JP2017123733A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】電気接続箱を小型化する。
【解決手段】電気接続箱１０は、外部と接続可能な端子部２３を有するコイル２１と磁性体のコア２６とがケース３３に収容されてなるコイル装置２０と、バスバー１３を有する回路基板１１Ａと、コイル装置２０及び回路基板１１Ａが載置される載置面４１と、を備える電気接続箱１０であって、回路基板１１Ａは、載置面４１に接着されており、バスバー１３は、端子部２３と接続されるバスバー端子１４と、バスバー端子１４側が曲げられた状態の曲げ部１３Ａ，１３Ｂと、を有し、コイル２１は、載置面４１に沿う平面を通る軸Ａ１を中心に巻回されており、ケース３３内には絶縁性の樹脂からなる充填部３８が充填されている。
【選択図】図３

Description

本明細書に記載される技術は、電気接続箱に関する。

自動車等の車両には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電気接続箱が搭載されており、この電気接続箱等の回路部品としてコイルが用いられている。特許文献１の電気接続箱は、合成樹脂製の枠状部材が放熱部材の外周部に被せられており、この枠状部材には、回路基板が収容されるとともに、枠状部材の区画された部分にチョークコイルが配されている。

特開２０１４−１０３７４７号公報

ところで、放熱部材の上においてコイルが配される領域は、他の電子部品を実装することができないため、他の電子部品を実装するための領域を電気接続箱内に確保しなければならず、電気接続箱の小型化が容易ではなかった。特に、大電流の通電が可能なコイルを電気接続箱に搭載すると、コイルが大型化することにより、コイルが占める領域が大きくなり、電気接続箱が大型化しやすいという問題がある。

本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電気接続箱を小型化することを目的とする。

本明細書に記載された電気接続箱は、外部と接続可能な端子部を有するコイルと磁性体のコアとがケースに収容されてなるコイル装置と、バスバーを有する回路基板と、前記コイル装置及び前記回路基板が載置される載置面と、を備える電気接続箱であって、前記回路基板は、前記載置面に接着されており、前記バスバーは、前記端子部と接続されるバスバー端子と、前記バスバー端子側が曲げられた状態の曲げ部と、を有しており、前記コイルは、前記載置面に沿う平面を通る軸を中心に巻回されており、前記ケース内には絶縁性の樹脂からなる充填部が充填されている。
本構成によれば、コイルは、載置面に沿う平面を通る軸を中心に巻回されているため、例えば、載置面に沿う平面に直交する軸を中心に巻回されたコイルを有するコイル装置を載置面に載置する構成と比較して、載置面上に占めるコイル装置の領域を小さくすることが可能になる。これにより、コイル装置が占有していた領域を他の電子部品の実装のために利用することができるため、電気接続箱を小型化することが可能になる。
また、ケース内は、絶縁性の樹脂からなる充填部が充填されているため、コイルの振動による異音を抑制することができる。
更に、バスバーは、バスバー端子側に曲げ部を有するため、バスバー端子側がストレートな形状で延びる構成と比較して振動を曲げ部によって吸収することができる。これにより、回路基板側等からの振動を曲げ部で吸収することができるため、回路基板側等の振動が充填部に伝わることによる充填部の割れ等を抑制することができる。

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記コイルは、平角線の短辺側を内径面とするように巻回されたエッジワイズコイルである。
このようにすれば、コイルに大電流の通電が可能となるとともに、コイルの軸方向の長さを短くすることができるため、より一層、載置面上に占めるコイル装置の領域を小さくすることが可能になる。

前記載置面は、前記コイル装置の熱を放熱する放熱部材に設けられているとともに、前記載置面には、前記コイル装置が収容される収容凹部が形成されている。
このようにすれば、収容凹部にコイル装置が収容されることで、放熱部材におけるコイル装置の熱を受ける面積が大きくなるため、コイル装置の熱を効率良く放熱部材に伝えることができる。また、収容凹部に収容されたコイル装置のケース内には、絶縁性の樹脂からなる充填部が充填されているため、放熱部材に対するコイルの絶縁を確実に行うことができる。

