JP2005204417A - 電力変換装置の電源配線構造 - Google Patents

Abstract

【目的】 大電流に対応でき、且つ、はんだ付けにより電気部品を実装できる電力変換装置の電源配線構造を提供することを目的とする。
【構成】 絶縁層８ｃとこれを挟む２枚の金属板８ａ、８ｂとからなるリードバー８と、所定の絶縁距離だけ隔てて配された２枚の金属板９ａ、９ｂからなるリードバー９と、を絶縁層８ｃと金属板８ａ、８ｂの積層方向と同方向に重ね、互いに接する２枚の金属板８ｂ、９ａと、これらから絶縁された金属板８ａ、９ｂとの極性が逆になるようにバッテリ１５に接続する。これにより、リードバー８、９間の絶縁層を省略する。さらに、金属板８ａ、８ｂは電気部品Ｃをはんだ付け可能な板厚に形成し、これらの金属板に電気部品Ｃをはんだ付けで実装する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業車両などに搭載される電力変換装置の電源配線構造に関する。

一般に、バッテリフォークリフトなどの電源であるバッテリを搭載した産業車両においては、走行装置や作業装置に供給する電流を制御するために電力変換装置が搭載される。電力変換装置には、電源と複数の半導体回路を接続する電源配線構造が設けられ、この電源配線構造は、電源の異なる極性にそれぞれ接続されるリードバーを備え、これらリードバーに電源平滑用コンデンサ、サージ吸収用コンデンサなどの部品が実装されている（下記特許文献参照）。
特開２００１−１４４４６６号公報

ところで、大電流を流すために分厚い銅板からなるリードバーを採用すると、この種のリードバーは、熱拡散性が高いためにはんだ付けによる部品実装ができず、ビス止めというコストの高い実装技術によらなければ上記コンデンサなどの電気部品をリードバーに実装できないという問題がある。

本発明はこの問題を解決し、大電流に対応でき、且つ、はんだ付けにより電気部品を実装できる電力変換装置の電源配線構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本第１の発明は、絶縁層と該絶縁層を挟む２枚の金属板からなるリードバーと、所定の絶縁距離だけ隔てて配された２枚の金属板からなるリードバーとを、上記絶縁層と金属板の積層方向と同方向に重ね、互いに接する２枚の金属板と、これら２枚の金属板からそれぞれ絶縁されている２枚の金属板とを互いの極性が逆になるように電源に接続することを特徴とする技術的手段を採用する。

本第１の発明によれば、各リードバーには電源の互いに異なる極性に接続される２枚の金属板が設けられるため、各極性の金属板の断面積（板厚）は上下に重ねられる各リードバーの一方の金属板の断面積（板厚）の合計となる。ここで、絶縁層を挟む金属板の板厚をはんだ付けによる部品実装が可能な板厚に形成して、このリードバーに電気部品をはんだ付けで実装することにより、断面積（板厚）を確保しつつ、電源配線構造への部品実装コストを削減することができる。

又、上記の目的を達成するため、本第２の発明は、絶縁層と該絶縁層を挟む２枚の金属板からなるリードバーを、上記絶縁層と金属板の積層方向と同方向に複数枚重ね、互いに接する２枚の金属板と、これら２枚の金属板からそれぞれ絶縁層により絶縁されている２枚の金属板とを互いの極性が逆になるように電源に接続することを特徴とする技術的手段を採用する。

本第２の発明によれば、１枚のリードバーには電源の互いに異なる極性に接続される２枚の金属板が設けられ、このリードバーを複数枚用いるため、各極性の金属板の断面積（板厚）は上下に重ねられる各リードバーの一方の金属板の断面積（板厚）の合計となる。ここで、積層方向の一端のリードバーの金属板の板厚をはんだ付けによる部品実装が可能な板厚に形成して、このリードバーに電気部品をはんだ付けで実装することにより、断面積（板厚）を確保しつつ、電源配線構造への部品実装コストを削減することができる。

尚、本第１及び第２の発明によれば、積層する２枚のリードバーの互いに接する金属板は同じ極性にしているので、リードバーの間に挟む絶縁層を省略することができ、電力変換装置の組立作業性を高めることができると共に、組立コストを安価にできる。

