JP2017033877A - 機電一体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気的な接続信頼性を高めることができる機電一体装置を提供すること。【解決手段】プレスフィット端子60は、溶接面61aを有する接続部61、接続部に連結された基部62、基部に対して基部の延設方向に沿って順に連結されるとともに、互いに同じ方向に延設された複数の圧入部63を有する。複数の圧入部において、回路基板と電気的に接続される第1圧入部63aよりも接続部に対して近い位置に、回路基板と電気的に接続されない第2圧入部63bが設けられている。【選択図】図4
Description
本発明は、アクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御する電子装置とが一体化され、アクチュエータの導線と電子装置の回路基板とが電気的に接続されてなる機電一体装置に関する。
アクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御する電子装置とが一体化され、アクチュエータの導線と電子装置の回路基板とが電気的に接続されてなる機電一体装置が、特許文献1に開示されている。
上記した機電一体装置では、モータ端子である雄ターミナル(アクチュエータの導線)と回路基板とが、中間導体(端子)により電気的に接続されている。中間導体の一端は、回路基板のスルーホールに挿入されて半田付けされている。このように、中間導体と回路基板の接続に半田が必要である。
また、中間導体の他端はメス形状とされ、雄ターミナルが嵌合されている。このように、中間導体として、雄ターミナルが嵌合可能な複雑な形状のものが必要となり、加工コストの増加が問題となる。
これに対し、上記した中間導体(端子)に代えてプレスフィット端子を採用することが考えられる。プレスフィット端子は、回路基板の孔部に圧入される圧入部として、間に空間部を形成するように上端及び下端が連結され、互いに対向する方向に弾性変形可能に設けられた一対の梁部を少なくとも一組有している。圧入状態で、一対の梁部は互いに近づく方向に弾性変形し、この変形による反力で回路基板に保持される。したがって、半田を用いることなく、端子と回路基板とを電気的に接続することができる。また、プレスフィット端子とアクチュエータの導線を溶接することで、端子形状を簡素化することもできる。
しかしながら、溶接する際の荷重によって圧入部における回路基板との接点が摺動し、接点表面の酸化が進行する虞がある。たとえば溶接する際の荷重によってプレスフィット端子が孔部周りに旋回すると、圧入部における回路基板との接点が摺動する。このように、回路基板の回路と導線とを電気的に接続する圧入部が摺動すると、電気的な接続信頼性を高めることができない。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、電気的な接続信頼性を高めることができる機電一体装置を提供することを目的とする。
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
開示された発明のひとつは、アクチュエータ(10,20)と、アクチュエータの駆動を制御する電子装置(30)とが一体化され、アクチュエータの導線(50)と電子装置の回路基板(31)とが電気的に接続されてなる機電一体装置であって、
回路基板と導線とを電気的に接続するプレスフィット端子(60)を備え、
プレスフィット端子は、導線が溶接される接続部(61)と、接続部に連結された基部(62)と、基部に対して基部の延設方向に沿って順に連結されるとともに、互いに同じ方向に延設された複数の圧入部(63)と、を有し、
回路基板は、複数の圧入部に対応して設けられ、対応する圧入部が圧入される複数の孔部(37)を有し、
各圧入部は、間に空間部(64)を形成するように上端及び下端が連結され、互いに対向する方向に弾性変形可能に設けられた一対の梁部(65)を少なくとも一組有しており、
複数の圧入部は、基部への連結順において、接続部に対して遠い位置に設けられ、接続部に最も遠い圧入部を少なくとも含む第1圧入部(63a)と、第1圧入部よりも接続部に近い位置に設けられ、接続部に最も近い圧入部を少なくとも含む第2圧入部(63b)と、を有し、
第1圧入部及び第2圧入部のうち、第1圧入部のみが、回路基板と電気的に接続されていることを特徴とする。
回路基板と導線とを電気的に接続するプレスフィット端子(60)を備え、
プレスフィット端子は、導線が溶接される接続部(61)と、接続部に連結された基部(62)と、基部に対して基部の延設方向に沿って順に連結されるとともに、互いに同じ方向に延設された複数の圧入部(63)と、を有し、
回路基板は、複数の圧入部に対応して設けられ、対応する圧入部が圧入される複数の孔部(37)を有し、
各圧入部は、間に空間部(64)を形成するように上端及び下端が連結され、互いに対向する方向に弾性変形可能に設けられた一対の梁部(65)を少なくとも一組有しており、
複数の圧入部は、基部への連結順において、接続部に対して遠い位置に設けられ、接続部に最も遠い圧入部を少なくとも含む第1圧入部(63a)と、第1圧入部よりも接続部に近い位置に設けられ、接続部に最も近い圧入部を少なくとも含む第2圧入部(63b)と、を有し、
