JP6818651B2

JP6818651B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP6818651B2
Application number: JP2017150638A
Authority: JP
Inventors: 孝洋志摩
Original assignee: 住友ナコフォ−クリフト株式会社
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: JP2019030191A

Description

本願は、産業車両に搭載された電気機器を制御する制御装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の発明では、金属製のブスバーがスペーサを介してコンデンサ基板に固定されている。ブスバーは、ボルト（ねじ）等の締結具にてコンデンサ基板に固定されている。

当該ボルト（ねじ）等の締結具は、ブスバー及びスペーサを貫通してコンデンサ基板に到達している。コンデンサ基板とブスバーとの間は、電気的な絶縁状態とする必要がある。このため、スペーサは、電気絶縁材料である樹脂にて構成されている。

特開２０１７−７７０９１号公報

特許文献１に記載の発明では、樹脂製のスペーサを採用している。このため、スペーサの外形寸法は、熱による膨張収縮、及びクリープ現象等の経年変化によって変化する可能性が高い。スペーサの外形寸法が変化すると、ボルトの締結力が低下し、ブスバーを固定するための固定力が低下するおそれがある。

本願は、上記点に鑑み、ブスバーを安定的に固定可能な構造の一例を開示する。

産業車両用の制御装置は、車体（Ｂ）に固定される金属製のベース（２）と、ベース（２）のうち車体（Ｂ）と反対側の面に配置され、電気部品が実装された基板（３）と、基板（３）のうちベース（２）と反対側に配置された電極（４）と、電極（４）をベース（２）に機械的に固定するための第１締結具（５）と、電気機器に直接的又は間接的に接続される金属製のブスバー（６）と、ブスバー（６）と電極（４）とを電気的に接続した状態で当該ブスバー（６）を当該電極（４）に機械的に固定するための第２締結具（７）とを備えている。

これにより、ブスバー（６）は、少なくとも第２締結具（７）により電極（４）に機械的に固定される。電極（４）は、第１締結具（５）によりベース（２）に固定される。
基板（３）は、電極（４）とベース（２）とに挟まれた構成であるので、電極（４）が第１締結具（５）によりベース（２）に固定されることにより、電極（４）も第１締結具（５）により基板（３）に固定された構成となる。

そして、電極（４）とベース（２）との間は電気的に絶縁状態に構成されているので、第２締結具（７）とブスバー（６）及び電極（４）との間に樹脂製のスペーサ等の絶縁部材を配置する必要がない。したがって、ブスバー（６）を安定的に固定することが可能となる。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る制御装置の構造を示す図である。本発明の第１実施形態に係る制御装置の構造を示す図である。本発明の第１実施形態に係る第１絶縁部材及び第２絶縁部材等の構造を示す図である。本発明の第２実施形態に係る制御装置の構造を示す図である。本発明の第３実施形態に係る制御装置の構造を示す図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は、本願発明の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。

少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「１つの」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。

（第１実施形態）
１．制御装置の概要
本実施形態は、フォークリフトのコントローラに本発明に係る制御装置を適用したものである。図１及び図２に示す制御装置１は、電動モータ（図示せず。）の作動を制御するためのコントローラである。電動モータは、作業車両の走行用駆動力、又は荷役用の駆動力を発生する。なお、当該電動モータは、産業車両に搭載された電気機器の一例である。

２．制御装置の構成
２．１構成の概要
制御装置１は、図１に示すように、ベース２、基板３、電極４及びブスバー６等を少なくとも備える。ベース２は、金属製の車体Ｂに固定される板状の部材である。本実施形態に係るベース２は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属製である。なお、車体Ｂは、構造用炭素鋼等の鉄系金属製である。

基板３には電気部品が実装されている。電気部品とは、例えば、電動モータに供給される駆動電流を制御する電力制御用半導体素子等である。当該基板３は、ベース２のうち車体Ｂと反対側の面に配置されている。

基板３は、金属板（図示せず。）及び電気絶縁層（図示せず。）等を有して構成されている。当該基板３は、金属板がベース２に接触し、電気絶縁層が当該金属板を挟んでベース２と反対側に位置するように配置されている。

そして、電気部品は電気絶縁層側に実装（ハンダ付け）されている。つまり、図１においては、基板３の紙面上面側に電気絶縁層、銅箔及び電気部品が配置され、基板３の紙面下面側に金属板が配置されている。銅箔は、電気絶縁層に対して金属板と反対側に配置されている。

基板３のうち電気絶縁層側（本実施形態では、銅箔）には電極４が配置されている。本実施形態に係る電極４は、例えば、電動モータに駆動電流を供給する。ブスバー６は、電動モータに直接的又は間接的に接続される金属（例えば、銅板）製の部材である。つまり、ブスバー６は、駆動電流等の比較的大電流が流れる部材である。

