(57)【要約】【課題】ターミナルボックス内の端子接続部の密閉構造を形成し、発生する電気ノイズを抑える構造を容易に形成できる電力変換装置を提供する。【解決手段】ケーブル４と、ケーブル４を接続するための端子６と、端子６を内部に収容するため開口部を有するターミナルボックス１と、ターミナルボックス１の開口部を覆い、ターミナルボックス１に固定されたカバー２と、ターミナルボックス１とカバー２との間に設けられたシール材３とを有する電力変換装置５であって、シール材３の外周は、ターミナルボックス１の側壁の外周と内周との間の第１位置に位置しており、第１位置より内側においては、ターミナルボックス１はシール材３と接触しており、第１位置より外側においては、ターミナルボックス１はカバー２と接触するように構成する。【選択図】図３
2008011660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルと、
前記ケーブルを接続するための端子と、
前記端子を内部に収容するため開口部を有するターミナルボックスと、
前記ターミナルボックスの前記開口部を覆い、該ターミナルボックスに固定されたカバーと、
前記ターミナルボックスと前記カバーとの間に設けられたシール材とを有する電力変換装置であって、
前記シール材の外周は、前記ターミナルボックスの側壁の外周と内周との間の第１位置に位置しており、
前記第１位置より内側においては、前記ターミナルボックスは前記シール材と接触しており、
前記第１位置より外側においては、前記ターミナルボックスは前記カバーと接触していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記ターミナルボックス及び前記カバーは、導電材料からなり、固定部材を用いて固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電力変換装置において、
前記シール材は、弾性素材からなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３記載の電力変換装置において、
前記シール材は、発泡ＥＰＤＭからなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の電力変換装置において、
前記カバーは、前記シール材を収納するための凹部を有し、
前記凹部の外周部は、前記シール材を配置するための位置決め部となることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５記載の電力変換装置において、
前記ターミナルボックス及び前記シール材の接触面は、前記ターミナルボックス及び前記カバーの接触面と同一平面上にあることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の電力変換装置において、
前記ターミナルボックスは、前記シール材を収納するための凹部を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項７記載の電力変換装置において、
前記カバー及び前記シール材の接触面は、前記カバー及び前記ターミナルボックスの接触面と同一平面上にあることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一に記載の電力変換装置において、
前記シール材は、開口部を有し、
前記シール材の内周は、前記ターミナルボックスの側壁の内周より内側に位置していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電力変換装置において、
前記シール材の前記開口部には、絶縁部材が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、特に、自動車用の電力変換装置における端子の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のターミナルボックスの構造としては、特開平１１−３４６０６４号公報（特許文献１）に開示されているように、ゴムパッキンをターミナルボックス部の溝部にはめ込み、締結ボルトでターミナルボックスとカバーを締めつける密閉構造がある。
【０００３】
また、従来のターミナルボックスの別の構造としては、特開２００１−３２７１１７号公報（特許文献２）の図５に開示されているように、ターミナルボックスとカバーとの接触面に一様に平らなゴム系材料を挟み込み、締結ボルトで締めつける密閉構造がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４６０６４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７１１７号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている構造では、ゴムパッキンをターミナルボックスの溝部とカバーで圧縮するため、ゴムパッキンが接触するターミナルボックスとカバーの面を精度良く仕上げる必要がある。また、ゴムパッキンの位置決めの際には、ゴムパッキンの内周部で筐体に固定するため、位置寸法精度を厳しくする必要がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている構造では、ゴム系材料をターミナルボックスとカバーで隙間なく一様に圧縮するため、ゴム系材料が接触するターミナルボックスとカバーの面を精度良く仕上げる必要がある。さらに、ゴム系材料に一様な圧力を与えるために、ゴム系材料とカバーとの接触面に沿って等間隔に、締結ボルトを多数配置する必要がある。
