特許第6859860号(P6859860)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6859860
(24)【登録日】2021年3月30日
(45)【発行日】2021年4月14日
(54)【発明の名称】電力変換装置、及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H02M 7/48 20070101AFI20210405BHJP
   H02M 3/155 20060101ALI20210405BHJP
【FI】
   H02M7/48 Z
   H02M3/155 Y
【請求項の数】8
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2017-116015(P2017-116015)
(22)【出願日】2017年6月13日
(65)【公開番号】特開2019-4562(P2019-4562A)
(43)【公開日】2019年1月10日
【審査請求日】2020年5月15日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】水野 幸憲
【審査官】 遠藤 尊志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2017−073948(JP,A)
【文献】 特開2016−077044(JP,A)
【文献】 特開2016−059167(JP,A)
【文献】 特開2015−070682(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02M 7/44−7/98
H02M 3/00−3/44
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体素子(20)を内蔵したモジュール本体部(21)と、該モジュール本体部から突出したモジュール制御端子(22)とを備える半導体モジュール(2)と、
上記モジュール制御端子に接続し上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御基板(3)と、
該制御基板に接続した電子部品(4)と、
上記半導体モジュールと上記制御基板と上記電子部品とを収容したケース(5)とを備え、
上記電子部品は、部品本体部(41)と、該部品本体部から上記モジュール制御端子の突出方向(Z)に突出した複数の信号端子(42)とを備え、該複数の信号端子は、上記突出方向に直交する配列方向(X)に配列しており、
上記制御基板には複数の貫通孔(30)が形成され、個々の貫通孔に上記信号端子を挿入してあり、
上記ケースには、上記突出方向に開口した開口部(50)が形成され、上記信号端子の先端(420)は、上記開口部よりも上記突出方向におけるケース内側に位置しており、
上記複数の貫通孔からなる貫通孔群(300)の、上記配列方向に隣り合う位置には、上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間(S1)と、その反対側の空間(S2)とを連通する連通空間(S)が形成されており、
上記配列方向における上記貫通孔群の長さをa、上記配列方向における上記貫通孔群と上連通空間との間隔をbとした場合、上記配列方向における上記連通空間の長さ(LX)はa+bより長い、電力変換装置(1)。
【請求項2】
個々の上記貫通孔の直径をcとした場合、上記連通空間の上記配列方向における長さはa+b+4(mm)以上であり、配列方向と上記突出方向との双方に直交する直交方向(Y)における上記連通空間の長さ(LY)は3c以上である、請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
複数の上記貫通孔群が上記直交方向に隣り合うように形成されており、上記直交方向に隣り合う2つの上記貫通孔の間隔(D)は3c以上とされている、請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
上記突出方向から見たとき、上記連通空間と上記制御基板との境界線(36)の一部は、上記貫通孔群を構成する上記複数の貫通孔の中心を通る直線(M)上に位置している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項5】
上記連通空間は、上記制御基板の側面(39)と上記ケースの側壁(51)との間に形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項6】
上記信号端子は上記制御基板にはんだ接続されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
上記半導体素子によって構成された電力変換回路(10)を用いて交流モータ(9)を駆動しており、上記ケースは上記交流モータに取り付けられている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換装置の製造方法であって、
