JP2012186882A

JP2012186882A - 端子台

Info

Publication number: JP2012186882A
Application number: JP2011046481A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Akuta; 大輔芥
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: EP2495817A1; JP5672074B2; EP2495817B1; US9105990B2; US20120223601A1

Abstract

【課題】部材点数を増やすことなく、ヒートシンクの放熱性能を向上させる。
【解決手段】モータ本体を収容して冷媒流路Ｃ１が設けられたモータケースＣに固定され、ボルトを締め込むことによってバスバーを締結する端子台１０であって、ボルトを締め込むためのナット３０と、ナット３０の後方に絶縁プレート２０を介して密着するアルミダイキャスト製のヒートシンク４０とを備え、ヒートシンク４０には、モータケースＣの冷媒流路Ｃ１を通る冷却水と接触する放熱部４６が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、端子台に関する。

従来、モータやインバータなどの電気機器から延びるバスバーなどの導電部材同士を電気的に接続する端子台として特許文献１に記載のものが知られている。この端子台は、端子台の内部に金属製のナットをインサート成形した端子台本体に、各電気機器の導電部材を重ね合わせるように載置し、締結ボルトとナットとによって共締めすることで、導電部材同士を電気的に接続する。

ところで、一般に電気機器は発熱量が高く、電気機器から導電部材に熱が伝わるため、導電部材に接続された端子台も高温となる。また、導電部材に大電流が流れる場合には導電部材自体が発熱することになるため、端子台はより高温となってしまう。そこで、この端子台は、ナットの下方に平板状の合成樹脂からなる絶縁部材を介して金属製のヒートシンクを配し、導電部材からナットに伝わった熱を絶縁部材を介してヒートシンクに伝え、ヒートシンクに設けられた放熱フィンによって大気中に熱を放熱する、いわゆる空冷式になっている。

特開２００８−９８００７号公報

ところが、放熱フィンによって放熱する空冷式の端子台では、ヒートシンクの放熱フィンと端子台を固定したモータケースとの間の空間に熱が籠もり易く、放熱性が低くなる傾向がある。
そこで、ヒートシンクの底面を平坦に形成して放熱シートを貼り付け、冷却されたモータケースに放熱シートを介してヒートシンクを固定することが試みられている。このような構成によると、ヒートシンクの熱が放熱シートを介して冷却されたモータケースに伝わりやすくなり、放熱性を向上させることができる。

しかしながら、放熱シートを利用して端子台をモータケースに固定して放熱する方法では端子台を取り付ける際に、放熱シートを取り付ける必要があり、部材点数が多くなるため量産性が悪くなってしまう。また、端子台をモータケースの表面温度よりも低い温度で冷却することができず、発熱量が高い場合には放熱効果が不十分となってしまう。そのため、さらなる改良が切望されていた。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部材点数を増やすことなく、ヒートシンクの放熱性能を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として本発明は、モータ本体を収容して冷媒流路が設けられたモータケースに固定され、ボルトを締め込むことによって導電部材を締結する端子台であって、前記ボルトを締め込むためのナット部と、前記ナット部と伝熱可能に設けられた金属製のヒートシンクとを備え、前記ヒートシンクには、前記モータケースの前記冷媒流路を通る冷媒と接触する放熱部が設けられているところに特徴を有する。

このような構成の端子台によると、冷媒流路内の冷媒によってヒートシンクの放熱部を直接冷却（熱交換）することができるので、放熱シートなどの熱伝達部材を介して放熱するものや空冷式のものに比べて、ヒートシンクからの放熱効果を向上させることができる。これにより、導電部材から伝わる熱の放熱効果を高めることができる。

本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
前記放熱部は、前記モータケースの前記冷媒流路内における前記冷媒の流れに沿うように延びて形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、放熱部がモータケースの冷媒流路内を流れる冷媒の流れに沿うように延びているので、冷媒の流れを遮ることなく、放熱部を効率よく冷却（熱交換）することができる。

前記冷媒流路は、前記モータケースの外周縁部に円形状に設けられており、前記ヒートシンクには、前記モータケースの外周縁部に設けられた被取付部に固定される円弧状の取付部が設けられており、前記放熱部は、前記取付部における前記被取付部側の面に円弧状に設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、取付部の被取付部側の面に放熱部を設けているので、部材点数を増やしたり、ヒートシンクを複雑な構造にしたりすることなく放熱部を冷却することができる。

