(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
第1の筐体の内部に収容された第1の内部装置と、前記第1の筐体に隣接して配置された第2の筐体の内部に収容された第2の内部装置とを、前記第1の筐体に形成された第1の貫通孔及び前記第2の筐体に形成された第2の貫通孔を介して電気的に接続する電気接続構造であり、
前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔に挿通されるケーブルと、
前記第1の貫通孔の内面と前記ケーブルの外面との間をシールする第1のシール部材と、
前記第2の貫通孔の内面と前記ケーブルの外面との間をシールする第2のシール部材と、
前記ケーブルの中心軸に沿って前記第1のシール部材と前記第2のシール部材との間に配置され、前記ケーブルを挿通させる中空のスペーサとを備え、
前記スペーサは、前記第1のシール部材側に配置された第1部材と前記第2のシール部材側に配置された第2部材とを有し、前記第1部材と前記第2部材とが、前記ケーブルの中心軸に対して交差する方向に相対移動可能であり、
前記スペーサは、前記第1部材及び第2部材の少なくとも一方に、互いに内径が異なる小内径部及び大内径部を有し、
前記小内径部は、その内面が前記ケーブルの外面に接することにより、当該小内径部内における前記ケーブルの屈曲を規制する内径を有し、
前記大内径部は、その内面と前記ケーブルの外面との間に隙間が形成されることにより、当該大内径部内における前記ケーブルの屈曲を許容する内径を有し、
前記大内径部が、前記小内径部よりも、前記第1部材と前記第2部材との対向端面側に配置されている、
電気接続構造。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態について、
図1から
図4を参照して説明する。
【0016】
図1は、本実施の形態に係るインバータ一体型モータを示す概略図である。このインバータ一体型モータ100は、インバータ110とモータ120とが一体化され、例えば車両の走行用の駆動源として用いられる。
【0017】
インバータ110は、インバータケース111と、インバータケース111の内部に収容された電力変換装置としてのIPM(Intelligent Power Module)112とを有している。IPM112は、電力を制御するパワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのパワーデバイス、及びその駆動回路、ならびに自己保護機能を組み込んだモジュールであり、駆動回路による制御によって、直流電力を交流電力に変換する機能、及び交流電力を直流電力に変換する機能を有している。インバータケース111は、本発明の第1の筐体の一例であり、IPM112は、第1の内部装置の一例である。
【0018】
インバータケース111の内部には、端子台113が設けられ、この端子台113とIPM112とがバスバー114によって接続されている。バスバー114は、その両端部が、ボルト113a,112aによって端子台113及びIPM112に固定されている。また、インバータケース111の外面には、IPM112に対応する部位に、冷却用のフィン115が設けられている。
【0019】
インバータケース111には、貫通孔111Aが形成されている。この貫通孔111Aは、インバータケース111の内部と外部とを連通している。
【0020】
モータ120は、モータケース121と、モータケース121の内部に収容された固定子124及び回転子125とを有している。回転子125は円筒状であり、その外周面に等間隔に配置された複数の磁石126を有している。回転子125には、出力軸127が一体回転するように固定されている。出力軸127は、軸受128,129によって回転可能に軸支されている。固定子124は、IPM112によって変換された交流電力によって磁力を発生する電磁コイルを有し、回転子125は、この磁力を受けて回転する。モータケース121は、本発明の第2の筐体の一例であり、固定子124は、第2の内部装置の一例である。
【0021】
モータケース121は、本体部122と蓋部123とからなり、本体部122と蓋部123とが、複数のボルト121aによって連結されている。固定子124は、本体部122の内面に固定されている。また、モータケース121の本体部122には、その内部と外部とを連通する貫通孔122Aが形成されている。
【0022】
モータケース121は、インバータケース111に一体化されている。モータケース121とインバータケース111とは、その外面における平坦な部分同士が接触するように隣接して配置され、例えば図略のボルトによって相互に固定されている。貫通孔111A及び貫通孔122Aは、モータケース121及びインバータケース111が互いに接触する部分に形成され、モータケース121とインバータケース111との一体化により、相互に連通するように形成されている。