上記ケースに上記半導体モジュールと上記電子部品とを収容し、上記制御基板を、上記突出方向において上記半導体モジュール及び上記電子部品に隣り合う位置に配置する基板配置工程と、
上記配列方向に延びる治具本体部(81)と、治具本体部に形成され上記信号端子に係合する位置決め係合部(82)と、上記治具本体部から上記突出方向に延びる支持部(83)とを備える治具を、ケース外側から上記連通空間に上記突出方向へ挿入し、上記治具本体部を上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間に位置させ、その後、上記治具を上記配列方向に移動させ、次いで上記治具を、上記突出方向と上記配列方向との双方に直交する直交方向に移動させることにより、上記位置決め係合部に上記信号端子を係合させ、該信号端子を上記貫通孔に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記制御基板を上記突出方向に移動させることにより、上記信号端子を上記貫通孔に挿入する挿入工程と、
を行う、電力変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、半導体素子の動作制御をする制御基板と、該制御基板に接続した電子部品とを備える電力変換装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、上記半導体素子の動作制御をする制御基板とを備えたものが知られている(下記特許文献1参照)。この電力変換装置では、半導体素子をスイッチング動作させることにより、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換している。
【0003】
また、電力変換装置は、電流センサ等の電子部品を備える。この電子部品は、上記制御基板に電気接続している。上記半導体モジュール、制御基板、電子部品は、ケースに収容されている。
【0004】
上記電力変換装置では、制御基板と電子部品とにそれぞれコネクタを設けてあり、これらのコネクタをワイヤによって接続してある(図26参照)。これにより、電子部品を制御基板に電気接続してある。
【0005】
しかしながら、上記電力変換装置は、外部から振動が加わると、ワイヤが揺動してコネクタに応力が加わり、コネクタが低寿命化する可能性が考えられる。そのため、電力変換装置の耐振性をより高めることが検討されている。例えば、制御基板に貫通孔を形成し、電子部品から信号端子を延出させて、上記貫通孔に挿入することが検討されている。このようにすると、電子部品と制御基板とを、剛性が高い信号端子によって接続できるため、耐振性を向上できると考えられる。
【0006】
また、近年、電力変換装置をより小型化することが望まれている。そのため、上記信号端子の先端を、ケースの開口部よりも、開口方向におけるケース内側に位置させることが検討されている(図1参照)。このようにすると、信号端子の先端が開口部からケース外側に突出しなくなるため、電力変換装置を小型化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2015−146290号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、電子部品の信号端子を制御基板の貫通孔に挿入する場合、電力変換装置の製造時に、信号端子を貫通孔に対して位置合わせする必要が生じる。そのため製造時に、位置決め用の治具をケース外側からケース内側に、上記開口方向に直交する方向から挿入して、信号端子を貫通孔に位置合わせする工程が必要になる。しかしながら、上述したように、信号端子の先端をケースの開口部よりも開口方向におけるケース内側に位置させた場合、治具をケース外から挿入しようとしても、ケースの側壁が邪魔になって挿入できない。
【0009】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、耐振性を向上でき、より小型化が可能な電力変換装置と、その製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第1の態様は、半導体素子(20)を内蔵したモジュール本体部(21)と、該モジュール本体部から突出したモジュール制御端子(22)とを備える半導体モジュール(2)と、
上記モジュール制御端子に接続し上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御基板(3)と、
該制御基板に接続した電子部品(4)と、
上記半導体モジュールと上記制御基板と上記電子部品とを収容したケース(5)とを備え、
上記電子部品は、部品本体部(41)と、該部品本体部から上記モジュール制御端子の突出方向(Z)に突出した複数の信号端子(42)とを備え、該複数の信号端子は、上記突出方向に直交する配列方向(X)に配列しており、
上記制御基板には複数の貫通孔(30)が形成され、個々の貫通孔に上記信号端子を挿入してあり、
