特開 2024-84238 アルミニウム電線の製造方法、圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法およびアルミニウム電線の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084238

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】アルミニウム電線の製造方法、圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法およびアルミニウム電線の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01R 43/02 20060101AFI20240618BHJP

   H01R 4/02 20060101ALI20240618BHJP

   H01R 43/048 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

H01R43/02 B

H01R4/02 C

H01R43/048 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198397

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】山田 拓郎

(72)【発明者】

【氏名】小澤 正和

【テーマコード（参考）】

5E051

5E063

5E085

【Ｆターム（参考）】

5E051LA01

5E051LB01

5E063CC05

5E063XA01

5E085BB01

5E085DD03

5E085HH11

5E085HH34

5E085JJ38

(57)【要約】

【課題】アルミニウム電線の複数本の素線からなる導体の端末部の溶接の際に、太物のアルミニウム電線の場合でも、一回のアーク溶接で、端末部を構成する全ての素線を溶接し電気的に一体化することができ、接続信頼性の高いアルミニウム電線を製造することができる製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のアルミニウム電線の製造方法は、アルミニウム電線の端末部にて、絶縁被覆層を剥いで、導体を露出させて導体露出部を形成する露出工程と、前記導体露出部の端面、および前記端面に対向して配置された、アーク放電装置の電極の先端の間にプラズマアークを形成させて、前記導体露出部を、その端面に照射した前記プラズマアークによって、前記導体露出部を構成する全ての素線の端末部を溶融させた後に凝固させることによって、前記導体露出部の先端部分に、電気的に一体化した素線一体化部を形成する一体化工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、前記導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線の端末部に、露出させた状態で一体化した導体露出部を有するアルミニウム電線の製造方法であって、
前記アルミニウム電線の端末部にて、前記絶縁被覆層を剥いで、前記導体を露出させて導体露出部を形成する露出工程と、
前記導体露出部の端面、および前記端面に対向して配置された、アーク放電装置の電極の先端の間にプラズマアークを形成させて、前記導体露出部を、その端面に照射した前記プラズマアークによって、前記導体露出部を構成する全ての素線の端末部を溶融させた後に凝固させることによって、前記導体露出部の先端部分に、電気的に一体化した素線一体化部を形成する一体化工程と
を含み、
前記一体化工程は、
前記導体露出部の端面と、前記アーク放電装置の電極の先端との距離をｘ、前記プラズマアークが照射される前記導体露出部の端面の径をｄとするとき、
前記プラズマアークの照射スポット径が、前記導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定して行うことを特徴とする、アルミニウム電線の製造方法。

【請求項2】

前記一体化工程は、前記プラズマアークのエネルギー密度が、前記導体露出部の端面の径ｄに応じて一定となるように、前記距離ｘに応じたアーク電流値に設定して行うことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム電線の製造方法。

【請求項3】

圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法であって、
請求項１または２に記載のアルミニウム電線の素線一体化部を含む導体露出部に、圧着端子を圧着して装着する圧着工程を含むことを特徴とする、圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法。

【請求項4】

アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、前記導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線の端末部に、露出させた状態で一体化した導体露出部を有するアルミニウム電線の製造装置であって、
シールドケースと、
アーク放電装置と
を備え、
前記アーク放電装置が、
電極と、
前記電極と対向する位置に対極として設置され、前記導体露出部を、溶融凝固する部分である先端側部分が前記電極側に露出した状態で把持するアースチャックと、
前記電極と前記アースチャックの間に電圧を印加する電源部と、
前記電極と前記アースチャックの離間距離を調整する駆動部と、
不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
少なくとも前記電源部および前記駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記導体露出部の端面と、前記アーク放電装置の電極の先端との距離をｘ、プラズマアークが照射される前記導体露出部の端面の径をｄとするとき、
前記制御部によって前記駆動部が制御されることにより、前記プラズマアークの照射スポット径が、前記導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定することを特徴とするアルミニウム電線の製造装置。

