JP2019134587A - シールド電線ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】電線ユニットとシールドユニットとの固定を簡易に行う構造を提案する。【解決手段】シールド電線ユニットは、電線ユニットとシールドユニットを含んでいる。電線ユニットは、インバータとモータの間の電力伝達を行うものであり、両端に端子を備えた電線と、電線の両端付近に設けられ、インバータの側の対応部位とモータの側の対応部位にそれぞれ取り付けられるコネクタと、コネクタに設けられた固定部36cを備える。シールドユニットは、電線ユニットのシールドを行うものであり、シールド機能を備えた編組シールド部材と、編組シールド部材の両端に取り付けられた金属製のブラケットと、ブラケットに設けられた固定部44cを備える。固定部36cと固定部44cは、対応するもの同士が着脱可能に嵌合し、嵌合状態において、シールドユニットは電線をシールドする位置に配置される。【選択図】図4
Description
本発明は、インバータとモータを繋ぐシールド電線ユニットに関する。
交流のモータでは、一般に、インバータからモータに複数の電線が接続されて、交流電力の供給が行われる。
下記特許文献1には、インバータとモータを電気的に接続する電線をシールドする構造について記載されている。ここでは、インバータとモータとの電気的接続には、複数の電線を並列配置した電線ユニットが用いられる。複数の電線の一端付近にはインバータの端子台と接続するためのコネクタが設けられている。また、複数の電線の他端付近にはモータの端子台と接続するためのコネクタが設けられている。これらのコネクタは樹脂及び金属板によって形成されている。他方、シールドは、シールドユニットによって行われる。シールドユニットは、編組シールド部材と、その両端に取り付けられた金属製のブラケットを備えている。
この例では、インバータ格納ケースには、側面に端子台が設けられている。また、モータ格納ケースはインバータ格納ケースの直下に配置されており、その上面に端子台が設けられている。電線ユニットのインバータ側のコネクタは、インバータ格納ケースの側面の端子台にねじ固定などによって取り付けられる。そして、電線ユニットは、インバータ格納ケースの外壁面を沿うように通されて、モータ格納ケースの上面の端子台に渡される。この端子台には、電線ユニットのモータ側のコネクタが取り付けられる。また、電線ユニットの各電線の端子は、それぞれインバータ側の端子及びモータ側の端子とボルトにより締結されている。
シールドユニットは、電線ユニットの外側のみを覆うように配置され、インバータ格納ケースの側は覆っていない。シールドユニットの一端の金属製ブラケットは、電線ユニットのインバータ側のコネクタとねじ締結により固定される。また、シールドユニットの他端の金属製ブラケットは、電線ユニットのモータ側の端子台に直接ねじ締結によって固定されている。
上記特許文献1のシールドユニットは、電線ユニットとは別に工場に納入され、組み付けに供される態様をとることもできる。しかし、あらかじめシールドユニットと電線ユニットを仮固定することができれば作業効率と輸送効率の一方または両方が向上する。ただし、仮固定を行う場合に、実際にインバータやモータに本固定する場合と同じ箇所を固定したのでは、例えば、本固定が別部品との共締めの場合に、本固定を速やかに行うことができない。また、例えば、変形して組み付ける場合には、変形後の形状が安定せず、周辺部品との干渉などが懸念される。そこで、仮固定を行う場合、例えば、シールドユニットのモータ側のブラケットに、ダミーのブラケットを取り付けて、このダミーのブラケットと電線ユニットのモータ側のコネクタとをかしめにより固定する態様が考えられる。また、シールドユニットのインバータ側のブラケットは、例えば、電線ユニットのモータ側のコネクタとねじ結合を行って固定することが考えられる。しかし、このように、仮固定のために、ダミーのブラケットやねじ締結を行うことは、部品点数の増加、あるいは作業工程の増加を招き、製造コストの増加につながる。
本発明の目的は、電線ユニットとシールドユニットとの仮固定を簡易に行うことができる構造を提案することになる。