上記ケースには、上記突出方向に開口した開口部(50)が形成され、上記信号端子の先端(420)は、上記開口部よりも上記突出方向におけるケース内側に位置しており、
上記複数の貫通孔からなる貫通孔群(300)の、上記配列方向に隣り合う位置には、上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間(S1)と、その反対側の空間(S2)とを連通する連通空間(S)が形成されており、
上記配列方向における上記貫通孔群の長さをa、上記配列方向における上記貫通孔群と上連通空間との間隔をbとした場合、上記配列方向における上記連通空間の長さ(LX)はa+bより長い、電力変換装置(1)にある。
【0011】
本発明の第2の態様は、上記電力変換装置の製造方法であって、
上記ケースに上記半導体モジュールと上記電子部品とを収容し、上記制御基板を、上記突出方向において上記半導体モジュール及び上記電子部品に隣り合う位置に配置する基板配置工程と、
上記配列方向に延びる治具本体部(81)と、治具本体部に形成され上記信号端子に係合する位置決め係合部(82)と、上記治具本体部から上記突出方向に延びる支持部(83)とを備える治具を、ケース外側から上記連通空間に上記突出方向へ挿入し、上記治具本体部を上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間に位置させ、その後、上記治具を上記配列方向に移動させ、次いで上記治具を、上記突出方向と上記配列方向との双方に直交する直交方向に移動させることにより、上記位置決め係合部に上記信号端子を係合させ、該信号端子を上記貫通孔に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記制御基板を上記突出方向に移動させることにより、上記信号端子を上記貫通孔に挿入する挿入工程と、
を行う、電力変換装置の製造方法にある。
【発明の効果】
【0012】
上記電力変換装置では、信号端子の先端を、ケースの上記開口部よりも上記突出方向におけるケース内側に位置させている。
そのため、信号端子が開口部よりもケース外側に突出しなくなり、電力変換装置をより小型化することができる。
【0013】
また、上記電力変換装置では、上記信号端子を、制御基板の貫通孔に挿入してある。
そのため、電子部品と制御基板とを、剛性が高い信号端子によって接続することができる。そのため、電力変換装置の耐振性を向上できる。
【0014】
このように、信号端子を貫通孔に挿入する場合、電力変換装置の製造時に、信号端子を貫通孔に対して位置合わせする必要が生じる。そのため本態様では、上記連通空間を形成してある。このようにすると、信号端子の位置決め用の治具を、ケース外側から、連通空間を介してケース内側へ突出方向に挿入し(図7図8参照)、その後、治具を配列方向に移動させ(図9図10参照)、さらに上記直交方向に移動させる(図13図14参照)ことができる。したがって、治具によって信号端子を位置合わせでき、信号端子を制御基板の貫通孔に挿入する作業を容易に行うことが可能になる。
【0015】
また、本態様では、連通空間の、配列方向における長さを、a+bより長くしてある。このようにすると、電力変換装置の製造時に、全ての信号端子の位置決めを行うために必要な長さの治具(すなわち、配列方向における長さがa+b以上である治具)を、ケース外側から、連通空間を介してケース内側に挿入できる。そのため、全ての信号端子を、治具によって位置決めすることができ、信号端子を上記貫通孔に挿入する作業を容易に行うことができる。
【0016】
なお、本形態では上述したように、信号端子の先端が、ケースの開口部よりも突出方向におけるケース内側に位置している。そのため、治具をケース外から、配列方向又は直交方向に挿入しようとしても、ケースの側壁が邪魔になって挿入できない。しかしながら、上記連通空間を形成すれば、治具を突出方向から挿入できる。そして、さらに治具を配列方向に移動させ、その後、直交方向へ移動させることにより、ケースの側壁が邪魔になることなく、治具を用いて信号端子の位置決めを行うことができる。
【0017】
また、本発明の第2の態様における、電力変換装置の製造方法では、上記基板配置工程と、上記位置合わせ工程と、上記挿入工程とを行う。位置合わせ工程では、治具を突出方向に挿入し、その後、配列方向に移動させ、さらに直交方向に移動させる。そのため、ケースの側壁が邪魔になることなく、治具を用いて信号端子の位置決めを容易に行うことができる。
【0018】
以上のごとく、上記態様によれば、耐振性を向上でき、より小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】実施形態1における、電力変換装置の断面図であって、図2のI-I断面図。
図2図1のII-II断面図。
図3図2のIII-III断面図。
図4図3から制御基板を取り除き、積層体等を省略して描いた図。
図5図2のV-V断面図。
図6】実施形態1における、基板配置工程の説明図。
図7】実施形態1における、位置合わせ工程の説明図であって、図8のVII-VII断面図。
図8図7のVIII矢視図。
