JP7027911B2

JP7027911B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP7027911B2
Application number: JP2018011988A
Authority: JP
Inventors: 良樹加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-01-26
Also published as: JP2019129689A; CN110112891A; CN110112891B

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

インバータ等の電力変換装置は、電力変換回路を構成する電子部品等を、筐体内に収容してなる。例えば、特許文献１に開示された電力変換装置は、筐体外におけるバッテリ等の外部機器との接続を行うべく、外部コネクタを電気的に接続するバスバー（以下において、「端子バスバー」という。）を、筐体内に配置している。そして、特許文献１に開示された電力変換装置は、筐体に、外部コネクタを挿入するためのコネクタ用開口部と、締結部材を挿入するための締結用開口部とを、備えている。

特開２０１１－１８７９３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電力変換装置においては、以下の点において課題を有する。
すなわち、電力変換装置の出荷前などにおいて、電気的な検査を行うことがある。このとき、検査プローブを、筐体の外から内部に挿入し、端子バスバーに押し当てることにより、電気的な検査を行う。すなわち、検査プローブを、筐体の開口部から挿入するとともに端子バスバーに押し当てる。

ここで、例えば、複数種類の電力変換装置の検査を、順次行うにあたり、同じ方向から検査プローブを電力変換装置にアクセスすることができれば、検査効率を向上させやすい。つまり、例えば、出荷前の検査工程において、同じ検査機にて複数種類の電力変換装置を検査することもある。かかる場合に、検査プローブをアクセスできる方向が、製品ごとに異なると、電力変換装置と検査機とのいずれか一方の姿勢を、製品ごとに変える必要がある。そうすると、検査工程の効率を向上させにくい。

特許文献１に開示された電力変換装置においては、上述のように、２つの開口部が、筐体に形成されている。そして、これらの開口部は、端子バスバーに対して互いに異なる方向から対向する。しかしながら、これらの開口部のうち、外部コネクタを挿入するためのコネクタ用開口部は、端子バスバーの一部の主面に対向しているものの、開口部と主面との間の距離が長い。

つまり、検査プローブによって電気的な検査を行うには、ある程度の接触面積が必要である。それゆえ、端子バスバーの主面が開口部に対向していることが望まれる。しかし、端子バスバーの主面が開口部から遠いため、端子バスバーの主面に正確に検査プローブを押し当てるにあたって不利である。それゆえ、検査効率の観点において、不利な構成となる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、検査効率を向上させることができる、電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、筐体（２）と、
上記筐体内に収容されると共に外部コネクタ（５）との電気的接続を行う端子バスバー（３）と、を有し、
上記端子バスバーは、上記外部コネクタと締結される締結部（３１１）を備えた第１板部（３１）と、該第１板部と異なる方向に主面を向けた第２板部（３２）と、を有し、
上記筐体は、上記第１板部の主面の法線方向から上記締結部に向って開口した第１開口部（２１）と、上記第２板部の法線方向から上記第２板部に向って開口した第２開口部（２２）とを有し、
上記第２板部は、該第２板部の法線方向において上記締結部よりも上記第２開口部に近い位置に配置されており、
絶縁部材によって形成された端子台（４）が、上記筐体内に配置されており、上記端子台は、上記第１開口部に面する第１載置面（４１）と、上記第２開口部に面する第２載置面（４２）とを有し、上記第１板部は、上記第１載置面に載置されており、上記第２板部は、上記第２載置面に載置されており、
互いに電気的に独立した複数の上記端子バスバーを有し、上記端子台の上記第１載置面に、複数の上記端子バスバーの上記第１板部が載置されており、上記端子台の上記第２載置面に、複数の上記端子バスバーの上記第２板部が載置されており、
上記端子台は、隣り合う上記端子バスバーの上記第２板部の間において、上記第２載置面から立設する隔壁部（４５）を有し、
該隔壁部は、隣り合う上記第２板部の並び方向と上記第２板部の主面の法線方向との双方に直交する方向において、上記第２板部の全体にわたって形成されている、電力変換装置（１）にある。

上記電力変換装置においては、上記端子バスバーが、上記第１板部と、該第１板部と異なる方向に主面を向けた第２板部と、を有する。筐体は、上記第１開口部と上記第２開口部とを有する。これにより、第１開口部と第２開口部とのいずれからも、端子バスバーに検査具をアクセスして、その接触面積を確保することが可能となる。

