JP2013049420A - 車両の電磁シールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の電気ケーブルを確実に電磁シールドすることができる電磁シールド構造を提供する。
【解決手段】モータ１３に第２の電気ケーブル４２が設けられている。電気ケーブル４１，４２とコネクタ４３とが電磁シールド部材６０によって覆われている。電磁シールド部材６０は、導電性を有する複数の素線６１をチューブ状に編組してなる筒状部６２を備えている。電磁シールド部材６０の端部６４が第２の押さえ金具１００と第２の固定部材１０１によってモータ１３のケーブル挿通部９０に保持されている。第２の押さえ金具１００は、第２の電気ケーブル４２の一対のケーブル要素１１１，１１２の間に配置され、第２の押さえ金具１００と第２の電気機器１３との間に電磁シールド部材６０の第２の広がり部６６が挟まれる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、走行用モータ等の電気機器を有する車両の電磁シールド構造に関する。

電気自動車やハイブリッド車のように電気を動力源として用いる車両は、走行用のモータを搭載している。このようなモータを備えた車両では、走行用バッテリから供給される直流電力をインバータにより交流電力に変換している。またモータやインバータ等の電気機器から発生する電磁波を遮蔽するために、電磁シールド対策が講じられている。あるいは外部からの電磁波が制御用の電気ケーブルに及ぶことを防ぐために電磁シールド対策も必要である。例えばインバータとモータとを接続する制御用のケーブルを電磁シールドする手段として、ケーブルの導電体を覆う絶縁体中に網状のシールド部材を埋設してなるシールドケーブルが知られている。シールドケーブルを用いずにケーブルを電磁シールドする手段としては、金属製の保護パイプにケーブルを通すなどの手段が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００４−２２４１５６号公報

モータやインバータ等の電気機器どうしを接続するために、着脱可能なコネクタを備えたケーブルが使用される場合がある。例えば一方の電気機器に接続された第１の電気ケーブルと、他方の電気機器に接続された第２の電気ケーブルとが、コネクタによって接続されている。このようなコネクタ付のケーブルを用いれば、必要に応じて電気機器どうしを電気的に切離すことができる。例えばモータやインバータを車体に組付ける際や、保守点検などのためにモータやインバータを単独で扱う必要がある場合に、コネクタを切離すことにより、モータとインバータを独立させることができる。

しかしながら前記コネクタ付のケーブルにおいて、電磁シールド手段としてシールド部材が埋設された前記シールドケーブルを用いた場合には、ケーブル自体を電磁シールドすることができても、コネクタ部分を電磁シールドすることができず、その結果、コネクタ部分から電磁波が洩れてしまうという問題がある。

一方、前記特許文献１の電磁シールド手段では、専用の特殊な形状の金属製保護パイプ等にケーブルを収容しているため、汎用性に欠けるとともに、保護パイプと電気機器との接続部の構造が複雑になるなど、組付が難しくかつコストが高くなるという問題がある。

従って本発明の目的は、コネクタを備えた電気ケーブルを簡易な構造で十分に電磁シールドすることができる車両の電磁シールド構造を提供することにある。

本発明は、車両に搭載される第１の電気機器と、前記車両に搭載される第２の電気機器と、前記第１の電気機器に接続され、前記第１の電気機器のケーブル挿通孔から外部に引出された第１の電気ケーブルと、前記第２の電気機器に接続され、前記第２の電気機器のケーブル挿通孔から外部に引出され、着脱可能なコネクタを介して前記第１の電気ケーブルに接続された第２の電気ケーブルと、導電性を有する複数の素線を編組してなる筒状部を有し、前記第１および第２の電気ケーブルと前記コネクタを覆う電磁シールド部材と、前記電磁シールド部材の一方の端部を前記第１の電気機器との間で挟み付ける第１の押さえ金具と、前記第１の押さえ金具を前記第１の電気機器に着脱可能に固定する第１の固定部材と、前記電磁シールド部材の他方の端部を前記第２の電気機器との間で挟み付ける第２の押さえ金具と、前記第２の押さえ金具を前記第２の電気機器に着脱可能に固定する第２の固定部材とを備えている。

