专利名称:旋转电机的定子线圈及其制造方法
技术领域：
本发明涉及车辆用交流发电机等的旋转电机的定子线圈及其制造方法，具体涉及定子引出导线的末端处理。
背景技术：
搭载在车辆中的发电机通常使用的是具有镇压器(ランドル)型转子的三相交流发电机。这种交流发电机如日本专利特开平4-168952号公报的结构所示，在定子侧的定子铁心上卷插有定子线圈，定子线圈具有引出导线，在引出导线的末端安装有金属端子，并连接固定在设于托架的三相全波的整流器上。定子线圈使用的是例如聚酰胺亚胺电线等具有高耐热性的绝缘薄膜的铜线，引出导线的铜线(单芯铜线)从定子线圈延伸，金属端子由铜系金属形成，并通过软焊、铆接与软焊并用以及熔接等方法与引出导线接合，并用螺钉等固定在整流器上。
车辆用交流发电机等的旋转电机被安装在车辆的发动机室内的发动机支架上，周围温度高，产生的振动也大。特别是定子线圈的温度在高负载时，加上因发电电流引起的发热，再加上周围的高温度而形成高温，在采用上述那种软焊方法对定子线圈的引出导线与金属端子加以接合的场合会进一步引起热劣化，有时还会造成接合部的接合阻力增大甚至断线，为此，不得不使用Pb成分高的高温软焊，但Pb成分高的高温软焊使作业环境恶化，作业性极差，故存在着可靠性降低的问题。
又，因采用熔接方法的接合是施加压力后进行熔接，故缺点是接合部的形状和接合阻力不稳定，使用中容易因振动而造成疲劳破坏，在只依靠铆接固定接合部时，强度、接合阻力均不稳定。并且，作为替代这些方法的手段，例如有日本专利特开平10-4646号记载的装置，在集合端子与涂层材料包覆铜线的接合面上使用焊料进行加压电阻焊接，但因焊料的熔点高，故接合时需要极大的热量，加热时间长，且需要大功率。因此，在不需要剥离绝缘薄膜的部位上也会出现绝缘薄膜破坏，使绝缘性下降，或者造成铜线热劣化以及耐振性降低等。又，存在着因集合端子整体不包含焊料等而容易生锈，又因集合端子不是管状而在焊接前需要将铜线保持住，使生产性下降，焊接的尺寸也不稳定等，作为车辆用交流发电机用的接合方法未必适合等问题。
发明内容
本发明为解决上述的问题，其目的在于提供一种定子线圈的引出导线与接合端子的接合部在温度、振动和生锈方面均不会劣化、绝缘性良好、连接部的可靠性优良且成本低的旋转电机的定子线圈及其制造方法。
本发明第1技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，具有经绝缘包覆的导线和与该导线接合的接合端子，上述接合端子具有无切缝的管状孔部，并在整个表面涂复具有上述导线的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂，通过上述接合助剂将插入上述孔部内的上述导线与上述接合端子焊接，接合端子是将导电性的金属板材加工成管状，采用比上述导线的绝缘薄膜的碳化温度高的熔点的焊料，将该对接部接合以形成管状的孔部。
本发明第2技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，在焊接后的接合端子的孔部的内面沿上述导线的外周形成有凹部。
本发明第3技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，接合助剂是镀锡。
本发明第4技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，接合助剂是镀锌。
本发明第5技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，接合对接部的焊料是磷铜焊料。
本发明第6技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，以接合对接部的焊料的熔点以下的温度通过焊接将上述导线接合。
本发明第7技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，焊接后，上述导线在接合端子的孔部内配置成一列。
