特許 7153975 接続端子、接続端子の接続方法及び接続端子の製造方法並びに接続装置及び接続装置の接続方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-06

(45)【発行日】2022-10-17

(54)【発明の名称】接続端子、接続端子の接続方法及び接続端子の製造方法並びに接続装置及び接続装置の接続方法

(51)【国際特許分類】

   H01R 4/38 20060101AFI20221007BHJP

   H01R 43/16 20060101ALI20221007BHJP

【ＦＩ】

H01R4/38 A

H01R43/16

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022039613

(22)【出願日】2022-03-14

【審査請求日】2022-03-28

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591107230

【氏名又は名称】株式会社デンケン

(74)【代理人】

【識別番号】100163267

【弁理士】

【氏名又は名称】今中 崇之

(72)【発明者】

【氏名】田島 修自

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 英登

(72)【発明者】

【氏名】小畠 侑也

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－３２０６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－５５８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－７５４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７０２９８３７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ ４／３８

Ｈ０１Ｒ ４３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

端子の第１の面に接触する第１の接触部材と、
前記第１の接触部材と空隙を介して配置され、先端とは反対の側が固定された第２の接触部材と、
前記第２の接触部材に先端が接触して該第２の接触部材を撓ませることにより前記空隙に差し込まれた前記端子を前記第１の接触部材及び前記第２の接触部材にて挟み込ませるボルトが通るねじ孔が形成されたねじ孔形成部材と、を備えた接続端子。

【請求項2】

請求項１記載の接続端子において、
前記第１の接触部材及び前記第２の接触部材に、それぞれ複数の突起が形成されており、当該複数の突起を介して前記端子が挟み込まれる接続端子。

【請求項3】

請求項２記載の接続端子において、
前記第１の接触部材、前記第２の接触部材及び前記ねじ孔形成部材を先端に支持するための接触部支持部材を更に備え、
前記接触部支持部材が、絶縁性及び耐熱性を有する接続端子。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接続端子の接続方法であって、
前記空隙に前記端子を差し込むステップと、
前記ねじ孔に挿入された前記ボルトを進出させ、前記第２の接触部材を撓ませて前記端子を該第２の接触部材と前記第１の接触部材との間で挟み込ませるステップと、
前記端子の接触抵抗を測定しながら、該接触抵抗が予め決められた値以下となるように前記ボルトの締め付け量を調整するステップと、を含む接続端子の接続方法。

【請求項5】

複数の端子にそれぞれ対応する複数の請求項３記載の接続端子と、
前記複数の接続端子を、それぞれ、進出した進出位置又は後退した後退位置にて支持する接続端子支持部材と、を備えた接続装置。

【請求項6】

請求項５記載の接続装置において、
前記接続端子の進退をそれぞれ案内する案内部を更に備えた接続装置。

【請求項7】

請求項６記載の接続装置において、
前記接続端子支持部材の高さ位置を調整するための高さ調整機構を更に備えた接続装置。

【請求項8】

請求項５記載の接続装置の接続方法であって、
前記空隙に前記端子を差し込む第１のステップと、
前記ねじ孔に挿入された前記ボルトを進出させ、前記第２の接触部材を撓ませて前記端子を該第２の接触部材と前記第１の接触部材との間で挟み込ませる第２のステップと、
前記端子の接触抵抗を測定しながら、該接触抵抗が予め決められた値以下となるように前記ボルトの締め付け量を調整する第３のステップと、を含み、
前記第１～第３のステップが、端にある前記接続端子から順に実行される接続装置の接続方法。

【請求項9】

請求項２記載の接続端子の製造方法であって、
前記突起がローレット加工により形成される接続端子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接続端子、接続端子の接続方法及び接続端子の製造方法並びに接続装置及び接続装置の接続方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、少なくとも電流端子と、電流端子を貫通して延びる取付ネジとを含む電気計器を装着し、当該電気計器を試験装置に接続して性能試験を行なう電気計器用自動結線装置が記載されている。
この電気計器用自動結線装置は、装置本体と、装置本体に摺動可能に設けられ、電気計器が装着される移動体と、装置本体に取り付けられ、電気計器の電流端子に接触する電流端子接触部とを備え、移動体の外方端部に、電気計器の取付ネジを電流端子接触部側に押圧する押圧体が設けられ、電流端子接触部は、電流端子に当接する当接部と、当接部内に設けられた凹部とを有し、移動体が移動して、電気計器の電流端子が電流端子接触部の当接部に当接する際、取付ネジは押圧体により押圧され、電流端子接触部の凹部内に進入することを特徴としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２４９７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、発熱を抑制できる接続端子、接続端子の接続方法及び接続端子の製造方法並びに接続装置及び接続装置の接続方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

