JP6774728B2 - 端子台及びリアクトル - Google Patents

Description

本発明は、ナットなどの金属部材をインサート成形した樹脂製の端子台と、この端子台を備えたリアクトルに関する。

車載用などのリアクトルには、リアクトル側と結線するためのバスバーなどが固定された樹脂製の端子台が設けられている。端子台のバスバーの下部にはナットなどの筒状の金属部材がインサート成形されており、ボルトなどで相手側端子が固定される。このような端子台は通常、金型内に金属部材を装填して樹脂を注入することで製造されている。

ところで、端子台のナットにボルトを取り付ける時、ボルト締め時に伴って切粉等の金属異物が発生することがある。発生した金属異物が製品の外部に落下すると、リアクトルの性能に影響を与える可能性がある。

そこで従来から、端子台にインサート成形されるナットには、ナットの一方の開口部を閉塞した袋ナットが提案されている。袋ナットによれば、ボルト締めにより生じる切粉などの金属異物を、袋ナットの内部に閉じ込めることができるので、金属異物が製品の外部に落下せず、リアクトルの性能に影響を与える心配がない。

特開平０２−２５３００５号公報 特開２０１３−０１５１９５号公報 特開２０１５−０９５３５４号公報

袋ナットは汎用のナットなどに比べて高価であるため、端子台のコストが増大することが問題となっている。リアクトルの低コスト化に対するニーズが高まる近年では、コスト低減が急務であり、部品単価の削減を図ることが求められている。そのため、袋ナットに代えて、安価な汎用のナットを使用することが望まれている。ただし、金属異物が製品外部に落下することがないよう、汎用ナットを樹脂製あるいはセラミック製のキャップなどで覆う必要がある。

しかしながら、汎用のナットをキャップによって覆うとなると、インサート成形する端子台の製造に際して、ナットにキャップを取り付けた上で、例えば金型からの押えなど、外部からの押え部材によりキャップを押えることになる。このとき、キャップに対して金型など押え部材側から大きな荷重が掛かることがある。

したがって、ナット寸法又はキャップ寸法のバラつきによる公差範囲を吸収しきれず、金型側からの荷重により、キャップにひびや割れなどが生じる可能性がある。そのため従来から、端子台及びリアクトルの分野では、安価な汎用製品を採用しても部品破損を回避することが課題となっている。

本発明は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、袋形状のキャップに収容された金属部材に対して外部からの押え部材を直接当てることにより、部品の破損を防ぐことができ、製品信頼性を向上させた端子台及びリアクトルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、筒状の金属部材と樹脂製あるいはセラミック製のキャップとを埋め込んだ樹脂製の端子台であって、以下の構成要素（ａ）〜（ｃ）を備えている。

（ａ）前記キャップには前記金属部材の収容部を設ける。
（ｂ）前記収容部の下部には有底筒状部を設ける。
（ｃ）前記収容部には外部からの押え部材が前記金属部材に当るように切欠部を形成する。

前記収容部を筒状部とし、当該収容部の外周部に前記切欠部を等配位置に形成してもよいし、前記収容部の底部に前記切欠部を形成してもよい。また、前記有底筒状部の外径は前記収容部の外径よりも細くしてもよい。さらに、前記有底筒状部の外周部に、前記有底筒状部の軸方向に沿って前記切欠部に至る凹み部を設けてもよい。

また、本発明の端子台において、前記金属部材の底部と、前記収容部の底部とを同一平面上としてもよい。前記キャップは前記収容部と前記有底筒状部とを一体的に設けた部材としてもよい。さらに、本発明は、コアと、前記コアの周囲に装着されたコイルと、前記端子台とを備え、前記端子台には前記コイルと電気的に接続されるバスバーを設置し、前記バスバーには前記端子台の樹脂から露出される取付穴を形成し、前記筒状の金属部材の上部に前記バスバーの取付穴を設置したリアクトルも、その一態様である。

