CN104979715A

CN104979715A - 连接器

Info

Publication number: CN104979715A
Application number: CN201510154553.7A
Authority: CN
Inventors: 二口尚树; 秋元克弥; 铃木幸雄; 梅津润; 林真也; 二森敬浩
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: US20150295366A1; CN104979715B; JP6570811B2; JP2015201402A; US9431776B2

Abstract

本发明提供一种连接器，其具有检测从电源装置输出的电流的电流传感器，并能够抑制重叠于传送电流传感器的输出信号的信号线的噪声。连接器(2)具备：一端部连接于逆变器外壳(10)内的第一输出端子(151)至第三输出端子(153)的第一连接端子(21)至第三连接端子(23)；收纳第一连接端子至第三连接端子的至少一部分的壳体(20)；检测在第一连接端子至第三连接端子中流动的电流的第一电流传感器(31)至第三电流传感器(33)；以及传送第一电流传感器至第三电流传感器的输出信号的信号线(4)，信号线的距其端部规定长度范围内的延伸区域(4a)沿正交于流经第一连接端子至第三连接端子的电流的朝向的方向延伸。

Description

连接器

技术领域

本发明涉及设置于具有开关元件的电源装置的连接器。

背景技术

以往，在具有开关元件的逆变装置等电源装置具备用于对输出的电流进行检测的传感器。在专利文献1所记载的逆变装置中，在外壳内收纳有多个电流传感器，根据由该多个电流传感器检测出的电流值对马达进行反馈控制。

另外，提出有使电流传感器从逆变装置分离，从而能够实现逆变装置的小型化的附带连接器的电缆。专利文献2所记载的附带连接器的电缆具备：具有连接于逆变装置的输出端子的多个母线的连接器；经由该连接器连接于逆变装置的多个电缆；以及对在多个电缆中流动的电流进行检测的多个电流传感器，将该多个电流传感器配置于连接器内。电流传感器的输出信号经由线束输出至逆变装置侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-239811号公报

专利文献2：日本特开2013-105714号公报

发明内容

在专利文献2所记载的附带连接器的电缆中，在传送电流传感器的输出信号的线束的电线中流动的电流与在母线中流动的电流相比较微弱，电流传感器的输出信号在逆变装置内被放大。因此，若在由线束传送的电流传感器的输出信号重叠有噪声，则导致该噪声也被放大，存在对反馈控制的精度带来影响的担忧。

特别地，如专利文献2所记载的那样，在将电流传感器配置于连接器内的情况下，线束的端部接近母线，因此电流传感器的输出信号容易受噪声影响。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在具有检测从电源装置输出的电流的电流传感器的连接器中，能够抑制重叠于传送电流传感器的输出信号的信号线的噪声的连接器。

本发明以解决上述课题为目的，提供一种设置于具有开关元件的电源装置的连接器，具备一端部连接于上述电源装置的框体内的输出端子的连接端子、收纳上述连接端子的至少一部分并固定于上述框体的壳体、对由向上述连接端子流经的电流产生的磁场进行检测的电流传感器、以及传送上述电流传感器的输出信号的信号线，上述信号线从其两端部中的上述电流传感器侧的一方的端部遍布规定的长度的延伸区域沿相对于在上述连接端子流经的电流的朝向正交的方向延伸。

本发明的效果如下。

根据本发明的连接器，在具有对从电源装置输出的电流进行检测的电流传感器的连接器中，能够抑制重叠于传送电流传感器的输出信号的信号线的噪声。

附图说明

图1是表示设置有本发明的实施方式的连接器的逆变装置的概略图。

图2是表示具有端子板、连接器以及嵌合于连接器的对象侧连接器的线束的一端部的立体图。

图3是放大表示图2的连接器的放大图。

图4是表示连接器的主视图。

图5是表示基板的非安装面侧的俯视图。

图中：1—逆变装置(电源装置)，2—连接器，4—信号线，10—逆变器外壳(框体)，12—开关元件，20—壳体，21、22、23—第一、第二、第三连接端子，30—基板，31、32、33—第一、第二、第三电流传感器，151、152、153—第一、第二、第三输出端子，301、302、303、304、305、306—第一、第二、第三、第四、第五、第六电极。

具体实施方式

[实施方式]

图1是表示作为设置有本实施方式的连接器的电源装置的逆变装置的概略图。该逆变装置1例如搭载于车辆，并通过PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度)调制将从蓄电池输出的直流电压转换成交流电压，并将其向作为驱动车辆的驱动源的三相交流马达输出。