前記ヒートシンクにおける前記放熱部が形成された側とは反対側の載置面には、合成樹脂製の絶縁プレートを介してナット部が配されており、前記ナット部は、前記放熱部が配された位置よりも前記モータの軸心から離れる方向にオフセットされて配されており、前記ヒートシンクの前記載置面側における前記ナット部よりも前記モータの軸心側に位置する部分は露出されている構成としてもよい。
このような構成によると、モータから発生した熱が、モータとナットとの間の空間を伝ってナットに伝わる際に、放熱部で冷却されたヒートシンクの載置面によって冷却されるので、ナットがオフセットされずに載置面をナットで覆った場合に比べて、モータからナットに伝わる熱量を抑制することができる。

前記放熱部は、前記ヒートシンクに凹設された円弧状の凹部の奥壁から突出した冷却用フィンであって、前記冷却用フィンの突出端は前記凹部内に位置している構成としてもよい。
このような構成によると、ヒートシンクに単に凹部を設ける場合に比べて、表面積を大きくすることができるので、放熱部の放熱性能を向上させることができる。また、冷却用フィンを凹部内に設けたことでヒートシンクの表面から冷却用フィンを突出するように形成した場合と表面積をほぼ同等に保ちつつ、ヒートシンクの表面から冷却用フィンを突出するように形成した場合と比べてヒートシンクの高さ寸法を小さくすることができる。ひいては、端子台を大型化することなく、冷却用フィンを設けることができる。また、冷却用フィンが凹部内に配されているので、凹部から冷却用フィンが突出したものに比べて、搬送中に他の部材に接触して冷却用フィンが損傷することを防ぐことができる。

本発明によれば、部材点数を増やすことなく、ヒートシンクの放熱性能を向上させることができる。

端子台がモータケースに固定された状態を示す正面図端子台を正面側から見た状態の斜視図同正面図同平面図端子台がモータケースに固定された状態に相当する背面図端子台を背面側から見た状態の斜視図端子台がモータケースに固定された状態に相当する断面図

＜実施形態＞
本発明の一実施形態について図１乃至図７を参照して説明する。
本実施形態は、図１に示すように、電気自動車やハイブリッド車などの車両に搭載される三相交流モータのモータ本体を収容した円筒形状のモータケースＣに取り付けられる端子台１０を例示したものである。なお、モータケースＣの外周縁部には、図示しないモータ本体を冷却する冷却水(本発明の「冷媒」の一例)が循環可能な冷媒流路Ｃ１が設けられている。冷媒流路Ｃ１は、モータ本体の外周面を全周に亘って覆うように円形状に設けられており、冷却水はモータ本体の軸心を中心に周方向Ｘ１に循環している。

また、この端子台１０は、図示しない三相交流モータに設けられた三極のバスバー（本発明の「導電部材」の一例）と、図示しないインバータに設けられた三極のバスバー（本発明の「導電部材」の一例）とを電気的に接続するものである。

端子台１０は、図７に示すように、前記のバスバーが載置される複数のナット（本発明の「ナット部」の一例）３０と、ナット３０におけるバスバーが載置される前面側とは反対側の後面側に配されるヒートシンク４０と、ナット３０とヒートシンク４０とによって前後方向両側から挟持される合成樹脂製の絶縁プレート２０と、これら三つの部材３０，２０，４０を覆う合成樹脂製の成形樹脂部６０とを備えて構成されている。尚、以下の説明において、左右方向とは図１における左右方向を基準とし、前後方向とは図７における左右方向を基準とし、モータケースに取り付けられる側（図７の右側）を後側とする。

ナット３０は金属製のブロック状をなし、図３及び図７に示すように、四隅が丸みを帯びた平面視略長方形状をなしている。また、ナット３０は、左右方向に複数（本実施形態は５つ）配されている。各ナット３０の略中央部には、前後方向に貫通するボルト締結孔３１が設けられている。このボルト締結孔３１には、ナット３０の前側締結面３０Ａに複数の図示しないバスバーが載置された後、図示しないボルトがボルト締結孔３１に螺合され、バスバー同士が導通可能に接続される。

また、ナット３０の前端部における外周縁部には、段付部３２が形成されている。この段付部３２は、ナット３０の前側締結面３０Ａに比べて後方側に一段下がった形態に形成されている。また、ナット３０の前側締結面３０Ａと後側締結面３０Ｂと段付部３２とは、凹凸がない平坦状に形成されている。

絶縁プレート２０は合成樹脂製であって、図７に示すように、その内部にナット３０が収容可能に形成されている。また、絶縁プレート２０は、複数のナット３０が左右方向に並んだ状態で収容することができるようになっている。絶縁プレート２０は、ナット３０の後側締結面３０Ｂが密着可能な底板２２と、各ナット３０の側面を全周に亘って取り囲むように底板２２から前方に延出された囲い壁２３と、底板２２から後方に膨出したボルト逃がし凹部２４とを備えて構成されている。

