JP3685183B2 - 電力変換装置と回路基板装置並びにそれらの構成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に係り、特に、電力変換素子の動作・機能に関連する各種回路素子を実装する回路基板を装置本体に固定するに好適な電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種電気回路のうち高電位回路においては、導電体の電位が固定されていないと、その部位が浮遊電位となって導電体は帯電する。導電体が帯電すると、帯電した導電体と他の電位の導電体との間で放電が始まる。
【０００３】
このような放電現象は、プリント基板を実装した電力変換装置においても発生する。すなわち、プリント基板を固定する金属部品の電位が固定されていないと、金属部品は帯電し、帯電した金属部品と他の電位の金属との間で放電が始まる。金属の部品間で放電が発生すると、この放電エネルギにより、プリント基板内の電気回路が誤動作することがある。この誤動作を防止するための対策として、従来以下のような方法が提案されている。
【０００４】
電力変換素子の動作・機能に関連する回路素子を実装する回路基板を電力変換装置本体に固定するに際して、プリント基板と他の金属部品との距離を一定の距離以上に保ち、プリント基板との端子を、帯電しない絶縁物を介して電力変換装置本体に固定する。この方法によれば、金属部品間の距離が一定の距離以上に保たれるため、金属部品間に放電エネルギが発生するのを阻止することができるとともに、プリント基板内の電気回路が誤動作するのを防止することができる。
【０００５】
また、プリント基板の端子を、プリント基板内のモード（回路パターン）および外部配線に接続してプリント基板の端子をある電位に固定する。この方法によれば、プリント基板の端子がある電位に固定されるため、放電エネルギの発生を阻止し、プリント基板内の電気回路が誤動作するのを防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術においては、プリント基板の端子を絶縁物を介して電力変換装置本体に固定したり、プリント基板内のモードおよび外部配線に接続したりしているので、浮遊電位によって放電エネルギが発生するのを防止することはできるが、プリント基板内の電気回路をリード線を用いて電力変換装置の電気回路に電気的に接続する作業が必要であり、プリント基板の実装に多くの時間を要するとともに、金属部品間の距離を一定の距離以上保つためにプリント基板を大型化することが余儀なくされ、電力変換装置の価格が上昇するとともに電力変換装置の小型化が困難となる。
【０００７】
本発明は、回路基板の実装回路を他の部材に電気的に接続するための部材と回路基板を他の部材に機械的に固定するための部材とを共用可能にすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成する本発明の電力変換装置は、回路が実装された回路基板に導電性取付け部材を設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置された固定部と、前記固定部に接続されて前記回路基板に固定された端子と、前記固定部に設けられた締結部材挿入用の貫通孔とからなるものであって、前記回路基板に切欠きが設けられ、、前記端子は前記切欠きを挟み込むように配置され、前記回路基板は電力変換素子のブロックに沿った方向に延びており、前記切欠きは前記回路基板に互いに隣接するように複数設けられ、前記導電性取付け部材は前記複数の切欠きのそれぞれに対応するよう複数設けられ、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続されて、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成し、前記電力変換素子に接続された複数の端子のそれぞれに、前記それぞれの固定部を接触するよう、前記締結部材で締結して構成する。
【０００９】
前記電力変換装置を構成するに際しては、回路基板を電力変換素子のブロックに沿った方向に延びた形状に形成し、前記回路基板に互いに隣接するように複数の切欠きを設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置される固定部を形成し、前記固定部に締結部材挿入用の貫通孔を形成し、前記固定部に前記回路基板の前記切欠きを挟み込むように配置して端子を形成し、複数の前記切欠きのそれぞれに対応させて複数の前記導電性取付け部材の前記端子を前記回路基板に固定し、複数の前記導電性取付け部材を前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに前記それぞれの固定部を接触させて前記締結部材で締結し、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続して、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成する電力変換装置の構成方法を採用することができる。
【００１０】
