JPWO2011055806A1 - モータケースに設置されたインバータ端子台 - Google Patents

Abstract

振動に強くて、モータとインバータの組み付け公差によるバラつきが大きくても、振動に対して充分にシール効力を発揮できるインバータ端子台を提供する。モータのケースに取り付けられるインバータのインバータ端子に接続されるインバータ側接続端子２０Ｔと、モータの受電端子に給電するモータ側接続端子２０Ｃと、インバータ側接続端子２０Ｔとモータ側接続端子２０Ｃとを接続する編組線２０Ｈと、を有する電気導電体２０を備えたインバータ端子台において、モータ側接続端子２０Ｃとして平板状長尺端子を用い、かつ平板状長尺端子の全周囲をパッキン３０で覆った。

Description

本発明は、自動車等で用いられるインバータがモータケースに設置された場合の振動が生じる環境下でその振動の影響を受けない好適なインバータ端子台に関する。

電気自動車やハイブリッド電気自動車は、一般に、バッテリーに蓄えられた電力によって車輪を駆動するために、バッテリーと車輪の間にインバータとモータを備える。
バッテリーに蓄えられた電力はインバータ装置等のインバータで変換されてモータに供給され、モータを回転し、モータの回転は車輪に伝達され、車輪を駆動する。
従来、インバータとモータは自動車の別々の場所に搭載され、インバータの端子とモータの端子はワイヤーハーネスを用いて接続していた。
これに対して、最近、バッテリーから車輪までの電動駆動システムの小型化、低コスト化を目的に、インバータとモータとを一体化する構造が提案されている（特許文献１または２）。

〈特許文献１または２に記載の発明〉
図９は、特許文献１または２に記載のインバータとモータとを一体化する発明の概念図で、三相交流電動機（誘導電動機または同期機）を収納しているモータケース１００に受電ボックス１００Ｃが載置され、そこに三相交流電力を受電するモータ側端子１００Ｔが３個取り付けられており、一方、自動車の他部に載置されている直流電源から直流を受電して三相交流に変換するインバータ２００の出力端子２００Ｔが取り付けられている。そして、インバータ２００の三相交流電力を出力端子２００Ｔからモータケース１００側の受電ボックス１００Ｃのモータ側端子１００Ｔへ供給するために本発明が対象としている振動に強い端子台が用いられる。

〈特許文献１または２に記載の発明の長所〉
モータケース１００とインバータ２００を別々に組み立てた後に、インバータ２００をモータケース１００の近傍に設置するとともに、インバータ２００の出力端子２００Ｔとモータケース１００のモータ側端子１００Ｔを端子台によって接続することにより、インバータ２００とモータケース１００は別々のモジュールとして組み立て製造することができ、一体化時に端子台によって接続すればよいだけなので、製造が容易で、低コスト化が可能となる。

〈特許文献１または２に記載の発明の短所〉
ところがこのような構成において、運転時の車体の振動やモータ自体の振動によるインバータとモータの振動の位相差がコネクタに加わり、コネクタに破損等が生じる恐れがあった。したがって、このような振動に耐えうるコネクタの開発が必要であった。
そして、そのような振動に耐えうるコネクタとして、特許文献３記載のコネクタが開示されている。

日本国特開平５−２１９６０７号公報 日本国特開２００４−３１２８５３号公報 日本国特開２００７−２８０９１３号公報

〈特許文献３記載のコネクタの構成〉
特許文献３記載のコネクタは、インバータ端子とモータ端子を接続するコネクタにおいて、インバータ筐体とインバータ端子と、モータ筐体とモータ端子とからなり、モータ端子はモータ筐体に固定して取り付けられているのに対して、インバータ端子は振動吸収部材を介してインバータ筐体に取り付けられるようにしたことを特徴とするものである。

〈特許文献３記載のコネクタの長所〉
このように一方の機器の端子がその筐体に振動吸収部材を介して取り付けられているので、一方の機器と他方の機器に位相差による振動が加わっても、その振動は振動吸収部材によって吸収されるので、コネクタ接続部に余分な負荷が加わることなく、破損等の悪影響を防ぐことができるというものである。