前記電磁シールド部材は、前記一方の端部において前記第１の固定部材によって前記第１の電気機器に着脱可能に固定される第１の広がり部と、前記他方の端部において前記第２の固定部材によって前記第２の電気機器に着脱可能に固定される第２の広がり部とを有する。

前記第２の電気ケーブルが一対のケーブル要素を含み、これらケーブル要素が前記第２の電気機器のケーブル挿通部付近において２方に分岐し、この分岐した一対のケーブル要素間に前記第２の押さえ金具が配置され、前記第２の押さえ金具と前記第２の電気機器との間に前記電磁シールド部材の前記第２の広がり部が挟まれる。

第１の電気機器の一例はインバータである。第２の電気機器の一例は、前記インバータよりも低い位置に配置された走行用のモータである。そして前記第２の押さえ金具が、前記モータの上下方向に沿う縦壁に前記第２の固定部材によって固定されている。

本発明によれば、第１および第２の電気ケーブルを含むコネクタ付きのケーブルの全長の外側を、電気ケーブルとは別体に構成された電磁シールド部材によって覆うことができる。この電磁シールド部材の一方の端部に形成された第１の広がり部と他方の端部に形成された第２の広がり部がそれぞれ簡易な構造の第１の押さえ金具と第２の押さえ金具によって各電気機器との間に挟まれて固定される。このため着脱可能なコネクタ付きケーブルを、簡単な構造の前記電磁シールド部材と押さえ金具を用いて十分に電磁シールドすることができる。

以下に本発明の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。

図１は、車両１の一例である電気自動車を示している。車両１は、車体１０と、バッテリ１１と、第１の電気機器の一例であるインバータ１２と、第２の電気機器の一例である走行用のモータ１３を有している。バッテリ１１とインバータ１２とは、図示しない電源ケーブルによって互いに接続されている。インバータ１２はバッテリ１１より供給される直流の電力を交流の電力に変換する。

図２に示すようにインバータ１２とモータ１３は、電力ケーブル１４と制御用ケーブル１５とによって互いに電気的に接続されている。モータ１３は、インバータ１２より電力ケーブル１４を介して供給される周波数制御された交流電力により駆動する。電力ケーブル１４には、電磁シールド手段として、金属導体（図示せず）が埋め込まれている。すなわち電力ケーブル１４は電磁シールドされたシールドケーブルによって構成されている。これに対し制御用ケーブル１５は、電磁シールド部材６０によって覆われている。電磁シールド部材６０については、後に詳しく説明する。

インバータ１２は、アルミニウム合金等の金属からなる筐体２０を有している。図２と図３に示すように筐体２０は、一対の側面２１,２２と、端面２３と、上面２４と、底面２５とを含み、密閉された水密構造をなしている。端面２３と底面２５とが交わる角部 ２６付近にケーブル挿通部３０が設けられている。ケーブル挿通部３０は、第１の電気ケーブル４１が通るケーブル挿通孔３１（図３に示す）と、ケーブル挿通孔３１の周り部分（筐体２０の一部）を含んでいる。筐体２０の底面２５には、第１の固定部材７１が挿入される孔３２（図３に示す）が形成されている。

図４は、電磁シールド部材６０を制御ケーブル１５に被せる前の状態を示している。制御用ケーブル１５は、インバータ１２に接続された第１の電気ケーブル４１と、モータ１３に接続された第２の電気ケーブル４２と、これら電気ケーブル４１,４２どうしを接続するコネクタ４３とを含んでいる。コネクタ４３は、互いに着脱可能なプラグ５１及びレセプタクル５２によって構成されている。

第１の電気ケーブル４１は、インバータ１２のケーブル挿通部３０から外部に引出されている。第２の電気ケーブル４２は、モータ１３のケーブル挿通部９０から外部に引出されている。プラグ５１とレセプタクル５２とが互いに嵌合した状態において、第１の電気ケーブル４１と第２の電気ケーブル４２が電気的に導通する。プラグ５１とレセプタクル５２のそれぞれの太さ（外形寸法）は、第１の電気ケーブル４１及び第２の電気ケーブル４２の外径よりも大きい。第１の電気ケーブル４１と第２の電気ケーブル４２とコネクタ４３とが、電磁シールド部材６０によって覆われている。

