JP2008011660A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関し、特に、自動車用の電力変換装置における端子の接続構造に関する。 The present invention relates to a power converter, and more particularly to a terminal connection structure in a power converter for an automobile.
従来のターミナルボックスの構造としては、特開平11−346064号公報(特許文献1)に開示されているように、ゴムパッキンをターミナルボックス部の溝部にはめ込み、締結ボルトでターミナルボックスとカバーを締めつける密閉構造がある。 As a conventional terminal box structure, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-346064 (Patent Document 1), a rubber packing is fitted into a groove portion of the terminal box portion, and the terminal box and the cover are fastened with fastening bolts. There is a structure.
また、従来のターミナルボックスの別の構造としては、特開2001−327117号公報(特許文献2)の図5に開示されているように、ターミナルボックスとカバーとの接触面に一様に平らなゴム系材料を挟み込み、締結ボルトで締めつける密閉構造がある。 Further, as another structure of the conventional terminal box, as disclosed in FIG. 5 of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-327117 (Patent Document 2), the contact surface between the terminal box and the cover is uniformly flat. There is a sealed structure that sandwiches rubber-based material and fastens with fastening bolts.
しかしながら、特許文献1に開示されている構造では、ゴムパッキンをターミナルボックスの溝部とカバーで圧縮するため、ゴムパッキンが接触するターミナルボックスとカバーの面を精度良く仕上げる必要がある。また、ゴムパッキンの位置決めの際には、ゴムパッキンの内周部で筐体に固定するため、位置寸法精度を厳しくする必要がある。
However, in the structure disclosed in
また、特許文献2に開示されている構造では、ゴム系材料をターミナルボックスとカバーで隙間なく一様に圧縮するため、ゴム系材料が接触するターミナルボックスとカバーの面を精度良く仕上げる必要がある。さらに、ゴム系材料に一様な圧力を与えるために、ゴム系材料とカバーとの接触面に沿って等間隔に、締結ボルトを多数配置する必要がある。
Further, in the structure disclosed in
また、自動車用の電力変換装置においては、電力変換装置と自動車のグランドが同電位であり、電力変換装置とターミナルボックスが導通している。このため、絶縁材料であるゴム系材料を使用すると、ターミナルボックスとカバーが絶縁され、シールドされないターミナルボックス構造となってしまう。この結果、電力変換装置内のスイッチング素子の動作時に発生する電気ノイズが、他の電気機器に悪影響を与えるおそれがある。 In the power converter for automobiles, the power converter and the ground of the automobile are at the same potential, and the power converter and the terminal box are electrically connected. For this reason, when a rubber-based material which is an insulating material is used, the terminal box and the cover are insulated, resulting in an unshielded terminal box structure. As a result, electrical noise generated during operation of the switching element in the power converter may adversely affect other electrical devices.
以上の問題を解決するため、本発明の目的は、容易に端子接続部の密閉構造を可能とし、電力変換装置で発生する電気ノイズを低コストで抑制可能とすることにある。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to easily enable a sealing structure of a terminal connection portion and to suppress electrical noise generated in a power converter at a low cost.
上記目的を達成するため、本発明の電力変換装置のうち代表的な一つは、ケーブルと、ケーブルを接続するための端子と、端子を内部に収容するため開口部を有するターミナルボックスと、ターミナルボックスの開口部を覆い、ターミナルボックスに固定されたカバーと、ターミナルボックスとカバーとの間に設けられたシール材とを有する電力変換装置であって、シール材の外周は、ターミナルボックスの側壁の外周と内周との間の第1位置に位置しており、第1位置より内側においては、ターミナルボックスはシール材と接触しており、第1位置より外側においては、ターミナルボックスはカバーと接触しているものである。 In order to achieve the above object, a representative one of the power converters of the present invention includes a cable, a terminal for connecting the cable, a terminal box having an opening for accommodating the terminal therein, and a terminal. A power conversion device that covers an opening of a box and has a cover fixed to the terminal box and a sealing material provided between the terminal box and the cover, and the outer periphery of the sealing material is formed on the side wall of the terminal box. Located at the first position between the outer circumference and the inner circumference, the terminal box is in contact with the sealing material inside the first position, and the terminal box is in contact with the cover outside the first position. It is what you are doing.
