JP2020136321A - Electrical machine - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、電気機器に関する。特に、ケースが第1ケースと第2ケースに分かれており、第1ケースに温度センサが取り付けられているとともに第2ケースに回路基板が取り付けられており、温度センサと回路基板が電気的に接続している電気機器に関する。 The techniques disclosed herein relate to electrical equipment. In particular, the case is divided into a first case and a second case, a temperature sensor is attached to the first case and a circuit board is attached to the second case, and the temperature sensor and the circuit board are electrically connected. Regarding electrical equipment.
電気機器のケース内の実装密度を高めるため、ケースを第1ケースと第2ケースに分け、それぞれに電気部品を取り付ける構造が採用されることがある。その場合、第1ケースに取り付けられている部品と第2ケースに取り付けられている部品を電気的に接続しなければならない状況が生じ得る。その場合、第1ケースと第2ケースを連結するときにそれぞれのケースに収容されている部品が電気的に接続される構造が必要とされる。 In order to increase the mounting density in the case of electrical equipment, a structure may be adopted in which the case is divided into a first case and a second case, and electrical components are attached to each case. In that case, there may be a situation in which the component attached to the first case and the component attached to the second case must be electrically connected. In that case, a structure is required in which the parts housed in each case are electrically connected when the first case and the second case are connected.
例えば特許文献1には、第1ケースに半導体ユニットとコンデンサが収容されており、第2ケースに放電抵抗が収容されている電力変換装置が開示されている。第2ケースには、コンデンサと放電抵抗を電気的に接続するための接続部材が配置されている。第1ケースのコンデンサと第2ケースの放電抵抗は、接続部材を介して電気的に接続される。 For example, Patent Document 1 discloses a power conversion device in which a semiconductor unit and a capacitor are housed in a first case and a discharge resistor is housed in a second case. In the second case, a connecting member for electrically connecting the capacitor and the discharge resistor is arranged. The capacitor in the first case and the discharge resistor in the second case are electrically connected via a connecting member.
特許文献1の電力変換装置はさらに、第1ケースには制御基板が取り付けられており、第2ケースにはリアクトルとそのリアクトルの温度を計測する温度センサが取り付けられている。上記した接続部材は、制御基板と温度センサとを接続する接続配線を固定するための配線固定部を備えている。 Further, in the power conversion device of Patent Document 1, a control board is attached to the first case, and a reactor and a temperature sensor for measuring the temperature of the reactor are attached to the second case. The above-mentioned connection member includes a wiring fixing portion for fixing the connection wiring for connecting the control board and the temperature sensor.
特許文献1に開示された電力変換装置では、第1ケースのコンデンサと第2ケースの放電抵抗を電気的に接続するための専用の接続部材を必要とする。また、第1ケースの制御基板と第2ケースの温度センサを接続する接続配線は、接続部材に設けられた配線固定部に固定される。本明細書が開示する技術は、従来よりも簡単な構造で、第1ケースに取り付けられているリアクトルの温度センサと第2ケースに取り付けられている回路基板を電気的に接続することのできる技術を提供する。 The power conversion device disclosed in Patent Document 1 requires a dedicated connecting member for electrically connecting the capacitor of the first case and the discharge resistance of the second case. Further, the connection wiring connecting the control board of the first case and the temperature sensor of the second case is fixed to the wiring fixing portion provided on the connection member. The technique disclosed in the present specification has a simpler structure than the conventional technique, and is a technique capable of electrically connecting the temperature sensor of the reactor attached to the first case and the circuit board attached to the second case. I will provide a.
