JP7380462B2

JP7380462B2 - 圧接端子及び電子装置

Info

Publication number: JP7380462B2
Application number: JP2020119905A
Authority: JP
Inventors: 光司工藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2040-07-13
Also published as: JP2022016912A

Description

本発明は、圧接端子及び電子装置に関する。

例えば特許文献１には、薄肉長尺形状の金属板を縦方向に折曲して面同士を重ね合わせることにより厚さ寸法が元の厚さ寸法の２倍となる圧設端子を形成し、その圧接端子により電線導体を導通状態で保持する構成が記載されている。このような構成によれば、被覆電線の保持強度を高めることができると共に被覆電線との接触面積を増大することができる。

特開２０１９－１２６６４号公報

しかしながら、特許文献１のものは、薄肉長尺形状の金属板を縦方向に折曲して重ね合わせる構成なので、長尺形状の面同士を精度良く重ね合わせることが難しい。このため、重ね合わせた際の縦方向の精度を確保することが難しく、被覆電線の保持力低下、被覆電線の電線導体との接触面積低下が発生するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、金属板を折曲して面同士を重ね合わせることで形成した構成であっても、被覆電線を保持する隙間の寸法の精度を確保することができる圧接端子及び電子装置を提供することにある。
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請求項１の発明によれば、せん断部（１３）は、被覆電線（５）の挿入方向と反対方向に被覆をせん断して電線導体（５ａ）を露出させる。続けて、挟持部（１５）は、電線導体を保持する。
ここで、せん断部及び挟持部は、腕部（１０）から挿入方向と直交する方向に延長された折曲梁部（１７）と腕部との面同士を重ね合わせるように折曲することで形成されている。これにより、被覆電線を保持する隙間の寸法の精度を確保できるので、被覆電線の保持強度が低下したり、被覆電線との接触面積が減少したりすることを防止できる。

第１実施形態に係る圧接端子の平面図圧接端子の側面図圧接端子の斜視図被覆電線の断面図モータのステータを示す側面図接続部の斜視図圧接端子のプレス工程による打ち抜き領域を示す図図２のＡ－Ａ断面図第１隙間部を移動する被覆電線を示す圧接端子の平面図第２隙間部を移動する被覆電線を示す圧接端子の平面図（その１）第２隙間部を移動する被覆電線を示す圧接端子の平面図（その２）第３隙間部を移動する被覆電線を示す圧接端子の平面図圧接端子による被覆電線の剥離の変化を示す図変形実施形態に係る圧接端子の側面図（その１）第２実施形態に係る圧接端子の正面図圧接端子の側面図接続部の斜視図

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。複数の実施形態において、機能的または構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する場合がある。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図１３を参照して説明する。
例えば車両には図示しない各種モータが搭載されている。これらのモータと制御基板とは電気的に接続されており、制御基板からの駆動信号に応じてモータが動作する。制御基板には圧接端子が実装されており、駆動用の電気回路と接続されている。モータと制御基板とを電気的に接続するには、モータ巻線を制御基板に実装された圧接端子により導通状態で保持するようにしている。モータが電気回路に相当し、モータと制御基板とから電子装置が構成されている。

モータは、図５に示すステータ１を有して構成されている。ステータ１は、電磁鋼板２をインシュレータ３に一体成型して形成されている。ステータ１にはボビン４が一体に設けられており、そのボビン４に被覆電線５が図示しない巻線機で巻装されることによりモータ巻線が構成されている。

インシュレータ３の上面には接続部６が突出成型されている。図６に示すように接続部６の上面には穴部７が形成されている。穴部７の前後に位置する壁面には上方が開口したスリット８が形成されており、そのスリット８が開口する部位に被覆電線５を案内するためのテーパ８ａが形成されている。スリット８の奥端部には被覆電線５の端部が位置決め状態で装着されている。これにより、被覆電線５の端部は、穴部７を前後方向に貫通した状態で懸架されている。

一方、図示しない制御基板には、図５に示す圧接端子９の脚部がはんだ付けにより固定されている。圧接端子９は、例えば厚み寸法が０．３～１ｍｍ程度の黄銅やリン青銅等の平板部材から形成されている。接続部６に形成されている穴部７は圧接端子９の外形寸法よりも僅かに大きく形成されており、制御基板の組み付け時に接続部６の穴部７に圧接端子９が挿入されるようになっている。圧接端子９の脚部をプレスフィット端子とし、制御基板に圧入接続するようにしてもよい。

