(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がピンを有し、第１方向に積層された複数の電気部品と、
前記第１方向に延びる第１穴を有する第１部材と、
前記第１部材上に重ねて設けられ、前記第１方向に交差する第２方向に延びる第２穴を有する第２部材と、
前記第２部材上に重ねて設けられ、第３穴を有する第３部材とを備え、
前記第１穴、前記第２穴、および前記第３穴に前記電気部品の前記ピンが挿通される、電気機器。
【請求項２】
前記第１穴は前記第１方向に沿って幅が縮小するテーパ部分を有する、請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記第１穴は雫状の形状を有する、請求項１に記載の電気機器。
【請求項４】
前記第３部材は電気回路を含み、
前記電気回路と前記ピンとが電気的に接続され、
前記電気回路および前記ピンを介して前記電気部品に電気的信号が入出力される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気機器。
【請求項５】
前記電気部品は、電動車両用の制御装置に含まれるスイッチング素子である、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器に関し、特に、所定の方向に積層された複数の電気部品を含む電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−２９７０３３号公報（特許文献１）には、半導体装置を挟む冷却チューブに位置決め片を接着して半導体装置を位置決めすることが示されている。
【０００３】
特開２００６−２７８４６７号公報（特許文献２）には、半導体装置のピンを基板に対して位置決めする接続部材が示されている。
【０００４】
特開２００７−５３３０７号公報（特許文献３）には、電子部品に流路管を積層する構造が示されている。
【０００５】
特開２００５−２２８９１９号公報（特許文献４）には、半導体モジュールおよび冷却器を支持する支持部材に、各半導体モジュールまたは冷却器の積層方向の位置を個別に決定する凹凸部を形成することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９７０３３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８４６７号公報
【特許文献３】特開２００７−５３３０７号公報
【特許文献４】特開２００５−２２８９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の発明では、位置決め片により位置決めは行ないやすくなるが、位置決め片の接着工程が必要であり、余分な工程を設けることにより電気機器の製造コストが増大する。特許文献２〜４に記載の発明によっても、上記課題は十分に解決されない。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所定の方向に積層された複数の電気部品の位置決めを容易に行なうことにより製造コストが低減された電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電気機器は、各々がピンを有し、第１方向に積層された複数の電気部品と、第１方向に延びる第１穴を有する第１部材と、第１部材上に重ねて設けられ、第１方向に交差する第２方向に延びる第２穴を有する第２部材と、第２部材上に重ねて設けられ、第３穴を有する第３部材とを備え、第１穴、第２穴、および第３穴に電気部品のピンが挿通される。
【００１０】
上記発明によれば、第１方向に延びる第１穴と第２方向に延びる第２穴とに電気部品のピンを挿通することにより、当該電気部品の位置決めを簡単に行なうことが可能である。この結果、第３部材の第３穴にピンを挿通する際に、別途の位置決め工程を設ける必要がない。この結果、電気機器の製造コストを低減することが可能である。
【００１１】
１つの例として、上記電気機器において、第１穴は第１方向に沿って幅が縮小するテーパ部分を有する。
【００１２】
１つの例として、上記電気機器において、第１穴は雫状の形状を有する。
１つの例として、上記電気機器において、第３部材は電気回路を含み、電気回路とピンとが電気的に接続され、電気回路およびピンを介して電気部品に電気的信号が入出力される。
【００１３】
１つの例として、上記電気機器において、電気部品は、電動車両用の制御装置に含まれるスイッチング素子である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の方向に積層された複数の電気部品の位置決めを容易に行なうことにより電気機器の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る電気機器を含む電動車両用の制御装置の主要部の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係る電気機器に含まれる電気部品を示す斜視図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る電気機器を示す側面図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る電気機器を示す正面図である。
【図５】図３，図４に示される電気機器に含まれる第１部材の上面図である。
【図６】図３，図４に示される電気機器に含まれる第２部材の上面図である。
【図７】図３，図４に示される電気機器に含まれる第３部材の上面図である。