该逆变装置1具有：作为框体的逆变器外壳10、固定于逆变器外壳10的电路基板11、固定于电路基板11的多个开关元件12、用于冷却开关元件12的散热翅片13、用于切换开关元件12的接通状态与断开状态的多个电路部件14、端子板15以及连接器2。电路基板11、多个开关元件12、电路部件14、以及端子板15收纳于逆变器外壳10。连接器2的一部分收纳于逆变器外壳10，其他的一部分从逆变器外壳10露出。

逆变器外壳10例如由铝合金等导电性金属构成。在图1中，以切开该逆变器外壳10的一部分的方式图示其内部。散热翅片13配置于在与多个开关元件12之间夹着逆变器外壳10的底面的位置。

开关元件12例如为功率晶体管，在各相(U相、V相以及W相)分别设置有两个开关元件12。即，在本实施方式中，六个开关元件12固定于电路基板11。在图1中，图示了其中三个开关元件12。

多个电路部件14由用于切换开关元件12的接通/断开状态并进行PWM调制的逻辑电路元件、放大元件以及电阻器、电容器等无源元件等构成，并安装于电路基板11的与多个开关元件12相反的一侧的安装面。

端子板15配置于电路基板11的端部的安装面侧。端子板15具有后述的多个输出端子，从而从该多个输出端子输出各相电流。在该电流中包含有伴随基于开关元件12的开关的PWM调制的高次谐波成分。

连接器2的一部分插通形成于逆变器外壳10的开口10a，并以能够装卸的方式设置于逆变器外壳10。该连接器2具有与从逆变装置1输出的多相电流的输出端子对应的多个连接端子。

另外，连接器2具有与从逆变装置1输出的多相电流对应的多个电流传感器，该多个电流传感器的输出信号由信号线4传送至电路基板11。该输出信号用于三相交流马达的反馈控制。

图2是表示具有端子板15、连接器2、以及嵌合于连接器2的对象侧连接器5的线束7的一端部的立体图。图3是放大表示图2的连接器2的放大图。图4是表示连接器2的主视图。此外，在图3中，由假想线(两点划线)表示连接器2的第一连接端子21至第三连接端子23，由实线表示其相对侧。

端子板15具有由树脂构成的主体150以及第一输出端子151至第三输出端子153。第一输出端子151为U相电流的输出端子，第二输出端子152为V相电流的输出端子，第三输出端子153为W相电流的输出端子。

连接器2具备：一端部连接于收纳于逆变器外壳10的端子板15的第一输出端子151至第三输出端子153的第一连接端子21至第三连接端子23、收纳第一连接端子21至第三连接端子23的至少一部分的壳体20、收纳于壳体20并检测由在第一连接端子21至第三连接端子23中流动的电流产生的磁场的第一电流传感器31至第三电流传感器33、供第一电流传感器31至第三电流传感器33安装的基板30、以及传送第一电流传感器31至第三电流传感器33的输出信号的信号线4。

连接器2的第一连接端子21至第三连接端子23对应于第一输出端子151至第三输出端子153沿规定的并排方向并列配置。在本实施方式中，第一连接端子21至第三连接端子23的一端部从壳体20露出，该露出部分连接于端子板15的第一输出端子151至第三输出端子153。第一连接端子21至第三连接端子23的连接于端子板15的第一输出端子151至第三输出端子153的一端部呈平板状，在其前端部形成有供用于固定于端子板15的省略图示的螺栓插通的插通孔21a、22a、23a。

连接器2的第一连接端子21以与端子板15的第一输出端子151接触的方式由省略图示的螺栓固定。相同地，第二连接端子22以与第二输出端子152接触的方式由省略图示的螺栓固定，第三连接端子23以与第三输出端子153接触的方式由省略图示的螺栓固定。

连接器2的壳体20由内壳体201以及外壳体202构成，其中，内壳体201由树脂构成，外壳体202由铝合金等导电性金属构成。内壳体201收纳于外壳体202。第一连接端子21至第三连接端子23保持于内壳体201。

另外，第一连接端子21至第三连接端子23沿规定的并排方向并列配置，并在第一连接端子21与第三连接端子23之间配置有第二连接端子22。第一连接端子21至第三连接端子23的一端部相互平行。

外壳体202具有：筒状的主体部202a、形成于主体部202a的外表面的一对突条202b(在图2中仅表示一方的突条202b)、设置于突条202b的长边方向的端部的突起202c、以及从主体部202a向外侧突出而形成的板状的凸缘部202d。一对突条202b形成于主体部202a的第一连接端子21至第三连接端子23的并排方向的两端部。突起202c形成于突条202b的与凸缘部202d相反的一侧的端部。凸缘部202d呈四边板状，在其四角形成有螺栓插通孔202e。连接器2被插通于该螺栓插通孔202e的螺栓24(图1所示)以能够装卸的方式固定于逆变器外壳10。