本発明によれば、外部からの押え部材が、収容部に形成した切欠部を貫通し、収容部に収容した金属部材を直接、押えることができるので、キャップに対して金型からの押圧力が掛かってキャップが破損することがなく、製品信頼性が向上する。

本実施形態を採用したリアクトルの斜視図。 本実施形態の斜視図。 本実施形態の分解斜視図。 本実施形態の要部拡大斜視図。 本実施形態の要部拡大正面図。 本実施形態の要部拡大斜視図。 本実施形態の底面斜視図。 本実施形態の製造方法の説明図。 本実施形態の製造方法の説明図。 他の実施形態の要部断面図。

［１］代表的な実施形態
（構成）
以下、図１〜図１０を参照して、本発明に係る代表的な実施形態の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る端子台１０を設置したリアクトル１の斜視図である。リアクトル１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用される大容量のリアクトルである。

図１に示すように、リアクトル１は、ケース４内に固定されている。ケース４は、熱伝導性が高く軽量な金属（例えばアルミニウム合金）からなり、リアクトル１を収容するための略直方体のスペースを有している。

ケース４を構成する熱伝導性の高い金属としては、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの少なくとも１種を含む合金を用いることができる。また、ケース４は、必ずしも金属である必要はなく、熱伝導性に優れた樹脂や、樹脂の一部に金属製の放熱板を埋め込んだものや、金属製のフィラーを含有した樹脂を使用したものでも良い。

リアクトル１には、環状の閉磁路を構成する環状のコア２が設けられている。コア２は、圧粉磁心からなる磁性粉末の成形体であって、磁性粉末をプレス成形することで作製される。磁性粉末の材料としては、純鉄やＦｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金などの金属粉末を適宜組み合わせたものが使用されている。また、コア２としては、圧粉磁心以外にも、フェライト磁心や積層鋼板等を用いてもよい。

コア２の外周部には平行な直線部３ａ、３ｂからなるコイル３が巻回、装着されている。直線部３ａ、３ｂは、例えば平角線を一巻き当たり４箇所で直角方向に折り曲げて略正方形状に巻いており、両端面には開口面を有している。コイル３は、例えばエッジワイズコイルなど、エナメル被覆した導線を一本連続して巻くことで構成される。コイル３を構成する導線としては、各種導体を使用可能であり、また、線材や巻き方は平角線のエッジワイズコイルに限定されない。例えば、略円形状や略楕円状に巻いたものでもよい。

以上のようなリアクトル１の側縁部には、端子台１０が設置されている。図２及び図３は端子台１０の斜視図及び分解斜視図である。図２に示すように、端子台１０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂１２から構成されており、一対のバスバー１７が固定されている。樹脂１２としては、ＰＰＳ以外にも、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）等がある。

バスバー１７は、外部電源などの外部機器と接続するための板状の導電部材であって、コイル３と電気的に接続されている。バスバー１７は、例えば銅やアルミニウムなどからなり、外部電源等の相手側端子を取り付けるための取付穴１８を有する面と、その面から連続して垂直に立ち上げられる垂直部２４からなる。バスバー１７の取付穴１８は、その表面が端子台１０の樹脂１２から露出されている。バスバー１７の取付穴１８は、後述するナット１１の上部に設置されるようになっており、このナット１１にボルトが取り付けられることで、バスバー１７が端子台１０に固定される。また、バスバー１７の垂直部２４の先端部は、溶着等によりコイル３の端部と電気的に接続されている。

バスバー１７の少なくとも一部は、配線作業の容易性や、リアクトル１のケース４との絶縁性を確保する観点から、端子台１０に埋め込まれている。具体的には、バスバー１７の垂直部２４の下半分ほどが端子台１０の樹脂１２によって覆われると共に、バスバー１７の取付穴１８を有する面が端子台１０の凹部１９（図３に図示）に埋設されている。バスバー１７の垂直部２４の下半分ほどを覆う部分を被覆部１２ａとする。