【請求項5】

前記制御部によって前記駆動部および前記電源部が制御されることにより、前記プラズマアークのエネルギー密度が、前記導体露出部の端面の径ｄに応じて一定となるように、前記距離ｘに応じたアーク電流値に設定することを特徴とする、請求項４に記載のアルミニウム電線の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム電線の製造方法、圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法およびアルミニウム電線の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数本の素線からなる導体を有する電線の端部を、他の電線の端部などに接続する際に、圧着端子付きアルミニウム電線が用いられている。一般に、アルミニウム電線の場合、導体を構成する各素線の表面には、酸化被膜を形成しやすい特性を有するため、形成した酸化被膜によって、導体内の素線間の導通が阻害される傾向がある。
このため、複数本のアルミニウム素線からなる導体の端部を、圧着端子で圧着して接続することにより、素線の酸化被膜を剥がして素線間の導通を確保する手段が採用されるが、導体を構成する全ての素線の酸化被膜を完全に剥がすことはできず、特に、導体サイズが３ｓｑ（ｍｍ^２）を超える太物のアルミニウム電線の場合には、十分な導通が得られない場合がある。

【0003】

例えば特許文献１には、導体部の外周全体を半田によって被膜して半田被覆部を形成し、該半田を施した導体部を、圧着端子の導体圧着部に載置し、前記導体部の半田被膜部の圧着力によって割れが生じる程度の強さに圧着する強圧着部と、前記強圧着部の先端側に前記半田被膜部が圧着力によって割れが生じない程度の強さに圧着する弱圧着部を形成するように前記導体圧着部を加締め、前記導体部と前記導体圧着部とを接続してなる圧着端子付きアルミ電線が記載されている。

【0004】

特許文献１の技術においては、予め導体内の素線同士を半田で溶接して圧着端子を装着することにより、アルミニウム電線を他の電線などと接続する際の接続信頼性を改善することができる。しかし、アルミ用半田は非常に高価であり、また、半田による溶接は非常に時間がかかるため、実用化には問題があった。

【0005】

導体内の素線同士の溶接には、アーク溶接法やレーザー溶接法を用いることもできるが、例えば３ｓｑ（ｍｍ^２）を超える太物のアルミニウム電線を構成する導体の端面を、アーク溶接法等で溶接する場合、溶接領域（照射領域）がある程度の範囲に限られているため、一回の溶接で導体の端面全体を溶融凝固させて一体化することが難しく、接続信頼性の高いアルミニウム電線を得ることができないという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－２６９０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、アーク溶接を用いたアルミニウム電線の複数本の素線からなる導体の端末部の溶接の際に、太物のアルミニウム電線の場合でも、一回のアーク溶接で、端末部を構成する全ての素線を溶融凝固させて電気的に一体化することができ、短時間で容易に、接続信頼性の高いアルミニウム電線を製造することができるアルミニウム電線の製造方法およびアルミニウム電線の製造装置、および該アルミニウム電線を用いた圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
［１］アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、前記導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線の端末部に、露出させた状態で一体化した導体露出部を有するアルミニウム電線の製造方法であって、
前記アルミニウム電線の端末部にて、前記絶縁被覆層を剥いで、前記導体を露出させて導体露出部を形成する露出工程と、
前記導体露出部の端面、および前記端面に対向して配置された、アーク放電装置の電極の先端の間にプラズマアークを形成させて、前記導体露出部を、その端面に照射した前記プラズマアークによって、前記導体露出部を構成する全ての素線の端末部を溶融させた後に凝固させることによって、前記導体露出部の先端部分に、電気的に一体化した素線一体化部を形成する一体化工程と
を含み、
前記一体化工程は、
前記導体露出部の端面と、前記アーク放電装置の電極の先端との距離をｘ、前記プラズマアークが照射される前記導体露出部の端面の径をｄとするとき、
前記プラズマアークの照射スポット径が、前記導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定して行うことを特徴とする、アルミニウム電線の製造方法。
［２］前記一体化工程は、前記プラズマアークのエネルギー密度が、前記導体露出部の端面の径ｄに応じて一定となるように、前記距離ｘに応じたアーク電流値に設定して行うことを特徴とする、上記［１］に記載のアルミニウム電線の製造方法。
［３］圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法であって、
上記［１］または［２］に記載のアルミニウム電線の素線一体化部を含む導体露出部に、圧着端子を圧着して装着する圧着工程を含むことを特徴とする、圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法。
［４］アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、前記導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線の端末部に、露出させた状態で一体化した導体露出部を有するアルミニウム電線の製造装置であって、
シールドケースと、
アーク放電装置と
を備え、
前記アーク放電装置が、
電極と、
前記電極と対向する位置に対極として設置され、前記導体露出部を、溶融凝固する部分である先端側部分が前記電極側に露出した状態で把持するアースチャックと、
前記電極と前記アースチャックの間に電圧を印加する電源部と、
前記電極と前記アースチャックの離間距離を調整する駆動部と、
不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
少なくとも前記電源部および前記駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記導体露出部の端面と、前記アーク放電装置の電極の先端との距離をｘ、プラズマアークが照射される前記導体露出部の端面の径をｄとするとき、
前記制御部によって前記駆動部が制御されることにより、前記プラズマアークの照射スポット径が、前記導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定することを特徴とするアルミニウム電線の製造装置。
［５］前記制御部によって前記駆動部および前記電源部が制御されることにより、前記プラズマアークのエネルギー密度が、前記導体露出部の端面の径ｄに応じて一定となるように、前記距離ｘに応じたアーク電流値に設定することを特徴とする、上記［４］に記載のアルミニウム電線の製造装置。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、アーク溶接を用いたアルミニウム電線の複数本の素線からなる導体の端末部の溶接の際に、太物のアルミニウム電線の場合でも、一回のアーク溶接で、端末部を構成する全ての素線を溶融凝固させて電気的に一体化することができ、短時間で容易に、接続信頼性の高いアルミニウム電線を製造することができるアルミニウム電線の製造方法およびアルミニウム電線の製造装置、および該アルミニウム電線を用いた圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法を提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のアルミニウム電線の製造方法を説明するための図である。

