电气设备的制作方法

1.本说明书公开的技术涉及第一电气单元与第二电气单元合并的电气设备。


背景技术：

2.有时将几个电气单元合并而构成一个电气设备。日本特开2005-137116号公报和日本特开2012-105369号公报中例示了这种电气设备。


技术实现要素：

3.第一电气单元与第二电气单元电气连接并相互固定。在将第一电气单元固定于第二电气单元时，第一电气单元(第二电气单元)的连接器嵌合在第二电气单元(第一电气单元)的插座中，两者电气连接。在使第一电气单元与第二电气单元合并时，如果第二电气单元的位置相对于第一电气单元偏离，则连接器不嵌合在插座中。本说明书提供一种在将第一电气单元和第二电气单元合并时能够使连接器和插座容易地嵌合的结构。
4.本说明书公开的电气设备具备相互固定的第一电气单元和第二电气单元。第一电气单元的第一表面配置有连接器。第二电气单元的第二表面与第一电气单元的第一表面相对。第二表面设有与连接器嵌合的插座。在第一电气单元和第二电气单元中的一者设置有朝向另一者延伸的双头螺栓，在第一电气单元和第二电气单元的另一者上设有供双头螺栓插通的螺栓孔。通过在插通螺栓孔的双头螺栓安装螺母，第一电气单元和第二电气单元相互固定。
5.在本说明书公开的电气设备中，在一边保持第一表面与第二表面相对的状态、一边将第二电气单元从第一电气单元分离时，从双头螺栓到螺栓孔为止的距离即螺栓-孔距离比从连接器到插座为止的距离即连接器-插座距离短。即，在将第一电气单元和第二电气单元合并时，双头螺栓在连接器进入插座之前进入螺栓孔。双头螺栓进入螺栓孔，由此将连接器和插座引导至正确的位置。双头螺栓与普通螺栓不同，单独固定于两个单元中的一者。本说明书公开的电气设备通过将双头螺栓和螺栓孔用作确定连接器和插座的位置的导向件，能够容易地对连接器和插座进行对位。
6.在本说明书公开的电气设备中，也可以在第一电气单元和第二电气单元中的一者设置有朝向另一者延伸的定位销，在第一电气单元和第二电气单元的另一者上设有供定位销插通的定位孔。定位销与定位孔之间的间隙(销间隙)小于双头螺栓与螺栓孔之间的间隙(螺栓间隙)。在一边保持第一表面与第二表面相对的状态、一边将第二电气单元从第一电气单元分离时，从定位销到定位孔为止的距离即销-孔距离比螺栓-孔距离长，比连接器-插座距离短。在具有这种定位销和定位孔的电气设备中，在将第一电气单元和第二电气单元合并时，首先双头螺栓进入螺栓孔，通过螺栓间隙调整连接器和插座的位置。如果进一步使第二电气单元靠近第一电气单元，则定位销进入定位孔。结果，通过销间隙更准确地调整连接器和插座的位置。如果进一步使第二电气单元靠近第一电气单元，则连接器的前端到达插座，连接器顺利地进入插座。通过增加定位销和定位孔，分两步调整连接器和插座的位
置。即，通过增加定位销和定位孔，连接器和插座能够更顺畅地结合。
7.或者，本说明书公开的电气设备的连接器可以具有前端部、和外径比前端部的外径大的基部。由于基部的外径大于前端部的外径，因此，前端部与插座的内径之间的间隙(前端部间隙)大于基部与内径之间的间隙(基部间隙)。在该情况下，在一边保持第一表面与第二表面相对的状态、一边将第二电气单元从第一电气单元分离时，销-孔距离可以比连接器-插座距离长，比从前端部与基部的边界到插座为止的距离短。
8.根据上述构成，在连接器的细前端部到达插座之前，双头螺栓进入螺栓孔，从而调整连接器和插座的位置。此时，定位销未到达定位孔。通过螺栓间隙调整连接器和插座的位置。由于螺栓间隙小于前端部间隙，因此连接器的前端部顺利地进入插座。
9.如果进一步使第二电气单元靠近第一电气单元，则在基部到达插座之前，定位销进入定位孔，通过销间隙调整连接器和插座的位置。由于销间隙小于基部间隙，因此连接器的基部顺利地进入插座。
