(57)【要約】【課題】回転電機用端子台において、回転電機側から端子に伝わってくる熱を十分に放熱することである。【解決手段】回転電機用端子台４０は、熱伝導板部５２、熱伝導板部５２の一方端に設けられた締結部５４、及び、締結部５４に設けられ回転電機用のハウジングに対する締結用穴５８，５９を有する金属製部材５０を備える。また、回転電機側からの配線を接続するための一方端部６２、回転電機に駆動電力を供給する駆動回路側からの配線を接続するための他方端部６４、及び、一方端部６２と他方端部６４との間の部分である通電部６６を有する金属製の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗを備える。また、端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗのそれぞれの通電部６６が互いに分離され、通電部６６と金属製部材５０との間が分離された状態で、端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗ及び金属製部材５０を内部に含む樹脂ケース部７０を備える。【選択図】図２
2020114071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導板部、前記熱伝導板部の一方端に設けられた締結部、及び、前記締結部に設けられ回転電機用のハウジングに対する締結用穴を有する金属製部材と、
回転電機側からの配線を接続するための一方端部、回転電機に駆動電力を供給する駆動回路側からの配線を接続するための他方端部、及び、前記一方端部と前記他方端部との間の部分である通電部を有する金属製の複数の端子と、
複数の前記端子の前記通電部が互いに分離され、さらに、前記通電部と前記金属製部材との間が分離された状態、且つ、前記金属製部材の前記締結部、複数の前記端子のそれぞれの前記一方端部及び前記他方端部が露出された状態で、複数の前記端子及び前記金属製部材を内部に含む樹脂ケース部と、
を備える回転電機用端子台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機用端子台に係り、特にその放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相回転電機からの回転電機側の配線と、三相回転電機の駆動電力を供給するインバータ等の電力変換装置からの駆動回路側の配線とを接続するために、端子台が設けられる。三相回転電機から発生した熱が回転電機側の配線及び駆動回路側の配線を伝わって電力変換装置に伝達すると、温度上昇によって電力変換装置の効率が低下する。そこで、端子台は、回転電機側の配線と駆動回路側の配線とを接続するだけでなく、接続端子等の熱容量や熱伝導性により、回転電機側の配線から伝わってきた熱を放熱させて、駆動回路側の配線に伝わりにくくする役割も有する。
【０００３】
引用文献１には、端子台として、樹脂製のケースに、三相配線に対応する複数の金属製の端子を収容する場合に、ケースは、上方に開口を有する箱型部と、複数の金属製端子を互いに電気的絶縁する仕切壁とを有することが開示されている。ここでは、箱型部の底部に放熱用金属板が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０５８１１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転電機の各端子と回転電機に電力を供給する電力変換器の各端子とを対応付けて接続する回転電機用端子台として、複数の端子を樹脂でモールドし一体化することで、各端子をそれぞれ固定し、各端子の間の電気的絶縁性が確保でき、取り扱いが容易になる。しかし、樹脂は、金属等に比して熱伝導率が小さく、回転電機からの熱が端子に伝わってくると、樹脂ではその熱の放熱が不十分となって、回転電機からの熱が電力変換器に伝わる可能性がある。樹脂モールドの外周側に放熱板を設けることも考えられるが、回転電機からの熱は端子に伝達されるので、端子の熱が樹脂を介して放熱板に十分伝達されないことが生じる。そこで、回転電機側から端子に伝わってくる熱を十分に放熱できる回転電機用端子台が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る回転電機用端子台は、熱伝導板部、熱伝導板部の一方端に設けられた締結部、及び、締結部に設けられ回転電機用のハウジングに対する締結用穴を有する金属製部材と、回転電機側からの配線を接続するための一方端部、回転電機に駆動電力を供給する駆動回路側からの配線を接続するための他方端部、及び、一方端部と他方端部との間の部分である通電部を有する金属製の複数の端子と、複数の端子の通電部が互いに分離され、さらに、通電部と金属製部材との間が分離された状態、且つ、金属製部材の締結部、複数の端子のそれぞれの一方端部及び他方端部が露出された状態で、複数の端子及び金属製部材を内部に含む樹脂ケース部と、を備える。
【０００７】
上記構成によれば、樹脂ケース部に、各端子の通電部とは分離して金属製部材が配置され、金属製部材の締結部は樹脂ケース部から露出して回転電機用のハウジングに締結される。回転電機から各端子に伝わった熱は、樹脂ケース中の金属製部材に伝えられ、締結部から回転電機用のハウジングに伝えられる。回転電機用のハウジングは金属製であるので、放熱性がよい。したがって、回転電機側から各端子に伝わってくる熱は、十分に放熱される。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成の回転電機用端子台によれば、回転電機側から端子に伝わってくる熱が十分に放熱される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る回転電機用端子台を用いる回転電機の駆動システムの構成図である。
