JP7056450B2 - 電気機器とその製造方法 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、電気機器に関する。特に、ケースが分割されている電気機器とその製造方法に関する。

一般に、電気機器は、ケースに電気部品を収容し、カバ－を閉じる。特許文献１に、そのような電気機器の一例が開示されている。

特開２０１５－２０４６８８号公報

自動車に搭載される電気機器などは、機器の外形サイズに対する要求が厳しく、ケースに多数の電気部品を空間効率良く収容することが要求される。例えば、ケースを分割し、分割された夫々のケースに電気部品を収容すれば、ケース内部空間の利用効率が向上することが期待できる。一方、分割された夫々のケースに収容された電気部品同士を電気的に接続することは難しい。本明細書は、分割されたケースの夫々に収容された電気部品同士を作業効率よく、電気的に接続できる電気機器とその製造方法を提供する。

本明細書が開示する電気機器は、第１ケース及び第２ケースに分割されているケースと、第１電気部品と第２電気部品を備えている。第１電気部品は第１ケースに固定されている。第２電気部品は第２ケースに固定されている。第１ケースと第２ケースの一方は、貫通孔を有している。第１電気部品から延びている第１導体と第２電気部品から延びている第２導体の接続部がその貫通孔に面している。別言すれば、ケースの外側からみたときに、貫通孔の範囲に接続部が存在する。上記の構造では、第１ケースと第２ケースを組み合わせた後に、貫通孔を通して第１導体と第２導体を接続することができる。分割されたケースの夫々に収容された電気部品同士を作業効率よく、電気的に接続できる。

上記した電気機器は、次の工程で製造することができる。まず、第１ケースに第１電気部品を固定し、第２ケースに第２電気部品を固定する。次に、第１ケースを第２ケースに連結する。最後に、貫通孔を通して、第１電気部品から延びている第１導体を、第２電気部品から延びている第２導体に接続する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例の電気機器（電力変換器）の回路図である。 電力変換器の側面図である。 側板をカットした電力変換器の断面図である。 図３のIV－IV線でカットした電力変換器の断面図である。 遮蔽板の役割を説明する図である。 ロアケースと連結前のアッパーケースの断面図である。 アッパーケースと連結前のロアケースの断面図である。 アッパーケースをロアケースに連結した後のケースの断面図である。 第２実施例の電力変換器における貫通孔周辺の拡大図である。 第２実施例におけるリアクトルの斜視図である。 図１０のXI－XI線矢視断面図である。 第３実施例の電気機器（電力変換器）の側面図である。 第３実施例における端子台とリアクトルの側面図である。 ２個のリアクトルの斜視図である。 第４実施例の電気機器（電力変換器）の断面図である。 第５実施例の電気機器（電力変換器）の側面図である。 図１６のXVII－XVII線矢視断面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の電気機器を説明する。第１実施例の電気機器は、電気自動車１００に搭載される電力変換器２である。図１に、電力変換器２を含む電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。電気自動車１００は、走行用モータ８３ａ、８３ｂを備えている。電力変換器２は、バッテリ８１の直流電力を走行用モータ８３ａ、８３ｂの駆動電力に変換するデバイスである。

電気自動車１００は、２個の走行用モータ８３ａ、８３ｂを備えている。２個のモータ８３ａ、８３ｂの出力は、ギアボックス８５で合成されて車軸８６（即ち駆動輪）へと伝達される。

電力変換器２は、システムメインリレー８２を介してバッテリ８１と接続されている。電力変換器２は、バッテリ８１の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路１２と、昇圧後の直流電力を交流に変換する２セットのインバータ回路１３ａ、１３ｂを備えている。第１インバータ回路１３ａが走行用モータ８３ａの駆動電力を生成し、第２インバータ回路１３ｂが走行用モータ８３ｂの駆動電力を生成する。

電圧コンバータ回路１２は、バッテリ側の端子に印加された電圧を昇圧してインバータ側の端子に出力する昇圧動作と、インバータ側の端子に印加された電圧を降圧してバッテリ側の端子に出力する降圧動作の双方を行うことが可能な双方向ＤＣ－ＤＣコンバータである。説明の便宜上、以下では、バッテリ側（低電圧側）の端子を入力端１８と称し、インバータ側（高電圧側）の端子を出力端１９と称する。また、入力端１８の正極と負極を夫々、入力正極端１８ａと入力負極端１８ｂと称する。出力端１９の正極と負極を夫々、出力正極端１９ａと出力負極端１９ｂと称する。「入力端１８」、「出力端１９」との表記は説明の便宜を図るためのものであり、先に述べたように、電圧コンバータ回路１２は双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであるので、出力端１９から入力端１８へ電力が流れる場合がある。

電圧コンバータ回路１２は、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂの直列回路、リアクトル７、フィルタコンデンサ５、各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードで構成されている。リアクトル７は、一端が入力正極端１８ａに接続されており、他端は直列回路の中点に接続されている。フィルタコンデンサ５は、入力正極端１８ａと入力負極端１８ｂの間に接続されている。入力負極端１８ｂは、出力負極端１９ｂと直接に接続されている。スイッチング素子９ｂが主に昇圧動作に関与し、スイッチング素子９ａが主に降圧動作に関与する。図１の電圧コンバータ回路１２はよく知られているので詳細な説明は省略する。なお、符号８ａが示す破線矩形の範囲の回路が、後述するパワーモジュール８ａに対応する。符号１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、パワーモジュール８ａから延出している端子を示している。符号１１ａは、スイッチング素子９ａ、９ｂの直列回路の高電位側と導通している端子（正極端子１１ａ）を示している。符号１１ｂは、スイッチング素子９ａ、９ｂの直列回路の低電位側と導通している端子（負極端子１１ｂ）を表している。符号１１ｃは、スイッチング素子９ａ、９ｂの直列回路の中点と導通している端子（中点端子）を表している。