そして、第２板部は、該第２板部の法線方向において締結部よりも第２開口部に近い位置に配置されている。これにより、第２板部の主面を、第２開口部に近づけることができる。それゆえ、第２開口部から第２板部の主面に検査具をアクセスさせやすくなる。その結果、第１開口部から挿入する場合も、第２開口部から挿入する場合も、検査具を端子バスバーに確実に接触させやすい。それゆえ、電力変換装置の検査効率を向上させることができる。

以上のごとく、上記態様によれば、検査効率を向上させることができる、電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

参考形態１における、電力変換装置の一部の断面図。図１のII－II線矢視断面図。図１のIII－III線矢視断面図。参考形態１における、筐体の斜視図。参考形態１における、端子台と端子バスバーとの斜視図。図５のVI－VI線矢視断面図。図５のVII矢視図。図５のVIII矢視図。参考形態１における、外部コネクタを接続した電力変換装置の一部の断面図。図９のＡ矢視図。参考形態１における、第１板部を用いた電気的な検査の説明図。参考形態１における、第２板部を用いた電気的な検査の説明図。実施形態１における、端子台と端子バスバーとの斜視図。図１３のXIV矢視図。図１３のXV矢視図。

（参考形態１）
電力変換装置に係る形態について、図１～図１２を参照して説明する。
本形態の電力変換装置１は、図１～図３に示すごとく、筐体２と、端子バスバー３と、を有する。端子バスバー３は、筐体２内に収容される。また、端子バスバー３は、図９、図１０に示すごとく、外部コネクタ５との電気的接続を行う。

図２～図４に示すごとく、端子バスバー３は、第１板部３１と第２板部３２とを有する。第１板部３１は、外部コネクタ５と締結される締結部３１１を備えている。第２板部３２は、第１板部３１と異なる方向に主面を向けている。

筐体２は、図１～図４に示すごとく、第１開口部２１と第２開口部２２とを有する。第１開口部２１は、第１板部３１の主面の法線方向から締結部３１１に向って開口した開口部である。第２開口部２２は、第２板部３２の法線方向から第２板部３２に向って開口した開口部である。
図１に示すごとく、第２板部３２は、第２板部３２の法線方向において締結部３１１よりも第２開口部２２に近い位置に配置されている。

本形態においては、第１板部３１の主面と第２板部３２の主面とは、互いに直交している。以下において、適宜、第１板部３１の主面の法線方向を、Ｚ方向といい、第２板部３２の主面の法線方向を、Ｘ方向という。また、Ｚ方向とＸ方向との双方に直交する方向を、Ｙ方向という。

本形態の電力変換装置１においては、絶縁部材によって形成された端子台４が、筐体２内に配置されている。端子台４は、第１開口部２１に面する第１載置面４１と、第２開口部２２に面する第２載置面４２とを有する。図１、図５～図８に示すごとく、第１板部３１は、第１載置面４１に載置されている。第２板部３２は、第２載置面４２に載置されている。端子台４は、筐体２に固定されている。

電力変換装置１は、図５に示すごとく、互いに電気的に独立した複数の端子バスバー３を有する。端子台４の第１載置面４１に、複数の端子バスバー３の第１板部３１が載置されており、端子台４の第２載置面４２に、複数の端子バスバー３の第２板部３２が載置されている。

本形態においては、複数の端子バスバー３として、外部の直流電源に電気的に接続される、正極の端子バスバー３Ｐと負極の端子バスバー３Ｎとを有する。正極の端子バスバー３Ｐは、直流電源の正極に電気的に接続され、負極の端子バスバー３Ｎは、直流電源の正極に電気的に接続される。そして、端子バスバー３Ｐの第１板部３１と、端子バスバー３Ｎの第１板部３１とが、第１載置面４１に配置されている。また、端子バスバー３Ｐの第２板部３２と、端子バスバー３Ｎの第２板部３２とが、第２載置面４２に配置されている。

また、第１載置面４１の法線方向から見たとき、図８に示すごとく、複数の端子バスバー３の締結部３１１の並び方向に直交する方向に存在する第１載置面４１の端縁のうち、最も締結部３１１に近い位置の端縁側に、第２載置面４２が存在する。すなわち、端子バスバー３Ｐの締結部３１１と、端子バスバー３Ｎの締結部３１１とは、互いに、Ｙ方向に並んでいる。そして、Ｚ方向から見たとき、第１載置面４１におけるＸ方向の端縁のうち、２つの締結部３１１に近い側の端縁側に、第２載置面４２が存在する。

すなわち、締結部３１１は、第１載置面４１におけるＸ方向の一方側に偏った位置に配置されている。そして、その締結部３１１に近い側の端縁に、第１載置面４１と第２載置面４２との間の角部４３が存在することとなる。特に、本形態においては、端子台４における、第１載置面４１の周囲の側面のうち、最も締結部３１１に近い側面が、第２載置面４２となっている。