第１締結具５は、電極４をベース２に機械的に固定するための締結具である。本実施形態に係る第１締結具５は、ブスバー６、電極４及び基板３を貫通してベース２とねじ結合した金属製のボルト（本実施形態では、Ｐねじ）である。

具体的には、第１締結具５の頭部５Ａとブスバー６との間には、ワッシャ８Ａ、８Ｂが配置されている。ワッシャ８Ａは金属製のばねワッシャ（ばね座）である。ワッシャ８Ｂは金属製の平ワッシャである。第１締結具５の首下５Ｂ、つまり第１締結具５の雄ねじ部は、ベース２に形成された雌ねじ穴２Ａに締め込まれている。

第２締結具７は、ブスバー６と電極４とを電気的に接続した状態で当該ブスバー６を当該電極４に機械的に固定するための締結具である。本実施形態に係る第２締結具７は、ブスバー６を貫通して電極４にねじ結合したボルト（本実施形態では、Ｐねじ）である。

具体的には、第２締結具７の頭部７Ａとブスバー６との間には、ワッシャ９Ａ、９Ｂが介在している。ワッシャ９Ａは金属製のばねワッシャ（ばね座）である。ワッシャ９Ｂは金属製の平ワッシャである。

第２締結具７の首下７Ｂ、つまり第２締結具７の雄ねじ部は、電極４内に配置されたナット７Ｃに螺合されている。つまり、ブスバー６及び電極４の板面４Ａは、第２締結具７の頭部７Ａとナット７Ｃとに挟まれて互いに機械的に固定されている。

第１締結具５は、第２締結具７よりブスバー６の延び方向先端に近い部位（図１では、紙面右側）に配置されている。換言すれば、第１締結具５は、第２締結具７とブスバー６の接続先との間に位置している。

なお、電極４は、上記板面４Ａ及び一対の壁部４Ｂ等を有し、断面形状が「コ」の字状又は略「Ｕ」の字状に構成されている（図２参照）。つまり、板面４Ａは、ブスバー６と接触する帯板状の部位である（図１参照）。

このため、本実施形態に係る電極４は、ハンダ付けする前においても、水平面において自立できる。つまり、例えば、電極４が図５に示すような形状であると、当該電極４は、基板３にハンダ付けされる前においては、自立できず、倒れてしまう。これに対して、本実施形態に係る電極４では、一対の壁部４Ｂにより自立することができる。

一対の壁部４Ｂそれぞれは、板面４Ａの幅方向一端及び他端それぞれから基板３（電気絶縁層）側に延出した部位である。板面４Ａ及び一対の壁部４Ｂは、銅又はアルミニウム等製の金属板にプレス成形が施されて一体成形された一体成形品である。

そして、電極４とベース２との間は、第１締結具５を介して短絡（導通）状態となることを阻止した絶縁状態に構成され、かつ、ブスバー６とベース２との間も第１締結具５を介して短絡状態となることを阻止した絶縁状態に構成されている。

２．２絶縁構成の詳細
本実施形態に係る第１締結具５及びワッシャ８Ａ、８Ｂは金属製である。このため、ブスバー６及び電極４と第１締結具５との間が短絡状態となると、ブスバー６及び電極４とベース２との間も短絡状態となってしてしまう。

このため、第１締結具５の頭部５Ａ（本実施形態ではワッシャ８Ｂ）とブスバー６との間には、板状（本実施形態では円板状）の第１絶縁部材１０Ａが介在している。第１絶縁部材１０Ａは、第１締結具５及びブスバー６を介して電極４とベース２との間が短絡状態となることを阻止することにより、電極４とベース２との間を電気絶縁状態とする。

第２絶縁部材１０Ｂは、第１締結具５の首下５Ｂに設けられて当該首下５Ｂを覆う筒状の部材である。当該第２絶縁部材１０Ｂは、第１締結具５及びブスバー６を介して電極４とベース２との間が短絡状態となることを阻止することにより、電極４とベース２との間を電気絶縁状態とする。

覆い部１０Ｃは、第１締結具５の頭部５Ａを覆う筒状（本実施形態では、円筒状）の部材である。そして、本実施形態では、図３に示すように、第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃは、樹脂製の一体成形品１０である。

３．本実施形に係る制御装置の特徴
本実施形態に係る制御装置１では、ブスバー６は、少なくとも第２締結具７により電極４に機械的に固定される。電極４は、第１締結具５によりベース２に固定される。

基板３は、電極４とベース２とに挟まれた構成であるので、電極４が第１締結具５によりベース２に固定されることにより、電極４も第１締結具５により基板３に固定された構成となる。

