JP5410543B2 - インバータ端子台 - Google Patents

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もので、特にそのインバータ端子台に用いられるパッキンの形状に関する。

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１１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コネクタが用いられる。

〈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をコネクタ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、一体化時にコネクタ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構造は有していなかった。したがって振動吸収部材を備えていても、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かった場合に、振動が大きく変動したときは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機能せず、防水性が不十分であった。

〈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パッキンを提供し、したがってそのパッキンを用いた防水性の良い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、モータの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に給電するコネクタ端子と、を有し、前記インバータ側接続端子と前記コネクタ端子とを接続して成る電気伝導体を備え、前記コネクタ端子は平板状をしてなるインバータ端子台であって、前記インバータ端子台が、前記コネクタ端子の平板状端子を通過させるコネクタ端子挿入口を備え、前記コネクタ端子挿入口近傍に位置する前記コネクタ端子の全周囲に亘ってパッキンを取り付け、インバータやモータに加わる振動の大きさを３次元軸で示すとき、大きく振れる軸方向に位置するパッキン部分の肉厚を他の部分の肉厚より厚くし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、前記コネクタ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、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パッキンが得られる。
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コネクタ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、編組を用いた電気伝導体を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電気伝導体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）の電気伝導体が収容された状態の斜視図である。 図３はインバータ端子台に電気伝導体が取り付けられた図２の状態を示す縦断面図である。 図４（Ａ）と（Ｂ）は本発明に係るパッキンを説明する図で、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は平面図である。 図５（Ａ）と（Ｂ）は、図４（Ａ）と（Ｂ）に示されるパッキンの断面形状を説明する図で、図５（Ａ）は図４（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。 図６はインバータのインバータ端子台がモータケースに載置された状態を示す概念図である。 図７（Ａ）〜（Ｃ）はパッキンの機能を説明する断面図で、図７（Ａ）は非振動時のパッキンの状態を示し、図７（Ｂ）は振動によりコネクタ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７（Ｃ）は振動によりコネクタ端子が傾倒した時の各パッキンの変形状態を表している。尚、図７（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８（Ａ）は実施例１のパッキン、図８（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コネクタ端子の裏側から見た斜視図である。 図９は図１（Ａ）の電気伝導体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インバータ側の電気伝導体の斜視図である。 図１０（Ａ）と（Ｂ）は図９の上下のスペーサの機能を説明する断面図で、図１０（Ａ）は非振動時のパッキンの状態を示し、図１０（Ｂ）は振動時のパッキンの変形状態を表している。尚、図１０（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１１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。

以下に、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。

〈本発明の適用されるインバータ端子台〉
本発明の実施例１を説明する前提として、まず、本発明の適用されるインバータ端子台について説明する。
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、編組を用いた電気伝導体を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電気伝導体を収容するインバータ端子台を示す。
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２０Ｈと、編組２０Ｈの他方をカシメているカシメ部２０Ｓを備えたコネクタ端子２０Ｃから構成されている。インバータ側接続端子２０Ｔとコネクタ端子２０Ｃとの間に可撓性のある編組２０Ｈを介在させているので、バスバーの介在と異なってインバータ側接続端子２０Ｔに加わった振動をコネクタ端子２０Ｃまで伝えることはない。
そして、コネクタ端子２０Ｃを包囲する本発明に係るパッキン３０（後述）がコネクタ端子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２０Ｈをそれぞれ収容する編組収容部１０Ｈと図で見えないがコネクタ端子２０Ｃを挿入するコネクタ端子挿入口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に電気伝導体２０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２０Ｈが編組収容部１０Ｈ（図１（Ｂ））に載置され、そしてコネクタ端子挿入口１０Ｃ（図１（Ｂ））に挿入されたコネクタ端子２０Ｃがインバータ端子台１０の下部から突出している。このコネクタ端子２０Ｃは相手方であるモータケース１００（図１１）の受電ボックス１００Ｃのモータ側端子１００Ｔとボルトで取り付けられる。
図３はインバータ端子台１０に電気伝導体２０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に取り付けられた電気伝導体２０の編組２０Ｈが編組収容部１０Ｈに載置され、編組２０Ｈの端部をカシメ部２０Ｓでカシメているコネクタ端子２０Ｃがインバータ端子台１０から下方に突出している。
本発明に係る振動に強いパッキン３０（後述）がコネクタ端子２０Ｃに取り付けられてコネクタ端子２０Ｃを包囲している。

〈本発明に係るパッキン３０の形状〉
図４（Ａ）と（Ｂ）は本発明に係るパッキン３０を説明する図で、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は平面図であり、図５（Ａ）と（Ｂ）は、図４（Ａ）と（Ｂ）に示されるパッキン３０の断面形状を説明する図で、図５（Ａ）は図４（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視図である。
本発明に係るパッキン３０は、モータからの油漏れを防止する役目をするもので、全周囲が均一な厚さの従来のパッキンと異なり、一方向だけ厚さを異ならせているのが特徴である。図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面である図５（Ａ）の肉薄部分の断面３０Ａと比べて、図４（Ｂ）のＢ−Ｂ断面である図５（Ｂ）の断面３０Ｂは厚さが厚い肉厚部分として作ってある。そして、パッキン３０は図５（Ａ）と（Ｂ）の縦断面で見て２つ山（リップ部）が形成されている。
これら２つの山によってパッキン３０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。ここでは山はパッキン３０の前周囲に亘って２つ形成されているが、設置面積が広ければ３つ以上でももちろん可能である。