好ましくは、シール材は弾性素材からなる。また、カバーは、シール材を収納するための凹部を有し、凹部の外周部は、シール材を配置するための位置決め部となる。 Preferably, the sealing material is made of an elastic material. Further, the cover has a concave portion for accommodating the sealing material, and the outer peripheral portion of the concave portion serves as a positioning portion for arranging the sealing material.
また、好ましくは、シール材は、開口部を有し、シール材の内周は、ターミナルボックスの側壁の内周より内側に位置している。また、シール材の開口部には、絶縁部材が設けられている。 Preferably, the sealing material has an opening, and the inner periphery of the sealing material is located inside the inner periphery of the side wall of the terminal box. An insulating member is provided in the opening of the sealing material.
本発明によれば、安価で容易にシールドと密閉構造を備えた電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device provided with the shield and the sealing structure can be provided cheaply and easily.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図1は、エンジンルーム内に搭載されるハイブリッド用の電力変換装置5の斜視図である。図示しないモータへ接続されるU相,V相,W相の三相ACケーブル9を電力変換装置5に接続するための端子が、ACターミナルボックス7の内部に設けられている。また、図示しない12Vバッテリ及び36Vバッテリに接続されるDCケーブル10を電力変換装置5に接続するための端子が、DCターミナルボックス8の内部に設けられている。
FIG. 1 is a perspective view of a hybrid
ACターミナルボックス7及びDCターミナルボックス8は、共通のカバー2で覆われている。カバー2は、ネジ13により電力変換装置5に取り付けられている。
The AC terminal box 7 and the
図2は、図1に示す電力変換装置5の回路を示したものである。電力変換装置5は、図示しない36Vバッテリからの直流電圧を交流に変換して、モータ19を駆動する。
FIG. 2 shows a circuit of the
36Vバッテリからの直流電圧は、平滑コンデンサ20を介して、U相の上下スイッチング素子(15a,15b),V相の上下スイッチング素子(16a,16b)、及び、W相の上下スイッチング素子(17a,17b)に接続されている。これらのスイッチング素子は、図示しない駆動回路から出力される信号が各ゲート端子に印加されることにより、ON/OFF制御される。このような制御により、上下スイッチング素子からは交流電流がモータ19に印加され、モータ19が駆動制御される。
The DC voltage from the 36V battery is supplied via the
なお、本実施例では、スイッチング素子としてダイオードが内蔵されたMOSFETを用いているが、MOSFETに代えて、IGBTとダイオードを用いることもできる。 In the present embodiment, a MOSFET with a built-in diode is used as the switching element, but an IGBT and a diode can be used instead of the MOSFET.
スイッチング素子18a,18b,コイル21、及び、コンデンサ22は、36Vバッテリの電圧値が小さくなった場合に、36Vバッテリを充電する機能を有する。12Vバッテリが、コイル21及びコンデンサ22を介して、スイッチング素子18bのソース−ドレイン間に接続されている。また、逆に、12Vバッテリの電圧値が小さくなった場合に、36Vバッテリからの電圧に基づいて、12Vバッテリを充電することも可能である。
The
