(57)【要約】【課題】モータを搭載した車両では、走行中にタイヤから跳ね上げられた石が、モータの端子台に衝突する可能性がある。この場合、端子台のケースが破損して、例えば、内部の高電圧の端子が露出するなどの事態が考えられる。【解決手段】端子台２４ａは、車両の駆動を行うモータの給電用の端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃと、これらを絶縁的に覆う樹脂ケース３０と、を備え、モータの側面に取り付けられる。この樹脂ケース３０における端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃと対向した箇所の少なくとも一部の外表面である正面４０は、外側に突出した複数の凸部４６を有する曲面形状に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動を行うモータの給電用の端子と、
前記端子を絶縁的に覆う樹脂ケースと、
を備え、前記モータの側面に取り付けられる端子台において、
前記樹脂ケースにおける前記端子と対向した箇所の少なくとも一部の外表面は、当該樹脂ケースの外側に向かう突出部分を有した曲面形状に形成されていることを特徴とする端子台構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるモータの端子台の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両では、駆動源としてのモータが搭載されている場合がある。モータは、通常、バッテリ・インバータなどの電源側のケーブルと、端子を介して電気的に接続されている。
【０００３】
下記特許文献１には、モータの側面に、端子を収納したケースを取り付ける旨の記載がある。ケースは、金属材でも、樹脂材でもよいとされている。また、ケース表面は平板形状に形成されている。このケースは、簡易な構成で回転電機に取り付け可能とすることで、低コスト化と組み立て作業性向上とを目指したものである。
【０００４】
下記特許文献２には、モータの上部に、端子台を覆う樹脂ケースを取り付ける旨の記載がある。樹脂ケースの表面は、平板形状に形成されている。この樹脂ケースは、ケース内での結露の発生を防止するように、モータのフレームとの接触面積を小さくして取り付けられている。
【０００５】
下記特許文献３には、端子を樹脂でモールド成形した端子台が、モータ上部に取り付けられた構成について記載されている。モールドされた樹脂の外表面は、平板形状に形成されている。ここでは、金属である端子と、樹脂との熱膨張の差による絶縁信頼性を高める構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４０４４号公報
【特許文献２】特開平８−３７７５２号公報
【特許文献３】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】
【０００７】
モータを搭載した車両では、走行中にタイヤから跳ね上げられた石（飛び石）が、モータの端子台に衝突する可能性がある。飛び石が端子台に衝突した場合には、端子台のケースが破損して、内部の高電圧の端子が露出するなどの事態が考えられる。
【０００８】
本発明の目的は、車両に搭載されたモータの端子台が、飛び石によって破損することを防止または抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の端子台構造は、車両の駆動を行うモータの給電用の端子と、前記端子を絶縁的に覆う樹脂ケースと、を備え、前記モータの側面に取り付けられる端子台において、前記樹脂ケースにおける前記端子と対向した箇所の少なくとも一部の外表面は、当該樹脂ケースの外側に向かう突出部分を有した曲面形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
モータは、制動時にジェネレータとして機能するものであってもよい。また、例えば、モータとは別にジェネレータが設けられている場合に、端子台が、モータとジェネレータの両方の端子を含むものであってもよい。端子台とは、１または２以上の端子を含み、この端子が端子以外の部材を利用して固定的に設置されたものである。
【００１１】
