JP5370277B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力電力と出力電力との間で電力変換を行う電力変換装置に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されるインバータやコンバータ等の電力変換装置においては、ケース内に構成部品を収容すると共に、部品間の電気的接続を行うワイヤがケース内に這い回されている。
かかる電力変換装置において、ワイヤを所定の位置に保持しておくために、クランプ部材を用いたり、構成部品に引掛け構造を形成したりして、これらにワイヤを保持させることが考えられる（特許文献１〜３参照）。

特開２００９−１９６５０号公報 特開平７−２８８１６４号公報 特開２００６−３２０１１４号公報

しかしながら、上記のようにクランプ部材を用いたり、引掛け構造を形成したりすると、部品点数が増加したり、これらのスペースの確保が必要になったりして、電力変換装置の小型化、低コスト化の要求に応えることが困難となるおそれがある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、小型化、低コスト化を実現することができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明は、入力電力と出力電力との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
該電力変換装置のケース内に、部品間の電気的接続を行うワイヤが這い回されており、
上記電力変換装置における上記ケースを含めた構成部品のうち、内側に配された内側部品と、該内側部品の外側に配された外側部品との間に形成された保持用隙間に、上記ワイヤが保持されており、
該保持用隙間は、少なくとも一方に開口部を有し、該開口部側からその反対側へ向かって狭くなるよう構成されており、
上記保持用隙間の上記開口部の幅をａ、上記保持用隙間における最も幅が狭くなる最狭部の幅をｂ、上記ワイヤの直径をｃとしたとき、これらは、ａ＞ｃ＞ｂの関係を有することを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

上記電力変換装置においては、上記ワイヤが、上記内側部品と上記外側部品との間に形成された上記保持用隙間に保持されている。そして、上記内側部品及び上記外側部品は、電力変換装置の構成部品である。それゆえ、上記ワイヤを保持するために、特別に、保持用部品を用いたり、引掛け構造を形成したりする必要がない。そのため、電力変換装置の部品点数を少なくすることができると共に、省スペース化を図ることができる。

そして、上記保持用隙間は、上記開口部側からその反対側へ向かって狭くなるよう構成されているため、ワイヤを配置する際に、開口部側からワイヤを押し込むことで、保持用隙間にワイヤを容易に保持させることができる。
また、上記開口部の幅ａ、上記最狭部の幅ｂ、及び上記ワイヤの直径ｃは、ａ＞ｃ＞ｂの関係を有する。これにより、確実に、ワイヤを保持用隙間に配置すると共に保持させることができる。

以上のごとく、本発明によれば、小型化、低コスト化を実現することができる電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置の平面図。 実施例１における、図１のＡ−Ａ線矢視断面相当のワイヤの保持状態の説明図。 実施例２における、ワイヤの保持状態の断面説明図。 実施例３における、後退凹部の平面説明図。 実施例３における、基板側コネクタとのワイヤの着脱時の平面説明図。 実施例３における、基板側コネクタとのワイヤの着脱時の断面説明図。 実施例４における、後退凹部の平面説明図。

本発明において、上記内側部品及び上記外側部品は、上記保持用隙間に面する対向面をテーパ状に形成していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記保持用隙間にワイヤを配置する際に、開口部側からワイヤを押し込むことで、上記保持用隙間にワイヤを容易かつ確実に保持させることができる。

また、上記内側部品及び上記外側部品の少なくとも一方は、上記保持用隙間に面する対向面を階段状に形成していてもよい（請求項３）。
この場合には、ワイヤを上記保持用隙間における所定の位置に容易に保持させることができる。

また、上記電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却器と、上記半導体モジュール及び上記冷却器を保持するフレームとを、上記ケース内に配設してなり、上記内側部品は上記フレームであり、上記外側部品は上記ケースであることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記ワイヤを、その長手方向の広い範囲にわたって保持しやすく、ケース内におけるワイヤの固定状態をより安定させることができる。

また、上記電力変換装置は、上記半導体モジュールを制御する制御回路を備えた制御回路基板を上記ケース内に配設してなり、上記制御回路基板における上記保持用隙間に沿った辺に、上記ワイヤの一端を接続するためのコネクタが設けてあることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記フレームと上記ケースとの間に形成した上記保持用隙間にワイヤを保持させつつ、該ワイヤの一端を上記コネクタに接続することができる。それゆえ、ワイヤの這い回しを効率的に行うことができ、配線距離を短くすることができる。

また、上記ケースは、上記コネクタに対向する部分に、外側へ後退した後退凹部を有することが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記ワイヤの一端を上記コネクタに着脱する際に、ワイヤの一部を上記後退凹部に配置することができるため、その着脱作業性を向上させることができる。