インバータ回路１３ａは、２個のスイッチング素子の直列回路が３セット並列に接続された構成を有している。スイッチング素子９ｃと９ｄ、スイッチング素子９ｅと９ｆ、スイッチング素子９ｇと９ｈがそれぞれ直列回路を構成している。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続されている。３セットの直列回路の高電位側の端子（正極端子１１ａ）が電圧コンバータ回路１２の出力正極端１９ａに接続されており、３セットの直列回路の低電位側の端子（負極端子１１ｂ）が電圧コンバータ回路１２の出力負極端１９ｂに接続されている。３セットの直列回路の中点端子から３相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が出力される。３セットの直列回路の夫々が、後述するパワーモジュール８ｂ、８ｃ、８ｄに対応する。

インバータ回路１３ｂの構成はインバータ回路１３ａと同じであるため、図１では具体的な回路の図示を省略している。インバータ回路１３ｂもインバータ回路１３ａと同様に、２個のスイッチング素子の直列回路が３セット並列に接続された構成を有している。３セットの直列回路の高電位側の端子が電圧コンバータ回路１２の出力正極端１９ａに接続されており、３セットの直列回路の低電位側の端子が電圧コンバータ回路１２の出力負極端１９ｂに接続されている。各直列回路に対応するハードウエアをパワーモジュール８ｅ、８ｆ、８ｇと称する。

インバータ回路１３ａ、１３ｂの入力端に平滑コンデンサ６が並列に接続されている。平滑コンデンサ６は、別言すれば、電圧コンバータ回路１２の出力端１９に並列に接続されている。平滑コンデンサ６は、電圧コンバータ回路１２とインバータ回路１３ａ、１３ｂの間を流れる電流の脈動を除去する。

スイッチング素子９ａ－９ｈは、トランジスタであり、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、他のトランジスタ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。また、ここでいうスイッチング素子は、電力変換に用いられるものであり、パワー半導体素子と呼ばれることもある。パワーモジュール８ｅ－８ｇに含まれているスイッチング素子も同様である。

図１において、破線８ａ－８ｇの夫々がパワーモジュールに相当する。電力変換器２は、２個のスイッチング素子の直列回路を７セット備えている。ハードウエアとしては、直列回路を構成する２個のスイッチング素子、および各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードが一つのパッケージ（パワーモジュール）に収容されている。以下では、パワーモジュール８ａ－８ｇのいずれか一つを区別なく示すときにはパワーモジュール８と表記する。

７個のパワーモジュール（７セットの直列回路）の高電位側の端子（正極端子１１ａ）が平滑コンデンサ６の正極電極に接続され、低電位側の端子（負極端子１１ｂ）が平滑コンデンサ６の負極電極に接続される。図１において、符号２１が示す破線内の導電経路は、複数のパワーモジュール８の正極端子１１ａと平滑コンデンサ６の正極電極を相互に接続するバスバ（正極バスバ２１）に対応する。符号２２が示す破線内の導電経路は、複数の負極端子１１ｂと平滑コンデンサ６の負極電極を相互に接続するバスバ（負極バスバ２２）に対応する。

パワーモジュール８ｂ－８ｄの夫々の中点端子がモータ８３ａと接続されており、パワーモジュール８ｅ－８ｇの夫々の中点端子がモータ８３ｂと接続されている。電力変換器２のハードウエア構造は次に詳しく説明するが、６個のパワーモジュール８ｂ－８ｇの中点端子は、電力変換器２のケースのコネクタ接続用の貫通孔３３１に配置されている６個の接続端子２３に接続されている。６個の接続端子がモータ８３ａ、８３ｂから延びているパワーケーブル８７に接続される。

パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃは、リアクトル７の一端と接続されている。パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃとリアクトル７の接続部３のハードウエア構造について次に説明する。

図２に、電力変換器２の側面図を示す。図３に、図２における手前側の側板をカットした電力変換器２の断面図を示す。図２における手前側の側板には貫通孔３３１が設けられており、図３では、貫通孔３３１の位置を破線で示した。図４に、図３のIV－IV線でカットした電力変換器２の断面図を示す。

電力変換器２のケース３０は、アッパーカバー３１、アッパーケース３２、ロアケース３３に分割されている。アッパーケース３２は、上下が開口しており、上側の開口がアッパーカバー３１で塞がれ、下側の開口はロアケース３３で塞がれる。アッパーカバー３１は複数のボルト７１でアッパーケース３２に取り付けられる。ロアケ－ス３３は、複数のボルト７２でアッパーケース３２に取り付けられる。ロアケース３３には、モータ８３ａ、８３ｂから延びるパワーケーブル８７（図１参照）のコネクタ（不図示）が接続される貫通孔３３１が設けられている。パワーケーブル８７のコネクタに接続される６個の接続端子２３が貫通孔３３１に面している。貫通孔３３１は、ロアケース３３の側面３３６に設けられている。６個の接続端子２３は、それぞれ、６個のパワーモジュール８ｂ－８ｇのそれぞれの中点端子と導通している。

図３に示すように、７個のパワーモジュール８ａ－８ｇは、複数の冷却器２８と１個ずつ交互に積層されている。図３では、パワーモジュール８ａと８ｇにのみ符号を付し、それらの間のパワーモジュール８ｂから８ｆまでは符号を省略した。また、図３において左端の２個の冷却器にのみ符号２８を付し、残りの冷却器には符号を省略した。複数のパワーモジュール８と複数の冷却器２８の積層体２０は、アッパーケース３２に収容され、固定されている。アッパーケース３２は、中板３２１を備えている。図３に示すように、中板３２１から支持壁３２２が延びており、積層体２０は、支持壁３２２と、アッパーケース３２の側板３２４の間に挟まれている。積層体２０と支持壁３２２の間にバネ３２３が挟まれている。バネ３２３は、積層体２０を積層方向に加圧する。加圧によって、積層体２０のパワーモジュール８と冷却器２８が密着し、パワーモジュール８に対する高い冷却性能が確保される。

