JP2019096527A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、コネクタ側端子の機器側端子への位置合わせ作業の煩雑さを解消することのできるコネクタを提供する。【解決手段】本明細書が開示するコネクタ１０は、電力変換器３０（電気機器）のコネクタ受け口３１に取り付けられるコネクタハウジング１１と、コネクタハウジング１１に支持されているコネクタ側端子２３、２７を備えている。コネクタ側端子２３は、可撓性を有する編組線２２を介してコネクタハウジング１１に片持ち支持されている。コネクタハウジング１１には、コネクタ側端子を系脱可能に係止する係止部（突起１３、１４）が設けられている。【選択図】図４

Description

本明細書が開示する技術は、電気機器に接続されるコネクタに関する。

特許文献１、２に、電気機器に接続されるコネクタが開示されている。コネクタは、ケーブルの先端に備えられているコネクタ側端子を、電気機器のコネクタ受け口に配置されている機器側端子に電気的に接続する。ケーブルには、正極線と負極線があるので、コネクタは、少なくとも２個のコネクタ側端子の夫々を、対応する機器側端子に接続する。特許文献１のコネクタは、２個のコネクタ側端子を備えている。夫々のコネクタ側端子は、先端にスリットが設けてある。機器側端子はボルトで固定されている。特許文献１のコネクタは、コネクタをコネクタ受け口に差し込むと、コネクタ側端子のスリットがボルトに差し込まれるようになっている。特許文献２のコネクタは、インバータ用のコネクタであり、三相交流を伝送するため３個のコネクタ側端子を備えている。夫々のコネクタ側端子は、可撓性および導電性を有する編組線を介してコネクタハウジングに片持ち支持されている。

特開２０１１−１３４６５４号公報 特開２０１７−１０７７０５号公報

特許文献１のコネクタでは、コネクタ側端子がコネクタハウジングに剛に固定されている。従って、コネクタ側端子と機器側端子（ボルト）の位置がずれていると、コネクタ側端子のスリットが機器側端子のボルトに嵌合しないおそれがある。一方、特許文献２のコネクタでは、コネクタ側端子は、可撓性を有する編組線を介してコネクタハウジングに片持ち支持されているため、機器側端子の位置に合わせてコネクタ側端子を動かすことができる。ただし、編組線が柔らかすぎると、コネクタ側端子が揺れ易くなり、機器側端子への接続作業が煩わしくなる。編組線が硬すぎると、コネクタ側端子は揺れ難くはなるが、逆に、機器側端子の位置へ動かし難くなる。本明細書は、コネクタ側端子の機器側端子への位置合わせ作業の煩雑さを解消することのできるコネクタを提供する。

本明細書が開示するコネクタは、電気機器のコネクタ受け口に取り付けられるコネクタハウジングと、コネクタハウジングに支持されているコネクタ側端子を備えている。コネクタ側端子は、可撓性部材を介してコネクタハウジングに片持ち支持されている。コネクタハウジングには、コネクタ側端子を系脱可能に係止する係止部が設けられている。係止部は、例えば、コネクタ側端子を引っ掛けると可撓性部材に荷重が加わるように設けられた突起でよい。突起にコネクタ側端子を引っ掛けると、可撓性部材の反力によって、コネクタ側端子が突起に係止される。コネクタ側端子をコネクタハウジングに係止することができるので、適度に柔らかい可撓性部材を採用しても、機器側端子と接続する前にコネクタ側端子が過度に揺れることがない。また、適度に柔らかい可撓性部材を採用することで、機器側端子への位置合わせも容易となる。本明細書が開示するコネクタは、コネクタ側端子の機器側端子への位置合わせ作業が容易である。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のコネクタが採用される機器（電力変換器）とその周辺機器のブロック図である。 電力変換器に接続されたコネクタの斜視図である。 電力変換器から外したコネクタの斜視図である。 正極コネクタ端子をコネクタハウジングから外した状態を示す図である。 コネクタの斜視図である。

図面を参照して実施例のコネクタを説明する。実施例のコネクタは、電気自動車の電力変換器に別の機器のケーブルを接続するコネクタである。まず、電力変換器について説明する。図１に電力変換器３０とその周辺機器のブロック図を示す。電力変換器３０は、電気自動車に搭載される。電力変換器３０は、電源の電力を走行用のモータ８の駆動電力に変換する。電力変換器３０は、また、電源の電力を、エアコンコンプレッサ９の駆動電力にも変換する。電源は、バッテリ４３と、燃料電池４２である。