図9図7に続く図。
図10図9のX矢視図。
図11図10のXI-XI断面図。
図12図11のXII-XII断面図。
図13図11に続く図。
図14図13のXIV-XIV断面図。
図15】実施形態1における、電力変換装置の回路図。
図16】実施形態2における、電力変換装置の断面図。
図17図16の要部拡大図。
図18】実施形態2における、電力変換装置の製造工程説明図。
図19図18に続く図。
図20図19のXX-XX断面図。
図21】実施形態3における、電力変換装置の断面図。
図22】実施形態3における、電力変換装置の製造工程説明図。
図23】実施形態4における、電力変換装置の製造工程説明図。
図24】実施形態5における、電力変換装置の製造工程説明図。
図25】実施形態6における、電力変換装置の断面図。
図26】比較形態における、電力変換装置の要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
(実施形態1)
上記電力変換装置に係る実施形態について、図1図15を参照して説明する。図1図3に示すごとく、本形態の電力変換装置1は、半導体モジュール2と、制御基板3と、電子部品4と、ケース5とを備える。半導体モジュール2は、半導体素子20を内蔵したモジュール本体部21と、該モジュール本体部21から突出したモジュール制御端子22とを備える。
【0021】
制御基板3は、モジュール制御端子22に接続している。制御基板3は、半導体素子20のスイッチング動作を制御する。
電子部品4は、制御基板3に接続している。電子部品4は、半導体モジュール2とは別に設けられている。本形態の電子部品4は、電流センサ4Iである。
半導体モジュール2と制御基板3と電子部品4とは、ケース5に収容されている。
【0022】
電子部品4は、部品本体部41と、複数の信号端子42とを備える。部品本体部41は、ホール素子等の電子素子49(図15参照)を内蔵している。信号端子42は、部品本体部41から、モジュール制御端子22の突出方向(Z方向)に突出している。複数の信号端子42は、Z方向に直交する配列方向(X方向)に配列している。個々の信号端子42は、モジュール制御端子22よりも長い。
【0023】
制御基板3には複数の貫通孔30が形成されている。個々の貫通孔30に信号端子42を挿入してある。
ケース5には、Z方向に開口した開口部50が形成されている。信号端子42の先端420は、開口部50よりもZ方向におけるケース内側に位置している。
【0024】
図2図3に示すごとく、複数の貫通孔30からなる貫通孔群300の、X方向に隣り合う位置には、Z方向における制御基板3よりも部品本体部4側の空間S1と、その反対側の空間S2とを連通する連通空間Sが形成されている。
【0025】
図8に示すごとく、X方向における貫通孔群300の長さをa、X列方向における貫通孔群300と連通空間Sとの間隔をbとした場合、連通空間Sの、X方向における長さLXはa+bより長い。
【0026】
より詳しくは、連通空間Sの、X方向における長さLXは、a+b+4(mm)以上とされている。また、貫通孔30の直径をcとした場合、X方向とZ方向との双方に直交する直交方向(Y方向)における連通空間Sの長さLYは、3c以上とされている。
【0027】
図8に示すごとく、本形態では複数の貫通孔30を、2列に配列してある。すなわち、制御基板3に、第1貫通孔群300aと第2貫通孔群300bとの、2つの貫通孔群300を形成してある。第1貫通孔群300aに隣り合う位置に、第1連通空間Saが形成されている。また、第2貫通孔群300bに隣り合う位置に、第2連通空間Sbが形成されている。これら2つの連通空間a,Sbは連結している。
【0028】
本形態の電力変換装置1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図15に示すごとく、本形態の電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2と、昇圧用のリアクトル15と、フィルタコンデンサ141と、平滑コンデンサ142とを備える。個々の半導体モジュール2には、半導体素子20(IGBT)が内蔵されている。リアクトル15と、フィルタコンデンサ141と、一部の半導体モジュール2aとによって、昇圧回路101を構成してある。また、他の一部の半導体モジュール2bと、平滑コンデンサ142とによって、インバータ回路102を構成してある。昇圧回路101を用いて、直流電源16の電圧を昇圧し、インバータ回路102を用いて、昇圧後の直流電力を交流電力に変換している。これにより、交流モータ9を駆動し、上記車両を走行させている。
【0029】