〈特許文献３記載のコネクタの課題〉
しかしながら、特許文献３記載のコネクタは、モータ側接続端子とインバータ側端子とをコネクタで接続しているので、コネクタの機械的接続部が振動に弱いという課題を有している。
また、モータとインバータの組み付け公差によるバラつき時の吸収時の防水性が不十分でモータからの油漏れを防止する構造を有していないい。
したがって振動吸収部材を備えていても接続部の振動を完全に除去することはできず、長期間の振動によってコネクタの機械的接続部が接続不良となる恐れがあった。
また、モータとインバータの組み付け公差によるバラつきが大きかった場合に、振動が大きく変動したときはコネクタの機械的接続部がその変動を防ぎきれず、内部にパッキンを収容していてもそのパッキンは有効に機能せず、浸水・油漏れを防げない恐れがあった。

〈本発明の目的〉
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、モータ側接続端子とインバータ側端子とをコネクタで接続することをやめて振動に強くし、かつ、モータとインバータの組み付け公差によるバラつきが大きくても、振動に対して充分にシール効果を発揮でき、かつ防水・防油機能を充分果たすことのできるインバータ端子台を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願の第１発明は、モータケースに取り付けられるインバータの出力端子と接続されるインバータ側接続端子と、前記モータの受電端子と接続されるモータ側接続端子と、を有し、前記インバータ側接続端子と前記モータ側接続端子とを編組線により接続して成る電気伝導体を備えたインバータ端子台であって、前記モータ側接続端子として平板状長尺端子を用い、かつ前記平板状長尺端子の途中をパッキンで覆ったことを特徴としている。

また、第２発明は、第１発明において、前記パッキンが縦断面で見て２つ以上の山が形成されていることを特徴としている。
また、第３発明は、第１発明において、前記モータ側接続端子に取り付けられた前記パッキンの両端にスペーサを設けたことを特徴としている。

以上、第１発明によれば、コネクタ接続部分をなくしてインバータ端子台のモータ側接続端子とモータの受電端子への接続、およびインバータ側接続端子とインバータの出力端子への接続をボルトで結合して、かつモータ側接続端子とインバータ側接続端子とを編組線で接続したので、振動に強いインバータ端子台が得られ、しかも、モータとインバータの組み付け公差によるバラつきが大きくても、平板状長尺端子の全周囲を覆ったパッキンが振動に対して充分にシール効果を発揮でき、パッキンを用いたことによる弱点（変位し易い）に対して編組線が追従できるので端子に負荷のかからないインバータ端子台が得られる。

第２発明によれば、２つの山によってパッキンは弾力性を備えて変形のストロークを大きく得ることができると共に安定良く納まることができる。振動に対して充分にシール効力を発揮できるパッキンが得られる。
第３発明によれば、大きな振動時においてもモータ側接続端子が垂直状態を維持できるので、振動に対して充分にシール効力を発揮できる。

図１（Ａ）と（Ｂ）は両方で本発明の適用されるインバータ端子台の分解斜視図を構成し、図１（Ａ）はインバータ側の電気伝導体に編組線を用いた場合の接続端子と編組線との組立品を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の組立品を収容するためのインバータ端子台を示す。 図２は図１（Ｂ）のインバータ端子台に図１（Ａ）の組立品が収容された状態を示す斜視図である。 図３は図２の状態を示す縦断面図である。 図４はインバータ端子台を有するインバータがモータケースに載置された状態での振動を説明する概念図である。 図５（Ａ）〜（Ｃ）はパッキンの機能を説明する断面図で、図５（Ａ）は非振動時のパッキンの状態を示し、図５（Ｂ）は振動によりモータ側接続端子が垂直状態を維持して変位した時のパッキンの状態を示し、図５（Ｃ）は振動によりモータ側接続端子が傾倒した時のパッキンの変形状態を表している。尚、図５（Ａ）では、わざとインバータ端子台の内周面により外力が加わっていない状態のパッキンのリップ部を点線で表して通常のパッキンの原形を示している。つまり、パッキンのリップ部に点線が用いられているのはインバータ端子台へのパッキンの食い込みを示しているわけではないことに留意されたい。 図６（Ａ）は実施例１のパッキン、図６（Ｂ）は実施例１のパッキンとその両端に設けられた上スペーサと下スペーサとを表すモータ側接続端子の裏側から見た斜視図である。 図７は図１（Ａ）の組立品の各パッキンの上下両端に上スペーサと下スペーサを取り付けた組立品の斜視図である。 図８（Ａ）と（Ｂ）は図７の上下のスペーサの機能を説明する断面図で、図８（Ａ）は非振動時のパッキンの状態を示し、図８（Ｂ）は振動時のパッキンの変形状態を表している。尚、図８（Ａ）では、わざとインバータ端子台の内周面により外力が加わっていない状態のパッキンのリップ部を点線で表して通常のパッキンの原形を示している。つまり、パッキンのリップ部に点線が用いられているのはインバータ端子台へのパッキンの食い込みを示しているわけではないことに留意されたい。 図９は、特許文献１または２に記載のインバータとモータとを一体化する発明の概念図である。 図１０（Ａ）は本発明の基礎となった先行発明に係るインバータ端子台の斜視図で、図１０（Ｂ）はモータ側接続端子のそれぞれの斜視図である。

