。しかしながら、アルミ線と圧着端子とは材質が異なるうえ、アルミ線の表面に酸化被膜が存在するため、ヒュージング加工によっても物理的および電気的に安定した端子接続構造を得ることは難しい。このため、銅線からアルミ線への置き換えは進んでいない。

【0006】

そこで、近頃は、銅線から銅クラッドアルミニウム電線への置き換えが検討されている。銅クラッドアルミニウム電線は、アルミニウムの芯部（芯線）と銅のクラッド層とを有する複合材料の電線であり、重量が銅線と比べて相当軽く、価格も銅線の約１／２程度と低い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開昭６１−１９９５７５号公報

【特許文献2】特開２０１０−１１０７９０号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

銅クラッドアルミニウム電線も、たとえば自動車用電線として電気配線に用いられるときは、その両端部に接続端子たとえば圧着端子が取り付けられる。銅クラッドアルミニウム電線の外観は銅線と同じなので、一見すると、従来の銅線と圧着端子との接続に用いられている従来のヒュージング加工を銅クラッドアルミニウム電線と圧着端子との接続にもそのまま使えるように考えられる。

【0009】

ところが、本発明者が実験で試したところ、銅クラッドアルミニウム電線と圧着端子との接続に従来のヒュージング加工を適用し、クラッド層の銅を軟化させるために７００℃〜９００℃の温度で熱カシメを行うと、芯部のアルミニウムが溶融して噴き出し、熱圧着の接続が上手くいかないことが判明した。また、溶融したアルミニウムがクラッド層の銅と合金を形成して酸化被膜の生成や腐食を招く結果、電気的特性も良くないことがわかった。特に、多数の細い銅クラッドアルミニウム素線からなる多芯式の銅クラッドアルミニウム電線においては、上記のような問題が顕著に露見することがわかった。

【0010】

業界では、むしろ、銅クラッドアルミニウム電線のクラッド層がはんだ付けしやすい銅であることを利用して、銅クラッドアルミニウム電線を圧着端子にはんだ付けで接続する端子接続技術の開発が主流になっている。しかしながら、銅のクラッド層は、薄いため（通常１０μｍｍ以下）、半田によって侵食（いわゆる銅食われ）されやすい。そして、銅のクラッド層が破れてアルミニウムの芯部が露出すると、半田はアルミニウムとは結合しないので、はんだ付けの接合強度および電気的伝導性が低下する。特に、多芯式の銅クラッドアルミニウム電線においては、はんだ浴に漬けて素線の間に半田を流し込むようにしているが、このような半田付け方法は長い処理時間を必要とするだけでなく、素線の間の隙間が半田で埋まってもいずれは銅食われが起きやすいので、問題は解決しない。

【0011】

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、銅クラッドアルミニウム電線と圧着端子との間で良好な物理的および電気的特性が安定確実に得られる端子接続構造ならびにその製造方法および製造装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明における端子接続構造の製造方法は、圧着端子の圧着胴部に複数の銅クラッドアルミニウム素線を含む銅クラッドアルミニウム電線が熱圧着で接続される端子接続構造を製造するための方法であって、前記銅クラッドアルミニウム電線を前記圧着端子の前記圧着胴部に包み込まれるように装着する第１の工程と、前記銅クラッドアルミニウム電線を包み込んでいる前記圧着胴部を相対向する第１の電極と第２の電極とで挟み込んで一方向にあらかじめ設定された一定の加圧力を持続的に加える第２の工程と、前記圧着胴部に前記加圧力が加えられている間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間ですべての前記銅クラッドアルミニウム素線のアルミニウム芯部および銅クラッド層が自らジュール熱を発生するように前記圧着胴部内の全域を横断して電流を流し、前記圧着胴部に前記銅クラッドアルミニウム電線を熱カシメによって接続する第３の工程と、前記圧着胴部の温度を測定または監視し、前記熱カシメの加工温度を所定の温度範囲内に制御または管理する第４の工程とを有し、前記第３の工程において、前記圧着端子の前記圧着胴部を前記第１の電極と前記第２の電極との間で扁平に変形させ、扁平に変形した前記圧着胴部内では、すべての前記銅クラッドアルミニウム素線について、前記アルミニウム芯部を断面多角形に変形させるとともに、前記銅クラッド層を潰さずに前記アルミニウム芯部の変形に追従して断面多角形に変形させ、その断面多角形の全ての側面を、それと隣接する他の前記銅クラッドアルミニウム素線の断面多角形に変形している前記銅クラッド層の一側面または前記圧着胴部の内側面と固相接合させ、前記所定の温度範囲は、４００℃以上６６０℃未満である。

