本発明は、ノイズフィルターを備えるフィルター付き端子台に関する。

バスバーは、比較的大きな電流が流れる経路に使用されることから、その電流に起因する高周波のノイズ成分を除去するために、バスバーと磁性体コアとを設け、ノイズフィルターとして機能するものがある(例えば、特許文献1参照)。このようなバスバーは、その端部に端子部を形成し、モールド部材により磁性体コアと一体成形することで、ノイズフィルター付きの端子台として用いられることもある。このような端子台は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車の走行用の三相交流モーターの電力供給部や該モーターの制御装置への電力供給部などに使用される。

特開2005−93536号公報

ところで、例えば三相交流モーターの場合、電力供給ラインが3本あることから、それぞれにノイズフィルター付き端子台を設けることがある。 しかしながら、ノイズフィルター付き端子台は、バスバー単体に比べると、磁性体コアやモールド部材の分だけその外形が大きくなる。そのため、複数の端子台を必要とする場合には、端子台を設置するための設置スペースが大きくなるという問題がある。この場合、複数の端子台を例えばモールドにより一体化したとしても、バスバーおよび磁性体コアの数は変わらないため、小型化に大きく寄与することはない。また、複数のバスバーと複数の磁性体コアを備えることで端子台単体としての重量が増大し、取り付け構造を強固にする必要がある等、自動車のような振動が生じるようなものに適用するには反って問題を引き起こす可能性がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のバスバーが存在する構成において、ノイズフィルター機能を実現しつつも小型化を図ることができるフィルター付き端子台を提供することにある。

請求項1記載の発明では、バスバーは、両端側にそれぞれ端子部が形成されているとともに、その中央側の少なくとも一部が平板状に形成され、磁性体コアの中空部を、互いに所定の間隔を存して板厚方向に積層された状態で貫通する。このため、磁性体コアの中空部は、1つの平板状のバスバーの幅と、それを複数枚積層できるだけの大きさとを備えていればよい。そのため、複数のバスバーを単純に横方向に並べる場合に比べて、磁性体コアを小型化することができる。モールド部材で一体化した際にも、フィルター付き端子台の大きさを小型化することができる。したがって、複数のバスバーが存在する構成において、ノイズフィルター機能を実現しつつも小型化を図ることができる。

この場合、磁性体コアを小型化していることから、モールド工程時や実使用時においてモールド部材が熱収縮を起こした場合であっても、磁性体コアが破損するおそれを抑制することができる。 また、磁性体コアを小型化することができることから、製造コストを低減することができる。 また、フィルター付き端子台自体の大きさが小型化されることから、小型化や軽量化が求められ、また、設置場所に振動が生じたりする電気自動車やハイブリッド自動車等への適用に好適である。

請求項2記載の発明では、絶縁性材料により形成され、中空部を貫通する複数のバスバー間、およびバスバーと磁性体コアの内周面との間を絶縁するとともに、バスバー間、およびバスバーと磁性体コアの内周面との間の沿面距離を確保する絶縁ボビンを備える。中空部にバスバーを積層して配置する場合、互いのバスバーの距離、およびバスバーと中空部の内周面との間の距離が短くなることが想定される。その場合、例えばモールド工程において圧力が加えられると、互いに接触するおそれがある。そこで、絶縁ボビンを設けることにより、互いが接触するおそれを低減することができる。また、絶縁ボビンによって互いに絶縁されることから、積層する際の間隔をより小さくでき、より小型化を図ることができる。

請求項3記載の発明では、モールド部材は、成形収縮率が0.6%以下の樹脂材料で形成されている。モールド工程では、樹脂材料を加熱しながら、また圧力を加えながらモールドする。そのため、モールド工程が終了すると、モールド部材は、冷えることによって収縮する。このとき、成形収縮率が高いと、収縮により磁性体コアが損傷するおそれがある。そこで、モールド部材を成形収縮率が0.6%以下の樹脂材料で形成することにより、モールド工程の終了後にモールド部材が収縮した場合であっても、磁性体コアが損傷するおそれを抑制することができる。