前記課題を達成する本発明の回路基板装置は、回路を実装する回路基板と、この回路基板に固定されるとともに前記回路基板の回路に接続された導電性取付け部材とを備え、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置された固定部と、前記固定部に接続されて前記回路基板に固定された端子と、前記固定部に設けられた締結部材挿入用の貫通孔とからなるものであって、前記回路基板に切欠きが設けられ、前記回路基板は該回路基板が接続される電力変換素子のブロックに沿った方向に延びて形成され、前記端子は前記切欠きを挟み込むように配置され、前記切欠きは前記回路基板に互いに隣接するように複数設けられ、前記導電性取付け部材は前記複数の切欠きのそれぞれに対応するよう複数設けられ、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続されて、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成し、複数の前記導電性取付け部材は前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに、前記それぞれの固定部を接触するよう、前記締結部材で締結して用いる構成とする。
【００１１】
前記回路基板装置を構成するに際しては、回路基板を電力変換素子のブロックに沿った方向に延びた形状に形成し、前記回路基板に互いに隣接するように複数の切欠きを設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置される固定部を形成し、前記固定部に締結部材挿入用の貫通孔を形成し、前記固定部に前記回路基板の前記切欠きを挟み込むように配置して端子を形成し、複数の前記切欠きのそれぞれに対応させて複数の前記導電性取付け部材の前記端子を前記回路基板に固定し、複数の前記導電性取付け部材を前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに前記それぞれの固定部を接触させて前記締結部材で締結し、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続して、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成する回路基板装置の構成方法を採用することができる。
【００２０】
前記した手段によれば、回路基板の回路パターンを信号伝送部材に電気的に接続するための導電性取付け部材を、回路基板を信号伝送部材に機械的に固定するための部材として共用することができるため、プリント基板を実装するのに要する作業工数および作業時間を低減することができる。さらに回路基板の回路パターンが導電性取付け部材を介して信号伝送部材に接続されるため、回路パターンおよび導電性取付け部材の電位を確実に固定することができ、浮遊電位に伴って放電エネルギが発生するのを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態を示すスナバ回路用プリント基板の平面図と側面図、図２は電力変換装置の全体構成図、図３は電力変換装置の主回路を示すブロック図である。
【００２３】
図２および図３において、電力変換装置はコンバータ１０、コンデンサ１２、インバータ１４を備えて構成されており、コンバータ１０の交流入力側が交流電源（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に接続され、コンバータ１０の直流側がコンデンサ１２を介してインバータ１４に接続され、インバータ１４の交流出力側が交流電動機１６に接続されている。
【００２４】
インバータ１４はＷ相主回路１８、Ｖ相主回路２０、Ｕ相主回路２２を備えて構成されている。なお、三相の主回路は同一の構成であるため、以下、Ｕ相の主回路２２の構成についてのみ説明する。
【００２５】
Ｕ相主回路２２は、図３に示すように、電力変換素子として、例えば、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ、トランジスタ等自己消弧な可能なスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎを備えており、各スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎが互いに直列接続されている。そしてスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎには、フリーホイールダイオードＤｐ、Ｄｎがそれぞれ逆並列接続されている。さらにスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎには電力変換素子の機能に関連する各種回路素子を実装する回路基板としてスナバ回路用プリント基板２４、２６が接続されている。またスイッチング素子Ｇｐは過電流保護用ヒューズＨｐを介してコンデンサ１２の一端に接続され、スイッチング素子Ｇｎは過電流保護用ヒューズＨｎを介してコンデンサ１２の他端に接続されている。各ヒューズＨｐ、Ｈｎの両端には、電力変換素子の機能に関連する各種回路素子を実装する回路基板として、ヒューズ溶断検出回路用プリント基板２８、３０が接続されている。
【００２６】
