JP2009106075A - Inverter unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータ回路を構成する複数の部品と、これらの部品を収納するケースとを有するインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inverter device having a plurality of parts constituting an inverter circuit and a case for housing these parts.
例えば、ハイブリッド車両や電動車両等に用いるような大きな出力の電動機を駆動するためのインバータ装置では、インバータ回路を構成するスイッチング素子の発熱量が多いため、スイッチング素子を適切に冷却することが要求される。また、車両等に搭載するためには、重量軽減や搭載スペースの制約等からインバータ装置をケースに収納して一体化するとともに、インバータ装置全体を小型化することが要求される。 For example, in an inverter device for driving a motor with a large output, such as that used in a hybrid vehicle or an electric vehicle, the switching element that constitutes the inverter circuit generates a large amount of heat, so that it is required to cool the switching element appropriately. The Further, in order to be mounted on a vehicle or the like, it is required that the inverter device is housed and integrated in a case and the entire inverter device is miniaturized because of weight reduction and mounting space restrictions.
このような技術に関して、例えば下記の特許文献1には、以下のようなインバータ装置の構成が開示されている。すなわち、このインバータ装置は、ヒートシンクを構成するヒートシンクプレートと、インバータ収容室を形成するインバータケースと、インバータケースの頂壁部に固定され、パルス幅変調信号を出力する制御回路基板と、インバータ収容室に収容されるとともに、ヒートシンクプレートに固定され、制御回路基板から出力されるパルス幅変調信号に基づいて相電流を発生させるインバータ回路とを有する。ここで、インバータ回路は、制御回路基板の下方に配置され、平滑コンデンサや、スイッチング素子を備えたトランジスタモジュール等から構成されている。平滑コンデンサとトランジスタモジュールとはバスバーにより電気的に接続されている。また、トランジスタモジュールは、バスバーを介して連結部材にも接続されている。連結部材は、モータと接続され、該モータに各相電流を供給する。更に、連結部材に隣接して、連結部材を流れる電流を検出する電流センサが設けられている。そして、このインバータ装置では、ヒートシンクプレートは、平板状に形成され、その下面に複数の放熱フィンが突出形成されている。そして、このヒートシンクプレートの上面にトランジスタモジュール、平滑コンデンサ、連結部材、及び電流センサ等が載置され、固定されている。
Regarding such a technique, for example, the following
しかし、上記のようなインバータ装置では、製造時に、ヒートシンクプレート上にトランジスタモジュールや平滑コンデンサ等の複数の部品を取り付けた後に、これらの各部品間をバスバー等により電気的に接続する作業を行う必要がある。そのため、組付け工程が複雑なものとなるとともに、このような作業に際して工具を挿入するために必要な作業スペース等を考慮した部品配置やヒートシンクプレートの設計が必要となり、その分だけインバータ装置が大型化せざるを得ないという問題があった。また、上記各部品を接続するための接続手段として配線ケーブルが用いられる場合には、配線ケーブルを収容する空間を確保しておく必要もあり、インバータ装置が大型化する要因となっていた。 However, in the inverter apparatus as described above, it is necessary to perform an operation of electrically connecting each of these parts by a bus bar after mounting a plurality of parts such as a transistor module and a smoothing capacitor on the heat sink plate at the time of manufacture. There is. This complicates the assembly process and requires parts layout and heat sink plate design that take into account the work space required to insert tools during such operations. There was a problem that had to be made. Further, when a wiring cable is used as a connecting means for connecting the above components, it is necessary to secure a space for accommodating the wiring cable, which causes the inverter device to become large.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造時の組付け工程を簡略化できるとともに、インバータ回路を構成する複数の部品を効率的に収納して小型化することができるインバータ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to simplify the assembly process at the time of manufacture and to efficiently store and downsize a plurality of parts constituting the inverter circuit. An object of the present invention is to provide an inverter device that can be used.
上記目的を達成するための本発明に係るインバータ装置の特徴構成は、
インバータ回路を有する主回路基板と、
前記主回路基板に対向する対向面と当該対向面の周縁に沿って立設された周壁部とを有し、当該周壁部で少なくとも前記主回路基板の周囲を囲んで前記主回路基板を収納する主基板ケースと、
前記インバータ回路を制御する制御回路を有する制御回路基板と、
前記制御回路基板に対向する対向面と当該対向面の周縁に沿って立設された周壁部とを有し、当該周壁部で少なくとも前記制御回路基板の周囲を囲んで前記制御回路基板を収納する制御基板ケースと、
前記主回路基板と前記制御回路基板とを連結する連結用ハーネスと、を備え、
前記主回路基板及び前記制御回路基板は、前記主基板ケース及び前記制御基板ケースの外側へ突出させてそれぞれのケースに収納されるコネクタを有すると共に、少なくとも一方の基板と当該基板が収納されるケースの前記周壁部との間に前記連結用ハーネスが通過可能な空間を有して収納され、
前記主基板ケースの周壁部の端面と前記制御基板ケースの周壁部の端面とを当接させて固定され、前記主回路基板と前記制御回路基板とを内包して構成される点にある。
In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the inverter device according to the present invention is as follows:
A main circuit board having an inverter circuit;
It has a facing surface facing the main circuit board and a peripheral wall portion erected along the periphery of the facing surface, and at least surrounds the periphery of the main circuit board with the peripheral wall portion to store the main circuit board. A main board case;
A control circuit board having a control circuit for controlling the inverter circuit;
The control circuit board includes a facing surface facing the control circuit board and a peripheral wall portion erected along a peripheral edge of the facing surface, and the control circuit board is accommodated by surrounding the control circuit board at least by the peripheral wall section. A control board case,
A connecting harness for connecting the main circuit board and the control circuit board,
The main circuit board and the control circuit board have a connector that protrudes outside the main board case and the control board case and is housed in each case, and at least one of the board and the case in which the board is housed The connecting harness is stored with a space through which the connecting harness can pass,
The end face of the peripheral wall portion of the main board case and the end face of the peripheral wall portion of the control board case are fixed in contact with each other, and the main circuit board and the control circuit board are included.
この特徴構成によれば、主回路基板と制御回路基板とを連結する連結用ハーネスが収容される空間を除き、両基板をケースの周壁部に対して隙間なく収納することが可能となる。従って、ケース内に無駄な空間を設けることなく、効率的に複数の部品を収納してインバータ装置を小型化することができる。また、ケースの中に順次部品を組み付けて最後に蓋をするという従来のインバータ装置の組み立て方法とは異なり、共に基板が収納された2つのケースを当接させて固定することによってインバータ装置を組み立てることができる。従って、従来に比べて製造時の組付け工程を大幅に簡略化でき、作業効率が向上する。また、基板は周壁部により周囲を囲まれて保護される状態となるため、製造時における基板の破損等を抑制することができる。また、インバータ装置とは別の装置と、例えば配線ケーブルなどによって接続されるコネクタは、ケースの外側に突出するので、配線ケーブルの挿抜の際の作業性が確保される。 According to this characteristic configuration, it is possible to store both the boards without any gap with respect to the peripheral wall portion of the case, except for a space in which the connecting harness that connects the main circuit board and the control circuit board is stored. Therefore, the inverter device can be reduced in size by efficiently storing a plurality of components without providing a useless space in the case. Also, unlike the conventional method of assembling an inverter device in which components are sequentially assembled in a case and finally covered, an inverter device is assembled by abutting and fixing two cases containing both substrates. be able to. Therefore, the assembly process at the time of manufacture can be greatly simplified as compared with the conventional case, and the working efficiency is improved. Further, since the substrate is surrounded and protected by the peripheral wall portion, the substrate can be prevented from being damaged during manufacture. In addition, a connector connected to a device different from the inverter device by, for example, a wiring cable or the like protrudes to the outside of the case, so that workability in inserting and removing the wiring cable is ensured.
ここで、本発明に係るインバータ装置は、前記主回路基板が、四辺の内の一辺において前記主基板ケースの周壁部との間に前記連結用ハーネスが通過可能な空間を有して収納され、前記制御回路基板が、前記制御基板ケースの周壁部との間に隙間を有することなく収納されるものであると好ましい。 Here, in the inverter device according to the present invention, the main circuit board is stored with a space through which the connection harness can pass between the main circuit board and the peripheral wall portion of the main board case at one of the four sides. It is preferable that the control circuit board is accommodated without a gap between the control board case and the peripheral wall portion of the control board case.
モータ駆動用のインバータ回路を有し、モータ駆動信号を出力する主回路基板には、パワー半導体など、発熱部品が搭載される。この発熱部品を主基板ケースをヒートシンクとして冷却する場合、主回路基板の発熱部品が実装された面は主基板ケースに対向して収納される。通常、連結用ハーネスが接続されるコネクタなどは、発熱部品と同じくディスクリート部品である場合が多く、同一面に実装される。従って、コネクタも主基板ケースに対向することになる。しかし、本特徴構成のように、主基板ケースと主回路基板との間に連結用ハーネスが通過可能な空間が設けられると、この空間を通過して制御回路基板と主回路基板とを連結用ハーネスによって良好に接続することができる。制御回路基板は、コネクタが実装される面を主回路基板側に向けて収納されていれば、制御基板ケースの周壁部との間に隙間を有することなく収納されていても、主回路基板と連結用ハーネスによって良好に接続可能である。
何れか一方の基板と当該基板が収納されるケースの周壁部との間に連結用ハーネスが通過可能な空間を有していれば、連結用ハーネスを用いて両基板を連結することが可能であるが、本特徴構成のように、主基板ケースと主回路基板との間に空間を設けることで、発熱部品の冷却と省スペース化の両方を達成することが可能となる。
A heat generating component such as a power semiconductor is mounted on a main circuit board that has an inverter circuit for driving a motor and outputs a motor driving signal. When the heat generating component is cooled using the main board case as a heat sink, the surface of the main circuit board on which the heat generating component is mounted is stored facing the main board case. Usually, a connector or the like to which a connecting harness is connected is often a discrete component as well as a heat generating component, and is mounted on the same surface. Therefore, the connector also faces the main board case. However, if a space through which the connecting harness can pass is provided between the main board case and the main circuit board as in this feature configuration, the control circuit board and the main circuit board are connected to pass through this space. It can be connected well by the harness. As long as the control circuit board is stored with the surface on which the connector is mounted facing the main circuit board side, even if the control circuit board is stored without having a gap with the peripheral wall portion of the control board case, Good connection is possible with the connecting harness.