【図2】従来のアルミニウム電線の製造方法を説明するための図である。

【図3】本発明のアルミニウム電線の製造方法に用いられるアルミニウム電線の端末部の模式断面図であって、（Ａ）が絶縁被覆層を剥ぐ前の状態、（Ｂ）が絶縁被覆層を剥いて導体を露出させた状態を示す。

【図4】本発明のアルミニウム電線の製造装置を示す概略図である。

【図5】本発明のアルミニウム電線の製造方法によって、端末部に素線一体化部が形成されたアルミニウム電線の一部を示す模式断面図である。

【図6】本発明のアルミニウム電線の製造方法を構成する一体化工程を行ったときの例を示す概略図である。

【図7】圧着する前の圧着端子の形状の一例を示す斜視図である。

【図8】本発明の圧着端子付きアルミニウム電線により製造された圧着端子付きアルミニウム電線の模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照し、詳細に説明する。

【0012】

［アルミニウム電線の製造装置］
本発明のアルミニウム電線の製造装置は、アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、前記導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線の端末部に、露出させた状態で一体化した導体露出部を有するアルミニウム電線の製造装置であって、シールドケースと、アーク放電装置とを備え、前記アーク放電装置が、電極と、前記電極と対向する位置に対極として設置され、前記導体露出部の、溶融凝固する部分である先端側部分が前記電極側に露出した状態で把持するアースチャックと、前記電極と前記アースチャックの間に電圧を印加する電源部と、前記電極を前記アースチャックの離間距離を調整する駆動部と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、少なくとも前記電源部および前記駆動部を制御する制御部とを備え、前記導体露出部の端面と、前記アーク放電装置の電極の先端との距離をｘ、前記プラズマアークが照射される前記導体露出部の端面の径をｄとするとき、前記制御部によって前記駆動部が制御されることにより、前記プラズマアークの照射スポット径が、前記導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定することを特徴とする。