プリント基板２４、２６には、図１に示すように、スナバ回路３２を構成する各種回路素子や回路パターンが実装されており、プリント基板２４、２６の端部には一対の導電性取付け部材としてのターミナル３４、３６が固定されている。ターミナル３４、３６は平板状に形成されてほぼ長方形形状の固定部３８と、この固定部３８に一体的に形成されて固定部３８とほぼ直交した方向に配置された４本の端子４０を備えて構成されている。各端子４０はそれぞれ分散されて配置されており、固定部３８のほぼ中央部には締結部材挿入用の貫通孔４２が形成されている。そして各ターミナル３４、３６の端子４０はそれぞれスナバ回路３２の相異なる回路パターンにそれぞれ半田づけされている。一方、ターミナル３４、３６の各固定部３８は、貫通孔４２内に挿入された締結部材としてのねじ４４により端子４６を介してスイッチング素子４８に固定されている。端子４６、スイッチング素子４８は信号伝送部材として、例えば、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎのエミッタ電極またはコレクタ電極に接続されている。
【００２７】
本実施形態によれば、プリント基板２４、２６をスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎに接続するに際して、スナバ回路３２に電気的に接続されたターミナル３４、３６をねじ４４を用いて端子４６とバスバー４８に固定するようにしているため、プリント基板２４、２６の回路パターンを端子４６に電気的に接続するためのターミナル３４、３６を、プリント基板２４、２６を端子４６に機械的に固定するための部材として共用することができるため、作業工数および作業時間を低減することができる。さらにスナバ回路３２に接続されたターミナル３４、３６をねじ４４を用いて端子４６に固定することで、ターミナル３４、３６の電位をスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎの各電極の電位に固定することができ、浮遊電位に伴って放電エネルギが発生するのを防止することができる。さらにプリント基板２４、２６を絶縁物を介して筐体に取り付けるためのスペースが不要となるため、プリント基板２４、２６を小型化することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を図４にしたがって説明する。
【００２９】
本実施形態は、ターミナル３４、３６の代わりに、ターミナル５０、５２を用い、ターミナル５０、５２をそれぞれプリント基板２４、２６の領域内に配置するために、プリント基板２４、２６の領域内のうちプリント基板２４、２６の一端側に円形の切欠き５４、５６を形成したものであり、他の構成は図１に示す実施形態と同様である。
【００３０】
ターミナル５０、５２はほぼ正方形形状に形成された固定部３８ａを備えており、各固定部３８ａの４隅に端子４０が一体となって形成され、各固定部３８ａの中央部に貫通孔４２が形成されている。そして各ターミナル５０、５２の端子４０がそれぞれ相異なる回路パターンに半田づけされている。
【００３１】
本実施形態において、プリント基板２４、２６をスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎに接続するに際しては、プリント基板２４、２６に固定されたターミナル５０、５２をそれぞれ端子４６上に配置し、切欠き５４、５６内にそれぞれねじ４４を挿入し、ねじ４４を端子４６とスイッチング素子４８に締結する。これによりプリント基板２４、２６はターミナル５０、５２を介してスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎと電気的に接続されるとともに機械的に固定されることになる。
【００３２】
本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、ターミナル５０、５２がプリント基板２４、２６の領域内に配置されているため、プリント基板２４、２６とこの基板に実装された部品の占有面積を狭くすることができる。
【００３３】
次に、本発明の第３実施形態を図５にしたがって説明する。
【００３４】
図５（ａ）はヒューズ溶断検出回路用プリント基板２８、３０の側面図、（ｂ）はヒューズ溶断検出回路用プリント基板２８、３０の正面図である。図５において、プリント基板２８、３０には、電力変換素子の機能に関連する各種回路素子として、ヒューズ溶断検出回路５８を構成する各種回路素子が実装されているとともに回路パターンが実装されている。そしてプリント基板２８、３０にはそれぞれ一対のターミナル３４、３６が上下に分かれて配置されている。一対のターミナル３４はプリント基板２８、３０の上部側に配置され、各端子４０がプリント基板２８、３０に挿入されて同一の回路パターンに半田づけされている。一方、一対のターミナル３６はプリント基板２８、３０の下部側に配置され、各端子４０が同一の回路パターンに半田づけされている。
【００３５】
各ターミナル３６は、プリント基板２８、３０の主要素となるヒューズ溶断検出回路５８の各種部品が実装された実装面とは相異なる実装面である裏面側に配置されている。そして各ターミナル３４はヒューズＨｐ、Ｈｎの一端に接続されたバスバー６０に、ねじ４４により電気的に接続されているとともに機械的に固定されている。一方一対のターミナル３６は、ヒューズＨｐ、Ｈｎの他端に接続されたバスバー６２に、ねじ４４によって電気的に接続されているとともに機械的に固定されている。
【００３６】
本実施形態においては、プリント基板２８、３０をヒューズＨｐ、Ｈｎに接続するに際して、プリント基板２８、３０の回路パターンを信号伝送部材となるバスバー６０、６２に電気的に接続するためのターミナル３４、３６を、プリント基板２８、３０をバスバー６０、６２に機械的に固定するための部材として共用することができるため、作業工数および作業時間を低減することができる。さらにターミナル３４、３６をそれぞれバスバー６０、６２に、ねじ４４を用いて固定することで、ターミナル３４、３６の電位をバスバー６０、６２の電位に固定することができ、浮遊電位に伴って放電エネルギが発生するのを防止することができる。またプリント基板２８、３０を絶縁部材を介して筐体に固定する必要がないため、プリント基板２８、３０を小型化することができる。