【0013】

本発明の上記方法によれば、複数の銅クラッドアルミニウム素線を含む銅クラッドアルミニウム電線と圧着端子とを接続するヒュージング加工において、熱カシメの温度を４００℃以上６００℃未満（より好ましくは４５０℃〜５５０℃）の範囲内に制御または管理して、圧着端子の銅クラッドアルミニウム電線を包み込んでいる圧着胴部を第１の電極と第２の電極との間で扁平に変形させることにより、該圧着胴部の内側ですべての銅クラッドアルミニウム素線の間の隙間を塞いで、かつすべての銅クラッドアルミニウム素線の銅クラッドを潰さずかつ破らずに各銅クラッドアルミニウム素線を断面多角形に塑性変形させて、銅クラッドアルミニウム電線と圧着端子との間に物理的強度および電気的伝導度の優れた端子接続構造を得ることができる。

【0014】

特に、本発明の上記方法によれば、圧着胴部の内側で、各々の銅クラッドアルミニウム素線を構成するアルミニウム芯部および銅クラッド層のうち、アルミニウム芯部は、溶けずに断面多角形に変形しており、銅クラッド層は、潰れずに一定の厚みを保ったままアルミニウム芯部の変形に追従して断面多角形に変形し、その断面多角形の全ての側面が、それと隣接する他の銅クラッドアルミニウム素線の断面多角形に変形している銅クラッド層の一側面または前記圧着胴部の内側面に固相接合している、端子接続構造を得ることができる。この端子接続構造においては、多数本の全ての銅クラッドアルミニウム素線について低抵抗の良好な電気的特性が得られ、ひいては銅クラッドアルミニウム電線全体としても電気配線において低抵抗の良好な電気的特性が得られる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の端子接続構造およびその製造方法によれば、上記のような構成を有することにより、銅クラッドアルミニウム電線と圧着端子との間に良好な物理的特性および電気的特性を安定確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態において端子接続構造を形成する圧着端子と銅クラッドアルミニウム電線の構成を示す斜視図である。

【図2】銅クラッドアルミニウム電線を構成する銅クラッドアルミニウム素線の構造を示す断面図である。

【図3】ヒュージング加工の前に、上記圧着端子の圧着胴部に銅クラッドアルミニウム電線の一端部が装着されている状態を示す斜視図である。

【図4】ヒュージング加工が行われた後の端子接続構造の外観を示す斜視図である。

【図5】実施形態におけるヒュージング装置の構成を示すブロック図である。

【図6】ヒュージング加工が行われる前の圧着胴部の内側の構造を拡大して示す図である。

【図7】実施形態のヒュージング加工の作用を説明するための各部の波形図である。

【図8】実施形態のヒュージング加工において得られる端子接続構造の断面構造を模式的に示す図である。

【図9】実施形態において得られる端子接続構造の断面構造を写真で示す図である。

【図10】実施形態において熱カシメの温度条件を満たすための第１の方法を含むヒュージング加工の手順を示すフローチャート図である。

【図11】実施形態において熱カシメの温度条件を満たすための第２の方法を含むヒュージング加工の手順を示すフローチャート図である。

【図12】実施形態において熱カシメの温度条件を満たすための第２の方法を含むヒュージング加工の手順を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図を参照して本発明の一実施形態を説明する。