10.此外，代替连接器具备前端部和基部，插座也可以具备前端部和基部。插座的基部的内径小于前端部的内径。结果，前端部与连接器的外径之间的间隙大于基部与外径之间的间隙。在该情况下，在一边保持第一表面与第二表面相对的状态、一边将第二电气单元从第一电气单元分离时，销-孔距离可以比连接器-插座距离长，比前端部与基部的边界到连接器为止的距离短。根据这种结构，也得到了与连接器具有前端部和基部的情况相同的优点。
11.本说明书公开的技术的细节以及进一步的改进将在下面的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
12.图1是包含实施例的电气设备(电力转换器)的电动汽车的框图。图2是电力转换器的立体图。图3是电力转换器的分解立体图。图4是电力转换器的俯视图。图5是沿图4的v-v线截取的电力转换器的剖视图(将电压转换器单元从逆变器单元分离后的状态)。图6是第一变形例的电力转换器的剖视图(将电压转换器单元从逆变器单元分离后的状态)。图7是第二变形例的电力转换器的剖视图(将电压转换器单元从逆变器单元分离后的状态)。
具体实施方式
13.参照附图，对实施例的电气设备进行说明。实施例的电气设备是搭载于电动汽车的电力转换器10。图1示出了包含电力转换器10的电动汽车100的电力系统的电路图。电力转换器10将主电池3的电力转换成行驶用电动机6的驱动电力。
14.电力转换器10由逆变器单元20和电压转换器单元40构成。逆变器单元20和电压转换器单元40由独立的筐体构成，但这些筐体相互固定，后面将详细描述。
15.电压转换器单元40中容纳有电压转换器电路11。电压转换器电路11与主电池3连接并且与副电池4连接。主电池3的输出电压超过100伏，副电池4的输出电压为20伏左右。电压转换器电路11对主电池3的输出电压进行降压，将电压下降后的电力供给至副电池4。即，电压转换器电路11设置为用于利用主电池3的电力对副电池4进行充电。副电池4与辅助设备5连接。辅助设备5是汽车音响、室内灯、导航装置等从副电池4接受电力供给而动作的设备的总称。省略电压转换器电路11的详细说明。
16.逆变器单元20中容纳有逆变器电路12。逆变器电路12将主电池3的直流电转换成交流电，并供给至行驶用电动机6。
17.电压转换器单元40和逆变器单元20通过连接器30和插座50电气连接。连接器30设置于逆变器单元20，插座50设置于电压转换器单元40。插座50设置有一对插座端子51。一对插座端子51与连接主电池3和电压转换器电路11的一对电力线13连接。连接器30设置有一对连接器端子31。一对连接器端子31与内置于逆变器单元20的逆变器电路12连接。如果连接器30嵌合到插座50中，则插座端子51与连接器端子31连接，主电池3的电力能够供给至逆变器电路12。
18.接下来，对电力转换器10的硬件进行说明。图2示出了电力转换器10的立体图。图3示出了将电压转换器单元40从逆变器单元20分离后的分解立体图。为了便于说明，将图中的坐标系的 z方向定义为“上”。
19.在图3中，将电压转换器单元40上下颠倒地绘制。请注意，在图3中，电压转换器单元40和逆变器单元20分别附有坐标系，z轴的方向彼此相反。
20.逆变器单元20在筐体的侧面设有多个凸缘24。凸缘24上设有通孔29。特定的凸缘(凸缘24a和凸缘24b)上设有双头螺栓25和定位销26。双头螺栓25和定位销26固定于凸缘24a、24b。双头螺栓25配置于逆变器单元20的矩形上表面21的对角位置，定位销26也配置于上表面21的对角位置。定位销(定位孔)有时也称为合模销(合模孔)。
21.逆变器单元20的上表面22设置有先前描述的连接器30。连接器端子31在连接器30的头顶面露出。
22.电压转换器单元40在筐体的侧面设有多个脚44。脚44上设有通孔49。特定的脚(脚44a和44b)上设有贯通脚的螺栓孔45和定位孔46。在将电压转换器单元40与逆变器单元20组合时，脚44a(44b)的螺栓孔45和定位孔46配置在与凸缘24a(24b)的双头螺栓25和定位销26相对的位置。