電力変換器３０は、電圧コンバータ回路２と、２組のインバータ回路７ａ、７ｂと、平滑コンデンサ５を備えている。電圧コンバータ回路２は、バッテリ４３の電力を昇圧してインバータ回路７ａ、７ｂに供給する昇圧機能と、インバータ回路７ａから送られる回生電力を降圧してバッテリ４３に供給する降圧機能を有している。電圧コンバータ回路２は、フィルタコンデンサ３、リアクトル４、２個のパワートランジスタ６ａ、６ｂと、２個のダイオードで構成される。２個のパワートランジスタ６ａ、６ｂは直列に接続されており、夫々のパワートランジスタにダイオードが逆並列に接続されている。図１の電圧コンバータ回路２の構成と機能はよく知られているので、詳しい説明は省略する。

インバータ回路７ａは、６個のパワートランジスタ６ｃ−６ｈと、６個のダイオードで構成される。６個のパワートランジスタ６ｃ−６ｈは、２個ずつ、直列に接続される。３組の直列接続（２個のパワートランジスタの直列接続）が、正極線４５ａと負極線４５ｂの間に並列に接続されている。正極線４５ａと負極線４５ｂは、電圧コンバータ回路２の高電圧側の正極端子と負極端子に夫々接続されている。３組の直列接続の夫々の中点から交流が出力され、走行用のモータ８に供給される。

インバータ回路７ｂは、６個のパワートランジスタ６ｉ−６ｎと、６個のダイオードで構成される。６個のパワートランジスタ６ｉ−６ｎは、２個ずつ、直列に接続される。３組の直列接続（２個のパワートランジスタの直列接続）が、正極線４５ａと負極線４５ｂの間に並列に接続されている。３組の直列接続の夫々の中点から交流が出力され、エアコンコンプレッサ９に供給される。インバータ回路７ａ、７ｂの構成と動作も良く知られているので、詳しい説明は省略する。

電圧コンバータ回路２と２組のインバータ回路７ａ、７ｂの間に平滑コンデンサ５が並列に接続されている。平滑コンデンサ５は、電圧コンバータ回路２と２組のインバータ回路７ａ、７ｂの間を流れる電流の脈動を抑える目的で備えられている。

図１によく示されているように、電力変換器３０は、２個のパワートランジスタの直列接続を７組備えている。７組の直列接続は、正極線４５ａと負極線４５ｂの間で並列に接続されている。さらにその正極線４５ａと負極線４５ｂの間に、平滑コンデンサ５が接続されている。詳しいハードウエア構成の説明は省略するが、電力変換器３０が備える１４個のパワートランジスタ６ａ−６ｎは、２個ずつが一つのパッケージに収容されており、そのパッケージの内部で２個のパワートランジスタは直列に接続されている。２個のパワートランジスタを収容したパッケージはパワーモジュールと呼ばれる。電力変換器３０は、７個のパワーモジュールを備えている。

電力変換器３０には、バッテリ４３のほか、燃料電池４２が接続されている。燃料電池４２は、昇圧コンバータ４１を介して電力変換器３０に接続されている。より具体的には、燃料電池４２は、昇圧コンバータ４１を介して、正極線４５ａと負極線４５ｂに接続されている。昇圧コンバータ４１は、燃料電池４２の出力電圧を、電圧コンバータ回路２の出力電圧まで高める。

昇圧コンバータ４１から延びるパワーケーブル２０の先端にコネクタ１０が取り付けられており、そのコネクタ１０が電力変換器３０のコネクタ受け口３１に取り付けられる。コネクタ受け口では、正極バスバ３２とコンデンサバスバ３３が正極ケーブル２１と接続され、負極バスバ３４が負極ケーブル２５と接続される。詳しいハードウエア構造は省略するが、正極バスバ３２は、先に述べた正極線４５ａに相当し、７個のパワーモジュールの正極端子を接続する。負極バスバ３４は、先に述べた負極線４５ｂに相当し、７個のパワーモジュールの負極端子を接続する。コンデンサバスバ３３は、その一端が平滑コンデンサ５の一方の電極に接続されており、他端が、コネクタ受け口３１にて、正極バスバ３２とともにパワーケーブル２０の正極ケーブル２１に電気的に接続される。

図２−図５を参照して実施例のコネクタ１０を説明する。図２に、電力変換器３０に接続されたコネクタ１０の斜視図を示す。図３に、電力変換器３０から外したコネクタ１０の斜視図を示す。

