JP6555941B2 - 電線収容部材及びワイヤーハーネス - Google Patents

Description

本発明は、電線収容部材及びワイヤーハーネスに関する。

電線部のノイズを抑制する方策の一つとして、フェライトコアなどの磁性材で電線の外周側を包囲することが知られている（例えば特許文献１）。円環形状の磁性材に電線を通すことで、磁性材に磁束が発生し、電流エネルギが磁気エネルギへ変換される。電磁誘導によって再び電流エネルギに戻ろうとしたとき、磁気損失が起き、ノイズ電流の一部が抑制される。

特開２００１−１５５９２５号公報

ところで、特許文献１に記載のような円環形状の磁性材に電線を挿通させることでノイズ抑制を図る構成をワイヤーハーネス等の製品に適用する場合、磁性材が振動等の影響で回転や周辺部品と干渉し、コーティング材の剥がれなど、磁性材の摩耗が発生し、磁性材の効果が減少する場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電線のノイズ抑制用に内蔵される磁性材の摩耗を抑制できる電線収容部材及びワイヤーハーネスを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る電線収容部材は、中心軸線に沿ってそれぞれ延在し、並列に配置される複数の電線、または前記電線に接続される導体を内部に収容する筐体と、環形状に形成され、前記筐体の内部にて、前記複数の電線または複数の導体の外周側を包囲してそれぞれに個別に設置される磁性材と、前記磁性材の外周面上に設けられる凹部と、前記筐体の内部に設けられ、リブである凸部と、を備え、前記凹部は、前記環形状の軸心を基準に対向するよう１つの磁性材に２個ずつ設けられ、隣り合う前記磁性材の前記凹部は、前記電線の並列方向に向かい合い、前記磁性材を前記筐体の内部に設置するとき、前記磁性材の前記凹部に前記凸部が嵌合する、ことを特徴とする。

また、上記の電線収容部材において、前記磁性材の前記凹部は、磁束飽和抑制用に設けられる切欠きであることが好ましい。

上記の課題を解決するため、本発明に係るワイヤーハーネスは、中心軸線に沿ってそれぞれ延在し、並列に配置される複数の電線、または前記電線に接続される導体を内部に収容する電線収容部材を備え、前記電線収容部材は、前記電線と、前記電線の両端部に接続され、または、前記電線の中間部に設置され、前記電線または前記電線に接続される導体を内部に収容する筐体と、環形状に形成され、前記筐体の内部にて、前記複数の電線または複数の導体の外周側を包囲してそれぞれに個別に設置される磁性材と、前記磁性材の外周面上に設けられる凹部と、前記筐体の内部に設けられ、リブである凸部と、を備え、前記凹部は、前記環形状の軸心を基準に対向するよう１つの磁性材に２個ずつ設けられ、隣り合う前記磁性材の前記凹部は、前記電線の並列方向に向かい合い、前記磁性材を前記筐体の内部に設置するとき、前記磁性材の前記凹部に前記凸部が嵌合する、ことを特徴とする。

本発明によれば、電線のノイズ抑制用に磁性材を電線収容部材に内蔵するときに、磁性材の凹部に筐体の凸部が嵌合された状態とすることで、磁性材を電線収容部材内に好適に保持することができるので、磁性材の摩耗を抑制できるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスによりモータとインバータとを接続する構成を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスの斜視図である。 図３は、図２中のコネクタの縦断面図である。 図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図５は、図３，４中のフェライトコアの斜視図である。

以下に、本発明に係る電線収容部材及びワイヤーハーネスの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

［実施形態］
図１〜５を参照して本実施形態に係る電線収容部材及びワイヤーハーネス１の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスによりモータとインバータとを接続する構成を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスの斜視図である。図３は、図２中のコネクタの縦断面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、図３，４中のフェライトコアの斜視図である。

ここで、本実施形態に係る「電線収容部材」とは、内部に電線を収容することができる要素の総称であり、例えば、電線の両端部に接続されるコネクタ類や、電線の中間部に設置される各種部品（例えば本実施形態のノイズ低減部４０）を含むものである。本実施形態では、このような電線収容部材の一例として、コネクタ８，９を挙げて説明する。

