JP7359682B2 - バスバーを有するモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、バスバーを有するモータ駆動装置に関する。

工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいは各種ロボット内のモータを駆動するモータ駆動装置においては、交流電源または直流電源から供給される電力を電力変換回路にてモータを駆動するための電力（モータ駆動電力）に変換している。電力変換回路としては、入力された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ、及び、入力された交流電力を直流電力に変換して出力される整流器（「コンバータ」とも称する。）がある。例えば、交流電源から供給された交流電力を整流器にて直流電力に一旦変換したのちさらにインバータにて交流電力に変換して、この交流電力をモータ駆動電力として供給している。

ダイオード整流方式の整流器は、ダイオードのフルブリッジ回路からなる。また、ＰＷＭ制御方式及び１２０度通電方式の整流器並びにインバータは、例えば、大電力用半導体スイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードとを有するフルブリッジ回路からなる。以下、整流器及びインバータに設けられるダイオード及び大電力用半導体スイッチング素子を、単に「パワー素子」と称する。整流器及びインバータを含む電力変換回路は、パワー素子には比較的大電流が流れることから、パワー素子の電極端子への電気的接続には、例えば銅、真鍮、またはアルミなどの金属からなるバスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）が用いられる。また、電力変換回路には、パワー素子のフルブリッジ回路からなる主回路、電力変換を制御するための制御回路、電力変換や異常検出などの各種処理に用いられる電流または電圧を検出するための検出回路、パワー素子の１つである大電力用半導体スイッチング素子のオンオフ時に発生するサージ電圧から回路を保護するためのスナバ回路など、様々な電気回路が設けられる。これら電気回路は、抵抗、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、オペアンプ、フォトカプラ、アナログディジタル変換回路（ＡＤＣ）、ディジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）、あるいは各種集積回路といった様々な部品から構成される。そこで、これら部品をプリント基板上に一括して実装することで、回路配線の小型化及び簡略化を図ることが多い。モータ駆動装置においては、様々な部品が実装されたプリント基板が、パワー素子と近接して配置されて電気的かつ物理的に接続される。例えば、バスバーを介してパワー素子へ流入またはパワー素子から流出する電流を検出する検出回路及びパワー素子に接続されたバスバーの電位を検出する検出回路が、プリント基板上に設けられる。この場合、バスバーは、パワー素子の入出力端子に電気的に接続されるのみならず、プリント基板において検出回路に通じる電気配線にも電気的に接続される。

例えば、所定位置にねじ類貫通用穴およびプリント配線基板への半田付け用爪部を有しかつ折り曲げ加工が施された良導電金属平板よりなる電極端子と、該電極端子の爪部に挿入するに合致しプリント配線基板上の実装部品との配線が施された取り付け穴を有しかつ該取り付け穴に電極端子の爪部を挿入した状態において前記ねじ類貫通用穴直下の位置に抜き穴を有するプリント配線基板よりなり、前記プリント配線基板の取り付け穴に爪部を挿入し半田付けすることにより、前記プリント配線基板と電極端子を固定して成るプリント配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）に電気的に接続され、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）を制御する制御回路部（２５）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）に電気的に接続され、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）に電力を入出させるバスバー（２３）と、前記バスバー（２３）と外部から電力を入出させる高圧ケーブル（３０）とが搭載され、前記バスバー（２３）及び前記高圧ケーブル（３０）が接続される端子台（２４）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）と前記バスバー（２３）と前記端子台（２４）を収納する格納ケース（２６）とを有する電力変換装置（１）であって、前記格納ケース（２６）は、前記高圧ケーブル（３０）を挿通可能な第１の挿通孔（２９）及び第２の挿通孔（３８）と、前記高圧ケーブル（３０）と前記端子台（２４）との結合作業を行うために前記端子台（２４）に対向して形成された作業孔（３５）と、前記第１の挿通孔（２９）及び前記第２の挿通孔（３８）のうち前記高圧ケーブル（３０）が挿通されていない孔を閉塞する挿通孔蓋（３９）と、前記作業孔を閉塞する作業孔蓋（３６）とを備え、前記第１の挿通孔（２９）と前記第２の挿通孔（３８）とは、前記端子台（２４）を挟んで互いに対向する位置に形成され、前記作業孔（３５）は、前記第１の挿通孔（２９）と前記第２の挿通孔（３８）とを結ぶ方向と直交する方向に形成されていること、を特徴とする電力変換装置（１）が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

例えば、大電流プリント板に一方の側から他方の側へ貫通してかつ大電流プリント板の両側に突出して端子部を固定し、端子部の孔に一方の側から他方の側へ挿通したねじ部材により端子部の他方の側に当接した導体又は大電流素子を締付け固定したことを特徴とする大電流プリント板の接続構造が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開平６－３０２９３２号公報 特開２０１１－２３４４８８号公報 実開平７－２９８７４号公報

