JP5488502B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる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には、電源電力から駆動用モータを駆動するための駆動用電力に変換するためのインバータやコンバータ等の電力変換装置９が搭載されている。図１０に示すごとく、かかる電力変換装置９は、電力変換回路と、上記電力変換回路を制御する制御回路が形成された制御回路基板９６とを備えている（特許文献１参照）。上記電力変換回路は、半導体モジュール９２１やコンデンサ９２２を始めとした各種電子部品により構成されている。また、半導体モジュール９２１の温度上昇を抑制するために、複数の半導体モジュール９２１同士の間に冷却器を接触配置してあり、半導体モジュール９２１と冷却器とを積層した積層体９４を形成している。

半導体モジュール９２１は、本体部と、該本体部から突出する制御端子９２２及び主電極端子９２３を有している。制御端子９２２は、制御回路基板９６と接続されており、主電力端子９２３は、電気流路をなす複数のバスバー９５と接続されている。それゆえ、制御回路基板９６とバスバー９５とは、積層体９４を挟んで互いに反対側に配してある。半導体モジュール９２１と接続した各バスバー９５は、外部（電源や交流負荷）と電気的に接続するための外部端子を有している。電力変換装置９は、外部端子を搭載するための端子台（図示略）を有しており、該端子台において、外部機器の端子と外部端子とが接続される。

また、端子台には、バスバー９５を流れる電流を検出するための電力センサや、外部機器の端子と外部端子との接続状態を検出するためのインターロックセンサ等の補助電子部品が搭載される場合がある。これらの補助電子部品は、制御回路基板９６との間において電気信号の授受を行うため、制御回路基板９６と導電ワイヤーにて接続される。導電ワイヤーは、制御回路基板９６に接続された基板側導電ワイヤーと、補助電子部品に接続された部品側導電ワイヤーとからなり、両者は、コネクタで着脱可能に接続してある。
また、上記電子回路をなすコンデンサ９２２等の各種電子部品、積層体９４、制御回路基板９６、バスバー９５及び端子台は、ケース９４に固定され、該ケース９４内に密封されている。

特開２００９−１５９７６７号公報

しかしながら、コネクタを所定の位置に固定しない場合、導電ワイヤーの位置が定まらず、コネクタや導電ワイヤーが周囲の部品と干渉したり、引っ掛かることで、損傷するおそれがある。そこで端子台にコネクタ固定部を設けることが考えられる。ところが、端子台にコネクタを固定した場合、端子台と制御回路基板との距離が離れているため、基板側導電ワイヤーの長さが長くなる。そのため、基板側導電ワイヤーが周囲の部品と干渉したり、引っ掛かるおそれがある。したがって、コネクタの固定位置は、補助電子部品と制御回路基板との中間位置に設けることが理想であり、端子台にコネクタを固定する場合には、端子台を制御回路基板側へ延設した延設部を設ける必要がある。

端子台に延設部を設けた場合、電力変換装置に振動が加わることにより、延設部に振動が伝達される。延設部は、端子台からオフセットして形成されるため、延設部における振れ幅が大きくなり、延設部に固定されたコネクタ及び導電ワイヤーが大きく振れることとなる。これにより、コネクタ及び導電ワイヤーが周辺に配された部品と干渉したり、損傷するおそれがある。また、場合によっては、振動により延設部が折損するおそれもある。

また、メンテナンス等の関係上、制御回路基板がケースの開口部側に配され、端子台は、ケースの底部に近い位置に配されることが多い。この場合、コネクタが端子台に設けてあると、ケースの開口部から奥に入り込んだ位置にコネクタが配されることとなる。そのため、コネクタの着脱作業性が悪化し、配置によっては着脱作業ができなくなる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、基板側コネクタと部品側コネクタとの接続体を安定して保持しておくことができ、かつ接続体の着脱が容易な電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明は、電力変換回路を構成する複数の構成電子部品と、少なくとも一部の上記構成電子部品を冷却する冷却手段と、上記構成電子部品と接続された制御回路基板と、被制御電力の入出力用端子が搭載される端子台とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
上記構成電子部品の少なくとも一部と、上記冷却手段と、上記制御回路基板と、上記端子台とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記構成電子部品の少なくとも一部を囲むように形成され、
上記制御回路基板と上記端子台とは、上記フレームを挟んで互いに反対側に配置されており、
上記制御回路基板と、上記端子台に搭載された補助電子部品とは、両者からそれぞれ延びる基板側導電ワイヤーと部品側導電ワイヤーとによって互いに接続されており、
上記基板側導電ワイヤーにおける上記制御回路基板と反対側の端部と、上記部品側導電ワイヤーにおける上記補助電子部品と反対側の端部とは、両者が互いに着脱可能に接続される基板側コネクタと部品側コネクタとをそれぞれ備え、
上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとを接続した接続体は、上記フレームに固定されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