図１に示すインバータ５０（図１中の「ＩＮＶ」）及びモータ６０（図１中の「ＭＧ１」及び「ＭＧ２」）は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載されている。インバータ５０は、車両に搭載された電源（図示せず）からの直流出力を三相交流出力に変換する装置である。インバータ５０は、ＰＷＭ波形を出力するものでもよいが、正弦波形を出力するものでもよい。モータ６０は、インバータ５０から出力された三相交流出力により駆動する装置であり、例えばＹ字結線の三相モータである。

本実施形態に係るワイヤーハーネス１は、上記の三相交流型のインバータ５０とモータ６０とを接続する電力供給線として用いられる。ワイヤーハーネス１は、三相交流電力を３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃ（図２，４参照）を用いて供給する三相３線方式の電線群から成る三相電線である。

図２に示すように、ワイヤーハーネス１は、３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃを同一方向に纏めた電線部２の両端末に、インバータ５０及びモータ６０とそれぞれ連結するためのインバータ側コネクタ８（以降では単に「コネクタ８」とも表記する）、及び、モータ側コネクタ９（以降では単に「コネクタ９」とも表記する）が接続される。また、図２〜４に示すように、ワイヤーハーネス１は、電線部２の外周側を筒状の編組線（図示せず）及びコルゲートチューブ７で被覆されて、電線部２のノイズ抑制や保護を施すよう構成されている。また、本実施形態のワイヤーハーネス１は、電線部２の中間部にノイズ低減部４０を備える。

電線部２の３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃは、コルゲートチューブ７内では、所定の中心軸線Ｘ１に沿って延在し、かつ、中心軸線Ｘ１周りの周方向に沿って等間隔に配置される。つまり、３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれの中心軸が略正三角形をなす配置、所謂、俵積み状に配置されている。また、電線部２の３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃは、コネクタ８，９及びノイズ低減部４０の内部では、図２に示すように中心軸線Ｘ１に直交する方向に間隔をあけて並列に配置されている。

電線部２の各電線３ａ，３ｂ，３ｃは、ノンシールドタイプの電線であり、図４に示すように、断面円形状の導体部４ａ，４ｂ，４ｃと、この導体部４ａ，４ｂ，４ｃの外周を被覆して形成される絶縁部５ａ，５ｂ，５ｃと、を有する。つまり、電線３ａ，３ｂ，３ｃの形状は、中心軸線Ｘ１に沿った軸方向から視たワイヤーハーネス１の断面（軸方向断面、すなわち中心軸線Ｘ１に直交する断面）において略円形状である。電線３ａ，３ｂ，３ｃの導体部４ａ，４ｂ，４ｃは、例えば、金属製（アルミニウム合金や銅合金など）の複数の素線をらせん状に撚り合わせた撚り線、または棒状の単芯線などから成る。電線３ａ，３ｂ，３ｃの絶縁部５ａ，５ｂ，５ｃは、例えば合成樹脂により形成される。電線部２は、各電線３ａ，３ｂ，３ｃの導体部４ａ，４ｂ，４ｃ及び絶縁部５ａ，５ｂ，５ｃが共に可塑性を有しているので、曲げ変形可能となっている。

ノイズ低減部４０は、電線部２の延在方向の中間部に設けられる。ノイズ低減部４０は、電線部２のノイズを抑制する機能を有する。図２に示すように、ノイズ低減部４０は、外郭部４１と磁性材４２とを有する。外郭部４１は、中心軸線Ｘ１に沿った軸方向の両端に開口部を有し、これらの開口部によってコルゲートチューブ７と接続されている。電線部２の各電線３ａ，３ｂ，３ｃは、これらの開口部を介して外郭部４１の内部に挿通されている。磁性材４２は、環形状の部材であり、外郭部４１に内蔵されている。磁性材４２は、中心軸線Ｘ１周りの周方向に沿って、外郭部４１に挿通される電線部２の各電線３ａ，３ｂ，３ｃを一括して包囲するように設置されている。つまり、ノイズ低減部４０では、環形状の磁性材４２の中央の貫通孔に、電線部２の３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃが纏めて挿通されている。このような磁性材４２と電線３ａ，３ｂ，３ｃとの配置は、一般にコモンモードと呼ばれている。コモンモードでは、単一の磁性材４２によって、電線部２の各電線３ａ，３ｂ，３ｃのノイズ低減が可能となっている。