電磁シールド部材６０は、導電材料からなる複数の素線６１をチューブ状に編組してなる筒状部６２と、電磁シールド部材６０の長手方向の両端部６３，６４に形成された第１の広がり部６５と第２の広がり部６６とを有している。電磁シールド部材６０は可撓性を有し、折曲げることができ、かつ、長手方向に圧縮したり引き伸ばしたりすることも可能である。また電磁シールド部材６０をある程度広げることも可能である。筒状部６２の内径は、プラグ５１およびレセプタクル５２の太さ（外形寸法）よりも大である。

第１の広がり部６５は、電磁シールド部材６０の一方の端部６３を筒状部６２よりも幅が大きくなるように広げることによって形成されている。第２の広がり部６６は、電磁シールド部材６０の他方の端部６４を筒状部６２よりも幅が大きくなるように広げることによって形成されている。

電磁シールド部材６０の第１の広がり部６５が、第１の押さえ金具７０と第１の固定部材７１によって、インバータ１２のケーブル挿通部３０に固定されている。第１の押さえ金具７０は、基部７２と、一対の押圧片７３，７４とを有している。基部７２は、第１の固定部材７１によって、インバータ１２の底面２５に下側から固定される。第１の固定部材７１の一例はボルトであるが、ボルト以外の固定部材が使用されてもよい。一対の押圧片７３，７４は、基部７２に対して角度θをなす方向に折曲され、かつ、互いに平行に延びている。押圧片７３，７４間の距離Ｗ１（図６に示す）は、第１の電気ケーブル４１の径より大きい。

図６に示すように、前記基部７２に一対の孔７５が形成されている。孔７５間の距離は、インバータ１２の底面２５に設けられた孔３２間の距離と同じである。この孔７５に、第１の固定部材７１が挿入される。

第１の押さえ金具７０は、ばね性を有する金属板からなり、図６に示すようにインバータ１２に固定される前の自由状態において、基部７２と押圧片７３，７４とのなす角度θが９０度以下となるように折曲げられている。インバータ１２の端面２３と底面２５とのなす角度はほぼ直角（９０度）である。このため、基部７２が第１の固定部材７１によってインバータ１２の底面２５に固定された状態において、押圧片７３，７４自身のばね性により、押圧片７３，７４が図５に２点鎖線で示す初期位置Ｎから９０度近くまで弾性変形する。この押圧片７３，７４の反発荷重により、押圧片７３，７４がインバータ１２の端面２３に向けて付勢された状態となる。

図３はインバータ１２を下側から見た斜視図である。図５はインバータ１２と電磁シールド部材６０の一部を拡大して示す側面図である。第１の押さえ金具７０とインバータ１２との間に、電磁シールド部材６０の第１の広がり部６５が挟まれている。第１の広がり部６５は、第１の押さえ金具７０によってケーブル挿通部３０の形状に応じて扁平に潰されている。そして第１の押さえ金具７０の基部７２が第１の固定部材７１によってインバータ１２の底面２５に着脱可能に固定されている。

すなわち電磁シールド部材６０の第１の広がり部６５が、インバータ１２の底面２５と端面２３との角部２６の形状に応じて変形するとともに、第１の押さえ金具７０によって潰された状態となっている。そして第１の広がり部６５が第１の固定部材７１によってインバータ１２の筐体２０に固定されるとともに、この第１の広がり部６５のほぼ全周がインバータ１２の筐体２０に接している。

モータ１３は、アルミニウム合金などの金属からなるハウジング８０を備えている。モータ１３の出力軸８１は、図示しない動力伝達機構に結合される。ハウジング８０の上下方向に沿う縦壁８２の下部に、ケーブル挿通部９０が設けられている。ケーブル挿通部９０は、第２の電気ケーブル４２が通るケーブル挿通孔９１と、ケーブル挿通孔９１の周りの部分（ハウジング８０の一部）を含んでいる。縦壁８２には、第２の固定部材１０１をねじ込むための孔９２が形成されている。