【０００７】
また、自動車用の電力変換装置においては、電力変換装置と自動車のグランドが同電位であり、電力変換装置とターミナルボックスが導通している。このため、絶縁材料であるゴム系材料を使用すると、ターミナルボックスとカバーが絶縁され、シールドされないターミナルボックス構造となってしまう。この結果、電力変換装置内のスイッチング素子の動作時に発生する電気ノイズが、他の電気機器に悪影響を与えるおそれがある。
【０００８】
以上の問題を解決するため、本発明の目的は、容易に端子接続部の密閉構造を可能とし、電力変換装置で発生する電気ノイズを低コストで抑制可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の電力変換装置のうち代表的な一つは、ケーブルと、ケーブルを接続するための端子と、端子を内部に収容するため開口部を有するターミナルボックスと、ターミナルボックスの開口部を覆い、ターミナルボックスに固定されたカバーと、ターミナルボックスとカバーとの間に設けられたシール材とを有する電力変換装置であって、シール材の外周は、ターミナルボックスの側壁の外周と内周との間の第１位置に位置しており、第１位置より内側においては、ターミナルボックスはシール材と接触しており、第１位置より外側においては、ターミナルボックスはカバーと接触しているものである。
【００１０】
好ましくは、シール材は弾性素材からなる。また、カバーは、シール材を収納するための凹部を有し、凹部の外周部は、シール材を配置するための位置決め部となる。
【００１１】
また、好ましくは、シール材は、開口部を有し、シール材の内周は、ターミナルボックスの側壁の内周より内側に位置している。また、シール材の開口部には、絶縁部材が設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、安価で容易にシールドと密閉構造を備えた電力変換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
図１は、エンジンルーム内に搭載されるハイブリッド用の電力変換装置５の斜視図である。図示しないモータへ接続されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三相ＡＣケーブル９を電力変換装置５に接続するための端子が、ＡＣターミナルボックス７の内部に設けられている。また、図示しない１２Ｖバッテリ及び３６Ｖバッテリに接続されるＤＣケーブル１０を電力変換装置５に接続するための端子が、ＤＣターミナルボックス８の内部に設けられている。
【００１５】
ＡＣターミナルボックス７及びＤＣターミナルボックス８は、共通のカバー２で覆われている。カバー２は、ネジ１３により電力変換装置５に取り付けられている。
【００１６】
図２は、図１に示す電力変換装置５の回路を示したものである。電力変換装置５は、図示しない３６Ｖバッテリからの直流電圧を交流に変換して、モータ１９を駆動する。
【００１７】
３６Ｖバッテリからの直流電圧は、平滑コンデンサ２０を介して、Ｕ相の上下スイッチング素子（１５ａ，１５ｂ），Ｖ相の上下スイッチング素子（１６ａ，１６ｂ）、及び、Ｗ相の上下スイッチング素子（１７ａ，１７ｂ）に接続されている。これらのスイッチング素子は、図示しない駆動回路から出力される信号が各ゲート端子に印加されることにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。このような制御により、上下スイッチング素子からは交流電流がモータ１９に印加され、モータ１９が駆動制御される。
【００１８】
なお、本実施例では、スイッチング素子としてダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴを用いているが、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴとダイオードを用いることもできる。
【００１９】
スイッチング素子１８ａ，１８ｂ，コイル２１、及び、コンデンサ２２は、３６Ｖバッテリの電圧値が小さくなった場合に、３６Ｖバッテリを充電する機能を有する。１２Ｖバッテリが、コイル２１及びコンデンサ２２を介して、スイッチング素子１８ｂのソース−ドレイン間に接続されている。また、逆に、１２Ｖバッテリの電圧値が小さくなった場合に、３６Ｖバッテリからの電圧に基づいて、１２Ｖバッテリを充電することも可能である。
【実施例１】
【００２０】
図３は、本実施例における電力変換装置５の端子部の断面を示したものである。カバー２は、ターミナルボックス１の開口部を覆うように取り付けられる。ターミナルボックス１は、カバー２との間に、弾性材料からなるシール材３を挟み、シール材３をつぶし込み、端子６の接続部を密閉構造としている。カバー２は、シール材３の外周部にて、ターミナルボックス１と接触している。なお、本図のターミナルボックス１は、図１に示す電力変換装置５のＡＣターミナルボックス７及びＤＣターミナルボックスに相当する。
【００２１】
