JP2021083227A

JP2021083227A - 電力変換装置

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Publication number: JP2021083227A
Application number: JP2019208970A
Authority: JP
Inventors: 良輔横山; Ryosuke Yokoyama; 雄太沼倉; Yuta Numakura
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: JP7395329B2

Abstract

【課題】電力変換装置のノイズ耐性が強化される。【解決手段】本発明による電力変換装置は、グラウンド配線パターンを有する回路基板３と、回路基板３を収納する導電性の筐体と、グラウンド配線パターンと筐体とを電気的に接続する接地用バスバー１と、を備えた電力変換装置であって、接地用バスバー１は回路基板３の第一の面上に配置され、また、接地用バスバー１は第一の面に平行な面方向に延在し、第一の面と所定の間隔を空けて配置される部分である第１領域１０を有し、第１領域１０は、回路基板３に設けられた貫通孔に挿入される第１端子７と、回路基板３の第一の面に接触する第２端子８と、が設けられており、第１端子７と第２端子８とは、回路基板３のグラウンド配線パターンとそれぞれ電気的に接続される。【選択図】図４

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

車載電気機器の設計において、電力変換装置における高出力化と小型化の需要に伴い、車載部品の信頼性を向上させるため、放射ノイズおよび外来ノイズを抑制することが求められる。そのため、回路基板を支持する絶縁性の支持部材や遮蔽板を設ける技術が提案されている。

本願発明の背景技術として、下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、パワー半導体モジュールと駆動回路基板の間の耐ノイズ性および絶縁性を確保しつつ、電力変換装置の小型化が可能になる特許技術が記載されている。

国際公開第２０１８／１３１３３６号

ノイズ対策においては、一般的に、本体ケースグラウンドが電気回路基板のグラウンドと短くかつ太い金属体で接続されることは、周知の事実である。ここで、さらなる耐ノイズ性の強化が課題であった。

本発明による電力変換装置は、グラウンド配線パターンを有する回路基板と、前記回路基板を収納する導電性の筐体と、前記グラウンド配線パターンと前記筐体とを電気的に接続する接地用バスバーと、を備えた電力変換装置であって、前記接地用バスバーは前記回路基板の第一の面上に配置され、また、前記接地用バスバーは前記第一の面に平行な面方向に延在し、前記第一の面と所定の間隔を空けて配置される部分である第１領域を有し、前記第１領域は、前記回路基板に設けられた貫通孔に挿入される第１端子と、前記回路基板の前記第一の面に接触する第２端子と、が設けられており、前記第１端子と前記第２端子とは、前記グラウンド配線パターンとそれぞれ電気的に接続される。

本発明によれば、電力変換装置のノイズ耐性が強化される。

本発明に係る、電力変換装置の全体構成の図である。本発明に係る、電力変換装置の一部の図である。本発明の第１の実施形態に係る、電力変換装置の一部の図である。本発明の第１の実施形態に係る、バスバーと回路基板の図である。本発明の第２の実施形態に係る、コネクタとバスバーと回路基板の図である。本発明の第３の実施形態に係る、コネクタとバスバーと回路基板の図である。本発明の第４の実施形態に係る、本体ケースとバスバーと回路基板の図である。

（電力変換装置の構造、および第１の実施形態）
図１は、本発明に係る電力変換装置の全体構成を示した分解斜視図である。

電力変換装置は、インバータ本体、本体ケース１５、ＤＣＤＣ基板、回路基板３、基板ベース、を備えて構成される。このうち、本発明は回路基板３と本体ケース１５に主に係る。

図２は、回路基板３と本体ケース１５に関わる電力変換装置の一部の図である。

回路基板３は、バスバー１とコネクタ４と本体ケース１５とに接続されている。本体ケース１５は、電力変換装置が搭載された車両のグラウンドインピーダンスを持ち、バスバー１は本体ケース１５とねじ止めされることで、図示されていない金属製のワッシャとブッシュとを介して電気的に接続される。また、バスバー１は図示していない回路基板３のグラウンドとも電気的に接続するため、端子を設けている。