モータの側面とは、モータそのもの、または、モータが格納されたフレームもしくはケース（さらにジェネレータなどが格納されていてもよい）等の外形における側面をいう。例えば、モータの外形が略直方体形状であり、上面と下面が略水平に配置されている場合には、上面と下面との間を繋ぐ面をいう。しかし、例えば、略直方体形状のモータを傾けて設置する場合や、モータの外形を曲面的なもの（略球形や略円筒形など）にする場合も考えられる。そこで、モータの側面とは、モータの外形の最上部位と最下部位との間にある面であって、当該面と水平面とをなす角度が３０度から１５０度（９０度のときが水平面に垂直である）の範囲にあるものをいうものとする。この角度を４５度から１３５度の範囲、６０度から１２０度の範囲、あるいは８０度から１１０度の範囲に狭めて定義し、水平面に対して垂直に近い状況に限定するようにしてもよい。
【００１２】
樹脂ケースは、外側に向かう突出部分を有する曲面形状に形成される。ここで、曲面形状とは、全体が平板な形状となっておらず、相対的に凹または凸である形状をいう。この形状は、平板状の面に凹構造または凸構造の一方または両方を設けた形状とすることが可能である。当該部分の全体の面積（平板状面に投影した面積）に占める凹構造または凸構造の面積比率は、例えば、５０％以上、７０％以上、８０％、９０％以上、あるいは、９５％以上とすることができる。特に、凹構造または凸構造の面積比率が９５％以上である場合には、当該部分に平板領域の存在をほとんど認識できず、実質的に凹構造または凸構造のみの形状であるとみなせる。また、凹構造または凸構造は、球面や楕円体面のような曲面のみによって形成されてもよいし、三角錐面や四角錐面のように平面の組み合わせによって形成されてもよいし、曲面と平面の組み合わせによって形成されてもよい。
【００１３】
曲面形状としては、具体的には、複数ある端子（高電圧部位）の全体を、一つの大きな凸構造からなる形状とする態様や、複数ある端子毎に、一つの凸構造を設ける態様を例示することができる。これらの例において、凸構造に代えて、凹構造とすることも可能である。また、別の具体例としては、個々の端子よりも小さなサイズをもつ複数の凸構造または凹構造の一方または両方が密集した構造とする態様が挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、樹脂ケースに衝突する飛び石の衝撃を曲面形状によって分散等することにより、破損を防止または抑制することが可能となる。これにより、例えば、高電圧部位である端子が露出する事態が回避されることが期待できる。また、例えば、破損個所から端子台の内部に、飛び石、水、砂などが侵入する事態を回避することも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態にかかる電動車両の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態にかかるモータと端子台の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示した端子台の形状を説明する図である。
【図４】変形例にかかる端子台の形状を説明する図である。
【図５】別の変形例にかかる端子台の形状を説明する図である。
【図６】さらに別の変形例にかかる端子台の形状を説明する図である。
【図７】またさらに別の変形例にかかる端子台の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。
【００１７】
図１は、本実施形態にかかる電動車両１０の概略的な構成を示す図である。電動車両１０は、図の矢印１２で示す方向、すなわち紙面の左から右に向かう方向を前方として構成されている。電動車両１０は、ボディ１４と、車輪１６を備えている。車輪１６は、二つの前輪１６ａと二つの後輪１６ｂからなる。
【００１８】
電動車両１０の前方のボンネット内に設けられた空間であるエンジンコンパートメント１８には、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）２０が設置されている。ＰＣＵ２０は、昇圧器、インバータなどを備えた装置である。ＰＣＵ２０は、図示を省略したバッテリから供給される直流の電力を昇圧器で昇圧し、さらにインバータで三相の交流の電力に
変換する。
【００１９】
ＰＣＵ２０からは絶縁被覆された電源ケーブル２２がモータ２４の端子台２４ａに延びている。電源ケーブル２２は、ＰＣＵ２０からモータ２４の端子台２４ａに三相の交流電力を供給している。
【００２０】
モータ２４は、電動車両１０の駆動に使われている。モータ２４の種類は特に限定されるものではないが、ここでは、永久磁石式の三相交流モータを想定して説明を行う。モータ２４は、埋め込まれた永久磁石によって磁極が形成されたロータと、その周囲に配置されたステータとを備えている。ステータのコイルには、端子台２４ａを介して、三相の交流電力が供給され、回転磁界が形成される。そして、ロータの磁極がこの回転磁界からに力を受け、ロータが回転軸回りに回転する。
【００２１】