本発明にかかるシールド電線ユニットは、インバータとモータの間の電力伝達を行う電線ユニットであって、前記インバータと前記モータとを電気的に接続する電線と、前記電線の両端付近に設けられ、前記インバータ側と前記モータの側の端子台にそれぞれ取り付けられるコネクタと、前記コネクタに設けられた複数の第1の固定部と、を備えた電線ユニットと、前記電線ユニットのシールドを行うシールドユニットであって、シールド部材と、前記シールド部材の両端に取り付けられたブラケットと、前記ブラケットに設けられた複数の第2の固定部と、を備えたシールドユニットと、を備え、複数の前記第1の固定部と複数の前記第2の固定部とは、少なくともその一部が着脱可能に嵌合し、嵌合状態において、前記シールドユニットは前記電線をシールドする位置に配置される。
電線ユニットとシールドユニットを仮固定する場合に、部品点数の増加の防止、あるいは、組み付けの作業工程の簡易化が期待できる。したがって、製造コストを抑制する効果も期待できる。
以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。
図1は、本実施形態にかかるモータ駆動装置10の概略的な側面図である。モータ駆動装置10は、電動車両に搭載され、電動車両の駆動源として用いられている。モータ駆動装置10には、PCUケース12とモータケース20が含まれる。PCUケース12は、モータケース20の上部に固定されているが、図面では固定を行う部品については省略している。
PCUケース12は、鉄、アルミニウム合金などの金属で作られたケースであり、内部には二つのインバータ14a、14bが格納されている。また、図示していない昇圧器なども格納されている。インバータ14a、14b、昇圧器などの装置は、まとめて、パワーコントロールユニット(PCU)と呼ばれる。PCUを構成する各装置の回路は、PCUケース12に接地されている。PCUケース12の側面には、端子台16が設けられている。そして、端子台16には、インバータ14a、14bからそれぞれ電線18a、18bが延びている。
モータケース20は、鉄、アルミニウム合金などの金属で作られたケースであり、内部には三相交流型のモータ22とジェネレータ24が同軸で格納されている。モータ22とジェネレータ24の回路は、モータケース20に接地されている。また、モータケース20の上面には、端子台26が設けられている。そして、モータ22から端子台26へは電線28が延び、ジェネレータ24から端子台26へは電線30が延びている。また、モータケース20内には、図示していない動力分割機構なども格納されている。
PCUケース12の端子台16と、モータケース20の端子台26とは、電線ユニット32によって接続されている。電線ユニット32は、PCU側コネクタ34と、モータ側コネクタ36と、その間に延びる複数の電線38を備えている。PCU側コネクタ34は、PCUケース12の端子台16に取り付けられている。そして、インバータ14a,14bの電線18a,18bの端子と、対応する電線38の一端の端子とがボルト及びナットで締結されて電気的に接続されている。また、モータ側コネクタ36は、モータケース20の端子台26に取り付けられている。そして、モータ22の電線28とジェネレータ24の電線30は、対応する電線38の他端の端子とボルト及びナットで締結されて電気的に接続されている。これらの取り付けにあたっては、電線38は、その可撓性を利用して約90度の角度に緩やかに折り曲げられる。
電線ユニット32の外側には、シールドユニット40が取り付けられている。シールドユニット40は、両端に設けられたPCU側ブラケット42及びモータ側ブラケット44と、その間に設けられた編組シールド部材46を備えている。PCU側ブラケット42は、PCU側コネクタ34に取り付けられている。また、モータ側ブラケット44は、モータ側コネクタ36に取り付けられている。編組シールド部材46は、複数の縦糸と複数の横糸を編み込むことで形成されている。編組シールド部材46は、少なくともその一部が導電性を有する糸で作られている。PCU側ブラケット42及びモータ側ブラケット44は導電性の板状金属部材を加工して形成されており、ともに編組シールド部材46と電気的に接続されている。そして、PCU側ブラケット42はPCU側コネクタ34を介してPCUケース12と接地されており、モータ側ブラケット44は直接モータケース20と接地されている。編組シールド部材46は、可撓性を有しており、電線ユニット32の電線38におけるPCUケース12とは反対側の面を、電線38の形状に追随して近接して覆っている。これにより、電線38におけるPCUケース12とは反対側の面のシールドが行われる。