前記ケース及び前記収容凹部の一方には、ガイド溝が設けられ、前記ケース及び前記収容凹部の他方には、前記ガイド溝に係合して前記コイル装置の前記収容凹部内への挿入方向を案内するガイドリブが設けられている。
このようにすれば、ガイド溝とガイドリブとが係合することによりコイル装置の収容凹部への挿入の案内及び位置決めを行うことが可能になる。

本明細書に記載された技術によれば、電気接続箱を小型化することが可能になる。

実施形態１の電気接続箱の一部を省略して示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 コイル装置を示す斜視図 コイル装置を示す平面図 コイル装置を示す正面図 図６のＣ−Ｃ断面図 図６のＤ−Ｄ断面図 図６のＤ−Ｄ断面図

＜実施形態１＞
実施形態１の電気接続箱１０について、図１〜図９を参照して説明する。
本実施形態の電気接続箱１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両のバッテリ等の電源と、ランプ、ワイパー等の車載電装品やモータ等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、Ｘ方向を右方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。

（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図３に示すように、電子部品（図示しない）が実装された回路体１１と、コイル装置２０と、回路体１１及びコイル装置２０の熱を放熱する放熱部材４０と、放熱部材４０の上方側を覆うカバー６０と、を備えている。
（カバー６０）
カバー６０は、下方側が開口した箱形であって、放熱部材４０に図示しないネジによりネジ留めされて固定されている。

（回路体１１）
回路体１１は、回路基板１１Ａと、回路基板１１Ａに実装される電子部品とを備える。回路基板１１Ａは、放熱部材４０の載置面４１上に接着されており、プリント基板１２と、プリント基板１２に重ねられたバスバー１３とを備える。プリント基板１２は、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔からなる導電路（図示しない）がプリント配線技術により形成されている。バスバー１３は、銅や銅合金等の金属板材を導電路に応じた形状に打ち抜いて形成されている。バスバー１３の端部側は、プリント基板１２の周縁の外側に延びており、共にほぼ直角に曲げられた第１曲げ部１３Ａ（「曲げ部」の一例）と第２曲げ部１３Ｂ（「曲げ部」の一例）とが連なってクランク状に屈曲されている。第１曲げ部１３Ａ及び第２曲げ部１３Ｂにより、第２曲げ部１３Ｂよりも先の先端部は、プリント基板１２側の載置面４１に接着されたバスバー１３とは異なる高さの位置にバスバー端子１４が形成されている。バスバー端子１４には、円形状の接続孔１４Ａが貫通形成されている。プリント基板１２とバスバー１３は、例えば、接着剤、接着シート等により貼り合わせて構成されている。

（コイル装置２０）
コイル装置２０は、例えば出力電圧を平滑化するチョークコイルであって、コイル２１と、磁性体のコア２６と、コイル２１及びコア２６を収容するケース３３と、ケース３３に充填された充填部３８とを備える。

（コイル２１）
コイル２１は、いわゆるエッジワイズコイルであって、例えば銅又は銅合金からなり、扁平な矩形状の断面を有する帯状の平角線を、短辺側が内径面及び外径面となるように螺旋状に巻回して形成したものであり、外面にはエナメル被覆が施されている。このコイル２１は、軸Ａ１を中心に円形状に複数回（本実施形態では４回）巻回された巻回部２２と、外部と接続される一対の端子部２３と、巻回部２２と端子部２３との間でＬ字状に曲げられた曲げ部２５と、を有する。

複数の巻回部２２は、内径及び外径が一定で巻回されており、この巻回部２２により、コイル２１は、軸Ａ１の方向に弾性変形可能な形状となっている。一対の端子部２３は、共に直線状で互いに平行に配置されている。端子部２３の先端部には、締結部材としてのボルト５３の軸部が挿通可能な円形状の接続孔２４が貫通形成されている。曲げ部２５は、巻回部２２と端子部２３との間を直角に接続しているため、一対の端子部２３の延出方向は、後述する放熱部材４０の載置面４１と実質的に平行な方向（載置面４１に沿う方向）とされている。