モータ２４が出力するトルクは、車軸２６に伝えられる。車軸２６は、二つの後輪１６ｂと連結されており、後輪１６ｂを回転駆動する。
【００２２】
図２は、電動車両１０のモータ２４の概略的な側面図である。モータ２４は、端子台２４ａと、モータケース２４ｂを含んでいる。モータケース２４ｂの内部には永久磁石式三相交流モータの本体が格納されている。端子台２４ａは、モータケース２４ｂの前方側の側面に取り付けられている。
【００２３】
端子台２４ａは、三相交流の電力の供給を受ける給電用の３つの端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃ（これらをまとめて端子２８という場合がある）を設置した部品である。図示を省略しているが、端子２８からは、絶縁被覆されたケーブルがモータケース２４ｂ内部にのびており、永久磁石式三相交流モータ本体のステータに電気的に接続されている。
【００２４】
端子台２４ａは、端子２８と、その周囲を覆う樹脂ケース３０を含んでいる。この端子台２４ａは、端子２８を所定の金型に設置し、金型内に樹脂を充填してモールド成形することで、形成されている。樹脂ケース３０は、端子２８を覆って漏電を防止する役割、あるいは、端子２８に石、泥、水などが端子に付着することを防止する役割などを果たしている。特に、図２に例示した小石３２ａ、３２ｂのように、ある程度質量があるもの、高速で飛来するもの、さらには、鋭利な形状をもつものなどが樹脂ケース３０に衝突した場合には、樹脂ケース３０が損傷することが懸念される。そこで、樹脂ケース３０は、後で詳しく説明するように、このような小石３２ａ、３２ｂなどの衝突に耐えて、破損を防止できるように形成されている。
【００２５】
端子台２４ａでは、下面に電源ケーブル２２を差し込むための空間が設けられている。電源ケーブル２２はこの空間から差し込まれて、ねじ締結されることで、端子台２４ａの端子２８と電気的に接続される。そして、電源ケーブル２２と樹脂ケースとの隙間は、別途設けられた樹脂カバー部材によって覆われる。これにより、端子台２４ａの内部に石や水などが入り込むことが防止される。
【００２６】
ここで、電動車両１０の走行時の状態について説明する。電動車両１０では、バッテリからの直流電力がＰＣＵ２０に伝えられ、ＰＣＵ２０では所定の電圧に昇圧した上で、三相交流電力に変換する。変換された交流電力は電源ケーブル２２を通じて出力される。モータ２４の端子台２４ａには、永久磁石式三相交流モータに給電するための端子２８が設けられている。この端子２８は、電源ケーブル２２の先端の端子と接続されており、モータ２４に三相交流電力が供給される。モータ２４では、電気エネルギから回転エネルギへの変換が行われる。そして、車軸２６を通じてトルクが後輪１６ｂに伝えられ、電動車両１０が駆動される。
【００２７】
電動車両１０は、通常、前方、すなわち矢印１２の方向に走行する。路面には、しばしば、水たまりが形成され、小石などの小物体が散らばっている。このため、走行中の車両では、例えば、前輪１６ａや後輪１６ｂによって、水や小石などが飛び散り、その一部は電動車両の下面に向かうことになる。そして、そのうちの一部は、フレームなどの隙間を通り抜けて、モータ２４の端子台２４ａにも衝突する。
【００２８】
端子台２４ａは、樹脂ケース３０によって覆われているため、水や小石などが内部の端子２８に衝突することを防止されている。しかし、例えば、高速走行中などに、前輪１６ａによって勢いよく飛ばされた小石などが、高速で樹脂ケース３０に衝突する場合には、その衝撃によって樹脂ケース３０が破損することも考えられる。樹脂ケース３０が破損した場合には、隙間から水や泥などが入り込んで、端子２８を劣化させる場合がある。また、端子２８は高電圧部位であるが、絶縁皮膜がなされていないため、端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃ間が短絡してしまう事態や、外部に漏電してしまう事態も考えられる。こうした事態を防止または抑制するため、樹脂ケース３０は、小石等への衝突に対応した形状に形成されている。
【００２９】
図３は、図２に示した端子台２４ａの側面図である。図２と同一の構成には同じ番号を付して説明を省略ないしは簡略化する。端子台２４ａの樹脂ケース３０は、略直方体形状に形成されている。図２では、四角形状の側面３４と、モータケース２４ｂの側面に面する背面３６、鉛直方向上側を向いた上面３８、モータケース２４ｂから遠い側に位置する正面４０、鉛直方向下側向いた下面４２が図示されている。
【００３０】