電動車両では、PCUケース12とモータケース20は、フレームや他の装置などが密集した空間(エンジンコンパートメントと呼ばれる)に格納されている。そして、電線ユニット32及びシールドユニット40は、この密集空間において、PCUケース12とモータケース20が近接した狭い部分に取り付けられる。このため、電線ユニット32とシールドユニット40は仮固定した状態で組み付け工場に納入され、組み付けられる。仮固定の態様については、後で詳しく説明する。
ここで、モータ駆動装置10の動作について簡単に説明する。電動車両では、図示を省略したバッテリを備えており、バッテリはインバータ14a、14bと接続されている。インバータ14aは、スイッチング素子を備えており、バッテリからの直流電力を三相の交流電力に変換する。この交流電力は、電線18a、電線38、電線28を経由してモータ22に供給される。モータ22はこの三相交流電力を用いて回転トルクを生成する。回転トルクは、動力分割機構を介して車軸及び車輪に伝えられ、電動車両を駆動する。
電動車両の減速過程では、車輪及び車軸から動力分割機構を介して、回転トルクがジェネレータ24に伝えられる。ジェネレータ24では、この回転トルクから三相の交流電力を発電する。発電された交流電力は、電線30、電線38、電線18bを経由してインバータ14bに伝えられる。インバータ14bは、スイッチング素子を備えており、交流電力を直流電力に変換して、バッテリに蓄電する。
電線38は、金属製のケースに格納されていないため、電磁ノイズの放射が問題となる。電磁ノイズは主として二つの原因によって発生する。一つは、三相交流電力が流れることで発生する電磁波の放射ノイズである。もう一つは、インバータ14a、14bなどのスイッチングによって発生するノイズ(電導ノイズと呼ばれる)である。これらは複合的に発生し、電線38から外部に向かって放射されるが、電線38が短いため、電導ノイズの影響が大きい。そこで、PCUケース12とは反対側に放射された電磁ノイズは、編組シールド部材46によってシールドされている。編組シールド部材46は、PCUケース12とモータケース20に接地されており、インバータ14a,14b等の回路から生じる電導ノイズについても、効果的なシールドを行うことができる。
次に、図2を参照して、電線ユニット32の詳細について説明する。電線ユニット32は、PCU側コネクタ34と、モータ側コネクタ36と、その間に渡された複数の電線38を備えている。PCU側コネクタ34は、紙面の奥側がPCUケース12の端子台16に取り付けられる側である。PCU側コネクタ34は、樹脂で作られた細長い筒状の端子保護カバー34aと、端子保護カバー34aの周囲を囲むように設けられた導電性の金属板34bを含んでいる。端子保護カバー34aの紙面奥側の部位は、PCUケース12の端子台16に嵌合される。また、金属板34bは、その周囲に複数のねじ孔34cを備えており、端子台16を取り囲むように、PCUケース12の外壁面に取り付けられ、端子保護カバー34aを固定する。金属板34bには、さらに電線38に近い位置に、二つのねじ孔34dが設けられている。このねじ孔34dは、シールドユニット40におけるPCU側ブラケット42と締結されるためのものである。
モータ側コネクタ36は、紙面の手前側がモータケース20の端子台26に取り付けられる側である。モータ側コネクタ36は、樹脂で作られた細長い筒状の端子保護カバー36aと、端子保護カバー36aの周囲に設けられた樹脂板36bを含んでいる。端子保護カバー36aの両側面には、シールドユニット40を仮固定するための突起を有した固定部36cが設けられている。端子保護カバー36aの紙面手前側の部位は、モータケース20の端子台26に嵌合される。そして、モータ側コネクタ36は、端子38cに締結されて固定される。
