JP3173223B2 - センサ直結型モジュール - Google Patents

センサ直結型モジュール

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JP3173223B2 JP11564593A JP11564593A JP3173223B2 JP 3173223 B2 JP3173223 B2 JP 3173223B2 JP 11564593 A JP11564593 A JP 11564593A JP 11564593 A JP11564593 A JP 11564593A JP 3173223 B2 JP3173223 B2 JP 3173223B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大電力制御用のパワー
モジュールに係わり、特にセンサ直結型のモジュールに
関する。
【0002】
【従来の技術】メカエレクトロニクスやカーエレクトロ
ニクスなどの大電力を扱う分野においてエレクトロニク
ス技術の応用が進み、トランジスタやサイリスタ等を組
み合わせて、汎用インバータや大電力スイッチングの制
御用モジュールを作ることが一般的になってきている。
【0003】このようなモジュールは大電流を扱ってお
り、そこに接続されている負荷に短絡などが発生した場
合には危険を伴うため、一般に電流センサを用いて電流
を監視しながら使用する場合が多い。そして、負荷に流
れる電流の大きさを、常時測定し、その電流値を制御回
路にフィードバックさせて電流制御を行う。
【0004】以下、図5を参照しながら上記モジュール
と電流センサの取付けについて説明する。図5におい
て、汎用インバータや大電力スイッチングの制御を行う
モジュール1は、ケース2の中にパワー半導体素子(不
図示)を有している。そして、ケース2の上部にはカバ
ー3が取り付けられている。また、カバー3の上部に設
けられている駆動信号端子4は、不図示の制御回路から
上記パワー半導体素子の駆動信号を入力する端子であ
る。さらに、上記パワー半導体素子の入出力端子である
C1端子,E2端子,及びC2E1端子がカバー3の上
部に設けられている。
【0005】モジュール1の出力であるC2E1端子に
は銅ブスバー5が接続され、その銅ブスバー5は電流セ
ンサ6を貫通して、不図示の負荷に接続される。電流セ
ンサ6は取付けネジ7でブラケット(支持金具)8に固
定されている。
【0006】上記構成のモジュール1は、C1端子およ
びE2端子から電力が供給されている。そして、不図示
の制御回路が駆動信号端子4を介してモジュール1のパ
ワー半導体素子の出力、すなわちC2E1端子の出力を
変化させ、銅ブスバー5を介して負荷に流れる電流を制
御している。ここで、電流センサ6は、銅ブスバー5を
介して負荷に流れる電流を常に測定しており、その電流
値を制御回路にフィードバックすることによって負荷の
動作を制御している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なモジュールとそのモジュールを流れる電流を測定する
電流センサとを組み合わせて利用する場合、モジュール
1と電流センサ6とは独立した構成となっているので、
電流センサ6をモジュール1に対して所定位置に固定す
るためには、電流センサ6を取り付けたブラケット8な
どを用いてモジュール1の近くに固定する必要があっ
た。したがって、モジュール1を設置する領域の他にブ
ラケット8を設置するための領域を確保しなければなら
ず、その取付けスペースが大きくなってしまうという問
題があった。
【0008】また、銅ブスバー5には大電流が流れるた
め、ジュール熱などによってかなり高温になる。一方、
電流センサ6は、銅ブスバー5を流れる電流によって生
じる磁束あるいは2次電流から銅ブスバー5に流れる電
流値を求めるための電子回路を搭載しているが、この電
子回路はICや抵抗などからなり温度依存性を有してい
る。したがって、銅ブスバー5が電流センサ6の貫通孔
の内壁に接触すると、熱伝導によって上記電子回路周辺
の温度も上昇してしまい、その温度が許容範囲を超える
と正確な電流値測定ができなくなってしまう。
【0009】この問題を解決するために、電流センサ6
の貫通孔を大きくするという手段が考えられるが、貫通
孔を大きくすると電流検出の感度が低下するので、でき
るだけ銅ブスバー5と電流センサ6の貫通孔の内壁との
間のすき間を小さくしたい。
【0010】ところが従来は、モジュール1と電流セン
サ6とが独立しており、モジュール1と電流センサ6を
取り付けたブラケット8とを別々に固定する必要があっ
たので、銅ブスバー5を電流センサ6の貫通孔の内壁に
接触することなくC2E1端子に接続させることは容易
ではなく、その作業が煩雑であった。
【0011】本発明は上記問題を解決するものであり、