制御基板２９も、アッパーケース３２の中板３２１に固定されている。ただし、制御基板２９は、アッパーケース３２の外に位置している。制御基板２９は、アッパーカバー３１に覆われる。アッパーカバー３１を外すことで、制御基板２９の交換を含むメンテナンスが可能となる。制御基板２９には、パワーモジュール８から延びている制御端子１１ｄが接続されている。制御端子１１ｄは、パワーモジュール８に収容されているスイッチング素子のゲートと導通しているゲート端子や、スイッチング素子の温度を計測する温度センサと導通しているセンサ端子などである。制御基板２９には、パワーモジュール８に収容されているスイッチング素子を制御する制御回路が実装されており、その制御回路は、制御端子１１ｄを介してスイッチング素子へ駆動信号を送る。

図１の平滑コンデンサ６に相当するコンデンサ素子は、コンデンサモジュール６０に内蔵されている。コンデンサモジュール６０も、アッパーケース３２に固定される。図４に示すように、アッパーケース３２の内壁から支持部３２６が延びており、その支持部３２６の先端に、コンデンサモジュール６０のタブ６２がボルト７５で固定されている。コンデンサモジュール６０と、パワーモジュール８ａの正極端子１１ａは先に述べた正極バスバ２１で接続されており、負極端子１１ｂは、先に述べた負極バスバ２２で接続されている。図では隠れて見えないが、パワーモジュール８ｂ－８ｂの正極端子１１ａも正極バスバ２１によってコンデンサモジュール６０と接続されている。パワーモジュール８ｂ－８ｂの負極端子１１ｂも負極バスバ２２によってコンデンサモジュール６０と接続されている。

パワーモジュール８ｂ－８ｇの中点端子と導通している接続端子２３は、端子台４０に支持されている。接続端子２３の夫々は、貫通孔３３１に接続されるパワーケーブル８７（図１参照）のコネクタ側の端子の夫々と接続される。端子台４０は、アッパーケース３２の内壁から延びる支持部３２５に取り付けられている。端子台４０の両端にタブ４１が設けられており、そのタブ４１が、ボルト７４によって支持部３２５（アッパーケース３２）に固定されている。

上記で説明したように、複数のパワーモジュール８の積層体２０、コンデンサモジュール６０、制御基板２９、端子台４０は、アッパーケース３２に固定されている。一方、ロアケース３３には、リアクトル７と電圧コンバータ８９が固定されている。リアクトル７は、先に説明したように、電圧コンバータ回路１２の部品である。電圧コンバータ８９は、バッテリ８１の電力の電圧を降圧し、降圧された電力を補機へ供給するデバイスである。補機とは、走行用モータ８３ａ、８３ｂよりも駆動電圧が低い車載の電気機器の総称である。

図１を参照しつつ説明したように、リアクトル７の一端は、パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃと接続される。電気的に接続される一方の部品（パワーモジュール８ａ）がアッパーケース３２に固定されており、他方の部品（リアクトル７）がロアケース３３に固定されている。両方の部品は、アッパーケース３２とロアケース３３を組み立てた後に電気的に接続する必要がある。そこで、ロアケース３３に設けられた貫通孔３３１に面するように、パワーモジュール８ａとリアクトル７の接続部３が配置されている。

パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃには、第１バスバ２４の一端が接続されている。第１バスバ２４の他端は、端子台４０に取り付けられている。なお、端子台４０には、第１バスバ２４を流れる電流を計測する電流センサ４４が内蔵されている。端子台４０には、６個の接続端子２３を流れる電流（即ち、モータ８３ａ、８３ｂへ供給する電流）を計測する電流センサ（不図示）も内蔵されている。複数の電流センサの計測データを伝達するセンサ端子４４１は、制御基板２９に接続されている。

第１バスバ２４の他端は、端子台４０の貫通孔３３１側の面に露出している。一方、リアクトル７から延びる第２バスバ２５の一端は、端子台４０の貫通孔３３１側の面で第１バスバ２４の他端と重なっている。第１バスバ２４の他端と第２バスバ２５の一端は、ボルト７３で端子台４０に共締めされる。共締めにより、第１バスバ２４と第２バスバ２５が電気的に接続される。ボルト７３の締結箇所が、第１バスバ２４と第２バスバ２５の接続部３に相当する。第１バスバ２４の他端と第２バスバ２５の一端の接続部３は、貫通孔３３１に面している。接続部３には、ボルト７３が螺合する雌ネジ（ネジ溝）が形成されている。貫通孔３３１を通してケース３０の外側からボルト７３を接続部３に挿入し、さらに、貫通孔３３１を通してボルトを締めるツールを挿入し、第１バスバ２４の他端と第２バスバ２５が接続される。第１バスバ２４と第２バスバ２５は、アッパーケース３２とロアケース３３を組み立てた後、貫通孔３３１を通して容易に電気的に接続することができる。

ロアケース３３の内側には、貫通孔３３１から一部が見えるように、遮蔽板３３２が設けられている。遮蔽板３３２は、ボルト７３を端子台４０に固定する際に、ボルト７３が誤ってロアケース３３の奥へ落ちないように、貫通孔３３１の内側の隙間を狭める。図５を参照して、遮蔽板３３２の機能を説明する。

図５は、図４から遮蔽板３３２の説明に不要な符号を省いた図である。また、図５では、遮蔽板３３２を仮想線で描いてある。遮蔽板３３２は、貫通孔３３１の内側における部品と部品（あるいは部品と貫通孔３３１）の隙間を狭めるために設けられている。貫通孔３３１の下縁と端子台４０の間の隙間Ｗは、第１バスバ２４と第２バスバ２５を接続するボルト７３のボルトヘッドの幅よりも広い。遮蔽板３３２が無ければ、ボルト７３は、取り付けに失敗すると、ロアケース３３の奥へ落下しかねない。図５の符号７３ａは、貫通孔３３１へ挿入前のボルト７３を示しており、符号７３ｂは、ロアケース３３の奥へ落下したボルト７３を示している。遮蔽板３３２は、ボルト７３の落下経路（図中の太矢印線）を遮るように配置されている。遮蔽板３３２は、貫通孔３３１の内側で接続部３の周囲の隙間をボルト７３のヘッドが通過できない幅まで狭める。遮蔽板３３２により、ボルト７３が誤ってロアケース３３の奥へ落下することが防止される。