請求項１に記載の発明は、端子の第１の面に接触する第１の接触部材と、
前記第１の接触部材と空隙を介して配置され、先端とは反対の側が固定された第２の接触部材と、
前記第２の接触部材に先端が接触して該第２の接触部材を撓ませることにより前記空隙に差し込まれた前記端子を前記第１の接触部材及び前記第２の接触部材にて挟み込ませるボルトが通るねじ孔が形成されたねじ孔形成部材と、を備えた接続端子である。

【0006】

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の接続端子において、前記第１の接触部材及び前記第２の接触部材に、それぞれ複数の突起が形成されており、当該複数の突起を介して前記端子が挟み込まれる。

【0007】

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の接続端子において、前記第１の接触部材、前記第２の接触部材及び前記ねじ孔形成部材を先端に支持するための接触部支持部材を更に備え、前記接触部支持部材が、絶縁性及び耐熱性を有する。

【0008】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接続端子の接続方法であって、前記空隙に前記端子を差し込むステップと、前記ねじ孔に挿入された前記ボルトを進出させ、前記第２の接触部材を撓ませて前記端子を該第２の接触部材と前記第１の接触部材との間で挟み込ませるステップと、前記端子の接触抵抗を測定しながら、該接触抵抗が予め決められた値以下となるように前記ボルトの締め付け量を調整するステップと、を含む接続端子の接続方法である。

【0009】

請求項５に記載の発明は、複数の端子にそれぞれ対応する複数の請求項３記載の接続端子と、前記複数の接続端子を、それぞれ、進出した進出位置又は後退した後退位置にて支持する接続端子支持部材と、を備えた接続装置である。

【0010】

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の接続装置において、前記接続端子の進退をそれぞれ案内する案内部を更に備える。

【0011】

請求項７に記載の発明は、請求項６記載の接続装置において、前記接続端子支持部材の高さ位置を調整するための高さ調整機構を更に備える。

【0012】

請求項８に記載の発明は、請求項５記載の接続装置の接続方法であって、前記空隙に前記端子を差し込む第１のステップと、前記ねじ孔に挿入された前記ボルトを進出させ、前記第２の接触部材を撓ませて前記端子を該第２の接触部材と前記第１の接触部材との間で挟み込ませる第２のステップと、前記端子の接触抵抗を測定しながら、該接触抵抗が予め決められた値以下となるように前記ボルトの締め付け量を調整する第３のステップと、を含み、前記第１～第３のステップが、端にある前記接続端子から順に実行される接続装置の接続方法である。

【0013】

請求項９に記載の発明は、請求項２記載の接続端子の製造方法であって、前記突起がローレット加工により形成される接続端子の製造方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、発熱を抑制できる接続端子、接続端子の接続方法及び接続端子の製造方法並びに接続装置及び接続装置の接続方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施の形態に係る接続装置の外観図である。

【図2】同接続装置が接続されるヒートシンク付パワーモジュールの説明図である。

【図3】同接続装置の平面図である。

【図4】同接続装置が備える接続端子の先端側から見た斜視図である。

【図5】同接続装置が備える接続端子の上側接触部を平面視した拡大図である。

【図6】同接続装置が備える接続端子の底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。

【0017】

本発明の一実施の形態に係る接続装置１０は、図１に示すように、被接続対象であるヒートシンク付パワーモジュール１２の端子に接続される。このヒートシンク付パワーモジュール１２は、図２に示すように、複数のパワーモジュールＰＭと、これら複数のパワーモジュールＰＭを液冷する液冷式ヒートシンク１２２を有する。
なお、図１において、液冷式ヒートシンク１２２は模式的に示している。

【0018】

パワーモジュールＰＭは、薄板状のデバイスであり、例えば三相インバータ回路の一部を構成する上下アーム及び内部の状態を検出するセンサを内蔵している。パワーモジュールＰＭは、制御信号を入力したりセンサ信号を出力したりするための複数の制御端子（不図示）及び電力を入出力するための主端子（端子の一例）ＴＭ１～ＴＭ３を有し、第１の端面から各制御端子が延び、第１の端面とは反対の側の第２の端面から主端子ＴＭ１～ＴＭ３が延びている。
各主端子ＴＭ２、ＴＭ３に流れる電流は、最大で例えば数百～一千〔Ａ〕である。
なお、パワーモジュールＰＭは、このような構成に限定されるものではない。