If there is a space through which the connecting harness can pass between one of the boards and the peripheral wall of the case in which the board is stored, the boards can be connected using the connecting harness. However, as in this feature configuration, by providing a space between the main board case and the main circuit board, it is possible to achieve both cooling of the heat-generating component and space saving.
また、本発明に係るインバータ装置は、
前記主回路基板及び前記制御回路基板が、前記連結用ハーネスが接続される連結用コネクタを有し、前記連結用コネクタが、前記主回路基板及び前記制御回路基板が内包された状態で同一の辺の側に実装されることを特徴とする。
The inverter device according to the present invention is
The main circuit board and the control circuit board have a connecting connector to which the connecting harness is connected, and the connecting connector has the same side in a state where the main circuit board and the control circuit board are included. It is mounted on the side of
主回路基板及び制御回路基板は、互いに基板面を対向させて当該インバータ装置に内包される。本特徴によれば、連結用ハーネスが接続されるコネクタが、両基板が内包された状態で同一の辺の側に実装される。従って、両基板に実装されるコネクタの距離が短くなり、連結用ハーネスの引き回しが容易になる。 The main circuit board and the control circuit board are included in the inverter device with their board surfaces facing each other. According to this feature, the connector to which the coupling harness is connected is mounted on the same side with both the boards included. Therefore, the distance between the connectors mounted on both the boards is shortened, and the connecting harness can be easily routed.
また、本発明に係るインバータ装置は、
前記主回路基板及び前記制御回路基板が、ディスクリート部品及び表面実装部品が実装される第一面と、表面実装部品が実装されると共にディスクリート部品のリードが半田付けされる第二面とを有し、
前記主回路基板及び前記制御回路基板は、前記第一面を同一方向に向けて内包されることを特徴とする。
The inverter device according to the present invention is
The main circuit board and the control circuit board have a first surface on which discrete components and surface mount components are mounted, and a second surface on which surface mount components are mounted and leads of the discrete components are soldered. ,
The main circuit board and the control circuit board are included with the first surface facing in the same direction.
本特徴構成のように基板が実装されると、一般に部品面とも称される第一面の側には種々の高さの部品が実装される。従って、当該基板以外の部材との干渉を抑制するためのクリアランスを一意に定めることが困難である。一方、一般に半田面とも称される第二面の側には、ほぼ一定高さまでの低背の部品が実装されると共に短くカットされたディスクリート部品のリードが突き出している。従って、当該基板以外の部材との干渉を抑制するためのクリアランスを一意に定めることができる。主回路基板及び制御回路基板を、第一面を同一方向に向けて内包すれば、一方の基板の第一面と、他方の基板の第二面とが対向する。第二面のクリアランスは一定値とみなすことができるから、第一面のクリアランスを満足するようにすれば足りる。第一面同士が対面するとクリアランスの設定が困難な面同士が対面することから、クリアランスを確保するための設計が困難となり、生産性が低下する。設計を楽にするために、余分にクリアランスを設けると、無駄にインバータ装置の容積を増大させ、好ましくない。また、第二面同士が対面すると、一般的にディスクリート部品である、両基板を連結する連結用コネクタが互いに背中合わせとなる。その結果、連結用ハーネスの引き回しのために、双方の基板と基板が収納されるケースの周壁部との間に連結用ハーネスが通過可能な空間を設ける必要が生じる。両基板が本特徴構成のように内包されると、基板とケースとの間の空間も一方の基板に対してのみ設ければ足り、クリアランスの確保が容易になると共に、連結用ハーネスの引き回しも容易となる。さらに、連結用コネクタが、主回路基板及び制御回路基板が内包された状態で同一の辺の側に実装されている場合には、連結用コネクタは両基板に同方向を向いて実装される。従って、両基板に実装される連結用コネクタの端子配列が同一となり、連結用ハーネスをストレートハーネスにより構成することが可能となる。その結果、設計及び生産時における端子配列の把握が容易となり、配線ミス等を抑制することができる。 When a substrate is mounted as in this feature configuration, components of various heights are mounted on the first surface side, which is also generally referred to as a component surface. Therefore, it is difficult to uniquely define a clearance for suppressing interference with members other than the substrate. On the other hand, on the second surface side, which is generally called a solder surface, a low-profile component having a substantially constant height is mounted and a short cut discrete component lead protrudes. Therefore, a clearance for suppressing interference with members other than the substrate can be uniquely determined. If the main circuit board and the control circuit board are included with the first surface facing in the same direction, the first surface of one substrate faces the second surface of the other substrate. Since the clearance of the second surface can be regarded as a constant value, it is sufficient to satisfy the clearance of the first surface. When the first surfaces face each other, surfaces where it is difficult to set the clearance face each other, so that it becomes difficult to design for securing the clearance, and productivity is lowered. In order to make the design easier, if an extra clearance is provided, the volume of the inverter device is unnecessarily increased, which is not preferable. Further, when the second surfaces face each other, connecting connectors for connecting both substrates, which are generally discrete components, are back to back. As a result, in order to route the connecting harness, it is necessary to provide a space through which the connecting harness can pass between both the boards and the peripheral wall portion of the case in which the boards are stored. When both boards are included as in this feature configuration, it is sufficient to provide a space between the board and the case only for one of the boards, making it easy to secure clearance and routing the connecting harness. It becomes easy. Further, when the connecting connector is mounted on the same side with the main circuit board and the control circuit board included, the connecting connector is mounted on both boards in the same direction. Therefore, the terminal arrangement of the connector for connection mounted on both the boards becomes the same, and the connection harness can be configured by a straight harness. As a result, it is easy to grasp the terminal arrangement during design and production, and wiring errors and the like can be suppressed.
また、本発明に係るインバータ装置は、前記主基板ケースの周壁の高さが、少なくとも前記主回路基板に実装される部品の高さよりも高く設定され、前記制御基板ケースの周壁の高さが、少なくとも前記制御回路基板に実装される部品の高さよりも高く設定されることを特徴とする。 Further, in the inverter device according to the present invention, the height of the peripheral wall of the main board case is set to be higher than at least the height of components mounted on the main circuit board, and the height of the peripheral wall of the control board case is The height is set higher than at least the height of a component mounted on the control circuit board.
この特徴によれば、主回路基板及び制御回路基板は、実装される部品も含めて周壁部の端面よりも対向面側に引退した位置に配置される。これにより、両基板が周壁部により周囲を囲まれて保護される状態となるため、製造時における基板の破損等を抑制することができる。 According to this feature, the main circuit board and the control circuit board are disposed at a position where the main circuit board and the control circuit board are retracted to the opposite surface side from the end surface of the peripheral wall portion. Thereby, since both the boards are surrounded and protected by the peripheral wall portion, breakage of the boards during manufacturing can be suppressed.
また、本発明に係るインバータ装置は、
前記主回路基板は、モータを駆動するモータ駆動信号を出力するものであり、前記コネクタとして、一辺に電源用の第1コネクタを備えると共に当該一辺の対辺にモータ駆動信号出力用の第2コネクタを備え、
前記制御回路基板は、前記コネクタとして、当該インバータ装置に内包された状態で前記第1コネクタが備えられる側の一辺に電源用の第3コネクタを備え、当該1辺の対辺に前記モータの挙動を検出するセンサとの接続用の第4コネクタを備えることを特徴とする。
The inverter device according to the present invention is
The main circuit board outputs a motor drive signal for driving a motor. The connector includes a first connector for power supply on one side and a second connector for motor drive signal output on the opposite side of the one side. Prepared,
The control circuit board includes, as the connector, a third connector for power supply on one side where the first connector is provided in a state of being included in the inverter device, and the behavior of the motor is provided on the opposite side of the one side. A fourth connector for connection with a sensor to be detected is provided.
主回路基板は、インバータ回路を有した基板であるから、直流電源の入力を受けて信号処理を行って交流のモータ駆動信号を出力する。電源用の第1コネクタとモータ駆動信号出力用の第2コネクタとを対辺に配置すると、回路の流れに沿って主回路基板の部品配置及び配線を行うことができる。また、通常バッテリーなどの電源とモータとは離れて配置されるため、一方のコネクタをバッテリー側、他方のコネクタをモータ側に配置することができて、インバータ装置への配線も効率的に行うことができる。また、制御回路基板の電源用の第3コネクタは、同じく電源用の第1コネクタと同じ側に配置されるので、電源を供給する配線を効率的に行うことができる。また、回転検出センサなど、モータの挙動を検出するセンサは通常モータの近傍に配置される。従って、第4コネクタが第2コネクタと同じ側に配置されるとインバータ装置への配線を効率的に行うことができる。
尚、このようなインバータ装置では、例えばモータ制御のための外部指令を発する制御装置と制御回路基板とが通信を行うことによって、モータを制御する場合がある。このような制御装置は、多くの場合モータの近傍よりもバッテリーの近傍に配置される。従って、このような場合には、第3コネクタを電源用及び制御装置との通信用とすると、通信用の配線も効率的に行うことができて好適である。
Since the main circuit board is a board having an inverter circuit, the main circuit board receives an input from a DC power supply, performs signal processing, and outputs an AC motor drive signal. If the first connector for power supply and the second connector for motor drive signal output are arranged on opposite sides, the components can be arranged and wired on the main circuit board along the circuit flow. In addition, since the power source such as a battery and the motor are usually arranged apart from each other, one connector can be arranged on the battery side, and the other connector can be arranged on the motor side, and wiring to the inverter device can be performed efficiently. Can do. Further, since the third connector for power supply of the control circuit board is also disposed on the same side as the first connector for power supply, wiring for supplying power can be efficiently performed. Also, a sensor that detects the behavior of the motor, such as a rotation detection sensor, is usually arranged in the vicinity of the motor. Therefore, when the fourth connector is disposed on the same side as the second connector, wiring to the inverter device can be performed efficiently.
