JP3826300B2 - 三相誘導電動機の接続装置 - Google Patents

Description

本発明は主として電気自動車に用いる三相誘導電動機の接続装置に係り、より詳しくは、バッテリとインバータで電動機を駆動する場合、又は、電力線に接続してバッテリ充電に用いる場合、のそれぞれの場合に応じて各電動機捲線の１端の接続を変更し、インバータ駆動用の中性点を形成したり、電力線接続のために３個の端子を各々三相交流電源の各相に接続するような接続装置に関する。

電気自動車のバッテリの充電は、バッテリからモータへ給電する走行状態の給電経路を外部電源からバッテリを充電する充電経路に切換えて行われる（例えば、特許文献１参照）。
一般に、３個の端子がＹ結線の中性点を形成したり、前記３個の端子に三相交流電力を供給するためには、電気的な接続装置として各種のコネクタを使用する。

即ち、Ｙ結線の中性点を形成するためには、短絡用Ｙ結線が形成されたコネクタを前記３個の中継端子が形成されたコネクタに挿入し、三相交流電源に接続する場合には、前記３個の中継端子が形成されたコネクタに三相電源に接続されたコネクタを挿入する。

しかし、上記の方式によって前記３個の端子の連結状態を切換える場合、例えば充電をする場合には、走行時に使用するＹ結線が形成されたコネクタをはずし、三相交流電源接続用のコネクタを付けて充電し、充電が終了すれば、また、三相交流電源接続用のコネクタをはずしＹ結線が形成されたコネクタを付ける、というようにコネクタの着脱を何回も行わねばならないという問題点があった。
特開平１１−１２２８２６号公報

従って、本発明は上記の問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、コネクタの反復的着脱を要求されることのない三相誘導電動機の接続装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、三相誘導電動機の捲線と各々連結された３個の端子を電動機駆動時のＹ結線にしたり、充電時の三相電源に連結するための結線にする三相誘導電動機の捲線の接続装置であって、前記三相誘導電動機の捲線と各々連結された３個の誘導電動機端子を含む第１コネクタと、前記第１コネクタに結合され、前記３個の誘導電動機端子を相互連結して、Ｙ結線を形成するＹ結線プラグピン、及び外部から挿入される三相電源コネクタのプラグピンを案内して、前記第１コネクタの３個の誘導電動機の端子と連結させる案内部が形成される第２コネクタとを含む。

好ましくは、前記第１コネクタには、一側にはプラグピンが挿入される収容部が形成され、前記収容部には前記三相誘導電動機の捲線と各々連結された３個の誘導電動機の端子とそれに電気的に導通するコンセント端子、及び前記誘導電動機の端子と電気的に絶縁された絶縁部が形成される。

好ましくは、電動機駆動時に前記三相誘導電動機の捲線と連結された３個の端子がＹ結線を形成する場合、前記第２コネクタの前記Ｙ結線プラグピンは、前記第１コネクタの前記収容部に形成された前記コンセント端子と結合する。

好ましくは、充電時に前記誘導電動機の捲線と連結された前記３個の端子が三相電源に連結される場合、前記第２コネクタの前記Ｙ結線プラグピンは、前記第１コネクタの前記収容部に形成された前記絶縁部と結合し、前記第２コネクタの案内部に挿入された前記三相電源コネクタのプラグピンは、前記第２コネクタを貫通して前記第１コネクタの前記収容部に形成されたコンセント端子と連結される。

本発明による三相誘導電動機の接続装置によれば、本発明が適用される電気自動車の駆動／充電システムにおいて、第２コネクタを除去しない状態で、外部の三相電源コネクタを第１コネクタに連結することができるため、充電時に第２コネクタを紛失する恐れがなくなり、三相電源コネクタが挿入される場合に、前記第２コネクタは前記第１コネクタ及び三相電源プラグと完全に絶縁して、三相電源コネクタの挿入間違いによる安全事故の発生可能性を減らすことができる。

以下、添付した図面を参照して本発明による好ましい実施例について説明する。

図１は本発明の一実施例による電気自動車の駆動／充電システムのブロック図である。
図１に示すように、電気自動車の駆動／充電システムは、直流電源を供給するバッテリ１００、三相誘導電動機１２０、誘導電動機１２０と前記バッテリ１００との間に介在して、相互間の電流を直流／交流変換して伝達する三相両方向インバータ１１０、及び三相誘導電動機１２０の各捲線の１端に各々接続される３端子コンセントを備える第１コネクタ２００を含む。

電気自動車の駆動時にはパルス幅変調（ＰＷＭ）したゲート信号により、前記バッテリ１００の直流電源から前記インバータ１１０を介して直流／交流変換し、三相誘導電動機１２０を駆動する。この時、第１コネクタ２００の３個の誘導電動機の端子はＹ結線の中性点を形成しなければならず、このために第１コネクタ２００に３線短絡用の第２コネクタ３００を挿入する。