請求項4記載の発明では、モールド部材は、線膨張係数が5×10⁻⁵/℃以下の範囲の樹脂材料で形成されている。モールド部材は、実使用時には、通電されることでバスバーに大電流が流れることで発熱して膨張する一方、通電が終わると冷えて収縮する。このため、フィルター付き端子台は、膨張および収縮を繰り返すことになる。このとき、膨張率が高いと、例えば中空部内に存在するモールド部材(後述する図8参照)が膨張して磁性体コアが損傷する可能性がある。また、バスバーに近いほど高温になると考えられるため、モールド部材の内部側と表面側とでその膨張や収縮の態様が異なるおそれがあり、線膨張係数が高いとやはり磁性体コアが損傷するおそれがある。そこで、モールド部材を線膨張係数が5×10⁻⁵/℃以下の範囲の樹脂材料で形成することにより、熱収縮による大きさの変動が低減され、実使用時に磁性体コアが損傷するおそれを抑制することができる。

一実施形態のノイズフィルター付き端子台の外観を概略的に示す図

一実施形態のノイズフィルター付き端子台のモールド態様を概略的に示す図

一実施形態のバスバーの外観を概略的に示す図

一実施形態のバスバーの積層態様を概略的に示す図

一実施形態の磁性体コアの外観を概略的に示す図

一実施形態の絶縁ボビンの外観を概略的に示す図

一実施形態のバスバー、磁性体コアおよび絶縁ボビンの組み付け態様を概略的に示す図

一実施形態のノイズフィルター付き端子台の断面を概略的に示す図

以下、本発明の一実施形態について、図1から図8を参照しながら説明する。 図1に示すように、本実施形態のノイズフィルター付き端子台(以下、単に端子台1と称する)は、本実施形態では3本のバスバー2A〜2Cと、それらのバスバー2A〜2Cを一体にモールドするモールド部材3とを備えている。バスバー2A〜2Cは、導電性材料により形成されており、その両端に、貫通孔4が形成された端子部5が形成されている。以下、3本のバスバー2A〜2Cについて総称する場合は、単にバスバー2と称して説明する。なお、貫通孔4は、ねじ溝を切ったねじ穴であってもよい。また、端子部5にナットを取り付けた構成や、そのナットごとモールド樹脂3により一体にモールドした構成であってもよい。

モールド部材3は、成形収縮率が0.6%以下、且つ、線膨張係数が5×10⁻⁵/℃以下の範囲の樹脂材料で形成されている。なお、例えば熱可塑性の樹脂材料で形成されたモールド部材3の成形収縮率および線膨張係数についての考察は後述する。このモールド部材3は、図2に示すように、バスバー2A〜2Cと、磁性体コア6と、絶縁ボビン7とを一体にモールドしている。なお、バスバー2と磁性体コア6とによりノイズフィルターを構成できることは周知であるので、その説明は省略する。

バスバー2A〜2Cは、図3に示すように、それぞれの端子部5が平行かつ面一となるように配置されているとともに、その中央部8において、互いに積層されている。これらバスバー2A〜2Cのうち、バスバー2Aは、平板状且つ板幅がWの直線状に形成されている。一方、バスバー2Bおよびバスバー2Cは、その板幅はバスバー2Aと同じくWであるものの、図4(A)に示すように、オフセットが形成されている。

具体的には、バスバー2Bは、中央部8において直線状のバスバー2Aと平面視にて重なっている一方、端子部5に至る途中に、バスバー2Aから図示左方に変形するオフセットが形成されている。また、積層順において図示最上側に位置するバスバー2Bは、図3および図4(B)に示すように、バスバー2Aの端子部5と面一になるように、端子部5まで至る途中に、バスバー2Aから図示下方に変形するオフセットが形成されている。

一方、バスバー2Cは、中央部8において直線状のバスバー2Aと平面視にて重なっている一方、端子部5に至る途中に、バスバー2Aから図示右方に変形するオフセットが形成されている。また、積層順において図示最下側に位置するバスバー2Cは、図3および図4(B)に示すように、バスバー2Aの端子部5と面一になるように、端子部5に至る途中に、バスバー2Aから図示上方に変形するオフセットが形成されている。なお、これらから分かるように、バスバー2Cは、実質的にバスバー2Bを逆さまにしたものである。つまり、本実施形態では、直線状に形成されたバスバー2(2A)と、オフセットが形成されたバスバー2(2B、2C)との2種類で構成されている。

