JP4951646B2

JP4951646B2 - 端子台およびインバータケース

Info

Publication number: JP4951646B2
Application number: JP2009075606A
Authority: JP
Inventors: 知美栗田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010233293A

Description

本発明は、端子台およびインバータケースに関するものである。

従来から、燃料電池自動車や電気自動車など、モータにより駆動するモータユニットを備えた車両が知られている。このようなモータユニットを備えた車両には、モータを駆動させるために電力を供給したり、モータからの回生電力を充電したりするためのインバータを備えたインバータユニットやバッテリが設けられている。
特許文献１では、三相モータとインバータユニットとの間の接続箇所に、相ごとにインバータに接続されるバスバーとモータに接続されるバスバーとの間を接続する導電部材および導電部材を封止する封止部材を有する端子台を設けている。

特開２００７−１６６８０３号公報

ところで、特許文献１では、相ごとに端子台を設けて、それらを一体にしているため、端子台が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、小型化を図ることが可能な端子台およびインバータケースを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、三相交流モータ（例えば、実施形態におけるモータ３）とインバータとの間に設けられる端子台（例えば、実施形態における端子台５５）であって、前記インバータと接続される第１端子（例えば、実施形態における端子５７Ｕ，５７Ｖ，５７Ｗ）と、前記三相交流モータに接続される第２端子（例えば、実施形態における端子５６Ｕ，５６Ｖ，５６Ｗ）と、を有する三相の導電部材（例えば、実施形態における導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗ）と、該三相の導電部材の外周縁を囲むように配される環状の磁性コア（例えば、実施形態における磁性コア６０）と、前記三相の導電部材および前記磁性コアを覆う絶縁部材（例えば、実施形態における絶縁部材５９）と、を備え、前記三相の導電部材および前記磁性コアを冷却可能な伝熱部材（例えば、実施形態におけるアルミカラー６５）が設けられ、該伝熱部材は、前記磁性コアの外周縁を囲むように配される磁性コア冷却部（例えば、実施形態における磁性コア冷却部６６）と、隣り合う前記三相の導電部材の間に配される導電部材冷却部（例えば、実施形態における導電部材冷却部６７）と、前記磁性コア冷却部および前記導電部材冷却部が連結される板状の連結部（例えば、実施形態における連結部６８）と、を有し、前記磁性コア冷却部および前記導電部材冷却部は、前記連結部から同一の方向に突出するように立設されており、前記端子台と、前記インバータが配されているインバータケース（例えば、実施形態におけるインバータケース９）とは、ボルト（例えば、実施形態におけるボルト７２）により締結固定可能に構成されており、前記連結部には、前記ボルトを挿通可能な貫通孔（例えば、実施形態における貫通孔７０）が形成された円筒形状の接続部（例えば、実施形態における接続部６９）が立設するように配され、該接続部は、前記連結部を介して前記磁性コア冷却部および前記導電部材冷却部が配された側の反対側に立設され、前記接続部における前記連結部側の軸方向端部（例えば、実施形態における下端部７１）が、前記インバータケースと当接されて、前記伝熱部材の熱を前記インバータケースに伝熱可能に構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、上述に記載の端子台が接続固定されているインバータケースであって、ケース本体（例えば、実施形態におけるケース本体４０）に放熱部が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記ケース本体の底面（例えば、実施形態における底部３５）に、前記端子台が挿通して固定される貫通孔（例えば、実施形態における開口部３６）が形成されており、該貫通孔の内周面と前記端子台の側面とが当接可能に構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、位相の異なる三相の導電部材を磁性コアにより全て一括して囲むとともに、全体を絶縁部材で覆うため、三相の導電部材から発生するノイズを効果的に除去できる。また、三相の導電部材のそれぞれの隙間には磁性コアが配置されないため、三相の導電部材を互いに近接配置することができ、端子台を小型化することができる。また、一つの磁性コアで三相の導電部材を囲むため、端子台を構成する部材数を減少でき、端子台の生産効率を向上することができるとともに、製造コストを低減することができる。

また、モータ駆動時に発熱する三相の導電部材および磁性コアの熱を伝熱部材で吸熱することができるため、端子台の耐熱性能を向上することができる。

また、磁性コアの外周縁に伝熱部材を配置したため、磁性コアから発せられる熱を効率よく吸熱し、磁性コアの温度上昇を効率的に抑制することができる。

さらに、三相の導電部材のそれぞれの周囲を囲むように伝熱部材を配置したため、三相の導電部材から発せられる熱を効率よく吸熱し、三相の導電部材の温度上昇を効率的に抑制することができる。

そして、伝熱部材とインバータケースとを接続することにより、伝熱部材に吸熱された熱をインバータケース側にさらに伝熱してインバータケースから放熱できるようになる。したがって、端子台に発生した熱を効率的に放熱することができる。

