JP6458875B2 - コネクタ及びワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は、コネクタ及びワイヤハーネスに関する。

従来、例えば電動モータを駆動源とする車両に設けられ、インバータと電動モータとを接続するワイヤハーネスが知られている。この種のワイヤハーネスとして、ワイヤハーネスの電線から放射される電磁ノイズを低減するための編組シールドが設けられたものが知られている。

特許文献１では、編組シールドに加えて、フェライトコア等からなる磁性体コアを設けることで、当該磁性体コアによりワイヤハーネスから放射される電磁ノイズをより低減したワイヤハーネスが開示されている。

特開２０１４−１３０７０８号公報

しかしながら、特許文献１で磁性体コアとして用いているフェライトコアは、サイズが大きく、また質量が大きい。そのため、フェライトコアを車体等に固定する必要が生じ、ワイヤハーネスの配策レイアウトの自由度が低下してしまうという課題がある。

また、フェライトコアを車体等に固定するための専用の固定部材が必要となり、部品点数が増加し、ワイヤハーネスを取り付ける際の作業性も低下してしまうという課題がある。

そこで、本発明は、電磁ノイズを低減しつつも、配策レイアウトの自由度を向上でき、かつ部品点数を抑えることが可能なコネクタ及びワイヤハーネスを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、電線の端部に設けられるコネクタであって、前記電線が挿通される挿通孔が形成され、前記挿通孔に挿通された前記電線を挟持する前記電線よりも硬い電線支持部を有するハウジングと、前記電線支持部の周囲に設けられたナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コアと、を備えた、コネクタを提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、電線と、前記コネクタと、を備えた、ワイヤハーネスを提供する。

本発明によれば、電磁ノイズを低減しつつも、配策レイアウトの自由度を向上でき、かつ部品点数を抑えることが可能なコネクタ及びワイヤハーネスを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るワイヤハーネスの外観を示す斜視図である。 図１Ａにおいて編組シールドを省略した斜視図である。 コネクタの斜視図である。 コネクタの分解斜視図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

（ワイヤハーネスの全体構造の説明）
図１Ａは、本実施の形態に係るワイヤハーネスの外観を示す斜視図、図１Ｂはその編組シールドを省略した斜視図である。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ワイヤハーネス１は、電線２と、電線２の端部に設けられたコネクタ３と、を備えている。

ワイヤハーネス１は、例えば、電動モータを駆動源とする電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載され、電動モータにインバータから出力されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御された電流を供給するために用いられる。この電流には、パワートランジスタ等のスイッチング素子のスイッチングによる高周波成分が含まれる。

本実施の形態では、ワイヤハーネス１は、３本の電線２を用い、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の三相交流電流を電動モータに供給するように構成されている。

各電線２は、電気良導体からなる素線を複数撚り合わせた導体２ａと、導体２ａの外周に設けられた絶縁性樹脂からなる絶縁体２ｂと、をそれぞれ備えている。

各電線２の端部には、接続端子２１がそれぞれ接続されている。接続端子２１は、導体２ａの端部にかしめ固定されるかしめ部２１ａと、かしめ部２１ａから延出された板状の接続部２１ｂと、を一体に備えている。接続部２１ｂには、接続部２１ｂを厚さ方向に貫通するボルト固定用の接続穴２１ｃが形成されている。接続端子２１は、接続対象となる機器内（例えばインバータ内）の端子台に設けられた対応する機器側接続端子に、接続部２１ｂをボルト固定により固定することで、機器側接続端子に電気的に接続される。

３本の電線２の周囲には、３本の電線２を一括して覆うように編組シールド４が設けられる。編組シールド４は、例えば銅を錫メッキしてなる複数のシールド素線を編み合わせて形成される。ここでは、６本のシールド素線を１本の素線束とし、この素線束同士をＸ字状にクロスさせて編み合わせることにより、編組シールド４を形成している。この編組シールド４は、例えば手作業によって編み目の大きさを変えることで、内径を拡大および収縮させることが可能である。

図示していないが、編組シールド４の外周には、電線２の保護用のコルゲートチューブが設けられていてもよい。コルゲートチューブは、樹脂からなる筒状部材であり、大径部と小径部とが交互に形成された蛇腹状となっている。

