JP2014146545A - Printed circuit board mounting terminal block - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源電線の接続工事を伴う電機機器において、電線接続部の異常発熱時の機器停止を構成する方法として、電線接続用端子台を構成する端子金具の発熱をプリント基板上において低コストで検出する方法と、端子金具の周囲に設置する絶縁沿面距離確保用絶縁物を安価に得る技術に関する。 The present invention provides a low-cost method for generating heat from a terminal fitting that constitutes a terminal block for wire connection on a printed circuit board as a method for configuring a device stop when an abnormal heat is generated at a wire connection portion in an electrical device that involves power supply wire connection work. And a technique for obtaining an insulating creepage distance securing insulator installed around the terminal fitting at a low cost.
パワー半導体機器においては、電源入力部の電源電線接続工事や、装置出力の電線接続工事など、機器に応じた入出力電圧・電流の電線接続工事が必要であり、一般には樹脂性ブロックに端子金具を設けたネジ締め端子台や、速結端子台及びコネクタ接続する構成が用いられている。これら端子台構成において、例えば、インバータ等のパワー半導体機器は使用する入出力電圧・電力が数百・数kWの製品も多く、取り扱う電流が大きいことから、入出力電線はネジ締め端子台を用い、電源と機器間及び機器と負荷間の連結電線工事をすることが一般的に行われている。 In power semiconductor equipment, power supply wiring for the power input section and equipment output wiring are required, such as input / output voltage / current wiring connection according to the equipment. A screw-clamping terminal block provided with a fast-connecting terminal block and a configuration for connecting a connector are used. In these terminal block configurations, for example, power semiconductor devices such as inverters use many products with input / output voltages and powers of several hundreds and several kW, and handle large currents. In general, connecting electric wires between a power source and a device and between a device and a load are performed.
しかし、電線の接続工事は適切な電線用端子及び指定工具を使用し、熟練した技能が必要であり、またネジ端子台においてはネジ締めトルク管理とともに工事点検等が要求されるが、市場においては接続工事部の接触不良による端子台発熱による経年使用劣化が発生している。これらの発熱・発煙事故に対し、安全な自己停止方法が機器メーカにも要望されてきた。 However, wire connection work requires appropriate skills using appropriate wire terminals and designated tools, and screw terminal blocks require screw tightening torque management and work inspection, etc. Aged deterioration due to terminal block heat generation due to poor contact in the connection construction department. In response to these heat generation and smoke accidents, there has been a demand for equipment manufacturers for safe self-stop methods.
このような電線接続端子台の接続部安全対策構造としては、例えば端子台に温度ヒューズを搭載した樹脂成形端子台などが提案されている。特許文献1には、電線と電線を接続する端子金具及び温度ヒューズが樹脂製ブロックに組み込まれ、温度ヒューズに伝熱させる構成が開示されている。 For example, a resin-molded terminal block in which a thermal fuse is mounted on the terminal block has been proposed as a connection part safety measure structure for such a wire connection terminal block. Patent Document 1 discloses a configuration in which an electric wire and a terminal fitting for connecting the electric wire and a thermal fuse are incorporated in a resin block and heat is transferred to the thermal fuse.
特許文献1に開示される構成では、端子ネジが緩んだ状態で電流が流れた場合には、電線と端子金具間の抵抗が増大していることから、端子金具が発熱し、温度ヒューズに伝熱し、異常検出する。しかしながら、同構成は本体構造が樹脂性であることからも高価であり、また各種機能の性能・機能に応じた分岐配線の要求や、複数端子台の併設や取付構造の多様性要求に改造が困難なこと、及び温度ヒューズ組み込みも複雑なことから安価に提供することが困難であった。 In the configuration disclosed in Patent Document 1, when a current flows with the terminal screw loosened, the resistance between the electric wire and the terminal fitting increases, so the terminal fitting generates heat and is transmitted to the thermal fuse. Heat and detect abnormalities. However, this structure is expensive because the main body structure is resinous, and it can be modified to meet the requirements for branch wiring according to the performance and functions of various functions, as well as the need for multiple terminal blocks and mounting structures. It was difficult and it was difficult to provide the thermal fuse at a low cost because of the complexity.
