JP2011028933A - コンタクト - Google Patents

Abstract

【課題】電線に対する接続作業を容易に行うことが可能でありながら接触抵抗と導体抵抗を小さくでき、しかも捻りが生じても接触信頼性を維持できるコンタクトを提供する。
【解決手段】電線１０５の端部に接続する導体接続部３１と、相手方コンタクトと互いに接続する接触部３４と、を備え、接触部が、弾性接続部４３によって接続した複数枚の接触片３５、４１と、各接触片に形成した嵌合溝３７と、嵌合溝内面の対向面の側縁部に形成した、自身の嵌合溝を相手方コンタクトの嵌合溝と嵌合したときに互いに接触する傾斜接触面３８と、を備えるコンタクト３０。
【選択図】図１２

Description

本発明は、一端が電線の端部に接続し、他端が電線に接続した相手方コンタクトと接続するコンタクトに関する。

一端が電線の端部に接続し、他端が接触部を構成する一対のコンタクトを金属板から加工し、加工した両コンタクトの接触部どうしを接続させる従来技術としては、例えば特許文献１の図１０に開示されたものがある。
このコンタクトは、一端に電線係着部を具備し、他端にスリットが形成された二股状の第１導通接触部を備えている。電線係着部は圧接による弾性変形により電線の端部に接続する部分である。一方、第１導通接触部は、相手方コンタクトの第１導通接触部に対して電線の軸線周りに９０°回転させた状態で接続する部分であり、互いのスリット同士が嵌合することにより両コンタクトの第１導通接触部どうしが電気的に接続する。

特開２０００−２１４８５号公報

上記構造のコンタクトに電線を通じて大電流を流す場合は、第１導通接触部の接触抵抗と導体抵抗を小さくする必要があるため、元となる金属板の板厚を厚くすることにより、第１導通接触部どうしの接触面積と第１導通接触部の断面積は出来るだけ大きくするのが好ましい。
しかし、金属板を厚くすると電線係着部の板厚も大きくなるため、圧接や圧着等による電線係着部への電線接続作業を容易に行えなくなってしまう。
さらに、特許文献１のコネクタは両コンタクトどうしの間に捻れが生じた際に、第１導通接触部（スリット）どうしの接触が不安定になり、接触信頼性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、導体に対する接続作業を容易に行うことが可能でありながら接触抵抗と導体抵抗を小さくでき、しかも捻りが生じても接触信頼性を維持できるコンタクトを提供することにある。

本発明のコンタクトは、一端が、導体に接続する導体接続部を構成し、他端が、相手方コンタクトと互いに接続する接触部を構成する、金属板から形成したコンタクトにおいて、上記接触部が、上記金属板の板厚方向に並んだ、隣り合うものの一方の側縁どうしを弾性変形可能な弾性接続部によって接続した複数枚の接触片と、各接触片に形成した、先端から上記導体接続部側に延びる嵌合溝と、該嵌合溝内面の一対の対向面の側縁部に形成した、板厚方向に対して傾斜し、自身の上記嵌合溝を相手方コンタクトの嵌合溝と嵌合したときに互いに接触する傾斜接触面と、備えることを特徴としている。

上記接触部が、一対の上記接触片を備えるのが好ましい。

上記導体が電線であり、上記導体接続部が、該電線の端部に接続する塑性変形可能な一対の変形接続片を備えていてもよい。

上記傾斜接触面が、上記板厚方向に対して約４５°の角度で傾斜しているのが好ましい。

上記コンタクトを収納する収納孔を具備するインシュレータを備えることによりコネクタを構成してもよい。

コネクタを構成する場合は、上記インシュレータの上記収納孔に、上記コンタクトを該収納孔内に保持する保持部を形成し、上記接触部が上記収納孔内で可動であるのが好ましい。