【００３７】
次に、本発明の第４実施形態を図６にしたがって説明する。
【００３８】
本実施形態は、プリント基板２８、３０の領域内にターミナル３４、３６の代わりに、ターミナル５０、５２を配置するとともに、プリント基板２８、３０の上部側と下部側にそれぞれ円形の切欠き６４、６６、６８、７０を形成したものであり、他の構成は図５のものと同様である。
【００３９】
本実施形態において、プリント基板２８、３０をヒューズＨｐ、Ｈｎに接続するに際して、プリント基板２８、３０に固定されたターミナル５０、５２をバスバー６０、６２に接触させ、この状態で、切欠き６４、６６、６８、７０内にねじ４４を挿入し、このねじ４４をバスバー６０、６２に締結することで、プリント基板２８、３０をターミナル５０、５２を介してバスバー６０、６２に電気的に接続することができるとともに機械的に固定することができる。
【００４０】
本実施形態によれば、図５に示す実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、ターミナル５０、５２がプリント基板２８、３０の領域内に配置されているため、プリント基板２８、３０およびこの基板に実装された部品を含む部材の占有面積を小さくすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路基板の回路パターンを信号伝送部材に電気的に接続するための導電性取付け部材を、回路基板を信号伝送部材に機械的に固定するための部材と共用することができるため、回路基板を信号伝送部材に実装するための作業工数の低減および作業時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すスナバ回路用プリント基板の平面図および側面図である。
【図２】電力変換装置の全体構成図である。
【図３】電力変換器の主回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示すプリント基板の平面図および側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示すヒューズ溶断検出回路用プリント基板の側面図および正面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示すヒューズ溶断検出回路用プリント基板の側面図および正面図である。
【符号の説明】
１０ コンバータ
１２ コンデンサ
１４ インバータ
１６ 交流電動機
２４、２６ スナバ回路用プリント基板
２８、３０ ヒューズ溶断検出回路用プリント基板
３２ スナバ回路
３４、３６ ターミナル
３８ 固定部
４０ 端子
４２ 貫通孔
４４ ねじ
４６ 端子
４８ スイッチング素子
５０、５２ ターミナル
５４、５６ 切欠き
５８ ヒューズ溶断検出回路
６０、６２ バスバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に係り、特に、電力変換素子の動作・機能に関連する各種回路素子を実装する回路基板を装置本体に固定するに好適な電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種電気回路のうち高電位回路においては、導電体の電位が固定されていないと、その部位が浮遊電位となって導電体は帯電する。導電体が帯電すると、帯電した導電体と他の電位の導電体との間で放電が始まる。
【０００３】
このような放電現象は、プリント基板を実装した電力変換装置においても発生する。すなわち、プリント基板を固定する金属部品の電位が固定されていないと、金属部品は帯電し、帯電した金属部品と他の電位の金属との間で放電が始まる。金属の部品間で放電が発生すると、この放電エネルギにより、プリント基板内の電気回路が誤動作することがある。この誤動作を防止するための対策として、従来以下のような方法が提案されている。
【０００４】
電力変換素子の動作・機能に関連する回路素子を実装する回路基板を電力変換装置本体に固定するに際して、プリント基板と他の金属部品との距離を一定の距離以上に保ち、プリント基板との端子を、帯電しない絶縁物を介して電力変換装置本体に固定する。この方法によれば、金属部品間の距離が一定の距離以上に保たれるため、金属部品間に放電エネルギが発生するのを阻止することができるとともに、プリント基板内の電気回路が誤動作するのを防止することができる。
【０００５】
また、プリント基板の端子を、プリント基板内のモード（回路パターン）および外部配線に接続してプリント基板の端子をある電位に固定する。この方法によれば、プリント基板の端子がある電位に固定されるため、放電エネルギの発生を阻止し、プリント基板内の電気回路が誤動作するのを防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術においては、プリント基板の端子を絶縁物を介して電力変換装置本体に固定したり、プリント基板内のモードおよび外部配線に接続したりしているので、浮遊電位によって放電エネルギが発生するのを防止することはできるが、プリント基板内の電気回路をリード線を用いて電力変換装置の電気回路に電気的に接続する作業が必要であり、プリント基板の実装に多くの時間を要するとともに、金属部品間の距離を一定の距離以上保つためにプリント基板を大型化することが余儀なくされ、電力変換装置の価格が上昇するとともに電力変換装置の小型化が困難となる。