銅ブスバーをモジュールに取り付ける作業を容易にし、
かつモジュール及びそのモジュールに付随するセンサの
取付けスペースを縮小することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のセンサ直結型モ
ジュールは、電力制御用モジュールの出力端子と接続す
る導体(モジュールと負荷とを接続して電流を流すため
の銅ブスバー)に流れる電流を検知するためのセンサ
を、上記モジュールのカバーに取り付ける。
【0013】また、上記センサは貫通孔を有しており、
上記導体をその貫通孔の内壁と所定の隙間を保持して貫
通さる。
【0014】
【作用】本発明のセンサ直結型モジュールにおいては、
上記センサを上記モジュールのカバーに固定して取り付
けているので、上記モジュールを設置する領域の他に上
記センサを設置するための領域を確保する必要がなく、
上記モジュールおよびセンサの取付けスペースを小さく
することができる。
【0015】また、上記センサを上記モジュールのカバ
ーの所定位置に固定することによって、上記モジュール
の出力端子と上記センサとの位置関係が固定されるの
で、上記導体(銅ブスバー)を上記出力端子に接続する
と、上記導体が上記センサの貫通孔の内壁と所定の隙間
を保持して貫通するようになる。この結果、上記導体を
上記モジュールの出力端子に取り付ける作業が容易にな
る。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図1(a)は、本発明の一実施例のセンサ直
結型モジュールの斜視図である。同図の符号で図5と同
じものは同じ部分を示している。
【0017】図1(a)において、大電力制御用のモジ
ュール10は、ケース2の中にパワー半導体素子(後に
説明する)を有している。そして、ケース2の内側は、
上記パワー半導体素子を保護するために、Siゲル及び
エポキシ樹脂で満たされている。また、ケース2の上部
にはカバー11が取り付けられている。さらに、上記パ
ワー半導体素子の駆動信号を入力する駆動信号端子4、
および上記パワー半導体素子の入出力端子であるC1端
子,E2端子,およびC2E1端子がカバー11の上部
に設けられている。これらC1,E2,およびC2E1
端子はそれぞれ銅ブスバーを取付けるための孔を有して
いる。
【0018】本実施例のモジュール10には、従来のモ
ジュール1と異なり、C2E1端子に近い位置でカバー
11上の端部近傍に電流センサ6が取り付けられてい
る。この電流センサ6のカバー11への取付けに関して
は、後に詳しく説明する。
【0019】電流センサ6は、閉ループのフェライトの
コアを有しており、そのコアにはコイルが巻かれてい
る。その閉ループフェライトの中央孔、すなわち電流セ
ンサ6の貫通孔を貫く被測定電線に電流が流れると、そ
の電流の大きさによって決まる出力が得られる。そし
て、電流センサ6はさらに上記出力から被測定電線に流
れる電流値を算出する電子回路を有しており、その電子
回路によって算出された電流値をパワー半導体素子の制
御回路にフィードバックしている。なお、本実施例にお
いて被測定電線は銅ブスバー5である。
【0020】次に、モジュール10内のパワー半導体素
子および各入出力端子を、図2を参照しながら説明す
る。図2は、モジュール10内のパワー半導体素子の要
部回路図である。パワー半導体素子はIGBT1および
IGBT2からなり、IGBT1のエミッタとIGBT
2のコレクタとが接続されている。そして、各IGBT
1,2のゲートがG1およびG2であり、それぞれ駆動
信号端子4に接続されている。また、IGBT1のコレ
クタがC1端子に、IGBT2のエミッタがE2端子
に、IGBT1のエミッタとIGBT2のコレクタとの
接点がC2E1端子にそれぞれ接続されている。さら
に、上記IGBT1のエミッタとIGBT2のコレクタ
との接点がE1端子として、また上記IGBT2のエミ
ッタがE2端子として、それぞれ駆動信号端子4に接続
されている。
【0021】このパワー半導体素子の一般的な使用方法
は、C1端子に電源電圧を印加し、E2端子を接地す
る。そして、C2E1端子に負荷を接続し、不図示の制
御回路が駆動信号端子4を介してG1およびG2にゲー
ト信号を入力して、その負荷の動作を制御する。
【0022】図1(a)に戻る。同図において、銅ブス
バー5がC2E1端子と負荷との間を接続する。ここ
で、負荷は例えばモーターであり、モジュール10はそ
の回転制御を行う。また、特に図示しないが、C1端子
およびE2端子にも銅ブスバーが接続され、それぞれ電
源の電流供給端子、接地端子に接続される。
【0023】次に、図1(b)を参照しながら、電流セ
ンサ6とモジュール10のカバー11との接合を説明す
る。図1(b)は、電流センサ6をカバー11に取り付
けた状態において、その取り付けネジ部で電流センサ6
を輪切りにしたときの電流センサ6とカバー11の断面