【0019】

液冷式ヒートシンク１２２には、内部に冷却液が流れる流路（図２に示す矢印参照）が形成され、この流路の上流側及び下流側に、それぞれ間隔を空けて一方向に延びる第１のチューブ接続部１２２ａ及び第２のチューブ接続部１２２ｂが設けられている。第１のチューブ接続部１２２ａには、チラー（不図示）によって所定の温度に維持された冷却液を供給するための第１のチューブ１２４ａ（図１参照）が接続され、第２のチューブ接続部１２２ｂには、パワーモジュールＰＭが発生した熱を吸収した冷却液を流すための第２のチューブ１２４ｂが接続される。

【0020】

ヒートシンク付パワーモジュール１２は、各端子が実質的に水平方向に延びる向きとなるようにフレーム１４に固定され、このフレーム１４に転倒防止用の金具１４２が取り付けられた状態で設置面に設置されている。
従って、主端子ＴＭ１～ＴＭ３の各先端は、空中に浮いた状態となっている。

【0021】

接続装置１０は、複数の接続端子２０ａ～２０ｆと、接続端子支持部材３０と、高さ調整機構４０と、を備えている。
複数の接続端子２０ａ～２０ｆは、各パワーモジュールＰＭの主端子に対応している。複数の接続端子２０ａ～２０ｆは、それぞれ、実質的に同一であり、各パワーモジュールＰＭが並ぶ間隔で配置されている。

【0022】

各接続端子２０ａ～２０ｆは、長手方向に進出した進出位置又は後退した後退位置にて接続端子支持部材３０に固定される。このうち、進出位置は、接続端子２０ａ～２０ｆが対応する主端子ＴＭ２、ＴＭ３に接続される位置であり、図３において、接続端子２０ａは、進出位置に固定され、接続端子２０ｂ～２０ｆは、それぞれ後退位置に固定された状態を示している。
以下、各接続端子２０ａ～２０ｆの構成は同一であるため、接続端子２０ａについてのみ説明する。

【0023】

接続端子２０ａは、図４に示すように、上側接触部２１、下側接触部２２及び接触部支持部材２４を有している。
上側接触部２１は、主端子ＴＭ２に接続され、図５に示すように、第１の接触部材２１１、第２の接触部材２１２及びねじ孔形成部材２１４を有している。第１の接触部材２１１、第２の接触部材２１２及びねじ孔形成部材２１４の材質は、それぞれ、ニッケルめっきされた銅である。

【0024】

第１の接触部材２１１は、先端の側面が主端子ＴＭ２の第１の面に接触できる棒状の部材である。第１の接触部材２１１の基端側には、図３に示すように、ねじ孔ＳＨ１が形成されている。このねじ孔ＳＨ１は、ケーブル（不図示）を接続するための孔であり、ケーブルの端部に設けられた圧着端子が固定される。ねじ孔ＳＨ１は、ボルトＢＬ２よりも後端側に形成されている。

【0025】

第２の接触部材２１２は、図５に示すように、基部２１６の先端に設けられるとともに、第１の接触部材２１１と空隙ＧＡＰ１を介して配置され、主端子ＴＭ２の第２の面に接触できる板状の部材である。

【0026】

ねじ孔形成部材２１４は、第２の接触部材２１２を挟んで第１の接触部材２１１とは反対の側に、第２の接触部材２１２と空隙ＧＡＰ２を介して配置され、第２の接触部材２１２に向かって延びるねじ孔ＳＨ２が形成された部材である。このねじ孔ＳＨ２には、第２の接触部材２１２とは反対の側からボルトＢＬ１が挿入され、その先端が空隙ＧＡＰ２を通って第２の接触部材２１２に接触することにより、第２の接触部材２１２を第１の接触部材２１１の方向へ撓ませることができる。すなわち、ねじ孔ＳＨ２を通るボルトＢＬ１は、第２の接触部材２１２を撓ませて、空隙ＧＡＰ１に差し込まれた主端子ＴＭ２を、第１の接触部材２１１及び第２の接触部材２１２にて挟み込ませることができる。

【0027】

第２の接触部材２１２及びねじ孔形成部材２１４は、基部２１６に一体に形成され、この基部２１６を介して第１の接触部材２１１に取り付けられている。
なお、ボルトＢＬ１は真鍮製であることが好ましい。

【0028】

ここで、第１の接触部材２１１及び第２の接触部材２１２の主端子ＴＭ２に接触する箇所（以下、「接触面」という。）には、それぞれ、接触面の全面にわたって複数の突起が形成されている。このような複数の突起は、ローレット加工により形成される。突起の数は、２５～１００〔個／ｃｍ２〕であることが好ましく、５０～７５〔個／ｃｍ２〕であることが更に好ましい。
第１の接触部材２１１及び第２の接触部材２１２が、それぞれ複数の突起を介して主端子ＴＭ２に接触することにより、電流が特定箇所に集中することなく分散して流れ、発熱が抑制される。