In such an inverter device, for example, a control device that issues an external command for motor control and a control circuit board may communicate with each other to control the motor. Such a control device is often arranged near the battery rather than near the motor. Therefore, in such a case, it is preferable that the third connector is used for power supply and for communication with the control device because wiring for communication can be efficiently performed.
また、本発明に係るインバータ装置は、前記第1コネクタ及び前記第3コネクタの突出側の端面が同一面上であり、前記第2コネクタ及び前記第4コネクタの突出側の端面が同一面上であることを特徴とする。 In the inverter device according to the present invention, the protruding end surfaces of the first connector and the third connector are on the same surface, and the protruding end surfaces of the second connector and the fourth connector are on the same surface. It is characterized by being.
この特徴構成によれば、コネクタの端面が同一面上に揃うので、コネクタに対する配線ケーブルの挿抜の際の作業性が向上する。 According to this characteristic configuration, the end surfaces of the connectors are aligned on the same surface, so that the workability when inserting / removing the wiring cable into / from the connector is improved.
また、本発明に係るインバータ装置の前記主基板ケース及び前記制御基板ケースは、4つの各角部に設けられてボルトにより両ケースを締結する締結部を有し、
前記第1コネクタ、前記第2コネクタ、前記第3コネクタ、前記第4コネクタは、当該コネクタが備えられる辺の中央部に配置され、
前記締結部は、前記第1コネクタ及び前記第3コネクタが突出する方向、及び前記第2コネクタ及び前記第4コネクタが突出する方向に突出して設けられることを特徴とする。
Further, the main board case and the control board case of the inverter device according to the present invention have a fastening portion that is provided at each of four corners and fastens both cases with bolts,
The first connector, the second connector, the third connector, and the fourth connector are arranged at a central portion of a side where the connector is provided,
The fastening portion is provided to protrude in a direction in which the first connector and the third connector protrude and in a direction in which the second connector and the fourth connector protrude.
インバータ装置からの突出部が同一方向にまとまるので、インバータ装置の専有空間を大きくすることなく、締結部を効率的に設けることができる。 Since the protruding portions from the inverter device are gathered in the same direction, the fastening portion can be efficiently provided without increasing the exclusive space of the inverter device.
以下、ハイブリッド車両や電動車両等に用いるような大きな出力のモータを駆動するためのインバータ装置に本発明を適用する場合を例として、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態において、インバータ装置は、内部に回路基板を内包したインバータボックスの形態で提供される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking as an example the case where the present invention is applied to an inverter device for driving a motor with a large output, such as used in a hybrid vehicle or an electric vehicle. In the present embodiment, the inverter device is provided in the form of an inverter box containing a circuit board inside.
〔インバータボックスの概要〕
図1は、本発明のインバータ装置に係るインバータボックス3の外観図である。図2は、インバータボックス3の長手方向の断面図である。インバータボックス3は、図中において符号1及び2で示される2つのケースを有して構成されている。符号1で示される一方のケースは、インバータ回路を構成する複数の部品が実装された主回路基板100が収納されるケースである。以下、主基板ケース1と略称する。符号2で示される他方のケースは、制御回路を構成する複数の部品が実装された制御回路基板200が収納されるケースである。以下、制御基板ケース2と略称する。主基板ケース1及び制御基板ケース2は、熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属によって構成される。
[Overview of inverter box]
FIG. 1 is an external view of an
図3は、主基板ケース1への主回路基板100の収納形態を示す斜視図である。図4は、主回路基板100の上面図である。インバータ回路を中核とする主回路を構成する複数の部品のうち、少なくともスイッチング素子及びディスクリート部品は、主回路基板100の片側の第一面に実装され、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの表面実装部品は第一面の裏面の第二面に実装される。以下、便宜上、当該第一面をリフロー面101(部品面)、当該第二面をフロー面102(半田面)と称する。尚、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの表面実装部品の一部はリフロー面にも実装されてよい。図2、図3、図4においては、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの表面実装部品は省略している。
FIG. 3 is a perspective view showing how the
主回路基板100は、リフロー面101が主基板ケース1の内側の所定の対向面10に対向するとともに、スイッチング素子としてのIPM(intelligent power module)130が対向面10に接触するように配置された状態で、主基板ケース1に固定される。詳細は、後述する。
The
図5は、制御基板ケース2への制御回路基板200の収納形態を示す斜視図である。制御回路を構成する複数の部品のうち少なくともチップIC及びディスクリート部品は、制御回路基板200の片側の第一面に実装され、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの表面実装部品は第一面の裏面の第二面に実装される。以下、便宜上、当該第一面をリフロー面201(部品面)、当該第二面をフロー面202(半田面)と称する。尚、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの表面実装部品の一部はリフロー面にも実装されてよい。図5においては、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの表面実装部品は省略している。そして、図2からも判明するように、主基板ケース1と制御基板ケース2とが一体化された組み付け状態で、主回路基板100の部品面101と、制御回路基板200の部品面201とは、同一方向(図2の下方向)を向く構成が採用されている。
FIG. 5 is a perspective view showing how the
制御回路基板200は、フロー面202が制御基板ケース2の内側の対向面20に対向するように制御基板ケース2に収納される。そして、制御回路基板200のリフロー面201に実装された発熱素子(スイッチング素子)221の裏面、即ちフロー面202側が、対向面20に設けられた突出座部21に接触する状態で、制御基板ケース2に固定される。詳細は、後述する。
The
〔回路の概要〕
ここで、主回路基板100の上に構築される主回路、制御回路基板200の上に構築される制御回路の概要について説明する。図6は、主回路の構成を模式的に示すブロック図であり、図7は、制御回路の構成を模式的に示すブロック図である。
[Outline of the circuit]
Here, an outline of a main circuit constructed on the
〔主回路基板〕
初めに図6を参照して主回路の構成について説明する。主回路には、モータ4を駆動するためのモータ駆動回路が構成されており、その中核はインバータを構成するブリッジ回路である。主回路は、主回路への電源入力用の第1コネクタ110と、電源平滑用コンデンサ120と、IPM130と、電流センサ140と、モータ駆動電流出力用の第2コネクタ150と、制御回路基板200との連結用コネクタ115とを有して構成される。本実施形態においては、2つのモータ4を独立して駆動することが可能なように、独立した2系統のモータ駆動回路が主回路基板100に構成されている。電源入力用の第1コネクタ110と電源平滑用コンデンサ120とは2系統のモータ駆動回路により共通して用いられるが、IPM130と、電流センサ140と、モータ駆動電流出力用の第2コネクタ150と、連結用コネクタ115とは、それぞれのモータ駆動回路が独立に有している。
[Main circuit board]
First, the configuration of the main circuit will be described with reference to FIG. A motor drive circuit for driving the motor 4 is configured in the main circuit, and the core is a bridge circuit that configures an inverter. The main circuit includes a
2端子の電源入力用の第1コネクタ110は、車両のバッテリーなどの電源部6と接続され、主回路基板100に高圧直流電源を供給する。電源平滑用コンデンサ120は、フィルムコンデンサや電解コンデンサなどを用いて構成される高耐圧、大容量のコンデンサである。本実施形態では、図3や図4に示されるように、2系統のモータ駆動回路の複数個(本実施形態では6個)のコンデンサを用いて構成される。6つのコンデンサは、並列接続されることにより、それぞれのモータ駆動回路上において大容量の1つのコンデンサとして機能し、電源電圧を安定化させる。
The
IPM130は、本実施形態において主回路基板100に実装されるスイッチング素子に相当する。IPM130は、後述するように複数の素子が金属ベース上に載置されて一体化されたモジュール構造を有している。IPM130には、直流を3相交流に変換するインバータがブリッジ回路として構成されている。ブリッジ回路は、図6に示すように、6つのパワートランジスタ、各トランジスタに並列接続されるフライホイールダイオードを用いて構成される。パワートランジスタは、バイポーラ型、電界効果型、MOS型など種々の構造のものを使用することが可能であるが、本実施形態ではIGBT(insulated gate bipolar transistor)が用いられる。また、IPM130には、当該ブリッジ回路のトランジスタを駆動するためのドライバ回路をはじめ、短絡防止回路、低電圧ロックアウト回路、過電流防止回路、過熱防止回路などの周辺回路も構成されている。このように、IPM130は、主回路の中核機能のほとんどを備えて構成される。
The
IPM130は、銅ベース131などの金属ベース上にインバータを構成するIGBTやダイオードが載置され、上記周辺回路が構成された周辺回路基板と共に一体化される。図2及び図3に示されるように、銅ベース131は、IPM130のパッケージから露出しており、外部のヒートシンク(冷却手段)に接触可能である。本実施形態では、主基板ケース1がヒートシンクとして機能し、銅ベース131は主基板ケース1の対向面10に接触させられる。この際、接触面積を増やし、熱抵抗を下げるために、銅ベース131と対向面10との間には、シリコングリスが塗布される。そして、銅ベース131が主基板ケース1の対向面10に接触するように配置された状態で、主回路基板100が主基板ケース1に固定される。詳細は後述するが、主基板ケース1には放熱フィン31が形成されており、積極的にヒートシンクとして活用される。
The
図6に示すように、IPM130からは、U相、V相、W相の3相のモータ駆動電流が出力される。これらのモータ駆動電流は、モータ駆動電流出力用の第2コネクタ150を介してモータ4へと出力される。第2コネクタ150は、U相、V相、W相に対応した3端子を有しており、それぞれの端子は不図示の配線ケーブルを介してモータ4のU相、V相、W相のステータコイルと接続される。
As shown in FIG. 6, the
モータ駆動電流の各相の出力線には、各ステータコイルの各相に流れる電流(モータ電流)と同じ大きさの電流が流れる。電流センサ140は、主回路基板100上において、モータ電流を検出する。本実施形態においては、3相の内の2相の電流が電流センサ140によって測定される。3相のモータ電流は平衡状態にあり、それらの総和は零であるので、3相の内の2相の電流が検出されれば、残りの1相の電流は計算によって求めることができる。本実施形態では、この計算は制御回路において行われる。
A current having the same magnitude as the current (motor current) flowing in each phase of each stator coil flows through the output line of each phase of the motor drive current.