モータ１３は、制御用ケーブル１５を介して供給される制御信号により制御される。モータ１３は、インバータ１２よりも低い位置に配置されている。そして電磁シールド部材６０の他方の端部６４が、第２の押さえ金具１００と第２の固定部材１０１によって、モータ１３のケーブル挿通部９０に保持されている。第２の固定部材１０１の一例はボルトであるが、ボルト以外の固定部材が使用されてもよい。

図７は、モータ１３を上方から見た斜視図である。モータ１３のケーブル挿通部９０から第２の電気ケーブル４２が引出されている。第２の電気ケーブル４２は前述の電磁シールド部材６０によって覆われている。第２の電気ケーブル４２は、一対のケーブル要素１１１，１１２を含んでいる。これらケーブル要素１１１，１１２は、ケーブル挿通部９０付近において二方に分岐している。この分岐した一対のケーブル要素１１１，１１２間に、第２の押さえ金具１００が配置されている。

この第２の押さえ金具１００とモータ１３の上下方向に沿う縦壁８２との間に、電磁シールド部材６０の第２の広がり部６６が挟まれている。この第２の広がり部６６は、モータ１３のケーブル挿通部９０の形状に応じて変形し、扁平に潰れた状態となっている。第２の押さえ金具１００は第２の固定部材１０１によってモータ１３の上下方向に沿う縦壁８２に固定されている。

図８は第２の押さえ金具１００を示している。第２の押さえ金具１００は、金属板を略三角形に形成したものである。角部１０２の角度αは、モータ１３のケーブル挿通部９０におけるケーブル要素１１１,１１２のなす角度と同程度である。この第２の押さえ金具１００を、分岐した一対のケーブル要素１１１,１１２間に配置し、第２の固定部材１０１によってモータ１３の上下方向に沿う縦壁８２に着脱可能に固定されている。

第２の押さえ金具１００は、電磁シールド部材６０に接する押さえ面を有している。この押さえ面は滑らかな平面でもよいが、例えば電磁シールド部材６０の第２の広がり部６６を滑りにくくするために、凹凸を有する粗面とするか突起を形成することにより、電磁シールド部材６０の第２の広がり部６６が確実に止まるようにするとよい。

以下に、前記電磁シールド部材６０と第１の押さえ金具７０と第２の押さえ金具１００とを備えた電磁シールド構造の作用及び効果について説明する。
図４に示すようにコネクタ４３のプラグ５１とレセプタクル５２が切離された状態において、第１の電気ケーブル４１と第２の電気ケーブル４２のうち長い方、例えば第１の電気ケーブル４１を電磁シールド部材６０に挿入する。この場合、電磁シールド部材６０を長手方向に縮めながら、第１の電気ケーブル４１を挿入する。そして電磁シールド部材６０の他方の端部６４からコネクタ４３のプラグ５１を露出させる。このプラグ５１をレセプタクル５２に連結したのち、電磁シールド部材６０の他方の端部６４側をモータ１３に向って移動させる。

このようにして、第１の電気ケーブル４１と第２の電気ケーブル４２とコネクタ４３とを電磁シールド部材６０で覆うことができる。そして電磁シールド部材６０の第１の広がり部６５を前記第１の押さえ金具７０と第１の固定部材７１によって、インバータ１２のケーブル挿通部３０に固定する。また電磁シールド部材６０の第２の広がり部６６を前記第２の押さえ金具１００と第２の固定部材１０１によって、モータ１３のケーブル挿通部９０に固定する。

保守点検や補修のためにインバータ１２とモータ１３を切離す必要が生じたときには、前記とは逆に、モータ１３のケーブル挿通部９０から第２の固定部材１０１と第２の押さえ金具１００を取外し、電磁シールド部材６０の他方の端部６４をインバータ１２に向って移動させることにより、コネクタ４３を露出させ、プラグ５１とレセプタクル５２を切離す。このように電磁シールド部材６０を長手方向に移動させることにより、コネクタ４３の着脱を行なうことができる。