（コネクタ３の説明）
図２は、コネクタ３の斜視図であり、図３は、シールドシェルを省略したコネクタ３の分解斜視図、図４は図２のＡ−Ａ線断面図である。

図２〜４に示すように、コネクタ３は、絶縁性樹脂からなるハウジング（電線ホルダ）５と、導電性の金属からなるシールドシェル（シールドケース）６と、シール保持部材（リテーナ）７と、を備えている。コネクタ３は、接続対象となる機器（例えばインバータ）の筐体に固定され、各電線２の端部を保持するものである。

本実施の形態に係るコネクタ３では、ハウジング５は、電線２が挿通される挿通孔５１が形成され、挿通孔５１に挿通された電線２を挟持する電線２よりも硬い電線支持部５２を有しており、この電線支持部５２の周囲に、ナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コア８を設けて構成されている。すなわち、コネクタ３は、磁性体コア８を内蔵している。なお、ここで言う「硬い」とは、同じ長さ（例えば単位長さ）のものに対して両端を持って屈曲させようとしたときに、より曲がりにくいことを意味している。

電線支持部５２は、円筒状に形成されている。ここでは、３本の電線２に対応して、３つの電線支持部５２が備えられている。なお、これに限らず、例えば、３つの挿通孔５１を有する一体構成の電線支持部を備えるようにしてもよい。３つの電線支持部５２は、電線２の長手方向に対して垂直方向に等間隔に整列配置されており、３つの電線２を整列した状態で保持するように構成されている。以下、コネクタ３における電線２の長手方向を長さ方向、電線２の整列方向を幅方向、長さ方向と幅方向に垂直な方向を高さ方向と呼称する。

磁性体コア８は、ワイヤハーネス１から放射される電磁ノイズを低減させるためのものであり、３つの電線支持部５２を一括して覆うように環状に形成されている。なお、各電線支持部５２を個別に覆うように複数の磁性体コア８を設けるように構成してもよいが、この場合、各電線支持部５２の間隔を磁性体コア８が収容できる程度に大きくする必要が生じ、コネクタ３の大型化につながる場合がある。つまり、複数の電線支持部５２を一括して覆うように磁性体コア８を設けるように構成することで、コネクタ３の小型化に寄与する。

本実施の形態では、磁性体コア８は、ナノ結晶軟磁性材料から構成される。ナノ結晶軟磁性材料とは、アモルファス合金を結晶化することにより、強磁性相のナノ結晶粒を残存するアモルファス相に分散させた材料である。

ここでは、ナノ結晶軟磁性材料として、ファインメット（登録商標）を用いた。ファインメット（登録商標）からなる磁性体コア８は、例えば、Ｆｅ（−Ｓｉ）−Ｂを基本成分としこれに微量のＣｕとＮｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒ等の元素を添加した合金溶湯を単ロール法等の超急冷法により一旦厚さ約２０μｍのアモルファス金属薄帯とし、これを磁心形状（ここでは３つの電線支持部５２を一括して覆う環状）に成形した後、結晶化温度以上で熱処理し結晶化させることにより形成される。磁性体コア８における結晶粒径は約１０ｎｍである。なお、磁性体コア８として、ファインメット（登録商標）以外のナノ結晶軟磁性材料、例えばＮＡＮＯＭＥＴ（登録商標）を用いてもよい。

ナノ結晶軟磁性材料は、従来用いられていたソフトフェライト等の軟磁性材料と比較して、高い飽和磁束密度と優れた軟磁気特性（高透磁率・低磁心損失特性）を有している。よって、磁性体コア８としてナノ結晶軟磁性材料を用いることで、磁性体コア８の小型化が可能になる。その結果、磁性体コア８をコネクタ３に内蔵した場合でも、コネクタ３の大型化を抑制し、磁性体コア８を内蔵しつつもコンパクトなコネクタ３を実現することが可能になる。磁性体コア８の大きさ（厚さおよび長さ）は、使用するナノ結晶軟磁性材料の特性等を考慮し、所望の特性が得られるよう適宜設定すればよい。

また、ナノ結晶軟磁性材料は、従来用いられていたソフトフェライト等の軟磁性材料と比較して、ＡＭラジオ等のラジオに使用される周波数帯の電磁波ノイズを抑制可能であるという特性もある。車両では、道路情報等をＡＭラジオにより提供しているため、特にワイヤハーネス１を車両に適用する場合には、ラジオに使用される周波数帯域で電磁波ノイズを抑制できる効果は大きいといえる。

ただし、ナノ結晶軟磁性材料は外部から応力が加わると磁気特性が変化するという特性を有している。そのため、ナノ結晶軟磁性材料からなる磁性体コア８を用いる場合、磁性体コア８に外部から応力が加わらないような構成とする必要が生じる。