【0023】
IPM112と固定子124とは、接続部材1によって電気的に接続されている。接続部材1は、IPM112と固定子124とを、インバータケース111の貫通孔111A及びモータケース121の貫通孔122Aを介して電気的に接続する。
【0024】
接続部材1は、貫通孔111A、122Aに挿通されたケーブル11と、ケーブル11と貫通孔111A,122Aとの間を液密にシールするシール装置10と、ケーブル11の両端に圧着して固定された第1及び第2の端子12,13とを有している。
【0025】
第1の端子12は、その一端がケーブル11の一方の端部に固定され、他端がバスバー114と共にボルト113aによって端子台113に固定されている。第2の端子13は、その一端がケーブル11の他方の端部に固定され、他端が固定子124にボルト124aによって固定されている。これにより、IPM112と固定子124とが、バスバー114,第1の端子12,ケーブル11,及び第2の端子13によって電気的に接続される。
【0026】
なお、モータ120が三相交流モータである場合には、インバータケース111及びモータケース121にそれぞれ3つの貫通孔111A,122Aが形成され、各相のモータ電流が、3つの貫通孔111A,122Aのそれぞれに挿通された3つの接続部材1によってモータ120に供給される。
図1では、このうち1つの接続部材1のみを図示している。
【0027】
図2は、接続部材1の構成例をより具体的に示す外観図である。接続部材1は、ケーブル11と、ケーブル11を挿通させるシール装置10と、第1及び第2の端子12,13とを有している。
【0028】
ケーブル11は、銅などの導電性の金属からなる芯線11aと、絶縁性の樹脂からなるシース11bとからなり、屈曲可能な可撓性を有している。ケーブル11の両端では、シース11bが取り除かれて芯線11aが露出し、この露出した部分に第1及び第2の端子12,13がそれぞれ圧着されている。第1の端子12には、ボルト113a(
図1に示す)を挿通させる固定用の孔12aが形成され、第2の端子13には、ボルト124a(
図1に示す)を挿通させる固定用の孔13aが形成されている。
【0029】
シール装置10は、第1のシール部材21と、第2のシール部材22と、ケーブル11の中心軸に沿って第1のシール部材21と第2のシール部材22との間に配置されたスペーサ3と、第1及び第2のキャップ41,42とを備えている。
【0030】
第1のシール部材21及び第2のシール部材22は、ケーブル11を挿通させる環状の弾性部材である。第1のシール部材21は、第2のシール部材22よりも外径が大きく形成されている。
【0031】
スペーサ3は、ケーブル11を挿通させる中空の部材である。スペーサ3は、第1のシール部材21側に配置された第1部材31と、第2のシール部材22側に配置された第2部材32とを有している。第1部材31と第2部材32とは別体であり、ケーブル11の中心軸に対して交差する方向に相対移動可能である。第1部材31及び第2部材32は、ケーブル11の屈曲を規制できる程度の硬さを有する材料、例えばポリイミド等の樹脂からなる。第1部材31は、第2部材32よりも外径が大きく形成されている。
【0032】
第1のキャップ41及び第2のキャップ42は、例えば樹脂からなる環状の絶縁部材である。第1のキャップ41は、第1のシール部材21と第1の端子12との間に配置され、第2のキャップ42は、第2のシール部材22と第2の端子13との間に配置されている。
【0033】
図3は、インバータケース111の貫通孔111A及びモータケース121の本体部122に形成された貫通孔122Aに介挿された接続部材1及びその周辺部を示す断面図である。この図では、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とが一致している場合を示している。
【0034】
第1のシール部材21は、ケーブル11の外面と貫通孔111Aの内面111aとの間を液密にシールしている。第2のシール部材22は、ケーブル11の外面と貫通孔122Aの内面122aとの間を液密にシールしている。
【0035】
貫通孔111Aの内径と貫通孔122Aの内径とは異なり、貫通孔111Aの内径が貫通孔122Aの内径よりも大きく形成されている。貫通孔122Aの一端には、内方に突出した鍔部122bが形成されている。この鍔部122bに第2のキャップ42が当接することで、シール装置10の構成部材がモータケース121側に抜け出すことが規制されている。
【0036】
スペーサ3の第1部材31及び第2部材32は、ケーブル11を挿通させる円筒状であり、ケーブル11の中心軸Cに沿って並列している。第1部材31の第2部材32との対向端面31bと、第2部材32の第1部材31との対向端面32bとは、互いに向かい合っている。
