産業用コネクタ選択ガイド:IP 定格、ロック機構、および耐薬品性

産業用コネクタを選択する場合、配電システムの設計者は、電圧、電流、動作温度、基本的な耐衝撃性および耐振動性の要件などの基本仕様を考慮する必要があります。また、侵入保護 (IP) 等級、ロック機構、耐薬品性および耐腐食性、ホットプラグ性などの要素も考慮する必要があります。

産業用コネクタの IP 定格は、特定の環境条件下での信頼性の高い動作を保証するように設計されています。2 桁の数字で構成されています。1桁目はコネクタへの固形物やほこりの侵入に対する保護レベルを示し、2桁目は内部への液体の侵入に対する保護度を示します。どちらの位置でも「0」が表示されている場合は、保護されていないことを意味します。

標準IP定格の最高定格はIP69です。IP69定格の機器は防塵性があり、高圧の液体洗浄や蒸気洗浄にも耐えることができます。次のレベルはIP68で、これは防塵装置に適しており、深さ1.5メートルまでの水に最大30分間浸しても耐えることができます。

保護等級がIP68のコネクターの例としては、アンダーソン・パワー・プロダクツのSamtec ACR-16およびSBSX-75A防水型コネクターなどがあります。ACR-16は定格電流11.6Aの10ピンコネクタで、SBSX-75Aには定格電流が最大135 Aの電源ピンが2つと信号ピンが最大4つあります。どちらのコネクタにもロック機構がありますが、ロック機構のスタイルは異なります (図1)。

図 1: ACR-16 (左) と SBSX-75A (右) のコネクタは IP68 の環境定格とロック機構を備えています (規格外)。(画像:セイガー)

ロックメカニズム

ロックコネクタまたはロックコネクタは、偶発的な切断を防ぎ、安全で信頼性の高い接続を実現するように設計されています。自動車、エネルギー貯蔵、産業、医療、その他の用途で広く使用されています。例えば:

ACR-16 シリーズはバヨネットコネクタで、嵌合したりねじったりするとロックされます。1/3回転で抜き差しができます。

SBSX-75Aシリーズはラッチを使用しており、側面にステンレススチールのスプリングラッチが付いており、しっかりと固定されます。

他にも、次のようなさまざまなロック/ロック機構が用意されています。

レバーロックは産業用コネクタでは非常に一般的なメカニズムです。これにより、コネクタが開くのを防ぎ、接続の気密性を高めることができます。Hiroseのプッシュプルロックは、プラグの内部ラッチを使用します。2つのラッチを押し合わせると、ラッチが収縮してソケット内部の対応する溝に差し込まれます。接続を解除するには、コネクタ本体を握りながらコネクタの両側を引き離す必要があります。

スクリューロックは、ねじ式カップリングを使用して衝撃と振動の性能を向上させます。スクリューロックは、角形コネクタと円形コネクタの両方に使用されます。

耐薬品性および耐腐食性

ロック式および密閉型のコネクタであっても、輸送、工業、およびモバイル用途で炭化水素や溶剤にさらされれば、標準ハウジング材料の劣化を抑えることができます。このような用途では、コネクタハウジングを耐薬品性に優れた材料で作ることができます。

ポリカーボネート (PC) は、希酸、中性塩溶液、グリース、油、洗剤に対して優れた耐薬品性を示します。

ポリブチレンテレフタレート (PBT) は、有機溶剤、ガソリン、オイルへの暴露が予想される用途に適しています。

PC/PBTブレンドは、2つのポリマーの優れた特性と、高い耐薬品性、高い耐衝撃性、および優れた耐候性を兼ね備えています。

アンダーソンパワープロダクツの SB コネクタシリーズは、PC/PBT 混合物を使用した耐薬品性ハウジングを提供しています。これらのコネクタの定格電流は最大280 A、動作温度範囲は -40 °C から 105 °C まで拡張されており、環境定格は IP64 です (図 2)。

