CN101317301A

CN101317301A - 铝捻线用压接端子及连接有所述压接端子的铝捻线的终端结构

Info

Publication number: CN101317301A
Application number: CNA2006800441559A
Authority: CN
Inventors: 须斋京太; 桥本利行
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-12-03

Abstract

一种铝捻线用压接端子和铝捻线的终端结构，在所述铝捻线用压接端子中，将梳槽部(5)设置在压接部内面(1b)，构成所述梳槽部(5)的槽(4)的深度d与构成所述铝捻线(6)的铝股线(7)的直径e之比(d/e)为0.33以上，所述槽(4)的数量为3以上，在所述铝捻线的终端结构中，压接有所述铝捻线用压接端子，铝捻线(6)压接后的截面积与压接前的截面积之比为0.7～0.95。

Description

铝捻线用压接端子及连接有所述压接端子的铝捻线的终端结构

技术领域

本发明涉及适于使用铝捻线的机动车用电束线或蓄电池电缆等的电连接的压接端子及使用所述压接端子的电连接性良好的铝捻线的终端结构。

背景技术

具有由铝类材料构成的导线的铝捻线作为电缆使用。在将这种电缆连接在各种电气装置等上时或者将电缆彼此连接时，在铝捻线终端部分设置有连接端子，作为这样的连接端子，往往使用压接端子型的连接端子。

如图5所示，该压接端子包括剖面U字状的压接部10和螺栓连结部13，在压接部10内面设置有由用于防止铝捻线脱出的多个凹槽11构成的梳槽部12，在连结部13设置有用于穿通螺栓等的孔14。

将剥掉铝电缆终端外皮而露出的铝捻线(无图示)插入到压接部10，从外侧按压压接部10的侧壁15进行压接。构成所述铝捻线的铝股线通过所述压接而嵌入梳槽部12的槽11中而防止脱出，并且，使得构成铝捻线的铝股线的氧化表皮被破坏而使金属露出，从而获得良好的电连接。

对于铝捻线与压接端子的连接性的改善，已提出了各种方案。

例如，将比铝捻线软质的金属粉末分散在压接部内面，使压接部内面和铝捻线凝接在一起；将比铝捻线硬质的粉末分散，破坏铝股线表面的氧化表皮；分散硬质和软质的粉末；使梳槽部(槽)的嵌入深度不同；将梳槽部(槽)形成为螺旋状；以及在压接部内面设置凸起等。

然而存在如下等等问题，即，在使金属粉末分散或附着时，需要花费成本和工时，此外，所述槽的结构以及设置突起的梳槽部的形状，无法充分防止接触电阻的长年劣化。

发明内容

本发明的课题在于，提供一种不需要花费成本及工时且能够防止电连接性的长年劣化的铝捻线用压接端子及压接所述压接端子的电连接性及机械连接性良好的铝捻线的终端结构。

根据本发明，可提供以下技术方案，

(1)一种铝捻线用压接端子，其在压接部内面设置有梳槽部，其特征在于，构成所述梳槽部的槽深度d与构成所述铝捻线的铝股线的直径e之比(d/e)为0.33以上，所述槽数为3以上。

(2)如(1)所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，所述压接部由铜或铜合金构成，所述压接部的应力松弛率为70％以下。

(3)如(1)或(2)所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，所述铝捻线用压接端子为晶粒50μm以下的黄铜。

(4)如(1)～(3)中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，所述铝捻线用压接端子的导电率为25％IACS以上。

(5)如(1)～(4)中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，所述铝捻线用压接端子的抗拉强度为400MPa以上、维氏硬度为90N/mm²以上。

(6)如(1)～(5)中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，所述铝捻线用压接端子的抗拉强度是构成铝捻线的股线的抗拉强度的2倍以上，且维氏硬度是构成铝捻线的股线硬度的2倍以上。

(7)如(1)～(6)中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，在所述铝捻线用压接端子的表面施以1μm以上、20μm以下厚度的镀Sn层或镀焊层。

(8)如(7)所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，所述镀Sn层具有0.2μm以上厚度的纯Sn层。

(9)如(7)或(8)所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，作为所述铝捻线用压接端子的镀Sn层或镀焊层的底镀层实施镀Cu层或镀Ni层。

(10)如(7)～(9)中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，作为所述铝捻线用压接端子的镀Sn层的底镀层实施镀Cu层，进而，作为其底镀层实施镀Ni层。