第一电流传感器31至第三电流传感器33为具有巨磁电阻元件的GMR(Giant Magneto Resistive effect巨磁电阻效应)传感器。该巨磁电阻元件利用能够相对于较小的磁场的变化获得较大的电阻的变化的巨磁电阻效应。更具体而言，例如霍尔元件的磁阻效应的电阻的变化率为数百分比程度，与此相对，使用了该巨磁电阻效应的巨磁电阻元件的电阻的变化率大到数十百分比程度。另外，巨磁电阻元件具有检测出沿着规定的检测轴的方向的磁场强度，但不检测出与该检测轴正交的方向的磁场的特性。在图3中，在第一电流传感器31至第三电流传感器33上由箭头表示该检测轴。

第一电流传感器31以对由U相电流产生的磁场的强度进行检测的方式配置于第一连接端子21的附近。第二电流传感器32以对由V相电流产生的磁场的强度进行检测的方式配置于第二连接端子22的附近。另外，第三电流传感器33以对由W相电流产生的磁场的强度进行检测的方式配置于第三连接端子23的附近。

U相、V相、以及W相电流沿着第一连接端子21至第三连接端子23的长边方向流动。第一电流传感器31的检测轴的方向为沿着由在第一连接端子21中流动的U相电流产生的磁场的方向。第二电流传感器32的检测轴的方向沿着由在第二连接端子22中流动的V相电流产生的磁场的方向。另外，第三电流传感器33的检测轴的方向沿着由在第三连接端子23中流动的W相电流产生的磁场的方向。

第一电流传感器31至第三电流传感器33安装在保持于壳体20的基板30上。在本实施方式中，基板30保持于内壳体201。在本实施方式中，基板30的一部分从壳体20的开口端面20a向壳体20的外部露出。另外，第一电流传感器31至第三电流传感器33安装于从壳体20露出的基板30的安装面30a。该安装面30a面向第一连接端子21至第三连接端子23。换句话说，第一电流传感器31至第三电流传感器33配置于基板30与第一连接端子21至第三连接端子23之间。

传送第一电流传感器31至第三电流传感器33的输出信号的信号线4由多根(在本实施方式中为六根)绝缘电线40构成，这些绝缘电线40由省略图示的引导部件围绕在逆变器外壳10内。信号线4的距其两端部中的第一电流传感器31至第三电流传感器33侧的一方的端部规定的长度的范围内的延伸区域4a沿与流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流的朝向正交的方向延伸。

此处，所谓“正交的方向”是指延伸区域4a的延伸方向相对于流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流的朝向实际上正交的方向，不限定于延伸区域4a的延伸方向相对于流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流的朝向以90°交叉，是也包含以90±10°(80°以上且100°以下)交叉的主旨。

另外，信号线4的延伸区域4a沿着第一连接端子21至第三连接端子23的并排方向延伸。在本实施方式中，信号线4的各绝缘电线40连接于基板30的长边方向的端部。基板30的长边方向与第一连接端子21至第三连接端子23的并排方向平行，各绝缘电线40的端部连接于基板30的长边方向的两端部中的靠近第三连接端子23的一侧的端部。

信号线4的延伸区域4a的长度(从连接于基板30的后述的电极的前端部至信号线4被折曲的折曲部4b的长度)优选为5mm以上，更加优选为30mm以上。

此外，供信号线4的各绝缘电线40连接的部位不限定于基板30的长边方向的端部，例如也可以为基板30的长边方向的中央部，各绝缘电线40也可以直接连接于第一电流传感器31至第三电流传感器33的端子。另外，在图3所示的例子中，信号线4在折曲部4b以约90°的角度折曲，从折曲部4b更靠前端的部分与第一连接端子21至第三连接端子23的长边方向平行，但不限定于此，信号线4的配设路径能够根据逆变装置1的结构而适当地设定。

图5是表示基板30的与安装面30a相反的一侧的非安装面30b侧的俯视图。此外，在图5中，由虚线表示安装面30a侧的第一电流传感器31至第三电流传感器33。

在基板30的非安装面30b形成有第一电极301至第六电极306、在安装面30a与非安装面30b之间沿厚度方向贯通基板30的多个通孔30c、以及将第一电流传感器31至第三电流传感器33的输出信号导入第一电极301至第六电极306的布线图案30d。