本発明の電力変換装置において、上記制御回路基板と上記端子台とは、上記フレームを挟んで互いに反対側に配置されており、上記接続体は、上記フレームに固定されている。そのため、上記制御回路基板と上記端子台の中間位置の近くに、上記接続体を安定して固定することができる。また、これにより、上記基板側導電ワイヤー及び上記部品側導電ワイヤーが、周辺部品と干渉することを防止することができる。

また、上記接続体を上記ケースに固定することで、上記接続体の固定位置を、上記ケースの開口部に対して近い位置とすることができる。そのため、上記内部ユニットを上記ケースに組付けた後や、上記電力変換装置のメンテナンス時においても、上記接続体をなす上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの着脱を行うことができる。それゆえ、上記電力変換装置の組付作業性及びメンテナンスの作業性を向上することができる。

上記のごとく、本発明によれば、基板側コネクタと部品側コネクタとの接続体を安定して保持しておくことができ、かつ接続体の着脱が容易な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、電力変換装置を示す説明図。 図１のＡ矢視図。 実施例１における、フレームを示す説明図。 図３のＢ矢視図。 実施例１における、ブラケットを示す説明図 図５のＣ矢視図。 実施例１における、内部ユニットを示す説明図。 図７のＤ矢視図。 図８のＥ矢視図。 従来例における、電力変換装置を示す説明図。

上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、電源電力から駆動用モータを駆動するための駆動用電力に変換するのに用いられるものである。

また、上記基板側導電ワイヤーは、上記ケースに固定された外部コネクタに一端が接続された外部接続用導電ワイヤーと一体化されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、内部ユニットを上記ケース内に配置した後に上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとを接続せざるを得ないため、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの取付け作業性が特に重要となる。それゆえ、かかる構成において、上記接続体が上記フレームに固定されていることにより、電力変換装置の組み立て作業性を大幅に改善することができる。

また、上記接続体は、上記フレームの内側面又は外側面に面して配されているとともに、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの接続方向が上記フレームの内側面又は外側面の法線方向に対して直交していることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記基板側導電ワイヤー及び上記部品側導電ワイヤーを上記フレームの内側面又は外側面に沿わせて配設することができる。これにより、上記基板側導電ワイヤー及び上記部品側導電ワイヤーが、周辺に配される部品と干渉することを防止すると共に、上記基板側導電ワイヤー及び上記部品側導電ワイヤーの配設スペースを縮小し、上記電力変換装置の外形を小さくすることができる。また、上記接続体の着脱時において、上記基板側導電ワイヤー又は上記部品側導電ワイヤーが周辺の部品と干渉することを抑制することができる。

また、上記接続体は、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの接続方向が、上記制御回路基板と上記フレームと上記端子台との並び方向に対して傾斜した方向となるように、フレームに固定してあることが好ましい（請求項４）。この場合には、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの接続方向を、上記ケースの開口部側を向くベクトル成分を持った方向とすることができる。これにより、上記内部ユニットを上記ケースに組み付けた後においても、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの接続作業を容易に行うことができる。その一方で、上記接続方向が、ケースの開口方向と平行とはならないため、上記基板側導電ワイヤー又は上記部品側導電ワイヤーが上記ケースの内壁面と干渉することを防ぐことができる。

また、上記接続体は、上記フレームに対して、ブラケットを介して固定されていることが好ましい（請求項５）。この場合には、上記フレームの形状を単純な形状とすることができる。したがって、上記フレームの部品コストが増大することを防止できる。

また、上記ブラケットは、上記フレームに固定されるフレーム固定部と、上記接続体を固定する接続体固定部とを備え、上記フレーム固定部と上記接続体固定部とは、互いに直交していることが好ましい（請求項６）。この場合には、上記接続体を上記ブラケットに対して固定する固定方向と、上記ブラケットを上記フレームに対して固定する固定方向を互いに直交する方向とすることができ、上記ブラケットの組み付け作業性を向上することができる。例えば、上記フレーム固定部を上記フレームの上面と平行とし、上記接続体固定部を上記フレームの外側面に平行となるように、上記ブラケットを配することができる。これにより、上記ブラケットを上記フレームへ組付ける際には、作業性のよい上方からの作業によって行うことができる。また、上記接続体固定部は、上記接続体を固定するのに適した内側面又は外側面に面して配することができる。