次に、コネクタ８，９の構成についてさらに説明する。なお、コネクタ８，９は、共に同様の構成であるので、図３〜５を参照して纏めて説明する。

図３に示すように、コネクタ８，９は、端子３１と、この端子３１を収容する収容室３２が形成されたハウジング３３とを備える。端子３１は、例えば導電性の金属材料を所定の雄型形状に成形した端子金具である。端子３１は、電線部２の電線３ａ，３ｂ，３ｃの本数に応じて用意され、本実施形態では３相の高電圧ケーブル用の３つの端子が収容室３２に収容されている。収容室３２には、端子３１と電線３ａ，３ｂ，３ｃとの接続部３４も収容されている。端子３１の先端部は、中心軸線Ｘ１に沿った電線部２と反対側にて、収容室３２内からハウジング３３の外部へ突出して設置されている。収容室３２をなすハウジング３３は、合成樹脂等の絶縁性の高分子材料で成形される。

ハウジング３３は、端子３１と反対側に開口部３３ａが設けられ、この開口部３３ａから内部に電線３ａ，３ｂ，３ｃが挿入されている。コネクタ８，９は、パッキン３５とリアホルダー３６を備え、ハウジング３３の開口部３３ａは、パッキン３５により封止され、さらにリアホルダー３６が固定されている。パッキン３５は、例えば円筒状に形成され、その内方に挿入された電線３ａ，３ｂ，３ｃを内周面で保持すると共に、外周面で開口部３３ａの内周面に保持される。パッキン３５は、ゴム（例えば硬質ゴム）等の弾性を有する高分子材料で成形される。リアホルダー３６も、パッキン３５と同様に孔部を有し、この孔部に挿入された電線３ａ，３ｂ，３ｃを孔部の内周面で保持している。リアホルダー３６は、ハウジング３３と同様に、合成樹脂等の絶縁性の高分子材料で成形される。リアホルダー３６は、開口部３３ａ内に嵌合する部分はパッキン３５の端面と当接し、開口部３３ａの外側の部分はハウジング３３の端部と当接している。

また、コネクタ８，９は、ハウジング３３を外装するシェル３７を備える。シェル３７は、中心軸線Ｘ１周りのハウジング３３の外周側にて、ハウジング３３を包囲するよう形成されており、これによりコネクタを保護するよう構成されている。シェル３７は、例えば剛性の高い金属材料で成形される。

図３，４に示すように、コネクタ８，９は、内部に収容される電線３ａ，３ｂ，３ｃのノイズを低減するための磁性材３８を備える。図４に示すように、磁性材３８は、ハウジング３３の収容室３２内において、パッキン３５と隣接して設置されると共に、電線３ａ，３ｂ，３ｃの外周側を包囲して設置されている。図４，５に示すように、磁性材３８は、環形状に形成され、孔部３８ａに電線３ａ，３ｂ，３ｃが挿通されている。この磁性材３８は、電線部２の電線３ａ，３ｂ，３ｃの本数に応じて用意され、本実施形態では電線部２の３本の電線３ａ，３ｂ，３ｃに対応する３個の磁性材３８が収容室３２内に収容されている。３個の磁性材３８のそれぞれは、電線部２の各電線３ａ，３ｂ，３ｃに個別に設置されている。このような磁性材３８と電線３ａ，３ｂ，３ｃとの配置は、一般にノーマルモードと呼ばれている。

また、磁性材３８には、環形状の外周面３８ｂに切欠き３８ｃ（凹部）が設けられている。図５に示すように、切欠き３８ｃは、外周面３８ｂから軸心側に掘り下げられると共に、軸方向に沿って両端面間に連続して延在するよう形成されている。この切欠き３８ｃは、磁性材３８内の磁束を漏らし、磁束の飽和を抑制するための磁束飽和抑制用に一般的に設けられるものである。本実施形態では、磁性材３８に軸心を基準とする対向位置に２個の切欠き３８ｃを設ける構成を例示しているが、切欠き３８ｃの数はこれに限られない。

一方、ハウジング３３の内周面のうち、磁性材３８の設置時にこの磁性材３８の外周面３８ｂと当接する部分には、図４に示すように、ハウジング３３の内部に設置された状態の磁性材３８の切欠き３８ｃと嵌合するリブ３３ｂ（凸部）が設けられている。

