JP4967817B2

JP4967817B2 - 回転電機用端子台

Info

Publication number: JP4967817B2
Application number: JP2007141279A
Authority: JP
Inventors: 勝秀北川; 敦末吉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JP2008301544A

Description

本発明は、車両用発電機又は電動機（以下、回転電機という）を内蔵するケースに気密性を保って設けられた回転電機用端子台に関する。

近年、地球温暖化ガスの排出規制等により環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車等が注目されている。

ハイブリッド自動車は従来のエンジンに加えて駆動電源としてのバッテリ、インバータによって駆動される電動機、エンジンによりバッテリを充電する発電機などの機器を搭載している。このため、従来の自動車に比べて構造が複雑になり、限られた搭載スペースに格納する必要があるため各機器の小型化が図られている。

例えば、ハイブリッド自動車において、電気系機器では、バッテリ、インバータ、及び接続ケーブルを小型化することで搭載性を向上させている。また、駆動系機器では、電動機、発電機、動力分配機構及び変速機構をケース内に一体化して内蔵し、外部からの埃や雨水の浸入を防ぐために密閉空間を設け、回転電機からの発熱対策のためギヤオイル及び冷却水により冷却手段と、発熱によるケース内部の圧力増加を防止するための調圧手段と、を備えている。

また、車両の動力性能を向上するため、車両用発電機又は電動機（以下、回転電機という。）には、例えばインバータにより５００ボルト以上の電圧が用いられており、オイル冷却されている高電圧部の短絡防止やノイズの低減対策が求められている。インバータに接続された三相の電力線は所定の沿面距離を確保して端子台に接続され、端子台は電磁波シールドされている。

回転電機とインバータ等の電気機器同士は、コネクタを有する導電性のケーブルによって接続されている。回転電機等の接続されるコネクタは、回転電機及びケーブルからの大きな振動に耐えるためにケースに確実に固定し、さらにコネクタの接続部におけるケーブルにも電磁波シールド対策がなされている。

一般的な電力用コネクタの取り付け方法は、気密性を確保するためにシール材を設け、ケースに設けられた三相端子用の穴にプラスチック製の電力用コネクタを挿入後、ケース外部から固定している。その後、ケース内部に回転電機を取り付け、回転電機の端子はケース内部の電力用コネクタに接続する。なお、三相端子用の穴は、端子間の沿面距離を確保して配置されるため、ケーブル幅に比べて端子部の幅は広くなっている。

特許文献１には、ケーブルからの振動を吸収するクランプを用いて回転電機に接続されるケーブルを固定すると共に、電磁波シールド性を確保する技術が開示されている。また、特許文献２には、搭載スペースを確保するため、回転電機から引き出される端子を収容する端子ボックスをケースに設け、ケースに設けられている呼吸経路と端子ボックスに設けられている呼吸経路とを連通して調圧手段を組み込み、かつ、機器の搭載性を確保したハイブリッド自動車に関する技術が開示されている。

特開２００５−２３５４４３号公報特開２００４−１２２９７９号公報（図９）

回転電機には、上述した三相の電力線の他に、例えば、回転角度を検出するためのレゾルバや回転電機の温度を検出するための温度センサ等が設けられ、これらの信号はケースに設けられたコネクタにより外部に接続されている。このため、複数のコネクタの設置スペースの確保、気密シールや電磁波シールド部品の装着等により端子台の小型化が難しく、さらにケースに取り付ける部品の増加原因となっていた。

このような問題を解決するために本発明は、小型化と電磁波ノイズの低減とを可能とし、回転電機を内蔵するケースに気密性を保って設けられた回転電機用端子台を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係る回転電機用端子台は、車両用発電機又は電動機（以下、回転電機という）を内蔵するケースに設けられた回転電機用端子台であって、前記ケースに設けられた開口を塞ぐように前記ケースに固定されるプレートと、前記プレートに前記開口を貫通するように取り付けられる電力用コネクタハウジングと、前記ケースの外側に位置する電力用コネクタハウジング外側端の内部に取り付けられ、前記ケースの外側でバスケーブルの端子と接続される複数のケース外側接続端子と、前記各ケース外側接続端子と電気的に接続され、前記ケースの内側に位置する電力用コネクタハウジング内側端の内部に取り付けられて、前記回転電気に電力を導く複数の電力ケーブルと接続される複数のケース内側接続端子と、前記プレートに前記開口を貫通するように取り付けられ、前記回転電機の回転角度を検出するためのセンサ信号を中継する信号用コネクタと、前記ケースの前記開口を密閉するために前記プレートと前記ケースとの間に設けられたシール部材と、前記プレートを前記ケースに押し当てて保持する保持部材と、を有し、前記各ケース外側接続端子間の配置距離は、前記各ケース内側接続端子間の配置間隔よりも小さいこと、を特徴とする。