また、上記フレーム固定部は、上記ブラケットを上記フレームに締結固定するためのボルトを挿通するためのボルト挿通穴と、上記フレームに設けた被係合部に係合する係合部と、上記ボルトを締結する際に上記ブラケットの回転を防ぐ回り止め部とを有することが好ましい（請求項７）。この場合には、上記ブラケットの組み付け作業性を向上し、上記ブラケットをより容易に組み付けることができる。

また、上記端子台には、上記補助電子部品を複数配してあり、上記複数の補助電子部品毎に設けられる複数の上記接続体には、それぞれの上記固定手段に対応した互いに形状の異なる固定手段を設けてあることが好ましい（請求項８）。この場合には、上記接続体を複数設けた場合においても、決められた固定穴に上記接続体を組み付けることができる。したがって、上記接続体を間違った固定穴に組み付けることによって、上記部品側導電ワイヤー及び上記基板側導電ワイヤーが周辺に配される部品と干渉することを防止できる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置１につき、図１〜図９を用いて説明する。
電力変換装置１は、図１及び図２に示すごとく、電力変換回路を構成する複数の構成電子部品１２（半導体モジュール１２１、コンデンサ１２４等）と、少なくとも一部の電子部品（半導体モジュール１２１）を冷却する冷却手段と、構成電子部品１２と接続された制御回路基板１５と、被制御電力の入出力用端子が搭載される端子台２とを、ケース６内に収容してなる。構成電子部品１２の少なくとも一部と、上記冷却手段と、制御回路基板１５と、端子台２とは、これらが固定されるフレーム５と共に一体化されて一つの内部ユニット１０を構成し、該内部ユニット１０は、フレーム５においてケース６内に固定されている。

フレーム５は、内部ユニット１０を構成する半導体モジュール１２１を囲むように形成されている。制御回路基板１５と端子台２とは、フレーム５を挟んで互いに反対側に配置されており、制御回路基板１５と、端子台２に搭載された補助電子部品２２（電流センサ２２１、インターロックセンサ２２２）とは、両者からそれぞれ延びる基板側導電ワイヤー３１と部品側導電ワイヤー２３とによって互いに接続されている。基板側導電ワイヤー３１における制御回路基板１５と反対側の端部と、部品側導電ワイヤー２３における補助電子部品２２と反対側の端部とは、両者が互いに着脱可能に接続される基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４とをそれぞれ備えている。基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４とを接続した接続体４５は、フレーム５に固定されている。

本例の電力変換装置１について、より詳細に説明する。
半導体モジュール１２１と冷却管１３１とが積層された方向を積層方向Ｘ、冷却管１３１の長手方向を横方向Ｙ、また、積層方向Ｘ及び横方向Ｙの両方に対して直交する方向を高さ方向Ｚとして、以下説明する。
また、積層方向Ｘにおいて、冷媒導入管１３２及び冷媒排出管１３３がケース６から突出した先端部側を前方とし、反対側を後方とする。また、高さ方向Ｚにおいて、後述する蓋体６２（図１参照）が配される側を上方とし、反対側を下方とする。したがって、本例においては、端子台２は、フレーム５の高さ方向Ｚにおける下方に配され、制御回路基板１５は、フレーム５の高さ方向Ｚにおける上方に配されていることとなる。

電力変換装置１は、図１及び図２に示すごとく、電力変換回路を備えた内部ユニット１０と、該内部ユニット１０を内包するケース６とを有している。
内部ユニット１０は、図７〜図９に示すごとく、複数の半導体モジュール１２１と複数の冷却管１３１とを積層してなる積層体１１と、該積層体１１を囲むように形成されたフレーム５と、被制御電力の入出力用端子及び補助電子部品２２（電流センサ２２１、インターロックセンサ２２２）が搭載された端子台２を有している。