連結用コネクタ115は、主回路基板100と制御回路基板200とを連結用ハーネス9を介して相互に連結するコネクタである。IPM130のインバータを構成するIGBTは、制御回路から出力されるインバータ駆動信号を、ドライバ回路を経由して入力されてスイッチングする。6つのIGBTを駆動するインバータ駆動信号は、連結用ハーネス9及び連結用コネクタ115を介して制御回路基板200から主回路基板100へと伝達される。また、制御回路基板200からは、連結用コネクタ115を介して、センサ用電源が主回路基板100に供給される。このセンサ用電源は上述した電流センサ140の駆動に用いられる。そして、電流センサ140の検出結果は、連結用コネクタ115及び連結用ハーネス9を介して制御回路に伝達される。
The
以上、主回路基板100に搭載される主回路の主要な機能について説明した。上述したように、電源電圧の入力からモータ駆動電流の出力に際しては、第1コネクタ110、平滑用コンデンサ120、IPM130、電流センサ140、第2コネクタ150の経路で信号処理が進行する。図4を参照すれば、この信号処理の進行に沿って主回路基板100のリフロー面101に平行な一方向、本例では、略長方形の平面形状を有する主回路基板100の長手方向に沿って、図における左から右に向かって、第1コネクタ110、平滑用コンデンサ120、IPM130、電流センサ140、第2コネクタ150の順に配置されていることがわかる。
The main functions of the main circuit mounted on the
また、制御回路から出力されるインバータ駆動信号からモータ駆動電流の出力に際しては、連結用コネクタ115、平滑用コンデンサ120、IPM130、電流センサ140、第2コネクタ150の経路で信号処理が進行する。図4を参照すれば、この信号処理の進行に沿って主回路基板100のリフロー面101に平行な一方向、本例では、略長方形の平面形状を有する主回路基板100の長手方向に沿って、図における左から右に向かって、連結用コネクタ115、平滑用コンデンサ120、IPM130、電流センサ140、第2コネクタ150の順に配置されていることがわかる。
When the motor drive current is output from the inverter drive signal output from the control circuit, signal processing proceeds through the path of the
主回路基板100に実装される部品の中で最も発熱量が多い部品はIPM130である。IPM130は、信号の流れを妨げることなく、最も高い放熱効果が得られる主回路基板100の中央部に配置されている。
Among the components mounted on the
〔制御回路基板〕
次に図7を参照して制御回路の構成について説明する。制御回路基板200には、車両の運行を制御するECU(electronic control unit)7などから通信によって取得する指令(外部指令)に従って、モータ4を制御する制御回路が構成されている。制御回路は、モータ4を制御するために主回路のインバータを駆動するインバータ駆動信号を生成する制御部240を中核として構成されている。また、制御回路には、モータ4の動作状態に応じたフィードバック制御を実行するためにモータの挙動を検出する回転検出センサや主回路基板100の電流センサ140を駆動するための駆動電圧を生成するレギュレータ回路220、230も構成されている。制御部240は、マイクロコンピュータやDSP(digital signal processor)などを中核部品として構成される。
[Control circuit board]
Next, the configuration of the control circuit will be described with reference to FIG. The
制御回路は、電源部6からの電源入力用の第3コネクタ210と、±15V電源生成用の第1レギュレータ回路220と、5V電源生成用の第2レギュレータ回路230と、制御部240と、回転検出センサとして機能するレゾルバ5への接続用の第4コネクタ250と、主回路基板100との連結用コネクタ215と、温度センサ接続用コネクタ225とを有して構成される。温度センサについては後述するが、図3に示すように温度センサ81は、主基板ケース1に温度センサアッセンブリ8として設置され、IPM130の温度を測定する。
The control circuit includes a
上述したように、主回路基板100には2つのモータ4を独立して駆動可能に2系統のモータ駆動回路が構成されている。制御回路基板200もまた、2つのモータ4及び主回路基板100の2系統のモータ駆動回路に対応して、共通化可能な回路を除き、2系統の制御回路が構成されている。例えば、2つのモータ4に対応して、2つのレゾルバ5が備えられるので、第4コネクタ250は2つ設けられる。また、主回路基板100の2系統のモータ駆動回路を独立して制御するため、連結用コネクタ215も2つ設けられる。連結用コネクタ215は上述したように、主回路基板100の連結用コネクタ115と連結用ハーネス9で接続される。尚、制御部240についても、主回路基板100の2系統のモータ駆動回路を独立して制御するため、機能的には2系統設けられる。但し、例えば1つのマイクロコンピュータをプログラムによって2系統の制御部として機能させてもよく、必ずしも制御回路基板200上において2つ設けられる必要はない。
As described above, the two motor drive circuits are configured on the
電源入力用の第3コネクタ210は、車両のバッテリーなどの電源部6と接続され、制御回路基板200に例えば電圧12Vの電源を供給する。上述したように、電源部6はこの電圧12Vよりもさらに高圧のバッテリーを備えているが、電源部6のDC−DCコンバータなどにより電圧変換され、制御回路基板200へは直流12V電源が供給される。
The
第1レギュレータ回路220は、第3コネクタ210を介して供給された12V電源から±15V電源を生成する。第1レギュレータ回路220は、レギュレータIC又はパワートランジスタなどのスイッチング素子を中核部品として構成される。本実施形態ではパワートランジスタが用いられる。生成された±15V電源は、連結用コネクタ215を介して主回路基板100の電流センサ140へ供給され、電流センサ140の駆動電源となる。また、第4コネクタ250を介してレゾルバ5へ供給され、レゾルバ250の駆動電源となる。
The
電流センサ140及びレゾルバ5の駆動電流は比較的大きいため、第1レギュレータ回路220を構成するレギュレータICやパワートランジスタには電流容量の大きい素子が用いられる。このため、レギュレータICやパワートランジスタは過熱し易い発熱素子(発熱部品の一例)となり、放熱手段も講じられる。図5に示すように、制御基板ケース2の内側の対抗面20には突出座部21が設けられ、制御回路基板200のリフロー面201に実装されるパワートランジスタ221(発熱部品)の実装位置に対応するフロー面202において、この突出座部21が接触する。パワートランジスタ221の発する熱は、制御回路基板200、突出座部21を介して制御基板ケース2へと放熱される。つまり、制御基板ケース2は、ヒートシンクとして機能する。詳細については後述する。
Since the drive currents of the
第2レギュレータ回路230は、第3コネクタ210を介して供給された12V電源から5V電源を生成する。第2レギュレータ回路230は、レギュレータIC又はパワートランジスタを用いて構成される。生成された5V電源は、制御部240の駆動電源となる。上述したように、制御部240は、マイクロコンピュータなどを用いて構成されるので、消費電流は比較的少ない。第2レギュレータ回路230を構成するレギュレータICやパワートランジスタには第1レギュレータ回路220に比べて電流容量の小さい素子が用いられる。
The
制御部240は、ECU7とCAN(controller area network)を介して通信し、モータ4の制御指令を受け取ってインバータ駆動信号を生成する。そして、制御部240は、生成したインバータ駆動信号を連結用コネクタ215及び連結用ハーネス9を介して主回路基板100へと出力する。制御部240は、インバータ駆動信号の生成に当たって、電流センサ140の検出結果、レゾルバ5の検出結果、及び温度センサ81の検出結果をフィードバック情報として利用する。温度センサ81は、例えばサーミスタを用いて構成されており、IPM130と主基板ケース1との接触部の温度を測定する。温度センサ81は、主基板ケース1へボルト止めされる係止部83、制御回路基板200と温度センサ81とを接続する接続用ハーネス82と共に温度センサアッセンブリ8として構成される(図3参照)。接続用ハーネス82は、制御回路基板200の温度センサ接続用コネクタ225に接続される。そして、温度センサ81による測定結果は、制御部240へと入力される。
The
〔インバータボックスの詳細と組み立て手順〕
上述したように、インバータボックス3は、主回路基板100、主基板ケース1、制御回路基板200、制御基板ケース2、連結用ハーネス9、温度センサアッセンブリ8、及びボルトなどの固定用部材によって構成される。以下、インバータボックス3のより詳細な構成を組み立て手順に沿って説明する。
[Details and assembly procedure of inverter box]
As described above, the
〔回路基板の組み立て〕
主回路基板100及び制御回路基板200については、ベアボードへの部品実装が必要であるので、始めに基板の組み立てについて説明する。
[Assembly of circuit board]
Since the
主回路基板100は、リフロー面101に半田を塗布し、表面実装部品を配置し、リフロー炉を通過させる公知のリフロー工程により、リフロー面101に表面実装部品を実装される。尚、リフロー面101に実装される部品がディスクリート部品のみの場合などでは、リフロー工程を実施することなく、下記に示す公知のフロー工程が実施される。本実施形態においては、主回路基板100のリフロー面101に搭載される第1コネクタ110と、電源平滑用コンデンサ120と、IPM130と、電流センサ140と、第2コネクタ150と、連結用コネクタ115との全てが全てディスクリート部品であるため、リフロー工程を実施することなく、下記フロー工程が実施される。
The
フロー工程は以下のように実施される。まず、フロー面102に接着材を用いて表面実装部品を配置し、硬化炉において接着材を硬化させる。続いて、リフロー面101の側から、第1コネクタ110、連結用コネクタ115、コンデンサ120、IPM130、電流センサ140、第2コネクタ150などのディスクリート部品を挿入し、フロー炉を通過させる。これにより、フロー面102の表面実装部品及びリフロー面のディスクリート部品が半田付けされる。尚、フロー面102の半田付けは、上述したような全面フロー溶接に限定されることなく、リフロー溶接及びスポットフロー溶接を組み合わせて実施してもよい。つまり、フロー面102に実装される表面実装部品をリフロー溶接したのち、リフロー面101の側からディスクリート部品を挿入し、当該ディスクリート部品のリードをスポットフロー溶接してもよい。以上、リフロー工程及びフロー工程を実施することにより、中間アッセンブリとしての主回路基板100が組み立てられる。
The flow process is performed as follows. First, surface-mounted components are placed on the
制御回路基板200についても、リフロー工程及びフロー工程を実施することにより、中間アッセンブリとして組み立てられる。尚、制御回路基板200のフロー工程は、スポットフロー溶接により実施される。制御回路基板200のリフロー面201には、表面実装部品も搭載されるので、はじめにリフロー工程が実施される。制御回路基板200のフロー面202にも表面実装部品が実装されるので、本実施形態では、フロー面202の表面実装部品も基板に配置されて、両面同時にリフロー溶接される。この際、リフロー溶接の際に下方を向く少なくとも一方の面の表面実装部品は、上記リフロー工程の説明において述べたように、接着剤を用いて基板に接着される。制御回路基板200のリフロー面201に実装されるディスクリート部品は、第3コネクタ210、連結用コネクタ215、第4コネクタ250、コンデンサ229などである(図5参照)。これらのディスクリート部品は、スポットフロー溶接によって半田付けされる。尚、制御回路基板200に実装されるコンデンサ229は、主回路基板100に実装されるコンデンサ120よりも小容量であるため、表面実装部品を用いてもよい。
The