このように温度検知素子を端子台に備えた電線接続端子台構成は、使用機能が簡単であることから、端子台単独での機能設計が容易でもあり、注文生産品や安全性が要求される機器に部分的に用いることはできてきた。しかしながら、この構成は、複数端子が並列上に複数必要な場合の端子台構造や、使用される用途として、各種の電圧・電流・使用周囲温度状況に応じて設計するには、耐電圧沿面距離の確保や端子台接続部電流容量に応じた端子台径の変更が必要なこともあり、汎用電線接続台として各用途向けに製品種類を多数用意することは少量生産による高コスト化が課題となっていた。
In this way, the wire connection terminal block configuration with the temperature detection element in the terminal block is simple to use, so the functional design of the terminal block alone is easy, and custom-made products and safety are required. It has been possible to use it partially in equipment. However, this structure is suitable for a terminal block structure when multiple terminals are required in parallel, and for applications to be used according to various voltage, current, and ambient temperature conditions. And the terminal block diameter needs to be changed according to the terminal block connection current capacity. It was.
また、発火等を防ぐための温度と、使用周囲温度や使用電流による高温化での誤作動を防ぐ温度とを、検出動作温度として確認が必要なために、温度ヒューズを温度検知素子に変更し、電子回路により周囲温度に対応した設定を実施する方法もあるが、複数の端子台に同方法を用いることは、温度検知素子の配線が必要になるなど、価格的に非常に高価となる問題があった。 In addition, since it is necessary to check the temperature to prevent ignition etc. and the temperature to prevent malfunction due to high ambient temperature and current due to operating current as the detection operating temperature, the temperature fuse is changed to a temperature detection element. There is also a method for setting the temperature corresponding to the ambient temperature using an electronic circuit. However, using the same method for multiple terminal blocks requires a wiring for the temperature detection element, which makes it extremely expensive. was there.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電線接続用端子台を構成する端子金具の発熱をプリント基板上において低コストで検出できるプリント基板実装端子台を得ることを目的とする。 This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the printed circuit board mounting terminal block which can detect the heat_generation | fever of the terminal metal fixture which comprises the terminal block for electric wire connection on a printed circuit board at low cost.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電線が取り付けられる電線接続部を複数有する桁部と、桁部を支持する脚部とを備える端子金具と、脚部がはんだ付けされる第1の導体パターンを有するプリント基板と、を含み、プリント基板に実装された端子金具の電線接続部に取り付けられた電線同士を電気的に接続するプリント基板実装端子台であって、プリント基板に、第1の導体パターンとの絶縁沿面距離を確保して配置された第2の導体パターンと、第2の導体パターンにはんだ付けされてプリント基板に実装された温度検知素子と、温度検知素子の測定結果を外部へ出力するためにプリント基板に実装されたコネクタとを備え、電線接続部での接触不良によって発生し、脚部、第1の導体パターン、プリント基板及び第2の導体パターンを通じて温度検知素子に伝わった熱による温度変化を、温度検知素子が検出することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a terminal fitting including a girder having a plurality of wire connection portions to which electric wires are attached, and a leg that supports the girder, and the leg is soldered. A printed circuit board mounting terminal block for electrically connecting the electric wires attached to the electric wire connection portion of the terminal fitting mounted on the printed circuit board, including a printed circuit board having a first conductor pattern to be attached, A second conductor pattern disposed on the printed circuit board while ensuring an insulation creepage distance from the first conductor pattern; a temperature sensing element soldered to the second conductor pattern and mounted on the printed circuit board; and a temperature A connector mounted on a printed circuit board for outputting the measurement result of the sensing element to the outside, and is generated due to poor contact at the wire connection part, and the leg part, the first conductor pattern, the printed circuit board, and The temperature change due to heat transmitted to the temperature sensing element through the second conductor pattern, the temperature sensing element and detecting.
本発明によれば、電線接続用端子台を構成する端子金具の発熱をプリント基板上において低コストで検出できるという効果を奏する。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, there is an effect that heat generation of a terminal metal fitting constituting a wire connection terminal block can be detected on a printed board at a low cost.
以下に、本発明にかかるプリント基板実装端子台の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a printed circuit board mounting terminal block according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、本発明にかかるプリント基板実装端子台の実施の形態の構成を示す図であり、図1(a)は上面図、図1(b)は図1(a)におけるIb−Ib線に沿った断面図である。端子金具1は、電気伝導体(黄銅等)をプレス成形するなどして、桁部1dと脚部1cとを備えるように形成される。桁部1dは、電線接続部1bを二つ有しており、電線接続部1bの各々には、端子固定ネジ1aをねじ止めするためのネジ穴が二つ設けられている。端子金具1は、脚部1cがプリント基板9上の取付穴のはんだ付け部銅箔パターン(第1の導体パターン)2にはんだ付けされることにより、プリント基板9に固定される。プリント基板9上には、はんだ付け部銅箔パターン2の温度を検出するために、はんだ付け部銅箔パターン2と絶縁沿面距離を確保して温度検知素子実装用銅箔パターン(第2の導体パターン)3が設置され、温度検知素子実装用銅箔パターン3上に温度検知素子4(例えばサーミスタ)がはんだ付けにて実装されている。プリント基板9には、温度検知素子4から外部への出力用にコネクタ5が配置されている。
Embodiment.