次に、図６－図８を参照して電力変換器２の製造方法を説明する。図６は、ロアケース３３と連結前のアッパーケース３２の断面図である。図７は、アッパーケース３２と連結前のロアケース３３の断面図である。図８は、アッパーケース３２にロアケース３３を連結したケース３０の断面図である。

（部品組付け工程）アッパーケース３２に、積層体２０、端子台４０、コンデンサモジュール６０を固定する（図６）。パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃは、第１バスバ２４と接続されており、第１バスバ２４の他端は、端子台４０に固定されている。パワーモジュール８ａの正極端子１１ａと負極端子１１ｂは、それぞれ、正極バスバ２１と負極バスバ２２を介してコンデンサモジュール６０と接続されている。他のパワーモジュール８ｂ－８ｇの正極端子と負極端子も正極バスバ２１と負極バスバ２２を介してコンデンサモジュール６０に接続されている。なお、図６では、制御基板２９をアッパーケース３２に固定した後にアッパーカバー３１がアッパーケース３２に連結されている。

一方、ロアケース３３に、リアクトル７と電圧コンバータ（不図示）を固定する（図７）。リアクトル７から延びる第２バスバ２５は、他の部品と接続される前である。

（ケース連結工程）アッパーケース３２にロアケース３３を連結する（図８）。先に述べたように、アッパーケース３２は、複数のボルト７２によって、ロアケース３３に連結される。端子台４０の貫通孔３３１に対向する側の面で、パワーモジュール８ａから延びる第１バスバ２４の他端とリアクトル７から延びる第２バスバ２５の一端が重なる。

（導体接続工程）貫通孔３３１を通してボルト７３を接続部３に挿入し、ボルト７３により、第１バスバ２４と第２バスバ２５を端子台４０に共締めし、両者を電気的に接続する。先に述べたように、ボルト７３を固定する作業者（あるはいボルト７３を締めるツール）は、貫通孔３３１を通じて接続部３に容易にアクセスすることができる。

以上の通り、アッパーケース３２に固定されたパワーモジュール８ａから延びる第１バスバ２４と、ロアケース３３に固定されたリアクトル７から延びる第２バスバ２５は、ロアケース３３に設けられた貫通孔３３１を通してケース３０の外からボルト７３で接続することができる。後述する電力変換器２ａ－２ｄも、上記した方法で製造することができる。

第１実施例で説明した技術に関するいくつかの特徴を以下に列挙する。電力変換器２のケース３０は、アッパーカバー３１、アッパーケース３２、ロアケース３３に分割されている。アッパーケース３２には、パワーモジュール８ａを含む積層体２０とコンデンサモジュール６０と、制御基板２９と、端子台４０が固定されている。ロアケース３３には、リアクトル７と電圧コンバータ８９が固定されている。ロアケース３３には、アッパ－ケース３２とロアケース３３が組み合されたケース３０の内外を連通する貫通孔３３１が設けられている。パワーモジュール８ａから延びる第１バスバ２４と、リアクトル７から延びる第２バスバ２５は、貫通孔３３１に面している接続部３で電気的に接続される。アッパーケース３２に固定されたパワーモジュール８ａとロアケース３３に固定されたリアクトル７は、アッパーケース３２とロアケース３３を結合した後、貫通孔３３１を通じて電気的に接続することができる。

電力変換器２は、電源の電力を走行用モータ８３ａ、８３ｂの駆動電力に変換するデバイスである。パワーモジュール８ａは、バッテリ８１の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路１２を構成するスイッチング素子を収容しているデバイスである。リアクトル７は、電圧コンバータ回路１２を構成する部品である。

貫通孔３３１は、電力変換器２をモータ８３ａ、８３ｂと接続するパワーケーブル８７のコネクタの取り付け口に相当する。コネクタの取り付け口を使って第１バスバ２４と第２バスバ２５を接続することができる。第１バスバ２４と第２バスバ２５を接続するための専用の貫通孔を設ける必要がない。また、第１バスバ２４と第２バスバ２５の接続部３は、貫通孔３３１に取り付けられるコネクタに接続される端子を支持する端子台４０に設けられている。接続部３は、既存の部品に設けられるので、低いコストで接続部３を設けることができる。

第１バスバ２４と第２バスバ２５は、ボルト７３で簡単に接続することができる。また、貫通孔３３１を備えているロアケース３３は、貫通孔３３１の内側で接続部３の周囲の隙間をボルト７３のヘッドが通過できない幅まで狭める遮蔽板３３２を備えている。遮蔽板３３２は、ボルト７３の取り付けに失敗したとき、ボルト７３がロアケース３３の奥へ入ってしまうことを防止する。

ロアケース３３はアッパーケース３２の下方に位置しており、電圧コンバータ８９が、リアクトル７とともにロアケース３３に固定されている。電圧コンバータ８９は、バッテリ８１の電力の電圧を降圧する。降圧されたバッテリ８１の電力は、補機に供給される。１００ボルトを超えるバッテリ８１の電圧を１０－５０ボルトに降圧する電圧コンバータと、１００ボルトを超えるバッテリ８１の電力が流れるリアクトル７は、共に、比較的に重い電気部品である。比較的に重い電気部品を下側のケース（ロアケース３３）に配置することで、電力変換器２の全体の重心が低くなり、電力変換器２のケース３０の安定性がよくなる。