バスバーの形状は、例えばモータ駆動装置における部品の配置並びにモータ駆動装置の寸法及び形状などに応じて設計される。このため、モータ駆動装置の製造にあたっては、形状の異なる複数種類のバスバーの在庫を確保しておかなければならず、製造管理が煩雑になる。また、バスバーは、例えば銅、真鍮、アルミなどの金属板を板金加工することにより製造される。このため、製造するバスバーの形状が複雑になるほど、板金加工の際の原材料である金属板に、捨て材となる部分（すなわちバスバー製品にならない部分）が多く発生する。捨て材が多いほど、モータ駆動装置の製造コストは増加する。また、製造するバスバーの形状に合わせた金型を用意する必要がある。このため、バスバーの形状の種類が多いほど、より多くの金型を用意しなければならならず、モータ駆動装置の製造コストは増加する。またさらに、バスバーの形状が複雑になるほど、強度及び耐振動性は弱くなる。したがって、モータ駆動装置においては、高強度、高耐振動性、及び低コストのバスバーとパワー素子及びプリント基板との接続構造を実現することが望まれている。

本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、モータ駆動に関連する電流が流れるバスバーと、プリント基板と、プリント基板に実装され、バスバーとプリント基板との間に介在する導電性支持台と、を備え、導電性支持台は、バスバーと導電性支持台とをねじ締めにより締結するための少なくとも１つのねじ貫通用穴と、プリント基板に設けられた電気配線と導電性支持台とを電気的に接続するためのプリント基板用端子部と、上板部分と、上板部分の一対の縁から上板部分に交差する方向へ延長され、互いに間隔を空けて配置される一対の側板部分であって、側板部分が、末端でプリント基板に取り付けられる、側板部分と、を有し、ねじ貫通用穴は、上板部分または側板部分に設けられ、上板部分及び側板部分は、プリント基板の他の実装部品に対する防滴壁を構成する。

本開示の一態様によれば、高強度、高耐振動性、及び低コストのバスバーとパワー素子及びプリント基板との接続構造を有するモータ駆動装置を実現することができる。

本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。 本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における導電性支持台を示す斜視図である。 従来の屈曲部を有するバスバーの形状を例示する斜視図である。 従来の複雑な形状を有するバスバーの形状を例示する図であって、（Ａ）はバスバーとプリント基板との位置関係を示す上面図であり、（Ｂ）は金属板を板金加工することによりバスバーを製造した際に発生する捨て材を示す上面図である。 本開示の第１の実施形態におけるバスバーの形状を例示する図であって、（Ａ）はバスバーとプリント基板との位置関係を示す上面図であり、（Ｂ）は金属板を板金加工することによりバスバーを製造した際に発生する捨て材を示す上面図である。 本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置における導電性支持台を示す斜視図である。 本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。 本開示の第２の実施形態の変形例によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。 本開示の第１及び第２の実施形態の応用例によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバー及び導電性支持台に曲げ強度確保のためのリブを設けた場合の斜視図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置におけるリブが設けられた導電性支持台を示す図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）はＡ－Ａ’断面図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における導電性支持台が防滴壁及び通風路を構成する壁として機能するプリント基板を例示する正面図である。

以下図面を参照して、バスバーを有するモータ駆動装置について説明する。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施をするための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。以下、「電気的に接続する（すなわち通電可能に接続する）」は、単に「「接続する」と記載されることがある。

本開示の実施形態によるモータ駆動装置は、モータ駆動に関連する電流が流れるバスバーと、プリント基板と、プリント基板に実装され、バスバーと前記プリント基板との間に介在する導電性支持台と、を備える。導電性支持台は、バスバーと導電性支持台とをねじ締めにより締結するための少なくとも１つのねじ貫通用穴と、プリント基板に設けられた電気配線と導電性支持台とを電気的に接続するためのプリント基板用端子部とを有する。モータ駆動装置が駆動するモータが設けられる機械には、例えば工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、各種電化製品、電車、自動車、航空機などが含まれる。以下、本開示の実施形態を列記する。

まず、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。

図１は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。図２は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における導電性支持台を示す斜視図である。

本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置１は、バスバー１０と、プリント基板２０と、導電性支持台３０とを備える。

バスバー１０は、比較的大きい電流を導電するための導体であり、例えば銅、真鍮、アルミなどの金属からなり、例えば板金加工により製造される。バスバー１０は、直方体形状（直線的な板状）に成形される。バスバー１０には、バスバー１０と導電性支持台３０とをねじ締めにより締結するためのねじ貫通用穴１１が設けられる。