複数の電線38は、具体的には並置された6本の電線38aによって構成されている。このうち3本は、モータ22との接続に用いられ、残る3本はジェネレータ24との接続に用いられるものである。電線38aにおけるPCU側コネクタ34の側の端子38bは、端子保護カバー34a内に整列して配置されている。端子38bは、インバータ14a、14bと接続された電線18a、18bの端子と締結されて電気的に接続される。他方、電線38aにおけるモータ側コネクタ36の側の端子38cは、端子保護カバー36a内に整列して配置されている。端子38cは、モータ22の電線28の端子、あるいは、ジェネレータ24の電線30の端子と締結され、電気的に接続される。
続いて、図3を参照して、シールドユニット40の詳細について説明する。シールドユニット40は、PCU側ブラケット42と、モータ側ブラケット44と、編組シールド部材46を備える。編組シールド部材46は、複数の縦糸46a(PCU側ブラケット42とモータ側ブラケット44とを結ぶ方向を縦とする)と、複数の横糸46bを編み込むことで形成されている。縦糸46aと横糸46bは、例えば、導電性を有する極細の金属線、例えばすずめっきが施された軟銅線によって作られる。あるいは、例えば、横糸46bについては、樹脂材料を用いることも可能である。樹脂材料には金属めっきが施されていてもいなくてもよい。いずれにせよ、編組シールド部材46は、面全体に導電性の糸が配置されるように作られている。
PCU側ブラケット42は、導電性の金属板を加工して作られている。編組シールド部材と接触している直線部42aは、金属板をU字型に折り曲げて、その間に編組シールド部材46の端部を挟んでいる。これにより、編組シールド部材が固定されるとともに、PCU側ブラケット42と電気的に接続される。直線部42aの両端付近には、ねじ孔42bが設けられている。このねじ孔42bは、電線ユニット32のPCU側コネクタ34における金属板34bに設けられたねじ孔34dと接続されるためのものである。この接続により、両者が導通可能な状態となる。
モータ側ブラケット44は、導電性の金属板を加工して作られている。編組シールド部材と接触している直線部44aは、金属板をU字型に折り曲げて、その間に編組シールド部材46の端部を挟んだものである。直線部44aの両端は、やや複雑な形状に作られており、その先端付近にはねじ孔44bが設けられている。これにより、モータ側ブラケット44を、モータケース20の端子台26の周囲に設けられた連結部位にねじ止めすることが可能となっている。また、このねじ孔44bの近くには、電線ユニット32に仮固定するための嵌合孔を備えた固定部44cが設けられている。
図4と図5は、電線ユニット32とシールドユニット40との嵌合について説明する図である。ここでは、図2の右下付近に示した固定部36cと、図3の右下付近に示した固定部44cを例に挙げて説明を行う。図4(a)は、固定部36cと固定部44cが嵌合した状態を示す上面図であり、図2及び図3とほぼ同じ方向から図示したものである。また図4(b)は側面図であり、図5は斜視図である。
図4(a)、(b)に示すように、モータ側コネクタ36の端子保護カバー36aの側面には、固定部36cが設けられている。固定部36cは端子保護カバー36aとともに樹脂を成形して作られたものであり、突起状に形成されている。突起の高さ(図4(a)における左右方向の長さ)は例えば3mm〜10mm程度であり、長さ(図4(b)における左右方向の長さ)は例えば5mm〜15mm程度、幅(図4(b)における上下方向の長さ)は例えば2mm〜7mm程度である。
他方、モータ側ブラケット44には、金属板の折り曲げ加工によって固定部44cが設けられている。そして、固定部44cには、嵌合孔44dが打ち抜かれている。嵌合孔44dはモータ側コネクタ36の固定部36cの突起と嵌合する。
図5に示すように、嵌合の過程では、固定部36cの突起に対して、固定部44cを図面の矢印の方向に動かしながら嵌合孔44dを嵌合させる。嵌合後は、固定部36cを含む端子保護カバー36aの樹脂の弾性と、モータ側ブラケット44の金属板の弾性とによって、両者はある程度の力で結合される。したがって、輸送中の振動や、作業者による持ち運び動作などでは、嵌合が解ける可能性は低い。しかし、結合力よりも若干大きな力を加えることで、両者の嵌合を解くことができる。すなわち、固定部36cの突起と、固定部44cの嵌合孔44dとは、着脱可能に嵌合されている。
