JP2011072049A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度が上昇しにくく、シール部の防水機能が低下しにくいコネクタ３を有する電力変換装置１を提供する。
【解決手段】電力換装置１は、電力端子２０を有する装置本体部２を備える。また、この電力端子２０に電気的に接続されたコネクタ電極３１と、外部接続部３２とを有するコネクタ３を備える。装置本体部２を収納する金属製の本体収納部４０と、コネクタ３を収納するコネクタ収納部４１とが一体に形成されている。接続部収納部４２の内面４２０と外部接続部３２の外面３２０との間には、これらの間をシールする環状のシール部５が設けられている。また、締結部材６によって、電力端子２０とコネクタ電極３１とを、シール部５の軸線方向に締結している。
【選択図】図８

Description

本発明は、コネクタを有する電力変換装置に関する。

従来から、入出力用のコネクタを備えた電力変換装置が知られている（特許文献１、２参照）。図９、図１０に、従来の電力変換装置９０の例を示す。同図に示すごとく、電力変換装置９０は金属製の本体収納部９１を備えており、この本体収納部９１に対してコネクタ９２を螺子９２０で固定している。図１０に示すごとく、コネクタ９２は、樹脂製のコネクタ本体９９、凸部９４、外部接続部９２ｂと、金属製のコネクタ収納部９３と、コネクタ電極９２ａと、防水用のシール部９５とを有する。また、電力変換装置９０は電力端子９０ａを備え、本体収納部９１には貫通孔９６が形成されている。

図１０（Ａ）に示すごとく、コネクタ９２の凸部９４を貫通孔９６に嵌合すると、シール部９５によって凸部９４と貫通孔９６との間がシールされる。これにより、外部から水分が侵入することを防止できる。また、ボルト９８を使って電力端子９０ａとコネクタ電極９２ａとを締結し、これらを電気的に接続する。
一方、外部接続部９２ｂには、図示しない配線が接続される。この配線を通して、電力変換装置９０に電力を供給する。

特開２００６−８１３７３号公報 特開２００６−９２７７６号公報

しかしながら、従来のコネクタ９２は、コネクタ収納部９３と本体収納部９１との間に僅かに隙間が形成されやすく、この隙間に存在する空気によってコネクタ収納部９３から本体収納部９１への熱伝導が阻害されるという問題がある。コネクタ９２に電流を流すと、コネクタ本体９９が発熱し、コネクタ本体９９およびコネクタ収納部９３の温度が上昇するのであるが、従来のコネクタ９２は、上述したようにコネクタ収納部９３から本体収納部９１へ熱が伝導しにくいため、コネクタ９２の温度が上昇しやすい。

また、図１０（Ｂ）に示すごとく、ボルト９８を使って電力端子９０ａとコネクタ電極９２ａとを締結すると、シール部９５を径方向に圧縮するように力が加わるため、シール部９５の防水機能が低下しやすくなるという問題がある。電力変換装置９０は、本体収納部９１内に回路基板（図示しない）等の、防水性を要する部品が設けられているため、水の浸入を防止する必要性が高い。
そのため、温度が上昇しにくく、シール部の防水機能が低下しにくいコネクタを有する電力変換装置が望まれている。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、温度が上昇しにくく、シール部の防水機能が低下しにくいコネクタを有する電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明は、電力端子を有する装置本体部と、
コネクタ本体と、該コネクタ本体から突出し、上記電力端子に電気的に接続されたコネクタ電極と、上記コネクタ本体から上記コネクタ電極に交差する方向に突出し、該コネクタ電極に導通した外部接続部とを有するコネクタと、
上記装置本体部を収納する本体収納部と、該本体収納部と一体に形成され、上記コネクタを収納するコネクタ収納部とを有する金属製のハウジングとを備え、
上記コネクタ収納部は、上記外部接続部を収納し、該外部接続部の突出方向に開口した接続部収納部を有し、該接続部収納部の内面と上記外部接続部の外面との間をシールする環状のシール部が設けられており、
締結部材によって、上記電力端子と上記コネクタ電極とを、上記シール部の軸線方向に締結することにより、これら上記電力端子と上記コネクタ電極とを電気的に接続するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

次に、本発明の効果につき説明する。
本発明は、装置本体部を収納する本体収納部と、コネクタを収納するコネクタ収納部とを一体に形成した。
このようにすると、コネクタ収納部と本体収納部との間に隙間が存在しないため、コネクタ収納部から本体収納部へ熱が伝導しやすくなる。したがって、通電によってコネクタ本体から発生した熱が、コネクタ収納部および本体収納部へ伝導しやすくなり、コネクタの温度上昇を抑制しやすくなる。