請求項２に記載した発明によれば、インバータケースに放熱部を設けることにより、端子台に発生した熱を効率的に放熱することができる。

請求項３に記載した発明によれば、インバータケースのケース本体に形成された貫通孔の内周面が端子台の側面と当接することにより、端子台から発生した熱が直接インバータケース側に伝熱され、インバータケースから放熱することができる。したがって、端子台に発生した熱をより効率的に放熱することができる。

本発明の実施形態における車両の概略側面図である。本発明の実施形態におけるモータユニットの斜視図である。本発明の実施形態におけるインバータケースのケース本体の部分斜視図である。本発明の実施形態における端子台の斜視図である。図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の実施形態におけるアルミカラーの斜視図である。本発明の実施形態における端子台をインバータケースに取り付ける状態を示す説明図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。なお、本実施形態では燃料電池車両の車両駆動用モータユニットを用いて説明する。また、各図においてＲは右側、Ｆｒはフロント側を示す。
図１は燃料電池車両の前部を示すものであって、車体前部のモータルーム１内には車両駆動用のモータユニット２がモータ３の軸方向を車幅方向に向けて配置されている。モータユニット２のモータ３の駆動回路であるインバータユニット８には燃料電池（ＦＣ）が接続されている。

図２に示すように、モータユニット２は例えばアルミニウム製の部材であって複数のケース、つまりモータケース４、サイドケース５およびミッションケース６をモータ３の軸方向（車幅方向）で締結して組み立てられる分割構造のモータハウジング７と、モータハウジング７の上部に締結され、サイドケース５からミッションケース６とモータケース４との境界部分を跨ぐ位置に亘る範囲に設けられたインバータケース９と、を備えている。インバータケース９も例えばアルミニウム製の部材であり、内部にインバータユニット８を収容している。つまり、モータユニット２は、モータ３とインバータユニット８とが一体化されたものである。

具体的には、モータハウジング７はモータ３を周囲から覆う筒状のモータケース４を備え、モータケース４の左側の端部にはミッション１０を内装するミッションケース６がモータケース４の周囲に設けた複数の取付座１１，１１…において車幅方向に挿通された固定ボルト１２によって取り付けられている。ミッションケース６内には図示しない複数のギヤ、ディファレンシャルギヤなどが収容され、ミッションケース６は外側のアウタケース１３と内側のインナケース１４とに分割され連結ボルト１５によって固定されている。

一方、モータケース４の右側の端部には周囲に複数の取付座１６，１６…が設けられ、これらの取付座１６，１６…において車幅方向内側に向かって挿通された固定ボルト１７によってサイドケース５が取り付けられている。

ここで、サイドケース５内の上部に、インバータユニット８の右側の端部下側から下方に向かって延びる三相の通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１ＷがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して設けられている。この接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗの上部は、通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを上部で受け入れる開口部２２を備えた接続部２３として構成され、この接続部２３の側壁には蓋３１で開閉可能に構成された通電ライン接続用作業孔２５が形成されている。

接続部２３は矩形に形成され開口部２２の周囲にフランジ部２６が形成され、フランジ部２６の下側から４本の取付ボルト２７が挿通されるようになっている。

サイドケース５には、接続部２３よりもモータケース４寄りであって、前後に離れた位置にインバータケース９に対する固定座２８，２８が座面を上方向に向けて突出形成されている。この固定座２８，２８には、中空のノックピン２９，２９が各々装着されるとともに、固定座２８にはノックピン２９の中央部に対応する部位にネジ孔３０が設けられている。

ミッションケース６のインナケース１４の前側および後側には、前側取付座（不図示）および後側取付座３３が形成されている。各取付座にはネジ孔３４が形成されている。

インバータケース９は内部にインバータ、スイッチング素子、平滑コンデンサなどを備えたインバータユニット８が収容され、モータハウジング７の前後方向の幅内にほぼ収まる寸法に設定され、車体前部が潰れ変形してもモータハウジング７が前後方向でバリアとして機能し、インバータユニット８の潰れ変形が防止されるようになっている。

インバータケース９は、後部右側のコーナ部が切り欠かれた有底筒状のケース本体４０と、ケース本体４０の上面の開口を閉塞する蓋４５とを備えている。図３に示すように、ケース本体４０の底部３５にはサイドケース５の開口部２２に対応する位置に開口部３６が形成され、開口部３６の周囲の取付面３７がサイドケース５のフランジ部２６に面接触して確実にシールできるようになっている。なお、この面接触部分にシール材を介在することも可能である。また、取付面３７の周囲には取付ボルト２７のネジ孔（不図示）が設けられている。

このインバータケース９の開口部３６から下側に向かってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗが延びている。