本发明第8技术方案的旋转电机的定子线圈的特征在于，焊接后，上述导线在接合端子的孔部内配置成束腰形的二列。
本发明第9技术方案的旋转电机的定子线圈的制造方法的特征在于，包括形成具有无切缝的管状孔部的接合端子的工序；在上述接合端子的整个表面涂复具有与上述接合端子接合的经绝缘包覆的导线的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂的工序；将上述导线插入上述孔部内的工序；以及将上述导线与上述接合端子焊接成扁平形状、同时通过上述接合助剂将上述导线与上述接合端子接合的工序，其中，形成具有无切缝的管状孔部的接合端子的工序是一种将导电性的金属板材加工成圆管状、采用具有比上述导线的绝缘薄膜的碳化温度高的熔点的焊料将该对接部接合以形成无切缝的管状孔部的工序。
综上上述，采用本发明技术方案1的旋转电机的定子线圈，由于具有经绝缘包覆的导线和与该导线接合的接合端子，上述接合端子具有无切缝的管状孔部，并在整个表面涂复具有上述导线的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂，通过上述接合助剂将插入上述孔部内的上述导线与上述接合端子焊接，并因设置有无切缝的管状孔部，故容易将导线插入，便于保持并可提高生产性，焊接时，该部在不扩大的压紧状态下进行焊接，可获得强大的接合力，并且，因尺寸也稳定，故接合稳定，可提高接合部的连接可靠性。又，由于涂复具有绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂，通过接合助剂与接合端子焊接，因此不必将焊接温度设定为高温，可在短时间内完成所需部位的接合，可提高生产性、绝缘性和耐振性。又，因接合助剂容易传热，故可促进绝缘薄膜的剥离，不必将焊接温度设定为高温，可在不损伤线圈的情况下短时间内完成焊接。并且，利用与管状的孔部的双重效果，即使是熔点温度较低的接合助剂，也可压紧并接合，因焊接温度也可设定为低温，故接合助剂不容易排出而夹在接合部，使连接可靠性也良好。并且，由于在接合端子的整个表面装有接合助剂，因此，在防锈作用下可长时期不生锈，接合端子的连接可靠性良好，又由于与接合助剂是同一材料，故可降低成本。此外，接合端子由于是将导电性的金属板材加工成圆管状，采用具有比上述导线的绝缘薄膜的碳化温度高的熔点的焊料将该对接部接合以形成管状的孔部，因此，与孔部由管材制造的接合端子相比，成本低，在改变导线的尺寸和个数而变更孔径时也容易变更。又由于采用具有比上述导线的绝缘薄膜的碳化温度高的熔点的焊料接合，因焊接时焊料不熔化，可压紧后焊接，尺寸也稳定，故可获得接合部可靠性高的旋转电机。
采用本发明技术方案2的旋转电机的定子线圈，由于在焊接后的接合端子的孔部的内面沿上述导线的外周形成有凹部，因此，可加大导线与接合端子的接触面积，利用塑性变形而形成凹部，便于绝缘薄膜排出，还可加大与接合助剂的接触面积，通过夹于接合部的接合助剂而牢固地接合，可获得接合阻力小、可靠性高的旋转电机。
采用本发明技术方案3的旋转电机的定子线圈，因接合助剂是镀锡，故成本低，容易进行电镀，接合强度大，又可提高防锈力。
采用本发明技术方案4的旋转电机的定子线圈，因接合助剂是镀锌，故成本低，容易进行电镀，接合强度大，又可提高防锈力。
采用本发明技术方案5的旋转电机的定子线圈，因对接部接合的焊料是磷铜焊料，故对接部容易接合，焊接时焊料不熔化，可在管状的形态下压紧后焊接，尺寸也稳定，故可获得接合牢固、接合阻力小且可靠性高的旋转电机。
采用本发明技术方案6的旋转电机的定子线圈，由于以接合对接部的焊料的熔点以下的温度通过焊接将上述导线接合，焊接时焊料不熔化，故可在管状的形态下压紧并焊接，尺寸也稳定，因此，可获得接合牢固、接合阻力小且可靠性高的旋转电机。且不必将焊接温度设定为高温，可在短时间内接合，生产性好，可提高绝缘性和耐振性，可将接合助剂夹于接合面而获得牢固的接合。