第２コネクタ３００はＹ結線プラグを含んでおり、したがって、三相誘導電動機１２０はインバータ１１０から供給される三相電源を利用して駆動できる。

一方、外部の三相電源を利用してバッテリ１００を充電しようとする場合には、第１コネクタ２００は三相電源が供給される三相電源コネクタ４００と連結されなければならない。

この時、外部の三相電源５００は第１コネクタ２００にある３個の誘導電動機用端子を介してインバータ１１０に三相交流を供給する。三相電源５００から供給された三相交流をインバータ１１０で交流／直流変換するが、その場合三相電源に同期したＰＷＭゲート信号をインバータ１１０に印加して同期整流して、バッテリ１００を高効率で充電制御する。

以下、前記第１コネクタ２００及び前記第２コネクタ３００の構成について詳細に説明する。

図２Ａは、本発明による三相誘導電動機の接続装置の第１コネクタの平面図及びＡ−Ａ’断面の断面図である。
第１コネクタ２００は、絶縁体で形成される円筒形の第１コネクタ本体２１０、コネクタ収容部２２０、２３０、２４０、及び三相誘導電動機の捲線と各々連結された３個のコンセント端子２２３、２３３、２４３を含む。

第１コネクタ本体２１０は絶縁体で形成され、好ましくはプラスチックで形成される。

第１コネクタ本体２１０の一面には導体で形成された３個のコンセント端子２２３、２３３、２４３が固定され、三相誘導電動機のライン２６０によって、三相誘導電動機１１０の捲線と各相毎に電気的に接続される。

また、第１コネクタ本体２１０の他面には、プラグピンを収容するための収容部２２０、２３０、２４０が形成され、第１コネクタ本体２１０の長さ方向に延びる。

第１コネクタ本体２１０の他面に形成された収容部２２０、２３０、２４０は、所定の半径を有する円周上に形成される。

収容部２２０、２３０、２４０は、誘導電動機の端子２５０と電気的に連結されるコンセント端子２２３、２３３、２４３と、電気的に絶縁されている絶縁部２２６、２３６、２４６とに各々区分される。

第１コネクタ２００と結合する第２コネクタ３００の平面図及びＢ−Ｂ’断面の断面図を図２Ｂに示す。
第２コネクタは絶縁体で形成される円筒形の第２コネクタ本体３１０、第１コネクタ２００の収容部２２０、２３０、２４０に挿入されるＹ結線プラグピン３２１、３２２、３２３と、Ｙ結線プラグピン３２１、３２２、３２３を互いに連結するＹ結線部３２４とを含むＹ結線プラグピン３２０、及び外部から挿入される三相電源コネクタ４００のプラグピン４１１、４１２、４１３が挿入されるスロット３３１、３３２、３３３を含む。また、各コンセント端子に挿入される各プラグピン（３２１、３２２、３２３、４１１、４１２、４１３）の幅（円筒中心軸から見た広がり角度）は各絶縁部の幅よりも、またコンセント端子の幅よりも小さくなっている。

第２コネクタ本体３１０は絶縁体で形成され、好ましくはプラスチックで形成される。Ｙ結線プラグピン３２１、３２２、３２３は、第１コネクタの収容部２２０、２３０、２４０に挿入できる形態で形成され、 コンセント端子と絶縁部との間に設定された範囲で回転可能に挿入され、図２Ａの時計方向に回転すれば３端子が短絡され、反時計方向に回せば３端子が開放されて第２コネクタが無関係になる。

Ｙ結線部３２４は第２コネクタ本体３１０の内部に形成される。

スロット３３１、３３２、３３３は、Ｙ結線プラグピン３２１、３２２、３２３が形成された円周上で、Ｙ結線プラグピン３２１、３２２、３２３と接して第２コネクタ本体３２０を貫通するように形成される。

図３Ａは、Ｙ結線が要求される場合、第１コネクタと第２コネクタに対する組立図を示す。
図３Ａに示すように第２コネクタ３００のＹ結線プラグピン３２１、３２２、３２３は、第１コネクタ２００の収容部２２０、２３０、２４０のうちのコンセント端子２２３、２３３、２４３に収容される。したがって、三相誘導電動機１１０の各捲線と連結された三相電動機ライン２６０は、コンセント端子２２３、２３３、２４３、プラグピン３２１、３２２、３２３、及びＹ結線部３２４によってＹ結線が形成される。