本発明のコンタクトの接触部は複数の接触片から構成することにより剛性を高めているので、コンタクトに捻り力が掛かってもコンタクトの捻れ（相対回転）は僅かである。また、接触部どうしの接触を維持するように接触片が変位可能であることから、互いの接触部どうしの接触信頼性は維持される。
また接触部全体の板厚を厚くすることが可能である。そのため、接触部の接触抵抗と導体抵抗を小さくできるので、電線及びコンタクトに大電流を流す場合に好適なコンタクトが得られる。
さらに、導体接続部は１枚の金属板から構成しているので、導体との接続に必要な形状に容易に成形し易く、導体接続部の電線に対する接続作業（圧着や圧接など）を容易に行えるため、低抵抗化と作業性向上という二律背反の関係にある課題を共に解決できる。

請求項２記載の発明によれば、両コンタクト間に捻れが生じた際に、接続部が弾性変形して対をなす接触片どうしが相対的に平行移動（スライド）することにより、互いに接触する傾斜接触面どうしの面接触状態が維持されるので、接触信頼性がより向上する。

請求項６記載の発明によれば、コンタクトがインシュレータの収納孔内で動くことができ、対向する接触部どうしの嵌合時にはコンタクトどうしが倣いながら嵌合するため、接触部どうしの接触時における衝突又は位置ずれ嵌合（軸がずれた状態の嵌合）による接触部の変形（座屈など）を防止することができる。
また、コネクタを無理に斜めに離脱してしまうなどの不用意な抜去の際にも、コンタクトが動くことから接触部の塑性変形を防止できる。

本発明の一実施形態のコンタクト（コネクタ）及び電線を利用して構築した太陽光発電システムの概念図である。 コンタクトと電線の分離状態の斜視図である。 コンタクトの底面図である。 接続完了状態のコンタクトと電線の斜視図である。 コンタクトと電線の結合体とインシュレータの分離状態の斜視図である。 分離状態にある一対のコネクタの斜視図である。 接続状態にある一対のコネクタの斜視図である。 図７のVIII−VIII矢線に沿う断面図である。 図８のIX−IX矢線に沿う断面図である。 対をなすコンタクトの接続状態の斜視図である。 対をなすコンタクトの接続状態の側面図である。 図１１のXII−XII矢線に沿う断面図である。 （Ａ）はコンタクトに捻り力が掛かった場合の図１２と同様の断面図であり、（Ｂ）はコンタクトにさらに大きな捻り力が掛かった場合の図１２と同様の断面図である。 変形例のコンタクトを回路基板に接続したときの回路基板を断面視して示す側面図である。 別の変形例の図１４と同様の側面図である。 さらに別の変形例のコンタクトと金属板状コンタクトを分離して示す斜視図である。 コンタクトと金属板状コンタクトを接続したときの金属板状コンタクトを断面視して示す側面図である。 図１７のXVIII−XVIII矢線に沿う断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
図１は太陽光発電システム１００を示している。太陽光発電システム１００は多数（図１では２つのみ図示）のパネルユニット１０１同士を電気的に接続したものであり、屋外（例えばビルの屋上など）に配置するものである。パネルユニット１０１は４枚の太陽光発電パネル１０２からなるものであり（各太陽光発電パネル１０２は互いに電気的に接続している）、その中の一つの太陽光発電パネル１０２にはジョイントボックス１０３が設けてある。そして、各パネルユニット１０１に設けたジョイントボックス１０３と、パネルユニット１０１から分離した多数のジョイントボックス１０４とを電線１０５及び端部に設けたコネクタ１０を介して互いに接続し、各パネルユニット１０１で発生した電力を電気機器や電子機器（いずれも図示略）に供給している。