接続部６の穴部７に圧接端子９が挿入された状態では、接続部６に懸架されている被覆電線５の端部が圧接端子９により導通状態で保持される。これにより、モータ巻線が制御基板に搭載された電気回路と電気的に接続される。

図１に示すように圧接端子９は相対する一対の腕部１０を有しており、これらの腕部１０間に図示上方が開放した隙間部１１が形成されている。この隙間部１１に被覆電線５が挿入される。

圧接端子９の隙間部１１に挿入される被覆電線５は、図４に示すように例えば銅からなる電線導体５ａの外周をポリエステルイミドやポリアミドイミド等の絶縁体の被覆５ｂで覆って形成されている。電線導体５ａは単線でも撚り線でもよい。

圧接端子９の隙間部１１に被覆電線５が挿入された状態では、被覆電線５は圧接端子９により導通状態で保持される。圧接端子９の隙間部１１に挿入された被覆電線５を圧接端子９により導通状態で確実に保持するには、圧接端子９により被覆電線５を精度良く挟持する必要がある。この場合、圧接端子９を縦方向に重ね合わせることで被覆電線５を挟持するための隙間部１１を形成することが考えられるが、重ね合わせた際の縦方向の精度を確保することが難しく、被覆電線５の保持力低下、被覆電線５の電線導体５ａとの接触面積低下が発生するおそれがある。

このような事情から、本実施形態では、圧接端子９の形状を以下のように工夫した。
即ち、図１に示すように圧接端子９の腕部１０間に形成された隙間部１１には、第１導入部１２、せん断部１３、第２導入部１４、挟持部１５、緩和部１６の各領域が設定されている。本実施形態では、せん断部１３、第２導入部１４、挟持部１５に対応して折曲梁部１７が設けられており、この折曲梁部１７によりせん断部１３、第２導入部１４、挟持部１５が後述するように形成されている。

図２に示すようにせん断部１３のほぼ中央となる第１折曲部１８で圧接端子９の基端部の面方向に対して４５°折曲され、第１導入部１２のほぼ中央となる第２折曲部１９で第１折曲部１８と反対方向に１３５°折曲されている。これにより、第１導入部１２の面方向は、圧接端子９の基端部の面方向と同一方向を指向している。

（１）第１導入部１２
第１導入部１２は、被覆電線５を狙った位置に導くことを目的として設けられており、被覆電線５の位置を矯正する機能を有する。図１に示すように第１導入部１２に対応する隙間部１１を第１隙間部１１ａとする。第１隙間部１１ａの先端は開口しており、その開口に対応した腕部１０にテーパ１０ａが形成されている。

（２）せん断部１３
せん断部１３は、電線導体５ａの露出を目的として設けられており、被覆電線５の外周である被覆５ｂ及び電線導体５ａをせん断する機能を有する。せん断部１３に対応する隙間部１１を第２隙間部１１ｂとする。第２隙間部１１ｂと直交する方向に横溝部２０が設けられている。第２隙間部１１ｂと横溝部２０とにより、相対する一対の平板形状の梁２１が腕部１０に一体形成されている。梁２１の図示上方に位置する先端角部はエッジ形状に形成されている。以下、梁２１において図示上方に位置する先端角部を刃部２１ａと称する。

刃部２１ａを形成するには、刃部２１ａの図示上方となる縁部を第１プレス工程により打ち抜き加工してから刃部２１ａの図示縦方向となる縁部を第２プレス工程により打ち抜く。このように第１プレス工程と第２プレス工程を順に実行しているのは、梁２１全体を一回のプレス工程により打抜き加工した場合は、梁２１の先端角部にＲ0のエッジ形状を形成できずに僅かにＲを有する形状となり、刃部２１ａをエッジ形状に形成できないからである。

梁２１の刃部２１ａは、上述したように腕部１０が第１折曲部１８で圧接端子９の基端部の面方向に対して４５°折曲されることで被覆電線５の挿入方向と反対方向に対して推奨値の傾斜角度である４５°傾斜している。これにより、刃部２１ａをエッジ形状の刃部として機能させることができる。尚、刃部２１ａを除く圧接端子９全体には金属鍍金が施されている。これは、金属鍍金により刃部２１ａのエッジ形状が鈍ることを抑制するためである。

また、刃部２１ａの頂点は、挟持部１５を構成する折曲梁部１７上に位置している。これは、刃部２１ａの頂点がせん断部１３による被覆電線５のせん断中心よりも折曲梁部１７側に偏心して位置しているからである。