【図２】実施の形態に係る回転電機用端子台の詳細な斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて本開示に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下に述べる形状等は、説明のための例示であって、回転電機用端子台の仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は、車両に搭載される回転電機駆動システム１０の構成図である。回転電機駆動システム１０は、回転電機１２、回転電機１２を収容する回転電機用のハウジング１４、直流電源１６、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１８、制御装置２０を含む。さらに、回転電機１２側の電力配線２２、パワーコントロールユニット１８側の電力配線２４、及び、回転電機用端子台４０を含む。
【００１２】
回転電機１２は、制御装置２０によるパワーコントロールユニット１８の制御によって、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型の回転電機１２である。
【００１３】
回転電機１２は、出力軸である回転軸２６に固定されているロータ２８と、ロータ２８の外周側に所定の磁気ギャップを空けて配置されるステータ３０を含む。回転軸２６は、回転電機用ハウジング１４に設けられる軸受に回転自在に支持される。ステータ３０は、外周側を回転電機用ハウジング１４に固定して保持される。
【００１４】
ステータ３０は、ステータコアと、ステータコアに所定の巻回方法で巻回されるステータコイル３２とを含む。所定の巻回方法としては、集中巻または分布巻が用いられる。三相同期型の回転電機１２では、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線に分けて巻回され、Ｕ相巻線からはＵ相端子線、Ｖ相巻線からはＶ相端子線、Ｗ相巻線からはＷ相端子線がそれぞれ引き出され、回転電機１２側の電力配線２２となる。以下では、特に断らない限り、回転電機１２側の電力配線２２を、回転電機側の配線２２と呼ぶ。回転電機側の配線２２は、Ｕ相端子線、Ｖ相端子線、Ｗ相端子線の３本である。
【００１５】
回転電機用ハウジング１４は、回転電機１２を内部に収容するモータハウジングで、ハウジング本体と、蓋部とを有する。図１では、蓋部を取り外し、ハウジング本体内部の回転電機１２を図示した。回転電機用ハウジング１４としては、適当な強度、耐熱性を有する金属材料を所定の形状に成形したものが用いられる。金属材料としては、アルミニウム合金、鋳鉄が用いられる。以下では、特に断らない限り、回転電機用ハウジング１４を、ハウジング１４と呼ぶ。
【００１６】
直流電源１６は、回転電機１２の駆動電力源である。直流電源１６としては、高電圧の二次電池が用いられる。二次電池としては、高電圧用のリチウムイオン組電池が用いられる。端子間電圧は、約２００Ｖから約３００Ｖである。リチウムイオン組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子間電圧が１Ｖから数Ｖのリチウムイオン電池を複数個組み合わせたもので、上記の所定の端子間電圧を出力する。リチウムイオン組電池に代えて、ニッケル水素組電池等を用いてもよい。
【００１７】
パワーコントロールユニット１８は、回転電機１２が電動機として作用する場合は、直流電源１６の直流電力を三相同期型の回転電機１２の駆動に適した三相交流電力に変換して回転電機１２に供給する駆動回路である。回転電機１２が発電機として作用する場合は、パワーコントロールユニット１８は、回転電機１２が発電する三相交流電力を直流電源１６の充電に適した直流電力に変換して直流電源１６に供給する充電回路である。パワーコントロールユニット１８は、電力変換装置３４を含む。電力変換装置３４は、直流電力を交流電力に変換する直交変換機能、交流電力を直流電力に変換する交直変換機能、直流電力の電圧値を昇圧する昇圧機能、降圧する降圧機能を有する。
【００１８】
回転電機１２が三相同期型の場合、パワーコントロールユニット１８からは、Ｕ相電力線、Ｖ相電力線、Ｗ相電力線が引き出され、パワーコントロールユニット１８側の電力配線２４となる。以下では、特に断らない限り、パワーコントロールユニット１８側の電力配線２４を、駆動回路側の配線２４と呼ぶ。駆動回路側の配線２４は、Ｕ相電力線、Ｖ相電力線、Ｗ相電力線の３本である。
【００１９】
制御装置２０は、車両の走行状況に応じてパワーコントロールユニット１８の動作を制御し、回転電機１２の駆動制御を行う駆動制御器である。
【００２０】
回転電機用端子台４０は、３本の回転電機側の配線２２と、３本の駆動回路側の配線２４とを互いに対応付けて接続する３本の端子を互いに電気的に絶縁しながら固定して保持するコネクタ台である。以下では、特に断らない限り、回転電機用端子台４０を、端子台４０と呼ぶ。端子台４０は、ハウジング１４のハウジング本体に固定される。
【００２１】
図２、図３を用いて、端子台４０の詳細構成を説明する。図２は、端子台４０の斜視図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００２２】
端子台４０は、金属製部材５０、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗ、及び、金属製部材５０と３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗとを一体化して保持する樹脂ケース部７０を備える。