本第１及び第２の発明によれば、リードバーを複数枚重ねているため、各極性の金属板の断面積（板厚）を確保でき、大電流を流す場合であっても問題なく対応させることができる。又、積層させたリードバーの金属板にはんだ付けによる部品実装が可能となるので、部品実装コストを削減できる。更に、積層方向に接して重なり合う２枚のリードバーの互いに対向する面の金属板は同じ極性になるので、リードバーの間の絶縁層を省略して、電源配線構造の組立手数と組立時間の両面から組立作業性を高めることができると共に、組立コストを削減できる。

以下、本発明の実施例に係る電力変換装置の電源配線構造を図面に基づいて具体的に説明する。

図５に示すように、この実施例１に係る電力変換装置１を搭載するバッテリフォークリフト１０は、車体１１の前部に左右の前輪１２を、後部に右の後輪１３を備え、車体１１の前部に荷役装置１４を支持している。車体１１の中央部にはバッテリ１５が搭載され、このバッテリ１５から供給される電力で前輪１２を駆動する走行モータと、荷役装置１４へ作動油を供給するポンプを駆動する油圧モータを作動させる。バッテリ１５を収納するバッテリルーム１６の後側に設けた機器収納室１７に電力変換装置１が収納され、バッテリルーム１６の前側に設けた運転台１８に配置したアクセル１９を操作することにより、バッテリ１５から走行モータに供給される電力を電力変換装置１で制御し、又、運転台１８に配置した操作レバー２０を操作することにより、バッテリ１５から油圧モータに供給される電力を電力変換装置１で制御する。

図６と図７に示すように、この実施例１に係る電力変換装置１は、バッテリルーム１６と機器収納室１７との仕切り壁２１に固定されるヒートシンク２と、このヒートシンク２の後面に固定される６個の半導体回路３と、これらの半導体回路３をバッテリ１５に接続する電源配線構造４を備える。６個の半導体回路３は、上下に適当な間隔を置いた２列に３個ずつ横に並べてヒートシンク２に固定され、電源配線構造４が上下２列の半導体回路３の間の空間を後方から覆うようにしてこれらの半導体回路３の後面に設けた負極入力端子５と正極入力端子６にボルト７により固定される。又、半導体回路３の出力端子３ａは、それぞれ出力リード３ｂを介して対応する負荷、即ち、走行モータ及び油圧モータに接続される。

図１と図２に示すように、電源配線構造４は、前後方向に重ねられる２枚のリードバー８、９からなり、リードバー８は、２枚の金属板８ａ、８ｂとこれらに前後を挟まれる絶縁層８ｃとを備え、リードバー９は、前後方向に所定の絶縁距離だけ隔てて配された２枚の金属板９ａ、９ｂを備える。金属板８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは導電性の良好な銅板で、絶縁層８ｃは非導電性合成樹脂フィルムで製作され、絶縁層８ｃは金属板８ａ、８ｂに例えば接着剤で固着される。尚、絶縁層８ｃは金属板８ａ、８ｂの端縁が重なる線（図２に２点鎖線で示す。）から上下左右に若干はみ出す大きさを有する長方形に形成してあり、この絶縁層８ｃを挟むことで金属板８ａ、８ｂが確実に絶縁されるようにしている。

図２に示すように、後側のリードバー８の後側の金属板８ａの左端部にはバッテリ１５の正極に正極バッテリコード（図示せず）を介して接続される正極バッテリ接続端子８ｄが連設され、該金属板８ａの上下両端縁には各半導体回路３の正極入力端子６に接続される正極分岐リード８ｇが連設される。又、後側のリードバー８の前側の金属板８ｂの左端部にはバッテリ１５の負極に負極バッテリコード（図示せず）を介して接続される負極バッテリ接続端子８ｆが連設され、該金属板８ｂの上下の両端縁には各半導体回路３の負極入力端子５に接続される負極分岐リード８ｅが連設される。

これに対して、前側のリードバー９の後側の金属板９ａの左端部にはバッテリ１５の負極に負極バッテリコード（図示せず）を介して接続される負極バッテリ接続端子９ｆが連設され、該金属板９ａの上下両端縁には各半導体回路３の負極入力端子５に接続される負極分岐リード９ｅが連設される。又、前側のリードバー９の前側の金属板９ｂの左端部にはバッテリ１５の正極に正極バッテリコード（図示せず）を介して接続される正極バッテリ接続端子９ｄが連設され、該金属板９ｂの上下両端縁には各半導体回路３の正極入力端子６に接続される正極分岐リード９ｇが連設される。