【0013】

図２は、従来のアルミニウム電線の製造方法を説明するための説明図である。アルミニウム電線は、アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、導体を被覆する絶縁被覆層とを有するものであり、図２に示すように、アルミニウム電線の端末部３０の絶縁被覆層３３を剥いで導体露出部３１を形成したものが用いられている。本発明者らが、アーク溶接を用いて、このようなアルミニウム電線の端末部３０に、露出させた状態で一体化した導体露出部を形成する場合について検討を行ったところ、特に３ｓｑ（ｍｍ^２）を超える太物であると、図２に示すように、プラズマアークＰは、アーク放電装置（図４参照）の電極１１と、導体露出部の端面３１ａとの間に形成されるが、通常のアーク溶接法で行うと、導体露出部の端面３１ａに対するプラズマアークＰの照射領域（照射スポット）は狭くなるため、導体露出部の端面３１ａの全面にわたってプラズマアークＰを照射することが難しいこと、また、このような場合、一回のアーク溶接では、端面３１ａの中央領域だけに溶接部ｗが形成され、端面の外周領域には未溶接部ｕが残るため、導体露出部３１を構成する全ての素線３２同士を溶接して、素線が一体化した導体露出部３１を形成することができず、導体を構成する全ての素線の電気的な導通を安定的に得ることができないことが判明した。

【0014】

図１は、本発明のアルミニウム電線の製造方法を説明するための図である。本発明のアルミニウム電線の製造装置は、図１に示すように、電極１１から略放射状に照射されるプラズマアークＰの照射スポット径を、導体露出部の端面３１ａの径（直径）ｄと実質的同じになるように、導体露出部の端面３１ａと電極１１の先端との距離ｘ（アーク長）を設定する。これにより、一回のアーク溶接により、導体露出部の端面３１ａを構成する全ての素線３２を短時間で容易に一体化することができる。また、導体露出部の端面３１ａを構成する全ての素線３２が溶接され、素線一体化部が形成されるため、これら素線３２同士が電気的に接続されているので、例えば圧着端子などとの接続の際に、接続信頼性の高いアルミニウム電線を製造することができる。

【0015】

（アルミニウム電線）
本発明のアルミニウム電線の製造装置について詳細に説明する前に、まず、本発明の製造装置が用いられる対象となるアルミニウム電線について説明する。図３は、アルミニウム電線の一例を示す模式断面図である。図３（Ａ）に示すように、アルミニウム電線１は、複数の素線２から構成される導体３および絶縁被覆層４を備える。

【0016】

導体３の延在方向に垂直な断面（以下、導体３の横断面ともいう。）の形状は、円形でもよいし、矩形でもよい。また、導体３は、圧縮されていてもよい。また、導体３は、図３（Ａ）に示すような複数の素線２の束である束線でもよいし、複数の素線２を撚り合わせた撚線でもよい。

【0017】

導体３を構成する素線２は、アルミニウム系材料からなる。即ち、導体３は、アルミニウム系材料からなる。導体３の電気抵抗を低下する観点から、導体３の組成は９９．０質量％以上のＡｌを含むことが好ましい。即ち、導体３は純アルミニウムからなることが好ましい。

【0018】

本発明のアルミニウム電線の製造装置および後述する製造方法は、アルミニウム電線１の導体サイズ（公称断面積）がどのような大きさでも適用することができ、導体サイズ（ｍｍ^２）は、例えば３．０ｍｍ^２以上２０．０ｍｍ^２以下である。本発明による効果をより顕著に得るという観点から、導体サイズの下限値は、好ましくは３ｍｍ^２よりも大きい。一方、アーク溶接技術を容易に適用可能な導体サイズとする観点から、好ましくは１６．０ｍｍ^２以下である。なお、アルミニウム電線の端末部の導体露出部の端面の径及び面積は、通常、導体の径及び断面積（公称断面積）と同じである。

【0019】

アルミニウム電線１を構成する絶縁被覆層４は、電気絶縁性を有し、導体３の外周を被覆する。絶縁被覆層４は、例えば電気絶縁性を有する樹脂から構成される。絶縁被覆層４の形状は筒状である。

【0020】

本発明のアルミニウム電線の製造装置においては、図３（Ｂ）に示すように、アルミニウム電線１の端末部において、導体３の外周を覆う絶縁被覆層４がアルミニウム電線１から剥ぎ取られる（いわゆる皮剥ぎする）ことにより、端末部３０に導体露出部３１が形成されているものが用いられる。

【0021】

（アルミニウム電線の製造装置の概要）
本発明のアルミニウム電線の製造装置Ａは、図４に示されるようにシールドケース２０と、アーク放電装置１０とを備える。製造装置Ａの処理対象は上記したアルミニウム電線１の端末部３０に形成された導体露出部３１である。