また、本発明では、電力端子とコネクタ電極とを、シール部の軸線方向に締結している。
このようにすると、電力端子とコネクタ電極とを締結した場合に、シール部に力が加わったとしても、その力はシール部の軸線方向に加わることになる。そのため、シール部は軸線方向に移動するだけで、シール部の部位によってかかる圧力が大きく変わらない。これにより、シール部の防水性能が低下することを抑制できる。
すなわち、従来の電力変換装置は、図１０（Ｂ）に示すごとく、電力端子９０ａとコネクタ電極９２ａとを締結した場合に、シール部９５に径方向へ力が加わるため、シール部９５にかかる圧力が偏り、防水性能が低下しやすい構造になっている。これに対して本発明では、締結時の力がシール部の軸線方向へ加わるため、シール部の部位によって作用する力に偏りが生じない。そのため、シール部の防水性能が低下しにくい。

以上のごとく、本発明によれば、温度が上昇しにくく、シール部の防水機能が低下しにくいコネクタを有する電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置の斜視図。 実施例１における、電力変換装置の簡略断面図。 実施例１における、コネクタの側面図。 実施例１における、コネクタの側面図であって、シール部を取り外した状態の図。 実施例１における、電力変換装置の拡大斜視図であって、コネクタを取り外した状態の図。 図５の断面図。 実施例１における、電力変換装置の拡大斜視図であって、コネクタを取り付けた状態の図。 実施例１における、電力変換装置の拡大断面図であって、蓋を取り付けた状態の図。 従来例における、電力変換装置の分解斜視図。 従来例における、電力変換装置の（Ａ）コネクタを接続する前の断面図（Ｂ）コネクタを接続した後の断面図。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記電力端子と上記コネクタ電極とは板状に形成され、上記締結部材は、該電力端子と該コネクタ電極とを板厚方向に締結しており、上記外部接続部と上記コネクタ電極とは互いに直交していることが好ましい（請求項２）。
このようにすると、電力端子とコネクタ電極とは板状に形成されているため、ボルト等の締結部材によって、電力端子とコネクタ電極とを容易に締結することができる。
また、外部接続部とコネクタ電極とは互いに直交しているため、コネクタ電極と電力端子を締結した場合に、シール部の軸線方向に対して平行に力が加わる。これにより、シール部の防水性能の低下を抑制しやすくなる。

また、上記外部接続部の外面に、上記シール部を保持する保持溝が形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、保持溝によってシール部をしっかりと保持することができる。そのため、外部接続部を接続部収納部に挿入する際に、シール部が軸方向にずれることを防止でき、シール部の位置ずれによって防水性能が低下する不具合が生じにくくなる。

また、上記接続部収納部の内面は、切削加工されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、接続部収納部の内面は、切削加工により平滑化され、表面粗度が小さくなっているため、シール部が密着しやすくなる。これにより、シール部の防水性能を高めることができる。

また、上記ハウジングは、外部接続部の突出方向とは反対の方向に、コネクタを収納するための収納用開口部を有しており、コネクタをハウジングに収納し、電力端子とコネクタ電極とを締結した状態で、収納用開口部に蓋が取り付けられていることが好ましい。
このようにすると、収納用開口部が形成されているので、コネクタを収納用開口部からハウジング内に収納することができる。また、収納用開口部から工具等を差し込んで、電力端子とコネクタ電極とを締結することが可能となる。さらに、コネクタをハウジングに収納した後は、蓋を取り付けることにより、収納用開口部を密閉し、水分等が浸入することを防止できる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例の電力変換装置１の斜視図を図１に示し、断面図を図２に示す。また、図２の要部拡大図を図８に示す。図２に示すごとく、本例の電力変換装置１は、電力端子２０を有する装置本体部２を備える。
また、図８に示すごとく、本例の電力変換装置１は、コネクタ本体３０と、該コネクタ本体３０から突出し、電力端子２０に電気的に接続されたコネクタ電極３１と、コネクタ本体３０からコネクタ電極３１に交差する方向に突出し、コネクタ電極３１に導通した外部接続部３２とを有するコネクタ３を備える。
また、図１、図８に示すごとく、装置本体部２を収納する本体収納部４０と、該本体収納部４０と一体に形成され、コネクタ３を収納するコネクタ収納部４１とを有する金属製のハウジング４とを備える。