【0029】

下側接触部２２は、図１に示すように、上側接触部２１の下側に配置されており、主端子ＴＭ３に接続される。下側接触部２２は、実質的に上側接触部２１と同一の構成であるため、その詳細な説明は割愛する。

【0030】

接触部支持部材２４は、図３に示すように、絶縁性及び耐熱性を有する樹脂により形成された棒状の部材であり、上側接触部２１及び下側接触部２２をそれぞれ支持できる。上側接触部２１は、ボルトＢＬ２により接触部支持部材２４に固定され、下側接触部２２は、図６に示すボルトＢＬ５により固定される。
従って、図３に示すように、第１の接触部材２１１、第２の接触部材２１２及びねじ孔形成部材２１４は、接触部支持部材２４の先端に支持される。
接触部支持部材２４の裏側には、長手方向に延びる溝ＧＲ１が形成されており、後述する突起３０２が嵌ることにより、接続端子２０ａの進退を案内するガイド（案内部の一例）が構成される。

【0031】

接続端子支持部材３０は、図３に示すように、平板状の部材であり、上面に複数の接続端子２０ａ～２０ｆを並べて支持できる。
接続端子支持部材３０には、接続端子２０ａ～２０ｆに対応してそれぞれ接続端子２０ａ～２０ｆの長手方向に間隔を空けて２つのねじ孔が形成されている。これらの２つのねじ孔は、それぞれ、各接続部材２０ａ～２０ｆをボルトＢＬ３にて進出位置又は後退位置に固定するために設けられている。なお、同図３において、２つのねじ孔のうち、一方はねじ孔ＳＨ３であり、他方はボルトＢＬ３が挿入されているねじ孔である。
接続端子支持部材３０の表面には、ボルトＢＬ３が挿入されているねじ孔に隣接して、前述の溝ＧＲ１に嵌る突起３０２（図３及び図６参照）が設けられている。

【0032】

高さ調整機構４０は、複数の接続端子２０ａ～２０ｆを支持した接続端子支持部材３０の高さ位置を調整するための機構である。
高さ調整機構４０は、図１に示すように、ベース部材４０２、台形ねじ４０４ａ、４０４ｂ、上側ナット部４０６ａ、４０６ｂ及び下側ナット部４０７ａ、４０７ｂを有している

【0033】

ベース部材４０２は、設置面に載る平板状の部材である。
台形ねじ４０４ａ、４０４ｂは、それぞれ、ベース部材４０２に下端部が固定され、間隔を空けて上下方向に延びている。
上側ナット部４０６ａ及び下側ナット部４０７ａは、それぞれ、台形ねじ４０４ａに対応したスクリューナットを有し、上側ナット部４０６ｂ及び下側ナット部４０７ｂは、それぞれ、台形ねじ４０４ｂに対応したスクリューナットを有している。上側ナット部４０６ａ、４０６ｂ及び下側ナット部４０７ａ、４０７ｂは、ベース部材４０２を挟み込んでベース部材４０２を任意の高さ位置に固定できる。
なお、同図１は、上側ナット部４０６ａが緩み、上側ナット部４０６ａが締め付けられた状態を示している。

【0034】

次に、接続装置１０の使用方法（接続方法）について説明する。接続装置１０は、次のステップＳ１～Ｓ５に従って主端子ＴＭ２、ＴＭ３に接続される。ただし、以下に明示した場合も含め、可能な場合には、各ステップＳ１～Ｓ５は順番を入れ替えて実施されてもよいし、並行して実施されてもよい。

【0035】

（ステップＳ１）
高さ調整機構４０を用いて接続端子２０ａ～２０ｆの高さ位置が主端子ＴＭ２、ＴＭ３の高さ位置となるように調整する。
接続端子２０ａを進出させ、進出位置にて接続端子支持部材３０に固定し、上側接触部２１及び下側接触部２２の空隙ＧＡＰ１（図５参照）に主端子ＴＭ２、ＴＭ３を差し込む。空隙ＧＡＰ１に主端子ＴＭ２、ＴＭ３を差し込む際には、接続装置１０の全体を設置面に沿って移動させてもよい。