積層体１１は、図７に示すごとく、電力変換回路を構成する半導体モジュール１２１と、該半導体モジュール１２１を冷却する冷却手段である冷却器１３とからなる。
半導体モジュール１２１は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。図４及び図５に示すごとく、半導体モジュール１２１は、スイッチング素子を樹脂モールドしてなる平板状の本体部と、該本体部から互いに反対方向に突出した主電極端子１２２及び制御端子１２３とからなる。主電極端子１２２は、高さ方向Ｚの下方に突出させてあり、制御端子１２３は、高さ方向Ｚの上方に突出させてある。主電極端子１２２は、バスバーと接続されており、該バスバーを介して被制御電力が半導体モジュール１２１に入出力される。また、制御端子１２３は、制御回路基板１５と接続されており、スイッチング素子を制御する制御電流が入力される。また、半導体モジュール１２１は、一対の冷却管１３１の間に２個ずつ並列配置してある。

冷却器１３は、図７に示すごとく、半導体モジュール１２１の両面に配された冷媒流路と、該冷媒流路へ冷却媒体を循環させるための冷媒導入管１３２及び冷媒排出管１３３を有している。本例において、上記冷媒流路は、アルミニウム等の金属によって構成された冷却管１３１によって形成され、複数の冷却管１３１が半導体モジュール１２１を両面から挟持するように配されている。隣り合う冷却管１３１は、横方向Ｙの両端部付近において連結管１３４によって、互いに連結されている。そして、冷却管１３１と半導体モジュール１２１とが交互に積層されることによって、積層体１１が形成されている。

冷媒導入管１３２及び冷媒排出管１３３は、図７に示すごとく、積層体１１の前端部に配された冷却管１３１の前面から、前方に向かって突出するよう設けてある。冷媒導入管１３２から導入された冷却媒体は、適宜連結管１３４を通り、各冷却管１３１に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通する。そして、各冷却管１３１を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール１２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、適宜下流側の連結管１３４を通り、冷媒排出管１３３に導かれ排出される。冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。

積層体１１は、図７に示すごとく、フレーム５の内側において、加圧部材５４の付勢力によって押圧保持されている。フレーム５は、同図中に示すごとく、内部ユニット１０を構成する積層体１１を四方から囲むように形成してある。フレーム５は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属又は合金の成形体によって構成することができる。
また、フレーム５の外周面には、横方向Ｙ側に位置する面における積層方向Ｘの両端部に、内部ユニット１０をケース６に固定するユニット固定部５５をそれぞれ設けてある。該ユニット固定部５５は、フレーム５から外方へ突出形成されている。

また、フレーム５は、図３及び図４に示すごとく、積層体１１における積層方向Ｘの両側に配された前方壁部５１及び後方壁部５２と、前方壁部５１と後方壁部５２とをその両端において連結する一対の側方壁部５３とを有する。前方壁部５１には、冷媒導入管１３２及び冷媒排出管１３３を挿通するための配管用凹面を形成してある。また、後方壁部５２の後方外側面５２１には、後述するブラケット４を固定するためのボス５２２が設けてあり、該ボス５２２の上面には、ブラケット４を締結固定するためのタップ穴５２３を形成してある。また、後方壁部５２の上面には、上方に向かって突出形成した被係合部５２４を設けてある。

図７に示すごとく、フレーム５に形成されたボス５２２には、後述する第１接続体４５１及び第２接続体４５２を固定するブラケット４が配設してある。該ブラケット４は、図５及び図６に示すごとく、フレーム５の上面に固定されるフレーム固定部４１と、第１接続体４５１及び第２接続体４５２を固定する接続体固定部４２とを備え、フレーム固定部４１と接続体固定部４２とは、互いに直交している。

また、図５及び図７に示すごとく、フレーム固定部４１は、ブラケット４をフレーム５に締結固定するためのボルト４６を挿通するためのボルト挿通穴４１３と、フレーム５に設けた被係合部５２４に係合する係合部４１１と、ボルト４６を締結する際にブラケット４の回転を防ぐ回り止め部４１２とを有する。ブラケット４をボス５２２にボルト４６により固定する前の状態において、ボス５２２の上面に配されたブラケット４は、係合部４１１を被係合部５２４の前面に係合させることで、ボス５２２上に保持することができる。また、ブラケット４をボス５２２に締結固定する際においては、締結トルクがボルト４６を介してブラケット４に伝わるため、ブラケット４が回転しようとする。このとき、回り止め部４１２を被係合部５２４の後面に当接させることで、ブラケット４の回転を防止する。