【図８】図５に示す第１部材に形成された第１穴の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１７】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る電気機器を含む電動車両用の制御装置（ＰＣＵ３００）の主要部の構成を示す回路図である。
【００１９】
図１を参照して、ＰＣＵ３００は、バッテリ１００、モータジェネレータ２１０，２２０に接続される。ＰＣＵ３００は、コンバータ３１０と、インバータ３２０（３２１，３２２）と、制御装置３３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。コンバータ３１０は、バッテリ１００とインバータ３２０との間に接続され、インバータ３２１，３２２は、それぞれ、モータジェネレータ２１０，２２０と接続される。
【００２０】
コンバータ３１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は直列に接続され、制御装置３３０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリ１００の正極と接続される電源ラインに一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。
【００２１】
このコンバータ３１０は、リアクトルＬを用いてバッテリ１００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインに供給する。また、コンバータ３１０は、インバータ３２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ１００を充電する。
【００２２】
インバータ３２１，３２２は、それぞれ、Ｕ相アーム３２１Ｕ，３２２Ｕ、Ｖ相アーム３２１Ｖ，３２２ＶおよびＷ相アーム３２１Ｗ，３２２Ｗを含む。Ｕ相アーム３２１Ｕ、Ｖ相アーム３２１ＶおよびＷ相アーム３２１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。同様に、Ｕ相アーム３２２Ｕ、Ｖ相アーム３２２ＶおよびＷ相アーム３２２Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。
【００２３】
Ｕ相アーム３２１Ｕは、直列接続された２つのパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含む。同様に、Ｕ相アーム３２２Ｕ、Ｖ相アーム３２１Ｖ，３２２ＶおよびＷ相アーム３２１Ｗ，３２２Ｗは、それぞれ、直列接続された２つのパワートランジスタＱ５〜Ｑ１４を含む。また、各パワートランジスタＱ３〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。
【００２４】
インバータ３２１，３２２の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータ２１０，２２０の各相コイルの各相端に接続されている。そして、モータジェネレータ２１０，２２０においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成される。
【００２５】
コンデンサＣ１は、バッテリ１００に並列に接続される。また、コンデンサＣ２は、インバータ３２１，３２２に並列に接続される。コンデンサＣ１，Ｃ２は、電源ラインの電圧レベルを平滑化する。
【００２６】
インバータ３２１，３２２は、制御装置３３０からの駆動信号に基づいて、コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２１０，２２０を駆動する。
【００２７】
電流センサ３４０Ｕ，３４０Ｖ，３４０Ｗ，３５０Ｕ，３５０Ｖ，３５０Ｗは、それぞれ、モータジェネレータ２１０，２２０に流れる電流を検出し、その検出した電流を制御装置３３０へ出力する。
【００２８】
制御装置３３０は、モータトルク指令値、モータジェネレータ２１０，２２０の各相電流値、およびインバータ３２１，３２２の入力電圧に基づいてモータジェネレータ２１０，２２０の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ１４をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ３２１，３２２へ出力する。
【００２９】
また、制御装置３３０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ３２０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ３１０へ出力する。
【００３０】
さらに、制御装置３３０は、モータジェネレータ２１０，２２０によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１００を充電するため、コンバータ３１０およびインバータ３２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４のスイッチング動作を制御する。
【００３１】