【0036】

（ステップＳ２）
上側接触部２１について、ねじ孔ＳＨ２に挿入されたボルトＢＬ１を進出させ、ボルトＢＬ１の先端を第２の接触部材２１２に接触させる。接触後、ボルトＢＬ１を更に進出させることにより、第２の接触部材２１２を撓ませ、主端子ＴＭ２を第２の接触部材２１２と第１の接触部材２１１との間で挟み込ませて接続する。

【0037】

（ステップＳ３）
抵抗計を用いて、上側接触部２１と主端子ＴＭ２との接触抵抗の値を測定しながら、接触抵抗が予め決められた値以下となるようにボルトＢＬ１の締め付け量を調整する。
接触抵抗はボルトＢＬ１の締め付け量によって変動することから、本ステップにより、上側接触部２１と主端子ＴＭ２との間に電流が流れることによる発熱が抑制される。

【0038】

（ステップＳ４）
下側接触部２２について、ねじ孔に挿入されたボルトＢＬ６（図６参照）を進出させ、ボルトＢＬ６の先端を第２の接触部材２１２に接触させる。接触後、ボルトＢＬ６を更に進出させることにより、第２の接触部材２１２を撓ませて主端子ＴＭ３を第２の接触部材２１２と第１の接触部材２１１との間で挟み込ませて接続する。

【0039】

（ステップＳ５）
抵抗計を用いて、下側接触部２２と主端子ＴＭ３との接触抵抗の値を測定しながら、接触抵抗が予め決められた値以下となるようにボルトＢＬ６の締め付け量を調整する。
接触抵抗はボルトＢＬ６の締め付け量によって変動することから、本ステップにより、下側接触部２２と主端子ＴＭ３との間に電流が流れることによる発熱が抑制される。

【0040】

なお、上側接触部２１についての作業（ステップＳ２、Ｓ３）よりも先に下側接触部２２についての作業（ステップＳ４、Ｓ５）を先に実施してもよいし、上側接触部２１及び下側接触部２２をそれぞれ主端子ＴＭ２及び主端子ＴＭ３に接続した後、最後に各ボルトＢＬ１、ＢＬ６の締め付け量を調整してもよい。

【0041】

端にある接続端子２０ａから順に接続端子２０ｆまで前述のステップＳ１～Ｓ５が実行されることにより、接続装置１０が各主端子ＴＭ２、ＴＭ３に接続される。
なお、このように接続されたヒートシンク付パワーモジュール１２に対しては、例えばパワーサイクル試験が行われる。

【0042】

このように、本実施の形態に係る接続装置１０及び接続方法によれば、間隔を空けて配置されている主端子ＴＭ２、ＴＭ３に対し、接続端子２０ａ～２０ｆが効率的に接続され、電流が流れた際の発熱が抑制される。

【0043】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
接続端子及び接続装置は、任意の半導体デバイスの端子に接続されてもよく、パワーモジュールの主端子に接続されることに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0044】

１０ 接続装置
１２ ヒートシンク付パワーモジュール
１４ フレーム
２０ａ～２０ｆ 接続端子
２１ 上側接触部
２２ 下側接触部
２４ 接触部支持部材
３０ 接続端子支持部材
４０ 高さ調整機構
１２２ 液冷式ヒートシンク
１２２ａ 第１のチューブ接続部
１２２ｂ 第２のチューブ接続部
１２４ａ 第１のチューブ
１２４ｂ 第２のチューブ
１４２ 金具
２１１ 第１の接触部材
２１２ 第２の接触部材
２１４ ねじ孔形成部材
２１６ 基部
３０２ 突起
４０２ ベース部材
４０６ａ 上側ナット部
４０７ａ 下側ナット部
ＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ５、ＢＬ６ ボルト
ＧＲ１ 溝
ＳＨ１～ＳＨ３ ねじ孔
ＰＭ パワーモジュール
ＧＡＰ１、ＧＡＰ２ 空隙
ＴＭ１～ＴＭ３ 主端子

【要約】

【課題】発熱を抑制できる接続端子、接続端子の接続方法及び接続端子の製造方法並びに接続装置及び接続装置の接続方法を提供する。
【解決手段】接続端子２０ａ～２０ｆは、端子ＴＭ２の第１の面に接触する第１の接触部材２１１と、第１の接触部材と空隙ＧＡＰ１を介して配置され、端子ＴＭ２の第２の面に接触する第２の接触部材２１２と、第２の接触部材２１２に先端が接触して空隙ＧＡＰ１に差し込まれた端子ＴＭ２を第１の接触部材２１１及び第２の接触部材２１２にて挟み込ませるボルトＢＬ１が通るねじ孔ＳＨ２が形成されたねじ孔形成部材２１４と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】