【0022】

（アーク放電装置）
本発明のアルミニウム電線の製造装置Ａのアーク放電装置１０は、図４に示すように、電極１１と、前記電極１１と対向する位置に対極として設置され、前記導体露出部３１を、溶融凝固する部分である先端側部分が前記電極１１側に露出した状態で把持するアースチャック１２と、電極１１とアースチャック１２の間に電圧を印加する電源部１３と、電極１１とアースチャック１２の離間距離を調整する駆動部１４と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１５と、少なくとも電源部１３および駆動部１４を制御する制御部１６と、を備えている。

【0023】

電極１１は、通常は、非消耗電極が用いられる。電極１１の材質としては、特に制限されないが、タングステンなどが用いられる。本発明のアルミニウム電線の製造装置Ａにおいては、電極１１は、アーク溶接を行う際には陽極になる。

【0024】

アースチャック１２は、電極１１と対向する位置に対極として設置されている。アースチャック１２は、溶接対象となるアルミニウム電線の端末部３０の導体露出部３１を、溶融凝固する部分である先端側部分が電極側に露出した状態で把持する。アースチャック１２は、アーク溶接を行う際には陰極になる。アースチャック１２の材質としては、導電材料であればよく特に限定はないが、例えば銅が挙げられる。

【0025】

電源部１３は、電極１１とアースチャック１２の間（電極間）に電圧を印加する。電極間に電圧が印加されることにより、電極１１と、アースチャック１２に把持されたアルミニウム電線の端末部３０の端面３１ａの間にアークプラズマが発生する。アークプラズマにより、高熱が発生し、アルミニウム電線の端末部３０の導体露出部の端面３１ａに対してアーク溶接が行われ、導体露出部３１の先端部分に素線一体化部が形成される。本発明においては、アーク長を従来の装置より長く設定する場合があるため、高電圧、高電流を印加することが可能である電源部１３を用いることが好ましい。

【0026】

本発明のアルミニウム電線の製造装置では、上記したように電極１１を陽極側、アースチャック１２が陰極側になるように電源部に接続した逆極性であり、電極１１を陰極側、アルミニウム電線を把持するアースチャック１２を陽極側になるように電源部に接続した正極性である従来のアーク溶接方法とは逆に接続することが好ましい。アルミニウム素線の表面の酸化被膜は、融点が２０００℃以上であるため、正極性でアーク溶接した場合、より融点が低い素線の内部が先に溶解するため、素線間で溶融一体化することが難しい。そこで、本発明では、逆極性でアーク溶接を行うことで、アーク放電における電子がアルムニウム素線の表面で生成した酸化物から放出されて還元される、いわゆるクリーニング作用が生じる結果、アルミニウム電線の端末部の素線を溶融固化させて素線一体化部の形成が容易となる。

【0027】

駆動部１４は、電極１１とアースチャック１２の離間距離を調整する。この離間距離の調整は、通常、図６に示すように電極１１を、導体露出部の端面３１ａに対して移動させることにより行われるが、導体露出部の端面３１ａが把持されたアースチャック１２を電極１１に対して移動させてもよい。駆動部としては、モータシリンダーなどが用いられる。

【0028】

不活性ガス供給部１５は、不活性ガスを電極１１とアルミニウム電線の導体露出部の端面３１ａの間、即ちアークプラズマが発生する部位に供給する。不活性ガスは、シールドガスとして、アーク放電を大気から保護するために使用される。図４においては、不活性ガス供給部１５は、アーク放電装置１０のトーチ部と一体化されているが、トーチ部と別に不活性ガス供給部１５を設けてもよい。また、不活性ガス供給部の不活性ガスの供給は、供給弁を設けることにより制御されてもよい。用いられる不活性ガスとしては、特に制限されないが、アルゴンガス、ヘリウムガスなどが挙げられる。

【0029】

制御部１６は、少なくとも電源部１３および駆動部１４を制御する。制御部１６は、さらに不活性ガス供給部１５を制御してもよく、電極間に電圧が印加されプラズマアークが発生する際にのみ不活性ガスが供給される構成としてもよい。