図2: この電源コネクタのハウジングは、PC/PBT 混合物で作られており、高い耐薬品性を備えています。(画像:アンダーソン・パワー・プロダクツ)

ホットプラガビリティ

モジュラーシステムでは、ホットプラグ可能なコネクタを使用することで信頼性を向上させることができます。また、回路を切断して高電圧地域の作業者の安全を確保するために、サービスプラグコネクタ (コールドプラグコネクタとも呼ばれる) が必要な場合もあります。

ホットプラグ機能により、通電中のコネクタの挿入と取り外しが可能になり、システムの可用性が最大化されます。ホットプラグ構成には次の 2 つがあります。

プリメイトまたはメークファースト/ブレークラストでは、接点が主電源接点の前にかみ合うように接点をシーケンスします。プリメイティングは、過電流、短絡、および接地障害を防ぐために使用されます。

信号または補助電源の位置に使用する接点をポストメイトまたはメークラスト/ブレークファーストシーケンスして、電源接点が完全にかみ合うまで通信が開始されたり、電源回路がオンになったりしないようにします。

アンダーソンパワープロダクツのパワーポールコネクタは、定格が 600 V、最大電流 350 A で、事前接続機能を備えています。フラットワイピングコンタクトシステムは、接触抵抗を最小限に抑えるために、大きな垂直力と大きな導電面積を備えています。先端が犠牲になっているため、負荷がかかって詰まったり壊れたりしても、導電性のない表面への損傷が最小限に抑えられます。プラグを差し込むと、負荷がかかっているかどうかにかかわらず、ワイピング設計により接合面がきれいになります。

コールドプラガビリティ

通常、高電圧アプリケーション (1,500 V+) では、システムの稼働時間よりもオペレータの安全が重視されます。このようなケースでは、サービスプラグを使用してコールドプラグを使用して手動で電源を切断し、オペレーターを高電圧から保護することができます。

Hirose EM30MSD サービスプラグには、定格1,500 V と 200 A の電源端子と 250 V と 1 A の定格信号線が含まれています。これらの信号線は、バヨネットロック機構を回転させて切断すると、ホットプラグが発生するのを防ぐために遮断されます。また、ロックシステムは組み合わされると耐衝撃性を備え、偶発的な切断の可能性を最小限に抑えます (図3)。

図 3: EM30MSD コールドプラグ対応コネクタを取り外すと、オペレータを保護するために電源ラインと信号ラインの両方が開きます。(画像:ヒロセ)

多点接点設計は接触抵抗を低減します。EM30MSD サービスプラグの PBT ハウジングは耐薬品性があり、嵌合時の保護等級は IP68 で、環境保護に適しています。

プラグを抜くと、ソケット部分にはIPX2のフィンガー保護機能が搭載されているため、オペレーターが感電するリスクが軽減されます。IPX2 設計により、直径が 12.5 mm を超え、長さが 80 mm を超える固体 (指など) が侵入するのを防ぎます。

カスタム・ケーブル・コンフィギュレーター

コネクタの選択は重要な作業です。これらのコネクタを使用したケーブルアセンブリの設計も同様です。Molexのカスタム・ケーブル・コンフィグレーターはこのプロセスを簡素化します。

設計者はこのオンラインツールを使用して、カスタマイズされたケーブルアセンブリを迅速に設計できます。設計が完了すると、ツールはコンセプト図面、3D モデル、サンプル、Sager Electronics からの見積もりを提供します。特徴と機能には以下が含まれます。

電源コネクタと信号コネクタの選択

UL 規格のワイヤオプション

デュアルエンド設計とシングルエンド設計をサポート

アクセサリとカスタムラベルのバンドルオプション

高度な機能には、ピン配列コンフィギュレーター、自動生成された図面や 3D モデルなどがあります。

電力、保護、および信頼性を提供できる産業用コネクタの選択とケーブルアセンブリの設計は、きめ細かなプロセスです。これには、コネクタの IP 定格、ラッチ/ロック機構、耐薬品性と耐腐食性を考慮する必要があります。