また、本発明に係る回転電機用端子台において、さらに、前記プレートに前記ケース内部の気圧調整を行う気圧弁が取り付けらけれていることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機用端子台において、前記プレートに取り付けられた前記信号用コネクタは、さらに、回転電機の温度測定信号を中継することを特徴とする。

さらに、本発明に係る回転電機用端子台において、前記ケースの前記開口を覆う前記プレートは、回転電機の径方向外面に配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る回転電機用端子台において、前記保持部材は、前記ケースの内圧に耐える押さえ板と、ねじと、を含むことを特徴とする。

さらに、本発明に係る回転電機用端子台において、前記各ケース内側接続端子は、絶縁抵抗を高めるために段差を設けた表彰台形状とした台座のそれぞれの面に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機用端子台において、さらに、前記ケースの前記開口を覆う前記プレートは、前記ケース上部に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機用端子台において、前記プレートに設けられた前記信号用コネクタは、前記電力用コネクタに接続される複数の前記電力ケーブルまたは前記バスケーブルの着脱に必要な空間を確保できる位置に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機用端子台において、前記プレートと前記ケースとの間に設けられた前記シール部材は、前記プレートの裏面に設けられた突起にはめ込まれたシート状部材であり、前記開口の全周を覆うビード部を有することを特徴とする。

本発明によると、複数のコネクタの集合配置により省スペース化が可能となり、さらにケースに取り付ける部品数の低減が実現できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１２はハイブリッド自動車のフロント部４００が示されており、動力機構に設けられた回転電機用端子台５０，７０の配置状況が示されている。フロント部４００には、エンジンユニット１００と、動力分割機構（図示せず）に接続された発電機ユニット２００及び駆動力を発生する電動機ユニット３００と、を含む動力機構と、これらと接続されたタイヤ１１０と、が配置されている。また、発電機ユニット２００と電動機ユニット３００の上部には、インバータ機器（図示せず）が配置され、回転電機用端子台５０，７０に接続されたケーブルとインバータ機器が接続されている。

（第１の実施形態）
図１には、発電機ユニット２００に設けられた本発明に係る第１の実施形態である回転電機用端子台５０が示されている。図中、動力機構は、左側から、エンジンユニット１００と、発電機ユニット２００と、電動機ユニット３００と、が接続された構造となっている。

本実施形態で特徴的なことは、電力用コネクタと、信号用コネクタとを有する複合コネクタと、ケースの内圧を考慮した複合コネクタ取り付け手段と、を設けたことである。また、奥行き方向（図中左右方向）に余裕があり、横方向に制限がある場合の回転電機用端子台５０について以下説明する。

発電機ユニット２００に設けられた回転電機用端子台５０は、シールドシェル１２で覆われた電力用コネクタと信号用コネクタ１３とを有する複合コネクタ１０と、複合コネクタ１０を発電機ユニット２００に固定するプレート１４及びプレート用ねじ４７と、を有している。複合コネクタ１０の材料としては、耐熱性、誘電特性、耐トラッキング性及び電気絶縁性に優れたＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン（登録商標））とし、プレート１４はアルミニュウム製とした。

回転電機用端子台５０は、バスケーブル４１がバスケーブルコネクタ４３によって接続されている。なお、バスケーブルコネクタ４３はケーブルステー４２及びケーブルステー用ねじ４５により発電機ユニット２００に固定され、シールドシェル１２とバスケーブルコネクタ４３とはシールドシェル用ねじ１２によって同様に発電機ユニット２００に固定されている。

図２は発電ユニット２００に設けられた回転電機用端子台５０の分解斜視図であり、電動機ユニット側から視た図である。複合コネクタ１０は、その下面に面シール１８を有し、発電機ユニット２００に設けられた貫通穴の縁をシールするように取り付けられる。

次に、複合コネクタ１０について示す。複合コネクタ１０は、電力ケーブル端部６０を挿入する方向である図中に示したＢ方向の挿入口と、ねじによってバスケーブル端子２２を電力端子板１９に固定するための工具差し込み方向であるＣ方向の差し込み口と、Ｃ方向から差し込む信号用コネクタと、を有している。

複合コネクタ１０は、ケース内部に配置される電力ケーブル１７ｂと信号ケーブル１６ｂが接続されている。電力用コネクタの外部には、三相の電力線の端子部分を覆うシールキャップ２１と、シールキャップ２１を覆う磁気シールド用のシールドシェル１２とが設けられている。これらによって、防水及び電磁波シールド機能を持たせている。なお、説明のため、ケース外側に配置される部品には符号ａを付し、ケース内側に配置される部品には符号ｂを付した。

