端子台の種類と設計上の考慮事項

用途のニーズに応じた多様なタイプの端子台をご用意

産業オートメーションやその他の用途では、多くのデバイスが安定した安全な配線システムを必要としており、端子台を使用することで効率的に配線を接続し、全体のシステム安全性を向上させることができます。端子台はモジュール式ハウジングと絶縁された本体で構成されており、2本以上の電線をしっかりと固定します。端子コネクタ、接続端子、またはネジ端子とも呼ばれ、電気システム内で安全な接続が求められる用途で広く使用されています。これらは安全で整理整頓された、半永久的な電線接続を必要とする設計に理想的であり、現場検査や修理時に簡単に交換することが可能です。

端子台の種類は非常に多様で、用途のニーズに応じて選択することができます。設計に使用できる端子台には、PCBマウント、バリアストリップ、貫通端子/DINレールなど、さまざまなタイプがあります。

PCB取り付け端子台は、Eurostyleまたはワイヤートゥボード端子台と呼ばれることが多く、裸線をモジュールに挿入し、そのワイヤーをクランプで筐体に固定し、一般的なフットプリントのPCBに筐体をはんだ付けすることで機能します。PCB取り付け端子台は、単層、二層、または多層モジュールとして提供されます。

一方で、バリアストリップはネジ留め式の端子を備えており、リング端子やスパード端子を配線に取り付けてからネジに挿入し、ハウジング内で締め付けます。バリアストリップは、振動が考慮される環境で主に使用されます。さらに別の種類として、フィードスルー/DINレール端子台があります。このタイプの端子台は、2本の配線を接続するワイヤー間接続用に使用されます。この端子台には1つの入力接触部と1つの出力接触部があり、それぞれ異なる2本の配線がハウジングの反対側に送り込まれます。PCB取付型のバージョンと同様に、これらのモジュールはシングル、デュアル、またはマルチレベル構成で提供される場合があります。フィードスルースタイルは、最も一般的にDINレールに取り付けた構成で見られます。DINレール端子台は、通常、ワイヤー間接続用のフィードスルータイプやグラウンドタイプで提供されます。グラウンドタイプは、外見上はフィードスルースタイルに似ていますが、接続された配線をDINレールやパネルに接地する点が異なります。

端子台における重要な電気的考慮事項

端子台を使用するシステムを設計する際には、システム全体の電圧および電流の要件を理解することが重要です。また、極数、ピッチ、ワイヤのサイズや種類などのその他の要素も考慮する必要があります。

まず、端子台を使用して設計する際に最も重要なパラメーターの1つは、通常、定格電流です。定格電流は、端子の導電性、断面積、およびそれに伴う温度上昇などの要素に基づいて決定されます。過剰な電流で動作すると、端子台が過熱して損傷を受ける可能性があり、重大な安全問題につながることがあります。適切な方法として、システムで予想される最大電流の少なくとも150％の定格電流を持つ端子台を使用することが推奨されます。

一方で、電圧定格は端子台の筐体における絶縁耐力とピッチに依存します。適用される最大システム電圧は電圧定格以下である必要があり、端子台を選定する際はシステム内の電圧サージも評価する必要があります。さらに、端子台内の個々の回路の数は「極数」として知られ、特定の用途に応じて1極から最大24極以上までの範囲になる場合があります。

端子台のピッチは、一極から次の極までの中心間の距離として定義されています。コネクタのピッチは通常、端子台の全体的な定格によって決定され、電圧/電流、沿面距離、クリアランスといった要素を考慮に入れています。一般的な産業用ピッチには、2.54 mm、3.81 mm、5.0 mm、7.62 mmなどがあります。

端子ブロックが受け入れることができる最小および最大のワイヤサイズは、電圧/電流定格に対応する機能です。端子ブロックにワイヤが物理的に収まることを確認するだけでなく、使用するワイヤのタイプも考慮する必要があります。ねじ端子には、ストランド（撚り線）またはマルチコアワイヤが通常使用され、プッシュイン式端子ブロックには固体芯ワイヤが一般的に使用されます。北アメリカでは、ワイヤサイズは米国規格ゲージ（AWG）で指定されますが、ワイヤサイズはmm2で指定することもできます。

端子台の重要な機械的考慮事項

端子台の設計では、電気的要素に加えて、機械的な制約や制限も考慮する必要があります。検討すべき主要な特徴には、全体のフットプリント、接続の方向性、アクセス性に影響を与える可能性のある筐体の機械的な制約が含まれます。筐体の機械的なバリエーションには、ワイヤーの挿入方向、ワイヤーの固定方法、モジュールの種類、筐体とワイヤーの接続方法などが挙げられます。