ところで、左右のバスバー１７は上下方向に段差を持って設置されている。左右のバスバー１７の間には、被覆部１２ａから屈曲して、樹脂１２からなる壁面部１２ｂが立ち上げられている。このため、上側のバスバー１７の取付穴１８は、被覆部１２ａ及び壁面部１２ｂによってＬ字形に囲われるようになっている。

また、端子台１０には壁面部１２ｂと対向して、樹脂１２からなる壁面部１２ｃが立ち上げられている。壁面部１２ｂ、１２ｃは互いに平行に配置されている。したがって、下側のバスバー１７の取付穴１８は、被覆部１２ａ、壁面部１２ｂ、１２ｃによって三方から囲われるようになっている。

端子台１０の左右の両端部には、取付部２０が左右方向に延びて設けられている（図１にも図示）。図３に示すように、取付部２０には取付穴２１が形成されており、取付穴２１には筒状の金属部材であるカラー２２が埋め込まれている。図１に示すように、取付部２０の取付穴２１に対しボルト２３が挿入されており、このボルト２３がリアクトル１側に固定されることで、端子台１０がリアクトル１のケース４に取り付けられている。

また図３に示すように、端子台１０の内部には、筒状の金属部材である２つのナット１１と、ナット１１の収容可能なキャップ１３とが埋め込まれている。ナット１１は、汎用の六角形のナットである。このような端子台１０は、金型内に金属部材として六角形のナット１１を２つ装填して樹脂１２を注入し、ナット１１及び樹脂１２を一体的にインサート成形したものである。

キャップ１３は、２つのナット１１に対応して２つ設けられている。キャップ１３は収容部１４と有底筒状部１５を一体化した部材である。キャップ１３は、樹脂１２と同じく、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などから構成されてよいし、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣ、ＰＢＴ等から構成されてもよい。また、キャップ１３はセラミック製であってもよい。

図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、キャップ１３の上部にはナット１１の収容部１４が設けられている。収容部１４は筒状部である。図４において（Ａ）は、収容部１４にナット１１を収容した状態、（Ｂ）は、収容部１４からナット１１が外れた状態を示している。図４（Ａ）に示すように、収容部１４にはナット１１の下半分ほどを収容するように六角形の穴が設けられており、収容部１４の底部にナット１１の底部が載置されている。また、ナット１１は、バスバー１７を介して上方から押さえられるようになっている。このとき、ナット１１の上面にはバスバー１７の底面が接触するようになっている。

収容部１４は筒状の部材であって、収容部１４の外周部分は上方から見て円形に形成されている。収容部１４の内周部分は収容される六角形のナット１１の外形に倣って、六角形に形成されている。収容部１４にナット１１を収容した状態では、ナット１１の周囲に収容部１４の外周部分が位置するようになっている。

収容部１４の下側に、底部が塞がれた中空の有底筒状部１５が設けられている。有底筒状部１５は、キャップ１３上部の収容部１４の底部と連続して一体的に設けられている。有底筒状部１５の外径は、筒状部である収容部１４の外径よりも細い。また、有底筒状部１５の内径は、ナット１１の開口部の内径と同等あるいは大きい。また、有底筒状部１５の深さはナット１１に取り付けられたボルトが収まる深さである。

図３〜図７に示すように、収容部１４の底部の外周部には、等配位置として１２０度の間隔で、切欠部１６が３つ形成されている。切欠部１６の幅寸法は、収容部１４の内周部分の六角形の一辺の長さよりも短い。切欠部１６は、キャップ１３を横方向から見たときにコの字状となっている。図６及び図７に示すように、切欠部１６において、コの字状の底には、底面部１６ａ及び開口部１６ｂが形成されている。底面部１６ａは、外部からの押え部材との接触面であり、ナット１１の底部と同一平面に配置される。開口部１６ｂからは、収容部１４に収容されたナット１１の底面が露出される。そのため、図７〜図９において矢印に示すように、切欠部１６に対して、外部からの押え部材として例えば、金型からの押え部材が挿入された場合、金型からの押え部材は、切欠部１６から露出されるナット１１の底面外縁部に当たるようになっている。