（３）第２導入部１４
第２導入部１４は、被覆電線５を挟持部１５に導くことを目的として設けられており、被覆電線５の位置を矯正する機能を有する。第２導入部１４に対応した腕部１０にテーパ１０ｂが形成されている。

（４）挟持部１５
挟持部１５は、被覆電線５の保持と導通経路を確保することを目的として設けられており、露出した被覆電線５の電線導体５ａを腕部１０と折曲梁部１７により形成された隙間部１１で挟み込む機能を有する。挟持部１５に対応する隙間部１１を第３隙間部１１ｃとする。

（５）緩和部１６
緩和部１６は隙間部１１を延長して形成されており、折曲梁部１７により高められた剛性を抑制する機能を有する。つまり、折曲梁部１７を形成したことにより腕部１０の剛性が高くなっていることから、腕部１０の剛性を抑制するように機能する。

ここで、図１に示すように第１隙間部１１ａの最大距離をＷ1、最小距離をＷ2、第２隙間部１１ｂの距離をＷ3、第３隙間部１１ｃの距離をＷ4、緩和部１６の最大距離をＷ5、図３に示すように折曲梁部１７により形成された隙間部１１の最大距離をＷ6、最小距離をＷ7、図４に示すように被覆電線５の直径をｄ0とすると、Ｗ1＞Ｗ2≧ｄ0＞Ｗ3＞Ｗ4＞Ｗ5、Ｗ3≒Ｗ6、Ｗ4≒Ｗ7の関係を満足するように設定されている。

次に、折曲梁部１７の形成方法について説明する。図７に示すように圧接端子９の外形と同時に隙間部１１全体に対応する領域を第１プレス工程により打ち抜き加工する。ここで、腕部１０の両側には折曲梁部１７が挿入方向と直交する方向に突出形成されている。

図７に一点鎖線で示す部位を板金の折曲工程により折曲することで折曲梁部１７を腕部１０に重ね合せる。これにより、図２及び図３に示すように折曲梁部１７と腕部１０との面同士が重ね合わせられる。この場合、折曲梁部１７は腕部１０と極力平行となるように重ね合わせることで、後述するように折曲梁部１７による被覆電線５に対する挟持寸法を規定値に一致または近似させることができる。

ここで、図２に示すように刃部２１ａの図示左面の左端は挟持部１５の左端と一致し、右面の右端は挟持部１５の右端と一致している。このような関係の場合、公差や加工精度等により被覆電線５に対するせん断領域と挟持領域とが一致せずせん断領域が挟持領域よりも小さくなることが想定され、被覆電線５の被覆５ｂも挟持してしまうことで接触面積が減ったり、がたつきが発生したりすることで導通状態が不安定となる恐れがある。

そこで、本実施形態では、図２のＡ－Ａ断面である図８に示すように、第３隙間部１１ｃに対応する端部に湾曲形状の逃げ部２２を形成することで挟持部１５による被覆電線５の挟持領域がせん断領域内となるようにした。これにより、挟持部１５による挟持領域がせん断領域内となる位置関係を満足することができる。
尚、逃げ部２２の形状としては、湾曲形状に限定されることなく直線形状としてもよい。

さて、制御基板を組み付けると、圧接端子９が接続部６に挿入される。すると、図９に示すように圧接端子９の隙間部１１に被覆電線５が挿入されるので、被覆電線５が第１隙間部１１ａを移動するようになる。このとき、被覆電線５は腕部１０に形成されたテーパ１０ａにより第１隙間部１１ａの中心を移動するように案内される。

さらに被覆電線５が第１隙間部１１ａを移動すると、第２隙間部１１ｂに進入して図１３（ａ）に示すように被覆電線５の外周が梁２１の刃部２１ａに当接するようになる。この場合、梁２１は被覆電線５の挿入方向と反対方向に対して４５°傾斜して設けられているので、刃部２１ａがエッジ形状として機能することができる。

さらに被覆電線５が第２隙間部１１ｂを移動すると、図１０及び図１３（ｂ），（ｃ）に黒塗りで示すように梁２１の刃部２１ａにより被覆電線５の外周がせん断されるようになる。つまり、被覆電線５の被覆５ｂがエッジ形状にせん断されるのに続けて電線導体５ａの外周がエッジ形状にせん断されて被覆電線５から剥離するので、電線導体５ａが露出するようになる。このとき、図１１に示すように被覆電線５の電線導体５ａが楕円形状に徐々に変形するようになる。