ターミナルボックス１はアルミで構成され、カバー２はめっき鋼板で構成されている。このため、ターミナルボックス１とカバー２とが接触することにより、スイッチング素子の動作時に発生する電気ノイズ等を防止するシールド構造とすることができる。なお、ターミナルボックス１とカバー２の素材は他のものでもよいが、シールド構造とするため、いずれも導電材料で構成するのが好ましい。
【００２２】
カバー２には、シール材３を容易に取り付けるための位置決め部１２を有する。このような構造にすることで、シール材３は、その外周部をカバー２の位置決め部１２に合わせるように配置すればよいため、位置寸法精度を厳しくする必要がなく、容易にシール材３をカバー２に取り付けることができる。
【００２３】
シール材３の外周は、位置決め部１２によりガイドされ、ターミナルボックス１の開口部を形成する側壁の内周より大きく、また、ターミナルボックス１の側壁の外周より小さい第１位置に固定される。このため、ターミナルボックス１の側壁上面は、第１位置より内周側において、シール材３と接触しており、また、第１位置より外周側において、カバー２と接触している。
【００２４】
この結果、ターミナルボックス１の外壁内周から第１位置に至るまでは、ターミナルボックス１はシール材３に接触しているため、シールを確実にする密閉構造を実現ことができる。また、第１位置からターミナルボックス１の外壁外周に至るまでは、ターミナルボックス１はカバー２に接触しているため、電気ノイズによる悪影響を確実に防止するシールド構造を実現することができる。
【００２５】
また、シール材３の弾性力は、その目的や用途に応じて変化させることができる。これにより、気密性の向上を図ることが可能になり、容易に端子接続部の気密性を確保できる。
【００２６】
ここで、シール材３としては、ゴム系材料等の弾性材料を用いることが好ましい。弾性材料を用いることにより、シールを確実にする密閉構造を容易に実現することができる。弾性材料としては、特に、硬度が３０〜４０度のものを用いることが望ましい。本実施例では、シール材３として、発泡ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を用いている。ただし、これに限られず、例えば、シリコンスポンジ等の硬度が５〜２０度のものを用いることもできる。
【００２７】
また、シール材３としては、弾性材料を用いることが好ましいが、その目的や用途に応じて、メタルパッキン等の他の材料を用いることもできる。なお、シール材３は、導電材料でも、非導電材料でもよい。
【００２８】
シール材３の圧縮率は、例えば７５％とし、シール材３のターミナルボックス１との接触幅は、ターミナルボックス１の側壁の内周から２〜３センチとしている。もちろん、これらはその目的や用途に応じて適宜変更可能であり、シール材３の圧縮率を７５％以外にしたり、接触幅を２〜３センチ以外とするものであってもよい。
【００２９】
カバー２は、ターミナルボックス１に、ネジ１３のような固定部材により固定されている。ネジ１３等の固定部材を用いてターミナルボックス１とカバー２との接触を強固なものとすることにより、確実なシールド構造とすることができ、電気ノイズ等による悪影響を確実に防止することが可能になる。
【００３０】
ケーブル４は、ターミナルボックス１内で、電力変換装置５の端子６に接続されている。ターミナルボックス１は、ターミナルボックス１の開口面以外において、電力変換装置５と固定され、導通している。なお、本図のケーブル４は、図１で示す電力変換装置５の三相ＡＣケーブル９及びＤＣケーブル１０に相当する。
【００３１】
図４は、本実施例の端子部の平面図である。ここで、図３と同一機能の部位については、同一符号を付している。
【００３２】
三相ＡＣケーブル９は、ＡＣターミナルボックス７の内部において、図示されない端子６と接続される。ＤＣケーブル１０も同様に、ＤＣターミナルボックス８の内部において、図示しない端子と接続される。
【００３３】
カバー２は、ＡＣターミナルボックス７とＤＣターミナルボックス８の開口面、かつ、同一平面上にて固定されている。また、ＡＣターミナルボックス７，ＤＣターミナルボックス８は、ともに、それぞれ発泡ＥＰＤＭのシール材３が設けられている。これらは、１つのカバー２により、圧縮されて密閉構造を形成している。
【００３４】
ＡＣターミナルボックス７，ＤＣターミナルボックス８、及び、カバー２が導電材料で構成されているため、ＡＣターミナルボックス７及びＤＣターミナルボックス８のシールド構造を容易に確立することができる。また、好ましくは、各ターミナルボックスとシール材３（図示されていない）とからなる気密保持面と、各ターミナルボックスとカバー２からなるシールド面の二平面が同一平面上になるため、構造の複雑性を解消することができる。
【００３５】
さらに、モータに接続されているＡＣケーブル９のＡＣターミナルボックス７と、バッテリに接続されているＤＣケーブル１０のＤＣターミナルボックス８に分けることにより、ＡＣケーブル９及びＤＣケーブル１０の異なる端子部への接続と各ターミナルボックスの電力変換装置５への取り付けの手数と時間を短縮することができる。また、上記構造を採用することにより、カバー２は、各ターミナルボックスへの固定箇所を、本実施例ように例えばネジ１３の３ヶ所と少なくすることが可能になる。なお、点線で示した領域は、ＡＣターミナルボックス７，ＤＣターミナルボックス８における外壁の外周部及び内周部である。
【００３６】
図５は、図３におけるターミナルボックス１，カバー２，シール材３に着目し、端子接続部の断面構成を示した図である。