1A and 1B are diagrams showing the configuration of an embodiment of a printed circuit board mounting terminal block according to the present invention. FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is an Ib-Ib line in FIG. FIG. The terminal fitting 1 is formed to have a
電線接続部1bにおいて発生した熱は、脚部1cを通じてはんだ付け部銅箔パターン2へ伝わり、プリント基板9及び温度検知素子実装用銅箔パターン3を通じて温度検知素子4へと伝わるため、プリント基板9上で温度検知素子4が温度を測定することにより、温度検知素子4は電線接続工事不良に起因する端子金具1の異常温度を検知する手段として機能する。図1(b)に示すように、はんだ付け部銅箔パターン2を桁部1dと重ならない側に拡大して、拡大した部分の裏に温度検知素子実装用銅箔パターン3を配置することにより、はんだ付け部銅箔パターン2と温度検知素子実装用銅箔パターン3との絶縁沿面距離を確保しつつ、両者を近接させることができ、温度検知素子4によって端子金具1の異常温度を検知する精度を高めることができる。
The heat generated in the electric
温度検知素子4には、プリント基板実装端子台が適用される機器を制御する電子回路がコネクタ5を通じて接続される。機器を制御する電子回路は、温度検知素子4が測定した温度と各種の制御状態情報から、電線接続端子台の異常発熱を判断する手段を備え、異常発熱と判断した場合には、プリント基板実装端子台に流れる電流を遮断し、異常を表示することで、プリント基板実装端子台の異常発熱検出機能を低コストで実現し、安全性を確保する。桁部1dの温度と温度検知素子4が測定する温度との相関関係を予め調べて記録しておき、温度検知素子4で測定した温度に基づいて電子回路が電流を遮断する制御を行うことで、温度検知素子4が端子金具1自体の温度を測定しなくても、電線接続部1bでの異常発熱を検出する機能を実現できる。
An electronic circuit that controls a device to which the printed circuit board mounting terminal block is applied is connected to the
すなわち、本実施の形態にかかるプリント基板実装端子台は、プリント基板9上の端子取付用穴部のはんだ付け部銅箔パターン2にはんだ付けした端子金具1を温度検出用伝熱体とし、はんだ付け部銅箔パターン2に近接した部分に温度検知素子4を併設することで、電線接続部での接触不良等に起因する異常加熱を検知する構造を実現しており、電線接続端子台の異常加熱時の温度検出機能を低コストで向上させることが可能となっている。
That is, the printed circuit board mounting terminal block according to the present embodiment uses the terminal fitting 1 soldered to the soldered portion
図1は、機器出力の端子としての使用例を示しており、機器メーカは、機器の出力電線端子を端子金具1に接続して出荷する。設置工事において、端子金具1には同様に負荷電線端子が接続される。プリント基板9上の端子金具1の実装用のはんだ付け部銅箔パターン2が短絡していないため、機器の出力電流は、機器の出力電線端子から端子金具1を経由して負荷電線端子に流れ、プリント基板9上のはんだ接続部2aには電流が流れない。換言すると、はんだ付け部銅箔パターン2がプリント基板9上で他の配線(他の導体パターン)と繋がっておらず、独立しているため、プリント基板9上のはんだ接続部2aには電流が流れない。
FIG. 1 shows an example of use as a device output terminal, and a device manufacturer connects an output wire terminal of a device to a terminal fitting 1 before shipment. In the installation work, the load wire terminal is similarly connected to the terminal fitting 1. Since the soldering part
プリント基板9上のはんだ接続部2aには電流が流れないことにより、端子金具1に電線端子類を取り付ける際に端子固定用ネジ1aをネジ締めするトルクによって、端子金具1の実装用のはんだ接続部2aに機械的応力が加わり、はんだ接続部2aにおいてはんだに破断が生じた場合でも、端子接続部接触不良の異常発熱発生時にはんだ破断部に放電が発生することを防ぐことができる。端子金具1のみに電流が流れることで、耐熱性・耐発火性が低い安価な基板をプリント基板9として用いることが可能となる。
Since no current flows through the
複数の電線接続部1bを持つ端子金具1をプリント基板9上にはんだ付けにて固定しているが、プリント基板9上の配線パターンには電流を流さないことで、はんだ接続部2aのはんだ破断時の発火を防ぐことが可能である。これにより、例えば、片面導体パターンなどのはんだ付け強度が低い安価な基板をプリント基板9として用いることが可能となる。
The terminal fitting 1 having a plurality of