［圧着端子および銅クラッドアルミニウム電線の構成］

【0021】

図１に、この実施形態において端子接続構造を形成する圧着端子と銅クラッドアルミニウム電線の構成を示す。

【0022】

圧着端子１０は、銅系の金属たとえば純銅、銅合金またはめっき銅からなり、円筒状の圧着胴部（バレル部）１２と、この圧着胴部１２の一端から長手方向に延びる丸形の舌部１４とを一体に有している。後述するように、圧着胴部１２は、銅クラッドアルミニウム電線１６の一端部と熱圧着で接続するようになっている。舌部１４は、電気配線の形態において、そのリングの穴にボルト（図示せず）を通され、端子盤（図示せず）等に取り付けられる。

【0023】

銅クラッドアルミニウム電線１６は、多線または多芯式の電線であり、たとえばφ０．１５〜０．３ｍｍの細い銅クラッドアルミニウム素線１８を複数本たとえば５０〜１５０本撚り合わせている。銅クラッドアルミニウム電線１６は、圧着端子１０が取り付けられる両端部を除いて、ビニル等の絶縁被覆（外装）を纏っていてもよい。

【0024】

図２に示すように、銅クラッドアルミニウム素線１８は、アルミニウムの芯部（芯線）２０と、このアルミニウム芯部２０を被覆する銅のクラッド層２２と、この銅クラッド層２２を被覆する絶縁被膜２４とを有している。ここで、銅クラッド層２２は、たとえば無酸素銅からなり、通常１０μｍ以下の厚みで１０〜１５％の面積比（体積比）を有し、アルミニウム芯部２０に金属結合しており、剥がれることはない。絶縁被膜２４は、樹脂からなり、たとえば５０〜１００μｍの厚さを有している。

【0025】

この実施形態において、圧着端子１０に銅クラッドアルミニウム電線１６を接続するときは、ヒュージング加工を行う前に、図３に示すように、圧着端子１０の圧着胴部１２に銅クラッドアルミニウム電線１６の一端部を挿入（装着）する。そして、後述するヒュージング装置（図５）を用いて、圧着胴部１２に銅クラッドアルミニウム電線１６をヒュージング加工または熱カシメによって接続する。その結果、図４に示すように、外観的には、圧着胴部１２が扁平に変形して、銅クラッドアルミニウム電線１６がかしめられる。圧着胴部１２の内側では、後述するように、全ての銅クラッドアルミニウム素線１８が隙間を作らずに断面多角形に塑性変形していて、隣接する素線１８の間および隣接する素線１８と圧着胴部１２との間で良好な物理的および電気的接続が形成されている。

［ヒュージング装置の構成］

【0026】

図５に、この実施形態におけるヒュージング装置の構成を示す。このヒュージング装置は、上下方向で被加工物Ｗを挟着できるように相対向して相対的に移動可能に配置される上部電極３０および下部電極３２と、両電極３０，３２を介して被加工物Ｗに熱カシメ用の加圧力を加える加圧装置３４と、両電極３０，３２を介して被加工物Ｗに熱カシメ用の電流を供給する電源部３６と、被加工物Ｗの温度を非接触で測定する放射温度計３８と、装置全体ないし各部、特に加圧装置３４および電源部３６を制御する制御部４０とを有している。

【0027】

より詳細には、下部電極３２は床に固定されたベース４２に支持されている。上部電極３０は、加圧装置３４に結合され、被加工物Ｗを挟んで下部電極３２に所望の加圧力で押し付けられるようになっている。加圧装置３４は、加圧力発生源として、たとえばエアシリンダを有している。電源回路３６は、交流式または直流式のいずれであってもよく、負荷側に所要の電力または電流を供給できる電源回路と、出力電流のオン・オフないし可変制御を行えるスイッチング機構とを有しており、好ましくはインバータ回路を内蔵している。放射温度計３８は、赤外線レンズ、光電変換素子および温度測定演算回路等を有しており、被加工物Ｗから放射される赤外線のエネルギー量を検知し、赤外線エネルギーの検知量から所定の演算を行って被加工物Ｗの温度測定値を求めるようになっている。通常、放射温度計３８は、被加工物Ｗと略同じ高さで両電極３０，３２の傍らに配置され、圧着端子１０の圧着胴部１２を温度測定点とする。