図３は発電ユニット２００に設けられた回転電機用端子台５０の正面図、図４は前面図、図５は側面図、図６は底面図であり、以下図３から図６を用いて説明する。なお、各図面にて重複する説明は割愛する。

図３には回転電機用端子５０と電力ケーブル端部６０とが示されている。回転電機用端子台５０は、電力用コネクタ１１ａと、信号用コネクタ１３ａを有する複合コネクタ１０と、信号用コネクタ１３用の穴を設け、複合コネクタ１０がはまり込むように削られたプレート１４と、を含んでいる。

図中、電力ケーブル端部６０は図中Ｂ方向へ移動し、回転電機用端子台５０の開口部にはまり込み、電力端子板１９とバスケーブル端子２２が接続されると共にシール材４４によってシールされる。

図４には、図３の回転電機用端子台５０のＢ方向から視た前面図が示されている。ケース内側の端子は、発電機との結線を短くする都合上、斜めに傾けて配置されている。また、プレート１４には、回転電機用端子台５０の位置決めを正確に行うための位置決めピン１５が設けられている。

図５には、図３の回転電機用端子台５０の側面図が示されている。本実施形態で特徴的なことは、図５に示すように、ケース内部となる電力用コネクタ１１ｂの端子を表彰台構造とすることで、各端子台間の沿面距離を確保したことである。また、信号用コネクタ１３を電力用コネクタ１１の背後に配置することにより、複合コネクタ１０であってもバスケーブルより幅が広がることがない。

図６には、図３の回転電機用端子台５０の裏面図が示されている。図６に示したように、電力用コネクタ１１ｂは表彰台構造となっており、互い違いに配置された電力端子板１９の裏面には、ナットが圧入され、めねじがそれぞれ設けられている。また、複合コネクタ１０の裏面には、面シール１８を仮止めするスナップ突起２３が複数設けられており、面シール１８は複合コネクタ１０の裏面を覆うように設けられている。さらに、複合コネクタ１０がはまり込むように削られたプレート１４は、面シール１８のつぶししろが考慮されている。

（第２の実施形態）
図７には電動機ユニット３００に設けられた回転電機用端子台７０の正面図が示されている。第２の実施形態では、奥行き方向に制約がある場合の回転電機用端子台７０について示す。

図中、複合コネクタ８０は、電力用コネクタ８１と、信号用コネクタ８３と、を有し、電力用コネクタ８１と信号用コネクタ８３とは横に並んで配置されている。また、奥行き方向に制限があるため、電力ケーブル端部が回転電機用端子台７０の正面方向から挿入され、Ｃ方向から電力端子板８５とバスケーブル端子２２がねじによって固定される

図８には回転電機用端子台７０の側面図が示されている。第２の実施形態では、ケース内部の電力用コネクタ８１ｂは表彰台構造とせず、ケース外側に比べて端子間の幅を広げることで沿面距離を確保している。図中Ｂ方向から電力ケーブル端部が電力用コネクタ８１ａに挿入され、電力端子板８５とバスケーブル端子２２がねじにより固定される。電力用コネクタ内部に設けられた電力端子板８５はそのままの高さを保って配置されている。また、信号用コネクタ８３には、電動機の温度測定用の信号線を配置している。

図９には回転電機用端子台７０の裏面図が示されている。第１の実施形態と同様に、プレート８４に設けられた位置決めピン８６によって位置決めが行われ、面シール９１はスナップ突起９２に仮止めされ、複合コネクタ８０はプレート８４によって電動機用ユニット３００のケース外側に押し当てられて固定される。

図１０には回転電機用端子台７０の上面図が示されている。第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、電力用コネクタ内部に設けられた電力端子板８５は中心の電力端子板８５から左右に広がるように配置され、ケース内側の電力端子板８５は、ケース外側に比べて幅を広げて配置されている。

（第３の実施形態）
図１１には気圧弁８１を有する回転電機用端子台８０の正面図が示されている。本実施形態で特徴的なことは、複合コネクタ１０に気圧弁８１を設けて部品点数を削減し、プラスチック製の複合コネクタ１０に負担となる内圧をプレートにて保持し、されらに気圧弁８１で低減させたことである。気圧弁８１は、防塵フィルタを有し、内圧が外気圧より高くなった場合、内蔵するバネにより閉状態となっている弁が圧力差により開状態となり、内圧を減少させる。