采用本发明技术方案7的旋转电机的定子线圈，由于焊接后上述导线在接合端子的孔部内配置成一列，加大了导线与接合端子的接触面积，因此，可获得接合强度大、连接阻力小且接合部的可靠性高的旋转电机。
采用本发明技术方案8的旋转电机的定子线圈，由于焊接后上述导线在接合端子的孔部内配置成束腰形的二列，因此，可减小焊接部的宽度尺寸，即使增加导线个数，焊接部的宽度尺寸也不会有大的变化，可实现周围构件的通用，可获得小型且生产性高的旋转电机。
采用本发明技术方案9的旋转电机的制造方法的定子线圈，由于包括形成具有无切缝的管状孔部的接合端子的工序；在上述接合端子的整个表面涂复具有与上述接合端子接合的被绝缘包覆的导线的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂的工序；将上述导线插入上述孔部内的工序；以及将上述导线与上述接合端子焊接成扁平形状、同时通过上述接合助剂将上述导线与上述接合端子接合的工序，因此，可获得生产性好、连接部的可靠性高的旋转电机的制造方法。此外，由于形成具有无切缝的管状孔部的接合端子的工序是一种将导电性的金属板材加工成圆管状、通过使用具有比上述导线的绝缘薄膜的碳化温度熔点高的焊料将该对接部接合以形成无切缝的管状孔部的的工序，因此，可获得成本低的接合端子，又由于焊接时焊料不熔化，可压紧后焊接，尺寸也稳定，故可获得连接部的可靠性高且成本低的旋转电机的制造方法。
图1为表示本发明实施形态1的引出导线与接合端子的接合状态及其接合工序的说明图。
图2为说明图1的焊接后的接合状态的剖面图。
图3为表示本发明实施形态2的引出导线与接合端子的接合状态及其接合工序的说明图。
图4为说明图3的焊接后的接合状态的剖面图。
图5为表示车辆用交流发电机整体结构的剖面图。
图6为表示定子结构的立体图。
具体实施方式
实施形态1图1、图2、图5、图6是说明本发明实施形态1的车辆用交流发电机及其制造方法用的图，图1是表示定子线圈的引出导线与接合端子的接合状态及其接合工序的说明图，图2是说明焊接后的接合状态的剖面图，图5是表示车辆用交流发电机整体结构的剖面图，图6是表示定子结构的立体图。图5中，1是前托架，2是后托架，3是夹持在前托架1与后托架2之间、由定子铁心4和定子线圈5构成的定子，6是转子，包括两端支承在前托架1和后托架2上的回转轴7；安装在该回转轴7上的转子铁心8、9；卷绕在两转子铁心8、9之间的励磁线圈10；设置在两转子铁心8、9的背面的叶片11、12；设置在回转轴7上、向励磁线圈10供给电流的集流环13。14是设置在回转轴7上的皮带轮。
15是向集流环13供给电流的电刷，16是保持该电刷15的刷握，17是定子线圈5的交流输出整流用的三相全波结构的整流器，18是调整励磁线圈10的电流并控制定子线圈5的输出电压用的调节器，这些构件安装在后托架2上。如图6所示，卷插于定子铁心4上的定子线圈5由三相的定子线圈5a、5b、5c及其中性点5d构成，各定子线圈5a、5b、5c及5d的引出导线19a、19b、19c、19d如图5所示向后托架2侧延伸，前端与接合端子20连接，并连接固定于整流器17的接线柱17a上。另外，图6表示星形接线的定子例，各定子线圈5a、5b、5c的另一方的引出导线5d总体连接而构成中性点，焊接在接合端子21上，并同样地与整流器17连接。
在这种结构的车辆用交流发电机中，在转子铁心8、9上具有磁极片8a、9a，这些磁极片8a、9a与定子铁心4的内径部对向并隔有所定空隙，排列成相互交替啮合状，并由励磁线圈10交替磁化为不同磁极，由未图示的蓄电池通过电刷15和集流环13对励磁线圈10励磁，并通过由发动机经皮带轮14驱动转子6产生回转磁场，在定子线圈5中产生三相的交流电力，经整流器17直流化后对蓄电池充电，向未图示的负载供电。