底板２２の前後両面は平坦に形成され、ナット３０が収容された際に、底板２２の前面とナット３０の後側締結面３０Ｂとが隙間なく互いに密着されるようになっている。

また、絶縁プレート２０は、ガラス及びタルクの含有量が６６％程度の合成樹脂によって成形されており、ガラス及びタルクの含有量が３３％程度の合成樹脂に比べて、熱伝導率が高く、成形後に反りが生じ難くなっている。これにより、絶縁プレート２０の底板２２をナット３０に対してより密着させ易くなっている。

囲い壁２３の内周形状は、ナット３０の外周形状に沿った形態をなしている。囲い壁２３は、ナット３０が絶縁プレート２０に収容された際に、図７に示すように、ナット３０を正規の位置に位置決めするようになっている。

ボルト逃がし凹部２４は、図７に示すように、底板２２の前面に開口するとともに、後方に膨出した形状とされている。また、ボルト逃がし凹部２４は、ナット３０のボルト締結孔３１と同軸をなす配置とされており、ボルト締結孔３１にボルトが螺合されて、ボルト締結孔３１をボルトが貫通した場合においても、ボルトの先端が絶縁プレート２０の底板２２と干渉することを防ぐことができるようになっている。

ヒートシンク４０はアルミダイキャスト製であって、図５及び図６に示すように、左右方向に長い形状に形成されている。また、ヒートシンク４０の上方部分は、図７に示すように、絶縁プレート２０が載置されるシンク本体部４１とされ、ヒートシンク４０の下方部分が、シンク本体部４１の下側に一体に形成された取付部４２とされている。

シンク本体部４１の前面は、平坦な形態をなし、絶縁プレート２０が載置される載置面４１Ａとされている。また、載置面４１Ａの表面は凹凸が無いように研磨されて形成されている。これにより、図７に示すように、絶縁プレート２０における底板２２の後面とシンク本体部４１の前面とを互いに密着させ易くなっている。すなわち、バスバーからナット３０に伝わった熱を絶縁プレート２０の底板２２を介してシンク本体部４１まで効率よく熱を伝達できるようになっている。

また、シンク本体部４１の前面には、図７に示すように、収容凹部４３が前面に開口して形成されている。この収容凹部４３は、シンク本体部４１の前面から後方に向かって延びる凹状に形成されている。収容凹部４３は、絶縁プレート２０のボルト逃がし凹部２４の外径とほぼ同じ孔径を有し、収容凹部４３の内部にボルト逃がし凹部２４が嵌合可能とされている。したがって、収容凹部４３に対して絶縁プレート２０のボルト逃がし凹部２４を嵌合させることで、絶縁プレート２０とヒートシンク４０とを互いに位置決めし、絶縁プレート２０をシンク本体部４１側に組み付けることができるようになっている。すなわち、ナット３０は、ヒートシンク４０における上下方向中央部よりも上方側に配され、モータ本体の軸心から離れる方向にオフセットした形態となっている。

また、シンク本体部４１の後面における略中央部には、図６及び図７に示すように、後方から前方に向かって凹んだシンク側凹部４４が設けられている。このシンク側凹部４４の奥壁からは、略円柱形状の収容凹部４３が後方に向かって突出している。

取付部４２は、図１に示すように、モータケースＣの外周縁部に設けられた被取付部Ｃ３に固定されるようになっている。取付部４２は、全体としてはモータケースＣの外周形状に沿うように左右方向に延びた略円弧状をなしている。また、取付部４２の後面は、図６及び図７に示すように、シンク本体部４１の後面よりも僅かに後方に突出した平坦な形態をなしており、モータケースＣに固定される取付面４２Ａとされている。また、取付面４２Ａの上方部分には、後方から前方に向かって凹んだ形状をなす位置決め孔４２Ｃが左右方向両側に二箇所設けられている。この位置決め孔４２Ｃは、モータケースＣの被取付部Ｃ３から前方に向かって突設された図示しない位置決めピンに対して嵌合可能に設けられている。そして、位置決め孔４２Ｃの内部に位置決めピンを嵌合させることで、取付部４２がモータケースの被取付部Ｃ３に対して位置決めされる。