第一电极301经由布线图案30d以及通孔30c电连接于第一电流传感器31的接地端子，第二电极302经由布线图案30d以及通孔30c电连接于第二电流传感器32的信号输出端子。相同地，第三电极303经由布线图案30d以及通孔30c电连接于第二电流传感器32的接地端子，第四电极304经由布线图案30d以及通孔30c电连接于第二电流传感器32的信号输出端子。另外，第五电极305经由布线图案30d以及通孔30c电连接于第三电流传感器33的接地端子，第六电极306经由布线图案30d以及通孔30c电连接于第三电流传感器33的信号输出端子。

各绝缘电线40由芯线401以及绝缘体402构成，其中，芯线401由铜等导电性良好的金属构成，绝缘体402包覆芯线401。在绝缘电线40的端部，芯线401从绝缘体402露出，该露出的芯线401例如通过锡焊连接于第一电极301至第六电极306。

如图2所示，第一连接端子21至第三连接端子23的另一方的端部通过连接器2与对象侧连接器5的嵌合，而与对象侧连接器5的第一连接端子51至第三连接端子53接触。对象侧连接器5具有壳体50、第一连接端子51至第三连接端子53、以及转动杆54。壳体50由内壳体501以及外壳体502构成，其中，内壳体50由树脂构成，外壳体502由铝合金等导电性金属构成。内壳体501收纳于外壳体502。第一连接端子51至第三连接端子53保持于内壳体501。

在外壳体502的第一连接端子51至第三连接端子53的并排方向的两端部形成有供连接器2的突条202b插入的一对滑动槽502a。另外，在外壳体502形成有成为转动杆54的旋转轴的突起502b。在转动杆54形成有呈圆弧状弯曲的弯曲槽541。转动杆54通过以突起502b为中心的旋转动作将连接器2的突起202c沿着弯曲槽541导入滑动槽502a的里侧，从而使连接器2与对象侧连接器5的嵌合变得可靠。

在第一连接端子51连接有U相电线61的一端部。在第二连接端子52连接有V相电线62的一端部。另外，在第三连接端子53连接有W相电线63的一端部。U相电线61、V相电线62、以及W相电线63的另一端部经由省略图示的连接器电连接于三相交流马达的U相、V相以及W相的各绕组。

如以上那样构成的逆变装置1经由连接于连接器2的线束7向三相交流马达供给U相、V相以及W相电流。第一电流传感器31至第三电流传感器33检测出由U相、V相、以及W相电流产生的磁场，并经由信号线4将该输出信号传送至逆变器外壳10内的电路部件14。

(实施方式的作用以及效果)

根据以上进行了说明的实施方式，能够获得以下的作用以及效果。

(1)信号线4的延伸区域4a沿正交于流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流的朝向的方向延伸，因此能够抑制因流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流的高次谐波成分而产生的噪声重叠于在信号线4中传播的信号(第一电流传感器31至第三电流传感器33的输出信号)。换句话说，因U相、V相、以及W相电流所包含的高次谐波成分产生的电磁波的强度与距第一连接端子21至第三连接端子23的距离的平方成反比地减弱，鉴于此，在本实施方式中，使距连接于基板30的第一电极301至第六电极306的信号线4的端部规定长度范围内的延伸区域4a沿与流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流的朝向正交的方向延伸，从而缩短通过电磁波强度较高的区域的信号线4的长度，抑制各相电流的高次谐波成分带来的噪声的影响。特别地，在本实施方式中，信号线4的延伸区域4a沿着第一连接端子21至第三连接端子23的规定的并排方向延伸，因此能够尽可能地缩小在信号线4中传播的信号受到因流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流产生的磁场的影响。

(2)将第一电流传感器31至第三电流传感器33配置于连接器2的壳体20内，从而与假定将检测由各相电流产生的磁场的电流传感器安装于电路基板11的情况进行比较，能够使第一电流传感器31至第三电流传感器33远离作为噪声源的多个开关元件12。由此，能够抑制由多个开关元件12产生的电磁波的影响，而提高第一电流传感器31至第三电流传感器33的检测精度。另外，不需要在电路基板11配置多个电流传感器，因此能够使电路基板11小型化，进而使逆变装置1小型化。

(3)第一电流传感器31至第三电流传感器33为具有巨磁电阻元件的GMR传感器，因此能够高精度地检测因流经第一连接端子21至第三连接端子23的电流产生的磁场。

(4)第一电流传感器31至第三电流传感器33安装在保持于壳体20的基板30，因此能够将第一电流传感器31至第三电流传感器33容易地固定于适于磁场检测的适当位置。另外，信号线4的各绝缘电线40通过锡焊等将其芯线401连接于形成在基板30上的电极(第一电极301至第六电极306)，从而能够传送第一电流传感器31至第三电流传感器33的输出信号，因此信号线4的连接也变得容易。