また、接続体固定部４２には、図５及び図６に示すごとく、第１接続体４５１を固定するための第１固定穴４３１と、第２接続体４５２を固定するための第２固定穴４３２の２つの固定穴４３を設けてある。第１固定穴４３１は、長円形と１本の細溝を組み合わせた形状からなり、第２固定穴４３２は、円形と２本の細溝を組み合わせた形状からなる。

また、第１固定穴４３１は、該第１固定穴４３１に固定した第１接続体４５１における基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続方向が、高さ方向Ｚに対して傾斜した方向となるように形成してある。同様に、第２固定穴４３２は、該第２固定穴４３２に固定した第２接続体４５２における基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続方向が、高さ方向Ｚに対して傾斜した方向となるように形成してある。尚、第１接続体及び第２接続体における接続方向は、制御回路基板１５上の基板上コネクタ１５１と端子台２とを結ぶ方向に設定した。また、基板側導電ワイヤー３１は、基板側コネクタ３２における部品側コネクタ２４との接続側と反対側の面から反対方向へ延びており、部品側導電ワイヤー２３は、部品側コネクタ２４における基板側コネクタ３２との接続側と反対側の面から反対方向へ延びている。

内部ユニット１０において、フレーム５の上方には、半導体モジュール１２１の制御を行う制御回路基板１５が配してある。該制御回路基板１５は、半導体モジュール１２１の制御端子１２３と接続されている。また、制御回路基板１５の上面には、基板上コネクタ１５１を設けてあり、後述する基板側ワイヤーアッセンブリ３の基板接続コネクタ３３と接続可能に構成されている。

また、図８及び図９に示すごとく、フレーム５の下方には、外部機器と接続するための入出力用端子を備えた端子台２と、入出力用端子と接続されたコンデンサ１２４と、半導体モジュール１２１及びコンデンサ１２４を入出力用端子と接続する複数のバスバーとを配してある。
複数のバスバー（図示略）は、絶縁材料（剛性樹脂）からなるバスバー保持部によって保持され、バスバーアッセンブリ１４を構成している。複数のバスバーの一端は、半導体モジュール１２１やコンデンサ１２４に接続されており、他端は、端子台２に備えられた入出力用端子と接続されている。

バスバーの一端に配された入出力用端子には、コンデンサ１２４の一対の電極と電気的に接続された一対のコンデンサ端子（図示略）と、半導体モジュール１２１の主電極端子１２２と電気的に接続されると共に三相交流回転電機（図示略）の各電極に接続される３本の出力端子（図示略）が設けてある。

また、端子台２は、フレーム５の下方に設けた端子台支承部（図示略）にボルト（図示略）を用いて締結固定してある。端子台２には、上述した入出力端子と、補助電子部品２２とを配してある。該補助電子部品２２は、部品側導電ワイヤー２３を有している。本例において、補助電子部品２２は、電流センサ２２１と、インターロックセンサ２２２とからなる。また、部品側導電ワイヤー２３は、電流センサ２２１に接続された第１部品側導電ワイヤー２３１と、インターロックセンサ２２２に接続された第２部品側導電ワイヤー２３２とからなる。

図８及び図９に示すごとく、電流センサ２２１は、入出力用端子を流れる電流を検出するセンサであり、第１部品側導電ワイヤー２３１の一端と接続されている。また、第１部品側導電ワイヤー２３１の他端には、第１部品側コネクタ２４１が設けてある。該第１部品側コネクタ２４１には、ブラケット４の第１固定穴４３１に対して、嵌合固定が可能な第１固定部２４２を設けてある。尚、該第１固定部２４２は、第２固定穴４３２に対しては嵌合しないよう構成してある。また、第１部品側導電ワイヤー２３１は、第１部品側コネクタ２４１に設けた第１固定部２４２を第１固定穴４３１に嵌合固定することでフレーム５の後方外側面５２１に面して固定してある。

インターロックセンサ２２２は、入出力用端子に外部機器のコネクタが接続されているか否かを検出するためのセンサである。上記外部機器のコネクタが接続されていないことをインターロックセンサ２２２が検出した場合は、検出信号が制御回路に伝わり、それを受けて制御回路は、電力変換回路に流れる電流を遮断する。これにより、作業者が入出力用端子に触れて感電する事故を防止している。