図3に示す例では、第1部材31の対向端面31bと第2部材32の対向端面32bとが面接触している。また、対向端面31b,32bは、ケーブル11の中心軸Cに直交している。
【0037】
第1部材31は、貫通孔111Aの内径に適合する外径、及びケーブル11の外径に適合する内径を有している。第1部材31の内面31aは、ケーブル11の外面に接している。これにより、第1部材31は、その内部におけるケーブル11の屈曲を抑制している。内面31aは、対向端面31b側の一部が曲面状に面取りされている。また、第1部材31の外面と貫通孔111Aの内面111aとは、僅かな空隙を介して対向している。
【0038】
スペーサ3の第2部材32は、互いに内径が異なる小内径部321及び大内径部322を一体に有している。大内径部322は、小内径部321よりも対向端面32b側に配置されている。小内径部321の外径及び大内径部322の外径は共通であり、第2部材32の外面と貫通孔122Aの内面122aとは、僅かな空隙を介して対向している。
【0039】
小内径部321は、その内面321aがケーブル11の外面に接することにより、小内径部321内におけるケーブル11の屈曲を規制する内径を有している。大内径部322は、その内面322aとケーブル11の外面との間に隙間S
1が形成されることにより、大内径部322内におけるケーブル11の屈曲を許容する内径を有している。
【0040】
本実施の形態では、小内径部321の内面321aの内径は軸方向に一定であり、大内径部322内面322aの内径は、対向端面32bに向かって徐々に拡径している。つまり、内面322aは、対向端面32bに向かって内径が徐々に広がるテーパ面であり、隙間S
1の幅(中心軸Cに対する径方向の長さ)は、対向端面32bに近づくほど拡大している。
【0041】
シール装置10は、インバータケース111とモータケース121とを一体化した後、インバータケース111の内部からモータケース121側に向かって、貫通孔111A,122Aに挿入される。第2の端子13は、貫通孔122Aを通過してモータケース121内に進入する。
【0042】
この挿入の際には、第1キャップ41からの押圧力が直接的に第1のシール部材21に作用すると共に、スペーサ3の第1部材31及び第2部材を介して間接的に第2のシール部材22に作用し、第1のシール部材21が貫通孔111A内の所定の位置に、また第2のシール部材22が貫通孔122A内の所定の位置に、それぞれ配置される。
【0043】
図4は、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とが一致せず、貫通孔122Aの軸心が貫通孔111Aの軸心よりも図面右方向にずれた状態で、インバータケース111とモータケース121とが一体化された場合を示している。
【0044】
この場合、スペーサ3の第1部材31と第2部材32とが対向端面31b,32bに沿って相対移動可能であるので、第1のシール部材21及びスペーサ3の第1部材31は貫通孔111Aと軸心が一致するように配置され、第2のシール部材22及びスペーサ3の第2部材32は貫通孔122Aと軸心が一致するように配置される。
【0045】
ケーブル11は、貫通孔111A内では、スペーサ3の第1部材31の内面31aが面取りされた部分を除き、貫通孔111Aの軸心に中心軸Cが一致するように保持される。また、ケーブル11は、貫通孔122A内における第2のシール部材22及び第2部材32の小内径部321の内部では、貫通孔122Aの軸心に中心軸Cが一致するように保持される。
【0046】
スペーサ3の第1部材31の内部におけるケーブル11の中心軸Cと第2部材32の小内径部321内におけるケーブル11の中心軸Cとのずれは、主として第2部材32の大内径部322内におけるケーブル11の屈曲によって吸収される。また、第1部材31の内部及び第2部材の小内径部321の内部では、ケーブル11の屈曲が規制されているので、第1のシール部材21及び第2のシール部材22の内部では、大内径部322内におけるケーブル11の屈曲の影響が緩和され、ケーブル11の姿勢が直線状に維持される。これにより、第1のシール部材21及び第2のシール部材22のシール性が良好に保たれる。
【0047】
(比較例)
図5は、比較例として示す接続部材1Bが貫通孔111A及び貫通孔122Aに介挿された状態を示す断面図である。この接続部材1Bは、第1のキャップ41と第2のキャップ42との間に一つのシール部材20を有する構成が、第1の実施の形態に係る接続部材1と異なる。
【0048】
シール部材20は、貫通孔111Aの内面111aとケーブル11の外面との間をシールする第1シール部201と、貫通孔122Aの内面111aとケーブル11の外面との間をシールする第2シール部202と、第1シール部201と第2シール部202とを連結する連結部200とを一体に有する弾性部材からなる。