このとき、金型からの押え部材は、有底筒状部１５外周部の凹み部１５ａに沿って切欠部１６に挿入される。図４〜図６に示すように、凹み部１５ａは有底筒状部１５の外周部に浅く内側に凹んで、有底筒状部１５の筒の軸方向に沿って形成されている。凹み部１５ａは各切欠部１６の下方に位置しており、凹み部１５ａの端部は各切欠部１６に達している。また、凹み部１５ａは切欠部１６の幅寸法と同じ幅寸法を有している。

(製造方法)
本実施形態に係る端子台１０は、金型からの押え部材が上下方向から、ナット１１及びバスバー１７といった金属部材を押えて、ナット１１をインサート成形して製造される。例えば、下記のような手順で金型内に端子台１０をセットして、端子台１０を製造する。
［1］金型の下型に、収容部１４の底部にナット１１の底部を載置したキャップ１３とカラー２２をセットする。
［2］ナット１１の上面にバスバー１７の底面をセットする。
［3］金型の上型でバスバー１７上面とカラー２２上面を押え、金型の下型でカラー２２下面を押える。また、収容部１４の切欠部１６に挿入される金型からの押え部材で、ナット１１の底面とキャップ１３を押える。このとき金型からの押え部材は、有底筒状部１５の凹み部１５ａに沿って切欠部１６まで挿入される。
［4］このように金型の上型と下型、押え部材によりナット１１、キャップ１３、バスバー１４、カラー２２を金型内に固定した後、金型内に樹脂を注入しモールド成形する。

（作用と効果）
本実施形態の作用と効果は、次の通りである。
（１）本実施形態においては、キャップ１３の収容部１４の底部に、切欠部１６を形成しており、切欠部１６に挿入された金型からの押えが、ナット１１の底面外縁部を直接、押えることができる（図５〜図８参照）。

このとき、キャップ１３にも金型からの押えが接触するが、キャップ１３と比較して剛性の高いナット１１にも金型の押さえが接触することで、金型からの押圧力はそのほとんどがナット１１に加わる。したがって、キャップ１３にひびや割れなどが発生するおそれがない。その結果、本実施形態では、部品の破損を回避することができ、優れた製品信頼性を獲得することが可能である。

（２）また、本実施形態では、３つの切欠部１６を均一な間隔で形成している。すなわち、収容部１４の底部の外周部には、等配位置として１２０度の間隔で、角穴からなる切欠部１６が３つ形成されている（段落００３２）。そのため、切欠部１６に挿入された金型からの押えが、ナット１１の底面外縁部を均等な力で押えることができる。特に本実施形態では、切欠部１６に挿入された金型からの押えが、収容部１４の底面部を３点で支持するので、２点で収容部１４の底面部を支持する場合に比べて、底面部が２点を通る軸を中心に回転することがなく、また、４点以上で支持する場合に比べて、金型からの押えと底面部との間でガタつきが生じにくい。したがって、収容部１４底面部を確実に支持することが可能である。

さらに、金型からの押えは、バスバー１７を介して、収容部１４に収容されたナット１１を上方から押えることができる（図７及び図８参照）。

このような本実施形態によれば、インサート成形する端子台１０の製造に際して、金型からの押えが上下方向から、ナット１１及びバスバー１７といった金属部材を押えることが可能となる。したがって、ナット１１及びバスバー１７を確実に押圧することができ、組立作業性が向上する。さらに、バスバー１７の底面を介してナット１１上面を上方から押さえているので、外部端子を接続し電流を流したときに、バスバー１７とナット１１の導通が確保できる。