このように、本実施形態における基板は、自動化が容易な簡潔な工程により、インバータボックス3の組み立てとは完全に独立して組み立てることが可能である。つまり、それぞれの基板の組み立てを分業することもできるので生産リードタイムを短縮することができる。また、後述するように、主回路及び制御回路を構成する複数の部品が基板に実装されてそれぞれ一体化され、これらの基板がケースに固定されて、インバータボックス3が形成される。従って、製造時に各部品をケースや、ケースに取り付けられた基板に対して取り付けるという作業が不要となる。このような作業は煩雑な手作業となる可能性が高いが、本構成によれば製造時の組付け工程を大きく簡略化することができる。また、複数の部品のケースへの取り付けや部品間の電気的接続のためにインバータボックス内に設けられる作業スペースが不要となるため、主回路及び制御回路を構成する複数の部品を効率的に収納してインバータボックス3を小型化することができる。
Thus, the substrate in the present embodiment can be assembled completely independently of the assembly of the
主回路基板100及び制御回路基板200が組み立てられると、インバータボックス3を構成する部品及び中間アッセンブリである、主回路基板100、主基板ケース1、制御回路基板200、制御基板ケース2、連結用ハーネス9、温度センサアッセンブリ8が全て揃う。これら部品及び中間アッセンブリを組み付けることによってインバータボックス3が組み立てられる。以下、基板とケースとの組み立て、及び2つのケース同士の組み立て形態を示す断面図である図8も用いて、インバータボックス3の組み立てについて詳述する。
When the
〔主基板ケースアッセンブリ〕
始めに、主基板ケース1と主回路基板100とを組み立てて主基板ケースアッセンブリ1Aを構成する工程について説明する。説明に先立って、主基板ケース1の構造について説明する。
[Main board case assembly]
First, a process of assembling the
上述したように、主基板ケース1は、IPM130に対する冷却手段を有し、主回路基板100を収納するケースである。図3に示すように、主回路基板100のリフロー面101が対向し、IPM130の銅ベース131が接触する対向面10(11〜14)が、主基板ケース1の内側に形成されている。この対向面10(11〜14)は、IPM130以外の部品が接することがないように、主回路基板100のリフロー面101に実装される各部品の高さに応じた階段状に形成されている(図2、図3、図8参照。)。図8等より明らかなように、主回路基板100の実装面であるリフロー面101からのIPM130の高さは、第1コネクタ110、コンデンサ120、電流センサ140、及び第2コネクタ150のそれぞれのリフロー面101からの高さよりも低いか略同じである。図示の例では、これらの部品の中で、第1コネクタ110及び第2コネクタ150のリフロー面101からの高さが最も高く、次に、コンデンサ120の高さが高い。IPM130のリフロー面101からの高さは、これらの部品の中で最も低く、電流センサ140は、IPM130と略同じ高さである。したがって、対向面10(11〜14)は、これらの各部品の高さに応じて、IPM130に対向する領域12が最も高く(主回路基板100に近く)、電流センサ140に対向する領域13がその次に高く、第1コネクタ110に対向する領域11及び第2コネクタ150に対向する領域14が最も低くなるような階段状に形成されている。
As described above, the
なお、上記のとおり、これらの部品は、主回路基板100のリフロー面101に平行な一方向(具体的には、略長方形の平面形状を有する主回路基板100の長手方向)に沿って、第1コネクタ110、平滑用コンデンサ120、IPM130、電流センサ140、第2コネクタ150の順に配置されている。したがって、これらの部品は、主回路基板100の前記一方向に沿って基板中央側が低く、基板両端側へ向かうに従って高くなるように配置されていることになる。よって、対向面10(11〜14)は、このような各部品の高さに応じて、主回路基板100の前記一方向に沿って基板中央側が低く、基板両端側へ向かうに従って低くなるような階段状に形成されていることになる。このように対向面10が階段状に形成されると、IPM130に対向する領域12の肉厚は、他の部品に対向する領域11、13、14に比べて厚くなる。このため、IPM130と対向する領域12における主基板ケース1の熱容量は他の領域11、13、14に比べて大きくなり、IPM130は冷却手段として好適な構造となる。
As described above, these components are arranged in a first direction parallel to the
また、主基板ケース1には、冷却手段として対向面10の裏側の対向外面30に立設された複数の放熱フィン31が備えられている。複数の放熱フィン31は、対向面10のIPM130が接触している領域12の裏側部分では対向外面30からの高さが高く、他の領域11、13、14では対向外面30からの高さが低く形成されている。これにより、冷却を必要とするIPM130の近傍において、放熱フィン31の表面積を大きくすることができるため、より効率的にIPM130の冷却を行うことが可能となる。
The
また、主基板ケース1は、複数の放熱フィン31の先端部が同一平面上に位置するように形成されている。また、対向面10の裏側部分である対向外面30(隣接する放熱フィン31により形成される谷部の底)は、階段状に形成される。具体的には、対向外面30は、対向面10のIPM130が接触している領域12の裏側部分(谷部)が他の領域11、13、14の裏側部分(谷部)に対して主回路基板100側に位置するように階段状に形成される。
Further, the
この構成により、放熱フィン31の先端部が凹凸状に配置されることを防止しつつ、対向面10の各領域11〜14ごとに放熱フィン31の高さ(深さ)を異ならせる。つまり、主回路基板100のリフロー面に実装されている部品の高さに応じた主基板ケース1の対向面10の形状を利用して、放熱フィン31を、対向面10のIPM130が接触している領域12の裏側部分では対向外面30からの高さが高く、他の領域11、13、14では対向外面30からの高さが低くなるように形成する。これにより、主基板ケース1の外形を平面的なものとして、車両等への搭載性を高めつつ、冷却を必要とするIPM130の近傍において放熱フィン31の表面積を大きくして効率的にIPM130を冷却することが可能となる。
With this configuration, the height (depth) of the radiating
IPM130の銅ベース131を含む側には、貫通孔133を有するフランジ部が形成されている。IPM130を主回路基板100に実装した状態において、主回路基板100の貫通孔133の位置に対応する部分には、IPM130の貫通孔133よりも大径の貫通孔107が形成されている(図3、図8等)。また、主基板ケース1の対向面10の領域12にIPM130が接触する状態において、対向面10の貫通孔133の位置に対応する部分には、雌ネジ16が形成されている。IPM130の銅ベース131面にシリコングリスを塗布し、領域12とIPM130の銅ベース131とを接触させ、基板の貫通孔107を介して、IPM130の貫通孔133へボルト16Bを挿入し、このボルト16Bと雌ネジ16とを締結する。主回路基板100の貫通孔107は、ボルト16Bの座部より大径であるので、ボルト16Bが貫通する。IPM130の貫通孔133は、ボルト16Bの軸径よりは大径であるが座部よりは小径であるので、座部がフランジ部に係止される。この状態でボルト16Bと雌ネジ16とを締結することにより、IPM130と対向面10の領域12とが密着される。尚、シリコングリスは、IPM130の銅ベース131面ではなく、対向面10の領域12に塗布されてもよい。
A flange portion having a through
対向面10のIPM130が接触する領域12には、図3に示すように溝状の凹部18が形成されている。この凹部18は、円柱状の縦穴18aと、この縦穴18aの側壁から延伸する溝18bとにより構成されており、縦穴18aの底部には雌ネジ18cが形成されている。この凹部18には、温度センサアッセンブリ8が対向面10から突出しないように収納される。温度センサアッセンブリ8は、接続用ハーネス82の一方の先端部に温度センサ81を有し、最先端部に円環状またはY字状の係止部83を有している。温度センサアッセンブリ8の不図示の他方の先端部には、制御回路基板200の接続用コネクタ225に嵌合するプラグ(不図示)が備えられている。温度センサアッセンブリ8は、係止部83を縦穴18aに、温度センサ81及び接続用ハーネス82を溝18bに配置することによって凹部18の内部に収納される。そして、縦穴18aにおいて係止部83を雌ネジ18cとボルト18Bにより締結することによって、温度センサアッセンブリ8が主基板ケース1に固定される。温度センサアッセンブリ8のプラグを有する他方の端部は、2つの連結用コネクタ115の何れかの側へ偏向させて、主基板ケース1の外側へ延伸される。制御回路基板200との接続については後述する。
As shown in FIG. 3, a groove-
この構成により、IPM130の温度を適切に検出できる位置に温度センサ81を配置することができる。また、温度センサ81を配置するために主基板ケース1の対向面10又は主回路基板100の面積を拡大する必要がないのでインバータボックス3を小型化することができる。
With this configuration, the
主基板ケース1への温度センサアッセンブリ8の取り付けが終わると、次に主回路基板100が主基板ケース1へ収納される。主回路基板100の収納に先立ち、主回路基板100の2つの連結用コネクタ115にそれぞれ連結用ハーネス9の一端が接続される。連結用コネクタ115は、ストレートタイプのコネクタであり、連結用ハーネス9のプラグの長さと合わせて、基板面の鉛直方向へのスペースが必要である。しかし、上述したように、主基板ケース1の対向面10は、IPM130以外の部品が接することがないように、階段状に形成されている。連結用コネクタ115は発熱体ではないため、連結用コネクタ115が対向する対向面10の領域11は、主基板ケース1の肉厚が薄くてもよく、充分にスペースが確保される。
When the attachment of the
ここで、連結用コネクタ115にアングルタイプのコネクタが使用されると、基板面の水平方向、つまり面方向にスペースが必要となる。連結用ハーネス9のプラグ部分や、プラグから延伸するハーネスが通る部分には事実上、部品実装ができないため、主制御基板100を無駄に大きくする必要が生じる。しかし、本実施形態のようにストレートタイプのコネクタを利用することにより、そのような問題を生じることなく効率的に主基板ケース1のスペースを活用することができる。
Here, when an angle type connector is used as the connecting
主回路基板100は、IPM130やその他のディスクリート部品が実装されたリフロー面101が主基板ケース1の対向面10に対向する向きで主基板ケース1に収納される。第1コネクタ110及び第2コネクタ150は、主回路基板100に実装される側とは反対側の面、即ちコネクタの天面に支持用凹部111及び151を備える(図8等)。一方、主基板ケース1の対向面10には、支持用凸部51及び52が突出形成されている(図3、図8等)。主回路基板100が主基板ケース1に固定される状態において、支持用凸部51及び52は支持用凹部111及び151に挿入される(図2、図8等)。
The
この支持用凸部51及び52と、支持用凹部111及び151とを有することにより、主回路基板100を主基板ケース1にセットする際に良好に位置決めを行うことができる。また、主回路基板100が主基板ケース1に固定された状態で、コネクタ110及び150が主回路基板100と主基板ケース1の支持用凸部51及び52の双方により支持される。従って、配線ケーブルの挿抜など、コネクタ110及び150に力が作用した場合であってもコネクタ110及び150と主回路基板100との電気的接続部が破損することを抑制できる。
By having the supporting
主基板ケース1は、対向面10の周縁に沿って立設された周壁部50を備える。そして、主基板ケース1は、この周壁部50の端面50aよりも対向面10の側に引退した位置に端面55aを有する複数の固定座55を備える。これら固定座55は、雌ネジを形成され主基板ケース1の四隅に設けられ、主回路基板100は、その角部においてこれら固定座55に載置される。主回路基板100の4つの角部にはそれぞれ貫通孔105が形成され、固定座55にボルト55Bにより固定される。この際、上述したように、IPM130と対向面10の領域12とがボルト16Bにより締結される。
The
このように、主回路基板100は、主基板ケース1の周壁部50内の適切な位置に配置されて固定される。ここで、固定座55の端面55aは、周壁部50の端面50aに対して少なくとも主回路基板100の厚み分、引退していると好適である。このようにすると、主回路基板100は、周壁部50の端面50aよりも対向面10の側に引退した位置に配置される。これにより、主回路基板100は周壁部50により周囲を囲まれて保護される状態となり、製造時における主回路基板100の破損等を抑制することができる。