以下に、振動に強くて、モータとインバータの組み付け公差によるバラつきが大きくても、振動に対して充分にシール効力を発揮できる本発明のパッキンの実施例１および２について図面に基づいて説明する。

〈本発明の基礎となった先行発明に係るインバータ端子台〉
本発明を説明する前に、本発明が生まれる基礎となった先行発明について説明する。
図１０（Ａ）と（Ｂ）は先行発明に係るインバータ端子台を説明する図で、図１０（Ａ）は全体の斜視図、図１０（Ｂ）はモータ側接続端子５０Ｃの斜視図である。図１０（Ａ）において、インバータ端子台４０は樹脂成形されて成る容器で、内部に３本のバスバー５０を並置して収納している。
３本のバスバー５０の各インバータ側接続端子５０Ｔにはそれぞれボルト貫通孔５０Ｂがあけられ、反対側の各モータ側接続端子５０Ｃはインバータ端子台４０内で水平並置状態から垂直に下方へ曲折して延びて、その先端はインバータ端子台４０から露出しており、ボルト貫通孔５０Ｓがあけられている。ボルト貫通孔５０Ｂはインバータ２００（図９）の出力端子２００Ｔ（図９）に通されて、ナットで締結される。そして、ボルト貫通孔５０Ｓにはボルトが通されてモータケース１００（図９）側の受電ボックス１００Ｃ（図９）のモータ側端子１００Ｔ（図９）へ締結される。モータ側接続端子５０Ｃにはモータからの油漏れ防止のため等のパッキン３０が取り付けられている。

〈図１０（Ａ）と（Ｂ）に示されるインバータ端子台の長所〉
インバータ側端子５０Ｔとモータ側接続端子５０Ｃとを１枚のバスバー５０の両端で形成しているのでコネクタによる接続がなくなり、振動に強いインバータ端子台が得られた。
また、コネクタによる接続がないので機械的接続部での変動がなく、パッキン３０は振動に対して充分にシール効果を発揮して防水性・防油性の良いインバータ端子台が得られた。

〈図１０（Ａ）と（Ｂ）に示されるインバータ端子台の問題点〉
パッキン３０がゴムでできているためモータ側接続端子５０Ｃが動くことがあるが、その場合に剛性の大きいバスバー５０ではその動きに追従できないためバスバー５０がその変動を吸収できないので、インバータ端子台他の部分に負荷が生じる、という問題点があった。