電磁シールド部材６０によって、インバータ１２のケーブル挿通部３０から、モータ１３のケーブル挿通部９０にわたる制御用ケーブル１５の全長とコネクタ４３を完全に電磁シールドすることができる。また電磁シールド部材６０の両端部６３，６４に形成された広がり部６５，６６は変形可能であり、インバータ１２のケーブル挿通部３０及びモータ１３のケーブル挿通部９０の形状に合わせて変形させることができる。これにより、インバータ１２のケーブル挿通部３０において電磁シールドに漏れが生じることを回避できる。またモータ１３のケーブル挿通部９０において電磁シールドに漏れが生じることを回避できる。

また電磁シールド部材６０の一方の端部６３と他方の端部６４にそれぞれ広がり部６５，６６が形成されているため、それぞれの広がり部６５，６６がインバータ１２及びモータ１３に対して広い面積で接触する。このため、電磁シールド部材６０のそれぞれの端部６３，６４が安定して電磁シールドすることができる。

そして第１の広がり部６５が、第１の押さえ金具７０と第１の固定部材７１によって、インバータ１２のケーブル挿通部３０に固定されている。このため、電磁シールド部材６０の一方の端部６３を確実にインバータ１２の筐体２０に取付けることができる。また第２の広がり部６６が、第２の押さえ金具１００と第２の固定部材１０１によって、モータ１３のケーブル挿通部９０に固定されている。第２の固定部材１０１は、第２の広がり部６６の一部を厚み方向に貫通した状態でケーブル挿通部９０に固定されているため、第２の広がり部６６がケーブル挿通部９０に対して移動することを第２の固定部材１０１によって阻止することができる。このため、電磁シールド部材６０の他方の端部６４を確実にモータ１３に取付けることができる。

なお本発明を実施するに当たって、制御ケーブル、電磁シールド部材、第１の押さえ金具及び第２の押さえ金具をはじめとして、発明の構成要素の構造及び配置を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。また本発明に係る電磁シールド構造をインバータやモータ以外の電気機器に接続される電気ケーブルに適用されてもよい。
以下に、もとの特許出願の出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］車両に搭載される第１の電気機器と、
前記車両に搭載される第２の電気機器と、
前記第１の電気機器に接続され、前記第１の電気機器のケーブル挿通孔から外部に引出された第１の電気ケーブルと、
前記第２の電気機器に接続され、前記第２の電気機器のケーブル挿通孔から外部に引出され、着脱可能なコネクタを介して前記第１の電気ケーブルに接続された第２の電気ケーブルと、
導電性を有する複数の素線を編組してなる筒状部を有し、前記第１および第２の電気ケーブルと前記コネクタを覆う電磁シールド部材と、
前記電磁シールド部材の一方の端部を前記第１の電気機器との間で挟み付ける第１の押さえ金具と、
前記第１の押さえ金具を前記第１の電気機器に着脱可能に固定する第１の固定部材と、
前記電磁シールド部材の他方の端部を前記第２の電気機器との間で挟み付ける第２の押さえ金具と、
前記第２の押さえ金具を前記第２の電気機器に着脱可能に固定する第２の固定部材と、
を備えたことを特徴とする車両の電磁シールド構造。
［２］前記電磁シールド部材は、前記一方の端部において前記第１の固定部材によって前記第１の電気機器に着脱可能に固定される第１の広がり部と、前記他方の端部において前記第２の固定部材によって前記第２の電気機器に着脱可能に固定される第２の広がり部とを有することを特徴とする［１］に記載の車両の電磁シールド構造。
［３］前記第１の押さえ金具は、前記第１の固定部材によって前記第１の電気機器に固定される基部と、前記基部に対して角度をなす方向に折曲されかつ互いに平行に延びる一対の押圧片とを具備し、これら押圧片と前記電気機器との間に前記電磁シールド部材の前記第１の広がり部を挟んだ状態で、前記基部が前記第１の固定部材によって前記電気機器に固定されたことを特徴とする［２］に記載の車両の電磁シールド構造。
［４］前記第１の押さえ金具がばね性を有する金属板からなり、前記第１の押さえ金具が前記第１の電気機器に固定される前の状態において、前記基部と前記押圧片とのなす角度が９０度よりも小さく、前記第１の押さえ金具が前記第１の電気機器に固定された状態において、前記一対の押圧片と前記第１の電気機器との間に前記電磁シールド部材の前記第１の広がり部が挟まれたことを特徴とする［３］に記載の車両の電磁シールド構造。
［５］前記第２の電気ケーブルが一対のケーブル要素を含み、これらケーブル要素が前記第２の電気機器のケーブル挿通部付近において２方に分岐し、この分岐した一対のケーブル要素間に前記第２の押さえ金具が配置され、前記第２の押さえ金具と前記第２の電気機器との間に前記電磁シールド部材の前記第２の広がり部が挟まれたことを特徴とする［４］に記載の車両の電磁シールド構造。
［６］前記第１の電気機器がインバータであり、前記第２の電気機器が前記インバータよりも低い位置に配置された走行用のモータであり、前記第１の押さえ金具の前記基部が、前記インバータの底面に前記第１の固定部材によって前記インバータの下側から固定され、前記第２の押さえ金具が、前記モータの上下方向に沿う縦壁に前記第２の固定部材によって固定されたことを特徴とする［５］に記載の車両の電磁シールド構造。