バスバー１０に直接的または間接的に接続される部材としては、例えば、モータ駆動電力を生成するための電力変換回路内のパワー素子、電源、大容量コンデンサ、及び、その他モータ駆動に関連する機器などがある。例えば、バスバー１０は、パワー素子の入力端子及び出力端子に接続される。電力変換回路の例としては、整流器及びインバータなどがある。整流器は、交流電源から入力された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力する。インバータは、ＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換し、これをモータの駆動電力として出力する。よって、バスバー１０には、モータ駆動に関連する電流が流れる。バスバー１０に接続されるパワー素子の例としては、ダイオード、並びに、ＦＥＴなどのユニポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、及びＧＴＯなどの大電力用半導体スイッチング素子がある。ダイオード整流方式の整流器は、ダイオードのフルブリッジ回路からなる。また、ＰＷＭ制御方式及び１２０度通電方式の整流器並びにインバータは、例えば、大電力用半導体スイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードとを有するフルブリッジ回路からなる。

プリント基板２０上には、パワー素子を有する電力変換回路の電力変換を制御するための制御回路、電力変換や異常検出などの各種処理に用いられる電流または電圧を検出するための検出回路、パワー素子のオンオフ時に発生するサージ電圧から回路を保護するためのスナバ回路など、様々な電気回路が設けられる。これら電気回路は、抵抗、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、オペアンプ、フォトカプラ、アナログディジタル変換回路（ＡＤＣ）、ディジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）、あるいは各種集積回路といった様々な部品から構成される。これら部品はプリント基板２０上に実装され、各部品の間は、当該部品を有する電気回路の機能に応じて、電気配線によって適宜接続される。プリント基板２０上に設けられる様々な電気回路のうち、バスバー１０を介してパワー素子へ流入またはパワー素子から流出する電流を検出したりパワー素子に接続されたバスバー１０の電位を検出する検出回路、及びスナバ回路などは、バスバー１０に対して電気的に接続される。以下、プリント基板２０に設けられる電気配線のうちバスバー１０に対して電気的に接続されるプリント基板２０上の電気配線を、「電気配線２１」と称する。電気配線２１は、プリント基板２０の内部に設けられても（すなわち埋め込まれても）よく、プリント基板２０の第１の表面２０Ａ上に設けられてもよく、あるいはプリント基板２０の第２の表面２０Ｂに設けられてもよい。図示の例では、一例として、電気配線２１は、プリント基板２０の内部に設けられている。

導電性支持台３０は、プリント基板２０に実装され、バスバー１０とプリント基板２０との間に介在する。バスバー１０は、導電性支持台３０を介してプリント基板２０に接続されるので、耐振動性が高い。

導電性支持台３０は、上板部分３３と、上板部分３３の一対の縁から上板部分３３に交差する方向へ延長され、互いに間隔を空けて配置される一対の側板部分３４と、を有し、側板部分３４が、末端でプリント基板２０に取り付けられる。

第１の実施形態では、導電性支持台３０の上板部分３３または側板部分３４に、バスバー１０と導電性支持台３０とをねじ締めにより締結するためのねじ貫通用穴３１が、１つ設けられる。図１及び図２に示す例では、一例として、上板部分３３に１つのねじ貫通用穴３１が設けられている。

また、側板部分３４の末端には、プリント基板２０の電気配線２１と導電性支持台３０とを半田付けにて電気的に接続するためのプリント基板用端子部３２が設けられる。プリント基板用端子部３２は、例えばばね性（弾性）を有する爪形状を有する。プリント基板用端子部３２が、プリント基板２０に設けられた穴に勘合することで導電性支持台３０をプリント基板２０の第１の表面２０Ａまたは第２の表面２０Ｂ上に強固に固定するとともに、プリント基板２０の内部に設けられた電気配線２１と導電性支持台３０と電気的に接続する。図１に示す例では、一例として、導電性支持台３０は、プリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０の第１の表面２０Ａに実装されている。プリント基板用端子部３２の形状は、図示された爪形状以外の形状であってもよい。また例えば、プリント基板用端子部３２とプリント基板２０の内部に設けられた電気配線２１との電気的接続は、プリント基板２０に設けられたランドを介してもよい。

第１の実施形態では、導電性支持台３０に設けられた１つのねじ貫通用穴３１に対して複数のバスバー１０（図１に示す例ではバスバー１０Ａ及び１０Ｂ）が接続される。プリント基板２０に、導電性支持台３０を複数設け、導電性支持台３０に設けられた１つのねじ貫通用穴３１に複数のバスバー１０を接続して複数のバスバー１０を連ねることで、様々な形状及び長さの電流経路を形成することができる。ここで、第１の実施形態によるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造について、従来例と比較しながらより詳細に説明する。