23.电压转换器单元40的下表面41配置有先前描述的插座50。在将电压转换器单元40与逆变器单元20组合时，插座50配置在与连接器30相对的位置。虽然在图3中被隐藏不可见，但先前描述的插座端子51在插座50的底部露出。
24.如图2所示，在将电压转换器单元40固定于逆变器单元20时，电压转换器单元40的脚44与逆变器单元20的凸缘24相对。螺栓91插通脚44的通孔49和凸缘24的通孔29。插通通孔29、49的螺栓91上安装有未示出的螺母，脚44和凸缘24即电压转换器单元40和逆变器单元20相互固定。
25.凸缘24a(24b)的双头螺栓25插通脚44a(44b)的螺栓孔45之后，固定螺母92。凸缘24a(24b)的定位销26插通脚44a(44b)的定位孔46。
26.在电压转换器单元40固定于逆变器单元20时，连接器30嵌合到插座50，连接器端
子31连接到插座端子51，电压转换器单元40与逆变器单元20电气连接。
27.图4示出了电力转换器10的俯视图。在图4中，连接器30和插座50用虚线表示。图4的v-v线截取的横截面示于图5中。图5示出了以横穿双头螺栓25和定位销26、连接器30和插座50的平面截取的横截面。在图5中，仅示出了一对连接器端子31(一对插座端子51)中的一个，省略了另一个的图示。此外，在图5中，电压转换器单元40的内部结构除了插座端子51之外省略了图示。同样，逆变器单元20的内部结构除了连接器端子31之外省略了图示。
28.参照图5，说明双头螺栓25、定位销26、螺栓孔45、定位孔46、连接器30、插座50的几何关系。此外，图5示出了一边保持电压转换器单元40的下表面41与逆变器单元20的上表面21相对的状态、一边将电压转换器单元40从逆变器单元20分离时的剖视图。此外，图5示出了凸缘24a的双头螺栓25和定位销26、脚44a的螺栓孔45和定位孔46、连接器30、插座50的关系。凸缘24b的双头螺栓25和定位销26、脚44b的螺栓孔45和定位孔46、连接器30、插座50的关系也与图5的关系相同。
29.连接器30和插座50由树脂制成。连接器端子31穿过连接器30的内部。插座50为筒状结构体，插座端子51在其底部露出。如果连接器30完全嵌合到插座50中，则连接器端子31与插座端子51连接。尽管省略了图示，连接器端子31和插座端子51通过螺钉紧固在一起。
30.从双头螺栓25的前端25a到螺栓孔45为止的距离(螺栓-孔距离la)比从连接器30的前端30a到插座50的前端50a为止的距离(连接器-插座距离lb)短(la＜lb)。此外，从定位销26的前端26a到定位孔46为止的距离(销-孔距离lc)比螺栓-孔距离la长，比连接器-插座距离lb短(la＜lc＜lb)。
31.此外，双头螺栓25与螺栓孔45之间的间隙(螺栓间隙ca)比连接器30与插座50之间的间隙(连接器间隙cc)小。进一步地，定位销26与定位孔46之间的间隙(销间隙cb)比螺栓间隙ca小。即，cb＜ca＜cc的关系成立。此外，螺栓间隙ca是指双头螺栓25的外径与螺栓孔45的内径之差。销间隙cb是指定位销26的外径与定位孔46的内径之差。连接器间隙cc是指连接器30的外径与插座50的内径之差。
32.根据上述几何关系，在将电压转换器单元40组装到逆变器单元20时，连接器30顺利地嵌合到插座50。即，如果使电压转换器单元40靠近逆变器单元20，则在连接器30到达插座50之前，双头螺栓25插通螺栓孔45。连接器30和插座50在水平方向上以螺栓间隙ca以内的距离靠近。
33.如果进一步使电压转换器单元40靠近，则定位销26插通定位孔46。即使定位销26到达定位孔46，连接器30也未到达插座50。此时，连接器30和插座50在水平方向上以销间隙cb以内的距离靠近。连接器间隙cc远远大于销间隙cb。因此，如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则连接器30能够顺利地嵌合到插座50中。在实施例的电力转换器10中，在将电压转换器单元40和逆变器单元20合并时，能够容易地进行连接器30和插座50的对位。