(11)一种铝捻线的终端结构，其是压接有(1)～(10)中任一项所述的铝捻线用压接端子的铝捻线的终端结构，其特征在于，所述铝捻线压接后的截面积p与压接前的截面积q之比(p/q)为0.7～0.95。

(12)如(11)所述的铝捻线的终端结构，其特征在于，构成所述铝捻线的铝股线的氧化膜厚度为20nm以下。

本发明的所述及其它特征及优点，通过参照附图的下述的说明可以看出。

附图说明

图1(a)～图1(c)是表示本发明的铝捻线用压接端子的一种实施方式的说明图，图1(a)为压接端子的立体图，图1(b)为去除终端部的外皮的铝电缆的立体图，图1(c)是梳槽部的说明图；

图2是表示本发明的铝捻线用压接端子的另一种实施方式的正面图；

图3(a)及图3(b)是表示本发明的铝捻线终端结构的一种实施方式的剖面图，图3(a)表示截面积比为0.7的结构，图3(b)表示截面积比为0.95的结构；

图4(a)及图4(b)是表示本发明的铝捻线终端结构的另一种实施方式的剖面图，图4(a)表示截面积比为0.7的结构，图4(b)表示截面积比为0.95的结构；

图5是现有的铝捻线用压接端子的立体图。

具体实施方式

下面，对本发明的铝捻线用压接端子的优选的实施方式，参照附图进行具体说明。

如图1(a)所示，本发明的压接端子具备剖面U字状(开放筒形)的压接部1和设置有螺栓孔2的连结部3，在压接部1内面设置有由三条并列槽4构成的梳槽部5。而且，如图1(b)所示，去除例如铝电缆9终端部的外皮8，将露出的铝捻线6插入压接部1，从外侧按压压接部1的侧壁1a，而形成铝捻线的终端结构。

另外，在图1(a)中，C为自螺栓孔2的中心到压接部1后端的距离，F为自螺栓孔中心到压接部1前端的距离，C-F表示压接部1的长度。

在本发明中，设槽4的深度d(参照图1(c))和构成铝捻线6的铝股线7的直径e(参照图1(b))之比(d/e)为0.33以上，设槽数为3以上。

在本发明中，将梳槽部5的槽4的深度d和构成铝捻线6的铝股线7的直径e之比(d/e)规定为0.33以上，且将槽4的槽数规定为3以上，是因为当比(d/e)小于0.33、梳槽部5的槽4数量小于3时，无法稳定得到良好的电连接性。

优选的是梳槽部5的槽4数量为5以上，上限优选为10。另外，当过多时，恐怕在加工精度、模具磨损这点成为问题。优选的是比(d/e)为0.5以上，上限优选为10。如果过大，可能会因氧化膜破裂不充分而担心初始接触电阻及热冲击的稳定性。所谓梳槽部5的槽4的深度，就是从压接部1的内面1b到槽4的底面4a的长度d(参照图1(c))。

在本发明中，压接部内面的梳槽部的槽长度方向通常与铝电缆9的长度方向正交，但是，通过根据铝捻线相对铝电缆的长度方向(图1(b)中的箭头)的捻转角度b(参照图1(b))变化，可提高连接强度等。

图2所示的压接端子为与蓄电池端子连接的压接端子，连结部3的孔2的直径比蓄电池端子的直径稍大。该压接端子的压接部1的开口方向和连结部3的孔2的朝向方向正交。图1(a)所示的压接端子所述两方向为平行。

本发明的压接端子可用铜、铜合金、铝、铝合金等导电性金属板制作，但是，优选用导电性及机械强度良好的铜或铜合金制作。此外，为了防止因使用中的冷热循环造成的压接部和铝捻线间的电阻增大，压接部的应力松弛率优选为70％以下。

其中，作为压接端子的材质，当使用晶粒为50μm以下的黄铜时，能够提高压接端子和铝股线的连接强度，因此是优选的，更优选的是晶粒为30μm以下，进一步优选的是20μm以下。

压接端子可将所述导电性金属板一体成型而制作，但也可以将导电性金属毛坯切削加工来制作。

进而，该压接端子的导电率为25％IACS以上，从导电性方面来看是优选的。

另外，当压接端子的抗拉强度为400Mpa以上，维氏硬度为90N/mm²以上时，由于能够提高压接端子和铝股线的连接强度，因此是优选的。当所述压接部的抗拉强度为铝捻线的股线的抗拉强度的2倍以上以及硬度为铝捻线的股线硬度的2倍以上时，由于在压接时容易产生新生面，使端子和铝股线间的电阻低而稳定，因此是优选的。