Thus, the
尚、上述したように、IPM130は、主回路基板100上においてコンデンサ120と電流センサ140との間に配置されている。つまり、主回路基板100のほぼ中央部に配置されている。そして、IPM130は、主基板ケース1の対向面10の領域12と接触して固着される。従って、主回路基板100は、四隅と中央部において主基板ケース1に支持されることとなる。その結果、例えばブラケットなどの支持部材を別途備えることなく、主回路基板100のたわみを抑制することが可能となる。
As described above, the
汎用的な基板は、ガラスエポキシなどにより構成され、その板厚は1.6mm前後である。基板に熱が加えられたり、加熱・冷却を繰り返されたりすると、基板に反りを生じる場合がある。特に、IGBTを内蔵したIPM130は発熱量が大きく、基板に対して大きなストレスを与える。また、IPM130は、銅ベース131などの金属ベースを有し、パッケージにもセラミック素材などが用いられることが多いので、その質量も大きい。このため、IPM130を基板に実装すると反りなどを生じさせる可能性が高い。従って、従来は他の部品と共に基板に実装されることなく、金属ケースに取り付けた後に配線を施されたり、単独の基板に実装した後に配線を施されたりしていた。しかし、本実施形態では、IPM130を基板の中央部に実装して、その両側に他の部品も実装する。また、基板の四隅のみではなく、中央部においてもIPM130の銅ベース131の平坦面を利用して広範囲に基板が固定される。従って、組み立てを容易にしつつ、基板の反りも良好に抑制される。
A general-purpose substrate is made of glass epoxy or the like and has a thickness of about 1.6 mm. When heat is applied to the substrate or heating / cooling is repeated, the substrate may be warped. In particular, the
図9は、主基板ケース1に主回路基板100を固定した状態を模式的に示す上面図である。主基板ケース1に対して非常に高いスペース効率で主回路基板100が収納されていることが容易に理解できる。但し、主回路基板100と制御回路基板200とを連結する連結用ハーネス9が通過するための空間70は、主回路基板100と主基板ケース1との間に確保されている。つまり、主回路基板100は、四辺の内の一辺において主基板ケース1の周壁部50との間に連結用ハーネス9が通過可能な空間を有して収納される。主回路基板100を主基板ケース1に取り付けた状態においては、この空間70から、主基板ケース1の外側へ連結用ハーネス9が延出する。尚、温度センサアッセンブリ8の接続用ハーネス82は、2つの空間70の内の何れか一方から、主基板ケース1の外側へ延出する。以上、ここまでの組み立てを終えた主基板ケース1を主基板ケースアッセンブリ1Aと称する。
FIG. 9 is a top view schematically showing a state in which the
〔制御基板ケースアッセンブリ〕
次に、制御基板ケース2と制御回路基板200とを組み立てて制御基板アッセンブリ2Aを構成する工程について説明する。説明に先立って、制御基板ケース2の構造について説明する。
[Control board case assembly]
Next, a process of assembling the
上述したように、制御基板ケース2は、パワートランジスタ221に対する冷却手段を有し、制御回路基板200を収納するケースである。図5に示すように、制御回路基板200のフロー面202が対向する対向面20が、制御基板ケース2の内側に形成されている。この対向面20の一部の領域において、制御回路基板200のフロー面202が接触するように、対向面20には、突出座部21が形成されている。突出座部21は、パワートランジスタ221とその周辺部に対応する面積を有しており、突出座部21には2つの雌ネジ23も形成されている。
As described above, the
制御回路基板200の、これら雌ネジ23に対応する位置には2つの貫通孔207が形成されており、当該貫通孔207の間のリフロー面201にパワートランジスタ221が実装されている。パワートランジスタ221は表面実装部品であり、フロー面202にはパワートランジスタ221のリードは貫通されていない。また、パワートランジスタ221の実装位置には貫通孔207を除いてスルーホールなどは設けられていない。また、当該所定の領域の裏面側、即ちフロー面202側には、配線パターン、部品用ランドは設けられておらず、レジストマスクが施されている。つまり、制御回路基板200のフロー面202に突出座部21が接触しても回路に短絡を生じさせない構造となっている。
Two through
制御回路基板200は、フロー面202において突出座部21と接触し、基板に形成された貫通孔207を介して突出座部21の雌ネジ23とボルト23Bにより締結される。従って、この部位が、パワートランジスタ221(発熱部品)に近接して制御回路基板200を制御基板ケース2に固定する固定部となる。さらに、この固定部を成す、ボルト23Bの座面である貫通孔207のリフロー面側の周部には、熱伝導性の高い金属のメッキ処理が成されており、高熱伝導性物質層207aが形成されている。表面実装部品のパワートランジスタは、ディスクリート部品のパワートランジスタに比べて耐熱性能の低いものが多いが、制御回路基板200を介して、制御基板ケース2を冷却手段として機能させることにより、耐熱性を向上させることができる。
The
図5に示すように、制御基板ケース2は、対向面20の周縁に沿って立設された周壁部60を備える。そして、制御基板ケース2は、この周壁部60の端面60aよりも対向面20の側に引退した位置に端面65aを有する複数の固定座65を備える。これら固定座65は、雌ネジを形成されて制御基板ケース2の四隅に設けられる。制御回路基板200は、その角部においてこれら固定座65に載置される。制御回路基板200の4つの角部にはそれぞれ貫通孔205が形成され、固定座65にボルト65Bにより固定される。また、この際、制御回路基板200は、パワートランジスタ221を挟んで形成された貫通孔207において、対向面20に形成された突出座部21に対しても固定される。
As shown in FIG. 5, the
固定座65の端面65aと、突出座部21の端面21aとは、同一平面上に形成される。従って、制御回路基板200は、4つの固定座65と、突出座部21との5点により支持される。ここで、本実施形態のように、パワートランジスタ221が、制御回路基板200の中央部に実装されると、突出座部21により制御回路基板200が中央部で支持されて好適である。このように構成されると、例えばブラケットなどの支持部材を別途備えることなく、制御回路基板200のたわみを抑制することが可能となる。汎用的な基板は、ガラスエポキシなどにより構成され、その板厚は1.6mm前後である。基板に熱が加えられたり、加熱・冷却を繰り返されたりすると、基板に反りを生じる場合がある。しかし、基板の四隅にのみではなく、中央部においても基板が固定されるので、このような反りを抑制することができる。
The
上述したように、制御回路基板200は、制御基板ケース2の周壁部60内の適切な位置に配置されて固定される。ここで、固定座65の端面65aは、周壁部60の端面60aに対して少なくとも制御回路基板200の厚み分、引退していると好適である。このようにすると、制御回路基板200は、周壁部60の端面60aよりも対向面20の側に引退した位置に配置される。これにより、制御回路基板200は周壁部60により周囲を囲まれて保護される状態となり、製造時における制御回路基板200の破損等を抑制することができる。
As described above, the
さらに、本実施形態のように、固定座65の端面65aは、周壁部60の端面60aに対して少なくとも制御回路基板200の厚みに加え、リフロー面202に実装される部品の高さ分、引退していると好適である。このようにすると、制御回路基板200は、基板上に実装される部品も含めて周壁部60の端面60aよりも対向面20の側に引退した位置に配置される。これにより、制御回路基板200は周壁部60により周囲を囲まれて保護される状態となり、製造時における制御回路基板200及び実装された部品の破損等を抑制することができる。
Further, as in the present embodiment, the
また、固定座65の端面65aは、対向面20に対して少なくとも、制御回路基板200のフロー面202に突出するディスクリート部品のリード(端子)の長さよりも突出していることが好ましい。制御基板ケース2は熱伝導性を考慮して金属など導電性材料により構成される。対向面20に絶縁処理を施していたとしてもディスクリート部品の鋭利なリード端部が接触すれば、短絡を生じる可能性がある。従って、少なくともディスクリート部品のリード225fや229fの長さよりも、対向面20から突出した位置に固定座65の端面65a及び突出座部21の端面21aが設定されると好適である。
Further, it is preferable that the
以上、制御回路基板200を固定した制御基板ケース2を制御基板ケースアッセンブリ2Aと称する。図10は、制御基板ケースアッセンブリ2Aを模式的に示す上面図である。制御基板ケース2に対して非常に高いスペース効率で制御回路基板200が収納されていることが容易に理解できる。つまり、制御回路基板200は、制御基板ケース2の周壁部60との間に隙間を有することなく収納される。主回路基板100と制御回路基板200とを連結する連結用ハーネス9が接続される連結用コネクタ215、及び温度センサアッセンブリ8の接続用ハーネス82が接続される接続用コネクタ225は、共に制御基板ケース2に制御回路基板200を固定した状態で、制御基板ケース2の開口部側に配置されている。
The
上述したように、主回路基板100は、四辺の内の一辺において主基板ケース1の周壁部50との間に連結用ハーネス9が通過可能な空間70を有して収納されるので、制御回路基板200は、制御基板ケース2の周壁部60との間に隙間を有することなく収納される。しかし、両基板100及び200をインバータボックス3内へ収納する向きなどによっては、制御回路基板200と制御基板ケース2との間に空間を設けて制御回路基板200を収納し、主回路基板100は、主基板ケース1の周壁部50との間に隙間を有することなく収納してもよい。また、主回路基板100と主基板ケース1の周壁部50との間に空間を設けると共に、制御回路基板200と制御基板ケース2の周壁部60との間に空間を設けてもよい。つまり、上記実施形態は一例であり、主回路基板100及び制御回路基板200は、少なくとも一方の基板と当該基板が収納されるケースの周壁部との間に連結用ハーネス9が通過可能な空間を有して収納されればよい。
As described above, the
〔インバータボックス〕
主基板ケースアッセンブリ1Aと制御基板ケースアッセンブリ2Aとは、主基板ケース1の周壁部50の端面50aと制御基板ケース2の周壁部60の端面60aとを当接させ、締結部59及び69においてボルト等によって締結される。それぞれ基板が固定された2つのケースを締結させることにより、極めて簡潔にインバータボックス3を組み立てることができる。
[Inverter box]
The main
2つのケースの締結に先立って、主回路基板100と制御回路基板200とを連結用ハーネス9によって連結し、温度センサアッセンブリ8のプラグを制御回路基板200に接続する。以下、その手順を説明する。まず、基板を上面に向けた状態で、主基板ケースアッセンブリ1Aと制御基板ケースアッセンブリ2Aとを並べる。この時、主回路基板100の連結用コネクタ115側(空間70側)と制御回路基板200の連結用コネクタ215側とを対向させて、両アッセンブリ1A及び2Aを並べる。そして、空間70から延出する連結用ハーネス9のプラグを制御回路基板200の連結用コネクタ215に嵌合させる。同様に、空間70から延出する温度センサアッセンブリ8の接続用ハーネス82のプラグを制御回路基板200の接続用コネクタ225に嵌合させる。
Prior to fastening the two cases, the
続いて、制御基板ケースアッセンブリ2Aを主基板ケースアッセンブリ1Aの上に重ね合わせる。そして、上述したように、主基板ケース1の周壁部50の端面50aと制御基板ケース2の周壁部60の端面60aとを当接させ、締結部59及び69においてボルト3B等によって締結する。このようにして、図1及び図2に示すようなインバータボックス3が形成される。主基板ケース1の一部の締結部59は、開口部側の穴径が大きくなるように段差部59aを有して形成されている。本実施形態では、対角線上の2つの締結部59に段差部59aが形成されている。制御基板ケース2の締結部69は、段差部59aと同じ穴径を有して形成されている。締結部59及び69は、主基板ケース1の締結部59の段差部59aにおいて係止されるパイプ状のノックピンを用いて位置決めされ、ボルト3Bによって締結される。