このように、本実施形態に係る電線収容部材としてのコネクタ８，９は、電線３ａ，３ｂ，３ｃを内部に収容するハウジング３３と、環形状に形成され、ハウジング３３の内部にて、電線３ａ，３ｂ，３ｃの外周側を包囲して設置される磁性材３８と、磁性材３８の外周面３８ｂ上に設けられる凹部としての切欠き３８ｃと、ハウジング３３の内部に設けられるリブ３３ｂとを備える。磁性材３８をハウジング３３の内部に設置するとき、磁性材３８の切欠き３８ｃにリブ３３ｂが嵌合する。また、本実施形態に係るワイヤーハーネス１は、電線３ａ，３ｂ，３ｃと、電線３ａ，３ｂ，３ｃの両端部に接続される電線収容部材としてのコネクタ８，９とを備える。

この構成により、電線３ａ，３ｂ，３ｃのノイズ抑制用に磁性材３８をコネクタ８，９に内蔵するときに、磁性材３８の切欠き３８ｃにハウジング３３のリブ３３ｂが嵌合された状態とすることで、磁性材３８をコネクタ８，９の収容室３２内に好適に保持することができる。これにより、例えば振動等は生じた場合でも、磁性材３８が回転したり周辺部品と干渉することを回避できるので、コーティング材の剥がれなどの磁性材３８の摩耗を抑制できる。磁性材３８の摩耗を抑制することで、磁性材３８による電線のノイズ低減効果を長く持続させることが可能となる。

また、本実施形態のコネクタ８，９では、磁性材３８をコネクタ８，９内に設置する際にハウジング３３のリブ３３ｂと嵌合する要素として、従来より磁性材３８に磁束飽和抑制用に設けられる切欠き３８ｃを利用する。これにより、磁性材３８をコネクタ８，９に内蔵するときに、磁性材３８を収容室３２内に保持するための係合要素を新たに設ける必要がないので、加工コストを抑えつつ、磁性材３８の摩耗を抑制できる。

また、本実施形態のコネクタ８，９では、ハウジング３３は、複数の電線３ａ，３ｂ，３ｃを内部に収容し、磁性材３８は、複数の電線３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに個別に設置される。この構成により、所謂ノーマルモードによるノイズ除去が可能となる。また、三相電線の各相に個別に磁性材３８を設置すると、各電線３ａ，３ｂ，３ｃのインダクタンスを変更し（大きくし）、各電線３ａ，３ｂ，３ｃ間の共振点をずらすことができる。また、各電線３ａ，３ｂ，３ｃのノイズからサージ電圧の周波数成分だけ除去できるように、サージ電圧の周波数に合わせて磁性材３８の性状を各電線３ａ，３ｂ，３ｃごとに個別に選定できるので、ワイヤーハーネス１のサージ電圧を効率よく抑制できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上記実施形態では、ワイヤーハーネス１において、電線のノイズ抑制用に磁性材３８を内蔵する電線収容部材の一例としてコネクタ８，９を例示したが、ワイヤーハーネス１の他の構成要素を電線収容部材とすることも可能である。例えば、図２に示すように、電線部２の延在方向の中間部に設けられるノイズ低減部４０を「電線収容部材」とすることもできる。この場合、ノイズ低減部４０内に設置される磁性材４２に凹部が設けられ、外郭部４１（筐体）側にはこの磁性材４２の設置時に凹部と嵌合する凸部が設けられる。

また、上記実施形態では、コネクタ８，９内に磁性材３８を設置する際に、磁性材３８の切欠き３８ｃが嵌合する凸部（リブ３３ｂ）を、コネクタ８，９のハウジング３３に設ける構成を例示したが、コネクタ８，９内に磁性材３８を設置したときに磁性材３８の切欠き３８ｃを嵌合可能であれば、例えばリアホルダー３６などハウジング３３以外の他の筺体に凸部を設けることもできる。また、図３に例示した設置位置とは異なる位置にてハウジング３３内に磁性材３８を設置する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、コネクタ８，９内に収容される複数の電線３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに磁性材３８を個別に設置する、所謂ノーマルモードによるノイズ低減手法の構成を例示したが、この代わりに、複数の電線３ａ，３ｂ，３ｃを纏めた外周側を一括して包囲するように単一の磁性材を設置する、所謂コモンモードによるノイズ低減手法の構成とすることもできる。同様に、本発明に係る電線収容部材としてノイズ低減部４０を用いる場合には、上記実施形態ではノイズ低減部４０がコモンモードの構成を例示したが、この代わりにノーマルモードの構成としてもよい。

