JP5655317B2

JP5655317B2 - 回転電機用端子台

Info

Publication number: JP5655317B2
Application number: JP2010022188A
Authority: JP
Inventors: 勝秀北川; 大輔芥; 宏幸松岡
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: JP2011160619A

Description

本発明は、電動機又は発電機である回転電機を内蔵するケースに設けられた回転電機用端子台に関する。

従来から、バッテリの電力によって車両を駆動する電気自動車、燃料電池で発電した電力によって車両を駆動する燃料電池自動車、及び、エンジンと電動機又は発電機である回転電機とを組み合わせたハイブリッド自動車等が知られている。これらの自動車は、バッテリ等にて得られた電力をインバータによって制御して電動機に供給することで車両を駆動するだけでなく、ブレーキ時に電動機を発電機として機能させることにより回生電力をバッテリに充電する。また、ハイブリッド自動車では、バッテリの充電量が減少した場合にはエンジンで発電機を駆動してバッテリを充電することが可能であることから、電気自動車に必要な充電作業が不要であり、電動機又は発電機である回転電機を積極的に使用する。

ハイブリッド自動車は、従来のエンジン駆動自動車に加えて車両駆動電源としてのバッテリと、バッテリの電力を制御して回転電機に供給するインバータと、大電流を回転電機に供給可能な接続ケーブル等と、を搭載スペースが限られた車両に搭載するため、従来のエンジン駆動車に比べて各機器の小型化が図られている。また、ハイブリッド自動車では、エンジン、回転電機、動力配分機構及び変速機構をトランスアクスルケース（以下、ケースともいう）に内蔵して一体化して搭載することから、ケースにコネクタを設けて回転電機とインバータとを接続している。

ハイブリッド自動車では、インバータによって回転電機に供給される電圧には電気自動車としての性能を向上させるため５００ボルト以上の高電圧を用いている。このような高電圧を使用するため高電圧部のノイズ低減対策やオイル冷却されている回転電機や端子等の短絡防止対策が必要となる。また、回転電機とインバータとを接続するケーブルは車両、回転電機及びケーブルからの振動に耐えるためにケースや車体に確実に固定する必要がある。そこで、高電圧を供給するケーブルにはシールド被覆、防水被覆及び配索及び固定方法の最適化が図られ、回転電機に接続される三相交流の電力線は所定の沿面距離を確保して端子台に接続し、さらにシールドカバーによって端子台からの電磁ノイズ放出を低減している。

特に端子台や端子台に接続されるケーブル等は、車両走行時に発生する振動にさらされるため、振動対策が必要である。そこで、特許文献１には、ケーブルからの振動を吸収することができるコネクタの固定機構が開示されている。特許文献１のコネクタの固定構造は、車両に搭載された回転電機等を収容する筐体に設けられた第１のコネクタと、第１のコネクタに接続されるケーブルに設けられた第２のコネクタと、の接続における第２のコネクタを固定する構造であり、ケーブルからの振動を吸収するクランプを用いてケーブルを固定するものである。しかしながら、特許文献１で示されているコネクタは電力供給用のコネクタに関し、回転電機の制御のために必要な回転角のセンサ信号やステータのコイル温度を測定する信号用のコネクタは別に設ける必要があり、電力供給用及び信号用のコネクタを取り付けるスペースの確保が難しい。

そこで、本願発明に係る出願人は、特許文献２に示すように電力供給用のコネクタとセンサ用のコネクタとを組み合わせて複合コネクタとした回転電機用端子台を開示している。図７の回転電機用端子台１５０は従来の端子台を示し、図８は図７の回転電機用端子台１５０の分解図を示し、図９は回転電機用端子台１５０の断面図を示している。図７の回転電機用端子台１５０は、エンジンユニット２５０と動力分割機構に接続された発電機ユニット２６０と駆動力を発生する電動機ユニット２７０とを含むトランスアクスルケースに設けられている。複合コネクタ１１０は、発電機ユニット２６０の回転電機と接続され、電力バスケーブルコネクタ１４３を介して電力バスケーブル１４１に接続されており、回転電機の回転角度等の信号は信号用コネクタ１１３にて接続されている。また、複合コネクタ１１０の材質は、耐熱性、誘電特性、耐トラッキング性及び電気絶縁特性に優れたＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン（登録商標））である。