（コア２６）
コア２６は、フェライト等の高透磁率の磁性体で形成されており、一対の分割部材２７，２７を組み合わせて構成されている。各分割部材２７，２７は、図７に示すように、円柱状の柱部２９と、円弧状に湾曲した内面を有する側壁部３０と、柱部２９と側壁部３０を連結してコイル２１を支持する板状の連結支持部３１と、を備え、これらが一体に形成されている。

（ケース３３）
ケース３３は、絶縁性を有する合成樹脂製であって、図５，図８に示すように、角筒状の角筒部３４と、角筒部３４を閉鎖する奥壁部３６とを備えている。角筒部３４の前端部には、コイル２１が装着されたコア２６を挿通可能な長方形状の開口部３４Ａが形成されており、角筒部３４の前端部は、外方側に張り出す張出部３５が形成されている。張出部３５には、ネジ５６の軸部が挿通される通し孔３５Ａが貫通形成されており、図２に示すように、放熱部材４０の載置面４１に凹設された留め部４８にネジ５６でネジ留めされる。奥壁部３６は、角筒部３４の背面を隙間なく覆っており、巻回部２２の形状に応じて外方に突出する凸部３６Ａと、凸部３６Ａよりも凹んだ凹部３６Ｂとが形成されている。凹部３６Ｂの内面側は、コア２６を受ける受け部３６Ｃとされている。コア２６が受け部３６Ｃに載置されることで、ケース３３内におけるコア２６の位置決めがされる。角筒部３４の左右の外側面には、図７に示すように、それぞれ一対のガイドリブ３７が上下方向に延びている。ガイドリブ３７は、角筒部３４の側壁の長さの全体に亘って延びている。

（充填部３８）
充填部３８は、図２に示すように、ケース３３内におけるコイル２１とコア２６が配されない空間の隙間を埋めるように充填材が充填されたものであり、コイル２１とコア２６との間の隙間、コア２６とケース３３との間の隙間等に入り込んでいる。本実施形態では、充填材は、例えば、エポキシ樹脂が用いられているが、これに限られず、他の公知の材料等を用いることも可能である。充填材は、ケース３３への注入時には、液体である。例えばケース３３への注入後に加熱により固化する熱硬化性樹脂や、加熱せずに硬化する常温硬化型の樹脂を用いてもよい。また、充填材は、ケース３３への注入後に硬化せずに、ある程度、形状を保持できる程度の粘性を有する材料を用いてもよい。充填材の粘性は、コイル２１やコア２６との間の隙間に液体の状態の充填材が浸入する程度の粘性を有するものとすることができ、コイル２１やコア２６等の隙間の寸法に応じて適切な粘性の材料を使用することができる。

（放熱部材４０）
放熱部材４０は、例えば、アルミダイカスト等で成形されるアルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属類製であって、図３に示すように、上面は、コイル装置２０及び回路体１１が載置される載置面４１とされ、下面側には複数の放熱フィン４９が櫛歯状に並んでいる。

載置面４１は、回路体１１が載置される平坦な領域を有するとともに、他の領域に収容凹部４２が窪み形成されている。収容凹部４２は、コイル装置２０が載置される底面４２Ａと、コイル装置２０の側面に対向する壁面４２Ｂとを備え、放熱部材４０に略直方体状の空間を形成する。図２に示すように、収容凹部４２の底面４２Ａには、ケース３３の凹部３６Ｂに応じた突部４５が形成されている。左右の壁面４２Ｂの上部には、ケース３３の張出部３５をネジ留め可能な留め部４８が形成されている。留め部４８は、載置面４１から張出部３５の寸法に応じて窪み形成されており、ネジ５６でネジ留め可能とされている。収容凹部４２の左右の壁面４２Ｂには、それぞれ一対のガイドリブ３７に係合する一対のガイド溝４４（図１参照）が上下方向に延びている。