半導体モジュール2と交流モータ9とを繋ぐ交流バスバー12(12U,12V,12)には、ホール素子49H(電子素子41)が取り付けられている。個々のホール素子49Hを用いて、交流バスバー12を流れる電流を測定している。また、リアクトル15と半導体モジュール2aとの間にもホール素子49HAが取り付けられている。このホール素子49HAを用いて、昇圧前の電流を測定している。さらに、インバータ回路102にもホール素子49HBが取り付けられている。このホール素子49HBを用いて、昇圧後の電流を測定している。これらのホール素子49Hは、上述した電子部品4(電流センサ4I)の部品本体部41に内蔵されている。このように、本形態の電子部品4は、複数個のホール素子49Hを内蔵しているため、制御基板3に接続するための信号端子42を複数本、備えている(図2図5参照)。
【0030】
図1に示すごとく、半導体モジュール2は、半導体素子20を内蔵したモジュール本体部21と、該モジュール本体部21から突出したモジュール制御端子22と、複数のパワー端子23とを備える。パワー端子23は、Z方向における、モジュール制御端子22の突出側とは反対側に突出している。制御基板3には、複数のモジュール用貫通孔38が形成されている。個々のモジュール用貫通孔38に、モジュール制御端子22が挿入されている。モジュール制御端子22の長さは短いため、電力変換装置1を製造する際に、治具8(図7参照)を用いて位置合わせしなくても、モジュール制御端子22をモジュール用貫通孔38に挿入することができる。
【0031】
パワー端子23には、交流モータ9に電気接続される交流端子23Aと、直流電圧が加わる正極端子23P及び負極端子23Nがある。交流端子23Aには上記交流バスバー12が接続されており、この交流バスバー12に、電子部品4(電流センサ4I)が取り付けられている。
【0032】
図1に示すごとく、本形態では、電力変換装置1を交流モータ9に取り付けてある。そのため、電力変換装置1には高い耐振性が要求される。また、ケース5には、隔壁部58が形成されている。この隔壁部58に、制御基板3を支持するための支柱57を複数本(図4参照)形成してある。これにより、制御基板3を隔壁部58に強固に保持し、耐振性を高めている。
【0033】
また、制御基板3は、ケース5の開口部50よりも、Z方向におけるケース内側に配されている。開口部50は、カバー59によって塞がれている。このカバー59の内部にも、図示しない別の部品が配される。
【0034】
図5に示すごとく、本形態では、複数の半導体モジュール2と、該半導体モジュール2を冷却する冷却管7とを積層して、積層体7を形成してある。X方向に隣り合う2本の冷却管7は、連結管71によって連結されている。連結管71は、Y方向における冷却管7の両端に配されている。また、X方向における一端に位置する端部冷却管7aには、冷媒74を導入するための導入管72と、冷媒74を導出するための導出管73とが取り付けられている。導入管72から冷媒74を導入すると、冷媒74は連結管71を通って全ての冷却管7を流れ、導出管73から導出される。これにより、半導体モジュール2を冷却している。
【0035】
また、ケース5内にはコンデンサモジュール14が配されている。コンデンサモジュール14は、上述したフィルタコンデンサ141及び平滑コンデンサ142を内蔵している。このコンデンサモジュール14と積層体11との間に、加圧部材13(板ばね)を配置してある。この加圧部材13によって積層体をケース5の側壁51に向けて加圧している。これによって、冷却管7と半導体モジュール2との接触圧を確保すると共に、積層体11をケース5内に固定してある。
【0036】
次に、電力変換装置1の製造方法について説明する。本形態では、電力変換装置1を製造する際に、基板配置工程(図6参照)と、位置合わせ工程(図7〜14参照)と、挿入工程(図2参照)とを行う。
図6に示すごとく、基板配置工程では、ケース5に半導体モジュールと電子部品4とを収容する。そして、制御基板3を、Z方向において半導体モジュール2及び電子部品4に隣り合う位置に配置する。
【0037】
図7図8に示すごとく、本形態の治具8は、治具本体部81と、位置決め係合部82と、支持部83とを備える。治具本体部81はX方向に延出している。この治具本体部81に、位置決め係合部82が形成されている。支持部83は、治具本体部81からZ方向に延出している。
【0038】
図7図8に示すごとく、位置決め工程では治具8を、ケース外側から、連通空間SにZ方向へ挿入し、治具本体部81をZ方向における制御基板3よりも部品本体部41側の空間S1に位置させる。その後、図9図10に示すごとく、治具8をX方向に移動させ、制御基板の側面39に支持部83を当接させる。次いで、図11図14に示すごとく、治具8をY方向に移動させる。これにより、位置決め係合部82に信号端子42を係合させ、信号端子42を貫通孔30に位置合わせする。
【0039】
その後、制御基板3をZ方向に移動させる。これにより、図2に示すごとく、個々の信号端子42を貫通孔30に挿入する。
【0040】
図10に示すごとく、本形態では、複数の信号端子42を2列に配列している。各列の信号端子42は、図10図14に示すごとく、それぞれ一対の治具8によって挟持される。
【0041】
治具8は、上述したように、治具本体部81と、位置決め係合部82と、支持部83とを備える。図12に示すごとく、位置決め係合部82は、三角形状に切り欠かれた形状に形成されている。図11に示すごとく、信号端子42を挟持する一対の治具8は、Z方向における位置が互いに異なる。