また、上記後退凹部は、上記保持用隙間に連続して形成されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記ワイヤの一部を上記保持用隙間に保持させつつ、上記ワイヤの他の一部を上記後退凹部に配置しながら上記コネクタに接続し、或いはコネクタから離脱させることができる。それゆえ、より一層着脱作業性を向上させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１、図２を用いて説明する。
本例の電力変換装置１においては、そのケース２内に、部品間の電気的接続を行うワイヤ３が這い回されている。
電力変換装置１におけるケース２を含めた構成部品のうち、内側に配された内側部品と、内側部品の外側に配された外側部品との間に形成された保持用隙間５に、ワイヤ３が保持されている。

本例においては、上記内側部品がフレーム４であり、上記外側部品がケース２である。
フレーム４は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール（図示略）と、該半導体モジュールを冷却する冷却器（図示略）とを内側に保持している。そして、半導体モジュール及び冷却器を保持したフレーム４が、ケース２内に収容され、固定されている。

保持用隙間５は、図２に示すごとく、少なくとも一方に開口部５１を有し、該開口部５１側からその反対側へ向かって狭くなるよう構成されている。
保持用隙間５の開口部５１の幅をａ、保持用隙間５における最も幅が狭くなる最狭部５２の幅をｂ、ワイヤ３の直径をｃとしたとき、これらは、ａ＞ｃ＞ｂの関係を有する。

フレーム４及びケース２は、保持用隙間５に面する対向面４１、２１をテーパ状に形成している。すなわち、保持用隙間５の開口方向に対して上記一対の対向面４１、２１の少なくとも一方が傾斜している。そして、開口部５１から最狭部５２へ向かって保持用隙間５が徐々に狭くなるよう構成されている。

また、電力変換装置１は、半導体モジュールを制御する制御回路を備えた制御回路基板６をケース２内に配設してなる。制御回路基板６には、保持用隙間５に沿った辺に、ワイヤ３の一端を接続するためのコネクタ（基板側コネクタ６１）が設けてある。
基板側コネクタ６１に接続するワイヤ３の一端には、上記基板側コネクタ６１と対をなすワイヤ側コネクタ３１が取り付けてある。基板側コネクタ６１とワイヤ側コネクタ３１とは、互いに着脱可能に接続されている。

また、ワイヤ３の他端には、ケース２に固定されると共にケース２から露出して外部機器と接続される外部コネクタ３２が接続されている。
すなわち、本例におけるワイヤ３は、制御回路とＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の外部機器とを電気的に接続し、両者の間で信号電流（低圧電流）の授受を行うための信号用ワイヤである。
また、ワイヤ３は、導体線を樹脂等によって被覆してなるものからなり、径方向に弾力性を有し、また可撓性を有する。

また、ケース２及びフレーム４は、例えばアルミニウム等の金属からなる。また、図１に示すケース２は、その開口部を覆う蓋体（図示略）によって閉塞され、ケース２の内外の水密性が保たれるよう構成されている。
なお、本例の電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、これらの駆動電力の生成や電力の回生に用いられる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
電力変換装置１においては、ワイヤ３が、内側部品（フレーム４）と外側部品（ケース２）との間に形成された保持用隙間５に保持されている。そして、フレーム４及びケース２は、電力変換装置１の構成部品である。それゆえ、ワイヤ３を保持するために、特別に、保持用部品を用いたり、引掛け構造を形成したりする必要がない。そのため、電力変換装置１の部品点数を少なくすることができると共に、省スペース化を図ることができる。

そして、保持用隙間５は、開口部５１側からその反対側へ向かって狭くなるよう構成されているため、ワイヤ３を配置する際に、開口部５１側からワイヤ３を押し込むことで、保持用隙間５にワイヤ３を容易に保持させることができる。
また、開口部５１の幅ａ、最狭部５２の幅ｂ、及びワイヤ３の直径ｃは、ａ＞ｃ＞ｂの関係を有する。これにより、確実に、ワイヤ３を保持用隙間５に配置すると共に保持させることができる。

また、フレーム４及びケース２は、保持用隙間５に面する対向面４１、２１をテーパ状に形成している。これにより、保持用隙間５にワイヤ３を配置する際に、開口部５１側からワイヤ３を押し込むことで、保持用隙間５にワイヤ３を容易かつ確実に保持させることができる。

また、電力変換装置１は、保持用隙間５を、フレーム４とケース２との間に形成している。それゆえ、ワイヤ３を、その長手方向の広い範囲にわたって保持しやすく、ケース２内におけるワイヤ３の固定状態をより安定させることができる。
また、制御回路基板６における保持用隙間５に沿った辺に、ワイヤ３の一端を接続するためのコネクタ（基板側コネクタ６１）が設けてある。そのため、フレーム４とケース２との間に形成した保持用隙間５にワイヤ３を保持させつつ、ワイヤ３の一端に取り付けたワイヤ側コネクタ３１を基板側コネクタ６１に接続することができる。それゆえ、ワイヤ３の這い回しを効率的に行うことができ、配線距離を短くすることができる。