〈本発明の適用されるインバータ端子台〉
図１（Ａ）と（Ｂ）は図１０（Ａ）と（Ｂ）のインバータ端子台の上記長所を維持しかつ上記課題をさらに解決した本発明に係るインバータ端子台の分解斜視図である。図１（Ａ）はインバータ側の電気伝導体として用いた３本の、接続端子と編組線との組立品の斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の３本の編組線を並置状態で収容するインバータ端子台の斜視図である。
図１（Ａ）において、電気伝導体２０はインバータ側で作られた交流三相電流をモータ側へ給電する３系統の電気伝導体で、それぞれインバータ側接続端子２０Ｔと、インバータ側接続端子２０Ｔに一方が接続された編組線２０Ｈと、編組線２０Ｈの他方をカシメているカシメ部２０Ｓを備えたモータ側接続端子２０Ｃとから構成されている。
インバータ側接続端子２０Ｔとモータ側接続端子２０Ｃとの間に本発明の実施例１によって、可撓性のある編組線２０Ｈを介在させているので、剛性の大きいバスバーの介在と異なってインバータ側接続端子２０Ｔに加わった振動は編組線２０Ｈで吸収され、モータ側接続端子２０Ｃまで伝わることはない。
また、パッキン３０がモータ側接続端子２０Ｃを包囲するようにモータ側接続端子２０Ｃに取り付けられている。
図１（Ｂ）において、インバータ端子台１０は、３系統の電気伝導体２０をそれぞれ収容する全体が合成樹脂で成型された容器で、３系統の電気伝導体２０のインバータ側接続端子２０Ｔをそれぞれ収容する端子収容部１０Ｔと、３系統の編組線２０Ｈをそれぞれ収容する編組線収容部１０Ｈと図では見えないがモータ側接続端子２０Ｃを挿入するモータ側接続端子挿入口１０Ｃが設けられている。
図２は図１（Ｂ）のインバータ端子台１０に３系統の編組線２０Ｈが収容された状態の斜視図である。図２において、電気伝導体２０のインバータ側接続端子２０Ｔ（図１（Ａ））が端子収容部１０Ｔ（図１（Ｂ））に載置され、編組線２０Ｈが編組線収容部１０Ｈ（図１（Ｂ））に載置され、そしてモータ側接続端子挿入口１０Ｃ（図１（Ｂ））に挿入されたモータ側接続端子２０Ｃがインバータ端子台１０の下部から突出している。このモータ側接続端子２０Ｃは相手方であるモータケース１００（図９）の受電ボックス１００Ｃのモータ側端子１００Ｔ（図９）とボルトで取り付けられる。
図３はインバータ端子台１０に編組線２０Ｈが取り付けられた図２の状態を示す縦断面図である。図３において、インバータ端子台１０に取り付けられた編組線２０Ｈが編組線収容部１０Ｈに載置され、編組線２０Ｈの端部をモータ側接続端子２０Ｃのカシメ部２０Ｓでカシメている。モータ側接続端子２０Ｃの他方の先端はインバータ端子台１０から下方に突出している（図２参照）。

〈パッキン３０の形状〉
図３のパッキン３０はモータからの油漏れ等を防ぐためのパッキンで、全周囲に亘って２つの山（リップ部）を有するものが用いられ、相手方接触面と安定して接触できるパッキンとなっている。この２つの山の圧縮・伸長によってパッキン３０は変形のストロークを大きく得ることができる。なお、ここでは山は２つ形成しているが、設置面積が広ければ３つ以上でも可能である。

〈パッキン３０の機能〉
図４はインバータ２００のインバータ端子台１０がモータケース１００に載置された状態を示す概念図で、薄い矩形平板状をしたモータ側接続端子２０Ｃ（図１（Ａ））の薄い面を正面側にしている。インバータやモータに加わる振動の大きさをＸ・Ｙ・Ｚの３次元軸（図２参照）で示すとＹ方向とＺ方向の振幅が小さいのに対して、Ｘ方向が大きく振れるので、パッキン３０の全周に有する２つの山によって、Ｘ方向の振動がインバータやモータに加わって、その位相差がインバータとモータ間に発生してインバータとモータ間に相対移動が起きても、パッキン３０をモータ側接続端子２０Ｃに設けることによって防水・防油機能を充分果たすことができる。

〈実施例１の課題〉
以上のように、パッキン３０を用いることで振動に対してもパッキン機能を有効に発揮したが、ただし、その後の実験で、特定の条件下でパッキン漏れが発生することが判った。その原因について、図５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
図５（Ａ）〜（Ｃ）はパッキン３０の機能を説明する断面図で、図５（Ａ）は非振動時のパッキン３０の状態を示し、図５（Ｂ）は振動によりモータ側接続端子２０Ｃが垂直状態を維持して変位した時のパッキン３０の状態を示し、図５（Ｃ）は振動によりモータ側接続端子２０Ｃが傾倒した時の各パッキン３０の変形状態を表している。
図５（Ａ）の非振動時、パッキン３０は全周囲の接触面に接触しているので全く問題なく、パッキン機能を発揮している。
図５（Ｂ）の振動時、モータ側接続端子２０Ｃが垂直状態を維持して変位しているので、図から判るように、パッキン３０は全周囲の接触面に接触しているので、これも同じく問題なく、パッキン機能を発揮している。
ところが、図５（Ｃ）のような振動時にモータ側接続端子２０Ｃが傾倒したようなときは、パッキン３０は山の一部が接触面から離れるので、実施例１のパッキン３０と言えども、パッキン機能を有効に発揮できなくなる、ということが判った。

〈実施例２〉
実施例２は実施例１のこのような課題を解決するためになされたもので、振動してもモータ側接続端子２０Ｃが図５（Ｃ）のように傾倒しないようにすればよい、ということに着目して、パッキンの上下両端にスペーサを設けるようにしたのである。