電極４とベース２との間は電気的に絶縁状態に構成されているので、第２締結具７とブスバー６及び電極４との間に樹脂製のスペーサ等の絶縁部材を配置する必要がない。延いては、ブスバー６を安定的に固定することが可能となる。

ブスバー６とベース２との間も第１締結具５を介して短絡状態となることを阻止した絶縁状態に構成されている。これにより、ブスバー６及び第１締結具５を介して電極４とベース２とが間接的に短絡してしまうことを抑制でき得る。

第２締結具７の頭部７Ａとブスバー６との間には、樹脂製のスペーサ等の経年的に寸法が変化する部材ではなく、金属製のワッシャ９Ａ、９Ｂが介在している。このため、ブスバー６には、第２締結具７の締結力が直接的に作用する。したがって、ブスバー６をより安定的に電極４に固定することが可能となる。

同様に、第１締結具５とブスバー６との間にも金属製のワッシャ８Ａ、８Ｂが介在しているので、ブスバー６には、第１締結具５の締結力が直接的に作用する。したがって、ブスバー６、電極４及び基板３をより安定的にベース２に固定することが可能となる。

第１締結具５の頭部５Ａとブスバー６との間には、電極４とベース２との間を電気絶縁状態とするための第１絶縁部材１０Ａが配置されている。これにより、確実な電気絶縁を行うことができ得る。

第１締結具５の首下５Ｂには、当該首下５Ｂを覆う筒状の第２絶縁部材１０Ｂであって、電極４とベース２との間を電気絶縁状態とするための第２絶縁部材１０Ｂが設けられている。これにより、確実な電気絶縁を行うことができ得る。

第１締結具５の頭部５Ａを覆う筒状の覆い部１０Ｃを備える。これにより、第１締結具５の頭部５Ａに埃が蓄積し、当該蓄積した埃により、第２締結具７又はブスバー６と第１締結具５とが架橋状態になってしまうことを抑制できる。延いては、確実な電気絶縁を行うことができ得る。

なお、第２締結具７又はブスバー６と第１締結具５とが埃により架橋状態となると、当該埃の架橋部を介して第２締結具７又はブスバー６と第１締結具５とが短絡状態となってしまうおそれがある。

第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃは、樹脂製の一体成形品１０である。これにより、組立作業者は、第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃを容易に装着することができ得る。

第１締結具５は、第２締結具７よりブスバー６の延び方向先端に近い部位に配置されている。これにより、ブスバー６の延び方向先端側に荷重作用し、ブスバー６と電極４との固定部に曲げモーメントが作用した場合であっても、確実に当該モーメントに対抗することができ得る。

すなわち、第１締結具５はベース２に固定されているので、第１締結具５に上記曲げモーメントが作用すると、当該曲げモーメントをベース２に伝達できる。ベース２は、電極４により大きな剛性を有するので、曲げモーメントをベース２に伝達すれば、当該曲げモーメントに対して有効に対抗でき得る。

これに対して、第２締結具７は電極４に固定されているので、当該曲げモーメントをベース２に伝達できない。したがって、第１締結具５が第２締結具７よりブスバー６の延び方向先端に近い部位に配置されていれば、上記曲げモーメントを効果的にベース２に伝達できるので、当該曲げモーメントに対して有効に対抗でき得る。

電極４は、水平面において自立可能な形状である。これにより、電極４を容易にハンダ付けでき得る。つまり、電極４が自立不可な形状であると、電極４をハンダ付けする際に、治具等により当該電極４をハンダ付け後の状態に保持する必要があるので、ハンダ付けの作業性が低下する。

ブスバー６は、第１締結具５及び第２締結具７により電極４に機械的に固定されている。これにより、いずれかの締結具が緩んだ場合にであってもブスバー６と電極４との固定状態を保持でき得る。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ブスバー６は、第１締結具５及び第２締結具７により電極４に固定されていた。これに対して、本実施形態は、図４に示すように、第２締結具７のみでブスバー６が電極４に固定され、第１締結具５はブスバー６の固定に関与していない。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号を付したので、重複する説明は省略する。

（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例である。本実施形態に係る電極４は、図５に示すように、略「Ｚ」の字状に屈曲している。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号を付したので、重複する説明は省略する。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第２締結具７の頭部７Ａとブスバー６との間に金属製のワッシャ９Ａ、９Ｂが介在していた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、例えば、ワッシャ９Ａ、９Ｂが廃止され、第２締結具７の頭部７Ａがブスバー６に直に接触した構成であってもよい。本構成であっても、第２締結具７の締結力が直接的に作用するので、ブスバー６をより安定的に電極４に固定することが可能となる。

上述の実施形態では、第１締結具５及び第２締結具７としてボルト等のネジが採用されていた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、機械的締結力を発揮可能な締結具（例えば、リベット）であれば、ボルト以外であってもよい。