インターロックセンサ２２２は、図８及び図９に示すごとく、第２部品側導電ワイヤー２３２の一端と接続されており、他端には、第２部品側コネクタ２４３を設けてある。該第２部品側コネクタ２４３には、ブラケット４の第２固定穴４３２に対して、嵌合固定が可能な第２固定部２４４を設けてある。尚、該第２固定部２４４は、第１固定穴４３１に対しては嵌合しないよう構成してある。また、第２部品側導電ワイヤー２３２は、第２部品側コネクタ２４３に設けた第２固定部２４４を第２固定穴４３２に嵌合固定することでフレーム５の後方外側面５２１に面して固定してある。

第１固定穴４３１及び第２固定穴４３２にそれぞれ固定された第１部品側コネクタ２４１及び第２部品側コネクタ２４２における、基板側コネクタ３２との接続方向は、高さ方向Ｚに対して傾斜している。そして、この接続方向は、制御回路基板１５上の基板上コネクタ１５１と端子台２とを結ぶ方向と略一致している。

上記のように構成された内部ユニット１０は、図１及び図２に示すごとく、ケース６の内部に収容されている。ケース６は、上方が開口したケース本体６１と、該ケース本体６１の開口部を閉塞する蓋体６２とからなる。

ケース本体６１は、矩形形状の底部６１２と該底部６１２の各辺から上方に起立した４つの壁部６１３を有すると共に開口部の外周にフランジ部６１４を設けてなる。ケース本体６１の底部６１２には、制御回路基板１５上に設けた基板上コネクタ１５１と接続する基板接続コネクタ３３を有する基板側ワイヤーアッセンブリ３を配設してある。

基板側ワイヤーアッセンブリ３は、外部機器と接続する外部接続用導電ワイヤー３４と、端子台２に配される補助電子部品２２とそれぞれ接続する２本の基板側導電ワイヤー３１とを一体化してなる。外部接続用導電ワイヤー３４及び基板側導電ワイヤー３１の一端は、制御回路基板１５上に設けた基板上コネクタ１５１と接続可能に構成された基板接続コネクタ３３と接続してある。外部接続用導電ワイヤー３４の他端には、外部機器と接続するための外部コネクタ３４１を配してある。該外部コネクタ３４１は、ケース本体６１の底部６１２に固定されている。これにより、基板側ワイヤーアッセンブリ３をケース本体６１に固定してある。

また、基板側導電ワイヤー３１は、図１及び図２に示すごとく、第１基板側導電ワイヤー３１１と第２基板側導電ワイヤー３１２の２本の基板側導電ワイヤー３１からなる。
第１基板側導電ワイヤー３１１において、基板接続コネクタ３３を配した側と反対側の端部には、第１基板側コネクタ３２１を配してある。該第１基板側コネクタ３２１は、電流センサ２２１接続された第１部品側コネクタ２４１と接続可能に構成してある。
また、第２基板側導電ワイヤー３１２において、基板接続コネクタ３３を配した側と反対側の端部には、第２基板側コネクタ３２２を配してある。該第２基板側コネクタ３２２は、インターロックセンサ２２２に接続された第２部品側コネクタ２４３と接続可能に構成してある。

尚、本例において、第１部品側コネクタ２４１と第２部品側コネクタ２４３の形状及び、第１基板側コネクタ３２１と第２基板側コネクタ３２２の形状は、それぞれ異なる。したがって、第１部品側コネクタ２４１と第２基板側コネクタ３２２との組合せ、もしくは、第２部品側コネクタ２４３と第１基板側コネクタ３２１との組合せにおいて、誤って接続することができないようにしてある。

内部ユニット１０は、図１及び図２に示すごとく、フレーム５の外周に設けたユニット支承部６１１をケース６の内側に設けたユニット支承部６１１にボルト（図示略）により締結することで固定される。内部ユニット１０をケース本体６１に固定した後、基板側ワイヤーアッセンブリ３の基板接続コネクタ３３を、制御回路基板１５の基板上コネクタ１５１と接続する。次いで、第２基板側導電ワイヤー３１２の第２基板側コネクタ３２２を、ブラケット４に固定してある第２部品側コネクタ２４３と接続し、第１基板側導電ワイヤー３１１の第１基板側コネクタ３２１を、ブラケット４に固定してある第１部品側コネクタ２４１と接続する。