図6は、図2に示した電線ユニット32に、図3に示したシールドユニット40を仮固定したシールド電線ユニット50について示した図である。図面の簡潔さのため、図2あるいは図3に示した一部の符号については記載を省略している。また、編組シールド部材46は、縦糸及び横糸を斜め線で表現している。
図6では、シールドユニット40のPCU側ブラケット42に設けられた二つのねじ孔42bが、電線ユニット32のPCU側コネクタ34におけるねじ孔34dとねじによって接続されている。また、シールドユニット40のモータ側ブラケット44に設けられた二つの固定部44cが、電線ユニット32のモータ側コネクタ36における端子保護カバー36aの両側面に設けられた突起状の固定部36cに嵌合されている。
これらの仮固定は、シールドユニット40の四隅付近で行われている。このため、シールドユニット40の編組シールド部材46は、実際に取り付けられる場合と同様に、複数の電線38を覆った形状に維持されている。また、これらの仮固定によって、シールドユニット40は、電線ユニット32に実際に組み付ける位置付近に配置されている。このため、ただちに組み付けの作業に入ることができる。
ここで、シールド電線ユニット50の組み付け工程の一例について説明する。シールド電線ユニット50は、図6に示したようにあらかじめ電線ユニット32とシールドユニット40が仮固定された状態で、組み付け工場に納入される。そして、作業者あるいは製造ロボットなどによって組み付けが行われる。組み付けでは、まず、PCU側コネクタ34のねじ孔34cにねじが挿入され、PCUケース12への固定が行われる。続いて、端子38bの締結が行われる。また、モータ側コネクタ36をモータケース20の端子台26に位置決めした上で、端子38cの締結が行われる。また、モータ側ブラケット44のねじ孔44bにねじが挿入され、モータケース20の所定の箇所との締結が行われる。これにより、シールドユニット40の本固定が完了する。なお、シールドユニット40の本固定の工程においては、4か所の仮固定を取り外す必要はない。むしろ、本固定の工程においては、仮固定を維持することで、締結やかしめにおける位置が定まるため、作業を効率化することが可能となる。また、本固定後においても、仮固定は取り外されず、そのまま固定された状態が維持されることで、シールドユニット40を再度固定する必要が無くなっている。ただし、仮固定は着脱可能に行われており、一部または全部の仮固定を外した上で本固定の工程を行うことも可能である。
以上に説明したように、電線ユニット32とシールドユニット40に仮固定できる構造を設けることで、組み付け工程が簡素化される。仮固定の位置は、上に説明した例に限られるものではない。例えば、固定部36cを端子保護カバー36aではなく、樹脂板36bに設けることが可能である。ねじ孔34d、42bのねじ締結に代えて、端子保護カバー34aに仮固定のための固定部を設けるようにしてもよい。また、仮固定の構造も、上に説明した例に限られるものではない。例えば、電線ユニット32の端子保護カバー36aの樹脂に突起状の固定部36cを設ける代わりに穴部を設け、シールドユニット40のモータ側ブラケット44の金属板に嵌合孔44dを有する固定部44cを設ける代わりに、突起部を設ける変形例を採用することができる。
図7は、このような変形例について説明する図である。図7は図5に対応した斜視図であり、電線ユニット32にシールドユニット40を仮固定する態様を示している。ここでは、モータ側コネクタ60の端子保護カバー60aの側面に三角柱を横倒ししたような溝60bを設けている。また、モータ側ブラケット62の金属板の端部付近に、三角柱を横倒ししたような幅方向に延びる突起部62aを形成している。突起部62aを溝60bに圧入することで、両者は嵌合する。嵌合状態では、突起部62aが金属板の弾性によって拡がろうとする力と、溝60bの壁面が樹脂の弾性によって狭まろうとする力がつりあっている。そして、両者の間に摩擦力が働くなどして、ある程度の強度で嵌合が維持される。しかし、こうした力を上回る外力を加えることで両者の嵌合は解消される。すなわち、両者は着脱可能に嵌合されることになる。