【0042】
図13図14に示すごとく、各治具8をY方向に移動させると、信号端子42が位置決め係合部82に係合する。また、一対の治具8によって信号端子42が挟持される。そのため、信号端子42のX方向位置、およびY方向位置がそれぞれ定まる。この状態で、制御基板3をZ方向に移動させ、信号端子42を貫通孔30に挿入する(図2参照)。その後、信号端子42と制御基板3とをはんだ付けする。
【0043】
本形態の作用効果について説明する。図1図2に示すごとく、本形態では、信号端子42の先端420が、ケース5の開口部50よりも、Z方向におけるケース内側に位置している。
そのため、信号端子42が開口部50からケース外側に突出しなくなり、電力変換装置1をより小型化することができる。
【0044】
また、本形態では上記信号端子42を、制御基板3の貫通孔30に挿入してある。
そのため、電子部品4と制御基板3とを、剛性が高い信号端子42によって接続することができる。したがって、電力変換装置1の耐振性を向上できる。すなわち、仮に図26に示すごとく、電子部品4と制御基板3とにそれぞれコネクタ97,98を設け、ワイヤ99及びコネクタ97,98を介して、電子部品4と制御基板3とを電気接続したとすると、外部から振動が加わったときにワイヤ99が揺動し、コネクタ97,98に応力が加わる可能性が考えられる。そのため、コネクタ97,98が低寿命化する可能性が考えられる。しかしながら、本形態のように剛性が高い信号端子42を用いれば、外部から振動が加わっても信号端子42は揺動しにくいため、制御基板3等に応力が加わることを抑制できる。そのため、電力変換装置1の耐振性を向上できる。
【0045】
なお、本形態のように、信号端子42を貫通孔30に挿入する場合、電力変換装置1の製造時に、信号端子42を貫通孔30に対して位置合わせする必要がある。そのため本形態では、上記連通空間Sを形成してある。このようにすると、信号端子42の位置決め用の治具8を、ケース外側から、連通空間Sを介してケース内側にZ方向へ挿入し(図7図8参照)、その後、治具8をX方向に移動させ(図9図10参照)、さらにY方向に移動させる(図13図14参照)ことができる。したがって、治具8によって信号端子42を位置合わせでき、信号端子42を制御基板3の貫通孔30に挿入する作業を容易に行うことが可能になる。
【0046】
また、本態様では、連通空間Sの、X方向における長さLXを、a+bより長くしてある。このようにすると、電力変換装置1の製造時に、全ての信号端子42の位置決めを行うために必要な長さの治具(すなわち、X方向における長さがa+b以上である治具8)を、ケース外側から、連通空間Sを介してケース内側に挿入できる。そのため、全ての信号端子42を、治具8によって位置決めすることができ、信号端子を上記貫通孔に挿入する作業を容易に行うことができる。
すなわち、仮に、連通空間SのX方向長さLXがa+bより短かったとすると、治具本体部81の長さは少なくともa+bは必要であるため、治具8を連通空間Sに挿入できなくなる。しかしながら、連通空間SのX方向長さLXをa+bより長くしておけば、治具8を連通空間Sに挿入できる。
【0047】
なお、本形態では上述したように、信号端子42の先端420が、ケース5の開口部50よりもZ方向におけるケース内側に位置している。そのため、治具8をケース外から、X方向又はY方向に挿入しようとしても、ケース5の側壁51が邪魔になって挿入できない。しかしながら、連通空間Sを形成すれば、図7図8に示すごとく、治具8をZ方向から挿入できる。そして、さらに治具8をX方向に移動させ(図9図10参照)、その後、Y方向へ移動させる(図13図14)ことにより、ケース5の側壁51が邪魔になることなく、治具8を用いて信号端子42の位置決めを容易に行うことができる。
【0048】
また、本形態における電力変換装置の製造方法では、上記基板配置工程(図6参照)と、上記位置合わせ工程(図7図14参照)と、上記挿入工程(図2参照)とを行う。位置合わせ工程では、治具をZ方向に挿入し、その後、X方向に移動させ、さらにY方向に移動させる。そのため、ケース5の側壁51が邪魔になることなく、治具8を用いて信号端子42の位置決めを容易に行うことができる。
【0049】
また、本形態では、連通空間Sの、X方向における長さLXをa+b+4(mm)以上としてある。
この場合、治具8によって信号端子42の位置決めを確実に行うことができる。すなわち、図8に示すごとく、治具本体部81のX方向長さは少なくともa+b必要である。また、支持部83のX方向長さは、加工精度の関係から、4mm以上必要になることが多い。したがって、連通空間SのX方向長さLXをa+b+4(mm)以上とすれば、治具本体部81のX方向長さをa+bとし、支持部83のX方向長さを4mmとした場合でも、治具8を連通空間Sに挿入することができる。そのため、治具8を用いて、信号端子42の位置合わせ作業を確実に行うことができる。
【0050】