【0030】

制御部１６によって駆動部１４が制御されることにより、プラズマアークの照射スポット径が、導体露出部の端面３１ａの径ｄと実質的に同じになるように、距離ｘに相当するアーク長を設定する。この構成により、アルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄが大きい場合でも、導体露出部の端面３１ａの全面をアーク溶接して導体露出部３１の先端部分に素線一体化部を形成することができる。制御の具体的な例としては予め距離ｘとプラズマアークの照射スポット径の関係についてのデータを取得しておき、プラズマアークの照射スポット径を装置に装着されたアルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄと同じになるように距離ｘを制御することなどが挙げられる。

【0031】

また、上述したアーク長の制御に加えて、制御部１６によって駆動部１４および電源部１３が制御されることにより、プラズマアークのエネルギー密度が、導体露出部の端面の径ｄに応じて一定となるように、距離ｘに応じたアーク電流値に設定することが好ましい。通常、アーク長が長い場合においては、アーク長が短い場合と同じ電流値の条件でアーク放電を行った場合、プラズマアークのエネルギー密度が低下する。この構成により、アルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄが大きく、アーク長が長く設定される場合でも、同様のアークプラズマの照射時間の条件で導体露出部の端面３１ａの全面をアーク溶接して導体露出部３１の先端部分に素線一体化部を形成することができる。制御の具体的な例としては予め距離ｘとプラズマアークの照射スポット径の関係、および当該条件における電流とエネルギー密度についてのデータを取得しておき、プラズマアークの照射スポット径を装置に装着されたアルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄと同じとなるように距離ｘを制御し、エネルギー密度が一定となるように電流を制御することなどが挙げられる。

【0032】

また、本発明者らは、本発明のアルミニウム電線の製造装置と同様の構成の装置において、プラズマアークの照射スポット径が、導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じとなり、好適にアーク溶接を行うことができる端面の径ｄと距離ｘの関係について、さらに実験および検討を行い、その結果、好適にアーク溶接を行うことができる導体露出部の端面の径ｄ（ｍｍ）に対する距離ｘ（ｍｍ）は以下の数式（Ｉ）の関係を有することを見出した。数式（Ｉ）により、導体露出部の端面の径がｄである場合に、プラズマアークの照射スポット径が導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じとなる距離ｘ（アーク長）を容易に求めて設定することができる。このため、上記した制御部１６による駆動部１４の制御が、数式（Ｉ）の関係に基づき、装置に装着されたアルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄから距離ｘ（アーク長）を設定するものであることが、作業の効率化の観点から好ましい。

【数1】

【0033】

（シールドケース）
本発明のアルミニウム電線の製造装置は、シールドケース２０を備える。シールドケース２０は、アーク放電装置の電極間のアークプラズマを外気から保護するため、および／または発生する電磁波を遮蔽するために設けられる。シールドケース２０を備えることにより、アルミニウム電線の製造をより効率的に、安全に行うことができる。

【0034】

［アルミニウム電線の製造方法］
本発明のアルミニウム電線の製造方法は、アルミニウム系材料からなる複数本の素線で構成された導体と、前記導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線の端末部に、露出させた状態で一体化した導体露出部を有するアルミニウム電線の製造方法であって、前記アルミニウム電線の端末部にて、前記絶縁被覆層を剥いで、前記導体を露出させて導体露出部を形成する露出工程と、前記導体露出部の端面、および前記端面に対向して配置された、アーク放電装置の電極の先端の間にプラズマアークを形成させて、前記導体露出部を、その端面に照射した前記プラズマアークによって、前記導体露出部を構成する全ての素線の端末部を溶融させた後に凝固させることによって、前記導体露出部の先端部分に、電気的に一体化した素線一体化部を形成する一体化工程とを含み、前記一体化工程は、前記導体露出部の端面と、前記アーク放電装置の電極の先端との距離をｘ、前記プラズマアークが照射される前記導体露出部の端面の径をｄとするとき、前記プラズマアークの照射スポット径が、前記導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定して行うことを特徴とする。

【0035】

本発明のアルミニウム電線の製造方法は、上述した本発明のアルミニウム電線の製造装置を方法の側面から表現したものであり、上述したアルミニウム電線の製造装置などを用いて行うことができる。以下にアルミニウム電線の製造方法について詳細に説明する。