〈実施例２のスペーサ〉
図６（Ａ）は実施例１のパッキン３０、図６（Ｂ）は実施例１のパッキン３０とその両端に設けられた上スペーサ４０Ｕと下スペーサ４０Ｓとを表すモータ側接続端子２０Ｃの裏側から見た斜視図である。上スペーサ４０Ｕと下スペーサ４０Ｓはいずれも同じ材質でできた同一形状のもので、平面図で長円状をして中心にモータ側接続端子２０Ｃの貫通する孔をあけた形状をしている。

〈実施例２のスペーサの機能〉
図７は実施例１の各パッキン３０（図１（Ａ））の上下両端に上スペーサ４０Ｕと下スペーサ４０Ｓを取り付けたインバータ側の電気伝導体の斜視図である。
図７において、電気伝導体２０はインバータ側で作られた交流三相電流をモータ側へ給電する３系統の電気伝導体で、それぞれインバータ側接続端子２０Ｔと、インバータ側接続端子２０Ｔに一方が接続された編組線２０Ｈと、編組線２０Ｈの他方をカシメているカシメ部２０Ｓを備えたモータ側接続端子２０Ｃから構成されている。そして、モータ側接続端子２０Ｃを包囲する本発明の実施例１に係るパッキン３０と実施例２に係る上スペーサ４０Ｕ、下スペーサ４０Ｓがモータ側接続端子２０Ｃに取り付けられている。
図８（Ａ）と（Ｂ）はこのような上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓの機能を説明する断面図で、図８（Ａ）は非振動時のパッキン３０の状態を示し、図８（Ｂ）は振動時の各パッキン３０の変形状態を表している。
図８（Ａ）の非振動時はパッキン３０は全周囲の接触面に接触しているので全く問題なく、パッキン機能を発揮している。図８（Ｂ）の振動時はモータ側接続端子２０Ｃが孔の中で変位して傾倒しようとしても上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓによってモータ側接続端子２０Ｃは上下を規制されているため、垂直状態を維持したまま変位せざるを得ず、したがって図のようにパッキン３０は全周囲の接触面に接触することとなり、図５（Ｃ）のように傾倒しないので、問題なくパッキン機能を発揮することができる。

〈実施例２のスペーサの副機能〉
上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓがなくて、パッキン３０だけをモータ側接続端子２０Ｃに取り付けるときは、パッキン３０が捲（めく）れるようになるので、作業性が著しく悪いが、上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓでパッキン３０を挟むようにすることで、上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓはパッキン３０をモータ側接続端子２０Ｃに取り付ける際のガイドの役目もするため、作業性が著しく向上する。

〈実施例２の上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓの効果〉
本発明の実施例２の上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓをパッキン３０の両端に設けることにより、インバータとモータ間に大きな相対移動が起きてモータ側接続端子２０Ｃが傾倒しようとしても上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓによってモータ側接続端子２０Ｃは垂直状態を維持したまま変位するので、実施例２によって実施例１のパッキン３０は問題なくパッキン機能を発揮し続けることができる、といった効果が得られる。

本出願は、２００９年１１月６日出願の日本特許出願（特願２００９−２５５２７８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０ インバータ端子台
１０Ｃ モータ側接続端子挿入口
１０Ｈ 編組線収容部
１０Ｔ 端子収容部
２０ 電気伝導体
２０Ｃ モータ側接続端子
２０Ｈ 編組線
２０Ｓ カシメ部
２０Ｔ インバータ側接続端子
３０ パッキン
４０Ｓ 下スペーサ
４０Ｕ 上スペーサ
１００ モータケース
１００Ｃ 受電ボックス
１００Ｔ モータ側端子
２００ インバータ
２００Ｔ 出力端子

Claims (3)

1. モータケースに取り付けられるインバータの出力端子と接続されるインバータ側接続端子と、前記モータの受電端子と接続されるモータ側接続端子と、を有し、前記インバータ側接続端子と前記モータ側接続端子とを編組線により接続して成る電気伝導体を備えたインバータ端子台であって、前記モータ側接続端子として平板状長尺端子を用い、かつ前記平板状長尺端子の途中をパッキンで覆ったことを特徴とするインバータ端子台。
2. 前記パッキンは縦断面で見て２つ以上の山が形成されているものであることを特徴とする請求項１記載のインバータ端子台。
3. 前記モータ側接続端子に取り付けられた前記パッキンの両端にスペーサを設けたことを特徴とする請求項１記載のインバータ端子台。

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