図５、図６に示すごとく、端子バスバー３は、第１板部３１と第２板部３２との間に、略直角に屈曲した屈曲部３３を有する。すなわち、端子バスバー３は、金属板を曲げることにより、形成されている。そして、屈曲部３３を、端子台４における第１載置面４１と第２載置面４２との間の角部４３に重ねるようにして、端子バスバー３が端子台４に搭載されている。

また、第１板部３１における締結部３１１は、ボルト６１を挿通する挿通孔３１５を有する。端子台４には、挿通孔３１５に向って開口したネジ孔４４１を備えた金属製のナット４４がインサート成形されている。ネジ孔４４１は、端子台４の第１載置面４１からＺ方向に形成されている。

図８に示すごとく、第１板部３１は、締結部３１１以外に、筐体２内の電子部品が接続される内部接続部３１２を有する。内部接続部３１２には、例えば、図示を省略する内部配線が接続されている。内部配線には、例えば、筐体２内に配されたコンデンサ及びスイッチング回路部が接続されている（図示略）。内部接続部３１２と内部配線との接続も、ボルト締結によって行うことができる。

第１板部３１は、締結部３１１と内部接続部３１２との間を繋ぐ連結部３１３を有する。また、第１板部３１は、締結部３１１から第２板部３２側へ延びる延設部３１４を有する。延設部３１４は、屈曲部３３を介して第１板部３１と接続されている。
第２板部３２は、Ｙ方向の寸法、及びＺ方向の寸法を、それぞれ、例えば、上述の挿通孔３１５の直径以上としている。

図４に示すごとく、筐体２は、略直方体形状を有する。そして、互いに略直交する第１壁部２０１と第２壁部２０２とに、それぞれ第１開口部２１と第２開口部２２とが形成されている。第１開口部２１は、図３に示すごとく、Ｚ方向から見て、２つの締結部３１１と重なる位置に形成されている。第２開口部２２は、図２に示すごとく、Ｘ方向から見て、２つの第２板部３２と重なる位置に形成されている。第２開口部２２は、Ｚ方向における、第１板部３１よりも第１壁部２０１に近い側の領域にも向かって、開口している。

図９、図１０に示すごとく、端子バスバー３には、外部コネクタ５のコネクタ端子５１が接続される。すなわち、外部コネクタ５は、樹脂部５２に保持されたコネクタ端子５１が、端子バスバー３における、第１板部３１に、Ｚ方向から重ね合される。そして、コネクタ端子５１は、第１板部３１の締結部３１１において、ボルト６１によって、締結される。ここで、外部コネクタ５は、第２開口部２２から挿入される。また、ボルト６１は、第１開口部２１から挿入される。なお、端子バスバー３と外部コネクタ５とをボルト締結した後、第１開口部２１は蓋体によって塞がれる。

次に、本形態の電力変換装置１について、電気的な検査を行う方法の一例につき、説明する。
例えば、電力変換装置１を製造した後、出荷前等に、電力変換装置１に通電して電気的な検査を行うことがある。なお、検査時は、電力変換装置１に外部コネクタ５は接続されていない。検査にあたっては、上述した内部配線に通電すべく、図１１、図１２に示すごとく、端子バスバー３に、検査具としての検査プローブ７１を押し当てる。これにより、スイッチング回路部への通電を行う。

検査プローブ７１は、プローブ本体７１０に対して軸方向に弾性的に変位する電極部７１１を有する。すなわち、電極部７１１とプローブ本体７１０との間には弾性体７１２が介在している。電極部７１１の先端面は、軸方向を向いている。電極部７１１の先端面の直径は、例えば、端子バスバー３の厚みよりも大きい。

２つの端子バスバー３Ｐ、３Ｎのそれぞれに、検査プローブ７１の電極部７１１を押し当てる。この状態において、電極部７１１は、弾性体７１２によって端子バスバー３Ｐ、３Ｎに向って付勢された状態にある。そして、一対の検査プローブ７１を介して一対の端子バスバー３Ｐ、３Ｎの間に所定の電圧を印加する。これにより、電力変換装置１における電子部品間の接続不良等の電気的検査を行う。