なお、図1では、電線接続部1bを二つ有する端子金具1を例として示しているが、端子金具1に端子固定ネジ1aのねじ止め用のネジ穴を3以上設けることで容易に分岐端子金具化することもできる。また、温度検知素子4の異常温度としてプリント基板9の連続耐熱温度に設定する方法や、機器の安全性要求レベルや周囲温度によって温度検知素子4の検出方法を変更して用いることが可能であることは言うまでもない。さらに、電線接続端子台に流れる電流の通電情報を利用し電流増減時の温度変化を異常検出のパラメータとして使用することで、相対温度比較での自己検証も構成することも容易である。例えば、端子金具1を流れる電流が10Aである場合に温度検知素子4での測定結果を基に5℃の温度上昇を検出した場合には異常無しと判断し、10℃の温度上昇を検出した場合には異常ありと判断するような使い方が可能である。また、端子金具1及び温度検知素子4をプリント基板9上に複数組並べ、温度検知素子4のいずれかが異常温度検出レベルに達した場合に機器停止をするように、複数の温度検知素子4の電力出力の最大値のみを検出する回路形式をとるなど、制御回路の各種方式を容易に展開できることは言うまでもない。
In addition, in FIG. 1, although the terminal metal fitting 1 which has two electric
また、図1では、脚部1cを二つ有する形状の端子金具1を図示したが、端子金具1は、脚部1cを四つ有する形状(展開図で桁部1dの四方に脚部1cが位置する形状)であっても良い。
Further, in FIG. 1, the terminal fitting 1 having two
図2は、端子台周囲に使用する絶縁沿面距離確保用絶縁物の一例を示す図であり、図2(a)は上面図、図2(b)は側面図である。端子金具1をプリント基板9上にはんだ付けにて固定する構成において、端子台周囲に使用する絶縁沿面距離確保用絶縁物6に端子金具1を仮固定したのち、端子金具1をプリント基板9に固定することで、絶縁沿面距離確保用絶縁物6が端子台とプリント基板9との間に固定される構造をとることで絶縁沿面距離確保用絶縁物6を端子周囲に装着することができる。図2において、端子金具1は、絶縁沿面距離確保用絶縁物6の天板部6aに脚部1cを貫通させた状態で載置され、絶縁沿面距離確保用絶縁物6の端子金具仮固定用爪部7によって天板部6aとの間に挟まれた状態で仮固定されている。絶縁沿面距離確保用絶縁物6は、仕切壁6bを有しており、仕切壁6bによって端子金具1同士の絶縁沿面距離が確保される。端子金具1は、仮固定状態でプリント基板9に部品実装され、プリント基板9にはんだ付けされる。このはんだ付けにより、端子金具1とプリント基板9との間に絶縁沿面距離確保用絶縁物6が最終的に固定されることとなり、絶縁沿面距離確保用絶縁物6の脱落を防ぐことができる。
2A and 2B are diagrams showing an example of an insulating creepage distance securing insulator used around the terminal block. FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a side view. In the configuration in which the terminal fitting 1 is fixed to the printed
プリント基板実装端子台が温度検知素子4を有するため、絶縁沿面距離確保用絶縁物6には、耐熱性の比較的低い熱可塑性材料を使用することも可能であり、絶縁沿面距離確保用絶縁物6を連結した状態で製造し、使用端子数に応じて分割切断して用いる方法をとることも容易にできる。図2における絶縁沿面距離確保用絶縁物切断面8がこの切断部を示している。
Since the printed circuit board mounting terminal block has the
また、端子金具1を複数使用する場合などは、端子金具1間の絶縁距離を確保するための絶縁沿面距離確保用絶縁物6を端子金具1に仮固定できる形状とし、端子金具1をプリント基板9にはんだ付けして絶縁沿面距離確保用絶縁物6をプリント基板9に固定することで、プリント基板9にはんだ付けする前であれば、端子金具1は容易に着脱可能となる。
When a plurality of terminal fittings 1 are used, the insulation creepage distance securing insulator 6 for securing the insulation distance between the terminal fittings 1 is formed in a shape that can be temporarily fixed to the terminal fitting 1, and the terminal fitting 1 is printed on a printed circuit board. By fixing the insulating creepage distance securing insulator 6 to the printed
本実施の形態によれば、電線接続部1bを複数有する端子金具1のプリント基板9上での取付部近傍に温度検知素子4を設置することで、複数の電線配線においても端子金具1の異常発熱の検出機能を低コストで設置することが可能である。また、プリント基板9上に複数の端子金具1を高密度で配置するために、容易に装着できる絶縁沿面距離確保用絶縁物6を端子金具1に装着し、端子金具1をプリント基板9にはんだ付けすることで最終的に固定する構成においては、温度検知素子4を備えるため、絶縁沿面距離確保用絶縁物6の材料として耐熱性の比較的低い安価な熱可塑性樹脂を用いることが可能になる。
According to the present embodiment, by installing the
以上のように、本発明にかかるプリント基板実装端子台は、端子金具の異常発熱の検出機能を低コストで実現できる点で有用である。 As described above, the printed circuit board mounting terminal block according to the present invention is useful in that the function of detecting abnormal heat generation of the terminal fitting can be realized at low cost.