在本发明中，优选的是在压接端子的至少梳槽部分的表面实施镀Sn层或镀焊层，其厚度优选为1μm以上。通过实施镀Sn层或镀焊层，能够增加压接时与铝股线的密接性，使电阻低且稳定。此外，如果过厚，就将造成压接时铝股线向梳槽部的嵌入少，因此，优选为20μm以下。进而，为了防止因使用中的冷热循环而使压接部和铝捻线间的电阻增大，作为镀Sn层或镀焊层的底镀层，实施镀Cu层或镀Ni层，更优选将它们交替地配置一层以上。进而，在镀Sn层时，为了保持耐腐蚀性，优选将纯Sn层的厚度做成0.2μm以上。

作为本发明的另一方式，优选的是作为对铝捻线用压接端子表面实施的镀Sn层的底镀层实施镀Cu层，进而作为其底镀层优选实施镀Ni层。

下面，对本发明的铝捻线的终端结构进行说明。

该终端结构如下，即，将去除图1(b)所示的铝电缆9终端的外皮8而露出的铝捻线6插入图1(a)所示的压接端子的压接部1，从外侧按压压接部1的侧壁1a，将铝捻线6压接在压接部1。将该终端结构的剖面示于图3(a)及图3(b)，图3(a)表示铝捻线6压接前后的截面积比(p/q)为0.7的情况，图3(b)表示铝捻线6压接前后的截面积比(p/q)为0.95的情况。其中，p为铝捻线压接后的截面积，q为铝捻线压接前的截面积。

图4(a)及图4(b)所示的终端结构，使压接部1的侧壁前端部1c埋入铝捻线6，使铝捻线6和压接部1的接触面积增大，进而由侧壁前端部1c破坏铝捻线6(铝股线7)的氧化表皮，而使电连接性提高，图4(a)为表示截面积比0.7的结构，图4(b)为表示截面积比0.95的结构。

在本发明中，将铝捻线压接后的截面积p和压接前的截面积q之比(p/q)规定为0.7～0.95的理由是，若p/q比过小，则捻线(股线)容易断线或变细，无法充分获得压接端子和捻线间的连接强度，另外，使捻线加工硬化，由于使用中的冷热循环造成的应力松驰增大，接触电阻增大。另一方面，若p/q比过大，则当压接力过弱，不能使铝捻线的氧化表皮破坏，从而使初始接触电阻增加，另外，有时会使捻线脱出。

另外，当构成铝捻线的铝股线7表面的氧化膜厚度做成20nm以下时，压缩率为0.7～0.95的范围内，能够提高压接端子和捻线的连接强度，这是优选的。

本发明的压接端子，除由图1(a)及图2所示的一个压接部1和连结部3构成的结构之外，还可包括具备多个压接部的中继用压接端子及分支用压接端子。并且，本发明的压接端子即使用于铝捻线以外的铝单股线等，也能获得与铝捻线的情况同样的效果。

本发明的压接铝捻线用压接端子的铝捻线的终端结构，优选的是，将防水套管或防水性模塑实施于外部，使铝捻线和端子的连接部分及铝捻线的股线的间隙不滞留水分，以达到防止不同种金属腐蚀的目的及铝捻线间隙腐蚀的目的。

本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内都可实施。

本发明的压接端子，由于将其压接部内面的梳槽部的槽深度根据构成进行压接的铝捻线的铝股线的直径进行特定，因此，在压接时，能够通过所述槽充分破坏铝股线表面的氧化表皮，可获得良好的电连接性。另外，能够防止铝捻线从压接部脱出，机械连接性也良好。将压接部用铜或铜合金构成，可将压接部的应力松弛率设在特定的范围，通过实施镀覆，能够进一步提高电连接性。进而，本发明规定压接端子的抗拉强度及维氏硬度，进一步显示良好的电连接性。

本发明的铝捻线的终端结构，由于将铝捻线压接后的截面积p和压接前的截面积q之比(p/q)规定在特定的范围内，因此可获得良好的电连接性。另外，铝捻线的损伤也小，可获得充分的连接强度。

下面，根据实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明不局限于此。

实施例

(实施例1)

将厚度2.0mm的Cu-30质量％Zn的合金条(O型材)进行冲压加工制作图1(a)所示形状的压接端子。将去除图1(b)所示的铝电缆9终端外皮8而露出的铝捻线6插入其压接部1，然后，从外侧按压压接部1的两侧壁1a，压接铝捻线6，作为铝捻线的终端结构。压接部1的长度(图1(a)的(C-F))为13mm。