図3は、本実施例における電力変換装置5の端子部の断面を示したものである。カバー2は、ターミナルボックス1の開口部を覆うように取り付けられる。ターミナルボックス1は、カバー2との間に、弾性材料からなるシール材3を挟み、シール材3をつぶし込み、端子6の接続部を密閉構造としている。カバー2は、シール材3の外周部にて、ターミナルボックス1と接触している。なお、本図のターミナルボックス1は、図1に示す電力変換装置5のACターミナルボックス7及びDCターミナルボックスに相当する。
FIG. 3 shows a cross section of the terminal portion of the
ターミナルボックス1はアルミで構成され、カバー2はめっき鋼板で構成されている。このため、ターミナルボックス1とカバー2とが接触することにより、スイッチング素子の動作時に発生する電気ノイズ等を防止するシールド構造とすることができる。なお、ターミナルボックス1とカバー2の素材は他のものでもよいが、シールド構造とするため、いずれも導電材料で構成するのが好ましい。
The
カバー2には、シール材3を容易に取り付けるための位置決め部12を有する。このような構造にすることで、シール材3は、その外周部をカバー2の位置決め部12に合わせるように配置すればよいため、位置寸法精度を厳しくする必要がなく、容易にシール材3をカバー2に取り付けることができる。
The
シール材3の外周は、位置決め部12によりガイドされ、ターミナルボックス1の開口部を形成する側壁の内周より大きく、また、ターミナルボックス1の側壁の外周より小さい第1位置に固定される。このため、ターミナルボックス1の側壁上面は、第1位置より内周側において、シール材3と接触しており、また、第1位置より外周側において、カバー2と接触している。
The outer periphery of the sealing
この結果、ターミナルボックス1の外壁内周から第1位置に至るまでは、ターミナルボックス1はシール材3に接触しているため、シールを確実にする密閉構造を実現ことができる。また、第1位置からターミナルボックス1の外壁外周に至るまでは、ターミナルボックス1はカバー2に接触しているため、電気ノイズによる悪影響を確実に防止するシールド構造を実現することができる。
As a result, since the
また、シール材3の弾性力は、その目的や用途に応じて変化させることができる。これにより、気密性の向上を図ることが可能になり、容易に端子接続部の気密性を確保できる。
Moreover, the elastic force of the sealing
ここで、シール材3としては、ゴム系材料等の弾性材料を用いることが好ましい。弾性材料を用いることにより、シールを確実にする密閉構造を容易に実現することができる。弾性材料としては、特に、硬度が30〜40度のものを用いることが望ましい。本実施例では、シール材3として、発泡EPDM(エチレンプロピレンゴム)を用いている。ただし、これに限られず、例えば、シリコンスポンジ等の硬度が5〜20度のものを用いることもできる。
Here, as the sealing
また、シール材3としては、弾性材料を用いることが好ましいが、その目的や用途に応じて、メタルパッキン等の他の材料を用いることもできる。なお、シール材3は、導電材料でも、非導電材料でもよい。
Moreover, although it is preferable to use an elastic material as the sealing
シール材3の圧縮率は、例えば75%とし、シール材3のターミナルボックス1との接触幅は、ターミナルボックス1の側壁の内周から2〜3センチとしている。もちろん、これらはその目的や用途に応じて適宜変更可能であり、シール材3の圧縮率を75%以外にしたり、接触幅を2〜3センチ以外とするものであってもよい。
The compression rate of the sealing
カバー2は、ターミナルボックス1に、ネジ13のような固定部材により固定されている。ネジ13等の固定部材を用いてターミナルボックス1とカバー2との接触を強固なものとすることにより、確実なシールド構造とすることができ、電気ノイズ等による悪影響を確実に防止することが可能になる。
The
ケーブル4は、ターミナルボックス1内で、電力変換装置5の端子6に接続されている。ターミナルボックス1は、ターミナルボックス1の開口面以外において、電力変換装置5と固定され、導通している。なお、本図のケーブル4は、図1で示す電力変換装置5の三相ACケーブル9及びDCケーブル10に相当する。
The
図4は、本実施例の端子部の平面図である。ここで、図3と同一機能の部位については、同一符号を付している。 FIG. 4 is a plan view of the terminal portion of this embodiment. Here, parts having the same functions as those in FIG.