続いてコネクタ１０の構造について説明する。コネクタ１０は、大きな構成要素としてインシュレータ１５とコンタクト３０を具備しており、雌雄同形の形態を成すものである。
インシュレータ１５は絶縁性の合成樹脂料を射出成形したものであり、その一方の端部には断面略半円形の嵌合凸部１６と、嵌合凸部１６と同じ断面形状である嵌合凹部１７とが上下に重ねて形成してある。さらに嵌合凹部１７の内面にはインシュレータ１５の外面にまで至る貫通係止孔１８が形成してあり、嵌合凸部１６の周面には別のインシュレータ１５の貫通係止孔１８に対して挿脱可能な係止突起１９が突設してある。さらにインシュレータ１５には、インシュレータ１５を長手方向に貫通する収納孔２０Ａ、２０Ｂが上下一対として形成してある。収納孔２０Ａ、２０Ｂの嵌合凸部１６及び嵌合凹部１７側の部分は断面略十字形のコンタクト収納部２１となっており、嵌合凸部１６及び嵌合凹部１７と反対側の部分は円形部２３と一対の突片案内部２４とを具備する電線収納部２５となっており、コンタクト収納部２１と電線収納部２５がインシュレータ１５の内部で互いに連通している。さらに、コンタクト収納部２１内面の電線収納部２５側の端部には抜止用突部２２が突設してある（図８参照）。

続いてコンタクト３０の構造について詳しく説明する。
コンタクト３０はばね弾性を有する銅合金（例えばリン青銅、ベリリウム銅、チタン銅）やコルソン系銅合金などからなる均一板厚の導電性の金属板（板厚ｔ＝０．８mm）を打ち抜き加工した後に曲げ加工した一体成形品であり、表面はニッケルメッキで下地を形成した後に金メッキを施してある。
コンタクト３０は電線接続部（導体接続部）３１と接触部３４とを具備している。
電線接続部３１は、断面半円形をなしかつ互いの基端部どうしが一体化した一対の変形接続片３２を具備しており、電線１０５に接続する前の状態においては略円筒形状をなしている（図２参照）。
一対の変形接続片３２の基端部からは接触部３４が延びている。接触部３４は、変形接続片３２の基端部に連なる第１接触片３５と、第１接触片３５の側方に並んだ状態で位置する第２接触片４１と、第１接触片３５と第２接触片４１を接続する弾性接続部４３と、を具備している。第１接触片３５の基端部（変形接続片３２側の端部）の両側縁部には一対の案内突起３６が突設してあり、かつ第１接触片３５の先端面には基端側に向かって延びる嵌合溝３７が形成してある。図１２、図１３等に示すように、嵌合溝３７内面の一対の対向面は互いに平行な平面であり、該平面の外側縁部は該平面及び第１接触片３５の板厚方向に対して約４５°の角度で傾斜する傾斜接触面３８となっている。また、第１接触片３５には切り起こしにより第２接触片４１と反対側に向かって突出する抜止部３９が形成してある。
第２接触片４１は第１接触片３５と略同形状かつ第１接触片３５と平行であり、第１接触片３５に形成したのと同一形状の嵌合溝３７及び傾斜接触面３８が形成してある。
弾性接続部４３は第１接触片３５と第２接触片４１の一方の側縁部同士を接続する部分であり、その幅が第１接触片３５及び第２接触片４１に比べて短いため第１接触片３５及び第２接触片４１に比べて弾性変形し易い。

電線１０５は、多数の導電線（金属線）を束ねた芯線（導体）１０６の表面を絶縁性材料からなる絶縁被覆１０７により被覆したものであり、その両端部において芯線１０６が露出している。ジョイントボックス１０３には電線１０５の一端が接続しており、当該端部（芯線１０６）には太陽光発電パネル１０２が発生した電流が流れる。
一方、各電線１０５の端部のうちジョイントボックス１０４に接続する端部（芯線１０６の端部）にはコンタクト３０の電線接続部３１を接続してある。具体的には、芯線１０６の端部を電線接続部３１の内部に挿入した状態で工具を使って一対の変形接続片３２を内周側にかしめて（塑性変形させて）、一対の変形接続片３２を芯線１０６の端部に抜け止めした状態で圧接している。コンタクト３０の元となる金属板は肉厚が薄いので、一対の変形接続片３２のかしめ作業は容易に行うことが可能である。