铝捻线6使用这样的捻线，即，将350℃下两个小时退火的直径0.32mm的Al-0.1质量％Mg-0.2质量％Cu的合金线进行绳捻(19根/17根)(将17根合金线捻合成集束的子捻线，将该子捻线捻合成19根同心捻线)的截面积为25mm²的捻线。如表1所示，用各种试料使压接部1内面1b的槽4的数量、槽4的d与铝股线7的直径e之比(d/e)、铝捻线6压接前后的截面积比(p/q)进行各种变化。

对所获得的铝捻线的终端结构部，检查铝捻线和压接部间的连接强度(拉伸负荷)及电阻。

所述压接端子的连接强度，是通过夹持连结部和铝电缆进行拉伸试验，求出将铝捻线从压接部拔出时的负荷，将所述负荷为1.7kN以上的试料判定为机械连接性良好。

所述铝捻线终端结构部的电阻在冷热冲击试验前后进行测定，所述试验前(初期)压接部的电阻r在1.0mΩ以下，试验后(终期)的电阻s在1.5mΩ以下，将所述试验前后的电阻之比(s/r)在10以下的试料判定为电连接性良好。

所述冷热冲击试验是使压接部交替处于-40℃的低温环境下和+120℃的高温环境下，交替重复进行1000次。

电阻通过四探针法进行测定。通电电流为0.1mA以上。电源装置使用具有电压在0.1V以下、电流在0.01A以下的精度的电源。电压表用具有0.01mV以下精度的电压表。

压接部的应力松弛率在由日本伸铜协会JCBA T312：2001规定的表面最大应力500N/mm²、120℃、100小时的条件下进行测定。

该压接端子的压接部的应力松弛率为50％。

将这些试验及测定结果示于下述的表1。

(实施例2)

除使用厚度2.3mm的Cu-30质量％Zn的合金条(H型材)制作压接端子之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部，进行与实施例1相同的试验及测定。将其结果示于下述的表1。

(实施例3)

除使用厚度1.7mm的C5210合金条(H型材)制作压接端子之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部，进行与实施例1相同的试验及测定。将其结果示于下述的表1。

(实施例4)

除使用厚度2.0mm的C1020铜合金条(H型材)制作压接端子、并设压接部的应力松弛率为所述(2)项的规定值以外的情况之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部，进行与实施例1相同的试验及测定。将其结果示于下述的表1。

(实施例5)

除设铝捻线的压接前后的截面积比(p/q)为所述(11)项的规定值以外的情况之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部，进行与实施例1相同的试验及测定。将其结果示于下述的表1。

(比较例1)

除设梳槽部的槽数、或者槽深d与铝股线直径e之比(d/e)为所述(1)项的规定值以外的情况之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部，进行与实施例1相同的试验及测定。将其结果示于下述的表1。

从表1可以看出，本发明例(试料No.1～12)的铝捻线的终端结构部都提高了拉伸负荷，降低了电阻。即，机械连接性及电连接性良好。特别是满足压接部的应力松弛率在70％以下、铝捻线压接前后的截面积比(p/q)为0.7～0.95条件的试料(试料No.1～9)所述连接性极好。

与此相对，比较例1的试料No.13的槽数少，试料No.14的槽深与铝股线直径之比(d/e)小，因此，机械连接性及电连接性都低劣。

(实施例6)

除使用实施有厚度0.5μm、1.2μm、18μm、24μm的镀Sn层的合金条之外，利用与实施例1相同的材料、方法制作铝压接端子，与实施例1同样形成铝捻线的终端结构部(试料No.15～18)，进行与实施例1相同的试验及测定。

另外，在梳槽部的槽数为3、槽深为0.11mm、槽宽为1mm时，设压接前后的截面积比为0.95。另外，将平行光管直径0.1mm的荧光X线的强度进行5点测定，由其平均值求出镀Sn层厚度。

将所得的结果示于下述表2。另外，作为参考，将压接前后的截面积比为0.95的实施例1的试料No.5记入表2。

表2

从表2可以看出，镀Sn层在1.0以上、20μm以下范围的铝捻线的终端结构部，其电阻都低。另外，试料No.15～18的抗拉强度都为2.4kN，与无镀层的情况(试料No.5)相同。即，机械连接性及电连接性良好。

(实施例7)

除了使压接端子的抗拉强度(TS)及维氏硬度(Hv)进行各种变化之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部(试料No.19～20)，进行与实施例1相同的试验及测定。在梳槽部的槽数为3、槽深为0.11mm、槽宽为1mm时，设压接前后的截面积比为0.95。