【0036】

（露出工程）
露出工程は、アルミニウム電線の端末部にて、絶縁被覆層を剥いで、導体を露出させて導体露出部を形成する工程である。露出工程により、図３Ａに示すアルミニウム電線より、図３（Ｂ）に示すように、アルミニウム電線の端末部３０の絶縁被覆層４が剥がれ、導体露出部３１が形成されたアルミニウム電線が製造される。アルミニウム電線の端末部における絶縁被覆層の皮剥ぎは、一般的なワイヤーストリッパーなどを用いて行うことができる。

【0037】

（一体化工程）
一体化工程は、図６に示すように、導体露出部の端面３１ａ、および端面３１ａに対向して配置された、アーク放電装置の電極１１の先端の間にプラズマアークＰを形成させることにより行われ、導体露出部３１を、その端面３１ａに照射したプラズマアークＰによって、導体露出部３１を構成する全ての素線の端末部を溶融させた後に凝固させることによって、導体露出部３１の先端部分に、電気的に一体化した素線一体化部３４を形成する工程である。一体化工程により、図３（Ｂ）に示す端末部３０に、導体露出部３１が形成されたアルミニウム電線から、図５に示す導体露出部３１の先端部分に素線一体化部３４が形成されたアルミニウム電線が形成される。

【0038】

一体化工程は、導体露出部の端面３１ａと、アーク放電装置の電極１１の先端との距離をｘ、前記プラズマアークが照射される導体露出部の端面の径をｄとするとき、プラズマアークの照射スポット径が、導体露出部の端面の径ｄと実質的に同じになるように、前記距離ｘに相当するアーク長を設定して行われる。このような制御の具体的な例としては、上記したように予め距離ｘとプラズマアークの照射スポット径の関係についてのデータを取得しておき、プラズマアークの照射スポット径を装置に装着されたアルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄと同じになるように距離ｘを制御することなどが挙げられる。

【0039】

これにより、上記したアルミニウム電線の製造装置の項で記載したように、一回のアーク溶接により、短時間で容易に、導体露出部３１の端面３１ａを構成する全ての素線３２を容易に溶接することができる。例えば圧着端子などとの接続の際に、接続信頼性の高いアルミニウム電線を製造することができる。

【0040】

また、一体化工程は、プラズマアークのエネルギー密度が、導体露出部の端面の径ｄに応じて一定となるように、距離ｘに応じたアーク電流値に設定して行うことが好ましい。通常、アーク長が長い場合においては、アーク長が短い場合と同じ電流値の条件でアーク放電を行った場合、プラズマアークのエネルギー密度が低下する。このような電流値の制御により、アルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄが大きく、アーク長が長く設定される場合でも、同様のアークプラズマの照射時間の条件で導体露出部の端面３１ａの全面をアーク溶接して素線一体化部を形成することができる。このような制御の具体的な例としては予め距離ｘとプラズマアークの照射スポット径の関係、および当該条件における電流とエネルギー密度についてのデータを取得しておき、プラズマアークの照射スポット径を装置に装着されたアルミニウム電線の導体露出部の端面の径ｄと同じとなるように距離ｘを制御し、エネルギー密度が一定となるように電流を制御することなどが挙げられる。

【0041】

［圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法］
本発明の圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法は、上記したアルミニウム電線の製造方法において製造したアルミニウム電線を用いて行われ、アルミニウム電線の素線一体化部を含む導体露出部に、圧着端子を圧着して装着する圧着工程を含むことを特徴とする。

【0042】

本発明の圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法を説明する前に、圧着端子付きアルミニウムの製造方法で用いられる圧着端子について説明する。

【0043】

図７は、圧着する前の圧着端子の形状の一例を示す斜視図である。圧着端子４０にはワイヤバレル部４１と、インシュレーションバレル部４２が備えられている。ワイヤバレル部４１は、図５に示すアルミニウム電線の製造方法で製造されたアルミニウム電線の導体露出部３１および素線一体化部３４に対して圧着される部位であり、インシュレーションバレル部４２は絶縁被覆層３３に対して圧着される部位である。羽子板部４３は任意の構成であり、ボルトなどによる締結部である。図７はオープンバレル型の圧着端子であるが、クローズドバレル型などその他の形態のものを用いてもよい。圧着端子に装着されることにより、アルミニウム電線は、他の電線などに対して、高い接続信頼性で接続することができる。