【００２３】
金属製部材５０は、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗから樹脂ケース部７０の樹脂を介して伝わってくる熱を受け止めて、ハウジング１４側に伝達し、ハウジング１４で放熱させる働きをする熱伝達部材である。金属製部材５０は、熱伝導板部５２と締結部５４とを含む。
【００２４】
熱伝導板部５２は、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗから樹脂ケース部７０の樹脂を介して伝わってくる熱を受け止めるための円環状筒部である。円環状の内側の貫通空間は、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗを互いに分離しながら平行に配置できる大きさを有する。３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、細長い板部材で、長手方向をＩＩＩ−ＩＩＩ線に垂直方向とし、短手方向の幅方向をＩＩＩ−ＩＩＩ軸に沿って３本を一列に配置される。３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗの配置に対応して、熱伝導板部５２の円環状筒部は、ＩＩＩ−ＩＩＩ線方向を長軸方向とする長円形の開口を有する長円環状の筒部である。
【００２５】
熱伝導板部５２の長円環状筒部の内周面は、受熱面積を増大させるために凹凸状に成形された凹凸面５６である。筒部全体を厚さ方向に凹凸状に成形し、外周面も凹凸面５６としてよい。凹凸面５６とすることで、樹脂ケース部７０と熱伝導板部５２の密着性が向上し、熱膨張係数の差等で熱伝導板部５２が樹脂ケース部７０から剥離し脱落することを防止する作用も有する。
【００２６】
締結部５４は、熱伝導板部５２が受け止めた熱をハウジング１４側に伝達するために、熱伝導板部５２の長円環状筒部の一方端側に設けられたフランジ部で、金属製のハウジング１４に取り付けるための締結用穴５８，５９を有する。フランジ部の面方向は、熱伝導板部５２である長円環状筒部の軸方向に対し垂直である。締結部５４のフランジ部の外周形状は、熱伝導板部５２の長円環状筒部が長円形の開口を有することに対応し、ＩＩＩ−ＩＩＩ線方向を長手方向とする略長円形である。締結用穴５８，５９は、略長円形の長手方向の両端側にそれぞれ設けられる。
【００２７】
かかる金属製部材５０は、熱伝導性がよく、成形性のよい金属材料を所定形状に成形したものが用いられる。成形方法としては、フランジ付き長円環状筒部をプレス成形し、その後、機械加工で凹凸面５６を成形する。機械加工としては、ねじ成形と同様な螺旋状切削等を用いることができる。金属材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄等が用いられる。
【００２８】
３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する端子である。３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、いずれも細長い薄板の金属板であり、同じ形状を有するので、Ｕ相端子である端子６０Ｕについて説明する。端子６０Ｕは、回転電機側の配線２２の内で、Ｕ相電力線を接続するための一方端部６２と、駆動回路側の配線２４の内で、Ｕ相端子線を接続するための他方端部６４と、一方端部６２と他方端部６４の間の部分である通電部６６を有する。端子６０Ｕの長手方向に沿った通電部６６の長さは、金属製部材５０の熱伝導板部５２の軸方向に沿った長さに相当する。換言すれば、金属製部材５０の熱伝導板部５２の長円環状筒部に端子６０Ｕを配置した場合に、熱伝導板部５２に向かい合う長さの部分が端子６０Ｕの通電部６６である。一方端部６２と他方端部６４には、それぞれ締結用穴６８，６９が設けられる。６０Ｖ，６０Ｗも同様である。
【００２９】
かかる端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、導電率がよい金属材料を用いて、所定の形状に成形したものが用いられる。図１から図３の例では、端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、短冊状の形状を有するが、締結性の必要に応じて、締結部５４を適当に折り曲げた形状としてもよい。金属材料としては、銅、銅合金が用いられる。
【００３０】
樹脂ケース部７０は、金属製部材５０と３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗとを樹脂モールドして一体化した円筒状部品である。樹脂ケース部７０は、金属製部材５０の熱伝導板部５２に対して内周側の内側樹脂部７２と、外周側の外側樹脂部７４を含む。
【００３１】
３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、それぞれの通電部６６の部分が互いに分離して内側樹脂部７２に配置される。分離間隔は、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗの間の電気的絶縁性の仕様に従って設定される。これにより３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、電気的に互いに分離して樹脂保持される。
【００３２】