インバータケース９のケース本体４０の下部には、モータハウジング７のミッションケース６の前側取付座と後側取付座３３に対応するケース本体４０の各コーナ部分に取付部４３が設けられている。また、モータハウジング７のサイドケース５の固定座２８，２８に対応して取付部４４がノックピン２９の受け入れ部（不図示）を有して設けられている。取付部４３にはブラケット５０の横壁５２に螺合するボルト４７が挿通されている、また、ブラケット５０の縦壁５１に固定ボルト５３を挿通し、前側取付座と後側取付座３３のネジ孔３４に固定ボルト５３を締め付け固定している。さらに、取付部４４には固定座２８のネジ孔３０に螺合するボルト４６が各々挿通されている。

よって、インバータケース９は、モータハウジング７の一端側であるサイドケース５に対してサイドケース５のフランジ部２６がインバータケース９の開口部３６の周囲の取付面３７に水平方向を位置決めして取付ボルト２７で締め付けられ、かつサイドケース５の固定座２８のネジ孔３０に対してノックピン２９を介して水平方向および高さ方向で位置決めして、インバータケース９のケース本体４０の取付部４４に挿入されたボルト４６で締め付けられている。

また、インバータケース９の他端側においては、ブラケット５０を介してミッションケース６の前側取付座と後側取付座３３にケース本体４０の取付部４３がボルト４７と固定ボルト５３により固定されることとなる。

ここで、インバータケース９とモータハウジング７との間に配設されている三相の通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの接続箇所について説明する。
図４に示すように、三相の通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗのインバータケース９側の端部には端子台５５が接続されている。

具体的には、通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗにおけるインバータケース９側の一端部はインバータケース９に取り付けられる端子台５５の端子５６Ｕ，５６Ｖ，５６Ｗに接続されている。また、通電ライン２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの他端部はモータハウジング７内の接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに接続される。また、端子台５５の端子５７Ｕ，５７Ｖ，５７Ｗには通電ライン２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの一端部が接続され、通電ライン２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの他端部はインバータケース９内のインバータ（不図示）に接続されている。

図５に示すように、端子５６Ｕおよび端子５７Ｕは端子台５５に配されている導電部材５８Ｕの両端に形成されており、同様に端子５６Ｖおよび端子５７Ｖは導電部材５８Ｖの両端に形成され、端子５６Ｗおよび端子５７Ｗは導電部材５８Ｗの両端に形成されている。

したがって、通電ライン２０Ｕと２２Ｕとは導電部材５８Ｕを介して電気的に接続され、同様に通電ライン２０Ｖと２２Ｖとは導電部材５８Ｖを介して電気的に接続され、通電ライン２０Ｗと２２Ｗとは導電部材５８Ｗを介して電気的に接続されている。なお、導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗは、それぞれ端子台５５の上下方向に沿って略平行に、かつ水平方向に略等間隔に配設されている。

端子台５５は、導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗを覆うように樹脂などの絶縁部材５９が設けられている。絶縁部材５９は、インバータケース９の底部３５に形成された開口部３６に挿通される胴部６１と、胴部６１の上方に形成されインバータケース９の底部３５に当接されるフランジ部６２と、を備えている。胴部６１およびフランジ部６２はともに平面視略長円形状に形成されており、フランジ部６２の平面視長径方向両端部には上下方向に貫通孔６３が形成されている。なお、本実施形態では、胴部６１の外周面が開口部３６の内周面と当接するように構成されている。

また、端子台５５の絶縁部材５９内には、導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗの外周縁を囲むように平面視環状の磁性コア６０が設けられている。磁性コア６０は、例えばフェライトで形成された、平面視略長円形状の環状部材である。

さらに、端子台５５の絶縁部材５９内には、磁性コア６０の外周縁および導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗの外周縁を囲むようにアルミカラー６５が設けられている。図５、図６に示すように、アルミカラー６５は、磁性コア６０の外周縁を囲むように平面視長円形の円筒状に形成された磁性コア冷却部６６と、導電部材５８Ｕと５８Ｖとの間および５８Ｖと５８Ｗとの間に形成された略直方体状の導電部材冷却部６７と、平面視でフランジ部６２と外形略同一形状に形成され、磁性コア冷却部６６および導電部材冷却部６７が連結される板状の連結部６８と、連結部６８における貫通孔６３に対応した位置で貫通孔６３の内周面に沿って立設された円筒状の接続部６９と、を有している。なお、接続部６９の貫通孔７０には、端子台５５とインバータケース９とを締結固定可能なボルト７２（図７参照）が挿通される。
また、接続部６９の下端部７１はインバータケース９と当接しており、アルミカラー６５の熱をインバータケース９側にスムーズに伝熱できるようになっている。