34.此外，连接器30的根部配置有垫圈39。如果连接器30完全嵌合到插座50内，则插座50的前端50a与垫圈39抵接，连接器30与插座50之间被密封。
35.(第一变形例)接着，参照图6对第一变形例的电力转换器10a进行说明。图6是电力转换器10a的剖视图。图6的横截面与图5的横截面对应。
36.电力转换器10a的连接器130的形状和定位销126的长度与实施例的电力转换器10
不同。连接器130分为前端部131和基部132。基部132的外径比前端部131大。然而，基部132的外径略小于插座50的内径。连接器130和插座50均由树脂制成。
37.在电力转换器10a中，在一边保持电压转换器单元40的下表面41与逆变器单元20的上表面21相对的状态、一边将电压转换器单元40从逆变器单元20分离时，具有以下几何关系。
38.从双头螺栓25的前端25a到螺栓孔45为止的距离(螺栓-孔距离la)比从连接器130的前端130a到插座50的前端50a为止的距离(连接器-插座距离lb)短(la＜lb)。从定位销126的前端126a到定位孔46为止的距离(销-孔距离lc)比连接器-插座距离lb长(lb＜lc)。销-孔距离lc比从前端部131与基部132的边界133到插座50的前端50a为止的距离(边界-插座距离ld)短。即，la＜lb＜lc＜ld的关系成立。
39.此外，双头螺栓25与螺栓孔45之间的间隙(螺栓间隙ca)比连接器130的前端130a与插座50之间的间隙(连接器前端间隙cc)小。螺栓间隙ca比连接器130的基部132与插座50之间的间隙(连接器基部间隙cd)大(cd＜ca)。连接器基部间隙cd比定位销26与定位孔46之间的间隙(销间隙cb)大。即，cb＜cd＜ca＜cc的关系成立。
40.根据上述几何关系，在将电压转换器单元40组装到逆变器单元20时，连接器130顺利地嵌合到插座50。即，如果使电压转换器单元40靠近逆变器单元20，则在连接器130到达插座50之前，双头螺栓25插通螺栓孔45。连接器130和插座50在水平方向上以螺栓间隙ca以内的距离靠近。如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则连接器130的前端部131到达插座50。此时，定位销126未到达定位孔46。但是，由于连接器130和插座50在水平方向上正在以螺栓间隙ca以内的距离靠近，因此前端部131顺利地进入插座50。
41.由于螺栓间隙ca大于连接器基部间隙cd，这样连接器130不会顺利地进入插座50。
42.如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则在插座50的前端50a到达连接器130的边界133之前，定位销126到达定位孔46。如果定位销126进入定位孔46，则插座50和连接器130在水平方向上以销间隙cb的距离以内靠近。由于具有销间隙cb＜连接器基部间隙cd的关系，因此，如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则连接器130的基部132能够顺利地进入插座50。
43.在第一变形例的电力转换器10a中，在将电压转换器单元40和逆变器单元20合并时，能够更顺利地使连接器30和插座50嵌合。
44.此外，连接器130的根部配置有垫圈39。如果连接器130完全嵌合到插座50内，则插座50的前端50a与垫圈39抵接，连接器130与插座50之间被密封。垫圈也可以设置在连接器130的基部132的外周。
45.(第二变形例)接下来，参照图7，对第二变形例的电力转换器10b进行说明。图7是电力转换器10b的剖视图。图7的横截面与图5的横截面对应。