図３は、従来の屈曲部を有するバスバーの形状を例示する斜視図である。従来は、モータ駆動装置における部品の配置並びにモータ駆動装置の寸法及び形状などに応じて電流経路に直線とはならない部分が発生する場合、屈曲部を有するバスバー２１０を用いていた。バスバー２１０の屈曲部は、特に強度及び耐振動性が弱いという問題があった。

これに対し、第１の実施形態では、モータ駆動装置における部品の配置並びにモータ駆動装置の寸法及び形状などに応じて電流経路に直線とはならない部分である屈曲部が発生する場合、当該屈曲部の直下のプリント基板２０上（図１に示す例では第１の表面２０Ａ上）に、導電性支持台３０を配置する。そして、直方体形状（直線的な板状）に成形されたバスバー１０Ａ及び１０Ｂのねじ貫通用穴１１と導電性支持台３０のねじ貫通用穴３１とに対してねじ４０を挿入し、ねじ４０を介したねじ締めによる締結にて、バスバー１０Ａとバスバー１０Ｂと導電性支持台３０とを電気的かつ物理的に接続する。バスバー１０Ａとバスバー１０Ｂとは、略同一平面上において所定の角度を成して屈曲部を形成する。このように、第１の実施形態によれば、電流経路の屈曲部となる部分において、バスバー１０が導電性支持台３０のプリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０と物理的に固定されるので、強度及び耐振動性が高い。

また、バスバー１０（図１に示す例ではバスバー１０Ａ及び１０Ｂ）は、導電性支持台３０のプリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０の電気配線２１に電気的に接続される。導電性支持台３０のインピーダンスを、バスバー１０Ａ及び１０Ｂに接続される部材（例えばパワー素子、電源、大容量コンデンサ、及び、その他モータ駆動に関連する機器）のインピーダンスよりも大きくすることで、バスバー１０Ａからバスバー１０Ｂに流れる電流（図１の実線矢印）よりも小さい電流（図１の破線矢印）を、バスバー１０Ａからプリント基板２０の電気配線２１へ流すようにすることができる。つまり、導電性支持台３０のインピーダンスを適宜調整することで、バスバー１０Ａに流れる電流を、バスバー１０Ｂへ流れる大電流と、プリント基板２０の電気配線２１に流れ込む小電流とに分流することができる。電気配線２１の接続先の例としては、パワー素子を有する電力変換回路の電力変換を制御するための制御回路、電力変換や異常検出などの各種処理に用いられる電流または電圧を検出するための検出回路、パワー素子のオンオフ時に発生するサージ電圧から回路を保護するためのスナバ回路などがある。

なお、図１では、一例として、導電性支持台３０に設けられた１つのねじ貫通用穴３１に２つのバスバー１０Ａ及び１０Ｂとを接続することで、屈曲部を有する電流経路を形成した。第１の実施形態によれば、導電性支持台３０に設けられた１つのねじ貫通用穴３１に接続されるバスバー１０の個数を３個以上にすれば、分岐部を有する電流経路を形成することもできる。例えば、導電性支持台３０に設けられた１つのねじ貫通用穴３１に接続されるバスバー１０の個数を３個とすれば、Ｙ字状の分岐を有する電流経路を形成することができる。例えば、導電性支持台３０に設けられた１つのねじ貫通用穴３１に接続されるバスバー１０の個数を４個とすれば、Ｘ字状の分岐を有する電流経路を形成することができる。

続いて、第１の実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバーの強度及びバスバーの製造方法について、従来例と比較しながら説明する。

図４は、従来の複雑な形状を有するバスバーの形状を例示する図であって、（Ａ）はバスバーとプリント基板との位置関係を示す上面図であり、（Ｂ）は金属板を板金加工することによりバスバーを製造した際に発生する捨て材を示す上面図である。

従来は、図４（Ａ）に示すように複雑な形状を有するバスバー２１０であっても、プリント基板２２０上にはバスバー２１０を支持するための支持台が設けられず、バスバー２１０に接続されたパワー素子などの部材の支持に頼っていた。したがって、バスバー２１０に振動が発生し易く、また強度も弱かった。また、バスバー２１０の形状には、モータ駆動装置における部品の配置並びにモータ駆動装置の寸法及び形状などに応じて種々のものがあるので、モータ駆動装置の製造に際しては、形状の異なる複数種類のバスバーの在庫を確保しておかなければならず、製造管理が煩雑になる問題があった。また、バスバー２１０の複雑な形状を造りだす金型を用意しなければならず、モータ駆動装置の製造コストが増加する問題があった。また、図４（Ｂ）に示すように、原材料となる金属板２００に対して、バスバー２１０の複雑な形状を造りだす金型にて板金加工を行うことで、捨て材２０１の面積が大きくなるので、モータ駆動装置の製造コストが増加する問題があった。