この端子台５５は、導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗ、磁性コア６０およびアルミカラー６５を所望の位置に配置した状態で樹脂材料によりモールドして絶縁部材５９を形成することにより製造することができる。

そして、図７に示すように、端子台５５をインバータケース９に取り付ける際には、端子台５５の貫通孔７０にボルト７２を挿通し、インバータケース９の底部３５に形成されたネジ孔７３に螺合して取り付ける。

本実施形態によれば、位相の異なる三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗを磁性コア６０により全て一括して囲むとともに、全体を絶縁部材５９で覆うため、三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗから発生するノイズを効果的に除去できる。また、三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗのそれぞれの隙間には磁性コア６０が配置されないため、三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗを互いに近接配置することができ、端子台５５を小型化することができる。また、一つの磁性コア６０で三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗを囲むため、端子台５５を構成する部材数を減少でき、端子台５５の生産効率を向上することができるとともに、製造コストを低減することができる。

また、モータ駆動時に発熱する三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗおよび磁性コア６０の熱をアルミカラー６５で吸熱することができるため、端子台５５の耐熱性能を向上することができる。

また、磁性コア６０の外周縁にアルミカラー６５の磁性コア冷却部６６を配置したため、磁性コア６０から発せられる熱を効率よく吸熱し、磁性コア６０の温度上昇を効率的に抑制することができる。

また、三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗのそれぞれの隙間にアルミカラー６５の導電部材冷却部６７を配置したため、三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗから発せられる熱を効率よく吸熱し、三相の導電部材５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗの温度上昇を効率的に抑制することができる。

さらに、アルミカラー６５とインバータケース９とを接続することにより、アルミカラー６５に吸熱された熱をインバータケース９側にさらに伝熱してインバータケース９から放熱できるようになる。したがって、端子台５５に発生した熱を効率的に放熱することができる。

そして、インバータケース９のケース本体４０に形成された開口部３６の内周面が端子台５５の胴部６１の外周面と当接することにより、端子台５５から発生した熱が直接インバータケース９側に伝熱され、インバータケース９から放熱することができる。したがって、端子台５５に発生した熱をより効率的に放熱することができる。

なお、インバータケース９に放熱フィンなどの放熱部を設けることにより、端子台５５に発生した熱をより効率的に放熱することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や数値などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では端子台の胴部の側面とインバータケースの貫通孔の内周面とが当接するように構成したが、製造誤差などを考慮して、端子台の胴部の側面とインバータケースの貫通孔の内周面との間に若干の隙間を設けるようにし、その隙間に伝熱グリスを充填して伝熱できるように構成してもよい。

２…モータユニット（インバータ一体型モータ）３…モータ（三相交流モータ）９…インバータケース３５…底部（底面）３６…開口部（貫通孔）４０…ケース本体５５…端子台５６Ｕ，５６Ｖ，５６Ｗ…端子（第２端子）５７Ｕ，５７Ｖ，５７Ｗ…端子（第１端子）５８Ｕ，５８Ｖ，５８Ｗ…導電部材５９…絶縁部材６０…磁性コア６５…アルミカラー（伝熱部材）

Claims

三相交流モータとインバータとの間に設けられる端子台であって、
前記インバータと接続される第１端子と、前記三相交流モータに接続される第２端子と、を有する三相の導電部材と、
該三相の導電部材の外周縁を囲むように配される環状の磁性コアと、
前記三相の導電部材および前記磁性コアを覆う絶縁部材と、を備え、
前記三相の導電部材および前記磁性コアを冷却可能な伝熱部材が設けられ、
該伝熱部材は、前記磁性コアの外周縁を囲むように配される磁性コア冷却部と、隣り合う前記三相の導電部材の間に配される導電部材冷却部と、前記磁性コア冷却部および前記導電部材冷却部が連結される板状の連結部と、を有し、
前記磁性コア冷却部および前記導電部材冷却部は、前記連結部から同一の方向に突出するように立設されており、
前記端子台と、前記インバータが配されているインバータケースとは、ボルトにより締結固定可能に構成されており、
前記連結部には、前記ボルトを挿通可能な貫通孔が形成された円筒形状の接続部が立設するように配され、
該接続部は、前記連結部を介して前記磁性コア冷却部および前記導電部材冷却部が配された側の反対側に立設され、
前記接続部における前記連結部側の軸方向端部が、前記インバータケースと当接されて、前記伝熱部材の熱を前記インバータケースに伝熱可能に構成されていることを特徴とする端子台。
請求項１に記載の端子台が接続固定されているインバータケースであって、
ケース本体に放熱部が設けられていることを特徴とするインバータケース。
前記ケース本体の底面に、前記端子台が挿通して固定される貫通孔が形成されており、該貫通孔の内周面と前記端子台の側面とが当接可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のインバータケース。