金属製部材５０の熱伝導板部５２は、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗに近接しないように分離して、長円環状筒部の内周面が配置される。分離間隔は、各端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗと金属製部材５０との間の電気的絶縁性の仕様に従って設定される。これにより、金属製部材５０は、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗの通電部６６と電気的に分離された状態で、樹脂保持される。
【００３３】
端子台４０において、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗのそれぞれの一方端部６２及び他方端部６４は、樹脂ケース部７０の内側樹脂部７２から露出する。これによって、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、それぞれの一方端部６２において締結用穴６８を用いて回転電機側の配線２２と電気的且つ機械的に締結することができる。同様に、３本の端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗは、それぞれの他方端部６４において締結用穴６９を用いて駆動回路側の配線２４と電気的且つ機械的に締結することができる。
【００３４】
また、端子台４０において、金属製部材５０の締結部５４は、樹脂ケース部７０から露出する。これによって、金属製部材５０は、締結部５４において、締結用穴５８，５９を用いて、ハウジング１４と熱伝導的且つ機械的に締結することができる。
【００３５】
上記では、金属製部材５０の熱伝導板部５２は、長円環状筒部としたが、これに代えて、円環状筒部を二分割し、２つの部分円弧面を有する板部材で熱伝導板部５２を構成してもよい。その場合は、締結部５４は、部分円弧面を有する２つの板部材のそれぞれに設けられる。円環状筒部を二分割することで、金属製部材５０を凹凸面５６を含めてプレス加工のみで成形することが可能になる。あるいは、部分円弧面を有する板部材に代えて、２つの平板部材で熱伝導板部５２を構成してもよい。この場合には、平板部材の面方向は、３つの端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗの面方向に平行とすることが好ましい。
【００３６】
上記では、回転電機用ハウジング１４は、１台の回転電機１２を収容するモータハウジングであるが、回転電機用ハウジング１４は、複数の回転電機１２を収容してもよい。その場合、回転電機用端子台４０は、１台の回転電機１２の３本の端子のみならず、複数の回転電機１２の各端子の全てを含んでよい。また、回転電機用端子台４０は、回転電機１２の他に、変速機や減速機項を含む動力伝達機構を収容するトランスアクスルハウジングでもよい。
【００３７】
上記では、回転電機１２は三相同期型としたが、これは説明のための例示であって、三相誘導型であってもよい。また、場合によって、直流型であってもよい。直流型回転電機の場合は、端子台４０において、端子数は２本となり、回転電機側の配線２２の配線数は２本となり、駆動回路側の配線２４の配線数は２本となる。
【００３８】
上記では、端子台４０は、ハウジング１４の本体部に取り付けられ、一方端部６２をハウジング１４の内部側に、他方端部６４をハウジング１４の外側に配置する。これに代えて、端子台４０の全体をハウジング１４の外側に配置してもよい。その場合には、一方端部６２はハウジング１４の外側に配置されるので、回転電機側の配線２２はハウジング１４の内部側からハウジング１４の外側に引き出され、端子台４０の一方側端部６２に締結される。
【００３９】
上記構成の回転電機用端子台４０によれば、樹脂ケース部７０に、各端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗのそれぞれの通電部６６とは分離して金属製部材５０が配置される。また、金属製部材５０の締結部５４は樹脂ケース部７０から露出するので、回転電機用のハウジング１４と締結することができる。回転電機１２から各端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗに伝わった熱は、樹脂ケース部７０の中に配置された金属製の熱伝導板部５２に伝えられ、熱伝導板部５２と一体の締結部５４から回転電機用のハウジング１４に伝えられる。回転電機用のハウジング１４は金属製であるので、放熱性がよい。したがって、回転電機１２側から各端子６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗに伝わってくる熱は、十分に放熱される。
【符号の説明】
【００４０】
１０  回転電機駆動システム、１２  回転電機、１４  （回転電機用）ハウジング、１６  直流電源、１８  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ、駆動回路）、２０  制御装置、２２  回転電機側の（電力）配線、２４  駆動回路側の（電力）配線、２６  回転軸、２８  ロータ、３０  ステータ、３２  ステータコイル、３４  電力変換装置、４０  （回転電機用）端子台、５０  金属製部材、５２  熱伝導板部、５４  締結部、５６  凹凸面、５８，５９，６８，６９  締結用穴、６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗ  端子、６２  一方端部、６４  他方端部、６６  通電部、７０  樹脂ケース部、７２  内側樹脂部、７４  外側樹脂部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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