【００３７】
カバー２は、ターミナルボックス１の開口部より大きい凹部を開口部上に有する。シール材３は、カバー２の凹部に取り付けられる。カバー２の凹面は、ターミナルボックス１の開口部より大きいため、ターミナルボックス１と挟み込むことにより、ターミナルボックス１内の密閉構造を形成する。シール材３をカバー２に固定する際、カバー２の凹部の側壁が位置決め部１２（ガイド部）になる。このため、シール材３を容易にカバー２に固定することができる。
【００３８】
本図のような構成にすれば、シール材３を予めカバー２に固定しておくことができるため、端子部の組立工程を削減することができる。
【実施例２】
【００３９】
図６は、図４におけるカバー２の凹部を平面にし、代わりに、ターミナルボックス１のほうに凹部を設けた端子接続部を示したものである。
【００４０】
ターミナルボックス１に設けた凹部の外周部が、シール材３の位置決め部１２′（ガイド部）となる。この場合、まずシール材をターミナルボックス１に固定してからカバーをターミナルボックス１に固定することになる。
【００４１】
本図のような構成にすれば、カバー２を平面にすることができるため、カバー２に凹部を設けるという複雑な成形を行う必要がなく、カバーの容易な成形が可能になる。
【実施例３】
【００４２】
図７は、シール材３として、その内部を空洞にして、機密保持面となる部分にのみシール材３が設けられる構造を示したものである。図７（ａ）がシール材３の平面図であり、図７（ｂ）がターミナルボックス１，カバー２、及び、シール材３を示した断面図である。図７（ｂ）のターミナルボックス１とカバー２は、図５のものと同等のものを用いている。シール材３は、その内部が空洞となっているが、シール材３の内周部は、ターミナルボックス１の側壁内周より内側に位置している。このため、シール材３の内部を空洞にした場合でも、ターミナルボックス１とシール材３との接触を強固なものとすることにより、確実なシールド構造とすることができる。
【００４３】
このようなシール材３を採用すれば、シール材３の材料の低減が可能になるため、コストの低減を図ることができる。
【実施例４】
【００４４】
図８は、シール材３の内部に絶縁部材であるストッパー１１を設けた構造を示したものである。図８（ａ）がシール材３及びストッパー１１の平面図であり、図８（ｂ）がターミナルボックス１，カバー２，シール材３、及び、ストッパー１１を示した断面図である。
【００４５】
本図のような構成は、特に、エンジンルーム内に搭載されるハイブリッド用の電力変換装置に好ましく適用される。具体的には、−４５℃〜１２５℃の環境にあるエンジンルーム内で、発泡ＥＰＤＭ等のシール材３を用いると、発泡ＥＰＤＭは、ヒートサイクルにより収縮する可能性がある。そこで、本図のように、熱収縮が小さいポリカーボネート等の絶縁部材からなるストッパー１１をターミナルボックス１の開口部より内側、かつ、シール材３の内側に挟む。
【００４６】
このような構成を採用することにより、シール材３が熱により収縮するのを防止することができる。また、シール材３の内部に絶縁部材であるストッパー１１が設けられているため、端子６とカバー２との絶縁を確実なものとすることができる。すなわち、本構成により、発泡ＥＰＤＭ等のシール材３の収縮を抑えつつ、ターミナルボックス１の密閉構造とシールドを両立させることができる。なお、ストッパー１１は、シール材３とともにカバー２に接着されていることが望ましい。
【００４７】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明は特にこれに限られることなく、本発明の技術思想の範囲で適宜変更可能である。
【００４８】
本発明の実施例によれば、電力変換装置において、容易にターミナルボックス内の端子接続部の密閉構造を形成し、発生する電気ノイズを抑えることを可能とした電力変換装置を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施例における電力変換装置の全体斜視図である。
【図２】本実施例における電力変換装置の回路図である。
【図３】実施例１における電力変換装置の端子部の断面図である。
【図４】実施例１における電力変換装置の端子部の平面図である。
【図５】実施例１における電力変換装置の端子部の要部断面図である。
【図６】実施例２における電力変換装置の端子部の要部断面図である。
【図７】（ａ）実施例３におけるシール材の平面図である。（ｂ）実施例３における電力変換装置の端子部の断面図である。
【図８】（ａ）実施例４におけるシール材及びストッパーの平面図である。（ｂ）実施例４における電力変換装置の端子部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ターミナルボックス、２…カバー、３…シール材、４…ケーブル、５…電力変換装置、６…端子、７…ＡＣターミナルボックス、８…ＤＣターミナルボックス、９…三相
ＡＣケーブル、１０…ＤＣケーブル、１１…ストッパー、１２，１２′…位置決め部、
１３…ネジ。
【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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【図８】
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