【０００７】
本発明は、回路基板の実装回路を他の部材に電気的に接続するための部材と回路基板を他の部材に機械的に固定するための部材とを共用可能にすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成する本発明の電力変換装置は、回路が実装された回路基板に導電性取付け部材を設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置された固定部と、前記固定部に接続されて前記回路基板に固定された端子と、前記固定部に設けられた締結部材挿入用の貫通孔とからなるものであって、前記回路基板に切欠きが設けられ、、前記端子は前記切欠きを挟み込むように配置され、前記回路基板は電力変換素子のブロックに沿った方向に延びており、前記切欠きは前記回路基板に互いに隣接するように複数設けられ、前記導電性取付け部材は前記複数の切欠きのそれぞれに対応するよう複数設けられ、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続されて、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成し、前記電力変換素子に接続された複数の端子のそれぞれに、前記それぞれの固定部を接触するよう、前記締結部材で締結して構成する。
【０００９】
前記電力変換装置を構成するに際しては、回路基板を電力変換素子のブロックに沿った方向に延びた形状に形成し、前記回路基板に互いに隣接するように複数の切欠きを設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置される固定部を形成し、前記固定部に締結部材挿入用の貫通孔を形成し、前記固定部に前記回路基板の前記切欠きを挟み込むように配置して端子を形成し、複数の前記切欠きのそれぞれに対応させて複数の前記導電性取付け部材の前記端子を前記回路基板に固定し、複数の前記導電性取付け部材を前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに前記それぞれの固定部を接触させて前記締結部材で締結し、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続して、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成する電力変換装置の構成方法を採用することができる。
【００１０】
前記課題を達成する本発明の回路基板装置は、回路を実装する回路基板と、この回路基板に固定されるとともに前記回路基板の回路に接続された導電性取付け部材とを備え、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置された固定部と、前記固定部に接続されて前記回路基板に固定された端子と、前記固定部に設けられた締結部材挿入用の貫通孔とからなるものであって、前記回路基板に切欠きが設けられ、前記回路基板は該回路基板が接続される電力変換素子のブロックに沿った方向に延びて形成され、前記端子は前記切欠きを挟み込むように配置され、前記切欠きは前記回路基板に互いに隣接するように複数設けられ、前記導電性取付け部材は前記複数の切欠きのそれぞれに対応するよう複数設けられ、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続されて、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成し、複数の前記導電性取付け部材は前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに、前記それぞれの固定部を接触するよう、前記締結部材で締結して用いる構成とする。
【００１１】
前記回路基板装置を構成するに際しては、回路基板を電力変換素子のブロックに沿った方向に延びた形状に形成し、前記回路基板に互いに隣接するように複数の切欠きを設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置される固定部を形成し、前記固定部に締結部材挿入用の貫通孔を形成し、前記固定部に前記回路基板の前記切欠きを挟み込むように配置して端子を形成し、複数の前記切欠きのそれぞれに対応させて複数の前記導電性取付け部材の前記端子を前記回路基板に固定し、複数の前記導電性取付け部材を前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに前記それぞれの固定部を接触させて前記締結部材で締結し、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続して、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成する回路基板装置の構成方法を採用することができる。
【００２０】
前記した手段によれば、回路基板の回路パターンを信号伝送部材に電気的に接続するための導電性取付け部材を、回路基板を信号伝送部材に機械的に固定するための部材として共用することができるため、プリント基板を実装するのに要する作業工数および作業時間を低減することができる。さらに回路基板の回路パターンが導電性取付け部材を介して信号伝送部材に接続されるため、回路パターンおよび導電性取付け部材の電位を確実に固定することができ、浮遊電位に伴って放電エネルギが発生するのを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態を示すスナバ回路用プリント基板の平面図と側面図、図２は電力変換装置の全体構成図、図３は電力変換装置の主回路を示すブロック図である。