そこで、本実施の形態では、ハウジング５に電線２よりも硬い材料からなる電線支持部５２を設け、その電線支持部５２の周囲に、ナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コア８を設けるように構成した。これにより、電線２を屈曲させた際にも磁性体コア８に応力が付与されなくなり、磁性体コア８の磁気特性の変化を抑制することが可能になる。

磁性体コア８が電線支持部５２よりも長さ方向（電線２の長手方向）に突出していると、当該突出した部分の磁性体コア８が屈曲された電線２に干渉して磁性体コア８磁気特性が変化してしまう場合があるため、磁性体コア８は、電線支持部５２よりも電線２の長手方向に突出しないように設けられることが望ましい。

なお、電線支持部５２を厚く形成した場合には、磁性体コア８と電線２との距離が大きくなるため、磁性体コア８が電線支持部５２よりも長さ方向（電線２の長手方向）に若干突出していても、電線２が磁性体コア８に干渉するおそれはなくなる。しかし、電線２と磁性体コア８との距離が大きくなるほど、積層された磁性体コア８の周長が長くなり電磁波抑制の効果が小さくなってしまう。すなわち、本実施の形態のように、磁性体コア８を電線支持部５２よりも電線２の長手方向に突出しないように設けることで、電線支持部５２の厚さをより小さく（磁性体コア８と電線２との距離をより小さく）し、電磁波抑制の効果をより高めつつも、磁性体コア８の磁気特性の変化を抑制可能になる。

本実施の形態では、ハウジング５は、電線支持部５２との間で磁性体コア８を挟み込むように、電線支持部５２と磁性体コア８とを覆うように設けられた筒状の外壁部５３と、磁性体コア８よりも電線２の先端側で外壁部５３と電線支持部５２とを連結する連結部５４と、をさらに備えている。

外壁部５３は、各電線支持部５２と離間して設けられ、各電線支持部５２を一括して覆うように設けられており、この外壁部５３と電線支持部５２との間の空間に、磁性体コア８が配置されることになる。外壁部５３は、シールドシェル６をハウジング５に強固に固定する役割と、磁性体コア８への外部からの干渉を抑制して磁性体コア８の磁気特性の変化を抑制する役割と、を兼ねている。

なお、本実施の形態では、幅方向の中央に配置される電線支持部５２と磁性体コア８とが離間するように設けられているが、磁性体コア８をより強固に保持するため、幅方向の中央に配置される電線支持部５２に外方に突出する突起を設け、当該突起と外壁部５３との間で磁性体コア８を保持するように構成してもよい。

連結部５４は、電線支持部５２の幅方向の中央部および両側部と外壁部５３とをそれぞれ連結するリブ状の連結片５４ａと、電線２の先端側にて電線支持部５２と外壁部５３との間を塞ぐように設けられる前壁部５４ｂと、を有している。連結片５４ａは、電線２の先端側への磁性体コア８の移動を規制する役割を果たしている。

電線支持部５２と外壁部５３と連結部５４は、一体に形成されており、同じ材料で構成されている。すなわち、本実施の形態では、電線支持部５２と外壁部５３と連結部５４とを含むハウジング５の全体が、電線２よりも硬い絶縁性樹脂材料から構成されている。ただし、これに限らず、少なくとも、電線支持部５２が電線２よりも硬い材料から構成されていればよい。ハウジング５は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＡ（ポリアミド）、あるいはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁性樹脂からなり、例えば射出成形により形成される。

また、本実施の形態では、ハウジング５を高さ方向における中央部で上下に分割し、分割された両ハウジング５を、ランス５５を含む固定手段により固定し一体化するように構成されている。

外壁部５３の外周には、圧入によりシールドシェル６が設けられる。シールドシェル６は、例えば鉄や黄銅、あるいはアルミニウム等の導電性の金属からなり、ハウジング５の少なくとも一部を収容するように構成されている。外壁部５３の外周の電線挿入側の端部には、長さ方向に沿って形成されたリブ状の突起部５３ａが周方向に離間して複数形成されており、この突起部５３ａにより、圧入されたシールドシェル６をハウジング５に強固に固定できるように構成されている。

シールドシェル６は、ハウジング５の外壁部５３の周囲を覆うように設けられた筒状部６１と、筒状部６１の先端側の端部から外方に突出するように設けられ、接続対象の機器（例えばインバータ）の筐体に固定されるフランジ部６２と、を有している。シールドシェル６の外周には、帯状の締付部材６４が設けられており、この締付部材６４により、編組シールド４がシールドシェル６の外周に固定されると共に、筒状部６１が締め付けられハウジング５に固定されている。