図である。同図において、カバー11には、電流センサ
6の取付け孔の位置に合わせて、ナット13が埋め込ま
れている。そして、取付けネジ12を電流センサ6の取
付け孔に貫通させてナット13でネジ止めすることによ
って、電流センサ6をカバー11に固定する。なお、こ
の実施例においては、ナット13をカバー11に埋め込
んだ構成であるが、ナット13の代わりに、カバー11
にネジ溝を形成するようにしてもよい。
【0024】この後、銅ブスバー5をC2E1端子に取
り付ける。まず、電流センサ6の貫通孔に銅ブスバー5
を貫通させ、銅ブスバー5の先端部に設けられている取
付け孔およびC2E1端子の取付け孔を利用して、C2
E1端子の取付け孔の下部でカバー11に固定されてい
るナットに銅ブスバー5およびC2E1端子をネジ止め
する。
【0025】ところで、この実施例の構成では、電流セ
ンサ6をカバー11に固定しているので、電流センサ6
とC2E1端子との位置関係も固定される。したがっ
て、C2E1端子および電流センサ6の形状を考慮し
て、電流センサ6のカバー11上での取付け位置を設計
すれば、銅ブスバー5をC2E1端子に取り付けること
によって、図1(b)に示すように、銅ブスバー5を電
流センサ6の貫通孔の内壁に触れることなく貫通させる
ことは容易である。さらに、図1(a)に示すように、
C2E1端子から電流センサ6までの距離が短いので、
銅ブスバー5とC2E1端子とのネジ止めによる取付け
バラ付きがあったとしても、電流センサ6の付近での銅
ブスバー5の位置ズレは小さく、銅ブスバー5が電流セ
ンサ6の貫通孔の内壁に触れることない。
【0026】次に、電流センサ6をカバー11に取り付
けたときの他の構成を図3に示す。同図において、カバ
ー11には、電流センサ6の取付け孔の位置に合わせ
て、ナット13および突起部14とが設けられている。
ナット13はカバー11に埋め込まれており、この突起
部14はカバー11と一体成型されている。そして、電
流センサ6の取付け孔の一方に突起部14を挿入し、他
方を取付けネジ12で固定する。このような構成とする
ことによって、ネジ止め工程が少なくなる。
【0027】図4に、電流センサ6をカバー11に取り
付けたときのさらに他の構成を示す。同図において、カ
バー11には、電流センサ6の取付け孔の位置に合わせ
て、2つの爪付き突起部15が設けられている。この突
起部15はカバー11と一体成型されている。そして、
爪付き突起部15を電流センサ6の取付け孔に挿入する
と、爪付き突起部15の爪が電流センサ6を固定する。
このような構成とすることによって、ネジ止め工程が不
要になる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力制御用モジュール出力電流を測定するためのセンサ
を、そのモジュールのカバー上に取り付けたので、モジ
ュールおよびセンサの設置スペースを小さくできる。
【0029】また、モジュールの出力端子とセンサとの
位置関係は固定され、かつその間の距離が小さいので、
銅ブスバーを上記出力端子に接続するだけで、銅ブスバ
ーとセンサとの位置合わせができ、銅ブスバーの取付け
作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセンサ直結型モジュールの一例の構造
を説明する図であり、(a)は斜視図、(b)はセンサ
およびモジュールカバーの断面図である。
【図2】本発明のセンサ直結型モジュール内に設けられ
たパワー半導体素子の要部回路図である。
【図3】本発明のセンサ直結型モジュールの他の構成例
のセンサおよびモジュールカバーの断面図である。
【図4】本発明のセンサ直結型モジュールのさらに他の
構成例のセンサおよびモジュールカバーの断面図であ
る。
【図5】モジュールとセンサとを別々に設置する従来の
構成を説明する斜視図である。
【符号の説明】
5 銅ブスバー(導体) 6 センサ 10 モジュール(電力制御用モジュール) 11 カバー
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 15/00 H02G 5/00 H01L 23/48 H01L 25/04 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力制御用モジュールの出力端子と接続
    する導体に流れる電流を検知するセンサを前記モジュー
    ルのカバーに取り付けたことを特徴とするセンサ直結型
    モジュール。
  2. 【請求項2】 前記センサは貫通孔を有し、前記導体を
    該貫通孔の内壁と所定の隙間を保持して貫通させたこと
    を特徴とする請求項1記載のセンサ直結型モジュール。
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