本明細書は、第1ケースにリアクトルが取り付けられているとともにそのリアクトルに温度センサが取り付けられており、第2ケースに回路基板と電流センサが取り付けられている電気機器に関する。第2ケースは、その開口(第2開口)が第1ケースの開口(第1開口)に対向するように第1ケースに連結される。回路基板には、温度センサの計測値が入力される回路が実装されている。リアクトルは、第2ケースの電流センサに向けて突出している突出部を備えている。突出部には、温度センサに導通している端子(第1端子)が取り付けられている。電流センサには、突出部と嵌合する窪みが設けられている。窪みには、回路基板と導通している端子(第2端子)が取り付けられている。第1ケースと第2ケースが連結された状態で突出部が窪みに嵌合するとともに、第1端子が第2端子に接触し、両者が導通する。本明細書が開示する電気機器は、第1ケースのリアクトルに設けられた突出部が第2ケースの電流センサに設けられた窪みに嵌合することで温度センサと回路基板が導通する。特許文献1に開示された電力変換装置が有する接続部材を省くことができ、従来よりも構造が簡単になる。 The present specification relates to an electric device in which a reactor is attached to a first case, a temperature sensor is attached to the reactor, and a circuit board and a current sensor are attached to the second case. The second case is connected to the first case so that its opening (second opening) faces the opening (first opening) of the first case. A circuit for inputting the measured value of the temperature sensor is mounted on the circuit board. The reactor has a protrusion that projects toward the current sensor in the second case. A terminal (first terminal) conducting to the temperature sensor is attached to the protruding portion. The current sensor is provided with a recess that fits into the protrusion. A terminal (second terminal) conducting with the circuit board is attached to the recess. With the first case and the second case connected, the protrusion fits into the recess, and the first terminal comes into contact with the second terminal to conduct both. In the electrical equipment disclosed in the present specification, the temperature sensor and the circuit board are made conductive by fitting the protrusion provided in the reactor of the first case into the recess provided in the current sensor of the second case. The connecting member included in the power conversion device disclosed in Patent Document 1 can be omitted, and the structure becomes simpler than before.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements to the techniques disclosed herein will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" section below.
図面を参照して実施例の電気機器を説明する。実施例の電気機器は、電気自動車に搭載される電力変換器10である。図1と図2に、電力変換器10の断面図を示す。電力変換器10のケースは第1ケース11と第2ケース12に別れており、図1は第2ケース12が第1ケース11から分離された状態を示している。図2は第1ケース11と第2ケース12が連結された状態を示している。図1と図2のいずれも、電力変換器10の一部は図示を省略してある。また、第2ケース12は上下が開口しており、上側の開口を覆うカバーの図示も省略してある。
The electrical equipment of the embodiment will be described with reference to the drawings. The electric device of the embodiment is a
第1ケース11は開口(第1開口11a)を有しており、第2ケース12も開口(第2開口12a)を有している。第2ケース12は、第2開口12aが第1ケース11の第1開口11aと対向するように第1ケース11に連結される。図2では、第2ケース12を第1ケース11に連結するボルトの図示は省略してある。
The
電力変換器10は、車載のバッテリの電力を走行用のモータの駆動電力に変換するデバイスである。電力変換器10は、バッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータ回路と、昇圧後の直流電力をモータの駆動に適した交流電力に変換するインバータ回路を含んでいる。電圧コンバータ回路とインバータ回路の主要部品は電力変換用のスイッチング素子である。