以上においては、仮固定の嵌合を、ブラケットの金属とコネクタの樹脂との間で行われるものとしたが、例えば、ブラケットの金属とコネクタの金属同士が嵌合するものであってもよいし、ブラケットの樹脂とコネクタの樹脂との間で行われるものであってもよい。金属同士の嵌合あるいは樹脂同士の場合にも、図4、図5に示したような貫通孔と突起を嵌合する構造をとることが可能である。また、例えば図7に示したように、溝と突起を嵌合する構造をとることもできる。こうした仮固定は、上述の通り、シールドユニット40の四隅に設定することで、編組シールド部材46を拡げる効果や、取り付け時の位置決めが容易になる効果が期待できる。また、例えば、仮固定した部位にさらにねじ止め、あるいはかしめを行うことで、仮固定部位を本固定部位と兼ねるようにしてもよい。
電線ユニット32では、6本の電線38aが含まれる態様を示した。しかし、本実施形態は、電線の数が例えば、1本、2本、3本、あるいはそれ以上のいずれの場合であっても適用可能である。
シールドユニット40は、電線38の片面のみを覆うものとしたが、電線38の全周を取り囲む場合にも同様に実施することが可能である。また、シールドユニット40で用いた編組シールド部材46に代えて、シート状の部材など、他のシールド部材を用いるような場合にも、本実施形態を適用することができる。
また、以上においては、電動車両を念頭において説明を行った。電動車両では、インバータとモータとをスペースが限られたエンジンコンパートメントにおいて組み付け作業を行う必要があるため、本実施形態は特に電動車両において効果を発揮する。しかしながら、本実施形態は、電動車両に限らず、インバータとモータを備えるあらゆる装置に対して適用することができる。
10 モータ駆動装置、12 PCUケース、14a,14b インバータ、16,26 端子台、18a,18b,28,30,38,38a 電線、20 モータケース、22 モータ、24 ジェネレータ、32 電線ユニット、34 PCU側コネクタ、34a,36a,60a 端子保護カバー、34b 金属板、34c,34d,42b,44b ねじ孔、36c,44c 固定部、36,60 モータ側コネクタ、36b 樹脂板、38b,38c 端子、40 シールドユニット、42 PCU側ブラケット、42a,44a 直線部、44,62 モータ側ブラケット、44d 嵌合孔、46 編組シールド部材、46a 縦糸、46b 横糸、50 シールド電線ユニット、60b 溝、62a 突起部。
Claims (1)
- インバータとモータの間の電力伝達を行う電線ユニットであって、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する電線と、
前記電線の両端付近に設けられ、前記インバータ側と前記モータの側の端子台にそれぞれ取り付けられるコネクタと、
前記コネクタに設けられた複数の第1の固定部と、
を備えた電線ユニットと、
前記電線ユニットのシールドを行うシールドユニットであって、
シールド部材と、
前記シールド部材の両端に取り付けられたブラケットと、
前記ブラケットに設けられた複数の第2の固定部と、
を備えたシールドユニットと、
を備え、
複数の前記第1の固定部と複数の前記第2の固定部とは、少なくともその一部が着脱可能に嵌合し、
嵌合状態において、前記シールドユニットは前記電線をシールドする位置に配置される、ことを特徴とするシールド電線ユニット。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200924 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211019 |
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A02 | Decision of refusal |
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