図５は、本開示の第１の実施形態におけるバスバーの形状を例示する図であって、（Ａ）はバスバーとプリント基板との位置関係を示す上面図であり、（Ｂ）は金属板を板金加工することによりバスバーを製造した際に発生する捨て材を示す上面図である。図５に示す電流経路の形状は一例であって、その他の形状でもよい。

図５（Ａ）に示すような複雑な形状を有する電流経路を形成する場合、この電流経路の屈曲部のプリント基板２０上に、導電性支持台３０を配置する。そして、直方体形状（直線的な板状）に成形されたバスバー１０（図５に示す例ではバスバー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄ）のねじ貫通用穴１１と導電性支持台３０のねじ貫通用穴３１とに対してねじ４０（図５に示す例ではねじ４０Ａ、４０Ｂ、及び４０Ｃ）を挿入する。ねじ４０Ａを介したねじ締めによる締結にてバスバー１０Ａとバスバー１０Ｂと導電性支持台３０とを電気的かつ物理的に接続する。ねじ４０Ｂを介したねじ締めによる締結にてバスバー１０Ｂとバスバー１０Ｃと導電性支持台３０とを電気的かつ物理的に接続する。ねじ４０Ｃを介したねじ締めによる締結にてバスバー１０Ｃとバスバー１０Ｄと導電性支持台３０とを電気的かつ物理的に接続する。プリント基板２０に、導電性支持台３０を複数設け、各導電性支持台３０にバスバー１０を接続して複数のバスバー１０を連ねることで、様々な形状及び長さの電流経路を形成することができる。このように、第１の実施形態によれば、電流経路の屈曲部となる部分において、バスバー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄが導電性支持台３０のプリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０と物理的に固定されるので、強度及び耐振動性が高い。

また、バスバー１０は直方体形状（直線的な板状）を有するので、バスバー１０を造りだす金型は単純な形状であるので低コストであり、モータ駆動装置を低コストで製造することができる。電流経路の形状がどのようなものであっても、寸法の異なる複数の直方体形状のバスバー１０の組み合わせで対応することができるので、モータ駆動装置の製造管理を簡素化できる。また、図５（Ｂ）に示すように、原材料となる金属板１００に対して、単純な直方体形状を造りだす金型にて板金加工を行うので、金属板１００を有効利用することができ、捨て材１０１の面積を小さくすることができ、その結果、モータ駆動装置を低コストで製造することができる。

また、図５ではプリント基板２０に設けられた電気配線２１については図示していないが、バスバー１０（すなわちバスバー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃまたは１０Ｄ）を、導電性支持台導電性支持台３０のプリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０に設けられた電気配線２１電気的に接続することもできる。

続いて、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。

図６は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置における導電性支持台を示す斜視図である。図７は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。

本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置１は、第１の実施形態同様、バスバー１０と、プリント基板２０と、導電性支持台３０とを備える。ただし、第２の実施形態は、導電性支持台３０が複数のねじ貫通用穴３１を備え、これら複数のねじ貫通用穴３１の各々に対して複数のバスバー１０が１つずつ接続される点で、第１の実施形態とは異なる。第２の実施形態におけるバスバー１０及びプリント基板２０については、第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。

第２の実施形態における導電性支持台３０は、第１の実施形態と同様、プリント基板２０に実装され、バスバー１０とプリント基板２０との間に介在する。導電性支持台３０は、上板部分３３と、上板部分３３の一対の縁から上板部分３３に交差する方向へ延長され、互いに間隔を空けて配置される一対の側板部分３４と、を有し、側板部分３４が、末端でプリント基板２０に取り付けられる。また、側板部分３４の末端には、プリント基板２０の電気配線２１と導電性支持台３０とを半田付けにて電気的に接続するためのプリント基板用端子部３２が設けられる。プリント基板用端子部３２は、例えばばね性（弾性）を有する爪形状を有する。プリント基板用端子部３２が、プリント基板２０に設けられた穴に勘合することで導電性支持台３０をプリント基板２０の第１の表面２０Ａまたは第２の表面２０Ｂ上に強固に固定するとともに、プリント基板２０の内部に設けられた電気配線２１と導電性支持台３０と電気的に接続する。図７に示す例では、一例として、導電性支持台３０は、プリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０の第１の表面２０Ａに実装されている。プリント基板用端子部３２の形状は、図示された爪形状以外の形状であってもよい。また例えば、プリント基板用端子部３２とプリント基板２０の内部に設けられた電気配線２１との電気的接続は、プリント基板２０に設けられたランドを介してもよい。