尚、図１に示すように、各金属板８ａ、８ｂ、９ａ及び絶縁層８ｃには電気部品Ｃから突出して設けられている正極、負極の各端子が通される貫通穴が設けられているが、図２においてはこれら貫通穴を省略してある。又、図６において、後側リードバー８の前側の金属板８ｂは負極バッテリ接続端子８ｆ及び各負極分岐リード８ｇを除いて後側の金属板８ａと重複するので、絶縁層８ｃから突出する部分、即ち、負極バッテリ接続端子８ｆ及び各負極分岐リード８ｇのみを図示している。

さて、後側のリードバー８の金属板８ａ、８ｂの板厚は、はんだ付けによる部品実装が可能な板厚（例えば１ｍｍ）に形成されて、この後側リードバー８にはんだ付けにてコンデンサなどの電気部品Ｃが実装される。すなわち、電気部品Ｃの正極端子が金属板８ａに設けられた貫通穴に通された状態で金属板８ａにはんだ付けされ、負極端子が金属板８ａ、絶縁層８ｃ、金属板８ｂに設けられた貫通穴にそれぞれ通された状態で金属板８ｂにはんだ付けされている。又、互いに対向する後側リードバー８の前側金属板８ｂと、前側リードバー９の後側金属板９ａをバッテリ１５の負極に接続するので、２枚のリードバー８、９の間に絶縁層は挟まれず、リードバー８、９を前後方向に絶縁距離だけ隔てて配置することもない。

このようにして、電気部品Ｃを後側リードバー８にはんだ付けすることにより、ビス止めなどに比べ電気部品Ｃの実装コストを安価に抑えることができる。又、リードバー８、９間用の絶縁層を削減して、電力変換装置１の組立作業の手数と組立時間を削減し、作業性を高めることができると共に、組立コストを削減することができる。もちろん、２枚のリードバー８、９を用いているため、後側リードバー８の金属板８ａ、８ｂの板厚を薄く形成しても、前側リードバー９の金属板９ａ、９ｂの板厚を分厚く形成して、必要とされる各極性の金属板の断面積（板厚）を確保できる。

図６と図７に示すように、この実施例２に係る電力変換装置１も、上記実施例１と同様に、ヒートシンク２と、このヒートシンク２の後面に固定される６個の半導体回路３とを備え、更にこれらの半導体回路３をバッテリ１５に接続する電源配線構造４を備える。６個の半導体回路３は、上下に適当な間隔を置いた２列に３個ずつ横に並べてヒートシンク２に固定され、電源配線構造４が上下２列の半導体回路３の間の空間を後方から覆うようにしてこれらの半導体回路３の後面に設けた負極入力端子５と正極入力端子６にボルト７により固定される。又、半導体回路３の出力端子３ａは、それぞれ出力リード３ｂを介して対応する負荷、即ち、走行モータ及び油圧モータに接続される。

図３と図４に示すように、電源配線構造４は、前後方向に重ねられる２枚のリードバー８、９からなり、リードバー８は、２枚の金属板８ａ、８ｂとこれらに前後を挟まれる絶縁層８ｃとを備え、リードバー９は、２枚の金属板９ａ、９ｂとこれらに前後を挟まれる絶縁層９ｃとを備える。金属板８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは導電性の良好な銅板で、絶縁層８ｃ、９ｃは非導電性合成樹脂フィルムで製作され、絶縁層８ｃは金属板８ａ、８ｂに、絶縁層９ｃは金属板９ａ、９ｂに例えば接着剤で固着される。

尚、後側のリードバー８の絶縁層８ｃと前側のリードバー９の絶縁層９ｃとは同様に構成され、絶縁層８ｃ（９ｃ）は金属板８ａ、８ｂ（９ａ、９ｂ）の端縁が重なる線（図４に２点鎖線で示す。）から上下左右に若干はみ出す大きさを有する長方形に形成してあり、各リードバー８、９において金属板８ａと８ｂ、金属板９ａと９ｂが確実に絶縁されるようにしている。

図４に示すように、後側のリードバー８の後側の金属板８ａの左端部にはバッテリ１５の正極に正極バッテリコード（図示せず）を介して接続される正極バッテリ接続端子８ｄが連設され、該金属板８ａの上下両端縁には各半導体回路３の正極入力端子６に接続される正極分岐リード８ｇが連設される。又、後側のリードバー８の前側の金属板８ｂの左端部にはバッテリ１５の負極に負極バッテリコード（図示せず）を介して接続される負極バッテリ接続端子８ｆが連設され、該金属板８ｂの上下の両端縁には各半導体回路３の負極入力端子５に接続される負極分岐リード８ｅが連設される。