【0049】
このシール部材20を用いた接続部材1Bでは、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とが一致している場合には、シール性が良好に保たれ得る。しかし、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とがずれた場合には、シール部材20の内部におけるケーブル11の屈曲により、第1シール部201及び第2シール部202の周方向における荷重の分布のばらつきが大きくなり、荷重が小さくなる部位においてシール性が低下してしまう。
【0050】
(第1の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した第1の実施の形態によれば、以下に述べる作用及び効果が得られる。
【0051】
(1)第1のシール部材21と第2のシール部材22との間に配置されたスペーサ3が第1部材31及び第2部材32からなり、第1部材31と第2部材32とがケーブル11の中心軸Cに対して交差する方向に相対移動可能であるので、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心がずれても、この軸心のずれに起因するケーブル11の屈曲による第1及び第2のシール部材21,22の内部における荷重分布のばらつきが緩和され、シール性を保つことが可能となる。
【0052】
(2)第2部材32は、小内径部321と大内径部322とを有し、小内径部321の内部ではケーブル11の屈曲が規制され、大内径部322の内部ではケーブル11の屈曲が許容されるので、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心のずれによって大内径部322の内部でケーブル11が屈曲しても、この屈曲による第2のシール部材22の内面における荷重のばらつきが小内径部321によって緩和され、より確実にシール性を保つことが可能となる。
【0053】
(3)貫通孔122Aは、貫通孔111Aよりも内径が小さいので、インバータケース111側(貫通孔111A側)からシール装置10を挿入する際に、第2のシール部材22は貫通孔111Aの内面111aを摺動しない。これにより、接続部材1の装着が容易化されると共に、第2のシール部材22をより確実に貫通孔122A内の所定の位置に配置することが可能となる。
【0054】
[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る接続部材1Aを示す外観図である。この接続部材1Aは、第1のシール部材21と第2のシール部材22との間に配置されたスペーサ5の構成が、第1の実施の形態に係る接続部材1のスペーサ3の構成とは異なり、その他の構成は接続部材1と共通である。第1のシール部材21,第2のシール部材22,スペーサ5,第1のキャップ41,及び第2のキャップ42は、シール装置10Aを構成する。
【0055】
スペーサ5は、第1部材51と、第1部材51とは別体で、第1部材51よりも外径が小さく形成された第2部材52とからなる。第1部材51は第1のシール部材21側に、第2部材52は第2のシール部材22側に、それぞれ配置されている。第2部材52は、第1エレメント53と第2エレメント54とを、例えば接着によって接合して構成されている。
【0056】
図7(a)は、貫通孔111A及び貫通孔122Aに介挿された接続部材1A及びその周辺部を示す断面図であり、(b)は(a)の部分拡大図である。
図7(a)では、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とが一致している場合を示している。
【0057】
図7(b)に示すように、スペーサ5の第1部材51は、互いに内径が異なる小内径部511と大内径部512とを一体に有している。小内径部511は、大内径部512よりも第1のシール部材21側に配置されている。
【0058】
小内径部511の内径は、その内面511aとケーブル11の外面との接触により、小内径部511の内部におけるケーブル11の屈曲を規制する寸法に設定されている。大内径部512の内径は、その内面512aとケーブル11の外面との間に隙間S
2が形成され、大内径部512の内部におけるケーブル11の屈曲を許容する寸法に設定されている。
【0059】
大内径部512には、その外周部に環状の凹部512bが形成されている。凹部512bは、大内径部512の外面からケーブル11の中心軸Cに向かって窪むように形成されている。
【0060】