【0028】

制御部４０は、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）を含んでおり、メモリに格納している各種プログラム（ソフトウェア）にしたがって装置全体ないし各部を制御し、特にこの実施形態のヒュージング加工では放射温度計３８の出力信号に基づいて熱カシメの加工温度を制御または管理する機能を有している。また、主制御部４０は、タッチパネル４４の入力部および表示部を介してユーザ（作業員、保守員等）と情報（設定値、モニタ情報等）をやりとりする。

【0029】

この実施形態において、被加工物Ｗは、図３および図５に示すように、圧着端子１０の圧着銅部１２と、銅クラッドアルミニウム電線１６の圧着銅部１２に挿入（装着）されている部分とで構成される。図６に、ヒュージング加工が行われる前の圧着端子部１２内の構造を拡大して示す。図示のように、銅クラッドアルミニウム電線１６を構成している個々の銅クラッドアルミニウム素線１８は圧着端子部１２の中でも互いに撚り合わさっているだけであり、電線の軸方向と直交する横断面内では隣接する素線１８同士がそれぞれの表層部の絶縁被覆２４（図６では図示省略）を介して殆ど点で局所的に接触しており、隙間Ｇが数多く存在している。

［ヒュージング加工の作用］

【0030】

以下に、図７〜図１２につき、このヒュージング装置より実施可能な本実施形態のヒュージング方法を説明する。

【0031】

先ず、ロボットのハンドリング操作または作業員のマニュアル操作により、銅クラッドアルミニウム電線１６の一端部を包み込んでいる圧着端子１０の圧着胴部１２（被加工物Ｗ）が、下部電極３２の上に載置される。直後に、制御部４０は、加圧装置３４を作動させ、上部電極３０を下ろして、圧着胴部１２の上面に当て、両電極３２，３４を介して被加工材Ｗに所定の加圧力Ｆ_Sを持続的に加える（図７の(a)）。この加圧力Ｆ_Sは、圧着端子１０の材質（硬度）や銅クラッドアルミニウム電線１６の線径（太さ）等によって異なる。加圧力Ｆ_Sが大きすぎると、母材が破壊することがある。しかし、加圧力Ｆ_Sが小さすぎると、圧着胴部１２の中で素線１８間の隙間Ｇがなくならない。通常、加圧力Ｆ_Sは５０〜２００ｋｇの範囲内、好ましくは１２０〜１６０ｋｇの範囲内に選ばれる。

【0032】

制御部４０は、上記のようにして被加工材Ｗに一定の加圧力Ｆを加えている間に、電源部３６を作動させ、両電極３２，３４を介して被加工物Ｗを通電させる（図７の(b）。通電時間は、圧着端子１０の材質や銅クラッドアルミニウム電線１６の線径（太さ）等に応じて異なるが、通常０．５秒以上は必要であり、たとえば２秒前後に選ばれる。

【0033】

この場合、始めは、両電極３２，３４の間で圧着胴部１２のみに電流が流れ、圧着胴部１２がジュール熱を発生する。すると、圧着胴部１２内の個々の銅クラッドアルミニウム素線１８においては、圧着胴部１２から受ける加熱と加圧により、絶縁被膜２４が溶けて押し出され（剥離され）、銅クラッド層２２が露出する。この後は、両電極３２，３４の間で電流が圧着胴部１２および銅クラッドアルミニウム電線１６（素線１８）を横断して流れるようになる。これにより、個々の素線１８においては、銅クラッド層２２およびアルミニウム芯部２０が、自らジュール熱を発生しながら、周囲から加熱と加圧を受ける。銅クラッド層２２およびアルミニウム芯部２０のいずれも熱伝導率が高く、圧着胴部１２の熱伝導率も高いので、圧着胴部１２内の全域つまり全ての銅クラッドアルミニウム素線１８の温度が均一であり、圧着胴部１２の温度も各素線１８の温度と大体同じである。