〈本発明に係るパッキン３０の機能〉
図６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コネクタ端子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方向だけが大きく振れることに本発明は注目して、パッキン３０のＸ方向の厚さを充分に厚くしたのが特徴である。このようなパッキン３０を各コネクタ端子２０Ｃに設けたのが図１（Ａ）である。
図６に戻って、大きな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、本発明に係るパッキン３０をコネクタ端子２０Ｃに設けることによって、パッキン３０の充分に厚い肉厚部分が相対移動分を埋めることをしているので、依然としてパッキン機能を果たすことができる。

〈本発明のパッキン３０を用いない対策１の欠点〉
これに対して、従来よりある既存の全周均一な厚さのパッキンはこのような充分な肉厚部分３０Ｂ（図５（Ｂ））が形成されていなくてすべて肉薄部分３０Ａ（図５（Ａ））なので相対移動分が起きたときこれを埋めることができず、パッキンが接触面から離れてしまい、パッキン機能を果たすことができない。

〈本発明のパッキン３０を用いない対策２の欠点〉
また、全周が充分な肉厚部分３０Ｂ（図５（Ｂ））だけからなる均一なパッキンを用いることも容易に考えられるが、これだと相対移動分が起きてもパッキンが接触面から離れることはないのでパッキン機能を果たすことができるが、逆に、（１）装置が大型化する。（２）Ｙ・Ｚ方向の厚さが無駄となり、省資源に逆行する。（３）一番の問題は、パッキンをコネクタ端子に取り付ける際に大きな挿入力を必要とし、作業性が落ちる。といった問題が発生する。

〈本発明のパッキン３０の結論〉
本発明のパッキン３０を各コネクタ端子２０Ｃに設けることにより、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、インバータとモータ間に大きな相対移動が起きてもパッキン３０の充分に厚い肉厚部分３０Ｂが相対移動分を埋めるので、依然としてパッキン機能を果たすことができ、それ以外の方向には本発明の検証により大きな振動は発生しないので薄い肉厚のもので充分である。したがって、装置が大型化せず、省資源となり、パッキンをコネクタ端子に取り付ける際の作業性が落ちることもない、といった副効果が得られる。

〈実施例１の課題〉
以上のように、本発明のパッキン３０を用いれば、如何なる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、特定の条件下でのみパッキン漏れが発生することが判った。その原因を追究したところ、その特定の条件を突き止めることができた。
そこで、本発明のパッキン３０の課題について図７（Ａ）〜（Ｃ）で説明する。
図７（Ａ）〜（Ｃ）はパッキン３０の機能を説明する断面図で、図７（Ａ）は非振動時のパッキン３０の状態を示し、図７（Ｂ）は振動によりコネクタ端子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７（Ｃ）は振動によりコネクタ端子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７（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７（Ｂ）の振動時、コネクタ端子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７（Ｃ）のような振動時にコネクタ端子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の肉厚のパッキンと言えども、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、振動してもコネクタ端子２０Ｃが図７（Ｃ）のように傾倒しないようにすれば上記課題は解決できることに着目して、パッキン３０の上下両端に、上スペーサ４０Ｕと下スペーサ４０Ｓを設けるようにしたのである。

〈実施例２のスペーサ〉
図８（Ａ）は実施例１のパッキン３０、図８（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とを表すコネクタ端子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コネクタ端子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９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である。
図９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２０Ｈと、編組２０Ｈの他方をカシメているカシメ部２０Ｓを備えたコネクタ端子２０Ｃから構成されている。そして、コネクタ端子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がコネクタ端子２０Ｃに取り付けられている。
図１０（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１０（Ａ）は非振動時のパッキン３０の状態を示し、図１０（Ｂ）は振動時の各パッキン３０の変形状態を表している。
図１０（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１０（Ｂ）の振動時はコネクタ端子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によってコネクタ端子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７（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〉
また、パッキン３０は上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓによって挟まれているので、パッキン３０をコネクタ端子２０Ｃに取り付ける際のガイドの役目もするため、作業性が向上する。
この上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓがなくて、パッキン３０だけをコネクタ端子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、作業性が著しく落ちることとなる。

〈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コネクタ端子２０Ｃが傾倒しようとしても上下のスペーサ４０Ｕ、４０Ｓによってコネクタ端子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２００９−２５５２８８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 コネクタ端子挿入口
１０Ｈ 編組収容部
１０Ｔ 端子収容部
２０ 電気伝導体
２０Ｃ コネクタ端子
２０Ｈ 編組
２０Ｓ カシメ部
２０Ｔ インバータ側接続端子
３０ パッキン
３０Ａ 肉薄部分
３０Ｂ 肉厚部分
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. モータの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に給電するコネクタ端子と、を有し、前記インバータ側接続端子と前記コネクタ端子とを接続して成る電気伝導体を備え、前記コネクタ端子は平板状をしてなるインバータ端子台であって、
   前記インバータ端子台が、前記コネクタ端子の平板状端子を通過させるコネクタ端子挿入口を備え、
   前記コネクタ端子挿入口近傍に位置する前記コネクタ端子の全周囲に亘ってパッキンを取り付け、
   インバータやモータに加わる振動の大きさを３次元軸で示すとき、大きく振れる軸方向に位置するパッキン部分の肉厚を他の部分の肉厚より厚くし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. 前記コネクタ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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