JP2005353540A - シールドケーブルの接続端子構造及びその電気接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧シールドケーブル１０の接続部における部分放電を抑制する。
【解決手段】ケーブル１０のコネクタへの電気接続構造であり、そのコネクタハウジング１内に、ケーブル絶縁層１５で部分放電が生じないようにする放電機能を持たせる。その機能部分は、セラミック板２１の上に、ケーブル１０の接続端子１１とシールド層固定リング１４に接するバネ製電極２３を設けて構成する。ケーブルに高圧直流電流が流れて、そのシールド層１３と導体１６の間の電圧が上昇して部分放電が生じる値に近くなると、電極２２、２２間で放電が生じて、その部分放電が生じることを防止する。この放電は、セラミック板２１上でなされるため、そのセラミック板２１は劣化することなく、その放電はセラミック板２１上で消滅し、周りの絶縁層１５等の樹脂を劣化させることは殆どない。
【選択図】図１（ｂ）

Description

この発明は、高電圧の直流が流れるシールドケーブルの接続端子構造及びその接続端子の電気接続構造に関するものである。

今日、環境問題の点から、ハイブリット自動車や燃料電池自動車が開発され、これらの自動車は、直流高電圧の主電池（バッテリ）とコンバータ、インバータ、モータ等の間にその高電圧が印加されて電源（パワー）がそれらの機器に供給されている。特に、コンバータからインバータ、モータの系では高圧が印加され、例えば、市販車では、５００Ｖの電気が供給されている例がある。

このような直流高電圧回路において、各機器間は高圧用シールドケーブルで接続され、その接続は、通常、ケーブル端末のコネクタを機器側のコネクタに嵌合させて行っている。その高圧用シールドケーブルは、通常、半導電層を付加したものが使用されるが、半導電層の無いものも用いられ、コネクタには、高圧用のものが使用され（特許文献１参照）、そのコネクタとケーブル端末との結合は、例えば、図３、図４（ａ）、同（ｂ）に示すように、コネクタハウジング１内にケーブル１０端末の雌端子１１を挿入嵌合させる構造が一般的である（特許文献２参照）。
特開２００２−９３５１７号公報 特開２００２−１８４５２２号公報

そのケーブル１０の接続端子構造は、端末のシース１２を剥がしてシールド層（外部導体）１３を露出させて固定リング１４によりその解れを防止し、さらに、そのシールド層１３及び絶縁層１５を剥がして導体１６を露出させ、その露出導体１６に接続端子１１を圧着等により設けたものが一般的である。

一方、そのケーブル１０の端末（接続端子１１）が挿入されるコネクタは、コネクタハウジング１内に、その端子１１が係止して抜け止めされるロック爪２及び外部導体１３が接する接続体３をそれぞれ設けたものが一般的である。

このケーブル１０のコネクタへの接続は、図４（ａ）から同（ｂ）に示すように、ケーブル１０の端末（接続端子１１）をコネクタ内に挿入し、その端子１１をそのロック嵌合孔でもってロック爪２に係止させるとともに、固定リング１４（外部導体１３）を接続体３に接触させる。

このような電気接続構造において、接続電極間の橋絡による放電の他に、絶縁層１５で部分放電が生じる。その部分放電は、絶縁層１５に微少な空隙状欠陥（ボイド）などがあると、その部分に電界が集中して、その電圧が空気の火花電圧を超えると生じる微弱な放電を言い、この放電が継続的に発生すると、オゾンが発生してそのオゾンにより絶縁層１５を形成する樹脂を劣化させて、やがて絶縁破壊に至る。

前者の接続電極間の橋絡による放電対策は、絶縁層１５の厚さ、電極間の工夫などにより、従来から、種々の手段が採用されているが（特許文献１参照）、後者の部分放電について、この種のケーブルの電気接続構造においては考慮されていないのが実情である。

しかし、ハイブリット自動車等においては、インバータ等からパルス状の高電圧がモータに印加されると、その電流（パワー）を伝えるケーブル１０にも大きな負荷が加わり、絶縁層１５で部分放電を生じる恐れがある。
その部分放電が生じれば、上記現象により、絶縁層１５は劣化し、最終的には絶縁層１５で橋絡が生じる可能性がある。橋絡が生じれば、その絶縁層１５に大電流が流れて絶縁層１５の構成樹脂が炭化して、導通部が生じ、導体１６とシールド層１３が短絡する結果となる。

この発明は、ケーブルの接続部における部分放電を抑制することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、部分放電が生じる箇所を特定し、その箇所に、部分放電が生じないように別途に放電機能を持たせたのである。
その箇所は、実験などにより特定し、例えば、ケーブル端末の絶縁層１５に部分放電が生じ易いため、露出シールド層１３と露出導体１６の間に別途に放電機能を持たせる。
このようにすれば、ケーブル端末の絶縁層１５に部分放電が生じる前に、露出シールド層１３と露出導体１６の間で放電が生じて、絶縁層１５には部分放電が生じない。