従来の発明では、回路基板３との電気的に接続は、バスバー１の第１端子７を通して接続するだけであったが、本発明のポイントは第２端子８も回路基板３と電気的接続をしている点にある。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の一部の構成を示す図である。

本発明の電力変換装置は、バスバー１、回路基板３、コネクタ４、を備える。

バスバー１は、回路基板３を収納する導電性の筐体である本体ケース１５と、図示されていない回路基板３内を通るグラウンド配線パターンと、を電気的に接続する接地用バスバーである。なお、図示されていない回路基板３のグラウンド配線パターンの一部は、回路基板３の表面に露出しており、ＧＮＤ銅箔部２を形成している。ＧＮＤ銅箔部２は、バスバー１の第２端子８と電気的に接続している。

第１ネジ止め部５および第２ネジ止め部６は、バスバー１と回路基板３と本体ケース１５をネジ止め固定するための穴である。また、コネクタ４は、回路基板３のバスバー１を設置した面と同じ側の面上に設置される。

図４は、図３の電力変換装置の一部の構成からコネクタ４を外した図であり、バスバー１の全体構造を示す図である。

バスバー１は、第１端子７、第２端子８、曲げ部９、第１領域１０、第２領域１１、ピン穴１２を有する。第１端子７および第２端子８は、第１領域１０に設けられている。

バスバー１は、回路基板３の一方の面に配置され、回路基板３に対して平行である。バスバー１は、この回路基板３との間に所定量のクリアランス(隙間)を設けるため、第１領域１０を回路基板３から一定距離の間隔を保つように、曲げ部９を有している。これにより、設計時の寸法公差による弊害や熱膨張時の応力の発生を抑えることができる。

またバスバー１は、曲げ部９によってできた、第１領域１０と回路基板３との間のクリアランスを持つことで、組立性の安定が必要になる。そのため、バスバー１は第１領域１０に、第１端子７に加えて第２端子８を設けている。第１端子７は、回路基板３に設けられた貫通孔に挿入され、回路基板３内のグラウンド配線パターンと電気的に接続されている。第２端子８は、バスバー１の支持部として、バスバー１を回路基板３に対して固定させ転倒を防止させつつ、バスバー１と回路基板３との間隔を保持させ、バスバー１全体の組み立て性の向上を確保している。また前述のように、第２端子８は回路基板３のＧＮＤ銅箔部２と接触することで、回路基板３内のグラウンド配線パターンと電気的に接続されている。

第２領域１１は、バスバー１の一部で回路基板３と接触する形で回路基板３上に載置され、第１領域１０と回路基板３との間にクリアランスを設けたことによって組立性が不安定になっているバスバー１を、第２端子８とともに支持している。

また、第２領域１１はピン穴１２を含む。ピン穴１２は、コネクタ４を回路基板３に実装するときの位置決めに利用される基準穴で、ピン穴１２を通してコネクタ４と回路基板３とを固定させるときに、同時にバスバー１が共締めされ、バスバー１の回路基板３に対しての固定性を高めている。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）電力変換装置は、グラウンド配線パターンを有する回路基板３と、回路基板３を収納する導電性の筐体１５と、グラウンド配線パターンと筐体１５とを電気的に接続する接地用バスバー１と、を備えた電力変換装置であって、接地用バスバー１は回路基板３の第一の面上に配置され、また、接地用バスバー１は第一の面に平行な面方向に延在し、第一の面と所定の間隔を空ける部分である第１領域１０を有し、第１領域１０は、回路基板３に設けられた貫通孔に挿入される第１端子７と、回路基板３の第一の面に接触する第２端子と、が設けられており、第１端子と第２端子とは、回路基板のグラウンド配線パターンと電気的に接続される。このようにしたので、本体ケース１５と回路基板３のグラウンドとの接続箇所を増やすことができるため、回路のグラウンドインピーダンスを下げられる。さらに、従来の電力変換装置に比べて、回路基板３から放射するノイズや基板に照射されるノイズに対する耐性が強化される。