図８に示すように回転電機用端子台１５０は、シールドシェル１１２で覆われた電力用コネクタ１１１と信号用コネクタ１１３とシール材１１８とを有する複合コネクタ１１０が発電機ユニット２６０の開口部を塞ぐようにプレート１１４により上方向から押さえられている。また、図９に示すように、発電機ユニット２６０には電力用コネクタ１１１と信号用コネクタ１１３とを接続するための開口部が設けられ、その開口部の縁を面シール材１１８でシールすると共に、プレート１１４と図９のプレート用ネジ１４７にて複合コネクタ１１０を押圧することで発電機ユニット２６０の開口部を密閉している。

図８の回転電機用端子台１５０は、発電機ユニット２６０に沿って延びる電力バスケーブル１４１が電力バスケーブルコネクタ１４３によって接続され（図中Ｂ方向）、ＵＶＷ相の電力バスケーブル１４１の端子は発電機ユニット２６０に対して垂直方向（図中Ｃ方向）から図９のプレート用ネジ１４７によって固定され、防水用のシールキャップ１２１がはめ込まれている。また、図９に示すように電力バスケーブルコネクタ１４３はケーブルステー１４２及びケーブルステー用ネジ１４５により発電機ユニット２６０に固定され、シールドシェル１１２とケーブルステー１４２とはシールドシェル用ネジ１４６により固定されている。このような構成とすることで、電力用コネクタ１１１と信号用コネクタ１１３とを有する複合コネクタ１１０を実現することができる。

特開２００５−２３５４４３号公報特開２００８−３０１５４４号公報

しかしながら、回転電機用端子台１５０を車両へ搭載する際、プレート１１４が補強材と電磁シールドとして機能するため、電磁シールドを電力バスケーブル１４１に設けた別のシールドで代用する場合でも、プレート１１４を取り除くことができず、部品点数の削減が困難であった。また、振動騒音の発生源であるギアからの振動騒音がケースを経由し、端子台のカバーとなっていたプレート１１４が共振することで振動騒音が放射される。プレート１１４の台座の樹脂の厚みを大幅に増やすことでプレート１１４を廃止する方法もあるが、樹脂だけでは同じ強度を得るために大型化する必要があり、板厚を増やしても端子台をケースに固定するネジ結合部の強度が足りず、台座が変形する場合があった。

そこで、上記課題を解決するために、本発明に係る回転電機用端子台は従来品に比べて部品点数を低減した構成でありながら、強度を維持し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、回転電機を内蔵するケースに設けられた回転電機用端子台において、前記回転電機に電力を中継する電力用コネクタと、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、前記電力用コネクタ及び前記信号用コネクタと、固定用の金属製のカラーと、が溶融樹脂によりインサート成形された前記ケースの開口部を覆う台座と、前記ケースと台座とを密着させるシール部材と、を有し、前記台座はリブによって補強され、前記シール部材は、補強された前記台座により前記開口部を密閉し、前記リブは、前記台座の内外周方向のリブと、前記電力用コネクタから放射状に延びる放射状リブと、であり、前記台座に設けられた前記リブは、前記台座の下面に配置された前記シール部材の上面に立てられたリブであることを特徴とする。このようにインサート成形することで一体化した端子台が実現できるだけでなく、射出成形により自由度の高いリブ形状を形成することが可能となる。ここで、内外周方向のリブは、前記シール部材の押圧を均一にすることが可能となり、内外方向のリブを更に補強する放射状リブと共に強度向上を図っている。

また、他の発明に係る回転電機用端子台において、前記カラーはネジによってケースに固定され、前記ケースの内外圧力差によって発生する荷重及び稼働時の振動に耐えるため、インサート成形された樹脂と密着し、かつ、係合するための抜け止めを有することを特徴とする。また、他の発明に係る回転電機用端子台において、前記カラーに設けられた前記抜け止めは、前記樹脂に係合するように前記カラーの外周部に凹凸の段付き形状であることを特徴とする。また、他の発明に係る回転電機用端子台において、前記カラーの外周部の一部は、前記リブによって補強されたことを特徴とする。