また、上記実施形態では、コネクタ８，９の内部にて、磁性材３８が電線３ａ，３ｂ，３ｃの外周側を包囲して設置される構成を例示したが、磁性材３８が、電線３ａ，３ｂ，３ｃに接続される導体（例えばバスバーや端子など）の外周側を包囲して設置される構成としてもよい。

また、上記実施形態では、実施形態に係るワイヤーハーネス１を、三相交流型のインバータ５０とモータ６０とを接続する電力供給線として用いる構成を例示したが、インバータ５０とモータ６０は三相交流型以外のものでもよい。つまり、実施形態に係るワイヤーハーネス１は、例えば四相配線など三相配線以外のものでもよく、電線部２が３本以外の電線を有する構成であればよい。

上記実施形態では、実施形態に係るワイヤーハーネス１が接続する２つの要素としてインバータ５０及びモータ６０を例示したが、２つの要素間でサージ電圧が発生しうるものであれば、他の要素間にワイヤーハーネス１を適用することもできる。

また、電線部２の各電線は、同軸ケーブルでもよい。つまり、各電線の導体部の周り、導体部と被覆部との間に電線ごとに個別にシールド部材が設けられる構成でもよい。

１ ワイヤーハーネス
２ 電線部
３ａ，３ｂ，３ｃ 電線
８ インバータ側コネクタ（コネクタ、電線収容部材）
９ モータ側コネクタ（コネクタ、電線収容部材）
３３ ハウジング（筐体）
３３ｂ リブ（凸部）
３６ リアホルダー（筐体）
３８ 磁性材
３８ｂ 外周面
３８ｃ 切欠き（凹部）
４０ ノイズ低減部（電線収容部材）
４１ 外郭部（筐体）
４２ 磁性材

Claims (3)

1. 中心軸線に沿ってそれぞれ延在し、並列に配置される複数の電線、または前記電線に接続される導体を内部に収容する筐体と、
   環形状に形成され、前記筐体の内部にて、前記複数の電線または複数の導体の外周側を包囲してそれぞれに個別に設置される磁性材と、
   前記磁性材の外周面上に設けられる凹部と、
   前記筐体の内部に設けられ、リブである凸部と、
   を備え、
   前記凹部は、前記環形状の軸心を基準に対向するよう１つの磁性材に２個ずつ設けられ、
   隣り合う前記磁性材の前記凹部は、前記電線の並列方向に向かい合い、
   前記磁性材を前記筐体の内部に設置するとき、前記磁性材の前記凹部に前記凸部が嵌合する、
   ことを特徴とする電線収容部材。
2. 前記磁性材の前記凹部は、磁束飽和抑制用に設けられる切欠きである、
   請求項１に記載の電線収容部材。
3. 中心軸線に沿ってそれぞれ延在し、並列に配置される複数の電線、または前記電線に接続される導体を内部に収容する電線収容部材を備え、
   前記電線収容部材は、前記電線と、前記電線の両端部に接続され、または、前記電線の中間部に設置され、
   前記電線または前記電線に接続される導体を内部に収容する筐体と、
   環形状に形成され、前記筐体の内部にて、前記複数の電線または複数の導体の外周側を包囲してそれぞれに個別に設置される磁性材と、
   前記磁性材の外周面上に設けられる凹部と、
   前記筐体の内部に設けられ、リブである凸部と、
   を備え、
   前記凹部は、前記環形状の軸心を基準に対向するよう１つの磁性材に２個ずつ設けられ、
   隣り合う前記磁性材の前記凹部は、前記電線の並列方向に向かい合い、
   前記磁性材を前記筐体の内部に設置するとき、前記磁性材の前記凹部に前記凸部が嵌合する、
   ことを特徴とするワイヤーハーネス。

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