The
電力変換器10は、複数のスイッチング素子を含んでおり、それらは、2個ずつ、パワーモジュール70に収容されている。電力変換器10は、複数のパワーモジュール70を備えており、それらは図1、図2の座標系のY方向に一例に並んでいる。複数のパワーモジュール70は、第2ケース12に収容されている。
The
複数のパワーモジュール70は、複数の冷却器80とともに、Y方向に一列に並んでいる。複数のパワーモジュール70と複数の冷却器80は、1個ずつ交互に積層されている。すなわち、隣り合う2個の冷却器80の間に1個のパワーモジュール70が挟まれている。それぞれのパワーモジュール70は、両側から冷却される。
The plurality of
パワーモジュール70の上面からは、複数の制御端子74が上方へ延びている。制御端子74は、回路基板60に接続されている。制御端子74には、パワーモジュール70に収容されているスイッチング素子のゲートに接続されているゲート端子や、それぞれのスイッチング素子のセンスエミッタに接続されているセンスエミッタ端子などが含まれる。
A plurality of
回路基板60には、スイッチング素子を制御する駆動信号を生成する駆動回路が実装されている。駆動回路が生成した駆動信号は、制御端子74を通じて各スイッチング素子へ供給される。回路基板60も第2ケース12に収容されている。
A drive circuit that generates a drive signal for controlling a switching element is mounted on the
パワーモジュール70の下面からは、3個のパワー端子71、72、73が下方へ延びている。1個のパワーモジュール70の内部では、2個のスイッチング素子が直列に接続されている。パワー端子71、72、73は、2個のスイッチング素子の直列接続の高電位端、低電位端、中点とそれぞれ接続されている。
From the lower surface of the
第2ケース12には電流センサ50が取り付けられている。パワーモジュール70のパワー端子71、72は、それぞれ、電流センサ50から延びているバスバ51、52のそれぞれと接続されている。電流センサ50の内部には、バスバ51に隣接するように電流センサ素子53が配置されている。電流センサ素子53は、バスバ51を流れる電流に起因して生じる磁束を計測する。図示を省略しているが、電流センサ50の内部には、電流センサ素子53が計測した磁束を、バスバ51を流れる電流の値に換算するセンサ回路が収容されている。電流センサ50と回路基板60は、信号線案内路62で接続されており、センサ回路は、信号線案内路62を通る不図示の信号線で回路基板60と接続されている。すなわち、電流センサ50は、バスバ51を流れる電流を計測し、計測した結果を回路基板60へ送信する。
A
電流センサ50の本体の下面には、窪み56が設けられている。くぼみ56の内側に第2端子55が取り付けられている。第2端子55は、信号線案内路62を通る信号線61によって回路基板60と導通している。窪み56と第2端子55の役割については後述する。電流センサ50の本体は樹脂で作られている。
A
第1ケース11には、リアクトル20が取り付けられている。リアクトル20は、磁性体のコア22にコイル21が巻回された受動素子である。コイル21の周囲は樹脂カバー23で覆われている。コイル21の上面は樹脂カバー23から露出している。樹脂カバー23の側部から上方へ突出部24が延びている。別言すれば、リアクトル20は上方へ突出する突出部24を備えている。突出部24の先端部分の側面には第1端子44が取り付けられている。図1、図2に示されているように、突出部24は第2ケース12に取り付けられている電流センサ50に向けて延びており、第1ケース11と第2ケース12が連結された状態で突出部24の先端が先に述べた窪み56に嵌合する。図2に示されているように、突出部24が窪み56に嵌合すると、第1端子44が第2端子55に接触する。すなわち、第1端子44が第2端子55と導通する。
A
リアクトル20には、温度センサ40が取り付けられている。温度センサ40のセンサ素子41(サーミスタ)は、コイル21の上面に接している。センサ素子41は素子支持体42に支持されている。センサ素子41から信号線43が延びている。信号線43は、素子支持体42の内部を通り、さらに、樹脂カバー23の突出部24の内部を通り、第1端子44と導通している。すなわち、第1端子44は温度センサ40と導通している。
A
先に述べたように、第1ケース11と第2ケース12が連結されると突出部24が窪み56に嵌合するとともに第1端子44が第2端子55に接触して導通する。先に述べたように、第2端子55は回路基板60と導通しており、第1端子44と第2端子55が導通すると、温度センサ40(センサ素子41)と回路基板60が導通する。
As described above, when the
回路基板60に実装されている回路は、温度センサ40の計測値をモニタしつつ、リアクトル20の過度の温度上昇が抑えられるように、リアクトル20を流れる電流を制限する。あるいは、回路基板60に実装されている回路は、温度センサ40が計測した温度が過度に上昇することを抑えるべく、電力変換器10を冷却する冷却器(不図示)に対して冷却性能を高める指令を出力する。温度センサ40の計測値は回路基板60に実装されている回路に入力される。
The circuit mounted on the
上記したように、第1ケース11に取り付けられている温度センサ40と第2ケース12に取り付けられている回路基板60は、リアクトル20に設けられた突出部24と第2ケース12に取り付けられている電流センサ50を中継して電気的に接続される。
As described above, the
リアクトル20に取り付けられている突出部24は、電流センサ50に設けられている窪み56に嵌合する。窪み56の内面には第2端子55が備えられており、突出部24には、突出部24が窪み56に嵌合したときに第2端子55に接触するように第1端子44が備えられている。第2ケース12を第1ケース11に連結すると、突出部24が窪み56に嵌合し、第1端子44と第2端子55が導通する。その結果、温度センサ40と回路基板60が導通する。実施例の電力変換器10は、簡単で空間効率のよい構造で第1ケース11に収容されている温度センサ40と第2ケース12に収容されている回路基板60を電気的に接続することができる。