樹脂ケース３０では、側面３４、背面３６、上面３８は、ほぼ平板状に作られている。また、下面４２は、図示を省略したが電源ケーブル２２が取り付けられている。そして、正面４０は、平板状に形成された平板状部４４と、そこから複数の小さな半球状の凸部４６が外側に突出した形状に形成されている。凸部４６は、正面４０内に、碁盤の目のように格子状に並んでおり、隣接する凸部４６の間には若干の隙間４８が設けられている。隙間４８の間隔を、凸部４６の直径の１０％程度とした場合には、平板状部４４の面への投影面積でみると、凸部４６が占める面積は全体の６５％程度となる。なお、凸部４６を、１列ごとに半波長ずらして並べるようにしてもよい。この場合に隣接する凸部４６との隙間４８をゼロにすると（最密な配置）、平板状部４４の面への投影面積でみて、凸部４６が占める面積は全体の９１％程度となる。凸部４６の配置は、面内でランダムに設定するなど、適宜変更することが可能である。
【００３１】
図３に示した端子台２４ａでは、正面４０に飛来した小石は、隙間４８に比べて大きい場合には、樹脂ケース３０の凸部４６に衝突する。大きい石は、相対的に大きな運動量と運動エネルギを有しており、端子台２４ａに対して大きな衝撃を与える。しかし、凸部４６は肉厚に作られており、また、凸部４６の曲面形状に加えられた衝撃は、凸部４６の根元全体に伝達して分散される。このため、樹脂ケース３０の破損を免れることが期待できる。
【００３２】
隙間４８に比べて小さい小石（全体形状が小さくてもよいし、全体形状は隙間４８よりも大きいが部分的に小さな突起構造をもっていてもよい）の一部は、隙間４８に衝突する可能性がある。しかし、隙間４８の根元にまで到達する小石の一部は、凸部４６の側面に衝突し、跳ね返った上で、根元に達する。この場合には、小石が遅くなり、隙間４８の根元に与える衝撃が低下する。また、全体形状が小さな小石は、質量が小さいため、相対的に小さな運動量と運動エネルギを有しているに過ぎず、隙間４８に与える衝撃は小さい。
【００３３】
隙間４８の形状を設計するにあたっては、適当な速度の小石が隙間４８から平板状部４４に衝突しても、平板状部４４にクラックが入らないように、凸部４６の形状、大きさ、間隔、配置パターンが決定される。図３に示した例では、説明の便宜上、正面４０には、上下方向に５列の凸部４６を設けているが、もっと小さな形状のものを多くの列に渡って設置するようにしてもよい。また、凸部４６の形状を、球体を半球よりも小さく切った形状や、楕円体を切った形状などとしてもよいし、円錐、三角錐、四角錐などとしてもよい。また、根元部分が四角で先端側を球状のようにしてもよい。一般に、根元部分の形状を三角形あるいは四角形のようにすることで、隣接する凸部同士の間隔を一定にすることができる。樹脂ケース３０の材質、厚みなども、必要な強度を勘案して設計すればよい。また、凸部４６が外側に突出する度合いは、樹脂ケース３０の厚みとの兼ね合いで決定することで、強度の最適化を図ることが可能となる。なお、上述した説明では、樹脂ケース３０はモールド成形されるとしたが、例えば、別途作成された箱型の形状として、その内部に端子を組み付けるなど、様々な形態をとることが可能である。
【００３４】
続いて、図４〜図７を用いて、それぞれの図に対応した変形例について説明する。図４〜図７は図３に対応する構成には、同一の番号を付して説明を省略ないしは簡略化する。また、図４〜図７の変形例においては、適宜、上述した様々なバリエーション態様を採用することが可能である。
【００３５】
図４に示した端子台５０は、端子２８を樹脂ケース５２で覆ったものである。樹脂ケース５２の正面５４は、平板状部５６と、そこから突出した一つの大きな凸部５８を含む形状に形成されている。凸部５８は、正面５４における端子２８に対面した部位（端子２８を正面５４に投影した部位）の付近が肉厚に形成されており、損傷しにくい形状となっている。また、凸部５８の表面は、曲面形状に形成されており、図３に示した凸部４６と同様に、小石が衝突した場合に、その衝撃を分散することが可能となっている。凸部５８は、例えば、球形状としてもよいし（この場合は正面５４との境界線は円形状となり、その周囲は平板状に形成される）、根元がほぼ四角形で上部が球形状（この場合は正面５４の角付近まで凸部５８の裾野が広がった形状となる）としてもよい。
【００３６】
図５に示した端子台６０では、端子２８が樹脂ケース６２で覆われている。樹脂ケース６２の正面６４は、平板状部６６と、そこから突出した三つの凸部６８ａ、６８ｂ、６８ｃ（これらをまとめて凸部６８という場合がある）を含む形状に形成されている。凸部６８ａ、６８ｂ、６８ｃは、それぞれ端子２８ａ、２８ｂ、２８ｃに対面した部位に設けられている。凸部６８は、図４に示した凸部５８を小さくしたような形状に形成されている。そして、凸部６８ａと凸部６８ｂの間には隙間６９ａが設けられ、凸部６８ｂと凸部６８ｃの間には隙間６９ｂが設けられている。
【００３７】