以上のごとく、本例によれば、小型化、低コスト化を実現することができる電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図３に示すごとく、外側部品であるケース２における保持用隙間５に面する対向面２１を、階段状に形成した例である。
すなわち、ケース２側の対向面２１に、段部２１１を設けている。そして、その段部２１１よりも開口部５１から遠い側において、保持用隙間５は、ケース２の対向面２１とフレーム４の対向面４１との間に最狭部５２を有する。
また、ワイヤ３は、段部２１１に載置された状態で、保持用隙間５に保持されている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、ワイヤ３を保持用隙間５における所定の位置に容易に保持させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図４〜図６に示すごとく、ケース２は、基板側コネクタ６１に対向する部分に、外側へ後退した後退凹部２２を有する。
本例においては、後退凹部２２は略円弧状に形成されている。また、図６に示すごとく、後退凹部２２は、保持用隙間５に連続して形成されている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、図５に示すごとく、ワイヤ３の一端（ワイヤ側コネクタ３１）を基板側コネクタ６１に着脱する際に、ワイヤ３の一部を後退凹部２２に配置することができるため、その着脱作業性を向上させることができる。
また、後退凹部２２は、保持用隙間５に連続して形成されているため、ワイヤ３の一部を保持用隙間５に保持させつつ、ワイヤ３の他の一部を後退凹部２２に配置しながら基板側コネクタ６１に接続し、或いは基板側コネクタ６１から離脱させることができる。それゆえ、より一層着脱作業性を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図７に示すごとく、後退凹部２２の形状を、テーパ状とした例である。
具体的には、後退凹部２２は、ワイヤ３における外部コネクタ３２（図１参照）との接続側からその反対側へ行くほど緩やかに基板側コネクタ６１と反対側へ後退するテーパ面２２１を有する。
その他は、実施例３と同様である。

本例の場合には、ワイヤ３の一端（ワイヤ側コネクタ３１）を基板側コネクタ６１に着脱する際、ワイヤ３の屈曲角度を緩やかにすることができるため、着脱作業を一層容易にすることができる。
その他、実施例３と同様の作用効果を有する。

なお、保持用隙間５に対向する対向面２１、４１の形状として、実施例１においては両方の対向面２１、４１をテーパ形状とし、実施例２においては外側部品（ケース２）側の対向面２１を階段状とした例を示したが、本発明は、これらに限られるものではない。例えば、対向面２１、４１の一方のみをテーパ形状としてもよいし、対向面２１、４１の双方を階段状としてもよい。或いは、内側部品（フレーム４）側の対向面４１のみを階段状としてもよい。

また、上記実施例１〜４においては、両者の間に保持用隙間５を形成する内側部品及び外側部品として、それぞれフレーム４及びケース２を用いたが、本発明における内側部品及び外側部品は、これらに限られるものではなく、電力変換装置１を構成する他の部品を用いてもよい。
例えば、内側部品として、電力変換回路の一部を構成するコンデンサや、各種端子を搭載した端子台等を利用することもできる。また、フレーム４を外側部品として利用することもできる。

１ 電力変換装置
２ ケース（外側部品）
２１ 対向面
３ ワイヤ
４ フレーム（内側部品）
４１ 対向面
５ 保持用隙間
５１ 開口部
５２ 最狭部

Claims (7)

1. 入力電力と出力電力との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
   該電力変換装置のケース内に、部品間の電気的接続を行うワイヤが這い回されており、
   上記電力変換装置における上記ケースを含めた構成部品のうち、内側に配された内側部品と、該内側部品の外側に配された外側部品との間に形成された保持用隙間に、上記ワイヤが保持されており、
   該保持用隙間は、少なくとも一方に開口部を有し、該開口部側からその反対側へ向かって狭くなるよう構成されており、
   上記保持用隙間の上記開口部の幅をａ、上記保持用隙間における最も幅が狭くなる最狭部の幅をｂ、上記ワイヤの直径をｃとしたとき、これらは、ａ＞ｃ＞ｂの関係を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、上記内側部品及び上記外側部品は、上記保持用隙間に面する対向面をテーパ状に形成していることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置において、上記内側部品及び上記外側部品の少なくとも一方は、上記保持用隙間に面する対向面を階段状に形成していることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置において、該電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却器と、上記半導体モジュール及び上記冷却器を保持するフレームとを、上記ケース内に配設してなり、上記内側部品は上記フレームであり、上記外側部品は上記ケースであることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項４に記載の電力変換装置において、該電力変換装置は、上記半導体モジュールを制御する制御回路を備えた制御回路基板を上記ケース内に配設してなり、上記制御回路基板における上記保持用隙間に沿った辺に、上記ワイヤの一端を接続するためのコネクタが設けてあることを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項５に記載の電力変換装置において、上記ケースは、上記コネクタに対向する部分に、外側へ後退した後退凹部を有することを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項６に記載の電力変換装置において、上記後退凹部は、上記保持用隙間に連続して形成されていることを特徴とする電力変換装置。

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