蓋体６２は、図１及び図２に示すごとく、ケース本体６１の底部６１２と略同一形状を有する上面部６２１と、該上面部６２１の各辺から下方に垂下した４つの壁部６２２を有すると共に、４つの壁部６２２により形成される開口部の外周にフランジ部６２３が設けてある。
ケース本体６１と蓋体６２とを、互いの開口端にシール材（図示略）を介在させた状態で両者のフランジ部を互いに重ね合わせ、図示しないボルトとナットとによって締結することで電力変換装置１の組立てが完了する。

つぎに、本例の作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１において、制御回路基板１５と端子台２とは、フレーム５を挟んで互いに反対側に配置されており、接続体４５は、フレーム５に固定されている。そのため、制御回路基板１５と端子台２の中間位置の近くに、接続体４５を安定して固定することができる。また、これにより、基板側導電ワイヤー３１及び部品側導電ワイヤー２３が、周辺部品と干渉することを防止することができる。

また、接続体４５をケース６に固定することで、接続体４５の固定位置を、ケース６の開口部に対して近い位置とすることができる。そのため、内部ユニット１０をケース６に組付けた後や、電力変換装置１のメンテナンス時においても、接続体４５をなす基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との着脱を行うことができる。それゆえ、電力変換装置１の組付作業性及びメンテナンスの作業性を向上することができる。

また、基板側導電ワイヤー３１は、ケース６に固定された外部コネクタ３４１に一端が接続された外部接続用導電ワイヤー３４と一体化されている。そのため、内部ユニット１０をケース６内に配置した後に基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４とを接続せざるを得ないため、基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との取付け作業性が特に重要となる。それゆえ、かかる構成において、接続体４５がフレーム５に固定されていることにより、電力変換装置１の組み立て作業性を大幅に改善することができる。

また、接続体４５は、フレーム５の後方外側面５２１に面して配されているとともに、基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続方向がフレーム５の後方外側面５２１の法線方向に対して直交している。そのため、基板側導電ワイヤー３１及び部品側導電ワイヤー２３をフレーム５の後方外側面５２１に沿わせて配設することができる。これにより、基板側導電ワイヤー３１及び部品側導電ワイヤー２３が、周辺に配される部品と干渉することを防止すると共に、基板側導電ワイヤー３１及び部品側導電ワイヤー２３の配設スペースを縮小し、電力変換装置１の外形を小さくすることができる。また、接続体４５の着脱時において、基板側導電ワイヤー３１又は部品側導電ワイヤー２３が周辺の部品と干渉することを抑制することができる。

接続体４５は、基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続方向が、上記制御回路基板１５とフレーム５と端子台２との並び方向（高さ方向Ｚ）に対して傾斜した方向となるように、フレーム５に固定してある。そのため、基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続方向を、ケース６の開口部側を向くベクトル成分を持った方向とすることができる。これにより、内部ユニット１０をケース６に組み付けた後においても、基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続作業を容易に行うことができる。その一方で、上記接続方向が、ケースの開口方向と平行とはならないため、基板側導電ワイヤー３１又は部品側導電ワイヤー２３がケース６の内壁面と干渉することを防ぐことができる。

また、接続体４５は、フレーム５に対して、ブラケット４を介して固定されている。そのため、フレーム５の形状を単純な形状とすることができる。したがって、フレーム５の部品コストが増大することを防止できる。

また、ブラケット４は、フレーム５に固定されるフレーム固定部４１と、接続体４５を固定する接続体固定部４２とを備え、フレーム固定部４１と接続体固定部４２とは、互いに直交している。そのため、接続体４５を上記ブラケット４に対して固定する固定方向と、ブラケット４をフレーム５に対して固定する固定方向を互いに直交する方向とすることができ、ブラケット４の組み付け作業性を向上することができる。

また、フレーム固定部４１は、ブラケット４をフレーム５に締結固定するためのボルト４６を挿通するためのボルト挿通穴４１３と、フレーム５に設けた被係合部５２４に係合する係合部４１１と、ボルト４６を締結する際にブラケット４の回転を防ぐ回り止め部４１２とを有する。そのため、ブラケット４の組み付け作業性を向上し、ブラケット４をより容易に組み付けることができる。

また、端子台２には、補助電子部品２２を複数配してあり、電流センサ２２１及びインターロックセンサ２２２に設けられる第１接続体４５１及び第２接続体４５２には、それぞれの第１固定部２４２及び第２固定部２４４に対応した互いに形状の異なる第１固定穴４３１及び第２固定穴４３２を設けてある。そのため、接続体４５を複数設けた場合においても、決められた固定穴に接続体４５を組み付けることができる。したがって、接続体４５を間違った固定穴に組み付けることによって、部品側導電ワイヤー２３及び基板側導電ワイヤー３１が周辺に配される部品と干渉することを防止できる。