三相ACケーブル9は、ACターミナルボックス7の内部において、図示されない端子6と接続される。DCケーブル10も同様に、DCターミナルボックス8の内部において、図示しない端子と接続される。
The three-
カバー2は、ACターミナルボックス7とDCターミナルボックス8の開口面、かつ、同一平面上にて固定されている。また、ACターミナルボックス7,DCターミナルボックス8は、ともに、それぞれ発泡EPDMのシール材3が設けられている。これらは、1つのカバー2により、圧縮されて密閉構造を形成している。
The
ACターミナルボックス7,DCターミナルボックス8、及び、カバー2が導電材料で構成されているため、ACターミナルボックス7及びDCターミナルボックス8のシールド構造を容易に確立することができる。また、好ましくは、各ターミナルボックスとシール材3(図示されていない)とからなる気密保持面と、各ターミナルボックスとカバー2からなるシールド面の二平面が同一平面上になるため、構造の複雑性を解消することができる。
Since the AC terminal box 7, the
さらに、モータに接続されているACケーブル9のACターミナルボックス7と、バッテリに接続されているDCケーブル10のDCターミナルボックス8に分けることにより、ACケーブル9及びDCケーブル10の異なる端子部への接続と各ターミナルボックスの電力変換装置5への取り付けの手数と時間を短縮することができる。また、上記構造を採用することにより、カバー2は、各ターミナルボックスへの固定箇所を、本実施例ように例えばネジ13の3ヶ所と少なくすることが可能になる。なお、点線で示した領域は、ACターミナルボックス7,DCターミナルボックス8における外壁の外周部及び内周部である。
Furthermore, by dividing into the AC terminal box 7 of the
図5は、図3におけるターミナルボックス1,カバー2,シール材3に着目し、端子接続部の断面構成を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the terminal connection portion, focusing on the
カバー2は、ターミナルボックス1の開口部より大きい凹部を開口部上に有する。シール材3は、カバー2の凹部に取り付けられる。カバー2の凹面は、ターミナルボックス1の開口部より大きいため、ターミナルボックス1と挟み込むことにより、ターミナルボックス1内の密閉構造を形成する。シール材3をカバー2に固定する際、カバー2の凹部の側壁が位置決め部12(ガイド部)になる。このため、シール材3を容易にカバー2に固定することができる。
The
本図のような構成にすれば、シール材3を予めカバー2に固定しておくことができるため、端子部の組立工程を削減することができる。
With the configuration as shown in this figure, since the sealing
図6は、図4におけるカバー2の凹部を平面にし、代わりに、ターミナルボックス1のほうに凹部を設けた端子接続部を示したものである。
FIG. 6 shows a terminal connecting portion in which the concave portion of the
ターミナルボックス1に設けた凹部の外周部が、シール材3の位置決め部12′(ガイド部)となる。この場合、まずシール材をターミナルボックス1に固定してからカバーをターミナルボックス1に固定することになる。
The outer peripheral part of the recessed part provided in the
本図のような構成にすれば、カバー2を平面にすることができるため、カバー2に凹部を設けるという複雑な成形を行う必要がなく、カバーの容易な成形が可能になる。
With the configuration as shown in this figure, the
図7は、シール材3として、その内部を空洞にして、機密保持面となる部分にのみシール材3が設けられる構造を示したものである。図7(a)がシール材3の平面図であり、図7(b)がターミナルボックス1,カバー2、及び、シール材3を示した断面図である。図7(b)のターミナルボックス1とカバー2は、図5のものと同等のものを用いている。シール材3は、その内部が空洞となっているが、シール材3の内周部は、ターミナルボックス1の側壁内周より内側に位置している。このため、シール材3の内部を空洞にした場合でも、ターミナルボックス1とシール材3との接触を強固なものとすることにより、確実なシールド構造とすることができる。
FIG. 7 shows a structure in which the sealing
このようなシール材3を採用すれば、シール材3の材料の低減が可能になるため、コストの低減を図ることができる。
If such a
図8は、シール材3の内部に絶縁部材であるストッパー11を設けた構造を示したものである。図8(a)がシール材3及びストッパー11の平面図であり、図8(b)がターミナルボックス1,カバー2,シール材3、及び、ストッパー11を示した断面図である。
FIG. 8 shows a structure in which a
本図のような構成は、特に、エンジンルーム内に搭載されるハイブリッド用の電力変換装置に好ましく適用される。具体的には、−45℃〜125℃の環境にあるエンジンルーム内で、発泡EPDM等のシール材3を用いると、発泡EPDMは、ヒートサイクルにより収縮する可能性がある。そこで、本図のように、熱収縮が小さいポリカーボネート等の絶縁部材からなるストッパー11をターミナルボックス1の開口部より内側、かつ、シール材3の内側に挟む。
The configuration as shown in this figure is particularly preferably applied to a hybrid power conversion device mounted in an engine room. Specifically, when the sealing
このような構成を採用することにより、シール材3が熱により収縮するのを防止することができる。また、シール材3の内部に絶縁部材であるストッパー11が設けられているため、端子6とカバー2との絶縁を確実なものとすることができる。すなわち、本構成により、発泡EPDM等のシール材3の収縮を抑えつつ、ターミナルボックス1の密閉構造とシールドを両立させることができる。なお、ストッパー11は、シール材3とともにカバー2に接着されていることが望ましい。
By adopting such a configuration, it is possible to prevent the sealing
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明は特にこれに限られることなく、本発明の技術思想の範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, this invention is not restricted to this in particular, It can change suitably in the range of the technical idea of this invention.