以上、上述したように、本実施形態を用いると配置場所に制限があっても、コネクタ自身の設置スペース、気密シール及び電磁波シールド対策を施した回転電機用端子台の小型化を実現することが可能となる。なお、本実施形態ではハイブリッド自動車を例にして説明したが、これに限定するものではない。

本発明の第１の実施形態に係る回転電機用端子台の概要図である。第１の実施形態に係る回転電機用端子台の分解斜視図である。第１の実施形態に係る回転電機用端子台の正面図である。第１の実施形態に係る回転電機用端子台の前面図である。第１の実施形態に係る回転電機用端子台の側面図である。第１の実施形態に係る回転電機用端子台の裏面図である。第２の実施形態に係る回転電機用端子台の正面図である。第２の実施形態に係る回転電機用端子台の側面図である。第２の実施形態に係る回転電機用端子台の裏面図である。第２の実施形態に係る回転電機用端子台の上面図である。第３の実施形態に係る気圧弁を有する回転電機用端子台の正面図である。本発明に係る回転電機用端子台の実装状態を示す全体図である。

符号の説明

１０，８０複合コネクタ、１１，８１電力用コネクタ、１２シールドシェル、１３，８３信号用コネクタ、１４，８４プレート、１５，８６位置決め用ピン、１６信号ケーブル、１７電力ケーブル、１８，９１面シール、１９，８５電力端子板、２１シールキャップ、２２バスケーブル端子、２３，９２スナップ突起、４１バスケーブル、４２ケーブルステー、４３バスケーブルコネクタ、４４シール材、５０，７０回転電機用端子台、６０電力ケーブル端部、８１気圧弁、１００エンジンユニット、１１０タイヤ、２００発電機ユニット、３００電動機ユニット、４００フロント部。

Claims

車両用発電機又は電動機（以下、回転電機という）を内蔵するケースに設けられた回転電機用端子台であって、
前記ケースに設けられた開口を塞ぐように前記ケースに固定されるプレートと、
前記プレートに前記開口を貫通するように取り付けられる電力用コネクタハウジングと、
前記ケースの外側に位置する電力用コネクタハウジング外側端の内部に取り付けられ、前記ケースの外側でバスケーブルの端子と接続される複数のケース外側接続端子と、
前記各ケース外側接続端子と電気的に接続され、前記ケースの内側に位置する電力用コネクタハウジング内側端の内部に取り付けられて、前記回転電気に電力を導く複数の電力ケーブルと接続される複数のケース内側接続端子と、
前記プレートに前記開口を貫通するように取り付けられ、前記回転電機の回転角度を検出するためのセンサ信号を中継する信号用コネクタと、
前記ケースの前記開口を密閉するために前記プレートと前記ケースとの間に設けられたシール部材と、
前記プレートを前記ケースに押し当てて保持する保持部材と、を有し、
前記各ケース外側接続端子間の配置距離は、前記各ケース内側接続端子間の配置間隔よりも小さいこと、
を特徴とする回転電機用端子台。
請求項１に記載の回転電機用端子台において、
さらに、前記プレートに前記ケース内部の気圧調整を行う気圧弁が取り付けらけれていることを特徴とする回転電機用端子台。
請求項１に記載の回転電機用端子台において、
前記プレートに取り付けられた前記信号用コネクタは、さらに、回転電機の温度測定信号を中継することを特徴とする回転電機用端子台。
請求項１に記載の回転電機用端子台において、
前記ケースの前記開口を覆う前記プレートは、回転電機の径方向外面に配置されていることを特徴とする回転電機用端子台。
請求項１に記載の回転電機用端子台において、
前記保持部材は、前記ケースの内圧に耐える押さえ板と、ねじと、を含むことを特徴とする回転電機用端子台。
請求項１に記載の回転電機用端子台において、
前記各ケース内側接続端子は、絶縁抵抗を高めるために段差を設けた表彰台形状とした台座のそれぞれの面に配置されていることを特徴とする回転電機用端子台。
請求項４に記載の回転電機用端子台において、
さらに、前記ケースの前記開口を覆う前記プレートは、前記ケース上部に配置されていることを特徴とする回転電機用端子台。
請求項４に記載の回転電機用端子台において、
前記プレートに設けられた前記信号用コネクタは、前記電力用コネクタに接続される複数の前記電力ケーブルまたは前記バスケーブルの着脱に必要な空間を確保できる位置に配置されていることを特徴とする回転電機用端子台。
請求項４に記載の回転電機用端子台において、
前記プレートと前記ケースとの間に設けられた前記シール部材は、前記プレートの裏面に設けられた突起にはめ込まれたシート状部材であり、前記開口の全周を覆うビード部を有することを特徴とする回転電機用端子台。