第２の実施形態では、導電性支持台３０の上板部分３３または側板部分３４に、バスバー１０と導電性支持台３０とをねじ締めにより締結するためのねじ貫通用穴３１が、複数設けられる。プリント基板２０に、導電性支持台３０を複数設け、導電性支持台３０に設けられた複数のねじ貫通用穴３１の各々にバスバー１０を少なくとも１つ接続して複数のバスバー１０を連ねることで、様々な形状及び長さの電流経路を形成することができる。

図６及び図７に示す例では、一例として、上板部分３３に２つのねじ貫通用穴３１Ａ及び３１Ｂが設けられている。モータ駆動装置における部品の配置並びにモータ駆動装置の寸法及び形状などに応じて電流経路に直線とはならない部分である屈曲部が発生する場合、当該屈曲部の直下のプリント基板２０上（図７に示す例では第１の表面２０Ａ上）に、導電性支持台３０を配置する。そして、直方体形状（直線的な板状）に成形されたバスバー１０Ａ及び１０Ｂのねじ貫通用穴１１と導電性支持台３０のねじ貫通用穴３１とに対してねじ４０を挿入し、ねじ４０を介したねじ締めによる締結にて、バスバー１０Ａとバスバー１０Ｂと導電性支持台３０とを電気的かつ物理的に接続する。このように、第２の実施形態によれば、電流経路の屈曲部となる部分において、バスバー１０が導電性支持台３０のプリント基板用端子部３２を介してプリント基板２０と物理的に固定されるので、強度及び耐振動性が高い。また、第２の実施形態によれば、１つのねじ貫通用穴３１に複数のバスバー１０が接続される第１の実施形態に比べ、バスバー１０に電流が流れることにより発生する発熱量が少ない。

第２の実施形態によれば、ねじ貫通用穴３１Ａ及び３１Ｂが設けられる位置を、上板部分３３及び２つの側板部分３４の中から適宜選択し、当該ねじ貫通用穴３１Ａ及び３１Ｂに、直方体形状（直線的な板状）に成形されたバスバー１０Ａ及び１０Ｂをそれぞれ接続することで、様々な方向に屈曲する電流経路を形成することができる。

また、第２の実施形態によれば、導電性支持台３０に設けられるねじ貫通用穴３１の個数を３個以上にすれば、分岐部を有する電流経路を形成することもできる。例えば、導電性支持台３０に設けられた３つのねじ貫通用穴３１の各々に、３個のバスバー１０をそれぞれ接続すれば、Ｙ字状の分岐を有する電流経路を形成することができる。例えば、導電性支持台３０に設けられた４つのねじ貫通用穴３１の各々に、４個のバスバー１０をそれぞれ接続すれば、Ｘ字状の分岐を有する電流経路を形成することができる。

また、第２の実施形態においても、導電性支持台３０のインピーダンスを、バスバー１０Ａ及び１０Ｂに接続される部材（例えばパワー素子、電源、大容量コンデンサ、及び、その他モータ駆動に関連する機器）のインピーダンスよりも大きくすることで、バスバー１０Ａからバスバー１０Ｂに流れる電流（図７の実線矢印）よりも小さい電流（図７の破線矢印）を、バスバー１０Ａからプリント基板２０の電気配線２１へ流すようにすることができる。

なお、上述のバスバー１０は、直方体形状を有していたが、この変形例として、屈曲部を有するバスバー１０を導電性支持台３０に接続してもよい。図８は、本開示の第２の実施形態の変形例によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。本変形例では、一例として、屈曲部を有するバスバー１０Ｅ及び１０Ｆを、第２の実施形態における導電性支持台３０に接続する場合について説明するが、第１の実施形態における導電性支持台３０に接続する場合についても同様の説明が成り立つ。導電性支持台３０に接続されるバスバー１０Ｅ及び１０Ｆに屈曲部を持たせることで、モータ駆動装置１内の電流経路の配線の自由度が増す。ただし、屈曲部を有するバスバー１０Ｅ及び１０Ｆは、直方体形状を有するバスバーのような単純な板金加工では製造できないので、製造コストは増加する。

上述した第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて実施してもよい。すなわち、導電性支持台３０に設けられる複数のねじ貫通用穴３１のうち、１つのねじ貫通用穴３１に２個以上のバスバーを接続することによって、ねじ貫通用穴３１の個数よりも多い数の電流経路の分岐を形成することもできる。

続いて、第１の実施形態及び第２の実施形態の応用例について説明する。本応用例は、上述した導電性支持台３０及びバスバー１０を介して複数のプリント基板２０を互いに接続することで、複数のプリント基板２０間を強固に固定するものである。