また、本形態では、個々の連通空間SのY方向長さLYを3c以上としてある。
そのため、信号端子42の位置合わせ作業をより確実に行うことができる。すなわち、仮に、連通空間SのY方向長さLYが3c未満であったとすると、治具8をX方向に移動させたときに(図10参照)、治具8が信号端子42に当接する可能性が考えられる。しかしながら、Y方向長さLYを3c以上にしておけば、治具8を信号端子42からY方向に充分に離すことができるため、このような不具合を抑制できる。
【0051】
また、図3に示すごとく、本形態の連通空間Sは、制御基板3の側面39とケース5の側壁51との間に形成されている。
後述するように、連通空間Sは、制御部3に貫通形成(図16参照)することも可能であるが、この場合、制御基板3の加工が困難になる可能性が考えられる。しかしながら、制御基板3の側面39と側壁51との間に連通空間Sを形成すれば、制御基板3をより容易に製造できる。
【0052】
また、図8に示すごとく、本形態では、複数の貫通孔群300がY方向に隣り合うように形成されている。Y方向に隣り合う2つの貫通孔30の間隔Dは3c以上とされている。
そのため、各貫通孔30に挿入される、信号端子42のY方向間隔を充分に広げることができる。したがって、治具8をX方向に移動させたときに、治具8がY方向において隣に配された信号端子42に当接する不具合を抑制できる。
【0053】
また、本形態では、信号端子42を制御基板3にはんだ接続してある。
そのため、制御基板3をより小型化できる。すなわち、信号端子42を貫通孔30に挿入し、その後、図示しないコネクタを挿し込むことにより、信号端子42を制御基板3に電気接続することも可能であるが、この場合、コネクタを挿し込んだときに生じる力によって、制御基板3が撓み、貫通孔30の近傍に搭載した抵抗やマイコン等の搭載部品に応力が加わる可能性がある。そのため、貫通孔30の近傍に搭載部品を配置できず、制御基板3が大型化しやすくなる。しかしながら、本形態のように信号端子42を制御基板3にはんだ付けすれば、制御基板3に応力が加わる不具合を抑制でき、貫通孔30の近傍に上記搭載部品を配置できる。そのため、制御基板3を小型化できる。
本形態では図3に示すごとく、貫通孔群300の近傍に連通空間Sを形成してあるため、この、連通空間Sを形成した位置には、制御基板3を支持する支柱57を配置できない。したがって、上記コネクタ用いると、コネクタ挿入時に制御基板3が撓み、信号端子42の近傍に配置した搭載部品に応力が加わる問題が特に生じやすい。しかしながら、信号端子42と制御基板3とをはんだ付けすれば、制御基板3が撓む不具合を抑制でき、上記問題を抑制できる。
【0054】
また、図15に示すごとく、本形態では、半導体素子20によって構成された電力変換回路10を用いて交流モータ9を駆動している。そして、図1に示すごとく、この交流モータ9に電力変換装置1のケース5を取り付けてある。
この場合、交流モータ9から電力変換装置1に大きな振動が伝わるため、電力変換装置1の耐振性を高める必要性が特に高い。したがって、電子部品4と制御基板3とを、剛性が高い信号端子42を介して接続し、耐振性を高めたことによる効果は大きい。
【0055】
また、図1に示すごとく、本形態では、信号端子42が、モジュール制御端子22よりも長くなっている。
そのため、電力変換装置1を製造する際に、信号端子42の変位が大きく、信号端子42の位置決め作業を行う必要性が特に高い。したがって、上記連結空間Sを形成し、位置決め用の治具8を挿入できるようにした効果は大きい。
【0056】
以上のごとく、本形態によれば、耐振性を向上でき、より小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
【0057】
なお、本形態では、電子部品4として電流センサ4Iを用いたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、例えば平滑コンデンサ142(図15参照)の電圧を測定する電圧センサを、電子部品4として用いることもできる。
【0058】
以下の実施形態については、図面に用いた符号のうち、実施形態1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態1と同様の構成要素等を表す。
【0059】
(実施形態2)
本形態は、連通空間Sの構成を変更した例である。図16に示すごとく、本形態では、連通空間Sを、制御基板3に貫通形成してある。また、本形態の制御基板3は、2個の連通空間S(Sa,Sb)と、2個の貫通孔群300(300a,300b)とを備える。個々の連通空間Sは、各貫通孔群300の、X方向に隣り合う位置に形成されている。
【0060】
図17に示すごとく、連通空間Sと制御基板3との境界線36の一部は、複数の貫通孔30の中心を通る直線M上に位置している。連通空間SのX方向長さLXは、実施形態1と同様に、a+b+4(mm)以上とされている。また、連通空間SのY方向長さLYは、3c以上となっている。
【0061】