端子台には、水平、垂直、45°の3つの一般的なワイヤー挿入口の向きがあります。水平と垂直は、それぞれ90°と180°とも呼ばれます。ワイヤーの向きは通常、全体設計における物理的な制約によって判断することができ、それに基づいてより実現可能なオプションを選択することが可能です。

端子ブロックハウジング内でワイヤーを固定する方法は、主に3つのタイプで構成されています：ねじ端子、押しボタン端子、押し込み端子です。ねじ端子、またはねじタイプ端子ブロックでは、クランプを閉じるねじを締めることで、端子ブロック内の導体に対してワイヤーを固定します。さらに、押しボタン端子はスプリングクランプを使用してワイヤーを導体に固定します。ボタンを押すことでスプリングクランプが開き、ボタンを離すことでスプリングがワイヤーをクランプします。押し込み端子は、スプリングクランプを備えた押しボタン端子に似ていますが、スプリングを開くためにボタンを使用する必要がなく、直接ハウジングにワイヤーを押し込むことで固定できます。

端子台モジュールは、相互に連結可能なコンポーネントとして構成することも、単一のハウジングとして構成することもできます。相互連結端子台モジュールは通常、2極バージョンおよび3極バージョンで構成されています。この2種類のサイズを使用することで、設計者はモジュールを組み合わせて必要な極数を実現できます。DINレール端子台もほぼ同様に動作し、個々のユニットを金属製レール上でスライドさせて組み合わせます。必要な構成と極数が達成されたら、互換性のあるエンドキャップを使用してセットアップを完了し、最外部ユニットのハウジングを保護します。

単一構造の端子台は、すべての極が1つのハウジング内に収められている構造です。これらは複数のパーツ構成が不可能なプラグ可能なハウジングの典型的な特徴です。他の用途としては、高電流や高温バージョンが挙げられ、単一のハウジングがより堅牢性を提供します。

ほとんどの端子台コネクタは、ワイヤーを直接ハウジングに挿入できる構造ですが、接続ペアを差し込めるタイプのバリエーションも存在します。このプラグ可能な端子台は、ワイヤーをハウジングに挿入できる点は変わりませんが、モジュラー式のハウジングが固定されたPCBハウジングに直接差し込めるという利点があります。これらは、個々のワイヤーをすべて取り外す必要なく、主要な接続を頻繁に切断する必要がある設計に最適です。

端子台の安全評価およびその他の設計上の考慮事項

端子台を選定する際には、安全性評価が非常に重要です。端子台は通常、ULおよび/またはIECの安全基準に基づいて認証されているか、設計されており、UL94V-0の難燃性評価に適合した材料で作られます。ULとIECの評価は、各機関が異なる基準を使用しているため、データシート上では異なる表示方法となる場合があります。端子台を選定する際には、システム全体の安全要件を十分に理解し、端子台の評価がこれらの要件を満たしていることを確認することが重要です。

ユーザーが組み立てやメンテナンスを容易に行えるようにするために、ターミナルブロックの接続を区別しやすくするために、ケースの色や特殊なマーキングを変更することができます。これは、複数の配線や回路が集中して配置されている複雑なシステムにおいて特に役立ちます。さらに、ターミナルブロックを選択する際には、エンドシステムの動作温度を考慮し、高温対応のターミナルブロックが必要かどうかを判断する必要があります。

Same Skyは端子台の主要な供給者であり、プラグイン式、ねじなし、ねじタイプ、およびDINレール構成を提供しています。端子数は最大24極まで対応し、さまざまな色のオプションや、28から4 AWGまでのワイヤゲージに対応しています。Same Skyの端子台コネクタは、さまざまなULおよびIECの電流および電圧定格に加え、-40℃から105℃の動作温度範囲が特徴で、高温環境に対応する130℃までの端子台も提供されています。

結論

システム全体を設計する際には多くの要素を考慮する必要がありますが、端子台は複雑な電気システムを接続するための最適なソリューションです。さまざまな種類の端子台の特性や機能を理解することは、選択する際に非常に重要です。適切な端子台を選ぶことは、電気システムの安定性や安全性に影響を与えるだけでなく、保守の容易さやシステムの長期的な寿命にも関連します。特定のアプリケーション要件、動作環境、素材の選択、設置の便利さを考慮することで、設計者は最も適した端子台を選択することができ、それによってシステム全体の性能と信頼性を向上させることができます。Same Skyの端子台は、さまざまな色のオプションや構成を提供し、設計上の課題を満たすための幅広い選択肢を提供します。