この発明は、部分放電が生じる箇所にその部分放電が生じないように別途に放電機能を持たせので、その部分放電は殆ど生じなくなり、絶縁破壊は生じ難くなる。

この発明の実施形態としては、シールドケーブルの端末のシースを剥がしてシールド層を露出させるともに、そのシールド層及び絶縁層を剥がして導体を露出させ、その露出導体に接続端子を設けたシールドケーブルの接続端子構造において、前記露出シールド層と露出導体の間に、前記絶縁層で部分放電が生じないようにする放電機能を持たせた構成を採用する。

その放電機能を持たせる構成としては、例えば、上記露出シールド層と露出導体にそれぞれ放電電極を設けた構成を採用する。このとき、露出導体側の放電電極をシールドケーブル端末の接続端子に設けたものとし得る。これらにより、絶縁層の部分放電を防止できる。
なお、この実施形態では、ケーブル側で放電が生じるため、その放電構造を、放電により、ケーブルの絶縁層及びシースに支障がない構成とすることは勿論である。

上記各実施形態は、シールドケーブルの端末側に放電機能を持たせる構成であるが、そのシールドケーブル端末を接続するコネクタ側に放電機能を持たせることも可能であり、その構成としては、前記シールドケーブルの接続端子がコネクタの接続端子に接続した際、上記露出シールド層と露出導体にそれぞれ接する放電電極を設けた構成を採用できる。このとき、露出導体に接する放電電極をシールドケーブル端末の接続端子に接するようにすることができる。

コネクタ側は、シールドケーブル側に比べれば、スペース的に余裕があるため、その放電機能の設置スペースの確保がし易く、防水性の確保も容易である。また、ケーブル側に放電機能を持たせるのに比べれば、その設置構造も簡単となるなど作業性がよい。さらに、この機能を持つコネクタに既存のケーブルを挿入するだけで、その機能を発揮するものとすることができる。

このコネクタ側に放電機能を持たせる構成においては、その放電電極をバネ材で形成し、ケーブル端末（接続端子）の挿入時、そのバネ製放電電極を撓ませて端子を挿入し、そのバネの弾力により、各放電電極を露出シールド層、露出導体又は接続端子に接するようにすれば、最適な接触圧を得ることができる。

また、放電が生じる箇所は、絶縁体の上が好ましく、そのため、その両放電電極はコネクタ内の絶縁体の上に設けるとよい。このとき、その絶縁体は、放電による溶融が生じない等の継続して放電機能を発揮させ得る材料を採用し、例えば、放電によって劣化し難いセラミック製とする。
なお、以上のように、ケーブル又はコネクタ内に放電機能を有するものとすれば、別個に放電機器を設ける必要が無く、安価であるとともに、その放電機構もコンパクトになる。

一実施例を図１（ａ）、同（ｂ）及び図２に示し、この実施例は、先の一般的なシールドケーブル１０のコネクタへの電気接続構造において、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなるコネクタハウジング１内に上記放電機能を持たせものである。このため、前述と同一の符号は、同一物を示し、その説明は省略する。

その放電機能を有する部材は、図２に示す、セラミック板２１の上に、ケーブル１０の接続端子１１とシールド層１３の固定リング１４にそれぞれ接する電極２０ａ、２０ｂ（総称符号：２０）を設けたものである。その両電極２０は、それぞれセラミック板２１の表面に添着された放電部２２とその放電部２２から円弧状に立ち上がるバネ製接触片２３から成る。

放電部２２は、例えば、銅箔を接着剤で付着させて形成しており、その先端部は鋭角の三角形状となって、放電が生じ易いようになっている。接触片２３は、例えば、黄銅、リン青銅等から成るバネ片から成り、その基部が接着、リベット止め等によりセラミック板２１に銅箔製放電部２２を介して固着されている。この固着は、接触片２３にメッキを施して半田付けすることによってもよい。

この放電機能部材は、ケーブル１０に高圧直流電流が流れて、そのシールド層（外部導体）１３と導体（内部導体）１６の間の電圧が上昇した際、絶縁層１５に部分放電が生じる前に、放電部２２で放電が生じて、絶縁層１５において部分放電が生じることを防止する必要がある。この部分放電は、絶縁層１５の材料、厚み、流れる電流量等によって発生度合（発生電圧）が異なるため、使用するケーブル１０の態様、使用環境毎に、その部分放電が生じる電圧値を実験などにより得て、その値に基づき、両放電部２２、２２の間隔、先端鋭角度等を適宜に決定する。

この放電機能部材を、図１（ａ）、同（ｂ）に示すようにコネクタハウジング１内に設置して、同図（ａ）から同（ｂ）に示すように、ケーブル１０の端末（雌端子１１）をコネクタハウジング１内に挿入すると、雌端子１１がその下面でもって放電部２２の接触片２３を下方に撓ませつつ挿入され、やがて、そのロック嵌合孔でもってロック爪２に係止して規定位置で固定され、ケーブル１０のコネクタハウジング１への接続が完了する。このとき、両電極２０ａ、２０ｂの放電部２２の接触片２３は、雌端子１１の下面又はシールド層１３の固定リング１４下面に接した状態となる。