磁性体コア6は、図5に示すように、その内周側にバスバー2が貫通する中空部9を有している。本実施形態では、磁性体コア6は、断面視が概ね正方形となる四角筒状に形成されている。この中空部9は、角部が面取りされた概ね正方形に形成されており、幅がバスバー2の幅(W)よりも若干大きく、且つ、高さが3本のバスバー2を積層可能な大きさに形成されている。このため、バスバー2A〜2Cをそれぞれ磁性体コア6に貫通させると、図2に示したように、バスバー2の中央部8に対応して中空部9が位置することになる。このとき、バスバー2A〜2Cは中央部8において積層されていることから、磁性体コア6の中空部9の幅は、1つのバスバー2の幅(W)よりも若干大きい程度でよい。

ところで、各バスバー2A〜2Cは、それぞれが異なる電流経路を形成することから、互いに接触することを防止する必要がある。また、上記したようにバスバー2A〜2Cおよび磁性体コア6はモールド部材3により一体にモールドされることから、圧力が加えられるモールド工程において互いの接触を防止することも必要となる。

そのため、本実施形態では、図2に示したように絶縁ボビン7を設けている。この絶縁ボビン7は、絶縁性材料によって形成されており、図6(A)、(B)に示すように、バスバー2Aが挿入される閉環状の挿入孔10A、バスバー2Bが挿入される挿入孔10B、およびバスバー2Cが挿入される挿入孔10Cを有している。このうち、挿入孔10Bおよび挿入孔10Cは、その一部に開口11が形成されている。挿入孔10Bおよび挿入孔10Cに形成されている開口11は、バスバー2Bおよびバスバー2Cに形成されているオフセットに対応できるように、オフセット方向に対応して設けられている。

この絶縁ボビン7は、磁性体コア6の中空部9にバスバー2B、2Cを貫通させた後、絶縁ボビン7の挿入孔10Aにバスバー2Aが挿入され、その状態でバスバー2B、2Cに開口11を合わせるように中空部9に挿入され、図7(A)に示す状態となる。具体的には、バスバー2A〜2Cは互いに積層された状態で中空部9を貫通しており、その貫通方向からみた場合には、上記した図4(B)に示したようにバスバー2Bがバスバー2Aに対して図示左方に突出し、バスバー2Cが図示右方に突出している。この状態で、貫通方向のいずれから絶縁ボビン7を中空部9に挿入すると、直線状のバスバー2Aは、そのまま閉環状の挿入孔10Aをそのまま貫通する。一方、オフセットが形成されたバスバー2Bおよびバスバー2Cは、閉鎖された挿入孔ではオフセット部分が引っかかるものの、オフセット方向に対応した開口11が形成されていることから、引っかかることなく絶縁ボビン7に収まることになる。

その結果、図7(B)に示すように、各バスバー2A〜2Cは、中空部9において、互いに所定間隔を存した状態で位置決めされる。そして、各バスバー2A〜2C間が絶縁されるとともに、バスバー2A〜2Cと磁性体コア6の内周面つまり中空部9の外縁との間が絶縁される。このとき、バスバー2A〜2C間の距離つまり沿面距離が絶縁ボビン7により一定値で確保される。さらに、バスバー2A〜2Cは互いの距離が一定値で確保されることから、いずれかのバスバー2を固定すれば、磁性体コア6の内周面との間の沿面距離も一定値で確保することができる。なお、バスバー2は、モールド工程では端子部5の接触面側(図4(B)参照。図示上面側)までモールドされないように接触面側で固定されるため、磁性体コア6の内周面との間の沿面距離を確保することができる。