コネクタ１０は、樹脂製のコネクタハウジング１１と、正極コネクタ端子２３と負極コネクタ端子２７を備えている。コネクタハウジング１１にパワーケーブル２０が接続される。パワーケーブル２０は、正極ケーブル２１と負極ケーブル２５を含む。正極ケーブル２１の先端に正極コネクタ端子２３が接続され、負極ケーブル２５の先端に負極コネクタ端子２７が接続される。

コネクタハウジング１１は、枠部１２を備えている。コネクタ１０が電力変換器３０のコネクタ受け口３１に取り付けられると、枠部１２はコネクタ受け口３１に対向する。枠部１２の内側に、正極コネクタ端子２３と負極コネクタ端子２７が配置される。正極コネクタ端子２３が、正極バスバ３２及びコンデンサバスバ３３と接続され、負極コネクタ端子２７が負極バスバ３４と接続される。

正極コネクタ端子２３にはネジ３９が挿通される孔２３ａが設けられており、負極コネクタ端子２７には、ネジ３８が挿通される孔２７ａが設けられている。孔２３ａ、２７ａの代わりにスリットが設けられていてもよい。一方、図２、図３に示されているように、電力変換器３０のコネクタ受け口３１に、正極バスバ３２、負極バスバ３４、コンデンサバスバ３３の夫々の先端が露出している。正極バスバ３２の先端とコンデンサバスバ３３の先端には、ネジ３９が挿通される貫通孔が設けられており、両方のバスバは、貫通孔が一致するように重ねられている。負極バスバ３４の先端には、ネジ３８が挿通される貫通孔が設けられている。正極バスバ３２、負極バスバ３４、コンデンサバスバ３３の貫通孔の後ろ側には、ネジ３８、３９を固定する台座３５が設けられている。正極バスバ３２とコンデンサバスバ３３と正極コネクタ端子２３は、ネジ３９で台座３５に共締めされる。負極バスバ３４と負極コネクタ端子２７は、ネジ３８で台座３５に共締めされる。

正極コネクタ端子２３は、可撓性と導電性を有する編組線２２を介して正極ケーブル２１に接続されている。なお、正極ケーブル２１も可撓性を有するが、編組線２２は、正極ケーブル２１よりも撓み易い。

正極コネクタ端子２３は、後に説明するように、コネクタハウジング１１の枠部１２に係脱可能に係止されているが、コネクタハウジング１１に固定はされていない。正極コネクタ端子２３は、可撓性を有する編組線２２を介して、コネクタハウジング１１に片持ち支持されている。より具体的には、正極コネクタ端子２３は、編組線２２を介して枠部１２に片持ち支持されている。従って、正極コネクタ端子２３は、枠部１２の内側で動くことができる。正極コネクタ端子２３は、コネクタ受け口３１にて、電力変換器３０の正極バスバ３２、コンデンサバスバ３３とネジ３９で共締めされる。正極コネクタ端子２３の位置が正極バスバ３２とコンデンサバスバ３３の位置からずれているとき、正極コネクタ端子２３が可撓性を有する編組線２２で片持ち支持されているので、正極コネクタ端子２３を動かして正極バスバ３２とコンデンサバスバ３３の位置へ容易に移動させることができる。

負極コネクタ端子２７も、可撓性と導電性を有する編組線２６を介して負極ケーブル２５に接続されている。負極コネクタ端子２７は、コネクタ受け口３１にて、負極バスバ３４とネジ３８で共締めされる。負極コネクタ端子２７も編組線２６を介してコネクタハウジング１１の枠部１２に片持ち支持されている。それゆえ、負極バスバ３４の位置へ容易に移動させることができる。負極ケーブル２５も可撓性を有するが、編組線２６は、負極ケーブル２５よりも撓み易い。

正極コネクタ端子２３が接続されている編組線２２は、負極コネクタ端子２７に接続されている編組線２６よりも長い。従って、正極コネクタ端子２３は、負極コネクタ端子２７よりも動かし易い。これは、コネクタ１０を電力変換器３０に接続する際、先に負極コネクタ端子２７をネジ３８で固定してから、正極コネクタ端子２３を正極バスバ３２の位置に合せるという手順を反映したものである。即ち、正極コネクタ端子２３は、負極コネクタ端子２７が台座３５に固定されているという制約の下で正極バスバ３２に位置合わせしなければならないため、負極コネクタ端子２７よりも動かし易いように、長い編組線２２を介して枠部１２に片持ち支持されている。