電力変換装置1を製造する際には、実施形態1と同様に、基板配置工程と、位置合わせ工程と、挿入工程とを行う。本形態の治具8は、実施形態1と同様に、治具本体部81と、位置決め係合部82と、支持部83とを備える。また、本形態では図18図20に示すごとく、個々の信号端子42を、それぞれ一個の治具8によって位置決めする。位置合わせ工程を行う前に、図18に示すごとく、個々の信号端子42に力を加え、信号端子42を、Y方向における連通空間S側に変位させておく。
【0062】
位置合わせ工程では、図18に示すごとく、まず、治具8をZ方向に移動させ、連通空間Sからケース5内に挿入する。その後、図19に示すごとく、治具8をX方向に移動させ、さらに、図20に示すごとく、Y方向へ移動させる。これにより、信号端子42を位置決め係合部82に係合させ、信号端子42の位置合わせをする。次いで、制御基板3をZ方向に移動させ、信号端子42を貫通孔30に挿入する。
【0063】
本形態の作用効果について説明する。図17に示すごとく、本形態では、Z方向から見たとき、連通空間Sと制御基板3との境界線36の一部が、複数の貫通孔30の中心を通る直線M上に位置している。すなわち、連通空間Sを、Y方向において、直線Mの一方側にのみ形成してある。
そのため、連通空間Sの面積を最小限にすることができ、連通空間Sの近傍に他の部品を搭載することができる。したがって、制御基板4を小型化しやすい。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
【0064】
(実施形態3)
本形態は、連通空間Sの構成を変更した例である。図21図22に示すごとく、本形態では実施形態2と同様に、連通空間Sを、制御基板3に貫通形成してある。また、第1貫通孔群300aに隣り合う位置に形成された第1連通空間Saと、第2貫通孔群300bに隣り合う位置に形成された第2連通空間Sbとを連結してある。
【0065】
実施形態2と同様に、連通空間Sと制御基板3との境界線36の一部は、複数の貫通孔30の中心を通る直線M上に位置している。また、本形態では、実施形態1と同様に、各連通空間Sa,SbのX方向長さLXをa+b+4(mm)以上とし、Y方向長さLYを3c以上としてある。
【0066】
個々の信号端子42は、1個の治具8によって位置決めされる。位置合わせ工程を行う前に、信号端子42に力を加え、個々の信号端子42を、Y方向において貫通孔30よりも連通空間S側に変位させておく。そして、位置合わせ工程において、治具8を用いて、信号端子42をY方向に変位させ、信号端子42を貫通孔30に対して位置決めする。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
【0067】
(実施形態4)
本形態は、貫通孔群300の構成を変更した例である。図23に示すごとく、本形態では、制御基板3に1つの貫通孔群300しか形成していない。X方向において貫通孔群300に隣り合う位置に、連通空間Sを形成してある。連通空間Sは、制御基板3に貫通形成されている。また、本形態では実施形態2と同様に、連通空間Sと制御基板3との境界線36の一部は、複数の貫通孔30の中心を通る直線M上に位置している。また、実施形態1と同様に、連通空間SのX方向長さLXはa+b+4(mm)以上とされており、Y方向長さLYは3c以上とされている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
【0068】
(実施形態5)
本形態は、貫通孔群300の構成を変更した例である。図24に示すごとく、本形態では、第1貫通孔群300aと第2貫通孔群300bとが平行になっていない。すなわち、第1貫通孔群300aを構成する複数の貫通孔30の配列方向X1と、第2貫通孔群300bを構成する複数の貫通孔30の配列方向X2とは、互いに平行にされていない。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
【0069】
(実施形態6)
本形態は、電子部品4(電流センサ4I)の構成を変更した例である。図25に示すごとく、本形態では、部品本体部41の全ての部位が、Z方向において、冷却管7よりも交流モータ9側に配されている。
【0070】
このように構成した場合、信号端子42が特に長くなりやすい。そのため、電力変換装置1を製造する際、信号端子42の変位が大きく、信号端子42を貫通孔30に挿入しにくい。したがって、連通空間S(図3参照)を形成し、治具8を用いて信号端子42を貫通孔30に位置合わせできるようにした効果は大きい。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
【符号の説明】
【0071】
1 電力変換装置
2 半導体モジュール
22 モジュール制御端子
3 制御基板
30 貫通孔
4 電子部品
42 信号端子
5 ケース
S 連通空間
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
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