【0034】

本発明者は、幾多の実験を通じて鋭意検討した結果、上記のような銅クラッドアルミニウム電線１６と圧着端子１０とを接続するためのヒュージング加工においては、熱カシメの温度を４００℃以上であって、アルミニウムの溶融温度である６６０℃未満（より好ましくは４５０℃〜５５０℃）の範囲内に制御または管理することにより、圧着胴部１２の内側で図８（模式図）および図９（断面写真）に示すような断面構造の熱圧着接合が得られ、これによって加工品（端子接続構造）の物理的および電気的特性を再現性よく安定確実に保証できることを突き止めた。

【0035】

図８および図９に示す断面構造においては、圧着胴部１２の内側で、各々の銅クラッドアルミニウム素線１８を構成するアルミニウム芯部２０および銅クラッド層２２のうち、アルミニウム芯部２０は、溶けずに断面多角形（略不等辺五角形）に変形しており、銅クラッド層２２は、潰れずに一定の厚みを保ったままアルミニウム芯部２０の変形に追従して断面多角形（略不等辺五角形）に変形している。そして、銅クラッド層２２は、その断面多角形（略不等辺五角形）の全ての側面が、それと隣接する他の素線１８の断面多角形（略不等辺五角形）に変形しているクラッド層２２の一側面または圧着胴部１２の内側面に密着して固相接合している。ヒュージング加工を行う前に素線１８同士の間および素線１８と圧着胴部１２の内側面との間に存在していた隙間Ｇは略完全になくなっている。

【0036】

本発明者が、１４４本のφ０．１６ｍｍの銅クラッドアルミニウム素線１８を撚り合わせて構成される銅クラッドアルミニウム電線１６を用いて、図８および図９に示すような断面形状が得られた端子接続構造において、各々の銅クラッドアルミニウム素線１８について１本ずつ他端から圧着端子１０の舌部１４までの電気伝導性を検査したところ、１４４本全ての銅クラッドアルミニウム素線１８について低抵抗の良好な電気的導通状態が得られた。

【0037】

理論的には、熱カシメの加工温度が４００℃以上６６０℃未満の範囲内であるときは、アルミの融点（６６０℃）より低いため、アルミニウム芯部２０は溶けずに軟化して塑性変形する。一方、銅クラッド層２２は、溶けないのはもちろん、軟化もしない。しかし、銅クラッド層２２は、銅箔のように薄いため（通常１０μｍ以下）、アルミニウム芯部２０の変形に追従して元の厚みを保ったまま潰れずかつ破れずに同じ形状つまり断面多角形に変形する。これにより、全ての素線１８が、隣接する他の素線１８とそれぞれの銅クラッド層２２を介して固相接合する。また、圧着胴部１２の内側面に隣接する全ての素線１８が、それぞれの銅クラッド層２２を介して圧着胴部１２の内側面と固相接合する。

【0038】

もっとも、アルミは４００℃以上で軟化するが、熱カシメにおいて銅クラッドアルミニウム素線１８同士の間に隙間が残らないようにアルミニウム芯部２０を迅速かつ十分に軟化させるには、それより高い温度が好ましい。本発明の実験によれば、４５０℃以上であれば隙間なく安定した接合ができることがわかった。また、アルミニウム芯部２０が溶けなくても軟化の度合いが大きすぎると、銅クラッド層２２の追従変形が不十分になったり、アルミニウム芯部２０が溶出するおそれがある。本発明者の実験によれば、５５０℃以下であれば極めて安定な接合ができることがわかった。以上のように、圧着胴部１２の内側で図８および図９に示すような物理的および電気的特性に優れた端子接続構造を再現性よく安定確実に得るには、熱カシメの温度を４５０℃〜５５０℃の範囲内に制御また管理するのが好ましいことが実験によって確認された。

【0039】

この実施形態のヒュージング装置において、制御部４０は、上記のような熱カシメの温度条件を満たすために、以下に述べる３種類の制御または管理方法ＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３の少なくとも１つを実施するようになっている。

［熱カシメの温度条件を満たすための第１の方法］

【0040】

第１の方法ＭＤ１は、図１０に示すようなヒュージング加工手順の中（ステップＳ₄，Ｓ₅，Ｓ₆，Ｓ₉）で実行され、通電中に熱カシメの加工温度がたとえば図７の（ｃ）に示すような波形で変化する場合に好適に用いられる。