第1圧入部及び第2圧入部のうち、第1圧入部のみが、回路基板と電気的に接続されていることを特徴とする。
これによれば、回路基板と電気的に接続される第1圧入部よりも接続部に対して近い位置に、回路基板と電気的に接続されない第2圧入部が設けられている。このため、溶接する際の荷重が、第1圧入部に作用する前に第2圧入部で緩和される。また、プレスフィット端子が複数の圧入部によって回路基板に固定されるため、1つの圧入部により固定される構成に較べて、変位しにくい。よって、第1圧入部の摺動を抑制できる。これにより、第1圧入部における回路基板との接点表面の酸化進行を抑制し、ひいてはプレスフィット端子の電気的な接続信頼性を高めることができる。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。以下において、回路基板に対するプレスフィット端子の圧入方向をZ方向とし、Z方向に直交する一方向をX方向と示す。また、Z方向及びY方向の両方向に直交する方向をY方向と示す。
(第1実施形態)
先ず、図1に基づき、電動コンプレッサ100の概略構成について説明する。この電動コンプレッサ100は、プレスフィット端子60により、モータ10の気密端子50と電子装置30を構成する回路基板31とを電気的に接続する点を除けば、特開2008−82279号公報に開示された電動コンプレッサと基本的に同じ構成である。したがって、特開2008−82279号公報の説明を援用することができる。
先ず、図1に基づき、電動コンプレッサ100の概略構成について説明する。この電動コンプレッサ100は、プレスフィット端子60により、モータ10の気密端子50と電子装置30を構成する回路基板31とを電気的に接続する点を除けば、特開2008−82279号公報に開示された電動コンプレッサと基本的に同じ構成である。したがって、特開2008−82279号公報の説明を援用することができる。
図1に示すように、電動コンプレッサ100は、モータ10、コンプレッサ20、及び電子装置30を備えている。なお、電動コンプレッサ100が機電一体装置に相当する。電動コンプレッサ100は、機電一体モジュール、機電一体ユニットとも称される。また、モータ10及びコンプレッサ20がアクチュエータに相当する。
モータ10(回転電機)は、回転軸12を介してコンプレッサ20を回転駆動する。モータ10は、モータハウジング11、回転軸12、ロータ13、ステータコア14、及びステータコイル15を有している。
モータハウジング11は、熱伝導性に優れる金属、たとえば鉄やアルミニウムを材料として、回転軸12を中心とする略円筒状に形成されている。回転軸12の軸線方向において、モータハウジング11の一端側には、冷媒吸入口11aが設けられている。モータハウジング11の他端側には、冷媒吐出口11bが設けられている。軸線方向に直交する方向には、モータハウジング11の外壁の一部として、電子装置30が配置される取付壁16が設けられている。本実施形態では一例として、取付壁16が、後述する回路基板31を配置するための台座16aを有している。
回転軸12は、モータハウジング11内に配置され、軸受け12aと図示しない他の軸受けにより回転自在に支持されている。回転軸12は、ロータ13から受ける回転駆動力をコンプレッサ20に伝える。軸受け12a及び他の軸受けは、モータハウジング11により支持されている。
ロータ13は、永久磁石からなる。ロータ13は、中空部を有する筒状に形成されており、中空部内には回転軸12が圧入されてロータ13及び回転軸12が固定されている。ロータ13は、ステータコア14が発生する回転磁界に基づいて、回転軸12とともに回転する。
ステータコア14は、ロータ13(回転軸12)に対して径外方向に配置されている。ステータコア14は、モータハウジング11内において略環状に形成されている。ステータコア14は、磁性体からなる。ステータコア14は、モータハウジング11の内周面により支持されている。ステータコイル15は、ステータコア14に巻回されている。
モータ10において、モータハウジング11の取付壁16とステータコア14との間には、冷媒流路11dが形成されている。冷媒流路11dは、電子装置30を冷却するために冷媒(流体)が流れる通路である。冷媒は、図1に矢印で示すように、冷媒吸入口11aから冷媒吐出口11bに向けて流れる。
コンプレッサ20としては、たとえばスクロール式やロータリ式のコンプレッサを採用することができる。コンプレッサ20は、モータ10の回転軸12からの回転駆動力によって旋回し、冷媒を吸入、圧縮、吐出する。
電子装置30は、モータ10の駆動を制御する。すなわち、電子装置30は、モータ10及びコンプレッサ20からなるアクチュエータの駆動を制御する。電子装置30は、回路基板31及びカバー32を有している。回路基板31に形成された回路は、モータ10のステータコイル15に電力を供給してモータ10を駆動するインバータを含んでいる。
回路基板31は、配線基板33及び複数の電子部品34を有している。図1では、複数の電子部品34のうちのひとつを図示している。配線基板33は、樹脂などの電気絶縁性基材に配線が配置されてなる。配線基板33は、プリント基板とも称される。電子部品34は、配線基板33における台座16aへの搭載面(以下、下面と示す)と反対の面(以下、上面と示す)に実装されている。電子部品34のうち、特に発熱量の大きい部品は、配線基板33に形成された図示しないサーマルビアを介して、取付壁16(台座16a)に放熱できるようになっている。
なお、取付壁16と配線基板33との間に、放熱ゲルなどの熱伝導部材を介在させ、熱伝導部材を介して、電子部品34の熱を取付壁16へ逃がすようにしてもよい。また、上面に実装された電子部品34とカバー32との間に熱伝導部材を介在させ、電子部品34の熱をカバー32に逃がすようにしてもよい。電子部品34の実装位置は、配線基板33の上面に限定されない。複数の電子部品34の少なくとも一部が、配線基板33の下面に実装されてもよい。さらには、発熱量の大きい電子部品34が、取付壁16に配置されてもよい。たとえばインバータを構成するスイッチング素子を、取付壁16に配置してもよい。発熱量の大きい部品を取付壁16の近くに配置する方が、放熱の点で有利である。
電動コンプレッサ100は、ステータコイル15と回路基板31(インバータ)とを電気的に接続するために、クラスタブロック40、気密端子50、及びプレスフィット端子60を備えている。
クラスタブロック40は、ステータコイル15側のコネクタを構成している。クラスタブロック40には、ステータコイル15の端部が接続されている。クラスタブロック40は、気密端子50とともに、上記した軸線方向において、ステータコア14及びコンプレッサ20の間に配置されている。
気密端子50は、モータハウジング11(取付壁16)の開口部17に嵌合されている。開口部17は、モータハウジング11の取付壁16を貫通しており、気密端子50は開口部17を閉塞している。気密端子50は密閉型端子とも称される。気密端子50を採用することにより、インバータの冷却性と、モータハウジング11の耐圧強度を同時に実現することができる。
気密端子50は、モータハウジング11の内外を貫通する3本の端子部50aを有している。端子部50aは、金属を材料としてたとえば略円柱状に形成されており、後述するZ方向に沿って延設されている。3本の端子部50aは、モータ10の三相に対応している。図1では、1本の端子部50aだけを示している。3本の端子部50aは、図1において紙面奥側に並んで配置されている。3本の端子部50aの一端側は、それぞれクラスタブロック40に接続されている。端子部50aの他端側は、それぞれ対応するプレスフィット端子60に溶接されている。図1では、1本のプレスフィット端子60だけを示している。気密端子50(端子部50a)が、アクチュエータの導線に相当する。
カバー32は、金属を材料として、回路基板31を覆うように形成されている。カバー32は、締結などの固定方法によりモータハウジング11に固定されている。カバー32とモータハウジング11(取付壁16)とにより形成される空間内に、回路基板31が収容されている。
プレスフィット端子60は、気密端子50と電子装置30の回路基板31とを電気的に接続(中継)する。詳しくは、端子部50aと回路基板31に形成された回路とを電気的に接続する。プレスフィット端子60は、銅や銅合金などの金属を母材として形成されている。母材の表面には、ニッケルなどを材料とするめっき膜が適宜形成されている。プレスフィット端子60は、金属板を所定形状に打ち抜いて形成されている。
次に、図2〜図4に基づき、プレスフィット端子60及びプレスフィット端子60による接続構造について説明する。なお、1つのプレスフィット端子60について説明するが、残りのプレスフィット端子60についても同様である。図2〜4では、接続部61と基部62との境界を破線で示している。
図2及び図3に示すように、配線基板33は、樹脂などを材料とする電気絶縁性の基材35に配線36が配置されてなる。本実施形態では、配線基板33が多層基板となっている。配線基板33(回路基板31)は、プレスフィット端子60が圧入される貫通孔37を有している。貫通孔37は、回路基板31(配線基板33)の厚さ方向、すなわちZ方向に沿って形成されている。本実施形態では、回路基板31に2つの貫通孔37が形成されている。貫通孔37が孔部に相当する。
後述する第1圧入部63aが挿入される貫通孔37の壁面には、電気的な接続機能を提供するランド38が形成されている。ランド38は、上記した配線36に連結されている。ランド38は、配線36における外部接続用の電極として形成されている。一方、後述する第2圧入部63bが挿入される貫通孔37の壁面には、電気的な接続機能を提供しないダミーランド39が形成されている。ダミーランド39は、配線36に連結されていない。すなわち、回路基板31に形成された回路とは、電気的に分離(独立)されている。これらランド38及びダミーランド39は、たとえばめっきにより形成されている。
プレスフィット端子60は、図2〜図4に示すように、接続部61、基部62、及び複数の圧入部63を有している。
接続部61には、気密端子50の端子部50aが溶接されている。端子部50aは、接続部61の溶接面61aに溶接されている。本実施形態において、接続部61は、X方向に沿って延設されている。そして、接続部61において、プレスフィット端子60の板厚方向、すなわち打ち抜いた金属板の板厚方向における表面の一方が、溶接面61aとなっている。このため、溶接面61aは、Y方向に直交している。そして、この溶接面61aに、Z方向に延設された端子部50aの外周面が溶接されている。したがって、端子部50aと接続部61とが交差している。
基部62は、接続部61に連結されている。基部62は、接続部61と圧入部63とをつなぐ部分である。本実施形態において、基部62は、接続部61の延設方向と同一方向、すなわちX方向に沿って延設されている。したがって、基部62において、プレスフィット端子60の板厚方向はY方向となっている。接続部61及び基部62は、X方向を長手方向とする角柱状をなしており、角柱の一端側が接続部61、他端側が基部62となっている。このため、接続部61及び基部62には屈曲部分が存在しない。接続部61及び基部62は、同一平面(ZX面)に位置している。
複数の圧入部63は、基部62に対して基部62の延設方向に沿って順に連結されている。複数の圧入部63は、基部62に対して互いに並列に設けられている。複数の圧入部63は、互いに同じ方向に延設されている。本実施形態では、X方向に延設された基部62に対して、同じ構造の圧入部63が、X方向に並んで連結されている。各圧入部63は、Z方向に延設されている。
各圧入部63は、対応する貫通孔37に対して圧入される。圧入部63は、空間部64(開口部)を有している。圧入部63において、プレスフィット端子60の板厚方向はY方向である。このため、基部62と圧入部63との間には曲げ部分が存在しない。圧入部63も、接続部61及び基部62と同じ平面(ZX面)に位置している。
空間部64はY方向に貫通している。空間部64は、Z方向、すなわちプレスフィット端子60の圧入方向に延設されている。圧入方向は、換言すれば、回路基板31(配線基板33)の厚さ方向である。空間部64は、たとえば貫通孔37の貫通長さよりも若干長く設けられている。
各圧入部63は、一対の梁部65を少なくとも一組有している。本実施形態では、各圧入部63が、一対の梁部65を一組有している。一対の梁部65は、お互いの対向方向(並び方向)、すなわちX方向において間に空間部64を形成するように、上端同士及び下端同士がそれぞれ連結されている。図3及び図4に示す符号66は上端連結部であり、符号67は下端連結部である。一対の梁部65は、接続部61の延設方向であるX方向に弾性変形可能に設けられている。
X方向において、一対の梁部65の外表面間のうち、最も距離が長い部分の長さ、すなわち端子幅は、圧入前の状態で、貫通孔37の内径よりも広くなっている。圧入状態で、一対の梁部65はお互いに近づく方向(X方向)に弾性変形し、梁部65の弾性変形による反力が貫通孔37の壁面に作用する。これにより、プレスフィット端子60は回路基板31に保持される。
一対の梁部65は、上端連結部66から下端連結部67に向けて端子幅が徐々に広がり、その途中から下端連結部67に向けて端子幅が徐々に狭くなっている。梁部65のうち、貫通孔37内に配置された部分の少なくとも一部が、ランド38又はダミーランド39との接点となっている。
上端連結部66は、空間部64よりも基部62側の部分である。上端連結部66は、基部62に連なっている。上端連結部66は、Z方向に沿って延設されている。このため、各圧入部63と基部62とのなす角度は、それぞれ略90度となっている。このように、圧入部63は基部62に対して略90度の角度で屈曲されている。
下端連結部67は、空間部64よりも貫通孔37への挿入先端側の部分である。下端連結部67の幅、すなわちX方向の長さは、貫通孔37の内径よりも狭くなっている。下端連結部67は、貫通孔37内にプレスフィット端子60を導く部分であるため、導入部とも称される。
複数の圧入部63は、第1圧入部63a及び第2圧入部63bを有している。第1圧入部63aは、ランド38の形成された貫通孔37に圧入される。第2圧入部63bは、ダミーランド39の形成された貫通孔37に圧入される。このため、圧入部63のうち、第1圧入部63aのみが、回路基板31と電気的に接続されている。すなわち、第1圧入部63aのみが、回路基板31の回路と電気的に接続されている。
第1圧入部63aは、基部62への連結順において、接続部61に対して最も遠い圧入部63を少なくとも含んでいる。第1圧入部63aを除く圧入部63が第2圧入部63bとされ、第2圧入部63bは、接続部61に対して最も近い圧入部63を少なくとも含んでいる。第1圧入部63aは、基部62への連結順において、接続部61に対して遠い位置に設けられており、第2圧入部63bは、接続部61に対して第1圧入部63aよりも近い位置に設けられている。本実施形態では、複数の圧入部63として、第1圧入部63aをひとつと、第2圧入部63bをひとつ有している。すなわち、プレスフィット端子60が圧入部63を二つ有している。
次に、図5に基づき、プレスフィット端子60による接続方法について説明する。図5では、一対の梁部65(圧入部63)の弾性変形方向を両端矢印で示している。
先ず、上記したプレスフィット端子60の圧入部63を、回路基板31の対応する貫通孔37に圧入する。そして、モータハウジング11(取付壁16)に取り付けられた気密端子50とプレスフィット端子60との抵抗溶接を行う。
図5に示すように、Y方向に直交する溶接面61aに対し、Z方向に延設された端子部50aの外周面が接触するように、一対の電極70,71により、Y方向から接続部61及び端子部50aを挟んで圧着状態にする。図5では、一例として、電極71をY方向に移動させ、圧着状態にする。プレスフィット端子60の接続部61には、白抜き矢印で示すようにY方向の荷重が作用する。
この圧着状態で、電極70,71間に電流を流し、その抵抗熱(ジュール熱)で溶接する。以上により、気密端子50(モータ10)と回路基板31とを電気的に接続することができる。抵抗溶接は、スポット溶接とも称される。
次に、上記した電動コンプレッサ100の効果、すなわちプレスフィット端子60による接続構造の効果について説明する。
図6は、溶接面が、圧入部の圧入方向及び圧入部の弾性変形方向の両方向に直交する方向と交差するように設けられたプレスフィット端子を用いた場合の、抵抗溶接を示す図である。すなわち、図6は、従来の抵抗溶接を示す参考例である。図6に示す参考例では、本実施形態の要素と共通乃至関連する要素に対し、本実施形態の要素の符号に100を加算した符号を付与している。図6では、加重印加後の接続部161の延設方向をX方向と示している。図6では、加重印加前のプレスフィット端子160及び電極171を破線で示している。
図6に示す参考例では、プレスフィット端子160の接続部161及び基部162の延設方向が同一方向である。また、図示しない圧入部の弾性変形方向も接続部161の延設方向と同じ方向となっている。気密端子150の端子部150aは、第1実施形態同様、Z方向に延設されている。したがって、溶接面161aに端子部150aの外周面を圧着させる際、接続部161は、一対の電極170,171から白抜き矢印で示すようにY方向の荷重を受ける。
このため、プレスフィット端子160は、貫通孔137の中心周りに旋回(回転)してしまう。図示しない圧入部も貫通孔137内で旋回する。このとき、圧入部における回路基板131との接点が摺動し、接点表面において酸化が進行してしまう。なお、上記した直交に限らず、溶接面161aがY方向と交差すると、プレスフィット端子160は、貫通孔137の中心周りに旋回(回転)してしまう。
図7は、本発明者によるプレスフィット端子の耐力の試験結果を示している。耐力(N)は、外力を印加したときに圧入部を所定位置に保持できる外力の最大値、すなわち保持力とも言える。図6に示すように、圧入方向であるZ方向に外力を印加したときの耐力に対し、プレスフィット端子が旋回するように、図6の参考例同様Y方向に外力を印加したときの耐力は、1/12程度であった。この結果から、プレスフィット端子は旋回に対する耐力が低いことが明らかとなった。すなわち、溶接する際にプレスフィット端子の旋回を抑制することが、圧入部の摺動を抑制する上で重要であることが明らかとなった。
これに対し、本実施形態では、プレスフィット端子60が、基部62に対して基部62の延設方向に沿って順に連結されるとともに、互いに同じ方向に延設された複数の圧入部63を有している。そして、回路基板31(の回路)と電気的に接続される第1圧入部63aよりも接続部61に対して近い位置に、回路基板31と電気的に接続されない第2圧入部63bが設けられている。このため、溶接する際の荷重が、第1圧入部63aに作用する前に第2圧入部63bで緩和される。また、プレスフィット端子60が複数の圧入部63によって回路基板31に固定されているため、1つの圧入部により固定される構成に較べて、溶接する際の荷重に対する耐力が上がり、第1圧入部が変位しにくい。よって、第1圧入部63aの摺動を抑制できる。これにより、圧入部63(63a)における回路基板31との接点表面の酸化進行を抑制し、ひいてはプレスフィット端子60の電気的な接続信頼性を高めることができる。
特に、溶接面61aが、第1圧入部63aの圧入方向(Z方向)及び第1圧入部63aの弾性変形方向(X方向)の両方向に直交する方向(Y方向)と交差していると、溶接する際の荷重が、プレスフィット端子60を貫通孔37の中心周りに旋回させるように作用する。しかしながら、上記構成によれば、プレスフィット端子60の旋回、すなわち第1圧入部63aの旋回を抑制することができる。したがって、第1圧入部63aの摺動を抑制し、ひいてはプレスフィット端子60の電気的な接続信頼性を高めることができる。
なお、接続部61の延設方向は、X方向に限定されるものではない。また、溶接面61aもY方向に直交するものに限定されるものではない。たとえば図8の第1変形例に示すように、端子部50aの延設方向と接続部61の延設方向が平行となるように、端子部50aと接続部61が溶接されてもよい。図8では、一例として、溶接面61aを上記実施形態と反対の面としている。
図8では、接続部61に対して基部62が屈曲されている。接続部61は、Z方向に延設されており、基部62は、X方向に延設されている。基部62と接続部61との間には屈曲部分が存在するものの、曲げ加工部分は存在しない。基部62及び接続部61は、同一平面(ZX面)に位置している。接続部61は、基部62に対して略90度の角度で屈曲されている。接続部61の表面のうち、Y方向に直交する面のひとつが溶接面61aとなっている。すなわち、プレスフィット端子60全体が、同一平面(ZX面)に位置している。このような構成を採用しても、上記した効果を奏することができる。また、プレスフィット端子60の曲げ加工を不要とすることができる。
これに対し、本実施形態では、基部62が、接続部61に連なって接続部61の延設方向であるX方向に延びている。また、各圧入部63の弾性変形方向が、接続部61の延設方向と同じX方向となっている。そして、接続部61の溶接面61aが、弾性変形方向であるX方向に平行となっている。このため、Z方向に延びる端子部50aに対し、接続部61が交差している(図2参照)。より詳しくは、端子部50aの延設方向と接続部61の延設方向が直交している。したがって、端子部50aと接続部61とが相対的に位置ずれしても、端子部50aと接続部61を溶接することができる。たとえば、モータハウジング11に組み付けた状態で、所定位置に対して端子部50aがX方向に位置ずれしていても、端子部50aと接続部61を溶接することができる。また、プレスフィット端子60の曲げ加工を不要とすることもできる。
なお、直交以外の交差状態を採用することもできる。接続部61が、Z方向及びX方向に対して傾いて延設されてもよい。たとえばZ方向に対して45度、X方向に対して45度の角度をなすように延設された接続部61を採用することもできる。
さらには、上記した第1変形例において、X方向に直交する面、すなわち圧入部63の弾性変形方向に直交する面を溶接面61aとしてもよい。溶接する際の荷重は、接続部61に対してX方向に作用する。したがって、溶接する際の荷重は、各圧入部63に対して、弾性変形方向であるX方向に作用する。このため、上記した効果と相俟って、溶接する際の圧入部63(接点)の摺動をより効果的に抑制することができる。
また、各圧入部63が対応する貫通孔37に圧入されつつ、第1圧入部63aのみが回路基板31と電気的に接続される構成としては、たとえば第2圧入部63bを構成する梁部65の外表面に、電気絶縁性のコーティングを施した構成が考えられる。それ以外にも、第2圧入部63bが圧入される貫通孔37には、めっきを施さない構成が考えられる。前者の場合、コーティング工程が増加し、後者の場合、めっきの際にマスキングが必要となる。
これに対し、本実施形態では、第1圧入部63aが圧入される貫通孔37の壁面には、配線36と電気的に接続されたランド38が形成され、第2圧入部63bが圧入される貫通孔37の壁面には、配線36と接続されないダミーランド39が形成されている。上記したコーティングやマスキングが不要となるため、製造工程を簡素化することができる。
(第2実施形態)
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電動コンプレッサ100及びプレスフィット端子60による接続構造と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電動コンプレッサ100及びプレスフィット端子60による接続構造と共通する部分についての説明は省略する。
図9に示すように、本実施形態のプレスフィット端子60において、基部62における第2圧入部63bの連結部分が、接続部61に対して屈曲されている。詳しくは、基部62に対して略90度の角度をなすように、接続部61が板厚方向において屈曲されている。接続部61はX方向に延設されており、基部62における第2圧入部63bの連結部分はY方向に延設されている。このように、接続部61と基部62との間に、曲げ加工部分が存在する。なお、図9でも、一例として、溶接面61aを第1実施形態と反対の面としている。
上記した板厚方向の曲げにより、第2圧入部63bの弾性変形方向が、接続部61の延設方向であるX方向に直交している。すなわち、第2圧入部63bの弾性変形方向は、Y方向となっている。また、接続部61の溶接面61aが、第2圧入部63bの弾性変形方向であるY方向に対して直交している。
なお、基部62は、第1圧入部63aの連結部分と第2圧入部63bの連結部分の間に曲げ加工部分を有している。第1圧入部63aの連結部分は、第2圧入部63bの連結部分に対して略90度の角度で曲げ加工されている。このため、基部62における第1圧入部63aの連結部分はX方向に延設されている。基部62及び接続部61は、Z方向から見たときにクランク状をなしている。また、第1圧入部63aは、第1実施形態同様、弾性変形方向がX方向となっている。
このような構成では、図10に示すように、溶接する際の荷重(白抜き矢印)が接続部61に対してY方向に作用する。したがって、溶接する際の荷重は、第2圧入部63bに対して弾性変形方向(両端矢印)であるY方向に作用する。すなわちX方向には作用しない。したがって、第1圧入部63aに作用する前に、溶接する際の荷重を第2圧入部63bで効果的に緩和させることができる。換言すれば、第1圧入部63aにかかる荷重を、より低減することができる。また、第2圧入部63bが旋回しにくい配置であるため、複数の圧入部63全体でみても、より旋回しにくい。よって、第1圧入部63aの旋回を効果的に抑制することができる。すなわち、プレスフィット端子60の電気的な接続信頼性をさらに高めることができる。
なお、図11の第2変形例に示すように、基部62全体を、接続部61に対して屈曲させた構成を採用することもできる。図11では、基部62の全体がY方向に延設されている。そして、第2圧入部63bだけでなく、第1圧入部63aも弾性変形方向がY方向となっている。これによれば、溶接する際の荷重が、第1圧入部63aに対して弾性変形方向であるY方向に作用する。すなわちX方向には作用しない。よって、第1圧入部63aの旋回をさらに効果的に抑制することができる。なお、図11でも、溶接面61aを、第1実施形態と反対の面としている。
(第3実施形態)
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電動コンプレッサ100及びプレスフィット端子60による接続構造と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電動コンプレッサ100及びプレスフィット端子60による接続構造と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態では、プレスフィット端子60の基部62が、外力に対して変形し、その外力を緩和する応力緩和部を有している。図12に示す例では、応力緩和部として、基部62の他の部分よりも薄い部分とされた薄肉部68aを有している。薄肉部68aは、Y方向の厚さ、すなわちプレスフィット端子60の板厚方向の厚さが、他の部分よりも薄くされている。それ以外の構成は、第1実施形態(図4参照)と同じである。本実施形態では、薄肉部68aがプレス加工によって、他の部分よりも薄い部分とされている。なお、図12でも、溶接面61aを、第1実施形態と反対の面としている。
このような構成を採用すると、溶接する際の荷重(白抜き矢印)が接続部61に対してY方向に作用し、接続部61がY方向に変位しても、薄肉部68aがY方向に変形しやすい。これにより、圧入部63に作用する荷重を低減することができる。したがって、第1圧入部63aの旋回を抑制し、ひいてはプレスフィット端子60の電気的な接続信頼性を高めることができる。
なお、薄肉部68aの個数は特に限定されない。基部62に複数の薄肉部68aが設けられてもよい。たとえば、基部62において、第1圧入部63aと第2圧入部63bの間に設けられてもよい。薄肉部68aの形成方法はプレス加工に限定されない。それ以外にも、たとえばエッチングにより形成することもできる。
図13の第3変形例に示すように、応力緩和部として曲げ部68bを採用することもできる。応力緩和部は、2つの曲げ部68bを有している。各曲げ部68bは、略U字状をなしており、接続部61の延設方向であるX方向に曲げられている。2つの曲げ部68bは、X方向であって互いに反対側に曲げられている。2つの曲げ部68bは、互いに連続して設けられており、略S字状をなしている。なお、図13でも、溶接面61aを、第1実施形態と反対の面としている。
このような構成を採用すると、溶接する際の荷重(白抜き矢印)が接続部61に対してY方向に作用し、接続部61がY方向に変位しても、曲げ部68bがY方向に変形しやすい。これにより、圧入部63に作用する荷重を低減することができる。したがって、第1圧入部63aの旋回を抑制し、ひいてはプレスフィット端子60の電気的な接続信頼性を高めることができる。
なお、2つの曲げ部68bを間隔をあけて設けることもできる。また、曲げ部68bの個数は特に限定されない。曲げ部68bを1つのみとしてもよいし、3つ以上の曲げ部68bを採用することもできる。
曲げ部68bの形状は、略U字状に限定されない。溶接する際の荷重によって変形可能な形状であれば採用することができる。たとえば略くの字状の曲げ部68bを採用することもできる。
さらには、薄肉部68aと曲げ部68bをともに備える構成を採用することもできる。
上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
機電一体装置として、電動コンプレッサ100の例を示したが、これに限定されるものではない。機電一体装置としては、アクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御する電子装置とが一体化され、アクチュエータの導線と電子装置の回路基板とが電気的に接続されたものであればよい。たとえば、アクチュエータとしてのモータ(回転電機)と、モータの駆動を制御する電子装置が一体化されたもの、すなわちモータにより駆動される駆動対象を含まない構成を採用することもできる。
孔部として貫通孔37の例を示したが、これに限定されない。配線基板33(回路基板31)に形成された未貫通孔を孔部とし、この未貫通孔に圧入部63が圧入される構成にも適用することができる。
圧入部63が一対の梁部65を一組有する例を示したが、これに限定されない。各圧入部63は、一対の梁部65を少なくとも一組有せばよい。たとえば圧入方向であるZ方向において2つの空間部64が互いに離れて形成され、これにより一対の梁部65を二組有する、換言すれば二対の梁部65を有する構成としてもよい。