アッパーケース３２は上下が開口している。アッパーケース３２の上部には、パワーモジュール８ａを制御する制御基板２９が固定されている。制御基板２９は、アッパーケース３２の上側の開口に面している。アッパーケース３２の上側の開口は、アッパーカバー３１で覆われる。アッパーカバー３１を外すと制御基板２９が露出する。そのような構造は、制御基板２９のメンテナンス性が高い。

先に述べたように、ロアケース３３には、電圧コンバータ８９が固定されている。電圧コンバータ８９を交換する工程を説明する。まず、貫通孔３３１を通じて、ボルト７３を外し、第１バスバ２４と第２バスバ２５を接続部３から外す。次に、アッパーケース３２とロアケース３３を相互に固定しているボルト７２を外す。アッパーケース３２をロアケース３３から分離し、ロアケース３３の上部の開口を露出する。電圧コンバータ８９と他のデバイス（不図示）を接続しているケーブル（不図示）を外し、ロアケース３３から電圧コンバータ８９を取り出す。新たな電圧コンバータをロアケース３３に取り付ける。新たな電圧コンバータ８９を他のデバイスと電気的に接続する。アッパーケース３２をロアケース３３に取り付け、両者をボルト７２で固定する。貫通孔３３１を通じて第１バスバ２４と第２バスバ２５を接続部３にて接続する。電圧コンバータ８９を交換する際に、アッパーケース３２に収容されている制御基板２９を取り外す必要がない。

電力変換器２の製造方法は、部品組付け工程と、ケース連結工程と、導体接続工程を含んでいる。部品組付け工程では、アッパーケース３２にパワーモジュール８ａを含む積層体２０を固定し、ロアケース３３にリアクトル７を固定する。ケース連結工程では、アッパーケース３２をロアケース３３に連結する。導体接続工程では、パワーモジュール８ａから延びている第１バスバ２４とリアクトル７から延びている第２バスバ２５を、貫通孔３３１を通して工具をケース３０内に差し入れて接続する。

（第２実施例）図９－図１１を参照して第２実施例の電力変換器２ａを説明する。先に説明した第１実施例の電力変換器２では、パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃとリアクトル７の接続部３は、端子台４０に設けられていた。第２実施例の電力変換器２ａでは、接続部はリアクトルに設けられている。図９に、電力変換器２ａの貫通孔３３１の周辺を示す。第１実施例の電力変換器２と同様に、貫通孔３３１は、電力変換器２ａのロアケース３３の側面に設けられている。図示は省略するが、第１実施例の電力変換器２と同様に、電力変換器２ａのアッパーケースに、複数のパワーモジュール８ａ－８ｇを積層した積層体が収容されている。

複数の接続端子２３が固定されている端子台４０が貫通孔３３１に面している。また、端子台４０の下方にてリアクトル７ａの一部（突起７０４）が貫通孔３３１に面している。第１バスバ２４ａの一端２４１と第２バスバ２５ａの一端２５１がボルト７３で突起７０４に固定されている。即ち、突起７０４にて、第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａの接続部３ａが形成される。図９には示されていないが、第１実施例の電力変換器２と同様に、第１バスバ２４ａの他端はパワーモジュール８ａの中点端子１１ｃと接続されており、第２バスバ２５ａの他端はリアクトル７ａに接続されている。

第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａの接続部３ａは、貫通孔３３１に面しており、貫通孔３３１を通じてボルト７３を突起７０４に固定することができる。

図１０に、リアクトル７ａの斜視図を示す。図１１に、図１０のXI－XI線矢視断面図を示す。図１０では、理解を助けるために、第１バスバ２４ａとボルト７３を仮想線で描いてある。

リアクトル７ａは、コイル７０１とコア７０２を覆う樹脂カバー７０３を備えている。図１０では、コイル７０１とコア７０２は樹脂カバー７０３に隠れて見えない。樹脂カバー７０３から、コイル７０１の端子（リアクトル端子７０１ａ、７０１ｂ）が延びている。その樹脂カバー７０３に突起７０４が設けられている。突起７０４は、樹脂カバー７０３から水平方向に突出している。突起７０４は樹脂カバー７０３の一部であり、樹脂で作られている。

図１０に示されているように、第２バスバ２５ａの他端２５２は、一方のリアクトル端子７０１ａに溶接されている。リアクトル端子７０１ｂには別のバスバが接続されているが、その別のバスバは図示を省略している。第２バスバ２５ａの一端２５１は、突起７０４の先端に位置している。

図１０、図１１に示すように、第２バスバ２５ａの一端２５１に第１バスバ２４ａの一端２４１が重ね合される。突起７０４にはナット７０６（雌ネジ）が埋設されている（図１１参照）。第１バスバ２４ａの一端２４１と第２バスバ２５ａの一端２５１の双方に挿通したボルト７３がナット７０６に螺合し、第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａが突起７０４に固定される。こうして接続部３ａが形成される。

リアクトル７ａの突起７０４に固定されるボルト７３は、貫通孔３３１を通じて脱着することができる。第２実施例の電力変換器２ａも、分割されたケースの夫々に収容された電気部品同士を作業効率よく電気的に接続することができる。上記した構造により、部品点数の低減と生産性の向上が図れる。

第２実施例の電力変換器２ａのその他の構成は第１実施例の電力変換器２と同じである。第２実施例の電力変換器２ａは、第１実施例の電力変換器２と同じ利点を有している。

（第３実施例）図１２－図１４を参照して第３実施例の電気機器を説明する。第３実施例の電気機器も第１実施例の場合と同様に電力変換器である。第３実施例の電力変換器２ｂは、複数のリアクトルを備えている。

図１２に、電力変換器２ｂの側面図を示す。電力変換器２ｂのケース３０は、アッパーケース３２とロアケース３３に分割されている。図示は省略するが、第１実施例の電力変換器２と同様に、アッパーケース３２に、複数のパワーモジュール８ａ－８ｇを積層した積層体が収容されている。