正極コネクタ端子２３の正極バスバ３２への位置合わせを容易にするには、編組線２２は柔らかい方がよい。一方、編組線２２が柔らかすぎると、正極コネクタ端子２３が揺れ易くなり、扱い難い。そこで、実施例のコネクタ１０では、固定前の正極コネクタ端子２３が、コネクタハウジング１１の枠部１２に係止できる構造を備えている。正極コネクタ端子２３をコネクタハウジング１１に係脱可能に係止することで、固定前の正極コネクタ端子２３が揺れることを防止する。

次に、正極コネクタ端子２３を係止する構造について説明する。図４に、正極コネクタ端子２３をコネクタハウジング１１から外した状態を示す。図５に、コネクタ１０の斜視図を示す。なお、コネクタハウジング１１の枠部１２は、電力変換器３０に取り付けられた後にコネクタカバーで塞がれる。図２−図５は、コネクタカバーを外した図である。また、コネクタハウジング１１は、電力変換器３０に取り付けて固定するためのボルト孔を有するタブを備えているが、そのタブの図示も省略した。

説明の便宜上、コネクタハウジング１１の枠部１２を覆う面を枠面と称することにする。コネクタハウジング１１の枠部１２には、枠部１２の内面１２ａから枠部１２の内側へ向かって突出する２個の突起１３、１４が設けられている。突起１３は、枠面と平行な平面を有する平板状であり、突起１３には、さらに、平板の法線方向に突出する小突起１３ａが設けられている。別言すると、平板状の突起１３の幅広面は枠面と平行であり、小突起１３ａは、枠面の法線方向に延びている。小突起１３ａは、突起１４に近い側に設けられている。

正極コネクタ端子２３は、縁から突出する突起２３ｂ、２３ｃを備えている。正極コネクタ端子２３は、孔２３ａを有する平板状であり、突起２３ｂ、２３ｃは、平板状の正極コネクタ端子２３の平坦面と平行な方向に突出している。

正極コネクタ端子２３は、平坦な面を枠部１２の突起１３の平坦面に載せ、突起２３ｃを突起１３と小突起１３ａの角に当接させるとともに、突起２３ｂを突起１４に引っ掛けることで枠部１２に係止される。別言すれば、正極コネクタ端子２３は、枠部１２の突起１３と突起１４の間に差し込み、突起１３と小突起１３ａの角に突起２３ｃを当接することで、枠部１２に係止される。このとき、編組線２２が撓み、正極コネクタ端子２３を枠部１２の内面１２ａに押し付けるバネ荷重が発生する。バネ荷重で内面１２ａに押し付けられるので、正極コネクタ端子２３は、揺れ難くなる。

正極コネクタ端子２３は、枠部１２の突起１３、１４に差し込むようにして係止されるので、差し込み方向と逆方向に動かすだけで容易に脱離させることができる。また、正極コネクタ端子２３は、枠部１２の突起１３、１４に差し込まれているだけであり、枠面の面内方向で動かすことができる。正極コネクタ端子２３は、枠面の面内方向に動かすことができるので、コネクタハウジング１１を固定した状態で（あるいは、負極コネクタ端子２７が負極バスバ３４に固定された状態で）、正極バスバ３２の位置へ動かすことができる。

以上説明したように、コネクタ１０は、正極コネクタ端子２３を備えており、正極コネクタ端子２３は、可撓性を有する編組線２２を介してコネクタハウジング１１の枠部１２の内側に片持ち支持されている。そして、正極コネクタ端子２３は、枠部１２の内面１２ａに設けられた突起１３、１４に係脱可能に係止されている。従って、適度に柔らかい編組線２２を採用しても、正極バスバ３２と接続する前に正極コネクタ端子２３が過度に揺れることがない。一方、適度に柔らかい編組線２２を採用することで、正極バスバ３２への位置合わせが容易となる。本明細書が開示するコネクタ１０は、正極コネクタ端子２３の正極バスバ３２への位置合わせ作業が容易である。