Subsequently, the control
主基板ケース1の締結部59及び制御基板ケース2の締結部69は、4つの各角部に設けられている。締結部59及び69は、第1コネクタ110及び第3コネクタ210が突出する方向、及び第2コネクタ150及び第4コネクタ250が突出する方向に突出して設けられる。このようにすれば、インバータボックス3からの突出部が同一方向にまとまるので、インバータボックス3の専有空間を大きくすることなく、締結部59及び69を効率的に設けることができる。
The
制御基板ケース2には、締結部69から締結部69と同一方向にさらに突出した取り付け部90が設けられている。インバータボックス3は、この取り付け部90において車両に取り付けられる。尚、主基板ケース1と制御基板ケース2とを締結する締結部69と、取り付け部90とを共用可能に設けてもよい。
The
連結用ハーネス9は、主基板ケース1の対向面10の領域11と主回路基板100の基板面との間に形成される空間72、及び、主基板ケース1の周壁部50の内面と主回路基板100の端面との間に形成される空間70を収納空間として、良好にインバータボックス3に収納される(図2、図9参照)。また、温度センサアッセンブリ8の接続用ハーネス82は、主基板ケース1の対向面10に形成された溝状の凹部18、上記空間72、上記空間70、及び主回路基板100と制御回路基板200との間の空間を収納空間として、良好にインバータボックス3に収納される(図2、図3参照)。
The connecting
このように、本発明に係るインバータボックス3は、サブアッセンブリを独立して組み立て、これらのサブアッセンブリを用いて全体を組み立てることによって構成されるので、効率よく組み立てることが可能である。従来は、ケースの中に順次部品を組み付けていたため、組み立てに多くの工数を要するとともに、組み立ての作業性を確保するためにケース内に無駄なクリアランスを多く設ける必要があった。しかし、本発明を適用すれば、ケースの容積を小さくすることが可能となる。
Thus, the
図1及び図2に示すように、主回路基板100に実装された第1コネクタ110と制御回路基板に実装された第3コネクタ210とは、突出側の端面が同一面上となる。また、主回路基板100に実装された第2コネクタ150と制御回路基板200に実装された第4コネクタ250とは、突出側の端面が同一面上となる。これにより、インバータボックス3に対する各種ケーブルの挿抜の際に、同一面を基準として作業を行うことができる。尚、制御回路基板200に備えられる第3コネクタ210及び第4コネクタ250は、それぞれ主回路基板100に備えられる第1コネクタ110及び第2コネクタ210に比べて、電流容量が小さくて良いため、小さいコネクタである。従って、突出側の端面を揃えるために、制御回路基板200に延長部208、209が設けられて、当該延長部208、209に第3コネクタ210及び第4コネクタ250が実装される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
主基板ケース1は、制御回路基板200のリフロー面201の側を覆うように制御基板ケースに固定されるケースである。また、制御基板ケース2は、主回路基板100のフロー面102の側を覆うように主基板ケース1に固定されるケースである。つまり、主基板ケース1と制御基板ケース2とは、両者を固定することによって、互いに相手の基板を覆って、2枚の基板を内部に収納するインバータボックス3を構成する。これにより、主回路基板100及び制御回路基板200をインバータボックスの内側に収納して保護することができる。また、一方のケースに伝導されたIPM130やパワートランジスタ221からの熱が、更に他方のケースにも伝導されることになる。従って、IPM130やパワートランジスタ221などのスイッチング素子の冷却性能を更に高めることができる。
The
ここで、インバータボックス3の外装ケース部は、主基板ケース1と制御基板ケース2とに分割されているが、分割の割合、即ちつなぎ目の位置については種々の形態を採ることが可能である。この分割の割合は、ヒートマネジメントの観点及びパッケージングの観点から検討すると好適である。
Here, the outer case portion of the
始めに、ヒートマネジメントの観点から検討する場合の例について説明する。主基板ケース1及び制御基板ケース2は、共に基板を収納するとともにヒートシンクとしての役割を担っている。冷却対象となる発熱体の発熱量は、主基板ケース1が冷却するIPM130の方が圧倒的に大きい。従って、上述したように、主基板ケース1は制御基板ケース2に比べて金属量が多く、表面積を増大させるための放熱フィン31も形成されている。そこで、さらに主基板ケース1の周壁部50の高さを高くし、制御基板ケース2の周壁部60の高さをその分低くすれば、より主基板ケース1の冷却性能を向上させることができる。しかし、その分制御基板ケース2の冷却性能が低下するため、両者のバランスを取ることが大切である。
First, an example of considering from the viewpoint of heat management will be described. The
ここで、主回路基板100及び制御回路基板200が発熱する機会について検討する。主回路基板100は、モータが駆動する場合にのみ大電流が流れ、その際に大きな発熱を生じる。制御回路基板200は、モータが停止中であっても発熱が生じ、モータが駆動してもほとんど発熱量は増加しない。主基板ケース1と制御基板ケース2とは、周壁部50及び60の端面50a及び60aを当接されるので、熱抵抗はあるものの相互に熱の受け渡しが可能である。
Here, the opportunity for the
そこで、制御基板ケース2は、制御基板ケース2単体で制御回路基板200が発生する熱量を充分に冷却可能な熱容量を有する金属量を確保して形成する。モータが停止している間は、主基板ケース1に対して熱移動が生じるので、制御基板ケース2は自身の熱容量の多くを温存できる。モータが駆動すると、主回路基板100において大きな発熱が生じるため、ヒートシンクとしての主基板ケース1の温度が上昇する。その結果、制御基板ケース2から主基板ケース1への熱移動はなくなるが、制御基板ケース2は単独で制御回路基板200の発熱量を冷却可能な熱容量を有しているため、問題はない。さらに、モータが駆動を始めるまでは主基板ケース1も活用して冷却していたため、制御基板ケース2の冷却力には余裕がある。従って、主基板ケース1から制御基板ケース2へ多くの熱移動が生じ、主基板ケース1の温度上昇が緩和される。その結果、主基板ケース1の冷却力が長時間に亘って確保される。
Therefore, the
このように、ヒートマネジメントの観点から主基板ケース1と制御基板ケース2との分割割合を、両ケース1、2に設けられる周壁部の高さも含めて設定すると、良好な冷却性能を有するインバータボックス3を構成することができる。
Thus, from the viewpoint of heat management, if the division ratio between the
次に、パッケージングの観点から検討する場合の例について説明する。上述したように、インバータボックス3は、主基板ケースアッセンブリ1Aと制御基板アッセンブリ2Aとを合わせることによって構成される。一方のケースアッセンブリの周壁部が高く形成され、他方の周壁部がその分低く形成される場合、他方の基板や、基板に実装された部品が周壁部を超えて露出する可能性がある。このため、主基板ケースアッセンブリ1Aと制御基板アッセンブリ2Aとを合わせる際に基板や、基板に実装された部品を損傷させる可能性が生じる。
Next, an example in the case of considering from the viewpoint of packaging will be described. As described above, the
そこで、パッケージングの観点より分割割合を決定する場合には、周壁部が以下の条件を満たすようにすることが望ましい。即ち、基板の固定部の端面を、周壁部の端面に対して少なくとも基板の厚み分だけ引退して設け、基板がその端面を周壁部により囲まれて保護される状態とすることができる高さを、周壁部が有することが望ましい。さらに好適には、周壁部の端面から基板の固定部の端面までの引退量を以下のように設定するとよい。即ち、基板の厚みに加えて、ケースの開放面側に実装される部品の高さ分の引退量を少なくとも有するようにするとよい。このようにすれば、基板及び基板の実装部品は周壁部により周囲を囲まれて保護される状態となり、製造時における基板及び実装部品の破損等を抑制することができる。 Therefore, when determining the division ratio from the viewpoint of packaging, it is desirable that the peripheral wall satisfy the following conditions. That is, the height at which the end surface of the fixed portion of the substrate is provided so as to be retracted at least by the thickness of the substrate with respect to the end surface of the peripheral wall portion, and the end surface is surrounded and protected by the peripheral wall portion. It is desirable that the peripheral wall portion has. More preferably, the retraction amount from the end surface of the peripheral wall portion to the end surface of the fixed portion of the substrate may be set as follows. In other words, in addition to the thickness of the substrate, it is preferable to have at least a retraction amount corresponding to the height of the component mounted on the open surface side of the case. If it does in this way, the circumference | surroundings of the board | substrate and the mounting component of a board | substrate will be in the state protected by the surrounding wall part, and the failure | damage of the board | substrate and the mounting component at the time of manufacture can be suppressed.
尚、上述した本実施形態においては、ヒートマネジメント及びパッケージングの両観点より、分割割合が決定されている。 In the above-described embodiment, the division ratio is determined from both viewpoints of heat management and packaging.
以上、説明したように、本発明を適用することにより、スイッチング素子などの発熱部品を確実に冷却できる構造としつつ、製造時の組付け工程を簡略化できるとともに、インバータ回路を構成する複数の部品を効率的に収納して小型化することができるインバータ装置を提供することが可能となる。 As described above, by applying the present invention, a structure capable of reliably cooling heat-generating parts such as switching elements, while simplifying the assembly process at the time of manufacture, and a plurality of parts constituting the inverter circuit It is possible to provide an inverter device that can be efficiently housed and miniaturized.