一対の検査プローブ７１を一対の端子バスバー３Ｐ、３Ｎに押し当てる際には、筐体２の外側から内側へ検査プローブ７１を挿入することとなる。ここで、検査プローブ７１は、筐体２の第１開口部２１又は第２開口部２２から挿入する。つまり、図１１に示すごとく、検査プローブ７１を、第１開口部２１から挿入して第１板部３１に当接させるか、図１２に示すごとく、第２開口部２２から挿入して第２板部３２に当接させる。なお、一対の検査プローブ７１は、互いに平行に配置された状態で一体化されている。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、端子バスバー３が、第１板部３１と、第１板部３１と異なる方向に主面を向けた第２板部３２と、を有する。筐体２は、第１開口部２１と第２開口部２２とを有する。これにより、図１１、図１２に示すごとく、第１開口部２１と第２開口部２２とのいずれからも、端子バスバー３に検査具（例えば検査プローブ７１）をアクセスして、その接触面積を確保することが可能となる。

そして、第２板部３２は、Ｘ方向において締結部３１１よりも第２開口部２２に近い位置に配置されている。これにより、第２板部３２の主面を、第２開口部２２に近づけることができる。それゆえ、第２開口部２２から第２板部３２の主面に検査プローブ７１をアクセスさせやすくなる。その結果、第１開口部２１から挿入する場合（図１１参照）も、第２開口部２２から挿入する場合（図１２参照）も、検査プローブ７１を端子バスバー３に確実に接触させやすい。それゆえ、電力変換装置１の検査効率を向上させることができる。

例えば、本形態の電力変換装置１を、他の種類の電力変換装置とともに、一つの検査工程にて検査を行うことも考えられる。そして、同じ検査機にて複数種類の電力変換装置を検査することもある。かかる場合に、仮に、検査プローブ７１をアクセスできる方向が、製品ごとに異なると、電力変換装置と検査機とのいずれか一方の姿勢を、製品ごとに変える必要がある。そうすると、検査工程の効率を向上させにくい。つまり、ある製品は、検査プローブを押し当てる端子面が上側を向いており、ある製品は、端子面が水平方向を向いている場合、検査効率を上げにくい。

本形態の電力変換装置１は、端子バスバー３が、互いに異なる方向を向いた第１板部３１と第２板部３２とを有する。そして、上述のように、第１板部３１への検査プローブ７１の当接と、第２板部３２への検査プローブ７１の当接とのいずれを選択しても、容易かつ確実な検査が行えるよう構成してある。

それゆえ、例えば、他の電力変換装置が、端子面を上向きとしている場合には、図１１に示すごとく、検査プローブ７１を上からアクセスさせるようにする。これにより、装置又は検査機の向きを変えることなく、本形態の電力変換装置１と他の電力変換装置とを同じ検査機にて検査することが可能となる。同様に、例えば、他の電力変換装置が、端子面を横向きとしている場合には、図１２に示すごとく、検査プローブ７１を横からアクセスさせるようにする。これにより、装置又は検査機の向きを変えることなく、本形態の電力変換装置１と他の電力変換装置とを同じ検査機にて検査することが可能となる。

なお、本形態の電力変換装置１が複数の方向から検査プローブ７１をアクセスすることが可能な構成を有することによる利点は、他の種類の電力変換装置と共通の検査工程を行う場合に限られるものではない。つまり、検査プローブ７１のアクセス方向の選択肢が複数あることにより、検査方法等の自由度が向上する。

また、端子台４は第１載置面４１と第２載置面４２とを有し、第１板部３１は、第１載置面４１に載置されており、第２板部３２は、第２載置面４２に載置されている。これにより、第１板部３１における第１開口部２１と反対側の面に、端子台４が配置され、第２板部３２における第２開口部２２と反対側の面に、端子台４が配置されることとなる。それゆえ、検査プローブ７１を第１板部３１又は第２板部３２に安定して押し当てることができる。これにより、電力変換装置１の電気的な検査を、容易かつ確実に行うことができる。

また、端子台４の第１載置面４１に、複数の端子バスバー３Ｐ、３Ｎの第１板部３１が載置されており、端子台４の第２載置面４２に、複数の端子バスバー３Ｐ、３Ｎの第２板部３２が載置されている。これにより、同じ方向から、複数の端子バスバー３Ｐ、３Ｎに対して、それぞれ検査プローブ７１を押し当てることができる。これにより、一層効率よく、電気的な検査を行うことができる。

Ｚ方向から見たとき、複数の端子バスバー３Ｐ、３Ｎの締結部３１１の並び方向に直交する方向に存在する第１載置面４１の端縁のうち、最も締結部３１１に近い位置の端縁側に、第２載置面４２が存在する。これにより、第２板部３２と締結部３１１との間の距離を短くすることができる。つまり、端子バスバー３において、締結部３１１と第２板部３２との間の導体部分を短くすることができる。これにより、端子バスバー３において、第２板部３２を設けることに伴うインダクタンスの増加を、極力抑制することができる。