インシュレータ１５の収納孔２０Ａと収納孔２０Ｂに対して、２本の電線１０５の端部に固定した２つのコンタクト３０を両者の軸線周りの回転角度を９０°ずらした状態で挿入すると、各コンタクト３０の一対の案内突起３６が対応する電線収納部２５の突片案内部２４にそれぞれ嵌合するので、２つのコンタクト３０はこの姿勢（軸線周りの角度）を維持したまま電線収納部２５を通過してコンタクト収納部２１に嵌合し、さらに絶縁被覆１０７の端部が円形部２３内に位置する（図８及び図９参照）。このとき、突片案内部２４の端面（保持部）２４ａと各コンタクト３０の案内突起３６の当接により挿入方向の位置規制が行われ、接触部３４に形成した抜止部３９が抜止用突部（保持部）２２に係止することにより抜け側の位置規制が行われる。これにより、各コンタクト３０はインシュレータ１５に固定されることなく収納孔２０Ａ、２０Ｂに保持される。
図６に示すように、収納孔２０Ａに挿入したコンタクト３０の接触部３４の一部は収納孔２０Ａ（電線収納部２５）の端部を通り抜けて嵌合凹部１７内に位置し、収納孔２０Ｂに挿入したコンタクト３０の接触部３４はコンタクト収納部２１内に位置する。
このようにして２本のコンタクト３０をインシュレータ１５と一体化することによりコネクタ１０が完成する。

各電線１０５の端部において一体化されたコネクタ１０はジョイントボックス１０４内で接続される。より具体的には、図６に示すように別個の電線１０５の端部に設けた２つのコネクタ１０を、両者の軸線周りの回転角度を１８０°ずらした状態でジョイントボックス１０４に形成した貫通接続孔（図示略）の両端部にそれぞれ挿入し、該貫通接続孔の内部において一方のインシュレータ１５の嵌合凸部１６と嵌合凹部１７に他方のインシュレータ１５の嵌合凸部１６と嵌合凹部１７をそれぞれ嵌合すると共に一方のインシュレータ１５の貫通係止孔１８と係止突起１９に他方のインシュレータ１５の係止突起１９と貫通係止孔１８をそれぞれ嵌合する（図７、図８、図９参照）。
すると、一方のインシュレータ１５の収納孔２０Ａに挿入したコンタクト３０の一対の嵌合溝３７が他方のインシュレータ１５の収納孔２０Ｂに挿入したコンタクト３０の一対の嵌合溝３７と嵌合し、他方のインシュレータ１５の収納孔２０Ａに挿入したコンタクト３０の嵌合溝３７が一方のインシュレータ１５の収納孔２０Ｂに挿入したコンタクト３０の一対の嵌合溝３７と嵌合する。この際、対向するコンタクト３０の嵌合溝３７の先端部に形成された傾斜面である誘い込み部３７ａどうしが最初に当接するので、対向する接触部３４（嵌合溝３７）どうしは負荷が掛かり難い（嵌合に適した）正対位置（図１２参照）を維持しながら（位置規制されながら）嵌合する。その結果、図１０〜図１２に示すように、各接触部３４を構成する第１接触片３５と第２接触片４１の対向面（内面）どうしが互いに接触し（嵌合前においては両者の間に僅かな隙間が存在する）、かつ、一方のコンタクト３０の傾斜接触面３８と他方のコンタクト３０の対向する傾斜接触面３８同士が互いに面接触するので、互いに接触しあう２つの傾斜接触面３８の間に対する気体、水分、塵等の侵入が完全に規制される。
従って、互いに接触する２つのコンタクト３０（接触部３４）の間で太陽光発電パネル１０２が生み出した電流が流れ、該電流が電気機器や電子機器に供給される。さらに、コンタクト３０の接触部３４は剛性が高く弾性変形量が小さいため、２つのコンタクト３０を接続したときの傾斜接触面３８同士の嵌合力は高く、意図的に２つのコネクタ１０を引き離さない限り２つのコンタクト３０の接触状態は維持される。