取付部４２の左右方向両側には上下方向に貫通するボルト挿通孔４２Ｂが設けられている。このボルト挿通孔４２Ｂには、取付部４２の取付面４２ＡをモータケースＣの被取付部Ｃ３に接触させた後、固定ボルトＶが挿通され、固定ボルトＶがモータケースに締め付けられることで、図１に示すように、端子台１０がモータケースに固定される。なお、モータケースＣにおける被取付部Ｃ３の内側には、冷媒流路Ｃ１が配されており、冷却された冷却水が周方向Ｘ１に循環されている。
また、取付部４２の前端面には、前方に向かって延びる円形凹状の円形凹部４５が設けられている。

成形樹脂部６０は、図７に示すように、左右方向に並んだ複数のナット３０と絶縁プレート２０とヒートシンク４０とが互いに組み付けられた状態で、それぞれの一部を覆うように一体に成形されている。また、成形樹脂部６０は、ヒートシンク４０のシンク本体部４１側を覆う形態をなしている。成形樹脂部６０は、ナット３０の段付部３２及び絶縁プレート２０における囲い壁２３の前端部を覆うと共に、ヒートシンク４０におけるシンク本体部４１の後方外周縁部を覆うように形成されている。これにより、ナット３０と絶縁プレート２０とが前後方向に密着すると共に、絶縁プレート２０とヒートシンク４０とが前後方向に密着するようになっている。

また、成形樹脂部６０には、図２及び図４に示すように、隣り合うナット３０の間を仕切る隔壁６１が設けられている。この隔壁６１は、ナット３０の前側締結面３０Ａに載置されてボルト締結されるバスバーの前面よりも前方に突出するように形成されている。これにより、隔壁６１は、ナット３０に締結されるバスバーが左右方向に移動することに起因して、バスバー同士が接触して短絡することを防止している。

また、成形樹脂部６０は、ヒートシンク４０の取付部４２における円形凹部４５を前方から覆う覆い部６２が設けられている。この覆い部６２は、円形凹部４５の内部を埋めると共に、円形凹部４５の上面及び側面のすべてを覆うように形成されており、成形樹脂部６０とヒートシンク４０との密着度を向上させている。一方、取付部４２の前面における円形凹部４５以外の部分は、成形樹脂部６０から露出している。すなわち、ナット３０よりもモータ本体の軸心側に位置する取付部４２は露出した形態となっている。

さて、取付部４２の後面には、放熱部４６が設けられている。
この放熱部４６は、図５に示すように、円弧状をなし、モータケースＣの被取付部Ｃ３に設けられた円弧状の冷媒給排孔Ｃ２よりも一回り小さく形成されている。冷媒給排孔Ｃ２は、図５に示すように、冷媒流路Ｃ１内を周方向Ｘ１に循環する冷却水の流れに沿うようにモータケースＣの冷媒流路Ｃ１に開口されており、冷媒流路Ｃ１内を循環する冷却水は、図７に示すように、冷媒給排孔Ｃ２を介して凹部４８と冷媒流路Ｃ１との間を例えばＸ２方向に流れるようになっている。そして、取付部４２がモータケースＣの被取付部Ｃ３に固定された際には、放熱部４６は、取付部４２における冷媒供給孔Ｃ２に対応する領域内に配されるように設定されている。これにより、放熱部４６は、モータケースＣの冷媒流路Ｃ１を循環する冷却水によって冷却（熱交換）され、放熱シートなどの熱伝達部材を介してヒートシンクを放熱するものや空冷式のものに比べて、ヒートシンクからの放熱効果を向上させることができる。

また、放熱部４６は、冷媒流路Ｃ１内を周方向Ｘ１に循環する冷却水の流れに沿うように円弧状をなしているので、冷却水の流れを遮ることなく、放熱部４６を効率よく冷却することができる。なお、放熱部４６の外周縁部には、図示しないシール部材が取り付けられており、モータケースＣと取付部４２との間は液密状にシールされるようになっている。

放熱部４６は、図６及び図７に示すように、内部に冷却用フィン４７を有する円弧状の凹部４８とされている。
凹部４８は、後方から前方に向かって凹んだ形態をなし、凹部４８の奥壁には、後方に向かって突出する冷却用フィン４７が形成されている。これにより、単に凹部を設ける場合に比べて、放熱部の表面積を大きくすることができるので、放熱部の放熱性能を向上させることができる。