以上のごとく、本形態によれば、検査効率を向上させることができる、電力変換装置を提供することができる。

（実施形態１）
本実施形態は、図１３～図１５に示すごとく、端子台４が隔壁部４５を有する実施形態である。
隔壁部４５は、隣り合う端子バスバー３Ｐ、３Ｎの第２板部３２の間において、第２載置面４２から立設している。

本形態においては、隔壁部４５は、２つ形成されている。各隔壁部４５は、図１４、図１５に示すごとく、２つの第２板部３２における、互いに近い側の側端面３２１に沿って、それぞれ形成されている。隔壁部４５は、Ｚ方向における第２板部３２の略全体にわたり形成されている。隔壁部４５は、端子台４と一体成形されている。

また、端子台４は、２つの第２板部３２における、互いに反対側を向いた側端面３２２の外側に配置される側壁部４５０をも有する。側壁部４５０は、第２板部３２の側端面３２２に沿って形成されている。側壁部４５０も、Ｚ方向における第２板部３２の略全体にわたり形成されている。また、側壁部４５０は、端子台４と一体成形されている。

これに伴い、第２板部３２は、隔壁部４５と側壁部４５０との間に、配置されることとなる。図１５に示すごとく、隔壁部４５は、端子台４の第２載置面４２からのＸ方向の突出量は、第２板部３２の厚み以上となっている。これにより、隔壁部４５のＸ方向の突出端は、第２板部３２の主面よりも、筐体２の第２開口部２２に近い位置に配されている。

また、側壁部４５０も、端子台４の第２載置面４２からのＸ方向の突出量は、第２板部３２の厚み以上となっている。これにより、側壁部４５０のＸ方向の突出端は、第２板部３２の主面よりも、筐体２の第２開口部２２に近い位置に配されている。

その他の構成は、参考形態１と同様である。なお、実施形態１以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態においては、端子台４が隔壁部４５を有する。これにより、隣り合う第２板部３２同士の間の電気的絶縁性を向上させることができる。また、これに伴い、Ｙ方向における第２板部３２同士の間隔を小さくすることができる。その結果、省スペース化を図ることができ、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。

また、隔壁部４５が第２板部３２の側端面３２１に沿って形成されていることにより、隔壁部４５は、第２板部３２の位置決め機能をも備えることとなる。特に、隔壁部４５と共に側壁部４５０を設けることで、第２板部３２のＹ方向の位置決めを、より正確にかつ容易に行うことができる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１電力変換装置
２筐体
２１第１開口部
２２第２開口部
３、３Ｐ、３Ｎ端子バスバー
３１第１板部
３１１締結部
３２第２板部
５外部コネクタ

Claims

筐体（２）と、
上記筐体内に収容されると共に外部コネクタ（５）との電気的接続を行う端子バスバー（３）と、を有し、
上記端子バスバーは、上記外部コネクタと締結される締結部（３１１）を備えた第１板部（３１）と、該第１板部と異なる方向に主面を向けた第２板部（３２）と、を有し、
上記筐体は、上記第１板部の主面の法線方向から上記締結部に向って開口した第１開口部（２１）と、上記第２板部の法線方向から上記第２板部に向って開口した第２開口部（２２）とを有し、
上記第２板部は、該第２板部の法線方向において上記締結部よりも上記第２開口部に近い位置に配置されており、
絶縁部材によって形成された端子台（４）が、上記筐体内に配置されており、上記端子台は、上記第１開口部に面する第１載置面（４１）と、上記第２開口部に面する第２載置面（４２）とを有し、上記第１板部は、上記第１載置面に載置されており、上記第２板部は、上記第２載置面に載置されており、
互いに電気的に独立した複数の上記端子バスバーを有し、上記端子台の上記第１載置面に、複数の上記端子バスバーの上記第１板部が載置されており、上記端子台の上記第２載置面に、複数の上記端子バスバーの上記第２板部が載置されており、
上記端子台は、隣り合う上記端子バスバーの上記第２板部の間において、上記第２載置面から立設する隔壁部（４５）を有し、
該隔壁部は、隣り合う上記第２板部の並び方向と上記第２板部の主面の法線方向との双方に直交する方向において、上記第２板部の全体にわたって形成されている、電力変換装置（１）。
上記第１載置面の法線方向から見たとき、複数の上記端子バスバーの上記締結部の並び方向に直交する方向に存在する上記第１載置面の端縁のうち、最も上記締結部に近い位置の端縁側に、上記第２載置面が存在する、請求項１に記載の電力変換装置。