コネクタ収納部４１は、外部接続部３２を収納し、該外部接続部３２の突出方向に開口した接続部収納部４２を有し、該接続部収納部４２の内面４２０と外部接続部３２の外面３２０との間をシールする環状のシール部５が設けられている。
そして、締結部材６によって、電力端子２０とコネクタ電極３１とを、シール部５の軸線方向に締結することにより、これら電力端子２０とコネクタ電極３１とを電気的に接続するよう構成されている。
以下、詳説する。

本例の電力変換装置１は、ハイブリッド車等の車両に搭載されており、図示しない直流電源から供給される直流電力を交流に変換する。この交流電力を用いて、三相交流モータ等を駆動し、車両を走行させている。
本例のコネクタ３は、直流電源に接続するための入力コネクタである。上述した外部接続部３２には図示しない配線が接続され、この配線を通して、直流電源から電力変換装置１へ電力を供給する。

図２に示すごとく、電力変換装置１の装置本体部２は、ＩＧＢＴ素子等を合成樹脂で封止した半導体モジュール２１と、該半導体モジュール２１を制御する制御回路基板２２と、リアクトル２３と、コンデンサ２４とを備える。
一方、図１に示すごとく、電力変換装置１には、半導体モジュール２１を冷却するための冷媒が流れる冷媒チューブ１１が設けられている。また、電力変換装置１は、交流電力を取り出すための出力コネクタ１２を有する。この出力コネクタ１２は、上述した三相交流モータに接続される。

図３に、コネクタ３の側面図を示す。同図に示すごとく、コネクタ３は２個の外部接続部３２ａ，３２ｂを有する。一方の外部接続部３２ａは、直流電源に接続するためのものである。また、他方の外部接続部３２ｂは、電力の一部を補機（エアコンインバータ）に供給するためのものである。各々の外部接続部３２ａ，３２ｂに、上記シール部５が取り付けられている。
図４に、シール部５を取り外したコネクタ３の側面図を示す。同図に示すごとく、外部接続部３２ａ，３２ｂの外面３２０に、シール部５を保持する保持溝３３が形成されている。

一方、図５に示すごとく、コネクタ３にはヒューズ３４が取り付けられている。コネクタ３に規格以上の電流が流れると、ヒューズ３４が溶断し、電力変換機１や補機を保護するようになっている。

また、図５、図６に示すごとく、ハウジング４は、コネクタ３を収納するための収納用開口部７を有する。電力変換装置１を製造する際には、この収納用開口部７からコネクタ３をコネクタ収納部４１に収納する。同時に、外部接続部３２を接続部収納部４２に入れ、コネクタ電極３１と電力端子２０とを重ね合わせる。
図５に示すごとく、コネクタ電極３１および電力端子２０には貫通孔３１ａ，２０ａが形成されている。コネクタ電極３１と電力端子２０とを重ね合わせた後、図６、図７に示すごとく、締結部材６（ボルト）を貫通孔３１ａ，２０ａに挿通し、締結する。
その後、図８に示すごとく、収納用開口部７に蓋１０を取り付ける。

なお、本例では図８に示すごとく、電力端子２０とコネクタ電極３１とは板状に形成され、締結部材６は、電力端子２０とコネクタ電極３１とを板厚方向に締結しており、外部接続部３２とコネクタ電極３１とは互いに直交している。

一方、ハウジング４を製造する場合は、まず鋳型により成型し、その後、接続部収納部４２の内面４２０を切削加工する。そして、内面４２０を研磨する。これにより、内面４２０を平滑化し、表面粗度を小さくする。

次に、本例の効果につき説明する。
本例は、図２、図８に示すごとく、装置本体部２を収納する本体収納部４０と、コネクタ３を収納するコネクタ収納部４１とを一体に形成した。
このようにすると、コネクタ収納部４１と本体収納部４０との間に隙間が存在しないため、コネクタ収納部４１から本体収納部４０へ熱が伝導しやすくなる。したがって、通電によってコネクタ本体３０から発生した熱が、コネクタ収納部４１および本体収納部４０へ伝導しやすくなり、コネクタ３の温度上昇を抑制しやすくなる。