冷却用フィン４７は、全体的に丸みを帯びた形態をなしており、凹部４８の上下方向略中央部において凹部４８の形状に沿うように円弧状に設けられている。冷却用フィン４７の左右方向の長さ寸法は、凹部４８の左右方向の長さ寸法よりもやや短く形成されており、冷却用フィン４７の左右方向両端部は凹部４８の内面から離れた形態となっている。また、冷却用フィン４７の突出端は取付部４２の取付面４２Ａと面一をなしている。すなわち、冷却用フィン４７は、凹部４８内に完全に収容されている。これにより、冷却用フィン４７が取付部４２の後端面から突出した場合に比べて、表面積をほぼ同等に保ちつつ、ヒートシンク４０の前後方向の長さ寸法を短くすることができる。ひいては、端子台１０の小型化に寄与している。

また、冷却用フィン４７が凹部４８内に配されているので、冷却用フィン４７が突出している場合に比べて、他の部材に接触するなどして破損することを軽減することができる。
また、放熱部４６が取付部４２の取付面４２Ａよりも前方側に配されているので、取付面４２Ａに放熱シートを貼り付けてモータケースに固定する端子台として兼用することができる。これにより、放熱シートを用いる端子台と、冷却水を用いる端子台とを別々に製造する場合に比べて、製造コストを低減することができる。

また、取付部４２の取付面４２Ａに放熱部４６を設けているので、部材点数を増やしたり、ヒートシンク４０を複雑な構造にしたりすることなくヒートシンク４０を冷却することができる。

また、取付部４２は、放熱部４６によって冷却された状態で、且つ、ナット３０がヒートシンク４０の上下方向略中央部よりも上方にオフセットした配置とされているので、露出された取付部４２の周辺部は冷却されている。すなわち、モータ本体から発生した熱が、モータケースＣの側面側の空間を伝ってナット３０に伝わる際に、取付部４２よって冷却される。これにより、ナット３０が上方側にオフセットされずに取付部４２の前面がナット３０で覆われる場合に比べて、モータ本体からナット３０に伝わる熱量を抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態では、放熱部４６を取付部４２の後面に形成した構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、放熱部４６をシンク本体部４１の後面に形成した構成にしてもよい。
（２）本実施形態では、ナット３０を左右方向に５つ並べた構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、ナット３０を３つや４つ並べた構成にしてもよい。

（３）本実施形態では、冷媒流路Ｃ１がモータケースの外周縁部に円形状に設けられた構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、冷媒流路をモータケースの外周縁部に円弧状に設けた構成にしてもよい。
（４）本実施形態では、段付部３２が成形樹脂部６０によって覆われることで脱落不能に保持されたナット３０をナット部として構成したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、絶縁プレート２０や成形樹脂部６０に圧入にすることで脱落不能に保持されるナットをナット部として構成してもよい。

（５）本実施形態では、ヒートシンク４０をアルミによって構成したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、ヒートシンク４０を銅などの伝熱可能な金属によって構成してもよい。
（６）本実施形態では、モータケースＣの外周縁部に取付部４２を固定した構成としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、モータケースＣの冷媒流路Ｃ１に冷却水を供給する冷却水供給路に取付部４２を固定する構成にしてもよい。

１０：端子台
３０：ナット（ナット部）
４０：ヒートシンク
４２：取付部
４６：放熱部
Ｃ：モータケース
Ｃ１：冷媒流路
Ｃ３：被取付部

Claims

モータ本体を収容して冷媒流路が設けられたモータケースに固定され、ボルトを締め込むことによって導電部材を締結する端子台であって、
前記ボルトを締め込むためのナット部と、
前記ナット部と伝熱可能に設けられた金属製のヒートシンクとを備え、
前記ヒートシンクには、前記モータケースの前記冷媒流路を通る冷媒と接触する放熱部が設けられていることを特徴とする端子台。
前記放熱部は、前記モータケースの前記冷媒流路内における前記冷媒の流れに沿うように延びて形成されていることを特徴とする請求項１記載の端子台。
前記冷媒流路は、前記モータケースの外周縁部に円形状に設けられており、
前記ヒートシンクには、前記モータケースの外周縁部に設けられた被取付部に固定される円弧状の取付部が設けられており、
前記放熱部は、前記取付部における前記被取付部側の面に円弧状に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の端子台。
前記ヒートシンクにおける前記放熱部が形成された側とは反対側の載置面には、合成樹脂製の絶縁プレートを介してナット部が配されており、
前記ナット部は、前記放熱部が配された位置よりも前記モータの軸心から離れる方向にオフセットされて配されており、
前記ヒートシンクの前記載置面側における前記ナット部よりも前記モータの軸心側に位置する部分は露出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の端子台。
前記放熱部は、前記ヒートシンクに凹設された円弧状の凹部の奥壁から突出した冷却用フィンであって、
前記冷却用フィンの突出端は前記凹部内に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の端子台。