46.电力转换器10b的插座150的形状和定位销226的长度与实施例的电力转换器10不同。此外，连接器30与实施例的电力转换器10的连接器30相同。插座150分为前端部151和基部152。插座150为筒状，基部152的内径比前端部151大。基部152的内径略大于连接器30的外径。连接器30和插座150均由树脂制成。
47.在电力转换器10b中，在一边保持电压转换器单元40的下表面41与逆变器单元20的上表面21相对的状态、一边将电压转换器单元40从逆变器单元20分离时，具有以下几何
关系。
48.从双头螺栓25的前端25a到螺栓孔45为止的距离(螺栓-孔距离la)比从连接器30的前端30a到插座150的前端150a(前端部151)为止的距离(连接器-插座距离lb)短(la＜lb)。从定位销226的前端226a到定位孔46为止的距离(销-孔距离lc)比连接器-插座距离lb长(lb＜lc)。销-孔距离lc比从前端部151与基部152的边界153到连接器30的前端30a为止的距离(连接器-边界距离ld)短。即，la＜lb＜lc＜ld的关系成立。
49.此外，双头螺栓25与螺栓孔45之间的间隙(螺栓间隙ca)比插座150的前端151与连接器30之间的间隙(插座前端间隙cc)小。螺栓间隙ca比插座150的基部152与连接器30之间的间隙(插座基部间隙cd)大(cd＜ca)。插座基部间隙cd比定位销226与定位孔46之间的间隙(销间隙cb)大。即，cb＜cd＜ca＜cc的关系成立。
50.根据上述几何关系，在将电压转换器单元40组装到逆变器单元20时，连接器30顺利地嵌合到插座150。即，如果使电压转换器单元40靠近逆变器单元20，则在连接器30到达插座150之前，双头螺栓25插通螺栓孔45。连接器30和插座150在水平方向上以螺栓间隙ca以内的距离靠近。如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则插座150的前端部151到达连接器30的前端30a。此时，定位销126未到达定位孔46。但是，由于连接器30和插座150在水平方向上正在以螺栓间隙ca以内的距离靠近，因此，连接器30顺利地进入插座150的前端部151。
51.由于螺栓间隙ca大于插座基部间隙cd，这样连接器30不会顺利地进入插座150的基部152。
52.如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则在连接器30的前端30a到达插座150的边界153之前，定位销126到达定位孔46。如果定位销126进入定位孔46，则插座150和连接器30在水平方向上以销间隙cb的距离以内靠近。由于销间隙cb＜插座基部间隙cd，因此，如果使电压转换器单元40进一步靠近逆变器单元20，则连接器30能够顺利地进入插座150的基部152。
53.第二变形例的电力转换器10b与第一变形例的电力转换器10a相同，在将电压转换器单元40和逆变器单元20合并时，能够更顺利地使连接器30和插座50嵌合。
54.此外，连接器30的根部配置有垫圈39。如果连接器30完全嵌合到插座150内，则插座150的前端150a与垫圈39抵接，连接器30与插座150之间被密封。垫圈也可以设置在插座150的基部152的内周。
55.对实施例中说明的技术相关的注意点进行描述。逆变器单元20相当于第一电气单元的一例，电压转换器单元40相当于第二电气单元的一例。本说明书公开的技术也优选地应用于除电压转换器单元40和逆变器单元20以外的设备的组合。
56.以上，详细说明了本发明的具体例，但其仅为例示，并不限定要求保护的范围。权利要求书所记载的技术包括将以上所例示的具体例进行各种变形、变更后的内容。本说明书或说明书附图中所说明的技术要素能够单独或者通过各种组合而发挥其技术效用，并不限定于申请时权利要求书记载的组合。另外，本说明书或说明书附图所例示的技术能够同时实现多个目的，但对于仅实现其中一个目的这一点而言也具有技术效果。