ロアケース３３の側面に貫通孔３３１が設けられている。端子台４０の一部が貫通孔３３１に面している。端子台４０には、パワーモジュール８ｂ－８ｇの中点端子１１ｃと導通している６個の接続端子２３が固定されている。接続端子２３も貫通孔３３１に面している。

リアクトル７ａ、７ｂは、端子台４０の下方に位置している。リアクトル７ａ、７ｂの夫々の一部（突起７０４）も貫通孔３３１に面している。

リアクトル７ａの突起７０４にて、第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａがボルト７３で固定されている。即ち、リアクトル７ａの突起７０４にて、第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａの接続部３ａが形成されている。第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａの接続部３ａは、貫通孔３３１に面している。図１２では図示されていないが、第１バスバ２４ａの他端はパワーモジュール８ａの中点端子１１ｃに接続されており、第２バスバ２５ａの他端はリアクトル７ａのコイルの端子に接続されている。

リアクトル７ｂの突起７０４にて、第１バスバ２４ｂと第２バスバ２５ｂがボルト７３で固定されている。即ち、リアクトル７ｂの突起７０４にて、第１バスバ２４ｂと第２バスバ２５ｂの接続部３ｂが形成されている。第１バスバ２４ｂと第２バスバ２５ｂの接続部３ｂは、貫通孔３３１に面している。図１２では図示されていないが、第１バスバ２４ｂの他端はパワーモジュール８ａの中点端子１１ｃに接続されており、第２バスバ２５ｂの他端はリアクトル７ｂのコイルの端子に接続されている。

図１３に、端子台４０とリアクトル７ａ、７ｂの側面図を示す。端子台４０の本体は樹脂で作られている。２本の第１バスバ２４ａ、２４ｂは、端子台４０の本体を通過しており、端子台４０に支持されている。端子台４０には複数の接続端子２３が一列に配置されている。２本の第１バスバ２４ａ、２４ｂは、複数の接続端子２３の並び方向（図中の座標系のＸ方向）の両側から内側へ向かって延びている。第１バスバ２４ａ、２４ｂの夫々の一端２４１は、複数の接続端子２３の並び方向の両端よりも内側に位置している。リアクトル７ａの突起７０４にて第１バスバ２４ａの一端２４１と第２バスバ２５ａが固定されており、接続部３ａが構成される。リアクトル７ｂの突起７０４にて第１バスバ２４ｂの一端２４１と第２バスバ２５ｂが固定されており、接続部３ｂが構成される。

図１４に、２個のリアクトル７ａ、７ｂの斜視図を示す。図１４では、理解を助けるために、第１バスバ２４ａ、２４ｂ、ボルト７３は仮想線で描いてある。２個のリアクトル７ａ、７ｂのそれぞれは、第２実施例の電力変換器２ａにおけるリアクトル７ａと同様の構成を有している。リアクトル７ａが有する樹脂カバー７０３に突起７０４が設けられている。突起７０４の内部にはナット（雌ネジ）が埋設されている。突起７０４にて、第１バスバ２４ａの一端２４１と第２バスバ２５ａの一端２５１がボルト７３で固定される。一端２４１、２５１と突起７０４とボルト７３が接続部３ａを構成する。なお、第２バスバ２５ａの他端２５２は、リアクトル７ａのコイルの端子（リアクトル端子７０１ａ）に溶接される。

リアクトル７ｂについても同様であり、第１バスバ２４ｂの一端２４１と第２バスバ２５ｂの一端２５１が突起７０４で固定され、接続部３ｂが構成される。

リアクトル７ａ、７ｂの夫々の突起７０４に固定されるボルト７３は、貫通孔３３１を通じて脱着される。第３実施例の電力変換器２ｂも、分割されたケースの夫々に収容された電気部品同士を作業効率よく電気的に接続することができる。また、上記の構造により、部品点数を低減することができるとともに、生産性が向上する。

第３実施例の電力変換器２ｂのその他の構成は第１実施例の電力変換器２と同じである。第３実施例の電力変換器２ｂは、第１実施例の電力変換器２と同じ利点を有している。

（第４実施例）図１５を参照して第４実施例の電気機器を説明する。第４実施例の電気機器も、第１－第３実施例の電気機器と同様に、電力変換器である。図１５は、第４実施例の電力変換器２ｃの断面図である。図１５では、電力変換器２ｃの内部の部品を簡略化して描いてある。図１５に示すごとく、電力変換器２ｃでは、接続部３ｃが、リアクトル７と別体の中継端子台５５に設けられている。

電力変換器２ｃのケース３０も、アッパーケース３２とロアケース３３に分割されている。ロアケース３３の側面に貫通孔３３１が設けられている。複数のパワーモジュール８ａ－８ｇが積層された積層体２０がアッパーケース３２に収容されている。図１５では、パワーモジュール８ａのみが見えている。

中継端子台５５は、樹脂成形体からなる。そして、中継端子台５５には、第２バスバ２５ｃが埋設されている。第２バスバ２５ｃの両端は中継端子台５５から露出している。第２バスバ２５ｃの一端は、ボルト７３で第１バスバ２４ｃの一端に接続されている。第１バスバ２４ｃと第２バスバ２５ｃの接続部３ｃは、貫通孔３３１に面している。第２バスバ２５ｃの他端は、リアクトル７の端子（リアクトル端子７０１ａ）に溶接されている。第１バスバ２４ｃの他端はパワーモジュール８ａの中点端子１１ｃに接続されている。

中継端子台５５の少なくとも一部と、端子台４０の一部が貫通孔３３１に面している。中継端子台５５における、貫通孔３３１の側の面において、第１バスバ２４ｃの先端と第２バスバ２５ｃの先端とが重なっている。そして、互いに重ね合わされた第１バスバ２４ｃと第２バスバ２５ｃが、ボルト７３によって中継端子台５５に固定されている。