（３）さらに、本実施形態では、段落００３１にて述べたように、有底筒状部１５の外径が、筒状部である収容部１４の外径よりも細いので、切欠部１６に挿入する金型からの押えが、有底筒状部１５外周部の凹み部１５ａに沿って、切欠部１６に対してスムーズに挿入されることになる。そのため、金型からの押えはナット１１の底面部に確実に当接することができる。また、外径が細い有底筒状部１５は、成形時の樹脂厚が均一となり、有底筒状部１５の成形性が向上する。

（４）本実施形態では、ナット１１にボルト２３を取り付ける時、ボルト締め時に伴って切粉等の金属異物が発生しても、収容部１４の下部に設けた有底筒状部１５が、有底筒状部なので、金属異物を捕集することができる。つまり、金属異物の捕集を目的として袋ナットなどの高価な部品を使用する必要がない。これにより、部品単価を削減してコストを低減することができ、経済性が向上する。

（５）本実施形態においては、収容部１４の底部にナット１１の底部を載置したので、収容部１４及びナット１１の底部が同一平面上に位置することになる。つまり、キャップ１３の収容部１４の底部と、ナット１１の底部とを面一にしている。

そのため、金型からの押えで、収容部１４の底部とナット１１の底部との両方を押えることで、キャップ１３の公差を吸収することができる。また、キャップ１３の収容部１４の底部と、ナット１１の底部とを面一にしたことで、樹脂切りし易いというメリットがある。

（６）さらに、金型からの押えがナット１１を押える時に、収容部１４の底面とナット１１の底面との間に隙間がなくなり、両底面の間に樹脂１２が流れ込むことがない。したがって、ナット１１の開口部に樹脂１２が浸入したり、キャップ１３あるいはナット１１の位置がずれたりすることがない。

（７）しかも、本実施形態では、有底筒状部１５の外周部に凹み部１５ａを設けたので、凹み部１５ａに沿って、金型からの押えを挿入することで、金型内でのキャップ１３の位置決めを簡単に行うことができる。このような本実施形態によれば、良好な組立精度を得ることが可能となる。

（８）本実施形態では、ナット１１にボルトを取り付けた場合、樹脂製の有底筒状部１５がボルトの先端部分を覆うことになり、ボルトの先端部が露出することがない。そのため、本実施形態によれば、優れた絶縁性を発揮することができ、リアクトルの性能向上に寄与することができる。

（９）さらに本実施形態では、ナット１１をキャップ１３の収容部１４に収容しているので、キャップ１３が振動を吸収することができる。そのため、端子台１０における耐振性能が高まり、この点からもリアクトルの性能向上に寄与することが可能である。

［２］他の実施形態
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。例えば、上記実施形態に開示された複数の構成要素を適宜組み合わせて、種々の実施形態を構成することが可能である。また、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

具体的には、端子台１０の樹脂１２に埋め込む筒状の金属部材としては、ナットではなく、カラーを採用して、カラーにキャップ１３を取り付けるようにしてもよい。また、上記の実施形態では、ナット１１毎にキャップ１３を取り付けたが、これに限らず、複数のナット１１を、二以上の収容部を設けた同一のキャップ１３に対して取り付けるようにしてもよい。

キャップ１３の材料と、端子台１０を構成する樹脂１２の材料については、膨張係数が近いものであれば、異なる材料であっても構わない。さらに、キャップ１３は上部に金属部材の収容部を設けていればよく、収容部の下部に有底筒状部であればよく、収容部１４及び有底筒状部１５の形状や寸法などは適宜選択可能である。

上記の実施形態に係る収容部１４では、ナット１１の下半分ほどを収容したが、これに限らず、収容部１４にナット１１全体を収容するようにしてもよい。さらには、収容部１４に対し、ナット１１全体に加えて、バスバー１７の取付穴１８を有する面までも収容するようにしてもよい。例えば、キャップ１３の収容部１４の底部は、ナット１１の底部と同一平面でなくともよい。