さらに被覆電線５が第２隙間部１１ｂを移動すると、第３隙間部１１ｃに進入する。このとき、図１２及び図１３（ｄ）に示すように被覆電線５の電線導体５ａにおいて楕円形状に変形した部位が挟持部１５により強く挟持されるようになる。
以上のようにして、圧接端子９が接続部６に装着され、その装着状態では被覆電線５は圧接端子９により電気的及び機械的に保持される。

ところで、折曲梁部１７と腕部１０との面同士を重ね合わせるようにしているので、腕部１０の剛性が高められて弾性変形し難くなっている。このため、挟持部１５の剛性も高められているので、長期間の使用により被覆電線５が塑性変形することで被覆電線５に対する電気的及び機械的な保持力が低下することが予測される。しかしながら、本実施形態では、緩和部１６が存在することにより腕部１０が弾性変形し易くなっているので、長期間使用した場合であっても被覆電線５に対する電気的及び機械的な保持力が低下してしまうことを防止することができる。
以上のようにして、圧接端子９が接続部６に装着され、その装着状態では被覆電線５は圧接端子９により電気的及び機械的に確実に保持される。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
板金加工により折曲梁部１７を横方向に折曲形成して折曲梁部１７と腕部１０との面同士を重ね合わせることによりせん断部１３、第２導入部１４、挟持部１５を形成するようにしたので、薄肉長尺形状の金属板を縦方向に折曲して重ね合わせる構成と比較して、板金加工を調整することで被覆電線５に対するせん断の部位調整、挟持部１５への被覆電線５の導入調整、挟持部１５による被覆電線５の保持力調整が容易となる。

このような効果により電流経路のボトルネックを回避することができるので、被覆電線５として直径が小さいものを採用した場合であっても対応可能となる。このように被覆電線５として直径が小さいものを採用した場合は折曲梁部１７のみで被覆電線５の挟持が可能となることから、折曲梁部１７による隙間部１１のみで被覆電線５を保持するように設定すればよい。これにより、折曲梁部１７による隙間部１１の寸法を調整によりスリット幅の管理が容易となる。

圧接端子９の剛性を高めるには全体の形状を大きくしたり、板厚を大きくしたりする必要があるが、折曲梁部１７を設けることで圧接端子９の剛性を高めることができる。一方、圧接端子の９剛性が過度に大きくなった場合であっても、緩和部１６を設けることで応力集中を緩和することが可能となる。
尚、図１４に示すように第２折曲部１９を廃止し、第１導入部１２の面方向をせん断部１３の面方向と同一としてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態について図１５から図１７を参照して説明する。この第２実施形態は、接続部６に圧接端子９を装着する際に装着を補助する構成を付加したことを特徴とする。即ち、第１実施形態で説明した圧接端子９は腕部１０が折曲されており、圧接端子９が接続部６に挿入される過程でがたつきを生じるおそれがあることから、それを改善することを目的としている。

図１５及び図１６に示すように第１実施形態で説明した圧接端子９の側方には、棒形状の被案内部２３が溶接や接着により一体形成されている。一方、図１７に示すように接続部６の上面には穴形状の案内部２４が形成されている。被案内部２３は案内部２４にほぼ嵌合状態で挿入可能である。

尚、折曲前の折曲梁部１７が圧接端子９と一体に展開可能となるように被案内部２３の間に折曲梁部１７を展開した部位が位置するようにしてもよい。この場合、展開した全体形状が大きくなるものの被案内部２３を圧接端子９に一体形成することができるので、コストの低減を図ることができる。

圧接端子９を接続部６に装着方向へ挿入すると、圧接端子９に一体形成された被案内部２３が接続部６に形成された案内部２４にほぼ嵌合状態で挿入されるので、圧接端子９はがたつくことなく円滑に挿入方向に案内される。

このような実施形態によれば、圧接端子９に被案内部２３を一体形成すると共に接続部６に案内部２４を形成し、それらにより接続部６に挿入された圧接端子９を挿入方向に案内するようにしたので、圧接端子９が折曲形状であっても接続部６に円滑に装着することができる。
尚、圧接端子９に穴形状の被案内部を形成し、接続部６に棒形状の案内部を形成するようにしてもよい。