載置面４１には絶縁層（図示しない）が積層されており、放熱部材４０と回路体１１との間を絶縁する。絶縁層は、液状の接着剤等の樹脂が硬化することで形成され、熱伝導性が高く、絶縁性を有する材料が用いられる。載置面４１上に絶縁性の接着剤を塗布した状態で、載置面４１の（接着剤の）上に回路基板１１Ａを載置し、例えば治具等を用いて回路基板１１Ａを載置面４１側に押し付けることで回路基板１１Ａを載置面４１に接着することができる。載置面４１上におけるコイル装置２０の近傍には、図３に示すように、端子台５０が固定されている。端子台５０は、絶縁性の合成樹脂からなり、端子部２３の高さに応じた所定の高さで形成されている。端子台５０にはナット５４の回転を規制した状態で保持する保持凹部５１が形成されており、この保持凹部５１は、ボルト５３の軸部を逃げる形状とされている。端子台５０の上面には、図１に示すように、端子部２３が挿通されて左右方向に位置決めする位置決め部５２が上方に突出している。端子台５０上にバスバー端子１４と端子部２３とを重ねて配し、締結部材としてのボルト５３とナット５４で締結することで、バスバー端子１４と端子部２３との間が接続されて固定される。なお、端子台５０は、独立した部品とすることができるが、これに限られず、例えば、放熱部材４０の外縁部に被せられる図示しないフレームに一体に形成してもよい。

次に、コイル装置２０の組み付けについて説明する。
コア２６を構成する一方の分割部材２７にコイル２１を載置し、上下の分割部材２７，２７を嵌め合わせ、この状態のコイル２１及びコア２６をケース３３に収容する（図４）。次に、ケース３３の開口部３４Ａから図示しない注入機により充填材を注入する。ケース３３の所定の深さまで充填材が充填されたら、注入を終了する。充填材が固化すると充填部３８が形成されてコイル装置２０が形成される。次に、コイル装置２０を放熱部材４０の収容凹部４２にガイドリブ３７をガイド溝４４に係合させつつ挿入する。コイル装置２０を所定の深さまで挿入すると、端子部２３が端子台５０の上に配される。そして、張出部３５を留め部４８にネジ５６でネジ留めするとともに、放熱部材４０の載置面４１に塗布された接着剤上に回路体１１を載置すると、回路体１１のバスバー端子１４とコイル２１の端子部２３が重なった状態となる。そして、ボルト５３とナット５４でバスバー端子１４と端子部２３とを締結する。これにより、コイル装置２０が組み付けられた状態の電気接続箱１０となる。

本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
本実施形態の電気接続箱１０は、外部と接続可能な端子部２３を有するコイル２１と磁性体のコア２６とがケース３３に収容されてなるコイル装置２０と、バスバー１３を有する回路基板１１Ａと、コイル装置２０及び回路基板１１Ａが載置される載置面４１と、を備える電気接続箱１０であって、回路基板１１Ａは、載置面４１に接着されており、バスバー１３は、端子部２３と接続されるバスバー端子１４と、バスバー端子１４側が曲げられた状態の曲げ部１３Ａ，１３Ｂと、を有し、コイル２１は、載置面４１に沿う平面を通る軸Ａ１を中心に巻回されており、ケース３３内には絶縁性の樹脂からなる充填部３８が充填されている。

本実施形態によれば、コイル２１は、載置面４１に沿う平面を通る軸Ａ１を中心に巻回されているため、例えば、載置面４１に沿う平面に直交する軸Ａ１を中心に巻回されたコイル２１を有するコイル装置２０と比較して、載置面４１上に占めるコイル装置２０の領域を小さくすることが可能になる。これにより、コイル装置２０が占有していた領域を他の電子部品の実装のために利用することができるため、電気接続箱１０を小型化することが可能になる。
また、ケース３３内は、樹脂からなる充填部３８で充填されているため、コイル２１の振動による異音を抑制することができる。
更に、バスバー１３は、バスバー端子１４側に曲げ部１３Ａ，１３Ｂを有するため、バスバー端子１４側がストレートに延びる構成と比較して曲げ部１３Ａ，１３Ｂが振動を吸収することができる。これにより、回路基板１１Ａ側等からの振動が充填部３８に伝わることによる充填部３８の割れ等を抑制することができる。