凸部６８は肉厚に形成されており、端子２８の対面部位を保護している。隙間６９ａ、６９ｂも、小石が入り込みにくく、小石によって平板状部６６が破損することを回避可能となっている。また、たとえ隙間６９ａ、６９ｂに小石が衝突して平板状部６６にクラックが形成されたとしても、その付近に端子２８は無く、端子２８が外部に露出することはない。
【００３８】
図６に示した端子台７０では、端子２８が樹脂ケース７２で覆われている。樹脂ケース７２の正面７４は、平板状部７６の中に、複数の半球状の凹部７８が形成されている。平板状部７６は、例えば図３に示した樹脂ケース３０における平板状部４４に比べて肉厚に形成されている。すなわち、端子２８との間に、十分な樹脂の厚みが確保されるように、平板状部７６の位置が設定されている。このため、凹部７８の最も深い部分も十分に肉厚な状態となっている。凹部７８は、図３に示した凸部４６を逆向きにしたような形状であり、凸部４６と同様に、様々な配置、深さ、形状をとることが可能である。
【００３９】
樹脂ケース７２では、凹部７８よりも大きな小石は、平板状部７６に衝突することになる。この場合には、その衝撃は、深さとともに広い範囲に分散されていく。また、凹部７８よりも小さな小石が凹部７８に衝突した場合には、小石が小さいために、比較的小さな衝撃が与えられるに過ぎない。また、その衝撃は、深さとともに背後の樹脂に広く分散されるため、損傷が防止される。
【００４０】
図７に示した端子台８０では、端子２８が樹脂ケース８２で覆われている。樹脂ケース８２の正面８４は、凹部８６と凸部８８とを組み合わせた形状に形成されている。そして、凹部８６の最深部が十分に肉厚となるように設定されている。このため、凹部８６は図６で説明した凹部７８と同様に機能し、凸部８８は、図３に示した凸部４６と同様に機能することが期待できる。凹部８６と凸部８８の組み合わせ、配置、大きさ、形状などは、必要とされる強度に応じて、適宜設定することが可能である。
【００４１】
以上においては、各樹脂ケースの正面に曲面形状を設けることについてのみ説明を行った。しかし、曲面形状は、正面以外にも設けることが可能である。例えば、図３を参照して説明すると、樹脂ケース３０の側面３４に曲面形状を形成することで、電動車両１０の内側に向かって飛んでくる小石から、側面３４を損傷から守ることができる。また、樹脂ケース３０の下面４２を曲面形状とすることで、下面４２を損傷から守ることが可能となる。ただし、上述した通り、樹脂ケース３０の下面４２には、電源ケーブル２２が取り付けられているため、電源ケーブル２２の取り付けの邪魔にならないように設ける必要がある。曲面形状は、樹脂ケース３０の上面３８に設けるようにしてもよい。これにより、前輪１６ａや後輪１６ｂが跳ね上げる小石が、周囲の部材から跳ね返って、上面３８に衝突する場合の損傷を防止することが可能となる。樹脂ケース３０に形成する曲面形状の大きさ、形状、配置パターン、間隔などは、正面４０、側面３４、上面３８、下面４２で共通としてもよいし、想定される小石の衝突状況に応じて、異ならせてもよい。
【００４２】
以上の説明においては、電動車両１０は、モータ２４によってのみ駆動されることを想定したが、内燃機関などの別の駆動源を搭載して、モータ２４と連携して駆動されるハイブリッド型の車両であってもよい。また、電動車両１０は、モータ２４に加え、制動時に回生を行うジェネレータを搭載していてもよい。この場合、上述した端子台はモータ２４の端子２８のみならず、ジェネレータの端子を含んで構成されたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  電動車両、１２  矢印、１４  ボディ、１６  車輪、１６ａ  前輪、１６ｂ  後輪、１８  エンジンコンパートメント、２２  電源ケーブル、２４  モータ、２４ａ，５０，６０，７０，８０  端子台、２４ｂ  モータケース、２６  車軸、２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  端子、３０，５２，６２，７２，８２  樹脂ケース、３２ａ，３２ｂ  小石、３４  側面、３６  背面、３８  上面、４０，５４，６４，７４，８４  正面、４２  下面、４４，５６，６６，７６  平板状部、４６，５８，６８，６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，８８  凸部、４８，６９ａ，６９ｂ  隙間、７８，８６  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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