このように本実施形態では接触部３４を第１接触片３５と第２接触片４１とによって構成することにより、接触部３４の断面積と、互いに接触する２つのコンタクト３０同士の接触面積を大きくしているので、２つのコンタクト３０（傾斜接触面３８）の間の接触抵抗と導体抵抗は小さく、それゆえ２つのコンタクト３０の間で大電流を円滑に流すことが可能である。
しかも、接触部３４のみ第１接触片３５と第２接触片４１を重ねて構成し（電線接続部３１は１枚板構造なので）、電線接続部３１と電線１０５の接続作業は容易である一方で、接触部３４全体の剛性は大きくすることができる。
さらに、対向するコンタクト３０同士が嵌合した際は傾斜接触面３８の傾斜により、第１接触片３５と第２接触片４１には互いに均等に密着する方向に力が働くので、電気的性能に加え力学的にも安定することとなる。

また、図１２（Ａ）に示すように、仮に互いに接触する２つのコンタクト３０の一方（図１２（Ａ）では垂直方向のコンタクト３０）に大きな捻り力が掛かった場合は、他方（水平方向）のコンタクト３０の弾性接続部４３が弾性変形することにより水平方向のコンタクト３０の第１接触片３５と第２接触片４１が水平方向に相対的に平行移動（相対スライド）し、垂直方向のコンタクト３０の接触部３４の上部と下部が水平方向に微少距離だけ相対移動する。そのため、互いに接触する傾斜接触面３８同士の接触信頼性は維持される。
さらに、垂直方向のコンタクト３０に図１２（Ａ）の場合よりさらに大きな捻り力が掛かった場合は、図１２（Ｂ）に示すように、各第１接触片３５、各第２接触片４１に矢印で示した移動力が生じるため垂直方向のコンタクト３０の第１接触片３５と第２接触片４１が垂直方向に相対的に平行移動する。しかし、対向する傾斜接触面３８同士の面接触状態は保持されるので、接触抵抗の変動が極めて少なく接触する傾斜接触面３８同士の接触信頼性は維持される。
また、第１接触片３５と第２接触片４１が相対移動可能であることから、接触部３４に捻りが生じても、接触部３４には捻れた状態から力学的に安定した正対状態（図１２参照）になるようにモーメント（復帰力）が働く。そのため、接触部３４は捻りから復帰し易い、柔軟性に優れた信頼性の高い接触構造である。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、コンタクト３０の接触部３４を３枚以上の接触片により構成し、隣り合う接触片の一方の側縁部同士を弾性接続部で接続してもよい。
さらに、隣り合う接触片（例えば第１接触片３５と第２接触片４１）の対向面同士を最初から（２つのコンタクト３０同士を接続する前から）接触させてもよい。
また、本実施形態の電線接続部３１は２つの変形接続片３２が円筒体を構成する所謂クローズバレルタイプであるが、２つの変形接続片３２が互いに離間する所謂オープンバレルタイプとしてもよい。
さらに、電線接続部３１を電線１０５の芯線１０６に対してはんだ付け可能な形状としてもよい。

また、電線接続部３１とは異なる構造の導体接続部を備えるコンタクト３０’、３０’’として実施してもよい。
図１４は、端部に位置する細径棒状の端子５０と、端子５０と案内突起３６の間に位置する一対の当接突片５１と、を有するコンタクト３０’を示している。コンタクト３０’の一対の当接突片５１は回路基板５５の表面に当接しており、端子５０は回路基板５５に形成したスルーホール５６に挿入してある。そして、端子５０の先端部を回路基板５５の裏面に形成した回路パターン（図示略）に半田５７を用いて接続している。図１５は端部にプレスフィット端子５２を具備するコンタクト３０’’を示しており、一対の当接突片５１を回路基板５５の表面に当接させつつ、プレスフィット端子５２の広幅部を弾性変形させながら回路基板５５のスルーホール５６に圧入し、該広幅部をスルーホール５６の表面に形成したメッキ部（回路基板５５の裏面の上記回路パターンと連続している）に接触させている。これらコンタクト３０’、３０’’を図示を省略した別のコンタクト３０、３０’、３０’’と接続すれば、回路基板５５が電線１０５や他の回路基板５５と互いに導通する。