また、本例では、図８に示すごとく、電力端子２０とコネクタ電極３１とを、シール部５の軸線方向に締結している。
このようにすると、電力端子２０とコネクタ電極３１とを締結した場合に、シール部５に力が加わったとしても、その力はシール部５の軸線方向に加わることになる。そのため、シール部５は軸線方向に移動するだけで、シール部５の部位によってかかる圧力が大きく変わらない。これにより、シール部５の防水性能が低下することを抑制できる。
すなわち、従来の電力変換装置１は、図１０（Ｂ）に示すごとく、電力端子９０ａとコネクタ電極９２ａとを締結した場合に、シール部９５に径方向へ力が加わるため、シール部９５が圧縮され、防水性能が低下しやすい構造になっている。これに対して本発明では、締結時の力がシール部５の軸線方向へ加わるため、シール部５の部位によって作用する力に偏りが生じない。そのため、シール部５の防水性能が低下しにくい。

また、図８に示すごとく、本例では、電力端子２０とコネクタ電極３１とは板状に形成され、締結部材６は、電力端子２０とコネクタ電極３１とを板厚方向に締結しており、外部接続部３２とコネクタ電極３１とは互いに直交している。
このようにすると、電力端子２０とコネクタ電極３１とは板状に形成されているため、ボルト等の締結部材６によって、電力端子２０とコネクタ電極３１とを容易に締結することができる。
また、外部接続部３２とコネクタ電極３１とは互いに直交しているため、コネクタ電極３１と電力端子２０を締結した場合に、シール部５の軸線方向に対して平行に力が加わる。これにより、シール部５の防水性能の低下を抑制しやすくなる。

また、本例では図４に示すごとく、外部接続部３２の外面３２０に、シール部５を保持する保持溝３３が形成されている。
このようにすると、保持溝３３によってシール部５をしっかりと保持することができる。そのため、外部接続部３２を接続部収納部４２に挿入する際に、シール部５が軸方向にずれることを防止でき、シール部５の位置ずれによって防水性能が低下する不具合が生じにくくなる。

また、接続部収納部４２の内面４２０は、切削加工されている。
このようにすると、接続部収納部４２の内面４２０は、切削加工により平滑化され、表面粗度が小さくなっているため、シール部５が密着しやすくなる。これにより、シール部５の防水性能を高めることができる。

また、図８に示すごとく、ハウジング４は、外部接続部３２の突出方向とは反対の方向に、コネクタ３を収納するための収納用開口部７を有しており、コネクタ３をハウジング４に収納し、電力端子２０とコネクタ電極３１とを締結した状態で、収納用開口部７に蓋１０が取り付けられている。
このようにすると、収納用開口部７が形成されているため、コネクタ３を収納用開口部７からハウジング４内に収納することができる。また、収納用開口部７から工具等を差し込んで、電力端子２０とコネクタ電極３１とを締結することが可能となる。さらに、コネクタ３をハウジング４に収納した後は、蓋１０を取り付けることにより、収納用開口部７を密閉し、水分等が浸入することを防止できる。

以上のごとく、本発明によれば、温度が上昇しにくく、シール部５の防水機能が低下しにくいコネクタ３を有する電力変換装置１を提供することができる。

１ 電力変換装置
２ 装置本体部
２０ 電力端子
３ コネクタ
３０ コネクタ本体
３１ コネクタ電極
３２ 外部接続部
４ ハウジング
４０ 本体収納部
４１ コネクタ収納部
４２ 接続部収納部
５ シール部
６ 締結部材

Claims (4)

1. 電力端子を有する装置本体部と、
   コネクタ本体と、該コネクタ本体から突出し、上記電力端子に電気的に接続されたコネクタ電極と、上記コネクタ本体から上記コネクタ電極に交差する方向に突出し、該コネクタ電極に導通した外部接続部とを有するコネクタと、
   上記装置本体部を収納する本体収納部と、該本体収納部と一体に形成され、上記コネクタを収納するコネクタ収納部とを有する金属製のハウジングとを備え、
   上記コネクタ収納部は、上記外部接続部を収納し、該外部接続部の突出方向に開口した接続部収納部を有し、該接続部収納部の内面と上記外部接続部の外面との間をシールする環状のシール部が設けられており、
   締結部材によって、上記電力端子と上記コネクタ電極とを、上記シール部の軸線方向に締結することにより、これら上記電力端子と上記コネクタ電極とを電気的に接続するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１において、上記電力端子と上記コネクタ電極とは板状に形成され、上記締結部材は、該電力端子と該コネクタ電極とを板厚方向に締結しており、上記外部接続部と上記コネクタ電極とは互いに直交していることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１または請求項２において、上記外部接続部の外面に、上記シール部を保持する保持溝が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記接続部収納部の内面は、切削加工されていることを特徴とする電力変換装置。

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