上述の実施形態では、自立可能形状の電極４として、略Ｕ字状の断面形状を有する電極を採用した。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、ブロック状の電極４であってもよい。

上述の実施形態では、第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃは、樹脂製の一体成形品１０であった。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、例えば、第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃそれぞれが別部品となっている構成、又は第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃのうち少なくとも１つが廃止された構成であってもよい。

上述の実施形態では、第１絶縁部材１０Ａ、第２絶縁部材１０Ｂ及び覆い部１０Ｃによって電極４及びブスバー６とベース２との間が電気絶縁されていた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、例えば、第１締結具５が電気絶縁材料（例えば、樹脂）にて構成されていることによって、電極４及びブスバー６とベース２との間が電気絶縁された構成であってもよい。

上述の実施形態に係る基板３は、金属板、電気絶縁層及び銅箔により構成されていた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。例えば、金属板に代えて、セラミックを素材とした高熱伝導ガラスエポキシ等で構成された基板３であってもよい。

上述の実施形態では、産業車両としてフォークリフトを例に本願発明を説明した。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。本願明細書に開示された発明はその他の作業車両にも適用可能である。

さらに、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。

１… 制御装置２… ベース３… 基板４… 電極
５… 第１締結具６… ブスバー７… 第２締結具
８Ａ、９Ａ… ワッシャ（ばね座）８Ｂ、９Ｂ… ワッシャ（平ワッシャ）
１０Ａ… 第１絶縁部材１０Ｂ… 第２絶縁部材１０Ｃ… 覆い部

Claims

産業車両に搭載された電気機器を制御する制御装置において、
車体に固定される金属製のベースと、
前記ベースのうち前記車体と反対側の面に配置され、電気部品が実装された基板と、
前記基板のうち前記ベースと反対側に配置された電極と、
前記電極を前記ベースに機械的に固定するための第１締結具と、
前記電気機器に直接的又は間接的に接続される金属製のブスバーと、
前記ブスバーと前記電極とを電気的に接続した状態で当該ブスバーを当該電極に機械的に固定するための第２締結具とを備え、
前記電極と前記ベースとの間は、前記第１締結具を介して短絡状態となることを阻止した絶縁状態に構成され、
さらに、前記ブスバーと前記ベースとの間も前記第１締結具を介して短絡状態となることを阻止した絶縁状態に構成されている制御装置。
前記第２締結具は、前記ブスバーを貫通して前記電極にねじ結合したボルトにて構成されており、
さらに、前記第２締結具の頭部が前記ブスバーに直に接触した構成、又は前記第２締結具の頭部と前記ブスバーとの間に金属製のワッシャが介在した構成となっている請求項１に記載の制御装置。
前記第１締結具は、前記ブスバー、前記電極及び前記基板を貫通して前記ベースとねじ結合した金属製のボルトにて構成されており、
さらに、前記第１締結具の頭部と前記ブスバーとの間には、前記電極と前記ベースとの間を電気絶縁状態とするための絶縁部材が配置されている請求項１又は２に記載の制御装置。
産業車両に搭載された電気機器を制御する制御装置において、
車体に固定される金属製のベースと、
前記ベースのうち前記車体と反対側の面に配置され、電気部品が実装された基板と、
前記基板のうち前記ベースと反対側に配置された電極と、
前記電極を前記ベースに機械的に固定するための第１締結具と、
前記電気機器に直接的又は間接的に接続される金属製のブスバーと、
前記ブスバーと前記電極とを電気的に接続した状態で当該ブスバーを当該電極に機械的に固定するための第２締結具とを備え、
前記電極と前記ベースとの間は、前記第１締結具を介して短絡状態となることを阻止した絶縁状態に構成され、
前記第１締結具は、前記ブスバー、前記電極及び前記基板を貫通して前記ベースとねじ結合した金属製のボルトにて構成されており、
さらに、前記第１締結具の頭部と前記ブスバーとの間には、前記電極と前記ベースとの間を電気絶縁状態とするための絶縁部材が配置されている請求項１又は２に記載の制御装置。
前記絶縁部材を第１絶縁部材としたとき、
前記第１締結具の首下に設けられ、当該首下を覆う筒状の第２絶縁部材であって、前記電極と前記ベースとの間を電気絶縁状態とするための第２絶縁部材を備える請求項３又は４に記載の制御装置。
前記第１締結具の頭部を覆う筒状の覆い部を備える請求項５に記載の制御装置。
前記第１絶縁部材、前記第２絶縁部材及び前記覆い部は、樹脂製の一体成形品である請求項６に記載の制御装置。
前記第１締結具は、前記第２締結具より前記ブスバーの延び方向先端に近い部位に配置されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の制御装置。
前記電極は、水平面において自立可能な形状である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の制御装置。