位于该供电路径上的定子线圈5a、5b、5c为绝缘包覆导线，在铜线的的外周上均一地烧结有聚酰胺亚胺系的绝缘薄膜，引出导线19a、19b、19c、19d在不除去该绝缘薄膜的情况下与接合端子20焊接。同样，中性点的引出导线19d也在不除去该绝缘薄膜的情况下与接合端子21焊接。图1是表示该接合端子21的接合状态及其接合工序的图，图2是说明焊接后的接合状态的剖面图。
图1中，(a)是表示将6个引出导线19d插入接合端子21的管状孔部22的状态，接合端子21由铜板作成，孔部22是将铜板加工成圆管状，通过磷铜焊料24将该对接部23接合而形成无切缝的圆管状孔部22，然后，在接合端子21的整个表面进行5μm镀锡处理。(b)是表示在(a)的状态下由电极25加压使电流通电而进行加压电阻焊接的状态，焊接时的温度为650℃左右，在加压力和温度上升的作用下，圆管状的孔部22形成扁平状，6个引出导线19d在形成了扁平状的孔部22内配置成一列。(c)是其焊接后的剖面图，(d)是其平面图。图2是图1的(c)的放大剖面图，用于说明焊接后的接合状态。在接合端子21的孔部22的内面沿引出导线19d的外周形成有凹部26，引出导线19d也成为椭圆形状，并一起进行塑性变形。又，聚酰胺亚胺系的绝缘薄膜的碳化温度约为600℃，碳化后的绝缘薄膜27集中在引出导线19d的间隙处，锡28残留在凹部26与除去绝缘薄膜后的引出导线19d的中间。另外，由于磷铜焊料24的熔点为840℃左右，而焊接时的温度为650℃左右，故磷铜焊料24在不融化的情况下保持无切缝的管状的形态。
如上上述，本实施形态1的结构是设置有引出导线19d和与该引出导线19d接合的接合端子21，上述接合端子21具有无切缝的管状孔部22，并且在整个表面涂复具有上述引出导线19d的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的焊锡，通过上述接合助剂即焊锡28将插入上述孔部22内的上述引出导线19d与上述接合端子21焊接，因设置有无切缝的管状孔部22，故引出导线19d插入容易、便于保持并可提高生产性，焊接时，该部在不扩大、压紧的状态下进行焊接，可获得强大的接合力，并因尺寸稳定，故接合稳定，可提高接合部的连接可靠性。又，由于涂复具有绝缘薄膜27的碳化温度以下的熔点温度的焊锡28，由于通过该焊锡28与接合端子21焊接，故不必将焊接温度设定为高温，可在短时间内完成所需部位的接合，提高生产性、绝缘性和耐振性。又，因作为接合助剂的焊锡28容易传热，故可促进绝缘薄膜27的剥离，不必要将焊接温度设定为高温，可在不损伤线圈的情况下短时间内完成焊接。并且，利用与管状的孔部22的双重效果，即使是熔点温度较低的焊锡28也可压紧接合，因焊接温度也可设定为低温，故焊锡28不容易排出而夹在接合部，也可使连接可靠性良好。并且，由于在接合端子21的整个表面涂复镀锡，因此，在防锈作用下可长时期不生锈，接合端子21的连接可靠性良好，又由于与接合助剂是同一材料，故可降低成本。特别适用于温度、振动、防锈、成本等条件严酷的车辆用交流发电机，可获得生产性好、接合部的可靠性高的车辆用交流发电机。
又，由于在焊接后的接合端子21的孔部22的内面沿引出导线19d的外周形成有凹部26，因此，可加大引出导线19d与接合端子21的接触面积，利用塑性变形而形成凹部26，便于绝缘薄膜27排出，还可加大与接合助剂即焊锡28的接触面积，并通过接合部中的焊锡28而牢固地接合，可获得接合阻力小、可靠性高的车辆用交流发电机。
又，因接合助剂是镀锡，故成本低，容易进行电镀，接合强度大，还可提高防锈能力。当然，采用镀锌也可获得同样的效果。
接合端子21是将导电性的金属板材加工成圆管状，采用具有比引出导线19d的绝缘薄膜27的碳化温度高的熔点的焊料24将该对接部23接合，以形成圆管状的孔部22，因此，与孔部22由管材制造且无接合部的接合端子相比成本较低，在改变引出导线19d的尺寸和个数而变更孔径时也容易变更。又由于采用具有比引出导线19d的绝缘薄膜27的碳化温度高的熔点的磷铜焊料24将该对接部23接合，故对接部23的接合容易，因焊接时焊料24不熔化，故可在管状的形态下压紧并焊接，尺寸也稳定，可获得接合牢固、接合阻力小且可靠性高的车辆用交流发电机。