本発明に係る回転電機用端子台は、カラーをインサート成形により一体化すると共に、内外周リブと放射状リブとを組み合わせて台座に立てることにより強度を維持しながら部品点数の低減を可能にするという効果がある。

本発明に係る回転電機用端子台の概要を示す正面図である。図１に示す回転電機用端子台に電力バスケーブルを接続する方法を説明する説明図である。図１の回転電機用端子台の側面図である。図１の回転電機用端子台をケースに固定した状態を説明する説明図である。図１の回転電機用端子台の斜視図である。図１の回転電機用端子台の斜視図である。従来の回転電機用端子台の取り付け状態を説明する説明図である。従来の回転電機用端子台の組付け方法を説明する説明図である。従来の回転電機用端子台の断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１は回転電機用端子台１０の正面図を示しており、図１を用いて回転電機用端子台を概説する。回転電機用端子台１０には、回転電機に電力を中継する電力用コネクタ１１と、回転電機の回転角度信号を中継する信号用コネクタ１３と、台座部１２に設けられた固定用の金属製のカラー１４、底板２０、内外周リブ１６、放射状リブ１７、破線で示した面シール材１８、及び位置決めピン２２，２３とを有している。電力用コネクタ１１にはＵＶＷ相の３つの電力端子板１９が配置され、信号用コネクタ１３には信号ピンが配置されており、こられは４つのカラー１４と共にインサート成形により一体成形されている。

本実施形態に係る回転電機用端子台１０にて特徴的な事項の一つは、内外周リブ１６と放射状リブ１７とを組み合わせて底板２０に配置することで底板２０の強度を向上させて振動騒音対策を実施すると共に、面シール材１８を均一に押圧可能としたことである。他の特徴的な事項の一つは、回転電機用端子台１０をケースに固定するネジ結合部２１の強度を向上するためにカラー１４を配置し、さらに、カラー周辺を補強するため内外周リブ１６をカラー近傍まで寄せて配置し、内外周リブ１６に放射状リブ１７を接続したことである。このような構成とすることで、強度の向上と、小型化を実現することが可能となった。

図２は図１に示す回転電機用端子台１０に電力バスケーブル３４を接続する方法を示したものである。回転電機用端子台１０は、図示しないケースに設けられたピンに位置決めピン２２，２３が嵌り込むことで位置決めされ、ネジによりケースに固定されている。電力バスケーブル３４には、３つの電力バス端子３６が設けられた電力バスケーブルコネクタ３３と、固定用のケーブルステー３２と、電力バス端子３６に水の侵入を防ぐ防水シール３５と、が設けられている。本実施形態では、図２に示すＢ方向から電力バスケーブル３４を回転電機用端子台１０の電力用コネクタ１１に挿入し、図１のＡ方向からネジにより電力端子板１９に電力バス端子３６を固定することで導通させる。なお、信号用コネクタも同様にＢ方向から挿入してロック機構により固定することで導通させる。

図３は回転電機用端子台１０の側面図を示し、図４は回転電機用端子台をケースに固定した時の断面を示している。図３の回転電機用端子台１０には、台座部の底板２０を補強するための内外周リブ１６と放射状リブ１７と、ケースと密着してケースに設けられた開口部（貫通穴）を密閉するための面シール材１８が面シール止め具２５によって支持されている。また、ケース内部側には、隣り合う電力端子板１９との沿面距離を確保するための仕切り板１５が設けられている。

回転電機用端子台１０のネジ結合部２１に設けられたカラー１４は、ケースに密着するように配置され、カラー１４の近傍に内外周リブ１６が配置されている。この内外周リブは、ケース内部と外部の圧力差によりケース外側から取り付けられている端子台が膨らむような変形を防止する。また、カラーの外側になる最外周部となる部分には軽量化のため内外周リブ１６を設けていない。

図３の拡大図に示した本実施形態のカラー１４は、胴回りを凹状にへこませたボビン形状とすることでネジ締結や車両の振動等により台座からカラー１４が抜けることを防止している。なお、その他の実施形態としては、カラーの胴回りを凸状にした形状や、胴回りを鋭角に膨らませたそろばん玉形状としても好適である。