さらに、２つのコネクタ１０どうしをジョイントボックス１０４を用いずに露出した状態で嵌合してもよい。この場合は、インシュレータ１５の表面及び電線１０５の端部の表面に樹脂によるアウトサート成形を施して、当該樹脂によりインシュレータ１５の表面及び電線１０５の端部の表面を覆い、収納孔２０Ａ、２０Ｂの端部と電線１０５の端部の隙間から収納孔２０Ａ、２０Ｂ内への水分の侵入を防止可能な防水構造としてもよい。

また、図１６〜図１８に示すように、図示を省略した回路基板等と電気的に接触する導電性の金属板状コンタクト（導体）６０に対してコンタクト３０を接続してもよい。
金属板状コンタクト６０の側縁部には表裏一対の嵌合溝６１が凹設してあり、表裏の嵌合溝６１の両側縁部には金属板状コンタクト６０の板厚に対して４５°の角度で傾斜する傾斜接触面６２が形成してある。コンタクト３０の嵌合溝３７を金属板状コンタクト６０の表裏の嵌合溝６１に嵌合すると、コンタクト３０の各傾斜接触面３８が対応する傾斜接触面６２と面接触する（図１８参照）。従って、電線１０５と上記回路基板等との間で電流を流すことが可能になる。
なお、一対の嵌合溝６１の代わりに金属板状コンタクト６０を板厚方向に貫通しかつ側縁部に傾斜接触面６２を有するスリットを形成し、該スリットにコンタクト３０の嵌合溝３７を嵌合してもよい。

１０ コネクタ
１５ インシュレータ
１６ 嵌合凸部
１７ 嵌合凹部
１８ 貫通係止孔
１９ 係止突起
２０Ａ ２０Ｂ 収納孔
２１ コンタクト収納部
２２ 抜止用突部（保持部）
２３ 円形部
２４ 突片案内部
２４ａ 端面（保持部）
２５ 電線収納部
３０ ３０’ ３０’’ コンタクト
３１ 電線接続部（導体接続部）
３２ 変形接続片
３４ 接触部
３５ 第１接触片
３６ 案内突起
３７ 嵌合溝
３７ａ 誘い込み部
３８ 傾斜接触面
３９ 抜止部
４１ 第２接触片
４３ 弾性接続部
５０ 端子
５１ 当接突片
５２ プレスフィット端子
５５ 回路基板
５６ スルーホール
５７ 半田
６０ 金属板状コンタクト（導体）
６１ 嵌合溝
６２ 傾斜接触面
１００ 太陽光発電システム
１０１ パネルユニット
１０２ 太陽光発電パネル
１０３ １０４ ジョイントボックス
１０５ 電線
１０６ 芯線（金属線）（導体）
１０７ 絶縁被覆

Claims (6)

1. 一端が、導体に接続する導体接続部を構成し、他端が、相手方コンタクトと互いに接続する接触部を構成する、金属板から形成したコンタクトにおいて、
   上記接触部が、
   上記金属板の板厚方向に並んだ、隣り合うものの一方の側縁どうしを弾性変形可能な弾性接続部によって接続した複数枚の接触片と、
   各接触片に形成した、先端から上記導体接続部側に延びる嵌合溝と、
   該嵌合溝内面の一対の対向面の側縁部に形成した、板厚方向に対して傾斜し、自身の上記嵌合溝を相手方コンタクトの嵌合溝と嵌合したときに互いに接触する傾斜接触面と、
   備えることを特徴とするコンタクト。
2. 請求項１記載のコンタクトにおいて、
   上記接触部が、一対の上記接触片を備えるコンタクト。
3. 請求項１または２記載のコンタクトにおいて、
   上記導体が電線であり、上記導体接続部が、該電線の端部に接続する塑性変形可能な一対の変形接続片を備えるコンタクト。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載のコンタクトにおいて、
   上記傾斜接触面が、上記板厚方向に対して約４５°の角度で傾斜するコンタクト。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載のコンタクトを収納する収納孔を具備するインシュレータを備えることを特徴とするコネクタ。
6. 請求項５記載のコネクタにおいて、
   上記インシュレータの上記収納孔に、上記コンタクトを該収納孔内に保持する保持部を形成し、
   上記接触部が上記収納孔内で可動であるコネクタ。

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