【0041】

この方法ＭＤ１では、制御部４０が、予めタッチパネル４４を通じて、当該端子接続構造を製造するためのヒュージング加工に適した所望の通電時間Ｔ_E（ｔ_s〜ｔ_e）を設定するとともに、この通電時間Ｔ_E（ｔ_s〜ｔ_e）の中に通電開始直後の一定時間（ｔ_a〜ｔ_b）を除く所望のモニタ期間Ｔ_Eを設定し、さらには上記所定の温度範囲（４５０℃〜５５０℃）内で所望の上限の監視値Ｓ_U（たとえば５５０℃）と下限の監視値Ｓ_L（たとえば４５０℃）を設定する。

【0042】

そして、ヒュージング加工の通電が開始されると、制御部４０は、放射温度計３８の出力信号を取り込んで、圧着胴部１２の温度つまり加工温度の測定値を求め、その温度測定値を両監視値Ｓ_U，Ｓ_Lと比較し、モニタ期間Ｔ_E中に加工温度（測定値）が両監視値Ｓ_U，Ｓ_Lの中に収まっていたか否かを判定する（ステップＳ₄，Ｓ₅，Ｓ₆）。そして、通電時間Ｔ_Eの終了後に、タッチパネル４４を通じて判定結果を出力する（ステップＳ₉）。

【0043】

すなわち、モニタ期間Ｔ_Eを通じて、熱カシメの加工温度（測定値）が下限の監視値Ｓ_Lと上限の監視値Ｓ_Uとの間に収まっていた場合は、圧着胴部１２内には図８および図９に示すような断面構造が得られたものとみなし、このヒュージング加工によって得られた端子接続構造は良品であると判定する。しかし、モニタ期間Ｔ_E中に、熱カシメの加工温度（測定値）が一度でも下限の監視値Ｓ_Lを割り、または一度でも上限の監視値Ｓ_Uを超えた場合は、圧着胴部１２内には図８および図９に示すような断面構造が得られなかったものとみなし、このヒュージング加工によって得られた端子接続構造は不良品であると判定する。

［熱カシメの温度条件を満たすための第２の方法］

【0044】

第２の方法ＭＤ２は、図１１に示すようなヒュージング加工手順の中（ステップＳ₁₄，Ｓ₁₅，Ｓ₁₆）で実行され、通電中に熱カシメの加工温度がたとえば図７の（ｄ）に示すような波形で変化する場合に好適に用いられる。

【0045】

この方法ＭＤ２では、制御部４０が、予めタッチパネル４４を通じて、上記所定の温度範囲（４５０℃〜５５０℃）内で所望の基準温度Ｓ_A（たとえば５４００℃）を設定する。通電時間は、所望の値を設定しなくてよいが、最大または限界通電時間Ｔ_MAXを設定しておくのが好ましい。

【0046】

そして、ヒュージング加工の通電が開始されると、制御部４０は、放射温度計３８の出力信号を取り込んで、圧着胴部１２の温度つまり加工温度の測定値を求め、その温度測定値が基準温度Ｓ_Aに到達するか否かを持続的または一定の時間間隔で検査し（ステップＳ₁₄〜Ｓ₁₇）、最大通電時間Ｔ_MAXが経過する前に熱カシメの加工温度（測定値）が基準温度Ｓ_Aに達したときは（ステップＳ₁₆）、その時点（ｔ_c）で通電を止める（ステップＳ₁₈）。この場合は、圧着胴部１２内には図８および図９に示すような断面構造が得られたものとみなし、このヒュージング加工によって得られた端子接続構造は良品であるとの判定結果を出力する（ステップＳ₂₀）。

【0047】

しかし、熱カシメの加工温度（測定値）が基準温度Ｓ_Aに達することなく最大通電時間Ｔ_MAXが経過した場合は（ステップＳ₁₅）、その時点（ｔ_m）で通電を止める（ステップＳ₁₈）。この場合は、圧着胴部１２内には図８および図９に示すような断面構造が得られなかったものとみなし、このヒュージング加工によって得られた端子接続構造は不良品であるとの判定結果を出力する（ステップＳ₂₀）。