由于以将对接部23接合的焊料24的熔点以下的温度通过焊接将引出导线19d接合，焊接时焊料24不熔化，故可在管状的形态下压紧并焊接，尺寸也稳定，可获得接合牢固、接合阻力小且可靠性高的车辆用交流发电机。又不必将焊接温度设定为高温，可在短时间内接合，生产性好，可提高绝缘性和耐振性，接合助剂可涂复在接合面上而获得牢固的接合。
又，由于在焊接后，引出导线19d在接合端子的孔部22内配置成一列，加大了引出导线19d与接合端子21的接触面积，因此，可获得接合强度大、连接阻力小且接合部的可靠性高的车辆用交流发电机。
并且，由于本实施形态1的制造方法包括形成具有无切缝的管状孔部22的接合端子21的工序；在上述接合端子21的整个表面涂复具有与上述接合端子21接合的引出导线19d的绝缘薄膜27的碳化温度以下的熔点温度的焊锡28的工序；将上述引出导线19d插入上述孔部22内的工序；以及将上述引出导线19d与上述接合端子21焊接成扁平形状、同时通过上述焊锡28将上述引出导线19d与上述接合端子21接合的工序，因此，可获得生产性好、连接部的可靠性高的车辆用交流发电机的制造方法。特别是由于形成具有无切缝的管状孔部22的接合端子21的工序是将导电性的金属板材加工成圆管状，通过使用具有比引出导线19d的绝缘薄膜27的碳化温度熔点高的焊料24将该对接部23接合，故可获得成本低的接合端子21，又由于焊接时焊料24不熔化，可在管状的状态下压紧并焊接，尺寸也稳定，故可获得接合牢固、接合阻力小、可靠性高且成本低的车辆用交流发电机的制造方法。
实施形态2图3和图4是表示本发明实施形态2的车辆用交流发电机及其制造方法的说明图，其中，图3是表示定子线圈的引出导线29与接合端子30的接合状态及其接合工序的说明图，图4是说明焊接后的接合状态的剖面图，相对于实施形态1，表示的是引出导线29为9个的场合。图3中，(a)是表示将9个引出导线29插入接合端子30的圆管状的孔部31的状态，接合端子30由铜板作成，孔部31是将铜板加工成圆管状，通过磷铜焊料33将该对接部32接合而形成无切缝的圆管状孔部31，然后在接合端子21的整个表面进行镀锌处理。(b)是表示在(a)的状态下由电极34加压使电流通电而进行加压阻力焊接的状态，焊接时的温度为650℃左右，在压力和温度上升的作用下，圆管状的孔部31形成扁平状，9个引出导线29在形成扁平状的孔部31内配置成束腰形的二列。(c)是其焊接后的剖面，(d)是其平面图。图4是图3的(c)的放大剖面图，用于说明焊接后的接合状态。在接合端子30的孔部31的内面沿引出导线29的外周形成有凹部35，引出导线29也成为椭圆形状并一起进行塑性变形。又，聚酰胺亚胺系的绝缘薄膜的碳化温度约为600℃，碳化后的绝缘薄膜36集中在引出导线29的间隙处，锌37残留在凹部35与除去绝缘薄膜后的引出导线29的中间。另外，由于磷铜焊料33的熔点为840℃左右，焊接时的温度为650℃左右，故磷铜焊料33在不融化的情况下保持无切缝的管状孔部的状态。
如上上述，本实施形态2的结构是在接合端子30的孔部31内配置有二列束腰形的引出导线29，与一列的场合相比可减小焊接部的宽度尺寸。又，即使增加引出导线29的个数，焊接部的宽度尺寸也不会有大的变化，故可实现周围构件的通用，可获得接合可靠性高。小型且成本低的车辆用交流发电机。
另外，上面是对接合端子30的孔部31用焊料33将其对接部32接合的例子作了说明，但使用由管材制造的接合端子时不必一定用焊料将对接部接合，也可获得同样的效果。然而，在成本方面，用焊料将对接部接合的方法成本低，在改变引出导线29的尺寸和个数以变更孔径的场合也具有容易变更的效果。
又，上面是对剖面呈圆形的引出导线的例子作了说明，当然也适用于剖面呈方形的引出导线。
并且，上面是对适用于车辆用交流发电机的例子作了说明，当然，也适用于除此之外的旋转电机，例如将机器起动用电机和交流发电机兼用的旋转电机。
权利要求