第2部材52の第1エレメント521は、本体部521aと、本体部521aから第1部材51の小内径部511に向かって張り出し、第1部材51の大内径部512の半周囲を包囲する鍔部521bと、鍔部521bの先端から内方に向かって(ケーブル11に向かって)突出するように形成され、凹部512bの半周囲を包囲する凸部521cとを一体に有している。また、第2エレメント522は、第1エレメント521の本体部521a,鍔部521b,及び凸部521cのそれぞれと対称な形状に形成された本体部522a,鍔部522b,及び凸部522cを一体に有している。
【0061】
第1エレメント521の本体部521a及び第2エレメント522の本体部522aにおける第2部材52の内面52aの内径は、ケーブル11の外面との接触により、本体部521a,522aの間におけるケーブル11の屈曲を規制する寸法に設定されている。
【0062】
第1部材51の大内径部512の先端面は、第2部材52の第1エレメント521及び第2エレメント522の本体部521a,522aに対向する対向端面512cとして形成されている。この対向端面512cには、本体部521aの対向端面521d及び本体部522aの対向端面522dが向かい合う。
【0063】
大内径部512の凹部512bには、第1エレメント521の凸部521c及び第2エレメント522の凸部522cが係合している。貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とが一致している場合には、凹部512bの底部と凸部521c,522cの先端部との間に隙間S
3が形成され、この隙間S
3によって第1部材51と第2部材52との径方向への相対移動が可能となっている。
【0064】
また、凹部512bと凸部521c,522cとの係合により、第1部材51と第2部材52の互いに離間する方向への相対的な移動が規制されている。つまり、第1部材51がケーブル11の中心軸Cに沿って第2部材52から離間する方向に移動すると、これに連れて第2部材52が移動するようにスペーサ5が構成されている。
【0065】
図8は、本実施の形態において、貫通孔111Aの軸心と貫通孔122Aの軸心とが一致せず、貫通孔122Aの軸心が貫通孔111Aの軸心よりも図面右方向にずれた状態で、インバータケース111とモータケース121とが一体化された場合を示している。
【0066】
スペーサ5の第2部材52及び第2のシール部材22の軸心は、貫通孔111Aと貫通孔122Aとの軸心のずれに応じて、第1部材51及び第1のシール部材21に対してケーブル11の中心軸Cの径方向に変位している。
【0067】
ケーブル11は、第1部材51の大内径部512の内部で屈曲しているが、第1部材51の小内径部511の内部及び第2部材52の内部ではケーブル11の屈曲が規制されているので、大内径部512の内部におけるケーブル11の屈曲に起因して発生し得る第1のシール部材21及び第2のシール部材22の荷重のばらつき(第1のシール部材21及び第2のシール部材22がケーブル11の外面から受ける荷重の周方向におけるばらつき)が抑制されている。これにより、第1のシール部材21及び第2のシール部材22のシール性が良好に保たれる。
【0068】
(第2の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態について述べた作用及び効果に加え、スペーサ5の第1部材51の凹部512bと第2部材52の凸部521c,522cとの係合により、第1部材51と第2部材52との相対的な位置関係が安定する。また、インバータケース111とモータケース121とを分離する場合に、接続部材1Aを貫通孔111A,122Aから抜き取ることが容易になる。
【0069】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【0070】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、第1の実施の形態では、スペーサ3の第2部材32が小内径部321及び大内径部322を一体に有する場合について説明したが、小内径部321と大内径部322とは別体でもよい。また、第1部材31にも小内径部及び大内径部を形成してもよい。同様に、第2の実施の形態では、スペーサ5の第1部材51が小内径部511及び大内径部512を一体に有する場合について説明したが、小内径部511と大内径部512とが別体でもよく、第2部材52にも小内径部及び大内径部を形成してもよい。
【0071】
また、第2の実施の形態では、スペーサ5の第1部材51に凹部512bを形成し、第2部材52に凸部522cを形成したが、これに限らず、第1部材51に凸部を形成し、第2部材52に凹部を形成してもよい。
【0072】
また、第1及び第2の実施の形態では、インバータケース111の貫通孔111Aの内径がモータケース121の貫通孔122Aの内径よりも大きい場合について説明したが、内径の大小関係はこれと逆でもよい。この場合、シール装置10,10Aはモータケース121の貫通孔122Aから挿入される。また、貫通孔111Aの内径と貫通孔122Aの内径とが同じであってもよい。