図９は、本開示の第１及び第２の実施形態の応用例によるモータ駆動装置におけるバスバー、プリント基板及び導電性支持台の接続構造を示す斜視図である。図９では、一例として、２枚のプリント基板２０－１及び２０－２を、第２の実施形態における導電性支持台３０－２を介して固定する場合について説明する。

第１の実施形態における導電性支持台３０－１のプリント基板用端子部３２が、Ｙ軸方向に法線を有するプリント基板２０－１に取り付けられることで、導電性支持台３０－１がプリント基板２０－１上に実装される。ねじ４０Ａを介したねじ締めによる締結にて、バスバー１０Ａの一端と導電性支持台３０－１の上板部分３３とが、電気的かつ物理的に接続される。また、プリント基板２０－１には例えば集積回路６１が実装されており、例えば、導電性支持台３０－１のプリント基板用端子部３２に接続される電気配線２１（図９では図示せず）を介して、バスバー１０Ａと集積回路６１とが電気的に接続される。

第２の実施形態における導電性支持台３０－２のプリント基板用端子部３２が、Ｚ軸方向に法線を有するプリント基板２０－２に取り付けられることで、導電性支持台３０－２がプリント基板２０－２上に実装される。ねじ４０Ｂを介したねじ締めによる締結にて、バスバー１０Ａの一端と導電性支持台３０－２の側板部分３４とが、電気的かつ物理的に接続される。このように、導電性支持台３０－２のプリント基板用端子部３２がプリント基板２０－２に固定されるとともに、導電性支持台３０－２の側板部分３４がバスバー１０Ａ及び導電性支持台３０－１を介してプリント基板２０－１に固定されることで、Ｙ軸方向に法線を有するプリント基板２０－１とＺ軸方向に法線を有するプリント基板２０－２とが、約９０度の角度を成して強固に固定される。

図９に示した例はあくまでも一例である。導電性支持台３０の種類（第１の実施形態及び／または第２の実施形態）、設けられるねじ貫通用穴３１の個数、ねじ貫通用穴３１が設けられる位置（上板部分３３及び／または側板部分３４）、並びに、バスバー１０と導電性支持台３０との固定の仕方（第１の実施形態及び／または第２の実施形態）については、固定したいプリント基板２０の個数やプリント基板２０間の固定角度に応じて、適宜選択すればよい。本応用例によれば、導電性支持台３０及びバスバー１０を介して、複数のプリント基板２０間を様々な角度で強固に固定することができ、耐振動性が向上する。

続いて、バスバー１０及び導電性支持台３０の変形例について説明する。本変形例は、バスバー１０及び導電性支持台３０にリブを設けることで、これらの曲げ強度を高めたものである。

図１０は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置におけるバスバー及び導電性支持台に曲げ強度確保のためのリブを設けた場合の斜視図である。また、図１１は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置におけるリブが設けられた導電性支持台を示す図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）はＡ－Ａ’断面図である。バスバー１０に設けられるリブ５１及び導電性支持台３０に設けられるリブ５２は、平板状金属部材に対するプレス加工により得られる凸部及び凹部を有する。例えば、図１１に示すように、導電性支持台３０において、リブ５２は、凸部５２Ａ及び凹部５２Ｂを有する。リブ５１及び５２は、バスバー１０及び導電性支持台３０において曲げ強度を確保したい任意の箇所に設ければよい。図１１に示す例では、一例として、第１の実施形態による導電性支持台３０の側板部分３４にリブ５２が設けられる場合について示したが、上板部分３３にリブ５２を設けてもよく、あるいは、第２の実施形態における導電性支持台３０の上板部分３３及び／または側板部分３４にリブ５２を設けてもよい。このように、バスバー１０及び導電性支持台３０にリブを設けることで、強度（折損耐性）及び耐振動性が増す。

続いて、上述のような接続構造を有するモータ駆動装置１のさらなる応用例について、図１２を参照して説明する。導電性支持台３０が有する一対の側板部分３４は、比較的大きな寸法を有するので、本応用例では、プリント基板２０上に実装される導電性支持台３０の側板部分３４を、プリント基板２０の他の実装部品に対する防滴壁として機能させ、あるいは、プリント基板２０の他の実装部品に対する通風路を構成するための壁として機能させる。

図１２は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における導電性支持台が防滴壁及び通風路を構成する壁として機能するプリント基板を例示する正面図である。ここでは一例として、モータ駆動装置１内においてプリント基板２０を垂直に立てた状態で設置する例について説明する。図示の例では、プリント基板２０の第１の表面２０Ａ上に、バスバー１０Ａ及び１０Ｂを支持するための導電性支持台３０、チップ抵抗などの部品７１～７５、及び、電解コンデンサ７６が実装される。また、プリント基板２０の上方には、プリント基板２０上の実装部品を冷却するための冷却ファン８０が設置される。図１２に示した部材の種類、個数、及び位置関係は、あくまでも一例である。