【0044】

圧着端子４０を構成する材料は、圧着端子付きアルミニウム電線の用途や導体を構成するアルミニウム系材料の種類に応じて、適宜選択される。その中でも、圧着端子付きアルミニウム電線の低抵抗化の観点から、圧着端子４０を構成する材料は、銅および銅合金を含む銅系材料であることが好ましく、純銅および黄銅であることがより好ましい。また、圧着端子付きアルミニウム電線５０の低抵抗化および軽量化の観点から、圧着端子４０の組成は、９９．０質量％以上のＡｌを含むことが好ましい。即ち、圧着端子４０は純アルミニウムからなることが好ましい。

【0045】

（圧着工程）
圧着工程においては、アルミニウム電線の素線一体化部を含む導体露出部に、圧着端子を圧着して装着する。圧着工程は、具体的には、例えば以下のように行われる。まず、圧着端子４０の内面側に、アルミニウム電線の端末部３０が載置される。この際、素線一体化部３４を含む導体露出部３１がワイヤバレル部４１の位置となるように、そして絶縁被覆層３３がインシュレーションバレル部４２の位置となるように位置が調節される。次に、ワイヤバレル部４１が素線一体化部３４を含む導体露出部３１に対して圧着される。また、インシュレーションバレル部４２が絶縁被覆層３３に対して圧着される。圧着は、一般的な圧着工具などを用いて行うことができる。このように圧着工程により圧着端子がアルミニウム電線の素線一体化部３４を含む導体露出部３１に装着される。製造された圧着端子付きアルミニウム電線５０の圧着端子の模式断面図を図８に示す。装着後のワイヤバレル部４１は、端子付きアルミニウム電線５０の延在方向に沿って延びる側面側の外周を環状に覆っている。

【0046】

素線一体化部３４を含む導体露出部３１がワイヤバレル部４１でかしめられると、圧着端子４０に圧着される前に形成されていた表面の酸化皮膜（アルミニウムの酸化皮膜、不図示）をワイヤバレル部４１が破壊し、圧着される。ワイヤバレル部４１は、酸化皮膜を介さずに、素線一体化部３４を含む導体露出部３１に接続されることから、ワイヤバレル部４１との間の接触抵抗を確実に低下できる。さらに、上記のように、素線一体化部３４を介し、かつアルミニウムの酸化皮膜を介さずに、全ての素線は相互に電気的に接続されることから、全ての素線間の接触抵抗を確実に低下できる。そのため、製造された圧着端子付きアルミニウム電線５０は、導体露出部３１、即ちアルミニウム電線の導体と、圧着端子４０のワイヤバレル部４１との接続信頼性が優れている。

【0047】

このように、本発明の圧着端子付きアルミニウム電線の製造方法においては、短時間で容易に、アルミニウム電線の導体と圧着端子との接続信頼性が優れている圧着端子付きアルミニウム電線を製造することができる。このような圧着端子付きアルミニウム電線は、アルミニウム電線と圧着端子との良好な接続信頼性が求められているワイヤハーネス、好ましくは自動車用のワイヤハーネスに好適に用いられる。

【符号の説明】

【0048】

１ アルミニウム電線
２、３２ 素線
３ 導体
４、３３ 絶縁被覆層
１０ アーク放電装置
１１ 電極
１２ アースチャック
１３ 電源部
１４ 駆動部
１５ 不活性ガス供給部
１６ 制御部
２０ シールドケース
３０ アルミニウム電線の端末部
３１ 導体露出部
３１ａ 導体露出部の端面
３４ 素線一体化部
４０ 圧着端子
４１ ワイヤバレル部
４２ インシュレーションバレル部
４３ 羽子板部
５０ 圧着端子付きアルミニウム電線
Ａ アルミニウム電線の製造装置
Ｐ プラズマアーク
ｄ 導体露出部の端面の径
ｗ 溶接部
ｕ 未溶接部
ｘ 導体露出部の端面と電極の先端の距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】