本発明は、ハイブリッド車両や電動車両等に用いるような大きな出力の電動機を駆動するためのインバータ装置に適用することができる。係るハイブリッド車両や電動車両等では、内部構造の省スペース化が求められている。従って、本発明のように、インバータ回路を構成する複数の部品を効率的に収納して小型化することができるインバータ装置は非常に有用である。また、インバータ装置の製造時の組付け工程を簡略化できることにより、ハイブリッド車両や電動車両等の生産コストを低減することができる。 The present invention can be applied to an inverter device for driving a motor having a large output, such as that used for a hybrid vehicle or an electric vehicle. Such hybrid vehicles, electric vehicles, and the like are required to save space in the internal structure. Therefore, as in the present invention, an inverter device that can efficiently accommodate and reduce the size of a plurality of components that constitute an inverter circuit is very useful. In addition, since the assembly process at the time of manufacturing the inverter device can be simplified, the production cost of a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like can be reduced.
1:主基板ケース
2:制御基板ケース
3:インバータボックス(インバータ装置)
4:モータ
9:連結ハーネス
50:周壁部
50a:周壁部の端面
70:空間
60:周壁部
60a:周壁部の端面
100:主回路基板
101:リフロー面(第一面)
102:フロー面(第二面)
110:第1コネクタ
115:連結用コネクタ
150:第2コネクタ
200:制御回路基板
201:リフロー面(第一面)
202:フロー面(第二面)
210:第3コネクタ
215:連結用コネクタ
250:第4コネクタ
1: Main board case 2: Control board case 3: Inverter box (inverter device)
4: Motor 9: Connection harness 50:
102: Flow surface (second surface)
110: first connector 115: connector for connection 150: second connector 200: control circuit board 201: reflow surface (first surface)
202: Flow surface (second surface)
210: Third connector 215: Connector for connection 250: Fourth connector
Claims (8)
前記主回路基板に対向する対向面と当該対向面の周縁に沿って立設された周壁部とを有し、当該周壁部で少なくとも前記主回路基板の周囲を囲んで前記主回路基板を収納する主基板ケースと、
前記インバータ回路を制御する制御回路を有する制御回路基板と、
前記制御回路基板に対向する対向面と当該対向面の周縁に沿って立設された周壁部とを有し、当該周壁部で少なくとも前記制御回路基板の周囲を囲んで前記制御回路基板を収納する制御基板ケースと、
前記主回路基板と前記制御回路基板とを連結する連結用ハーネスと、を備え、
前記主回路基板及び前記制御回路基板は、前記主基板ケース及び前記制御基板ケースの外側へ突出させてそれぞれのケースに収納されるコネクタを有すると共に、少なくとも一方の基板と当該基板が収納されるケースの前記周壁部との間に前記連結用ハーネスが通過可能な空間を有して収納され、
前記主基板ケースの周壁部の端面と前記制御基板ケースの周壁部の端面とを当接させて固定され、前記主回路基板と前記制御回路基板とを内包して構成されるインバータ装置。 A main circuit board having an inverter circuit;
It has a facing surface facing the main circuit board and a peripheral wall portion erected along the periphery of the facing surface, and at least surrounds the periphery of the main circuit board with the peripheral wall portion to store the main circuit board. A main board case;
A control circuit board having a control circuit for controlling the inverter circuit;
The control circuit board includes a facing surface facing the control circuit board and a peripheral wall portion erected along a peripheral edge of the facing surface, and the control circuit board is accommodated by surrounding the control circuit board at least by the peripheral wall section. A control board case,
A connecting harness for connecting the main circuit board and the control circuit board,
The main circuit board and the control circuit board have connectors that protrude outside the main board case and the control board case and are housed in the respective cases, and at least one board and a case in which the board is housed The connecting harness is stored with a space through which the connecting harness can pass,
An inverter device configured to include the main circuit board and the control circuit board, wherein the end face of the peripheral wall part of the main board case and the end face of the peripheral wall part of the control board case are fixed in contact with each other.
前記連結用コネクタは、前記主回路基板及び前記制御回路基板が内包された状態で同一の辺の側に実装される請求項1又は2に記載のインバータ装置。 The main circuit board and the control circuit board have a connector for connection to which the connection harness is connected,
The inverter device according to claim 1, wherein the connecting connector is mounted on the same side in a state where the main circuit board and the control circuit board are included.
前記主回路基板及び前記制御回路基板は、前記第一面を同一方向に向けて内包される請求項1〜3の何れか一項に記載のインバータ装置。 The main circuit board and the control circuit board have a first surface on which discrete components and surface mount components are mounted, and a second surface on which the surface mount components are mounted and leads of the discrete components are soldered. ,
The inverter device according to claim 1, wherein the main circuit board and the control circuit board are included with the first surface facing in the same direction.
前記制御回路基板は、前記コネクタとして、当該インバータ装置に内包された状態で前記第1コネクタが備えられる側の一辺に電源用の第3コネクタを備え、当該1辺の対辺に前記モータの挙動を検出するセンサとの接続用の第4コネクタを備える請求項1〜5の何れか一項に記載のインバータ装置。 The main circuit board outputs a motor drive signal for driving a motor. The connector includes a first connector for power supply on one side and a second connector for motor drive signal output on the opposite side of the one side. Prepared,
The control circuit board includes, as the connector, a third connector for power supply on one side where the first connector is provided in a state of being included in the inverter device, and the behavior of the motor is provided on the opposite side of the one side. The inverter apparatus as described in any one of Claims 1-5 provided with the 4th connector for a connection with the sensor to detect.
前記第1コネクタ、前記第2コネクタ、前記第3コネクタ、前記第4コネクタは、当該コネクタが備えられる辺の中央部に配置され、
前記締結部は、前記第1コネクタ及び前記第3コネクタが突出する方向、及び前記第2コネクタ及び前記第4コネクタが突出する方向に突出して設けられる請求項6又は7に記載のインバータ装置。 The main board case and the control board case have fastening portions that are provided at four corners and fasten both cases with bolts,
The first connector, the second connector, the third connector, and the fourth connector are arranged at a central portion of a side where the connector is provided,
The inverter device according to claim 6, wherein the fastening portion is provided to protrude in a direction in which the first connector and the third connector protrude and in a direction in which the second connector and the fourth connector protrude.
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