また、ナット１１等の金属部材の底部と、収容部１４の切欠部１６における外部からの押え部材との接触面とは、同一平面上でなくてもよい。例えば、図１０に示すように、キャップ１３の収容部１４の底部にナット１１の底部を載置するとき、切欠部１６は、ナット１１の側面に当たるように形成されていてもよい。

また、有底筒状部１５は、角柱状の部材であってもよいし、その先端部分は平らではなく、丸まっていても尖っていても構わない。さらに、切粉等の金属異物を捕集可能な有底筒状部であれば、その形状は円錐状や円錐台状の部材であってもよい。なお、キャップの樹脂厚の均一にして成形性の向上を図る観点から言えば、有底筒状部１５の径は細い方が望ましいが、有底筒状部１５と収容部１４とが同一の外径寸法であってもよい。

切欠部１６の形状や形成する位置、設置数などは適宜変更可能である。例えば、切欠部１６を形成する位置としては、収容部１４の底部ではなく、収容部１４の側縁部に設けるようにしてもよい。この場合、金型からの押えがナット１１などの金属部材を押える方向は、横方向あるいは斜め方向であってもよい。

また、上記の実施形態では、収容部１４の底部の外周部に等配位置として１２０度の間隔で切欠部１６を３個形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、切欠部１６は、１８０度の間隔で２個形成してもよいし、９０度の間隔で４個形成するようにしてもよい。さらに、ナット１１などの金属部材を押える部材としては、金型からの押えに限らず、外部からの押え部材であればよく、この押え部材は金属製ではなく、樹脂製であっても構わない。

１ リアクトル
２ コア
３ コイル
３ａ、３ｂ 直線部
４ ケース
１０ 端子台
１１ ナット
１２ 樹脂
１２ａ 被覆部
１２ｂ、１２ｃ 壁面部
１３ キャップ
１４ 収容部
１５ 有底筒状部
１５ａ 凹み部
１６ 切欠部
１７ バスバー
１８ 取付穴
１９ 凹部
２０ 取付部
２１ 取付穴
２２ カラー
２３ ボルト
２４ 垂直部

Claims (7)

1. 筒状の金属部材と、樹脂製あるいはセラミック製のキャップとを埋め込んだ樹脂製の端子台であって、
   前記キャップには前記金属部材の収容部を設け、
   前記収容部の下部には有底筒状部を設け、
   前記収容部には外部からの押え部材が前記金属部材に当るように切欠部を形成し、
   前記収容部の底部に前記切欠部を形成したことを特徴とする端子台。
2. 筒状の金属部材と、樹脂製あるいはセラミック製のキャップとを埋め込んだ樹脂製の端子台であって、
   前記キャップには前記金属部材の収容部を設け、
   前記収容部の下部には有底筒状部を設け、
   前記収容部には外部からの押え部材が前記金属部材に当るように切欠部を形成し、
   前記有底筒状部の外周部に、前記有底筒状部の軸方向に沿って前記切欠部に至る凹み部を設けたことを特徴とする端子台。
3. 前記収容部を筒状部とし、当該収容部の外周部に前記切欠部を等配位置に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の端子台。
4. 前記収容部を筒状部とし、前記有底筒状部の外径は前記収容部の外径よりも細くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の端子台。
5. 前記金属部材の底部と、前記収容部の底部とを同一平面上としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の端子台。
6. 前記キャップは前記収容部と前記有底筒状部とを一体的に設けた部材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の端子台。
7. コアと、
   前記コアの周囲に装着されたコイルと、
   前記請求項１〜６のいずれかに記載の端子台を備え、
   前記端子台には前記コイルと電気的に接続されるバスバーを設置し、
   前記バスバーには前記端子台の樹脂から露出される取付穴を形成し、
   前記筒状の金属部材の上部に前記バスバーの取付穴を設置したことを特徴とするリアクトル。

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