【００２３】
図２および図３において、電力変換装置はコンバータ１０、コンデンサ１２、インバータ１４を備えて構成されており、コンバータ１０の交流入力側が交流電源（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に接続され、コンバータ１０の直流側がコンデンサ１２を介してインバータ１４に接続され、インバータ１４の交流出力側が交流電動機１６に接続されている。
【００２４】
インバータ１４はＷ相主回路１８、Ｖ相主回路２０、Ｕ相主回路２２を備えて構成されている。なお、三相の主回路は同一の構成であるため、以下、Ｕ相の主回路２２の構成についてのみ説明する。
【００２５】
Ｕ相主回路２２は、図３に示すように、電力変換素子として、例えば、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ、トランジスタ等自己消弧な可能なスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎを備えており、各スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎが互いに直列接続されている。そしてスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎには、フリーホイールダイオードＤｐ、Ｄｎがそれぞれ逆並列接続されている。さらにスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎには電力変換素子の機能に関連する各種回路素子を実装する回路基板としてスナバ回路用プリント基板２４、２６が接続されている。またスイッチング素子Ｇｐは過電流保護用ヒューズＨｐを介してコンデンサ１２の一端に接続され、スイッチング素子Ｇｎは過電流保護用ヒューズＨｎを介してコンデンサ１２の他端に接続されている。各ヒューズＨｐ、Ｈｎの両端には、電力変換素子の機能に関連する各種回路素子を実装する回路基板として、ヒューズ溶断検出回路用プリント基板２８、３０が接続されている。
【００２６】
プリント基板２４、２６には、図１に示すように、スナバ回路３２を構成する各種回路素子や回路パターンが実装されており、プリント基板２４、２６の端部には一対の導電性取付け部材としてのターミナル３４、３６が固定されている。ターミナル３４、３６は平板状に形成されてほぼ長方形形状の固定部３８と、この固定部３８に一体的に形成されて固定部３８とほぼ直交した方向に配置された４本の端子４０を備えて構成されている。各端子４０はそれぞれ分散されて配置されており、固定部３８のほぼ中央部には締結部材挿入用の貫通孔４２が形成されている。そして各ターミナル３４、３６の端子４０はそれぞれスナバ回路３２の相異なる回路パターンにそれぞれ半田づけされている。一方、ターミナル３４、３６の各固定部３８は、貫通孔４２内に挿入された締結部材としてのねじ４４により端子４６を介してスイッチング素子４８に固定されている。端子４６、スイッチング素子４８は信号伝送部材として、例えば、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎのエミッタ電極またはコレクタ電極に接続されている。
【００２７】
本実施形態によれば、プリント基板２４、２６をスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎに接続するに際して、スナバ回路３２に電気的に接続されたターミナル３４、３６をねじ４４を用いて端子４６とバスバー４８に固定するようにしているため、プリント基板２４、２６の回路パターンを端子４６に電気的に接続するためのターミナル３４、３６を、プリント基板２４、２６を端子４６に機械的に固定するための部材として共用することができるため、作業工数および作業時間を低減することができる。さらにスナバ回路３２に接続されたターミナル３４、３６をねじ４４を用いて端子４６に固定することで、ターミナル３４、３６の電位をスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎの各電極の電位に固定することができ、浮遊電位に伴って放電エネルギが発生するのを防止することができる。さらにプリント基板２４、２６を絶縁物を介して筐体に取り付けるためのスペースが不要となるため、プリント基板２４、２６を小型化することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を図４にしたがって説明する。
【００２９】
本実施形態は、ターミナル３４、３６の代わりに、ターミナル５０、５２を用い、ターミナル５０、５２をそれぞれプリント基板２４、２６の領域内に配置するために、プリント基板２４、２６の領域内のうちプリント基板２４、２６の一端側に円形の切欠き５４、５６を形成したものであり、他の構成は図１に示す実施形態と同様である。
【００３０】
ターミナル５０、５２はほぼ正方形形状に形成された固定部３８ａを備えており、各固定部３８ａの４隅に端子４０が一体となって形成され、各固定部３８ａの中央部に貫通孔４２が形成されている。そして各ターミナル５０、５２の端子４０がそれぞれ相異なる回路パターンに半田づけされている。