また、絶縁ボビン7は、その長さが、概ねバスバー2Bおよびバスバー2Cに形成されている図示上下方向のオフセット部位(図4参照)を覆うように形成されている。つまり、絶縁ボビン7は、バスバー2間の互いの距離が近い部位、つまりは、概ね端子部5を除いた部位を覆う程度に貫通方向に長く形成されている。また、絶縁ボビン7は、磁性体コア6の貫通方向における長さよりも十分に長くなっている。そのため、絶縁ボビン7が多少貫通方向にずれたとしても、バスバー2間、および、バスバー2と磁性体コア6の内周面との間の接触を防止することができる。

この場合、バスバー2は、直線状に形成されたバスバー2Aと、オフセットが形成されたバスバー2B、2Cとの2種類で構成されているため、仮に図7(B)の状態で上下や左右を取り違えても、最終的な端子台1は同じものができあがる。 そして、モールド工程においてモールド部材3によりモールドすることにより、図8に断面視にて示すように、磁性体コア6の中空部9には、バスバー2A〜2C(より厳密には、各バスバー2の中央部8)が所定間隔を存して積層された状態、且つ、バスバー2間および磁性体コア6との間が絶縁された状態となる。

さて、モールド工程では、樹脂材料を加熱しながら、また圧力を加えながらモールドする。そのため、モールド工程が終了すると、モールド部材3は、冷えることによって収縮する。このとき、成形収縮率が高いと、収縮により磁性体コア6が損傷するおそれがある。そこで、モールド部材3を、成形収縮率が0.6%以下の樹脂材料で形成することにより、モールド工程の終了後にモールド部材3が収縮した場合であっても、磁性体コア6が損傷するおそれを抑制することができる。

また、モールド部材3は、線膨張係数が5×10⁻⁵/℃以下の範囲の樹脂材料で形成されている。モールド部材3は、実使用時には、通電されることでバスバー2に大電流が流れることで発熱して膨張する一方、通電が終わると冷えて収縮する。このため、端子台1は、膨張および収縮を繰り返すことになる。このとき、膨張率が高いと、例えば中空部9内に存在するモールド部材3(図8参照)が膨張して磁性体コア6が損傷する可能性がある。また、バスバー2に近いほど高温になると考えられるため、モールド部材3の内部側と表面側とでその膨張や収縮の態様が異なるおそれがあり、線膨張係数が高いとやはり磁性体コア6が損傷するおそれがある。そこで、モールド部材3を線膨張係数が5×10⁻⁵/℃以下の範囲の樹脂材料で形成することにより、熱収縮による大きさの変動が低減され、実使用時に磁性体コア6が損傷するおそれを抑制することができる。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。 端子台1では、バスバー2は、両端側にそれぞれ端子部5が形成されているとともに、その中央側(中央部8側)の少なくとも一部が平板状に形成され、磁性体コア6の中空部9を、互いに所定の間隔を存して板厚方向に積層された状態で貫通する。このため、磁性体コア6の中空部9は、1つの平板状のバスバー2の幅と、それを複数枚積層できるだけの大きさとを備えていればよい。そのため、複数のバスバー2を単純に横方向に並べる場合に比べて、磁性体コア6を小型化することができる。そして、磁性体コア6を小型化することができることから、モールド部材3で一体化した際にも、端子台1の大きさを小型化することができる。したがって、複数のバスバーが存在する構成において、ノイズフィルター機能を実現しつつも小型化を図ることができる。

この場合、磁性体コア6を小型化していることから、モールド工程時や実使用時においてモールド部材3が熱収縮を起こした場合であっても、例えば3本のバスバーを板幅方向に横に配置可能な断面視で長方形となるような磁性体コアに比べて、磁性体コア6が破損するおそれを抑制することができる。 このとき、絶縁ボビン7を設けることにより、互いが接触するおそれを低減している。これにより、中空部9に複数のバスバー2を積層して配置することで互いの距離や中空部9の内周面との間の距離が短くなる場合であっても、例えばモールド工程において圧力が加えられた際に接触する等のおそれを低減することができる。そして、絶縁ボビン7により絶縁されていることから、積層する際の間隔をより小さくでき、より小型化を図ることができる。