図４は回転電機用端子台をケース４０に固定した時の断面を示し、説明のためにカラー周辺の内外周リブを省略した図である。本実施形態では、ケース４０に設けた開口部の面積を従来形状より狭くすることでケース内外の圧力差により発生する荷重と振動騒音による共振とを低減するように考慮されている。また、図４の左側の面シール材１８ａの上には内外周リブ１６ａを立てると共に、放射状リブ１７と接続することによって補強している。図４の右側の面シール材１８ｂの上には、電力端子板１９と電力バス端子を接続するための空間を設けるため、左側の内外周リブ１６ａより背の低い内外周リブ１６ｂと、左側の放射状リブ１７ｂより背の低い放射状リブ１７ｂとしているが、強度的には左右ともほぼ同一としている。なお、図４では説明のため、カラー１４をケース４０に固定するネジのほぼ中心部に位置する内外周リブ１６は省略しているが、これらのリブにより端子台が補強されていることはいうまでもない。

図５は回転電機用端子台１０の斜視図であり、図６は裏面の斜視図である。図５の回転電機用端子台１０では、ネジ結合部２１のカラー１４ｃの外周の約半周を覆う内外周リブ１６ｃ及び内外周リブ１６ｃを補強するために設けられた放射状リブ１７ｃと、空間に制限のある領域に設けられた内外周リブ１６ｂ及び放射状リブ１７ｂと、が設けられている。ここで、内外周リブ１６ｂは内外周リブ１６ｃに比べて背が低く、放射状リブ１７ｂも同様であるが、本実施形態では空間の制限があってもほぼ同一な強度を得ることが可能としている。

図６の面シール材１８は、図５の内外周リブに沿って配置され、面シール材を支持するための面シール止め具２５に係合して回転電機用端子台１０に取り付けられている。また、面シール材１８に囲まれた空間に電力用コネクタ１１と信号用コネクタ１３とを並んで配置することにより、ケース開口部の面積を狭くすることが可能となり、樹脂製の端子台を実現することが可能となる。

以上、上述したように、本実施形態に係る回転電機用端子台は、カラーをインサート成形により一体化すると共に、内外周リブと放射状リブとを組み合わせて台座に立てることにより強度を維持しながら部品点数の低減を可能である。

１０，１５０回転電機用端子台、１１，１１１電力用コネクタ、１２台座部、１３，１１３信号用コネクタ、１４カラー、１５仕切り板、１６内外周リブ、１７放射状リブ、１８，１１８面シール材、１９電力端子板、２０底板、２１ネジ結合部、２２，２３位置決めピン、２５面シール止め具、３２，１４２ケーブルステー、３３，１４３電力バスケーブルコネクタ、３４，１４１電力バスケーブル、３５防水シール、３６電力バス端子、４０ケース、１１０複合コネクタ、１１２シールドシェル、１１４プレート、１１８シール材、１２１シールキャップ、１４５ケーブルステー用ネジ、１４６シールドシェル用ネジ、１４７プレート用ネジ、２５０エンジンユニット、２６０発電機ユニット、２７０電動機ユニット。

Claims

回転電機を内蔵するケースに設けられた回転電機用端子台において、
前記回転電機に電力を中継する電力用コネクタと、
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、
前記電力用コネクタ及び前記信号用コネクタと、固定用の金属製のカラーと、が溶融樹脂によりインサート成形された前記ケースの開口部を覆う台座と、
前記ケースと台座とを密着させるシール部材と、
を有し、
前記台座はリブによって補強され、前記シール部材は、補強された前記台座により前記開口部を密閉し、
前記リブは、前記台座の内外周方向のリブと、前記電力用コネクタから放射状に延びる放射状リブと、であり、
前記台座に設けられた前記リブは、前記台座の下面に配置された前記シール部材の上面に立てられたリブであ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、
前記カラーはネジによってケースに固定され、前記ケースの内外圧力差によって発生する荷重及び稼働時の振動に耐えるため、インサート成形された樹脂と密着し、かつ、係合するための抜け止めを有する回転電機用端子台。
請求項２に記載の回転電機用端子台において、
前記カラーに設けられた前記抜け止めは、前記樹脂に係合するように前記カラーの外周部に凹凸の段付き形状である回転電機用端子台。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機用端子台において、
前記カラーの外周部の一部は、前記リブによって補強された回転電機用端子台。