本実施の形態では、シールドシェル６（筒状部６１）の電線２の延出側の端部に、内方に突出し磁性体コア８の電線２の延出側への移動を規制する抜け止め部６３が形成されている。ここでは、筒状部６１の基端部を内側に曲げる（縮径させる）ことで、磁性体コア８のハウジング５からの脱落を抑制するように構成している。なお、これに限らず、例えば、筒状部６１の内周面から内方に突出する突起を複数形成することで、抜け止め部６３を構成してもよい。

シール保持部材７は、電線２を挿通する３つの挿通孔７１を有するシール保持ハウジング７２と、挿通孔７１のハウジング５側の端部に周方向に沿って形成されたワイヤシール用溝７３に配置された環状のワイヤシール７４と、ハウジングの外周に周方向に沿って形成された外周シール部材用溝７５に配置された環状の外周シール部材７６と、を備えている。なお、図３の分解斜視図では、ワイヤシール７４と外周シール部材７６とを省略して示している。

ワイヤシール７４は、電線２の絶縁体２ｂとシール保持ハウジング７２との間に介在し、電線２を伝って機器（例えばインバータ）内に水分が侵入することを抑制する。外周シール部材７６は、シール保持ハウジング７２と機器（例えばインバータ）の筐体との間に介在し、シール保持ハウジング７２の外側から機器（例えばインバータ）内に水分が侵入することを抑制する。

シール保持ハウジング７２の基端部には、基端側に突出する係止突起７７が一体に形成されている。係止突起７７は、直方体形状の頭部７７ａと、頭部７７ａとシール保持ハウジング７２とを連結し、頭部７７ａよりも幅および高さが小さい直方体形状に形成された軸部（頚部）７７ｂと、を一体に有している。

ハウジング５の前壁部５４ｂには、係止突起７７を係止する係止溝５６が形成されている。係止溝５６は、係止突起７７の頭部７７ａを収容する頭部７７ａよりも幅および高さおよび長さが大きい頭部収容部５６ａと、頭部７７ａよりも幅および高さが小さく、軸部７７ｂよりも幅および高さ大きく、かつ軸部７７ｂよりも長さが短い軸部収容部５６ｂと、を有し、頭部収容部５６ａが軸部収容部５６ｂを介して前方に開口するように構成されている。

頭部７７ａを頭部収容部５６ａに、軸部７７ｂを軸部収容部５６ｂに収容して係止突起７７を係止溝５６に係止することで、シールドシェル６を機器（例えばインバータ）の筐体に固定する際に、ハウジング５とシール保持部材７とを相対移動可能に構成することが可能になる。本実施の形態では、シール保持部材７は、ハウジング５に対して、長さ方向、幅方向、および高さ方向に移動可動である。このように構成することで、電線２の屈曲やシールドシェル６をボルト固定する際のトルクによりシールドシェル６やハウジング５が回転あるいは傾斜しても、当該回転あるいは傾斜にシール保持部材７が追従しにくくなり、例えば外周シール部材７６の一部のみが過度に潰れるなどして防水機能が失われることを抑制可能になる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るコネクタ３では、電線２が挿通される挿通孔５１が形成され、挿通孔５１に挿通された電線２を挟持する電線２よりも硬い電線支持部５２を有するハウジング５と、電線支持部５２の周囲に設けられたナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コア８と、を備えている。

ナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コア８を用いることで、従来用いていたフェライトコア等と比較して磁性体コア８を小型化し、コネクタ３を大型化させることなく、コネクタ３に磁性体コア８を搭載することが可能になる。

また、電線２よりも硬い電線支持部５２の周囲に磁性体コア８を設ける構成とすることで、電線２が屈曲された際等に磁性体コア８に負荷がかからないようし、磁性体コア８の磁気特性の変化を抑制することが可能になる。

コネクタ３に磁性体コア８を内蔵することで、従来のようにフェライトコア等からなる磁性体コアをコネクタ３外に設けていた場合のように、磁性体コアを車体等に固定する必要がなくなるので、ワイヤハーネス１の配策レイアウトの自由度を向上させることが可能になる。また、フェライトコア等の磁性体コアを車体等に固定するための専用の固定部材が不要となるため、部品点数を抑え、ワイヤハーネス１を取り付ける際の作業性も向上させることが可能になる。