另外，压接端子的抗拉强度由冲压加工前的条材做成JIS Z2201所规定的试验片，按照JIS Z2241所规定的试验方法。此外，维氏硬度试验按照JISZ2244。

将所得的结果示于下述表3。

表3

从表3可以看出，所有试料(No.19、20)都满足优选的规定电阻，在端子材料的抗拉强度在400MPa以上、维氏硬度在90以上、抗拉强度比及维氏硬度比(端子/铝股线)在2倍以上的情况下，铝捻线的终端结构部电阻低，劣化试验后也稳定。另外，试料No.19、20的抗拉强度都为2.4kN。

(实施例8)

除了将构成压接的铝捻线的铝股线的氧化膜厚度做成厚度5nm、20nm、25nm之外，利用与实施例1相同的方法，形成铝捻线的终端结构部(试料No.21～23)，进行与实施例1相同的试验及调查。在梳槽部的槽数为3、槽深为0.11mm、槽宽为1mm时，设压接前后的截面积比为0.95。氧化膜的厚度通过铝捻线在大气中的加热处理进行控制。

另外，对于铝股线表面的氧化膜，是对10μm的四方区域用俄歇电子分光法进行测定。用氩离子枪从铝捻线表面在十分钟内溅射厚度100nm的SiO₂，并每次进行光谱分析，根据氧的质量％达到最表面的二分之一所花费的溅射时间，使用Al₂O₃的溅射速度4nm/分，通过计算求出氧化膜的厚度。

将所得的结果示于下述表4。

表4

从表4可以看出，所有试料(试料No.21～22)都满足优选的规定电阻，在铝股线的氧化膜为20nm以下的情况下，铝捻线的终端结构部电阻低，劣化试验后也稳定。另外，所有试料(试料No.21～22)的抗拉强度都为2.4kN。

本发明的铝捻线用压接端子的电连接性及机械连接性良好，可适于用于电连接使用铝捻线的机动车用电束线及蓄电池电缆等的压接端子等。

虽然对本发明与其实施方式一起进行了说明，但在没有特别指定的情况下，以上说明的任何细节都不限定本发明，在不脱离技术方案范围所表达的发明宗旨和范围内，应该能作广泛地解释。

本申请根据2005年11月24日在日本国进行专利申请的特愿2005-338604及2006年10月27日在日本国进行专利申请的特愿2006-293215主张优先权，这些都在此参照并将其内容作为本说明书记载的一部分而收入。

Claims

1、一种铝捻线用压接端子，其在压接部内面设置有梳槽部，其特征在于，

构成所述梳槽部的槽深度d与构成所述铝捻线的铝股线的直径e之比(d/e)为0.33以上，所述槽数为3以上。

2、如权利要求1所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

所述压接部由铜或铜合金构成，所述压接部的应力松弛率为70％以下。

3、如权利要求1或2所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

所述铝捻线用压接端子为晶粒50μm以下的黄铜。

4、如权利要求1～3中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

所述铝捻线用压接端子的导电率为25％IACS以上。

5、如权利要求1～4中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

所述铝捻线用压接端子的抗拉强度为400MPa以上、维氏硬度为90N/mm²以上。

6、如权利要求1～5中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

所述铝捻线用压接端子的抗拉强度是构成铝捻线的股线的抗拉强度的2倍以上，且维氏硬度是构成铝捻线的股线硬度的2倍以上。

7、如权利要求1～6中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

在所述铝捻线用压接端子的表面施以1μm以上、20μm以下厚度的镀Sn层或镀焊层。

8、如权利要求7所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

所述镀Sn层具有0.2μm以上厚度的纯Sn层。

9、如权利要求7或8所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

作为所述铝捻线用压接端子的镀Sn层或镀焊层的底镀层实施镀Cu层或镀Ni层。

10、如权利要求7～9中任一项所述的铝捻线用压接端子，其特征在于，

作为所述铝捻线用压接端子的镀Sn层的底镀层实施镀Cu层，进而，作为其底镀层实施镀Ni层。

11、一种铝捻线的终端结构，其是压接有权利要求1～10中任一项所述的铝捻线用压接端子的铝捻线的终端结构，其特征在于，

所述铝捻线压接后的截面积p与压接前的截面积q之比(p/q)为0.7～0.95。

12、如权利要求11所述的铝捻线的终端结构，其特征在于，

构成所述铝捻线的铝股线的氧化膜厚度为20nm以下。