1 端子金具、1a 端子固定用ネジ、1b 電線接続部、1c 脚部、1d 桁部、2 はんだ付け部銅箔パターン、2a はんだ接続部、3 温度検知素子実装用銅箔パターン、4 温度検知素子、5 コネクタ、6 絶縁沿面距離確保用絶縁物、6a 天板部、6b 仕切壁、7 端子金具仮固定用爪部、8 絶縁沿面距離確保用絶縁物切断面、9 プリント基板。
1 terminal fitting, 1a terminal fixing screw, 1b wire connection part, 1c leg part, 1d girder part, 2 soldering part copper foil pattern, 2a solder connection part, 3 temperature sensing element mounting copper foil pattern, 4
Claims (4)
前記脚部がはんだ付けされる第1の導体パターンを有するプリント基板と、を含み、
前記プリント基板に実装された前記端子金具の前記電線接続部に取り付けられた電線同士を電気的に接続するプリント基板実装端子台であって、
前記プリント基板に、前記第1の導体パターンとの絶縁沿面距離を確保して配置された第2の導体パターンと、
前記第2の導体パターンにはんだ付けされて前記プリント基板に実装された温度検知素子と、
前記温度検知素子の測定結果を外部へ出力するために前記プリント基板に実装されたコネクタとを備え、
前記電線接続部での接触不良によって発生し、前記脚部、前記第1の導体パターン、前記プリント基板及び前記第2の導体パターンを通じて前記温度検知素子に伝わった熱による温度変化を、該温度検知素子が検出することを特徴とするプリント基板実装端子台。 A terminal fitting comprising a girder having a plurality of electric wire connecting parts to which electric wires are attached, and a leg that supports the girder,
A printed circuit board having a first conductor pattern to which the legs are soldered,
A printed circuit board mounting terminal block for electrically connecting the electric wires attached to the electric wire connection portion of the terminal fitting mounted on the printed circuit board,
A second conductor pattern disposed on the printed circuit board while ensuring an insulation creepage distance with the first conductor pattern;
A temperature sensing element soldered to the second conductor pattern and mounted on the printed circuit board;
A connector mounted on the printed circuit board for outputting the measurement result of the temperature sensing element to the outside;
A temperature change caused by heat transmitted to the temperature detection element through the leg portion, the first conductor pattern, the printed circuit board, and the second conductor pattern caused by poor contact at the wire connection portion is detected. A printed circuit board mounting terminal block, wherein the element is detected.
前記絶縁沿面距離確保用絶縁物は、前記脚部を貫通させて前記電線接続部を載置する天面部と、該天面部との間に前記端子金属を挟んで保持する端子金具仮固定用爪部とを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のプリント基板実装端子台。 An insulating creepage distance ensuring insulator for securing an insulating creepage distance between the plurality of terminal fittings soldered and mounted on the printed circuit board;
The insulating creepage distance securing insulator includes a top surface portion through which the leg portion is placed and the wire connection portion is placed, and a terminal metal fitting temporary fixing nail that holds the terminal metal between the top surface portion. 4. The printed circuit board mounting terminal block according to claim 1, wherein the printed circuit board mounting terminal block has a portion.
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