例えばモータ駆動装置１が工作機械内のモータを駆動するための駆動源として用いられる場合、プリント基板２０の上方から切削液が垂れてくることがある。切削液９１の付着を避けたい部品７１～７５が導電性支持台３０の下方に位置する場合は、図１２に示すように、切削液の流出源と部品７１～７５とが、導電性支持台３０の側板部分３４を挟んで互いに反対側に位置することになるように、導電性支持台３０をプリント基板２０上に実装する。これにより、上方から垂れてくる切削液は、導電性支持台３０の側板部分３４に当たることで側板部分３４に沿った向きに流れが変わり、部品７１～７５に切削液が付着しなくなる。このように、導電性支持台３０の側板部分３４を、プリント基板２０の他の実装部品に対する防滴壁として機能させることができる。

また、電解コンデンサ７６などのような発熱する部品に対しては、冷却ファン８０によって流れが引き起こされる空気によって、冷却される。図示の例では、冷却ファン８０は、プリント基板２０の下方から上方に向かう向き（矢印９２の向き）に空気の流れを引き起こすが、導電性支持台３０の側板部分３４の長手方向が矢印９４の向きになるように導電性支持台３０をプリント基板２０上に実装すると、冷却ファン８０によって吸い上げられた空気は電解コンデンサ７６に当たる。これにより電解コンデンサ７６を冷却することができる。このように、導電性支持台３０の側板部分３４を、プリント基板２０の他の実装部品に対する通風路を構成する壁として機能させることができる。なお、バスバー１０Ａ及び１０Ｂは、導電性支持台３０によって、プリント基板２０から離間した位置に支持されるので、上記通風路に大きな影響を及ぼすことはない。

導電性支持台３０はバスバー１０Ａ及び１０Ｂを支持さえできれば導電性支持台３０の側板部分３４の向きは比較的自由であるので、切削液の流出源と切削液の付着を避けたい実装部品との位置関係や冷却ファン８０と冷却させたい実装部品との位置関係に応じて、導電性支持台３０の側板部分３４に沿う方向９４とバスバー１０Ａの延伸方向９３及びバスバー１０Ｂの延伸方向９５とがなす角を適宜設計すればよい。

１ モータ駆動装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ バスバー
１１ ねじ貫通用穴
２０、２０－１、２０－２ プリント基板
２０Ａ プリント基板の第１の表面
２０Ｂ プリント基板の第２の表面
２１ 電気配線
３０、３０－１、３０－２ 導電性支持台
３１、３１Ａ、３１Ｂ ねじ貫通用穴
３２ プリント基板用端子部
３３ 上板部分
３４ 側板部分
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ ねじ
５１ リブ
５２Ａ 凸部
５２Ｂ 凹部
６１ 集積回路
７１～７５ 部品
７６ 電解コンデンサ
８０ 冷却ファン
９１ 切削液
９２ 気流の方向
１００ 金属板
１０１ 捨て材

Claims (9)

1. モータ駆動に関連する電流が流れるバスバーと、
   プリント基板と、
   前記プリント基板に実装され、前記バスバーと前記プリント基板との間に介在する導電性支持台と、
   を備え、
   前記導電性支持台は、
   前記バスバーと前記導電性支持台とをねじ締めにより締結するための少なくとも１つのねじ貫通用穴と、
   前記プリント基板に設けられた電気配線と前記導電性支持台とを電気的に接続するためのプリント基板用端子部と、
   上板部分と、
   前記上板部分の一対の縁から前記上板部分に交差する方向へ延長され、互いに間隔を空けて配置される一対の側板部分であって、前記側板部分が、末端で前記プリント基板に取り付けられる、側板部分と、
   を有し、
   前記ねじ貫通用穴は、前記上板部分または前記側板部分に設けられ、
   前記上板部分及び前記側板部分は、前記プリント基板の他の実装部品に対する防滴壁を構成する、モータ駆動装置。
2. 前記導電性支持台に設けられた１つの前記ねじ貫通用穴に対して、複数の前記バスバーが接続される、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記導電性支持台に設けられた複数の前記ねじ貫通用穴の各々に対して、複数の前記バスバーが１つずつ接続される、請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記上板部分及び前記側板部分は、前記プリント基板の他の実装部品に対する通風路を構成する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
5. 前記プリント基板に、前記導電性支持台が複数設けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
6. 複数の前記プリント基板が、前記導電性支持台を介して互いに接続される、請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
7. 前記バスバーは、前記バスバーの曲げ強度を確保するリブを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
8. 前記導電性支持台は、前記導電性支持台の曲げ強度を確保するリブを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
9. 前記バスバーは、直方体形状を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

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