本発明の実施例によれば、電力変換装置において、容易にターミナルボックス内の端子接続部の密閉構造を形成し、発生する電気ノイズを抑えることを可能とした電力変換装置を低コストで提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, in a power converter, a power converter capable of easily forming a sealed structure of a terminal connection portion in a terminal box and suppressing generated electric noise is provided at low cost. be able to.
1…ターミナルボックス、2…カバー、3…シール材、4…ケーブル、5…電力変換装置、6…端子、7…ACターミナルボックス、8…DCターミナルボックス、9…三相
ACケーブル、10…DCケーブル、11…ストッパー、12,12′…位置決め部、
13…ネジ。
DESCRIPTION OF
13 ... Screw.
Claims (10)
前記ケーブルを接続するための端子と、
前記端子を内部に収容するため開口部を有するターミナルボックスと、
前記ターミナルボックスの前記開口部を覆い、該ターミナルボックスに固定されたカバーと、
前記ターミナルボックスと前記カバーとの間に設けられたシール材とを有する電力変換装置であって、
前記シール材の外周は、前記ターミナルボックスの側壁の外周と内周との間の第1位置に位置しており、
前記第1位置より内側においては、前記ターミナルボックスは前記シール材と接触しており、
前記第1位置より外側においては、前記ターミナルボックスは前記カバーと接触していることを特徴とする電力変換装置。 Cable and
A terminal for connecting the cable;
A terminal box having an opening for accommodating the terminal therein;
A cover that covers the opening of the terminal box and is fixed to the terminal box;
A power conversion device having a sealing material provided between the terminal box and the cover,
The outer periphery of the sealing material is located at a first position between the outer periphery and the inner periphery of the side wall of the terminal box,
Inside the first position, the terminal box is in contact with the sealing material,
The power converter according to claim 1, wherein the terminal box is in contact with the cover outside the first position.
前記ターミナルボックス及び前記カバーは、導電材料からなり、固定部材を用いて固定されていることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The terminal box and the cover are made of a conductive material, and are fixed using a fixing member.
前記シール材は、弾性素材からなることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2,
The power conversion device, wherein the sealing material is made of an elastic material.
前記シール材は、発泡EPDMからなることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3,
The power conversion device, wherein the sealing material is made of foamed EPDM.
前記カバーは、前記シール材を収納するための凹部を有し、
前記凹部の外周部は、前記シール材を配置するための位置決め部となることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter according to any one of claims 1 to 4,
The cover has a recess for storing the sealing material;
The power converter according to claim 1, wherein an outer peripheral portion of the concave portion serves as a positioning portion for arranging the sealing material.
前記ターミナルボックス及び前記シール材の接触面は、前記ターミナルボックス及び前記カバーの接触面と同一平面上にあることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 5, wherein
The contact surface of the terminal box and the sealing material is on the same plane as the contact surface of the terminal box and the cover.
前記ターミナルボックスは、前記シール材を収納するための凹部を有することを特徴とする電力変換装置。 In the power converter according to any one of claims 1 to 4,
The terminal box has a recess for storing the sealing material.
前記カバー及び前記シール材の接触面は、前記カバー及び前記ターミナルボックスの接触面と同一平面上にあることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 7, wherein
The contact surface of the cover and the sealing material is on the same plane as the contact surface of the cover and the terminal box.
前記シール材は、開口部を有し、
前記シール材の内周は、前記ターミナルボックスの側壁の内周より内側に位置していることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to any one of claims 1 to 8,
The sealing material has an opening,
The power converter according to claim 1, wherein an inner periphery of the sealing material is located inside an inner periphery of the side wall of the terminal box.
前記シール材の前記開口部には、絶縁部材が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 9, wherein
An insulating member is provided in the opening of the seal material.
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