したがって、駆動状態では外部の三相電源コネクタ４００のプラグピン４１１、４１２、４１３が第２コネクタ３００の案内部３３１、３３２、３３３に挿入されても、第１コネクタ２００の収容部２２０、２３０、２４０に収容されない。したがって、三相誘導電動機１１０の駆動状態では外部の三相電源がバッテリ１００側に供給されない。

図３Ｂは三相電源供給が要求される場合、第１コネクタと第２コネクタに対する組立図を示す。
図３Ｂに示すように前述した駆動状態で前記第２コネクタ３００のＹ結線プラグピン３２１、３２２、３２３が、第１コネクタ３００の収容部２２０、２３０、２４０のうちのコンセント端子２２３、２３３、２４３と連結された状態で、第１コネクタ２００に対して第２コネクタ３００を回転させると、第２コネクタ３００のＹ結線プラグピン３２１、３２２、３２３は、収容部２２０、２３０、２４０のコンセント端子２２３、２３３、２４３から離脱して絶縁部２２６、２３６、２４６に移動し、誘導電動機の端子２５０はＹ結線部３２０と電気的に絶縁される。

これと同時に、前記第２コネクタ３００の案内部３３１、３３２、３３３は、前記収容部２２０、２３０、２４０の前記コンセント端子２２３、２３３、２４３と連通する。

したがって、前記第２コネクタ３００の案内部３３１、３３２、３３３を通じて、前記三相電源コネクタ４００の前記プラグピン４１１、４１２、４１３を挿入すると、前記三相電源コネクタ４００の前記プラグピン４１１、４１２、４１３は、第２コネクタ３００の案内部３３１、３３２、３３３を貫通して前記第１コネクタ２００の前記コンセント端子２２３、２３３、２４３と連結され、結果的に外部の三相電源の電力を前記三相電動機のライン２６０を介してバッテリに供給することができる。

本発明の一実施例による電気自動車の駆動／充電システムのブロック図である。 （Ａ）は、本発明の一実施例による三相誘導電動機の接続装置の第１コネクタを示した図面である。（Ｂ）は、本発明の一実施例による三相誘導電動機の接続装置の第２コネクタを示した図面である。 （Ａ）は、Ｙ結線が要求される場合、前記第１コネクタと前記第２コネクタに対する組立図面である。（Ｂ）は、三相電源供給が要求される場合、前記第１コネクタと前記第２コネクタに対する組立図面である。

符号の説明

１００ バッテリ
１１０ 三相両方向インバータ
１２０ 三相誘導電動機
２００ 第１コネクタ（コンセント）
２２３、２３３、２４３ コンセント端子
２２６、２３６、２４６ 絶縁部
２５０ 誘導電動機の端子
２６０ 三相電動機のライン
３００ 第２コネクタ（インバータ駆動時の中性点形成用）
３２１、３２２、３２３ 第２コネクタのＹ結線プラグピン
２２０、２３０、２４０ 第１コネクタの収容部
３３１、３３２、３３３ 第２コネクタの案内部
４００ 三相電源コネクタ
４１１、４１２、４１３ 三相電源コネクタのプラグピン
５００ ３相電源（スター接続）

Claims (1)

1. 三相誘導電動機の捲線と各々連結された３個の端子を電動機駆動時のＹ結線にしたり、充電時の三相電源に連結するための結線にする三相誘導電動機の捲線の接続装置であって、
   第１コネクタ及び第２コネクタを含んで構成され、
   前記第１コネクタには、一側にプラグピンが挿入される収容部が形成され、前記収容部には前記三相誘導電動機の捲線と各々連結された３個の誘導電動機の端子とそれに電気的に導通するコンセント端子、及び前記誘導電動機端子と電気的に絶縁された絶縁部が形成され、
   前記第２コネクタは、前記第１コネクタに結合され、前記３個の誘導電動機の端子を相互連結して、Ｙ結線を形成するＹ結線プラグピン、及び外部から挿入される三相電源コネクタのプラグピンを案内して、前記第１コネクタの３個の誘導電動機の端子と連結させる案内部が形成される第２コネクタとから構成され、
   電動機駆動時に前記三相誘導電動機の捲線と連結された３個の端子がＹ結線を形成する場合、前記第２コネクタの前記Ｙ結線プラグピンは、前記第１コネクタの前記収容部に形成された前記コンセント端子とを結合させ、
   充電時に前記誘導電動機の捲線と連結された前記３個の端子が三相電源に連結される場合、前記第２コネクタの前記Ｙ結線プラグピンは、前記第１コネクタの前記収容部に形成された前記絶縁部と結合し、前記第２コネクタの案内部に挿入された前記三相電源コネクタのプラグピンは、前記第２コネクタを貫通して前記第１コネクタの前記収容部に形成されたコンセント端子と連結されることを特徴とする、三相誘導電動機の接続装置。

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