本発明の一実施形態を示す電磁シールド部材を備えた車両の斜視図。 図１に示された車両に使用されるインバータ及びモータ等の斜視図。 前記インバータと電気ケーブルの一部を示す斜視図。 前記電気ケーブルに電磁シールド部材を取付ける前の状態を示す斜視図。 前記インバータと電気ケーブルの一部の側面図。 第１の押さえ金具の斜視図。 前記モータと電気ケーブルの一部の斜視図。 第２の押さえ金具の斜視図。

１２…インバータ（第１の電気機器）
１３…モータ（第２の電気機器）
３０…ケーブル挿通部
４１…第１の電気ケーブル
４２…第２の電気ケーブル
４３…コネクタ
６０…電磁シールド部材
６５…第１の広がり部
６６…第２の広がり部
７０…第１の押さえ金具
７１…第１の固定部材
９０…ケーブル挿通部
１００…第２の押さえ金具
１０１…第２の固定部材

Claims (2)

1. 車両に搭載される第１の電気機器と、
   前記車両に搭載される第２の電気機器と、
   前記第１の電気機器に接続され、前記第１の電気機器のケーブル挿通孔から外部に引出された第１の電気ケーブルと、
   前記第２の電気機器に接続され、前記第２の電気機器のケーブル挿通孔から外部に引出され、着脱可能なコネクタを介して前記第１の電気ケーブルに接続された第２の電気ケーブルと、
   導電性を有する複数の素線を編組してなる筒状部を有し、前記第１および第２の電気ケーブルと前記コネクタを覆う電磁シールド部材と、
   前記電磁シールド部材の一方の端部を前記第１の電気機器との間で挟み付ける第１の押さえ金具と、
   前記第１の押さえ金具を前記第１の電気機器に着脱可能に固定する第１の固定部材と、
   前記電磁シールド部材の他方の端部を前記第２の電気機器との間で挟み付ける第２の押さえ金具と、
   前記第２の押さえ金具を前記第２の電気機器に着脱可能に固定する第２の固定部材と、
   を備え、
   前記電磁シールド部材は、前記一方の端部において前記第１の固定部材によって前記第１の電気機器に着脱可能に固定される第１の広がり部と、前記他方の端部において前記第２の固定部材によって前記第２の電気機器に着脱可能に固定される第２の広がり部とを有し、
   前記第２の電気ケーブルが一対のケーブル要素を含み、これらケーブル要素が前記第２の電気機器のケーブル挿通部付近において２方に分岐し、この分岐した一対のケーブル要素間に前記第２の押さえ金具が配置され、前記第２の押さえ金具と前記第２の電気機器との間に前記電磁シールド部材の前記第２の広がり部が挟まれたことを特徴とする車両の電磁シールド構造。
2. 前記第１の電気機器がインバータであり、前記第２の電気機器が前記インバータよりも低い位置に配置された走行用のモータであり、前記第２の押さえ金具が、前記モータの上下方向に沿う縦壁に前記第２の固定部材によって固定されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の電磁シールド構造。

Images