また、コイル２１は、平角線の短辺側を内径面とするように巻回されたエッジワイズコイル２１である。
このようにすれば、コイル２１に大電流の通電が可能となるとともに、コイル２１の軸Ａ１の方向の長さを短くすることができるため、より一層、載置面４１上に占めるコイル装置２０の領域を小さくすることが可能になる。

また、載置面４１は、コイル装置２０の熱を放熱する放熱部材４０に設けられているとともに、載置面４１には、コイル装置２０が収容される収容凹部４２が形成されている。
このようにすれば、収容凹部４２にコイル装置２０が収容されることで、放熱部材４０におけるコイル装置２０の熱を受ける面積が大きくなるため、コイル装置２０の熱を効率良く放熱部材４０に伝えることができる。また、ケース３３内には、絶縁性の樹脂からなる充填部３８が充填されているため、放熱部材４０に対するコイル２１の絶縁を確実に行うことができる。また、コイル装置２０の外側が放熱部材４０の金属で覆われることになるため、磁性体のギャップから発生する漏れ磁束が金属で遮蔽される。これにより、漏れ磁束による他の電子部品への影響を抑制することができる。

また、（ケース３３及び）収容凹部４２（の一方）には、ガイド溝４４が設けられ、ケース３３（及び収容凹部４２の他方）には、ガイド溝４４に係合してコイル装置の収容凹部４２内への挿入方向を案内するガイドリブ３７が設けられている。
このようにすれば、ガイド溝４４とガイドリブ３７とが係合することによりコイル装置２０の収容凹部４２内への挿入の案内及び位置決めを行うことが可能になる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）絶縁性の合成樹脂等からなるボビンを備える構成とし、ボビンでコイル２１とコア２６との間を保持する構成としてもよい。

（２）コイル装置２０は、出力電圧を平滑化するチョークコイルとしたが、他の用途に用いられるコイル装置としてもよい。

（３）巻回部２２が巻回される回数は、上記実施形態の回数に限られない。例えば、１〜３回、５回以上としてもよい。但し、巻回部２２が巻回される回数が少ない方がコイル装置２０における軸Ａ１の方向の寸法を小さくできるため、より電気接続箱１０を小型化することができる。

（４）収容凹部４２にガイド溝４４を設け、ケース３３にガイドリブ３７が設けたがこれに限られず、ケース３３にガイド溝を設け、収容凹部にガイドリブ３７を設けてもよい。

１０： 電気接続箱
１１：回路部
１１Ａ：回路基板
１２：プリント基板
１３：バスバー
１３Ａ：第１曲げ部（曲げ部）
１３Ｂ：第２曲げ部（曲げ部）
１４： バスバー端子
２０： コイル装置
２１： コイル
２３： 端子部
２６： コア
３３： ケース
３７： ガイドリブ
３８： 充填部
４０： 放熱部材
４１： 載置面
４２： 収容凹部
４４： ガイド溝
５０： 端子台
５３： ボルト
５４： ナット

Claims (4)

1. 外部と接続可能な端子部を有するコイルと磁性体のコアとがケースに収容されてなるコイル装置と、バスバーを有する回路基板と、前記コイル装置及び前記回路基板が載置される載置面と、を備える電気接続箱であって、
   前記回路基板は、前記載置面に接着されており、
   前記バスバーは、前記端子部と接続されるバスバー端子と、前記バスバー端子側が曲げられた状態の曲げ部と、を有し、
   前記コイルは、前記載置面に沿う平面を通る軸を中心に巻回されており、
   前記ケース内には絶縁性の樹脂からなる充填部が充填されている、電気接続箱。
2. 前記コイルは、平角線の短辺側を内径面とするように巻回されたエッジワイズコイルである請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記載置面は、前記コイル装置の熱を放熱する放熱部材に設けられているとともに、前記載置面には、前記コイル装置が収容される収容凹部が形成されている請求項１又は請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記ケース及び前記収容凹部の一方には、ガイド溝が設けられ、前記ケース及び前記収容凹部の他方には、前記ガイド溝に係合して前記コイル装置の前記収容凹部内への挿入方向を案内するガイドリブが設けられている請求項３に記載の電気接続箱。

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