すなわち、本実施の形態によれば、磁性体コア８の磁気特性の変化を抑制し、電磁ノイズを確実に低減しつつも、配策レイアウトの自由度を向上でき、かつ部品点数を抑えることが可能なコネクタ３およびワイヤハーネス１を実現できる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］電線（２）の端部に設けられるコネクタ（３）であって、前記電線（２）が挿通される挿通孔（５１）が形成され、前記挿通孔（５１）に挿通された前記電線（２）を挟持する前記電線（２）よりも硬い電線支持部（５２）を有するハウジング（５）と、前記電線支持部（５２）の周囲に設けられたナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コア（８）と、を備えた、コネクタ（３）。

［２］前記磁性体コア（８）は、前記電線支持部（５２）よりも前記電線（２）の長手方向に突出しないように設けられている、［１］に記載のコネクタ（３）。

［３］前記ハウジング（５）は、前記電線支持部（５２）との間で前記磁性体コア（８）を挟み込むように、前記電線支持部（５２）と前記磁性体コア（８）とを覆うように設けられた筒状の外壁部（５３）と、前記磁性体コア（８）よりも前記電線（２）の先端側で前記外壁部（５３）と前記電線支持部（５２）とを連結する連結部（５４）と、を有する、［１］または［２］に記載のコネクタ（３）。

［４］前記外壁部（５３）の周囲を覆うように設けられた筒状のシールドシェル（６）を備え、前記シールドシェル（６）の前記電線（２）の延出側の端部に、内方に突出し前記磁性体コア（８）の前記電線（２）の延出側への移動を規制する抜け止め部（６３）が形成されている、［３］に記載のコネクタ（３）。

［５］前記ハウジング（５）は、前記電線支持部（５２）を複数備え、当該複数の電線支持部（５２）により複数の前記電線（２）を支持するように構成され、前記磁性体コア（８）は、前記複数の電線支持部（５２）を一括して覆うように設けられている、［１］乃至［４］の何れか１項に記載のコネクタ（３）。

［６］電線（２）と、［１］乃至［５］の何れか１項に記載のコネクタ（３）と、を備えた、ワイヤハーネス（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、ハウジング５の電線支持部５２と外壁部５３との間の空間に磁性体コア８を配置したが、これに限らず、例えば、磁性体コア８を電線支持部５２とシールドシェル６の筒状部６１とで挟み込む構成としてもよい。ただし、外壁部５３は圧入されるシールドシェル６を保持する機能を果たしているため、圧入によりシールドシェル６を設ける場合には、電線支持部５２と外壁部５３との間に磁性体コア８を配置することが望ましいといえる。

また、本実施の形態では、電線２が３本である場合を説明したが、電線２の本数は限定されず、例えば、電線２が１本、２本、または４本以上であってもよい。

１…ワイヤハーネス
２…電線
３…コネクタ
４…編組シールド
５…ハウジング
５１…挿通孔
５２…電線支持部
５３…外壁部
５４…連結部
６…シールドシェル
７…シール保持部材
８…磁性体コア

Claims (6)

1. 電線の端部に設けられるコネクタであって、
   前記電線が挿通される挿通孔が形成され、前記挿通孔に挿通された前記電線を挟持する前記電線よりも硬い電線支持部を有するハウジングと、
   前記電線支持部の周囲に設けられたナノ結晶軟磁性材料からなる環状の磁性体コアと、を備えた、
   コネクタ。
2. 前記磁性体コアは、前記電線支持部よりも前記電線の長手方向に突出しないように設けられている、
   請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記ハウジングは、
   前記電線支持部との間で前記磁性体コアを挟み込むように、前記電線支持部と前記磁性体コアとを覆うように設けられた筒状の外壁部と、
   前記磁性体コアよりも前記電線の先端側で前記外壁部と前記電線支持部とを連結する連結部と、を有する、
   請求項１または２に記載のコネクタ。
4. 前記外壁部の周囲を覆うように設けられた筒状のシールドシェルを備え、
   前記シールドシェルの前記電線の延出側の端部に、内方に突出し前記磁性体コアの前記電線の延出側への移動を規制する抜け止め部が形成されている、
   請求項３に記載のコネクタ。
5. 前記ハウジングは、前記電線支持部を複数備え、当該複数の電線支持部により複数の前記電線を支持するように構成され、
   前記磁性体コアは、前記複数の電線支持部を一括して覆うように設けられている、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載のコネクタ。
6. 電線と、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載のコネクタと、を備えた、
   ワイヤハーネス。

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