（２）電力変換装置の接地用バスバー１は、回路基板３の第一の面上に載置される第２領域１１を有する。このようにしたので、バスバー１は転倒が防止され、組立性の向上を確保できる。また、バスバー１がネジ止めされたときに、第１端子７に圧力がかかることで起こり得る破損を防ぐ。

（第２の実施形態）
図５，図６および図７は、第２の実施形態に係る、回路基板３とバスバー１とコネクタ４および本体ケース１５との固定方法を示す図である。

図５は、バスバー１と回路基板３とコネクタ４の固定方法に関する図である。

バスバー１，回路基板３およびコネクタ４は、図５に示すように、第１ネジ止め部５や第２ネジ止め部６以外の部分に接触部１３を持ち、この部分を介してねじ止め等で固定性を確保している。これにより、バスバー１と回路基板３とが互いに接触状態で固定される。

（第３の実施形態）
図６は、第２の実施形態とは異なる、バスバー１と回路基板３とコネクタ４の固定方法に関する図である。

コネクタ４は、図６に示すように回路基板３との接続固定を可能にする樹脂ツメ１４を持ち、これにより組立時の固定性を確保する。バスバー１とコネクタ４の接触は、接触部１６のような位置で接触するよう、樹脂ツメ１４によって固定される。これにより、回路基板３とコネクタ４の間に挟まれて配置されたバスバー１と回路基板３とが互いに接触状態で固定される。そのため、第２の実施形態で示すようなねじ止めが必要な接触部を設ける必要がなく、電力変換装置の小型化に貢献できる。

（第４の実施形態）
図７は、バスバー１と回路基板３と本体ケース１５の組み立て方法に関する図である。

本体ケース１５およびバスバー１は、図７に示すように接触部１７を持ち、ネジ止め等により組立固定される。これにより、バスバー１と本体ケース１５の間に挟まれて配置された回路基板３とバスバー１とが互いに接触状態で固定される。そのため、一度に本体ケース１５とバスバー１と回路基板３とを固定することができ、止め具部品の削減に貢献できる。

以上説明した本発明の第２，第３，第４の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（３）電力変換装置は、接地用バスバー１と回路基板３とを接触状態で固定する固定部材を備える。このようにしたので、バスバーの第２端子８と回路基板３との接触を強化させ、ノイズ耐性を安定して確保することができる。

以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１バスバー
２ＧＮＤ銅箔部
３回路基板
４コネクタ
５第1ネジ止め部
６第２ネジ止め部
７第１端子
８第２端子
９曲げ部
１０第１領域
１１第２領域
１２ピン穴
１３接触部
１４樹脂ツメ
１５本体ケース
１６接触部
１７接触部

Claims

グラウンド配線パターンを有する回路基板と、
前記回路基板を収納する導電性の筐体と、
前記グラウンド配線パターンと前記筐体とを電気的に接続する接地用バスバーと、を備えた電力変換装置であって、
前記接地用バスバーは前記回路基板の第一の面上に配置され、また、前記接地用バスバーは前記第一の面に平行な面方向に延在し、前記第一の面と所定の間隔を空けて配置される部分である第１領域を有し、
前記第１領域は、前記回路基板に設けられた貫通孔に挿入される第１端子と、前記回路基板の前記第一の面に接触する第２端子と、が設けられており、
前記第１端子と前記第２端子とは、前記グラウンド配線パターンとそれぞれ電気的に接続される電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記接地用バスバーは、前記回路基板の前記第一の面上に載置される第２領域を有する電力変換装置。
請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記接地用バスバーと前記回路基板とを接触状態で固定する固定部材を備えた電力変換装置。