また、端子台２から基板上コネクタに向かって延びる延設部を設け、接続体４５を本例と略同位置に配設した場合に比べても接続体４５の振動を抑制できるという利点がある。つまり、仮に端子台２に延設部を設け、そこに接続体４５を配設した構成とすると、電力変換装置１に振動が加わったとき、延設部に振動が伝達される。延設部は、端子台２からオフセットして形成されるため、延設部における振れ幅が大きくなり、延設部に固定された接続体４５、基板側導電ワイヤー２３及び部品側導電ワイヤー３１が大きく振れることとなる。これにより、接続体４５、基板側導電ワイヤー２３及び部品側導電ワイヤー３１が周辺に配された部品と干渉したり、損傷するおそれがある。また、場合によっては、振動により延設部が折損するおそれもある。
これに対して、本例のように接続体４５をフレーム５に固定することにより、電力変換装置１に振動が加わった場合においても、接続体４５の振動を抑制することができる。これにより、接続体４５を安定して保持すると共に、接続体４５、基板側導電ワイヤー２３及び部品側導電ワイヤー３１と周辺に配された部品との干渉を防止することができる。

上記のごとく、本例によれば、基板側コネクタ３２と部品側コネクタ２４との接続体４５を安定して保持しておくことができ、かつ接続体４５の着脱が容易な電力変換装置１を提供することができる。

１ 電力変換装置
１０ 内部ユニット
１２ 構成電子部品
１５ 制御回路基板
２ 端子台
２２ 補助電子部品
２３ 部品側導電ワイヤー
２４ 部品側コネクタ
３１ 基板側導電ワイヤー
３２ 基板側コネクタ
４５ 接続体
５ フレーム
６ ケース

Claims (8)

1. 電力変換回路を構成する複数の構成電子部品と、少なくとも一部の上記構成電子部品を冷却する冷却手段と、上記構成電子部品と接続された制御回路基板と、被制御電力の入出力用端子が搭載される端子台とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
   上記構成電子部品の少なくとも一部と、上記冷却手段と、上記制御回路基板と、上記端子台とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
   該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
   上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記構成電子部品の少なくとも一部を囲むように形成され、
   上記制御回路基板と上記端子台とは、上記フレームを挟んで互いに反対側に配置されており、
   上記制御回路基板と、上記端子台に搭載された補助電子部品とは、両者からそれぞれ延びる基板側導電ワイヤーと部品側導電ワイヤーとによって互いに接続されており、
   上記基板側導電ワイヤーにおける上記制御回路基板と反対側の端部と、上記部品側導電ワイヤーにおける上記補助電子部品と反対側の端部とは、両者が互いに着脱可能に接続される基板側コネクタと部品側コネクタとをそれぞれ備え、
   上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとを接続した接続体は、上記フレームに固定されてい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、上記基板側導電ワイヤーは、上記ケースに固定された外部コネクタに一端が接続された外部接続用導電ワイヤーと一体化されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１又は２に記載の電力変換装置において、上記接続体は、上記フレームの内側面又は外側面に面して配されているとともに、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの接続方向が上記フレームの内側面又は外側面の法線方向に対して直交していることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項３に記載の電力変換装置において、上記接続体は、上記基板側コネクタと上記部品側コネクタとの接続方向が、上記制御回路基板と上記フレームと上記端子台との並び方向に対して傾斜した方向となるように、フレームに固定してあることを特徴とする電力変換装置。
5. 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、上記接続体は、上記フレームに対して、ブラケットを介して固定されてい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、上記ブラケットは、上記フレームに固定されるフレーム固定部と、上記接続体を固定する接続体固定部とを備え、上記フレーム固定部と上記接続体固定部とは、互いに直交してい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、上記フレーム固定部は、上記ブラケットを上記フレームに締結固定するためのボルトを挿通するためのボルト挿通穴と、上記フレームに設けた被係合部に係合する係合部と、上記ボルトを締結する際に上記ブラケットの回転を防ぐ回り止め部とを有することを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記端子台には、上記補助電子部品を複数配してあり、上記複数の補助電子部品毎に設けられる複数の上記接続体には、それぞれの上記固定手段に対応した互いに形状の異なる固定手段を設けてあることを特徴とする電力変換装置。

Images