The
図1、図2では、リアクトル20を簡略化して描いてある。図3に、詳細に描いたリアクトル20の斜視図を示す。温度センサ40のセンサ素子41は、板バネ46を介して素子支持体42に支持されている。板バネ46は、センサ素子41をコイル21に押し付けている。
In FIGS. 1 and 2, the
センサ素子41から延びている信号線43は、素子支持体42の内部を通り、一旦外部へ出てから突出部24の内部へと通過する。図3に示すように、信号線43の一部は素子支持体42から露出するが、図1、図2では、簡略化して、信号線43は素子支持体42の内部から直接に突出部24に入るように描いてある。図1、図2の断面は、図3のA−A線に沿った断面に相当することに留意されたい。図1、図2は、リアクトル20を簡略化して描いてある。
The
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の電力変換器10は、専用の部材を採用することなく、従来よりも簡単な構造で、第1ケース11に取り付けられているリアクトル20の温度センサ40と第2ケース12に取り付けられている回路基板60を電気的に接続することができる。
The points to be noted regarding the technique described in the examples will be described. The
第1端子44と第2端子55は、第1ケース11を第2ケース12に連結すると同時に接触し、温度センサ40と回路基板60が導通する。そのような構造により、電力変換器10の製造工程が簡略化される。
The
本明細書が開示する技術は電力変換器以外の電気機器に適用することも可能である。 The techniques disclosed herein can also be applied to electrical equipment other than power converters.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
10:電力変換器
11:第1ケース
12:第2ケース
20:リアクトル
21:コイル
23:樹脂カバー
24:突出部
40:温度センサ
41:センサ素子
42:素子支持体
43:信号線
44:第1端子
50:電流センサ
51、52:バスバ
53:電流センサ素子
55:第2端子
56:窪み
60:回路基板
70:パワーモジュール
71、72、73:パワー端子
80:冷却器
10: Power converter 11: First case 12: Second case 20: Reactor 21: Coil 23: Resin cover 24: Projection 40: Temperature sensor 41: Sensor element 42: Element support 43: Signal line 44: First Terminal 50:
Claims (1)
第2開口を有しており、当該第2開口が前記第1開口と対向するように前記第1ケースに連結される第2ケースと、
前記第1ケースに取り付けられているリアクトルと、
前記リアクトルに取り付けられている温度センサと、
前記第2ケースに取り付けられている電流センサと、
前記第2ケースに取り付けられており、前記温度センサの計測値が入力される回路が実装されている回路基板と、
を備えており、
前記リアクトルは、前記第2ケースの前記電流センサに向けて突出している突出部であって前記温度センサと導通している第1端子が取り付けられている前記突出部を備えており、
前記電流センサは、前記突出部と勘合する窪みであって、前記回路基板と導通している第2端子が取り付けられている前記窪みを備えており、
前記第1ケースと前記第2ケースが連結された状態で前記突出部が前記窪みに嵌合するとともに前記第1端子が前記第2端子に接触する、電気機器。 The first case having the first opening and
A second case having a second opening and being connected to the first case so that the second opening faces the first opening.
The reactor attached to the first case and
The temperature sensor attached to the reactor and
The current sensor attached to the second case and
A circuit board mounted on the second case and on which a circuit for inputting the measured value of the temperature sensor is mounted.
Is equipped with
The reactor includes the protrusion that protrudes toward the current sensor in the second case and is attached with a first terminal that is conductive to the temperature sensor.
The current sensor has a recess that meshes with the protrusion, and includes the recess to which a second terminal conducting with the circuit board is attached.
An electric device in which the protruding portion fits into the recess and the first terminal comes into contact with the second terminal in a state where the first case and the second case are connected.
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