第４実施例の電力変換器２ｃのその他の構成は第１実施例の電力変換器２と同じである。第４実施例の電力変換器２ｃも、第１バスバ２４ｃと第２バスバ２５ｃの電気的接続の構成において、部品点数の低減及び生産性の向上を図ることができる。第４実施例の電力変換器２ｃ（電気機器）は、第１実施例の電力変換器２（電気機器）と同様の利点を有する。

（第５実施例）図１６、１７を参照して第５実施例の電気機器を説明する。第５実施例の電気機器も、第１－第４実施例の電気機器と同様に、電力変換器である。図１６は、電力変換器２ｄの側面図であり、図１７は、図１６のXVII－XVII線矢視断面図である。電力変換器２ｄのケース３０も、アッパーケース３２とロアケース３３に分割されており、ロアケース３３の側面に貫通孔３３１が設けられている。複数のパワーモジュール８ａ－８ｇが積層された積層体２０がアッパーケース３２に収容されている。図１６では、パワーモジュール８ａのみが見えている。

電力変換器２ｄも、第２実施例の電力変換器２ａと同様に、２個のリアクトル７ａ、７ｂを備えている。電力変換器２ｄでは、図１６、１７に示すごとく、第１バスバ２４ｄと第２バスバ２５ｄの接続部３ｄが、出力端子台４０に設けられている。第２バスバ２５ｄはリアクトル７ａから延びている。即ち、パワーモジュール８ａとリアクトル７ａとを電気的に接続する接続部３ｄが、端子台４０に設けられている。また、別の第１バスバ２４ｅと別の第２バスバ２５ｅの接続部３ｅが、出力端子台４０に設けられている。第２バスバ２５ｅはリアクトル７ｂから延びている。即ち、パワーモジュール８ａとリアクトル７ｂとを電気的に接続する接続部３ｅも、端子台４０に設けられている。

第５実施例の電力変換器２ｄにおいて、第１バスバ２４ｄと第２バスバ２５ｄの接続部３ｄ、及び、別の第１バスバ２４ｅと別の第２バスバ２５ｅの接続部３ｄは、端子台４０の表面に露出している。そして接続部３ｄ、３ｅは、貫通孔３３１に面している。

パワーモジュール８ａの中点端子１１ｃと導通している第１バスバ２４ｄの一端とリアクトル７と導通している第２バスバ２５ｄの一端は、貫通孔３３１に面する位置で重なっており、両者はボルト７３で端子台４０に固定される。端子台４０にはボルト７３と螺合するナット（不図示）が埋設されている。別の第１バスバ２４ｅと別の第２バスバ２５ｅについても同様である。

なお、第２バスバ２５ｄは、リアクトル７ａのコイルの引き出し線であってもよいし、コイルの引き出し線に電気的に接続された導通部材であってもよい。別の第２バスバ２５ｅについても同様である。第５実施例の電力変換器２ｄのその他の構成は第１実施例の電力変換器２の構成と同じである。

リアクトル７ａ、７ｂは、ロアケース３３の底板に固定されている。ロアケース３３の底板には、冷却器９１が備えられている。冷却器９１は、リアクトル７ａ、７ｂに対向するように配置されている。冷却器９１は、冷媒が通る流路である。冷却器９１によって、リアクトル７は冷却される。

実施例のその他の特徴を列挙する。リアクトル７ａの突起７０４には、第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａを接続するボルト７３に螺合する雌ネジ（ナット７０６）が設けられている（図１１参照）。リアクトル７ａから貫通孔３３１へ向けて突起７０４（接続部３ａ）が延びていることで、接続部３ａと貫通孔３３１の縁との間の距離が短くなる。この構造によって、ボルト７３がケース内側へ落下する可能性をさらに小さくすることができる。

リアクトル７は、冷却器２８とパワーモジュール８の積層体２０の下方に配置されている（図４）。この構成により、リアクトル７は、積層体２０の冷却器２８で冷却される。

第１バスバ２４ａと第２バスバ２５ａの接続部３ａがリアクトル７ａに設けられている。リアクトル７ａの少なくとも一部が貫通孔３３１に面している（図９参照）。この構成により、接続部３ａとリアクトル７ａを接続する第２バスバ２５ａを短くすることができる。

リアクトル７を収容しているロアケース３３に、リアクトル７ａ、７ｂを冷却する冷却器９１が設けられている（図１７）。この構成により、リアクトル７ａ、７ｂが冷却される。

図４に示されているように、パワーモジュール８と冷却器２８の積層体２０は、リアクトル７と制御基板２９の間に配置されている。この構造により、リアクトル７の熱の温度は制御基板２９に届くまでに低下する。制御基板２９がリアクトル７の熱から保護される。

図１７に示されているように、リアクトル７ａは、ロアケース３３の中心からシフトした位置に配置されている。別言すれば、リアクトル７ａの重心は、ロアケース３３の底板の中心から離れている。ロアケース３３の底板の端の部位は、底板の中心よりも剛性が高い。リアクトル７ａを剛性の高い位置（ロアケース３３の側板寄り）に配置することで、ロアケース３３の底部の振動を抑制することができる。図示されていないが、リアクトル７ｂについても同様である。

図４に示されているように、リアクトル７は、水平方向で端子台４０とコンデンサモジュール６０の間に配置されている。しかも、リアクトル７は、コンデンサモジュール６０よりも端子台４０の近くに位置している。一般に端子台４０はコンデンサモジュール６０よりも軽く、リアクトル７は重い。重量の大きいリアクトル７を軽量の端子台４０の近くに配置することで、電力変換器の全体の重量バランスの偏りが小さくなる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。本明細書が開示する技術は、電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器でない他の電気機器に適用することができる。本明細書が開示する技術は、少なくとも２個に分割されているケースを有する電気機器に適用可能である。本明細書が開示する技術は、３個以上に分割されているケースを有する電気機器に適用することも好適である。