(实施方式的总结)

接下来，引用实施方式的附图标记等对从以上进行了说明的实施方式能够掌握的技术思想进行叙述。但是，以下叙述中的各附图标记不将权利要求书的构成要素限定为实施方式中具体地表示的部件等。

[1]一种连接器(2)，其设置于具有开关元件(12)的电源装置(逆变装置1)的连接器(2)，连接器(2)的特征在于，具备：一端部连接于上述电源装置(逆变装置1)的框体(逆变器外壳10)内的输出端子(151～153)的连接端子(21～23)；收纳上述连接端子(21～23)的至少一部分并固定于上述框体(逆变器外壳10)的壳体(20)；检测由在上述连接端子(21～23)中流动的电流产生的磁场的电流传感器(31～33)；以及传送上述电流传感器(31～33)的输出信号的信号线(4)，上述信号线(4)的距其两端部中的上述电流传感器(31～33)侧的一方的端部规定长度范围内的延伸区域(4a)沿正交于流经上述连接端子(21～23)的电流的朝向的方向延伸。

[2]根据上述[1]所记载的连接器(2)，其特征在于，上述连接端子(21～23)以与从上述电源装置(逆变装置1)输出的多相电流的多个输出端子(151～153)对应的方式沿规定的并排方向并列配置有多个，上述信号线(4)的上述延伸区域(4a)沿着上述并排方向延伸。

[3]根据上述[1]或者[2]所记载的连接器(2)，其特征在于，上述电流传感器(31～33)以对由从上述电源装置(逆变装置1)输出的多相电流产生的磁场分别进行检测的方式在保持于上述壳体(20)的基板(30)上安装有多个，上述信号线(4)的上述一方的端部连接于上述基板(30)的电极(301～306)。

[4]根据上述[1]～[3]中任一个所记载的连接器(2)，其特征在于，上述电流传感器(31～33)为具有巨磁电阻元件的GMR传感器，上述巨磁电阻元件的检测轴的方向沿着由在上述连接端子(21～23)中流动的电流产生的磁场的方向。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述所记载的实施方式不对权利要求书的发明进行限定。另外，应该注意在实施方式中进行了说明的特征的组合不都是用于解决发明的课题所必须的技术特征这一点。

另外，本发明也能够在不脱离其主旨的范围内适当地变形来实施。例如，在上述实施方式中，对将连接器2应用于逆变装置1的情况进行了说明，但不限定于此，能够在具有开关元件的转换装置等各种电源装置中应用连接器2。

另外，在上述实施方式中，对将第一连接端子21至第三连接端子23的一部分收纳于壳体20的情况进行了说明，但不限定于此，也可以将第一连接端子21至第三连接端子23的整体收纳于壳体20。换句话说，只要将第一连接端子21至第三连接端子23的至少一部分收纳于壳体20即可。

另外，在上述实施方式中，对将信号线4沿着第一连接端子21至第三连接端子23的规定并排方向引出的情况进行了说明，但不限定于此，只要将从壳体20导出的信号线4沿与第一连接端子21至第三连接端子23的一端部的延伸方向正交的方向引出，则能够获得一定的效果。

另外，在上述实施方式中，对第一电流传感器31至第三电流传感器33为GMR传感器的情况进行了说明，但不限定于此，例如也可以将霍尔IC用作第一电流传感器31至第三电流传感器33。

Claims

1.一种连接器，其设置于具有开关元件的电源装置，

上述连接器的特征在于，具备：

一端部连接于上述电源装置的框体内的输出端子的连接端子；

收纳上述连接端子的至少一部分并固定于上述框体的壳体；

检测由在上述连接端子中流动的电流产生的磁场的电流传感器；以及

传送上述电流传感器的输出信号的信号线，

上述信号线的距其两端部中的上述电流传感器侧的一方的端部规定长度的范围内的延伸区域沿正交于流经上述连接端子的电流的朝向的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，

上述连接端子以与从上述电源装置输出的多相电流的多个输出端子对应的方式沿规定的并排方向并列配置有多个，

上述信号线的上述延伸区域沿着上述并排方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于，

上述电流传感器以对由从上述电源装置输出的多相电流产生的磁场分别进行检测的方式在保持于上述壳体的基板上安装有多个，

上述信号线的上述一方的端部连接于上述基板的电极。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的连接器，其特征在于，

上述电流传感器为具有巨磁电阻元件的GMR传感器，

上述巨磁电阻元件的检测轴的方向沿着由在上述连接端子中流动的电流产生的磁场的方向。