［熱カシメの温度条件を満たすための第３の方法］

【0048】

第３の方法ＭＤ３は、図１２に示すようなヒュージング加工手順の中（ステップＳ₃₄〜Ｓ₃₇）で実行され、通電中に熱カシメの加工温度をたとえば図７の（ｅ）に示すような波形に強制的に制御する。

【0049】

この方法ＭＤ３では、制御部４０が、予めタッチパネル４４を通じて、当該端子接続構造を製造するためのヒュージング加工に適した所望の通電時間Ｔ_E（ｔ_s〜ｔ_e）を設定するとともに、上記所定の温度範囲（４５０℃〜５５０℃）内で所望の基準温度Ｓ_Bたとえば５００℃）を設定する。

【0050】

そして、ヒュージング加工の通電が開始されると、制御部４０は、放射温度計３８の出力信号を取り込んで、圧着胴部１２の温度つまり熱カシメ加工温度の測定値を求め、その温度測定値が基準温度Ｓ_Bに一致または近似するように、電源部３６を通じて両電極３０，３２間を流れる電流の電流値をフィードバック制御方式で制御する（ステップＳ₃₄〜Ｓ₃₇）。

【0051】

この場合、フィードバック制御方式には２種類ある。１つの方式は、オン・オフ制御方式である。すなわち、熱カシメの加工温度（測定値）が基準温度Ｓ_Bを超えた時はいったん通電を停止し、熱カシメの加工温度（測定値）が基準温度Ｓ_Bを割った時は通電を再開する。そして、この通電のオン・オフ動作を通電時間Ｔ_Eの終了時まで続ける。

【0052】

もうひとつの方式は、たとえば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの各サイクル毎に熱カシメの加工温度（測定値）を基準温度Ｓ_Bと比較して、比較誤差を求め、その比較誤差を零に近づけるように次のサイクルで流す電流の電流値を高速のスイッチング手段を用いて可変に制御する方式であり、インバータ回路を備える場合に好適に実施できる。

【0053】

この第３の方法ＭＤ３によれば、通電時間Ｔ_Eを通じて熱カシメの加工温度を強制的に基準温度Ｓ_B近辺に制御するので、制御部４０において特に判定機能は不要である。すなわち、特別なエラーが発生しない限り、作業員または管理者において、圧着胴部１２内には図８および図９に示すような断面構造が得られたものとみなし、このヒュージング加工によって得られた端子接続構造は良品であるとの判定結果を出してよい。

［他の実施形態または変形例］

【0054】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

【0055】

たとえば、上記実施形態において、圧着端子１０の圧着胴部１２は円筒状に形成されていた。しかし、圧着胴部１２が、たとえば横向きの断面Ｕ字状に形成されていてもよい。圧着端子１０の舌部１４は、リング形に限らず、Ｕ字状またはＹ字状に開放するタイプであってもよい。また、圧着胴部１２の材質として、銅系以外たとえば鉄系の金属も可能である。

【0056】

銅クラッドアルミニウム電線１６において、銅クラッドアルミニウム素線１８の断面形状は任意であり、円形に限らず、矩形であってもよい。また、銅クラッドアルミニウム電線１６は、多線（多芯）式に限るものではなく、単線式であってもよい。

【0057】

実施形態におけるヒュージング加工において、熱カシメの加工温度を測定する温度センサは、上記のような放射温度計３８が最も好ましい。しかし、他の非接触式の温度センサも使用可能であり、接触式の温度センサ（たとえば熱電対）も使用可能である。

【符号の説明】

【0058】

１０ 圧着端子
１２ 圧着胴部
１６ 銅クラッドアルミニウム電線
１８ 銅クラッドアルミニウム素線
２０ アルミニウム芯部
２２ 銅クラッド層
２４ 絶縁被覆
３０ 上部電極
３２ 下部電極
３４ 加圧装置
３６ 電源部
３８ 放射温度計
４０ 制御部
４４ タッチパネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】