1.一种旋转电机的定子线圈，其特征在于，具有经绝缘包覆的导线和与该导线接合的接合端子，所述接合端子具有无切缝的管状孔部，并在整个表面涂复具有所述导线的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂，通过所述接合助剂将插入所述孔部内的所述导线与所述接合端子焊接，所述接合端子是将导电性的金属板材加工成圆管状，采用具有比所述导线的绝缘薄膜的碳化温度高的熔点的焊料，将接合端子的对接部接合以形成管状的孔部。
2.如权利要求
1所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，在所述焊接后的接合端子的孔部的内面沿所述导线的外周形成有凹部。
3.如权利要求
1所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述接合助剂是镀锡。
4.如权利要求
2所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述接合助剂是镀锡。
5.如权利要求
1所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述接合助剂是镀锌。
6.如权利要求
2所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述接合助剂是镀锌。
7.如权利要求
1所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述接合对接部的焊料是磷铜焊料。
8.如权利要求
1所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述导线以接合对接部的焊料的熔点以下的温度通过焊接接合。
9.如权利要求
7所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，所述导线以接合对接部的焊料的熔点以下的温度通过焊接接合。
10.如权利要求
1至6中任一项所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，焊接后所述导线在接合端子的孔部内配置成一列。
11.如权利要求
1至6中任一项所述的旋转电机的定子线圈，其特征在于，焊接后所述导线在接合端子的孔部内配置成束腰形的二列。
12.一种旋转电机的定子线圈的制造方法，其特征在于，包括形成具有无切缝的管状孔部的接合端子的工序；在所述接合端子的整个表面涂复具有与所述接合端子接合的经绝缘包覆的导线的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的接合助剂的工序；将所述导线插入所述孔部内的工序；以及将所述导线与所述接合端子焊接成扁平形状、同时通过所述接合助剂将所述导线与所述接合端子接合的工序，其中，所述形成具有无切缝的管状孔部的接合端子的工序是一种将导电性的金属板材加工成圆管状，采用具有比所述导线的绝缘薄膜的碳化温度高的熔点的焊料，将接合端子的对接部接合以形成无切缝的管状孔部的工序。
专利摘要
接合端子(21)具有无切缝的管状孔部(22)，并在整个表面涂覆具有所述引出导线(19d)的绝缘薄膜的碳化温度以下的熔点温度的镀锡，将引出导线(19d)插入孔部(22)内，通过作为接合助剂的锡与接合端子(21)焊接。由此，可获得旋转电机的引出导线与接合端子的接合部在温度、振动和生锈方面不会劣化、绝缘性良好、连接部的可靠性优良且成本低的旋转电机的定子线圈及其制造方法。
文档编号H02K3/52GKCN1251384SQ02142724
公开日2006年4月12日 申请日期2002年9月13日
发明者泷泽拓志, 黑田智彦, 田村修一, 秋田裕之, 大桥笃志 申请人:三菱电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan