JP2018200823A - コネクタ装置 - Google Patents

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聡明 福原
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史憲 杉山
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Yuki Mori
祐樹 森
晃三 古庄
Kozo Furusho
晃三 古庄
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Abstract

【課題】体格の大型化を抑えつつ電流センサを具備させること。【解決手段】第１相手方端子１０１に対して電気的に接続される第１端子接続部１０ａ、第２相手方端子２０１に対して電気的に接続される第２端子接続部１０ｂ、及び、第１端子接続部１０ａと第２端子接続部１０ｂとの間に配置され、その間を電気的に接続する平板状の連結部１０ｃを有する接続端子１０と、連結部１０ｃに流れる電流を当該電流に応じた磁束に基づいて測定する電流センサ２０と、第２端子接続部１０ｂを収容する第１収容部３０ａ並びに連結部１０ｃ及び電流センサ２０を収容する第２収容部３０ｂを有する筐体３０と、を備えること。【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ装置に関する。
従来、電流センサを包含するコネクタ装置が知られている。このコネクタ装置においては、自らが備える導電体に電流が流れた際、その電流が電流センサで測定されて外部機器（電子制御装置等）に送られる。この種のコネクタ装置は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
特開２０１５−２０１４０１号公報
ところで、従来のコネクタ装置においては、２つの端子間の端子嵌合部分を流れる電流が測定されるので、その端子嵌合部分に電流センサが配置されている。故に、このコネクタ装置においては、その端子嵌合部分が収容される筐体の収容部に電流センサの収容空間も設ける必要があり、体格の大型化を招く虞がある。また、従来のコネクタ装置においては、電流センサの出力信号を外部機器に送るための信号コネクタがそれぞれのコネクタに設けられており、コネクタ同士の嵌合工程で信号コネクタ同士も嵌合させるべく、嵌合状態の信号コネクタが端子嵌合部分に配置されている。故に、このコネクタ装置においては、その端子嵌合部分と電流センサが収容される筐体の収容部に嵌合状態の信号コネクタの収容空間も設ける必要があり、体格の大型化を招く虞がある。
そこで、本発明は、体格の大型化を抑えつつ電流センサを具備させることが可能なコネクタ装置を提供することを、その目的とする。
上記目的を達成する為、本発明は、第１相手方端子に対して電気的に接続される第１端子接続部、第２相手方端子に対して電気的に接続される第２端子接続部、及び、前記第１端子接続部と前記第２端子接続部との間に配置され、その間を電気的に接続する平板状の連結部を有する接続端子と、前記連結部に流れる電流を当該電流に応じた磁束に基づいて測定する電流センサと、前記第２端子接続部を収容する第１収容部並びに前記連結部及び前記電流センサを収容する第２収容部を有する筐体と、を備えることを特徴としている。
ここで、前記電流センサは、電流の測定信号を外部機器に送信する信号出力器を備え、前記信号出力器は、前記第２収容部を成す壁体の外壁面の内の前記第１収容部側とは別の外壁面から外方に向けて突出させることが望ましい。
また、前記電流センサは、前記連結部を内方で間隔を空けて囲う筒体に対して筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部が形成されたコア主体を有し、前記連結部に流れる電流に応じた磁束を発生させる磁気コア部材と、前記ギャップ部における磁束密度に応じた信号を出力する磁気センサと、前記コア主体を外方側から囲うシールド主体を有し、前記シールド主体で前記シールド主体の内方と外方との間における磁気を遮蔽する磁気シールド部材と、を前記第２収容部の内方に配置すると共に、前記磁気センサからの出力信号に基づく電流の測定信号を外部機器に送信する信号出力器を前記第２収容部の内方から外方に渡って配置し、前記信号出力器は、前記第２収容部を成す壁体の外壁面の内の前記第１収容部側とは別の外壁面から外方に向けて突出させることが望ましい。
また、前記電流センサは、複数の前記接続端子を有する交流回路にて前記接続端子毎に設けることが望ましい。
本発明に係るコネクタ装置は、接続端子の第１端子接続部や第２端子接続部を電流の測定対象としていないので、第１相手方端子や第２相手方端子との接続状態を考慮した上で電流センサを配置する必要がない。故に、このコネクタ装置は、かかる部位での自らの体格の大型化を抑えることができ、かつ、第１接続対象機器や第２接続対象機器の体格の大型化をも抑えることができる。一方、本発明に係るコネクタ装置は、接続端子の連結部を電流の測定対象としているので、かかる部位での自らの体格の大型化を招く虞があるが、その連結部を平板状に形成した上で電流センサを配置している。故に、このコネクタ装置は、第１端子接続部や第２端子接続部を電流の測定対象とした場合と比較して、電流センサの小型化を図れるので、自らの体格の大型化を可能な限り抑えることができる。そして、このコネクタ装置は、第１接続対象機器や第２接続対象機器の形状如何で、これらの体格の大型化に与える影響を減らすことができる。以上示したように、本発明に係るコネクタ装置は、自らと相手方（第１接続対象機器、第２接続対象機器）の体格の大型化を抑えつつ電流センサを備えることができる。
図１は、実施形態のコネクタ装置を示す分解斜視図である。 図２は、実施形態のコネクタ装置を接続対象機器と共に示す斜視図である。 図３は、図２のＸ−Ｘ線断面におけるコネクタ装置の拡大図である。 図４は、接続端子と電流センサを抜き出して示すコネクタ装置の斜視図である。 図５は、電流センサを別角度から見た斜視図である。 図６は、電流センサの分解斜視図である。
以下に、本発明に係るコネクタ装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
［実施形態］
本発明に係るコネクタ装置の実施形態の１つを図１から図６に基づいて説明する。
図１から図３の符号１は、本実施形態のコネクタ装置を示す。このコネクタ装置１は、２つの接続対象機器（第１接続対象機器１００、第２接続対象機器２００）の間に配置され（図２）、その間を電気的に接続させるものである。例えば、コネクタ装置１は、駆動源としての回転機を備えた車両（電気自動車やハイブリッド車等）に搭載される場合、第１接続対象機器１００としてのインバータと第２接続対象機器２００としての回転機との間に配置される。第１接続対象機器１００は、３相交流回路の相毎に端子（以下、「第１相手方端子」という。）１０１を備えている。また、第２接続対象機器２００は、３相交流回路の相毎に端子（以下、「第２相手方端子」という。）２０１を備えている。
コネクタ装置１は、接続端子１０と電流センサ２０と筐体３０とを備える（図１から図３）。このコネクタ装置１においては、接続端子１０と電流センサ２０とが対になって筐体３０に収容されている。また、このコネクタ装置１においては、一対の接続端子１０と電流センサ２０が少なくとも１組設けられている。例えば、複数の接続端子１０を有する交流回路においては、その接続端子１０毎に電流センサ２０が設けられている。この例示のコネクタ装置１においては、第１接続対象機器１００と第２接続対象機器２００における３相交流回路の相毎に、一対の接続端子１０と電流センサ２０が設けられている。
接続端子１０は、第１接続対象機器１００と第２接続対象機器２００の同相同士を電気的に接続させるものである。この接続端子１０は、第１接続対象機器１００の第１相手方端子１０１に対して電気的に接続される第１端子接続部１０ａと、第２接続対象機器２００の第２相手方端子２０１に対して電気的に接続される第２端子接続部１０ｂと、を有している（図１、図３及び図４）。この例示の第１端子接続部１０ａは、筐体３０から突出させた状態で配置されており、第１相手方端子１０１に対して螺子止めで固定される。一方、この例示の第２端子接続部１０ｂは、第２相手方端子２０１に対して嵌合固定される。ここでは、第２端子接続部１０ｂを雌端子形状に形成し、かつ、第２相手方端子２０１を雄端子形状（具体的には雄タブ形状）に形成している。
また、接続端子１０は、第１端子接続部１０ａと第２端子接続部１０ｂとの間に配置され、その間を電気的に接続する平板状の連結部１０ｃを有している（図１、図３及び図４）。
この接続端子１０は、１つの導電部材で成形されたものであってもよく、複数の導電部材を組み付けることで形成されたものであってもよい。この例示の接続端子１０は、第１端子接続部１０ａを有する第１端子金具１１と、第２端子接続部１０ｂ及び連結部１０ｃを有する第２端子金具１２と、第１端子金具１１及び第２端子金具１２を連結させる電線１３と、を備えている（図１、図３及び図４）。第１端子金具１１は、電線１３の一端に対して物理的且つ電気的に接続される電線接続部１１ａを有している。その電線接続部１１ａは、電線１３の一端に対して加締め等で圧着固定される。第２端子金具１２は、電線１３の他端に対して物理的且つ電気的に接続される電線接続部１２ａを有している。その電線接続部１２ａは、電線１３の他端に対して加締め等で圧着固定される。第２端子金具１２においては、第２端子接続部１０ｂと電線接続部１２ａとの間に連結部１０ｃが配置されている。この例示の連結部１０ｃは、第２端子接続部１０ｂと第２相手方端子２０１との間の挿抜方向に沿う平面を有している。電線１３は、第１相手方端子１０１と第２相手方端子２０１との間における接続端子１０の芯出しのために設けられている。
電流センサ２０は、接続端子１０に流れる電流を測定するものである。この電流センサ２０は、連結部１０ｃに流れる電流を当該電流に応じた磁束に基づいて測定する。この電流センサ２０は、磁気コア部材２１と磁気センサ２２と磁気シールド部材２３とを備えている（図３、図５及び図６）。また、この電流センサ２０は、信号出力器２４を備えている（図１から図６）。
磁気コア部材２１は、連結部１０ｃに流れる電流に応じた磁束を発生させる部材であり、フェライト等の磁性材料で成形される。この磁気コア部材２１は、コア主体２１ａを有する（図３、図５及び図６）。コア主体２１ａとは、連結部１０ｃを内方で間隔を空けて囲う筒体が主たる形状となり、その筒体に対して筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部２１ｂが形成されたものである。この例示のコア主体２１ａは、角筒状の筒体における４つの壁の内の１つにギャップ部２１ｂを設けている。ギャップ部２１ｂは、その壁の中間部分において、矩形状に形成されている。
磁気コア部材２１においては、コア主体２１ａの内方に連結部１０ｃを筒軸方向に沿って挿通させ、かつ、そのコア主体２１ａの内方で連結部１０ｃをギャップ部２１ｂに対して対向配置させる。ここでは、連結部１０ｃにおける一方の平面をギャップ部２１ｂに対向配置させている。連結部１０ｃにおいては、ギャップ部２１ｂに対して対向配置されている部分が電流の測定対象の部位（以下、「電流測定対象部」という。）となる。
磁気センサ２２は、ギャップ部２１ｂにおける磁束密度に応じた信号を出力させるものである。この磁気センサ２２は、磁気検出素子を有するセンサ本体２２ａと、信号の出力を担う導電性のリード線２２ｂと、を備える（図３及び図６）。
この例示では、磁気センサ２２としてホールＩＣ（Integrated Circuit）を用いる。ホールＩＣは、図示しないが、磁気検出素子としてのホール素子と、このホール素子の出力信号を増幅させるアンプ回路と、を備える。センサ本体２２ａは、そのホール素子とアンプ回路を内包している。ホール素子は、磁束密度に応じたホール電圧の信号（出力信号）を出力する。例えば、このホール素子は、連結部１０ｃの電流測定対象部の幅方向における略中央から連結部１０ｃの平面に対する直交方向へと所定の間隔を空けた位置に設ける。ここでは、そのようなホール素子の配置が為されるように、ギャップ部２１ｂに磁気センサ２２のセンサ本体２２ａを配置している。この磁気センサ２２においては、ギャップ部２１ｂの磁束密度に応じたホール電圧の信号をホール素子が出力し、その出力信号をアンプ回路で増幅する。この磁気センサ２２においては、その増幅された出力信号をリード線２２ｂから出力する。
磁気シールド部材２３は、磁気コア部材２１のコア主体２１ａを外方側から囲うシールド主体２３ａを有するものであり（図３、図５及び図６）、そのシールド主体２３ａでシールド主体２３ａの内方と外方との間における磁気を遮蔽する。この磁気シールド部材２３は、フェライト等の磁性材料で成形される。シールド主体２３ａは、コア主体２１ａを外方側から囲う筒体が主たる形状となるものであり、筒軸方向をコア主体２１ａの筒軸方向に合わせて配置される。この例示のシールド主体２３ａは、角筒状の筒体における４つの壁の内の１つに、筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部２３ｂが形成されている。ギャップ部２３ｂは、その壁の中間部分で矩形状に形成されており、磁気コア部材２１のギャップ部２１ｂに対して、コア主体２１ａの外方側で間隔を空けて対向配置されている。
この電流センサ２０においては、磁気コア部材２１と磁気センサ２２と磁気シールド部材２３とが筐体３０の後述する第２収容部３０ｂの内方に配置されている。
信号出力器２４は、磁気センサ２２からの出力信号に基づく電流の測定信号を電子制御装置等の外部機器（図示略）に送信するものである。この信号出力器２４は、磁気センサ２２のリード線２２ｂからの出力信号が入力される回路基板２４Ａを備えている（図３、図５及び図６）。その回路基板２４Ａの回路パターン（図示略）には、リード線２２ｂが電気的に接続されている。また、信号出力器２４は、その回路パターンに対して電気的に接続される信号伝達具２４Ｂを備えている（図３、図５及び図６）。その信号伝達具２４Ｂは、外部機器に対して電気的に接続されており、磁気センサ２２からの出力信号に基づく電流の測定信号を外部機器に向けて送信する。この例示の信号伝達具２４Ｂは、電線２４Ｂ１を備えており、この電線２４Ｂ１を介して外部機器に電流の測定信号を送信する。
この信号出力器２４は、筐体３０の後述する第２収容部３０ｂの内方から外方に渡って配置する。具体的に、信号出力器２４は、その第２収容部３０ｂを成す壁体の外壁面の内の筐体３０の後述する第１収容部３０ａ側とは別の外壁面から外方に向けて突出させる。信号出力器２４においては、回路基板２４Ａが第２収容部３０ｂの内方に配置され、信号伝達具２４Ｂが第２収容部３０ｂの内方から外方に渡って配置されている。信号伝達具２４Ｂにおいては、電線２４Ｂ１を第２収容部３０ｂの外方に配置している。
筐体３０は、合成樹脂等の絶縁性材料で成形する。この筐体３０は、先に示したように、接続端子１０と電流センサ２０とが対になって収容されるものであり、その一対の接続端子１０と電流センサ２０を３組収容する。この筐体３０は、接続端子１０の第２端子接続部１０ｂを収容する第１収容部３０ａと、接続端子１０の連結部１０ｃ及び電流センサ２０を収容する第２収容部３０ｂと、を有している（図１から図３）。
第１収容部３０ａは、筒状に形成して、接続端子１０毎に設けている。この第１収容部３０ａは、第２端子接続部１０ｂが収容され且つ保持される内部空間３０ａ１を有している（図３）。第２端子接続部１０ｂは、内部空間３０ａ１の収容完了位置まで筒軸方向に沿って挿入される。この第２端子接続部１０ｂは、内部空間３０ａ１の収容完了位置まで挿入された際に、この内部空間３０ａ１に設けたランス３０ａ２によって、挿入方向とは逆向きの動きが係止される。第１収容部３０ａは、筒軸方向における一端に、内部空間３０ａ１に連通する開口部３０ａ３を有している（図３）。その開口部３０ａ３は、第２相手方端子２０１の挿入口として利用される。それぞれの第１収容部３０ａは、その開口部３０ａ３の向きを互いに合わせ、かつ、互いに間隔を空けて一列に並べている。
第２収容部３０ｂは、全ての接続端子１０の連結部１０ｃと電流センサ２０の組み合わせを一纏めに収容するべく、筒状に形成する。この第２収容部３０ｂは、全ての接続端子１０の連結部１０ｃと電流センサ２０の組み合わせが一纏めに収容される内部空間３０ｂ１を有している（図１及び図３）。この例示の内部空間３０ｂ１には、筒状の端子収容部３０ｂ２が連結部１０ｃ毎に設けられている。その端子収容部３０ｂ２は、該当する第１収容部３０ａの内部空間３０ａ１に連通させた内部空間３０ｂ２１を有しており、該当する第１収容部３０ａに対して、互いの筒軸方向を合わせた状態で連接させている。端子収容部３０ｂ２は、その筒軸方向における一端を第１収容部３０ａの筒軸方向における他端に連通させている。電流センサ２０は、この端子収容部３０ｂ２を囲うように配置し、充填したポッティング液の硬化体によって第２収容部３０ｂに保持される。
具体的に、この例示の筐体３０は、ハウジング３１とカバー３２とを備えている（図１から図３）。
ハウジング３１は、第１収容部３０ａと第２収容部３０ｂとを有する。このハウジング３１は、第２収容部３０ｂの筒軸方向における他端に開口部３１ａを有している（図３）。その開口部３１ａは、第１収容部３０ａの開口部３０ａ３とは逆側に配置されており、電流センサ２０の挿入口として利用される。信号伝達具２４Ｂは、この開口部３１ａから第２収容部３０ｂの外方に向けて突出させている。また、このハウジング３１は、端子収容部３０ｂ２の筒軸方向における他端に開口部３１ｂを有している（図３）。その開口部３１ｂは、第１収容部３０ａの開口部３０ａ３とは逆側に配置されており、接続端子１０の挿入口として利用される。
カバー３２は、ハウジング３１の開口部３１ａを塞ぎつつ、それぞれの接続端子１０における第１端子金具１１の電線接続部１１ａと電線１３とを収容する。このカバー３２は、その電線接続部１１ａと電線１３とを収容する接続端子１０毎の端子収容部３２ａと、それぞれの端子収容部３２ａの周縁に設けた鍔部３２ｂと、を有している（図１から図３）。
この例示のカバー３２は、第１カバー部材３２Ａと第２カバー部材３２Ｂとを備えている（図１から図３）。第１カバー部材３２Ａと第２カバー部材３２Ｂは、それぞれの接続端子１０の電線接続部１１ａと電線１３を挟み込むように嵌め合わせて、ハウジング３１に取り付ける。
この例示の筐体３０においては、カバー３２の鍔部３２ｂについても第２収容部３０ｂを成す壁体となる。この例示の信号出力器２４は、その鍔部３２ｂの外壁面から外方に向けて突出させる。そこで、鍔部３２ｂには、信号出力器２４の信号伝達具２４Ｂを挿通させるための切欠き部３２ｂ１が形成されている（図１から図３）。信号伝達具２４Ｂは、その切欠き部３２ｂ１を介して、第２収容部３０ｂの内方から外方に渡って配置される。
尚、この筐体３０には、ハウジング３１を鍔状に囲う板部材３３が設けられている（図１から図３）。
ここまで説明したように、本実施形態のコネクタ装置１は、接続端子１０の第１端子接続部１０ａや第２端子接続部１０ｂを電流の測定対象としていないので、第１相手方端子１０１や第２相手方端子２０１との接続状態を考慮した上で電流センサを配置する必要がない。故に、このコネクタ装置１は、かかる部位での自らの体格の大型化を抑えることができ、かつ、第１接続対象機器１００や第２接続対象機器２００の体格の大型化をも抑えることができる。一方、本実施形態のコネクタ装置１は、接続端子１０の連結部１０ｃを電流の測定対象としているので、かかる部位での自らの体格の大型化を招く虞があるが、その連結部１０ｃを平板状に形成した上で電流センサ２０を配置している。例えば、その電流センサ２０は、その平板状の連結部１０ｃを囲うように配置している。故に、このコネクタ装置１は、第１端子接続部１０ａや第２端子接続部１０ｂを電流の測定対象とした場合と比較して、電流センサ２０の小型化を図れるので、自らの体格の大型化を可能な限り抑えることができる。そして、このコネクタ装置１は、第１接続対象機器１００や第２接続対象機器２００の形状如何で、これらの体格の大型化に与える影響を減らすことができる。以上示したように、本実施形態のコネクタ装置１は、自らと相手方（第１接続対象機器１００、第２接続対象機器２００）の体格の大型化を抑えつつ電流センサ２０を備えることができる。
更に、本実施形態のコネクタ装置１は、電流センサ２０の信号出力器２４を第１端子接続部１０ａや第２端子接続部１０ｂの第１相手方端子１０１や第２相手方端子２０１との接続と関わらない場所に設けた上で、筐体３０の外方に信号伝達具２４Ｂを引き出している。故に、このコネクタ装置１は、この点からも、自らと相手方（第１接続対象機器１００、第２接続対象機器２００）の体格の大型化を抑えることができる。
また、本実施形態のコネクタ装置１は、信号出力器２４に至るまでの電流センサ２０の全ての構成を包含しているので、互いに嵌合される２つのコネクタ間に電流センサが分散配置されたものと比して、部品点数を減らすことができるので、原価の低減が可能になる。
１ コネクタ装置
１０ 接続端子
１０ａ 第１端子接続部
１０ｂ 第２端子接続部
１０ｃ 連結部
２０ 電流センサ
２１ 磁気コア部材
２１ａ コア主体
２１ｂ ギャップ部
２２ 磁気センサ
２３ 磁気シールド部材
２３ａ シールド主体
２４ 信号出力器
３０ 筐体
３０ａ 第１収容部
３０ｂ 第２収容部
１０１ 第１相手方端子
２０１ 第２相手方端子

Claims (4)

  1. 第１相手方端子に対して電気的に接続される第１端子接続部、第２相手方端子に対して電気的に接続される第２端子接続部、及び、前記第１端子接続部と前記第２端子接続部との間に配置され、その間を電気的に接続する平板状の連結部を有する接続端子と、
    前記連結部に流れる電流を当該電流に応じた磁束に基づいて測定する電流センサと、
    前記第２端子接続部を収容する第１収容部並びに前記連結部及び前記電流センサを収容する第２収容部を有する筐体と、
    を備えることを特徴としたコネクタ装置。
  2. 前記電流センサは、電流の測定信号を外部機器に送信する信号出力器を備え、
    前記信号出力器は、前記第２収容部を成す壁体の外壁面の内の前記第１収容部側とは別の外壁面から外方に向けて突出させることを特徴とした請求項１に記載のコネクタ装置。
  3. 前記電流センサは、前記連結部を内方で間隔を空けて囲う筒体に対して筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部が形成されたコア主体を有し、前記連結部に流れる電流に応じた磁束を発生させる磁気コア部材と、前記ギャップ部における磁束密度に応じた信号を出力する磁気センサと、前記コア主体を外方側から囲うシールド主体を有し、前記シールド主体で前記シールド主体の内方と外方との間における磁気を遮蔽する磁気シールド部材と、を前記第２収容部の内方に配置すると共に、前記磁気センサからの出力信号に基づく電流の測定信号を外部機器に送信する信号出力器を前記第２収容部の内方から外方に渡って配置し、
    前記信号出力器は、前記第２収容部を成す壁体の外壁面の内の前記第１収容部側とは別の外壁面から外方に向けて突出させることを特徴とした請求項１に記載のコネクタ装置。
  4. 前記電流センサは、複数の前記接続端子を有する交流回路にて前記接続端子毎に設けることを特徴とした請求項１，２又は３に記載のコネクタ装置。
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