この接続状態において、ケーブル１０に高圧直流電流が流れて、そのシールド層１３と導体１６の間の電圧が上昇し、その電圧が絶縁層１５に部分放電が生じる値に近くなると、両放電部２２間で放電が生じて、絶縁層１５に部分放電が生じることを防止する。この放電はセラミック板２１上でなされるため、そのセラミック板２１は劣化することなく、その放電はそのセラミック板２１上で消滅し、周りの絶縁層１５等の樹脂を劣化させることは殆どない。

この放電作用により、図４（ａ）、同（ｂ）で示した従来の接続構造においては、例えば、ワイヤーハーネスにおいて、部分放電のため絶縁劣化に至る可能性があったが、その可能性が無くなる。すなわち、ハイブリット自動車等のワイヤーハーネスにおける部分放電による絶縁劣化の危惧が無くなる。

この実施例は、コネクタ側に放電機能を持たせたが、シールドケーブル１０側にその放電機能を持たせることも可能であり、そのようにすれば、既存のコネクタにその機能を持つケーブル１０を挿入接続することにより、その放電機能をもった電気接続構造とすることができる。このとき、その放電構造は、放電により、ケーブル絶縁層１５及びシース１２に支障がない構成とする。

また、機器側のコネクタにもこの発明の放電機能を構成することができる。
また、ケーブルと機器との接続に限らず、雄雌のコネクタの嵌合接続により、２つのケーブル等を接続する場合においても、その各ケーブル１０の接続部において、この発明を採用してそのケーブル絶縁層の部分放電による劣化を防止できることは勿論である。

一実施例の作用説明図 同作用説明図 同実施例の放電機能部の要部斜視図 シールドケーブルとコネクタとの接続作用説明用概略斜視図 従来例の作用説明図 同作用説明図

符号の説明

１ コネクタハウジング
２ ロック爪
３ 外部導体用接続体
１０ シールドケーブル
１１ シールドケーブル側接続端子（雌端子）
１２ シース
１３ シールド層（外部導体）
１４ シールド層固定リング
１５ 絶縁層
１６ 導体（内部導体）
２０、２０ａ、２０ｂ 放電電極
２１ セラミック板
２２ 放電部
２３ バネ製接触片

Claims (9)

1. シールドケーブル１０の端末のシース１２を剥がしてシールド層１３を露出させるともに、そのシールド層１３及び絶縁層１５を剥がして導体１６を露出させ、その露出導体１６に接続端子１１を設けたシールドケーブルの接続端子構造において、
   上記露出シールド層１３と露出導体１６の間に、上記絶縁層１５で部分放電が生じないようにする放電機能を持たせたことを特徴とするシールドケーブルの接続端子構造。
2. 上記露出シールド層１３と露出導体１６にそれぞれ放電電極を設け、その両電極間で、上記絶縁層１５で部分放電が生じないようにする放電機能を持たせたことを特徴とする請求項１に記載のシールドケーブルの接続端子構造。
3. 上記接続端子１１に上記露出導体１６側の放電電極を設けたことを特徴とする請求項２に記載のシールドケーブルの接続端子構造。
4. シールドケーブル１０の端末のシース１２を剥がしてシールド層１３を露出させるともに、そのシールド層１３及び絶縁層１５を剥がして導体１６を露出させ、その露出導体１６に接続端子１１を設け、そのシールドケーブル１０の接続端子１１を、コネクタの接続端子２に接続させた電気接続構造において、
   上記コネクタ内に、上記シールドケーブル１０の露出シールド層１３と露出導体１６の間に、上記絶縁層１５で部分放電が生じないようにする放電機能を持たせたことを特徴とするシールドケーブルの電気接続構造。
5. 上記コネクタ内に、上記シールドケーブル１０の接続端子１１がコネクタの接続端子２に接続した際、上記露出シールド層１３と露出導体１６にそれぞれ接する放電電極２０ａ、２０ｂを設け、その両電極２０ａ、２０ｂ間で、上記絶縁層１５で部分放電が生じないようにする放電機能を持たせたことを特徴とする請求項４に記載のシールドケーブルの電気接続構造。
6. 上記放電電極２０ｂを上記露出導体１６に代えてシールドケーブルの接続端子１１に接するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のシールドケーブルの接続端子構造。
7. 上記放電電極２０ａ、２０ｂをバネ材２３で形成したことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のシールドケーブルの電気接続構造。
8. 上記放電電極２０ａ、２０ｂを上記コネクタ内の絶縁体２１の上に設けたことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のシールドケーブルの電気接続構造。
9. 上記絶縁体２１がセラミックからなることを特徴とする請求項８に記載のシールドケーブルの電気接続構造。

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