実施例で説明したコネクタ１０のいくつかの特徴を以下に述べる。コネクタ１０は、コネクタハウジング１１と正極コネクタ端子２３と負極コネクタ端子２７を備えている。コネクタハウジング１１は、枠部１２を備えており、正極コネクタ端子２３と負極コネクタ端子２７は、枠部１２の内側に配置されている。正極コネクタ端子２３は、編組線２２を介して正極ケーブル２１と接続されており、負極コネクタ端子２７は、編組線２６を介して負極ケーブル２５と接続されている。編組線２２、２６は、ケーブル２１、２５よりも可撓性が高い。正極コネクタ端子２３は、編組線２２を介して枠部１２に片持ち支持されており、負極コネクタ端子２７は編組線２６を介して枠部１２に片持ち支持されている。正極コネクタ端子２３は平板状であり、孔２３ａを有している。負極コネクタ端子２７も平板状であり、孔２７ａを有している。正極コネクタ端子２３は、枠部１２の内側に係脱可能に係止されている。

枠部１２は、コネクタ１０を電力変換器３０に接続する際、電力変換器３０のコネクタ受け口３１と対向する。コネクタ受け口３１の内側には、正極バスバ３２、コンデンサバスバ３３、負極バスバ３４が露出している。正極バスバ３２、コンデンサバスバ３３、負極バスバ３４はいずれも、コネクタ受け口３１の内側に位置する箇所に孔を有しており、正極バスバ３２とコンデンサバスバ３３は孔が一致するように重ねられている。

正極コネクタ端子２３は、ネジ３９によって電力変換器３０の２本のバスバ（正極バスバ３２とコンデンサバスバ３３）と共締めされる。負極コネクタ端子２７は、ネジ３８によって電力変換器３０の１本のバスバ（負極バスバ３４）と共締めされる。正極コネクタ端子２３（負極コネクタ端子２７）は、可撓性を有する編組線２２（編組線２６）を介してコネクタハウジング１１に片持ち支持されているので、電力変換器３０の対応するバスバの位置へ容易に移動させることができる。

正極コネクタ端子２３は枠部１２の内面１２ａに係止されているので、柔軟性の高い編組線２２を採用しても、ネジ３９で固定される前も揺れたりしない。一方、柔軟性の高い編組線２２を採用しているので正極バスバ３２と容易に位置合わせすることができる。位置合わせするときには、正極コネクタ端子２３の孔２３ａにネジ３９を挿通し、ネジ３９を支持するドライバによって正極コネクタ端子２３の位置を調整することができる。このように、正極コネクタ端子２３は取り付けが容易である。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。正極コネクタ端子２３だけでなく、負極コネクタ端子２７も、枠部１２に係脱可能に係止されてもよい。実施例で説明した技術は、３個以上のコネクタ端子を有するコネクタに適用することも好適である。

正極バスバ３２、コンデンサバスバ３３が機器側端子の一例に相当し、正極コネクタ端子２３がコネクタ側端子の一例に相当する。編組線２２が可撓性部材の一例に相当する。可撓性部材は、編組線に限られない。可撓性部材は、正極ケーブル２１よりも柔軟であればよい。正極ケーブル２１が十分に柔軟な場合は、正極ケーブル２１が可撓性部材として利用されてもよい。枠部１２に設けられた突起１３、１４、小突起１３ａが係止部の一例に相当する。係止部の構造は、実施例の構造に限られない。コネクタ側端子を係脱可能に係止できる構造であればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電圧コンバータ回路
３：フィルタコンデンサ
４：リアクトル
５：平滑コンデンサ
６ａ−６ｎ：パワートランジスタ
７ａ、７ｂ：インバータ回路
７ｂ：インバータ回路
８：モータ
９：エアコンコンプレッサ
１０：コネクタ
１１：コネクタハウジング
１２：枠部
１３、１４：突起
１３ａ：小突起
２０：パワーケーブル
２１：正極ケーブル
２２：編組線
２３：正極コネクタ端子
２３ａ：孔
２３ｂ、２３ｃ：突起
２５：負極ケーブル
２６：編組線
２７：負極コネクタ端子
２７ａ：孔
３０：電力変換器
３１：コネクタ受け口
３２：正極バスバ
３３：コンデンサバスバ
３４：負極バスバ
３５：台座
３８、３９：ネジ
４１：昇圧コンバータ
４２：燃料電池
４３：バッテリ
４５ａ：正極線
４５ｂ：負極線

Claims (1)

1. 電機機器のコネクタ受け口に取り付けられるコネクタハウジングと、
   前記コネクタ受け口に配置されている機器側端子に接続されるコネクタ側端子であって、可撓性部材を介して前記コネクタハウジングに片持ち支持されているとともにネジを通す孔又はスリットが設けられている端子と、
   を備えており、
   前記コネクタハウジングに、前記コネクタ側端子を係脱可能に係止する係止部が設けられている、コネクタ。

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