10…モータ、11…モータハウジング、11a…冷媒吸入口、11b…冷媒吐出口、11d…冷媒流路、12…回転軸、12a…軸受け、13…ロータ、14…ステータコア、15…ステータコイル、16…取付壁、16a…台座、17…開口部、20…コンプレッサ、30…電子装置、31…回路基板、32…カバー、33…配線基板、34…電子部品、35…基材、36…配線、37…貫通孔、38…ランド、39…ダミーランド、40…クラスタブロック、50…気密端子、50a…端子部、60…プレスフィット端子、61…接続部、61a…溶接面、62…基部、63…圧入部、63a…第1圧入部、63b…第2圧入部、64…空間部、65…梁部、66…上端連結部、67…下端連結部、68a…薄肉部、68b…曲げ部、70,71…電極、100…電動コンプレッサ
Claims (8)
- アクチュエータ(10,20)と、前記アクチュエータの駆動を制御する電子装置(30)とが一体化され、前記アクチュエータの導線(50)と前記電子装置の回路基板(31)とが電気的に接続されてなる機電一体装置であって、
前記回路基板と前記導線とを電気的に接続するプレスフィット端子(60)を備え、
前記プレスフィット端子は、前記導線が溶接される接続部(61)と、前記接続部に連結された基部(62)と、前記基部に対して前記基部の延設方向に沿って順に連結されるとともに、互いに同じ方向に延設された複数の圧入部(63)と、を有し、
前記回路基板は、前記複数の圧入部に対応して設けられ、対応する前記圧入部が圧入される複数の孔部(37)を有し、
各圧入部は、間に空間部(64)を形成するように上端及び下端が連結され、互いに対向する方向に弾性変形可能に設けられた一対の梁部(65)を少なくとも一組有しており、
前記複数の圧入部は、前記基部への連結順において、前記接続部に対して遠い位置に設けられ、前記接続部に最も遠い前記圧入部を少なくとも含む第1圧入部(63a)と、前記第1圧入部よりも前記接続部に近い位置に設けられ、前記接続部に最も近い前記圧入部を少なくとも含む第2圧入部(63b)と、を有し、
前記第1圧入部及び前記第2圧入部のうち、前記第1圧入部のみが、前記回路基板と電気的に接続されていることを特徴とする機電一体装置。 - 前記回路基板は、前記第1圧入部が圧入される前記孔部の壁面に形成され、電気的な接続機能を提供するランド(38)と、前記第2圧入部が圧入される前記孔部の壁面に形成され、電気的な接続機能を提供しないダミーランド(39)、とを有することを特徴とする請求項1に記載の機電一体装置。
- 前記基部は、前記接続部に連なって前記接続部の延設方向に沿って延びており、
各圧入部の弾性変形方向が、前記接続部の延設方向とされ、
前記接続部において前記導線が溶接される面である溶接面(61a)が、前記弾性変形方向に平行となっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の機電一体装置。 - 前記基部における少なくとも前記第2圧入部の連結部分が、前記接続部に対して屈曲され、
前記第2圧入部の弾性変形方向が、前記接続部の延設方向に直交し、
前記接続部において前記導線が溶接される溶接面(61a)が、前記第2圧入部の弾性変形方向に対して直交していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の機電一体装置。 - 前記導線と前記接続部とが交差していることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の機電一体装置。
- 前記基部は、応力緩和部を有していることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の機電一体装置。
- 前記応力緩和部として、前記基部の他の部分よりも薄い部分とされた薄肉部(68a)を有することを特徴とする請求項6に記載の機電一体装置。
- 前記応力緩和部として、曲げ部(68b)を有することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の機電一体装置。
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JP2015155348A JP2017033877A (ja) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | 機電一体装置 |
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JP2017033876A (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 株式会社デンソー | 機電一体装置 |
WO2018155629A1 (ja) | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル、ショベルの制御方法及び携帯情報端末 |
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2015
- 2015-08-05 JP JP2015155348A patent/JP2017033877A/ja active Pending
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