【００３１】
本実施形態において、プリント基板２４、２６をスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎに接続するに際しては、プリント基板２４、２６に固定されたターミナル５０、５２をそれぞれ端子４６上に配置し、切欠き５４、５６内にそれぞれねじ４４を挿入し、ねじ４４を端子４６とスイッチング素子４８に締結する。これによりプリント基板２４、２６はターミナル５０、５２を介してスイッチング素子Ｇｐ、Ｇｎと電気的に接続されるとともに機械的に固定されることになる。
【００３２】
本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、ターミナル５０、５２がプリント基板２４、２６の領域内に配置されているため、プリント基板２４、２６とこの基板に実装された部品の占有面積を狭くすることができる。
【００３３】
次に、本発明の第３実施形態を図５にしたがって説明する。
【００３４】
図５（ａ）はヒューズ溶断検出回路用プリント基板２８、３０の側面図、（ｂ）はヒューズ溶断検出回路用プリント基板２８、３０の正面図である。図５において、プリント基板２８、３０には、電力変換素子の機能に関連する各種回路素子として、ヒューズ溶断検出回路５８を構成する各種回路素子が実装されているとともに回路パターンが実装されている。そしてプリント基板２８、３０にはそれぞれ一対のターミナル３４、３６が上下に分かれて配置されている。一対のターミナル３４はプリント基板２８、３０の上部側に配置され、各端子４０がプリント基板２８、３０に挿入されて同一の回路パターンに半田づけされている。一方、一対のターミナル３６はプリント基板２８、３０の下部側に配置され、各端子４０が同一の回路パターンに半田づけされている。
【００３５】
各ターミナル３６は、プリント基板２８、３０の主要素となるヒューズ溶断検出回路５８の各種部品が実装された実装面とは相異なる実装面である裏面側に配置されている。そして各ターミナル３４はヒューズＨｐ、Ｈｎの一端に接続されたバスバー６０に、ねじ４４により電気的に接続されているとともに機械的に固定されている。一方一対のターミナル３６は、ヒューズＨｐ、Ｈｎの他端に接続されたバスバー６２に、ねじ４４によって電気的に接続されているとともに機械的に固定されている。
【００３６】
本実施形態においては、プリント基板２８、３０をヒューズＨｐ、Ｈｎに接続するに際して、プリント基板２８、３０の回路パターンを信号伝送部材となるバスバー６０、６２に電気的に接続するためのターミナル３４、３６を、プリント基板２８、３０をバスバー６０、６２に機械的に固定するための部材として共用することができるため、作業工数および作業時間を低減することができる。さらにターミナル３４、３６をそれぞれバスバー６０、６２に、ねじ４４を用いて固定することで、ターミナル３４、３６の電位をバスバー６０、６２の電位に固定することができ、浮遊電位に伴って放電エネルギが発生するのを防止することができる。またプリント基板２８、３０を絶縁部材を介して筐体に固定する必要がないため、プリント基板２８、３０を小型化することができる。
【００３７】
次に、本発明の第４実施形態を図６にしたがって説明する。
【００３８】
本実施形態は、プリント基板２８、３０の領域内にターミナル３４、３６の代わりに、ターミナル５０、５２を配置するとともに、プリント基板２８、３０の上部側と下部側にそれぞれ円形の切欠き６４、６６、６８、７０を形成したものであり、他の構成は図５のものと同様である。
【００３９】
本実施形態において、プリント基板２８、３０をヒューズＨｐ、Ｈｎに接続するに際して、プリント基板２８、３０に固定されたターミナル５０、５２をバスバー６０、６２に接触させ、この状態で、切欠き６４、６６、６８、７０内にねじ４４を挿入し、このねじ４４をバスバー６０、６２に締結することで、プリント基板２８、３０をターミナル５０、５２を介してバスバー６０、６２に電気的に接続することができるとともに機械的に固定することができる。
【００４０】
本実施形態によれば、図５に示す実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、ターミナル５０、５２がプリント基板２８、３０の領域内に配置されているため、プリント基板２８、３０およびこの基板に実装された部品を含む部材の占有面積を小さくすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路基板の回路パターンを信号伝送部材に電気的に接続するための導電性取付け部材を、回路基板を信号伝送部材に機械的に固定するための部材と共用することができるため、回路基板を信号伝送部材に実装するための作業工数の低減および作業時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すスナバ回路用プリント基板の平面図および側面図である。
【図２】電力変換装置の全体構成図である。
【図３】電力変換器の主回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示すプリント基板の平面図および側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示すヒューズ溶断検出回路用プリント基板の側面図および正面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示すヒューズ溶断検出回路用プリント基板の側面図および正面図である。