（その他の実施形態）
梁２１の傾斜角度である４５°は推奨値の傾斜角度であるが、４５°に限定されることなく１°～８９°であれば刃部として機能させることが可能である。
位置決めされている圧接端子９に被覆電線５を挿入するようにしてもよい。
被覆電線５としてフレキシブルなものを採用してもよい。
モータと制御基板との接続に限定されることなく、各種アクチュエータと制御基板との接続に適用するようにしてもよい。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、５は被覆電線、６は接続部、９は圧接端子、１０は腕部、５ａは電線導体、５ｂは被覆、１２は第１導入部、１３はせん断部、１４は第２導入部、１５は挟持部、２３は被案内部、２４は案内部である。

Claims

電線導体（５ａ）の表面が絶縁体の被覆（５ｂ）により覆われた被覆電線（５）を導通状態で保持する圧接端子（９）であって、
前記被覆電線が挿入される隙間部（１１）を形成する一対の腕部（１０）と、
前記被覆電線の挿入方向と反対方向に対して所定の傾斜角度となるように設けられ、前記挿入方向と反対方向に前記被覆をせん断して前記電線導体を露出させるせん断部（１３）と、
前記電線導体を保持する挟持部（１５）と、を備え、
前記挟持部は、前記腕部と、前記腕部から前記挿入方向と直交する方向に延長された折曲梁部（１７）を前記腕部に面同士が重ね合わせるように前記圧接端子の厚み方向において前記せん断部側に折曲した部位とから構成されている圧接端子。
前記被覆電線を保持する前記挟持部に作用する応力集中を緩和する緩和部（１６）を備えた請求項１に記載の圧接端子。
前記緩和部は、前記隙間部を前記挿入方向に連結して形成されている請求項２に記載の圧接端子。
前記挟持部による前記電線導体に対する挟持領域は、前記せん断部によるせん断領域内となるように設定されている請求項１から３のいずれか一項に記載の圧接端子。
前記傾斜角度は、１°から８９°に設定されている請求項１から４のいずれか一項に記載の圧接端子。
前記隙間部に挿入された前記被覆電線の移動に伴って前記被覆電線を前記隙間部に沿った挿入方向に案内する第１導入部（１２）を備えた請求項１から５のいずれか一項に記載の圧接端子。
前記せん断部によりせん断された前記被覆電線を前記隙間部に沿って挿入方向に案内する第２導入部（１４）を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載の圧接端子。
前記被覆電線の直径をｄ0、前記隙間部に挿入された前記被覆電線の移動に伴って前記被覆電線を前記隙間部に沿った挿入方向に案内する第１導入部（１２）に対応した前記隙間部の最大距離をＷ1、最小距離をＷ2、前記せん断部に対応した前記隙間部の距離をＷ3、前記挟持部に対応した前記隙間部の距離をＷ4、前記被覆電線を保持する前記挟持部に作用する応力集中を緩和する緩和部（１６）の最大距離をＷ5、前記折曲梁部に対応した前記隙間部の最大距離をＷ6、最小距離をＷ7とした場合、
Ｗ1＞Ｗ2≧ｄ0＞Ｗ5＞Ｗ3＞Ｗ4、Ｗ3≒Ｗ6、Ｗ4≒Ｗ7の関係を満足する請求項６または７に記載の圧接端子。
電気回路と接続された請求項１から８のいずれか一項に記載の圧接端子と、
電気回路と接続され、電線導体の表面が絶縁体の被覆により覆われた被覆電線と、
を備えた電子装置。
電線導体（５ａ）の表面が絶縁体の被覆（５ｂ）により覆われた被覆電線（５）を導通状態で保持する圧接端子（９）であって、
前記被覆電線が挿入される隙間部（１１）を形成する一対の腕部（１０）と、
前記被覆電線の挿入方向と反対方向に対して所定の傾斜角度となるように設けられ、前記挿入方向と反対方向に前記被覆をせん断して前記電線導体を露出させるせん断部（１３）と、
前記電線導体を保持する挟持部（１５）と、を備え、
前記挟持部は、前記腕部と、前記腕部から前記挿入方向と直交する方向に延長された折曲梁部（１７）を前記腕部に面同士が重ね合わせるように折曲した部位とから構成されており、電気回路と接続された圧接端子と、
電気回路と接続され、電線導体の表面が絶縁体の被覆により覆われた被覆電線と、
前記圧接端子が装着されるように設けられ、装着された前記圧接端子と前記被覆電線とを導通状態とする接続部（６）と、
前記圧接端子に設けられた被案内部（２３）と、
前記被案内部を装着方向へ案内する案内部（２４）と、
を備えた電子装置。