これに対して、前側のリードバー９の後側の金属板９ａの左端部にはバッテリ１５の負極に負極バッテリコード（図示せず）を介して接続される負極バッテリ接続端子９ｆが連設され、該金属板９ａの上下両端縁には各半導体回路３の負極入力端子５に接続される負極分岐リード９ｅが連設される。又、前側のリードバー９の前側の金属板９ｂの左端部にはバッテリ１５の正極に正極バッテリコード（図示せず）を介して接続される正極バッテリ接続端子９ｄが連設され、該金属板９ｂの上下両端縁には各半導体回路３の正極入力端子６に接続される正極分岐リード９ｇが連設される。

尚、図３に示すように、各金属板８ａ、８ｂ、９ａ及び絶縁層８ｃには電気部品Ｃから突出して設けられている正極、負極の各端子が通される貫通穴が設けられているが、図４においてはこれら貫通穴を省略してある。

さて、後側のリードバー８の金属板８ａ、８ｂの板厚は、はんだ付けによる部品実装が可能な板厚（例えば１ｍｍ）に形成されて、この後側リードバー８にはんだ付けにてコンデンサなどの電気部品Ｃが実装される。すなわち、電気部品Ｃの正極端子が金属板８ａに設けられた貫通穴に通された状態で金属板８ａにはんだ付けされ、負極端子が金属板８ａ、絶縁層８ｃ、金属板８ｂに設けられた貫通穴に通された状態で金属板８ｂにはんだ付けされている。又、互いに対向する後側リードバー８の前側金属板８ｂと、前側リードバー９の後側金属板９ａをバッテリ１５の負極に接続するので、２枚のリードバー８、９の間に絶縁層は挟まれず、リードバー８、９を前後方向に絶縁距離だけ隔てて配置することもない。

このようにして、電気部品Ｃを後側リードバー８にはんだ付けすることにより、ビス止めなどに比べ電気部品Ｃの実装コストを安価に抑えることができる。又、リードバー８、９間用の絶縁層を削減して、電力変換装置１の組立作業の手数と組立時間を削減し、作業性を高めることができると共に、組立コストを削減することができる。もちろん、２枚のリードバー８、９を用いているため、後側リードバー８の金属板８ａ、８ｂの板厚を薄く形成しても、前側リードバー９の金属板９ａ、９ｂの板厚を分厚く形成して、必要とされる各極性の金属板の断面積（板厚）を確保できる。

本発明の実施例１の断面図である。 本発明の実施例１の分解斜視図である。 本発明の実施例２の断面図である。 本発明の実施例２の分解斜視図である。 本発明を適用した電力変換装置を搭載するフォークリフトの側面図である。 本発明を適用した電力変換装置の背面図である。 本発明を適用した電力変換装置の側面図である。

符号の説明

１ 電力変換装置
３ 半導体回路
４ 電源配線構造
８ 後側リードバー
８ａ 金属板
８ｂ 金属板
８ｃ 絶縁層
９ 前側リードバー
９ａ 金属板
９ｂ 金属板
９ｃ 絶縁層

Claims (3)

1. 絶縁層と該絶縁層を挟む２枚の金属板からなるリードバーと、所定の絶縁距離だけ隔てて配された２枚の金属板からなるリードバーとを、上記絶縁層と金属板の積層方向と同方向に重ね、互いに接する２枚の金属板と、これら２枚の金属板からそれぞれ絶縁されている２枚の金属板とを互いの極性が逆になるように電源に接続することを特徴とする電力変換装置の電源配線構造。
2. 絶縁層と該絶縁層を挟む２枚の金属板からなるリードバーを、上記絶縁層と金属板の積層方向と同方向に複数枚重ね、互いに接する２枚の金属板と、これら２枚の金属板からそれぞれ絶縁層により絶縁されている２枚の金属板とを互いの極性が逆になるように電源に接続することを特徴とする電力変換装置の電源配線構造。
3. 上記絶縁層を挟む金属板が、該金属板に部品をはんだ付け可能な板厚に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された電力変換装置の電源配線構造。

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