また、磁性体コア6を小型化することができることから、製造コストを低減することができる。 また、端子台1自体の大きさが小型化されることから、小型化や軽量化が求められ、また、設置場所に振動が生じたりする電気自動車やハイブリッド自動車等への適用に好適である。 また、モールド部材3を成形収縮率が0.6%以下の樹脂材料で形成したことにより、モールド工程の終了後にモールド部材3が収縮した場合であっても、磁性体コア6が損傷するおそれを抑制することができる。

また、モールド部材3を線膨張係数が5×10⁻⁵/℃以下の範囲の樹脂材料で形成することにより、実使用時における熱収縮による変動が抑えられ、磁性体コア6が損傷するおそれを抑制することができる。 また、本実施形態では、直線状に形成されたバスバー2(2A)と、オフセットが形成されたバスバー2(2B、2C)との2種類で構成されている。このため、バスバー2の種類が増えて製造や管理や煩雑になることを抑制することができる。 また、バスバー2を2種類で構成していることから、モールド工程前の段階(図7(B)参照)で仮に上下や左右を取り違えるミスが起きても、最終的な端子台1は同じものができあがる。つまり、人為的ミスに対する冗長性を備えることができる。

(その他の実施形態) 本発明は、上記した実施形態で例示した構成に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形又は拡張することができる。 モールド部材3を形成する樹脂材料は、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれも採用することができる。熱可塑性樹脂としては、例えば以下のようなものを採用することができる。 ・ポリフェニレンサルファイド樹脂(Poly Phenylene Sulfide Resin:PPS):融点が約280℃と高く、また、高い耐熱性、優れた耐薬品性を備え、難燃剤を添加せずに自己消火性を実現できる。

・ポリブチレンテレフタレート(Polybutylene terephthalate:PBT):耐熱温度は60〜140℃と広く、電気特性をはじめ物性のバランスがよくとれたプラスチックであり、寸法安定性、熱安定性が良好で精密さが要求される部品によく利用される。また、耐酸性、耐アルカリ性などの耐薬品性も良好。 ・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene:ABS):軽量かつ強固で、メッキを施すことが。また、耐熱性、耐摩耗性、寸法安定性に優れ、電気的特性も良好であり溶接や溶着が容易。なお、折り曲げて白化したり、耐候性にやや劣る面もあるが、テレビ、ラジオ部品、車両部品、トランク、運道具、楽器ケース、スーツケース、ヘルメット、自動車内装用、ハンドル、計算機等に広く利用されている。

また、熱硬化性樹脂としては、例えば以下のようなものを採用することができる。 ・フェノール系樹脂:機械的強度、電気絶縁性、耐酸性、耐水性、耐熱性等が高く、比較的安価 に利用できる。耐アルカリ性にやや劣るものの、積層板、耐酸器具、電気絶縁材料、機械部品、塗料、食器、ボタン等に幅広く使われている。 ・エポキシ系樹脂:電気絶縁性、接着性、耐熱性、耐薬品性等が良好。やや高価であるものの、ライニング、歯車、日用品の接着剤、金属接着剤、金属塗料等に幅広く使われている。

・不飽和ポリエステル系樹脂:電気絶縁性、耐熱性、耐薬品性等が良好で、低圧成形も可能。また、硝子繊維で強化したものは非常に強靭であり、絶縁テープ、自動車車体、録画テープ、タンクライニング、安全帽、強化プラスチック板、テーブル封入注型品、車両、自動車、船舶、建築材、軽金属代用構造材料に幅広く用いられている。 実施形態では閉環状の磁性体コア6を例示したが、環状の一部に不連続部を設けた磁性体コアを採用してもよい。また、一体の磁性体コア6を例示したが、分割型の磁性体コアを採用してもよい。

実施形態では3本のバスバーを例示したが、2本でも、4本でもよい。つまり、バスバーは複数であればよい。ただし、小型化や磁性体コア6が損傷するおそれを低減すること、あるいは、実際には二相や三相での電源経路が主流であること等に鑑みると、3本までバスバー2を積層することが好ましい。

図面中、1は端子台(フィルター付き端子台)、2、2A〜2Cはバスバー、3はモールド部材、5は端子部、6は磁性体コア、7は絶縁ボビン、9は中空部を示す。