【符号の説明】
１０ コンバータ
１２ コンデンサ
１４ インバータ
１６ 交流電動機
２４、２６ スナバ回路用プリント基板
２８、３０ ヒューズ溶断検出回路用プリント基板
３２ スナバ回路
３４、３６ ターミナル
３８ 固定部
４０ 端子
４２ 貫通孔
４４ ねじ
４６ 端子
４８ スイッチング素子
５０、５２ ターミナル
５４、５６ 切欠き
５８ ヒューズ溶断検出回路
６０、６２ バスバー
Claims (5)
- 回路が実装された回路基板に導電性取付け部材を設け、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置された固定部と、前記固定部に接続されて前記回路基板に固定された端子と、前記固定部に設けられた締結部材挿入用の貫通孔とからなるものであって、前記回路基板に切欠きが設けられ、、前記端子は前記切欠きを挟み込むように配置され、前記回路基板は電力変換素子のブロックに沿った方向に延びており、前記切欠きは前記回路基板に互いに隣接するように複数設けられ、前記導電性取付け部材は前記複数の切欠きのそれぞれに対応するよう複数設けられ、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続されて、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成し、前記電力変換素子に接続された複数の端子のそれぞれに、前記それぞれの固定部を接触するよう、前記締結部材で締結してなる電力変換装置。
- 前記導電性取付け部材の前記固定部は平板状に形成され、前記導電性取付け部材の端子は前記回路基板に挿入して固定されてなる請求項１記載の電力変換装置。
- 回路を実装する回路基板と、この回路基板に固定されるとともに前記回路基板の回路に接続された導電性取付け部材とを備え、前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置された固定部と、前記固定部に接続されて前記回路基板に固定された端子と、前記固定部に設けられた締結部材挿入用の貫通孔とからなるものであって、前記回路基板に切欠きが設けられ、前記回路基板は該回路基板が接続される電力変換素子のブロックに沿った方向に延びて形成され、前記端子は前記切欠きを挟み込むように配置され、前記切欠きは前記回路基板に互いに隣接するように複数設けられ、前記導電性取付け部材は前記複数の切欠きのそれぞれに対応するよう複数設けられ、前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続されて、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成し、複数の前記導電性取付け部材は前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに、前記それぞれの固定部を接触するよう、前記締結部材で締結して用いる回路基板装置。
- 回路が実装された回路基板に導電性取付け部材を取付け、前記導電性取付け部材を介して前記回路基板を電力変換素子に電気的に接続及び固定してなる電力変換装置の構成方法であって、
前記回路基板を前記電力変換素子のブロックに沿った方向に延びた形状に形成し、前記回路基板に互いに隣接するように複数の切欠きを設け、
前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置される固定部を形成し、前記固定部に締結部材挿入用の貫通孔を形成し、前記固定部に前記回路基板の前記切欠きを挟み込むように配置して端子を形成し、
複数の前記切欠きのそれぞれに対応させて複数の前記導電性取付け部材の前記端子を前記回路基板に固定し、複数の前記導電性取付け部材を前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに前記それぞれの固定部を接触させて前記締結部材で締結し、
前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続して、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成する電力変換装置の構成方法。 - 回路が実装された回路基板に導電性取付け部材を取付け、前記導電性取付け部材を介して前記回路基板を電力変換素子に電気的に接続するとともに固定して用いる回路基板装置の構成方法であって、
前記回路基板を前記電力変換素子のブロックに沿った方向に延びた形状に形成し、前記 回路基板に互いに隣接するように複数の切欠きを設け、
前記導電性取付け部材は、前記回路基板のうち前記回路の実装面とは異なる面側に配置される固定部を形成し、前記固定部に締結部材挿入用の貫通孔を形成し、前記固定部に前記回路基板の前記切欠きを挟み込むように配置して端子を形成し、
複数の前記切欠きのそれぞれに対応させて複数の前記導電性取付け部材の前記端子を前記回路基板に固定し、複数の前記導電性取付け部材を前記電力変換素子の複数の端子のそれぞれに前記それぞれの固定部を接触させて前記締結部材で締結し、
前記導電性取付け部材の一方は前記電力変換素子の一方の極に、他方は前記電力変換素子の他方の極に電気的に接続して、前記導電性取付け部材の一方と他方で前記回路を介した電気回路を形成する回路基板装置の構成方法。
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