第１バスバ２４（２４ａ－２４ｅ）と第２バスバ２５（２５ａ－２５ｅ）を接続する接続部３（３ａ－３ｅ）は、ロアケース３３に設けられた貫通孔３３１を通じて接続ツールがアクセスすることができる。接続ツールがアクセスできる貫通孔は、アッパーケース３２に設けられていてもよい。実施例の接続部３には、ボルト７３が螺合する雌ネジが形成されている。第１バスバと第２バスバは、ボルト以外の接続手段、例えば、溶接やはんだ付けによって接続されてもよい。

パワーモジュール８ａが第１電気部品の一例に相当し、リアクトル７が第２電気部品の一例に相当する。第１バスバ２４、２４ａ－２４ｅが第１導体の一例に相当し、第２バスバ２５、２５ａ－２５ｅが第２導体の一例に相当する。アッパーケース３２が第１ケースの一例に相当し、ロアケース３３が第２ケースの一例に相当する。遮蔽板３３２が、「貫通孔３３１の内側で接続部３の周囲の隙間をボルト７３のヘッドが通過できない幅まで狭める突起」の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ－２ｄ：電力変換器
３、３ａ－３ｅ：接続部
５：フィルタコンデンサ
６：平滑コンデンサ
７、７ａ、７ｂ：リアクトル
８、８ａ－８ｇ：パワーモジュール
９ａ－９ｈ：スイッチング素子
１１ａ：正極端子
１１ｂ：負極端子
１１ｃ：中点端子
１１ｄ：制御端子
１２：電圧コンバータ回路
１３ａ、１３ｂ：インバータ回路
２０：積層体
２１：正極バスバ
２２：負極バスバ
２３：接続端子
２４、２４ａ－２４ｅ：第１バスバ
２５、２５ａ－２５ｅ：第２バスバ
２８：冷却器
２９：制御基板
３０：ケース
３１：アッパーカバー
３２：アッパーケース
３３：ロアケース
４０：端子台
４１：タブ
４４：センサ
６０：コンデンサモジュール
６２：タブ
７１、７２、７３、７４、７５：ボルト
８１：バッテリ
８２：システムメインリレー
８３ａ、８３ｂ：モータ
８５：ギアボックス
８６：車軸
８７：パワーケーブル
８９：電圧コンバータ
１００：電気自動車
３２１：中板
３３１：貫通孔
３３２：遮蔽板

Claims (15)

1. 第１ケース及び第２ケースに分割されているケースと、
   前記第１ケースに固定されている第１電気部品と、
   前記第２ケースに固定されている第２電気部品と、
   を備えており、
   前記第１ケースと前記第２ケースの一方は貫通孔を有しており、
   前記第１電気部品から延びている第１導体と前記第２電気部品から延びている第２導体の接続部が前記貫通孔に面しており、
   前記第１導体は前記第２導体とボルトで接続されており、
   前記第１ケースと前記第２ケースのうち前記貫通孔を備えているケースは、前記貫通孔の内側で、前記接続部の周囲の隙間を前記ボルトのヘッドが通過できない幅まで狭める突起を備えている、
   電気機器。
2. 前記貫通孔は、前記電気機器と他の電気機器を接続するケーブルのコネクタの取り付け口である、請求項１に記載の電気機器。
3. 前記他の電気機器はモータである、請求項２に記載の電気機器。
4. 前記コネクタに接続される前記電気機器側の端子を支持している端子台が前記貫通孔に面しており、前記接続部が、前記端子台に設けられている、請求項２又は３に記載の電気機器。
5. 前記電気機器は、電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器であり、
   前記第１電気部品は、前記電源の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路を構成するスイッチング素子を収容しているパワーモジュールであり、前記第２電気部品は前記電圧コンバータ回路を構成するリアクトルである、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気機器。
6. 前記第２ケースは前記第１ケースの下方に位置しており、前記リアクトルが前記第２ケースに固定されている、請求項５に記載の電気機器。
7. 前記第１ケースは前記第２ケースに対向している開口とは別の開口を備えており、
   前記パワーモジュールを制御する制御基板が前記別の開口に面するように前記第１ケースに固定されており、
   前記別の開口はカバーで覆われている、請求項５または６に記載の電気機器。
8. 前記第２電気部品はリアクトルであり、前記第１導体と前記第２導体の接続部が前記リアクトルに設けられており、
   前記リアクトルに、前記第１導体と前記第２導体を固定するボルトに螺合する雌ネジが設けられている、請求項１に記載の電気機器。
9. 前記第２電気部品はリアクトルであり、前記リアクトルは、冷却器とパワーモジュールの積層体の下方に配置されている、請求項１に記載の電気機器。
10. 前記第２電気部品はリアクトルであり、前記第１導体と前記第２導体の接続部が前記リアクトルに設けられており、前記リアクトルの少なくとも一部が前記貫通孔に面している、請求項１に記載の電気機器。
11. 前記第２電気部品はリアクトルであり、前記第２ケースに前記リアクトルを冷却する冷却器が備えられている、請求項１に記載の電気機器。
12. 前記第１電気部品は電力変換用のパワー半導体素子を収容したパワーモジュールであり、
    前記第２電気部品はリアクトルであり、
    前記パワーモジュールを制御する制御基板と前記リアクトルの間に前記パワーモジュールが配置されている、請求項１に記載の電気機器。
13. 前記第２電気部品はリアクトルであり、
    前記リアクトルの重心が前記第２ケースの底面の中心からずれている、請求項１に記載の電気機器。
14. 前記第２電気部品はリアクトルであり、
    前記リアクトルは、水平方向で前記端子台とコンデンサの間に配置されており、
    前記リアクトルは、前記コンデンサよりも前記端子台の近くに位置している、請求項４に記載の電気機器。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の電気機器の製造方法であり、
    前記第１ケースに前記第１電気部品を固定し、前記第２ケースに前記第２電気部品を固定する部品組付け工程と、
    前記第１ケースを前記第２ケースに連結するケース連結工程と、
    前記貫通孔を通して前記第１導体を前記第２導体に接続する導体接続工程と、
    を備えている、電気機器の製造方法。

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