上述したパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４は、冷却器（図示せず）を介装しながら積層配置される。本実施の形態に係る電気機器は、この「電気部品」としてのパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４の位置決め方法に特徴を有する。すなわち、本実施の形態に係る電気機器は、電動車両用の制御装置（ＰＣＵ３００）であって、その中に含まれる「スイッチング素子」としてのパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４の位置決め方法に特徴を有するものである。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係る電気機器に含まれる電気部品４０を示す斜視図である。上述したとおり、電気部品４０は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４に相当するものである。
【００３３】
図２に示すように、電気部品４０は、ピン４１と、本体４２と、バスバー４３とを含む。ピン４１は、本体４２から突出するように設けられている。バスバー４３は、ピン４１と同様に、本体４２から突出している。バスバー４３は、本体４２に対してピン４１の反対側に設けられている。ピン４１およびバスバー４３は、各々複数設けられている。
【００３４】
図３，図４は、各々、本実施の形態に係る電気機器を示す側面図および正面図である。図３，図４に示すように、本実施の形態に係る電気機器は、複数の電気部品４０を所定の方向（図３中のＹ軸方向）に積層することによって形成される。ここで、Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向に並ぶ複数のピン４１は、第１部材１０と、第２部材２０と、第３部材３０とに各々設けられた穴に挿通される。
【００３５】
本実施の形態に係る電気機器においては、上述したピン４１を利用して電気部品の位置決めを行なっている。換言すれば、本実施の形態に係る電気機器は、第１部材１０乃至第３部材３０に形成されたピン４１を挿通する穴の形状に特徴を有するものである。
【００３６】
図５〜図７は、各々、第１部材１０、第２部材２０および第３部材３０の上面図である。
【００３７】
図５を参照して、第１部材１０は、フレーム部分１０Ａと、板状部分１０Ｂとから構成される。フレーム部分１０Ａには、第１穴１１と、第１ボルト穴１２とが形成される。第１穴１１は、Ｙ軸方向に延びる縦長形状を有する。第１穴１１は、各々のピン４１に対応する位置に形成される。よって、第１穴１１にピン４１を挿通することで、電気部品４０のＸ軸方向の位置決めが行なわれる。
【００３８】
図６を参照して、第２部材２０は、第２穴２１と、第２ボルト穴２２とを含む。第２穴２１は、Ｘ軸方向に延びる横長形状を有する。第２穴２１は、上述した第１穴１１の一端部（図５における上端部）に対応する位置に形成される。よって、第２穴２１にピン４１を挿通することで、電気部品４０のＹ軸方向の位置決めが行なわれる。
【００３９】
図７を参照して、第３部材３０は、第３穴３１と、第３ボルト穴３２とを含む。第３穴３１は、円形状を有する。第３穴は、各々のピン４１に対応した位置に設けられる。
【００４０】
ところで、第３部材３０は、電気回路を含む基板である。ピン４１を第３穴３１に挿通することで、第３部材３０に形成された電気回路とピン４１とが電気的に接続される。これにより、電気回路およびピン４１を介して電気部品４０に電気的信号が入出力される。
【００４１】
電気部品４０を動作させると、電気部品４０と同様に第３部材３０も発熱する。第３部材を冷却するため、第３部材３０に隣接する第２部材２０から熱を逃がす放熱経路が設けられる。これにより、第３部材３０で発生した熱は、第２部材２０を介して放熱される。
【００４２】
電気機器を組み立てる際は、ピン４１を第１穴１１、第２穴２２および第３穴３２に挿通する。第１ボルト穴１２、第２ボルト穴２２および第３ボルト穴３２には、同じボルトが挿通される。これにより、第１部材１０、第２部材２０および第３部材３０が一体化される。
【００４３】
上述のように、ピン４１を第１穴１１に挿通することにより、電気部品４０のＸ軸方向の位置決めが行なわれる。さらに、ピン４１を第２穴１２に挿通することにより、電気部品４０のＹ軸方向の位置決めが行なわれる。したがって、ピン４１を第１穴１１および第２穴２１に挿通した時点で、複数の電気部品４０のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置決めは完了している。したがって、第３部材３０の第３穴３１にピン４１を挿通する際、別途の位置決め治具を用いて改めて位置決めを行なう必要がない。この結果、電気機器の製造コストを低減することが可能である。
【００４４】
電気機器を組み立てるときは、まず最初に、複数の電気部品４０のピン４１を第１部材１０の第１穴１１に挿通させる。これにより、Ｘ軸方向の位置決めが行なわれる。その後、ピン４１が第１穴１１の上端部に位置するように複数の電気部品４０を移動させた上で、第１部材１０上に第２部材２０を重ねる、すなわち、ピン４１を第２部材２０の第２穴２１に挿通させる。これにより、Ｙ軸方向の位置決めが行なわれる。その後、ピン４１を第３部材３０の第３穴３１に挿通させる。
【００４５】
図８は、第１穴１１の変形例を示す図である。図８に示す第１穴１１は、図５の例と同様に、Ｘ軸方向に長い形状を有しながら、雫状に形成されたことを特徴とする。すなわち、本変形例に係る第１穴１１は、Ｘ軸方向に沿って幅が縮小するテーパ部分１１Ａを有する。このようにすることで、ピン４１を第１穴１１に挿通するときには、Ｘ軸方向に若干の「あそび」があり、ピン４１の挿通が容易である。その後、ピン４１をＹ軸方向にスライドさせることで、ピン４１のＸ軸方向の位置決めが行なわれる。
【００４６】
本実施の形態に係る電気機器によれば、Ｙ軸方向に延びる第１穴１１とＸ軸方向に延びる第２穴２１とに電気部品４０のピン４１を挿通することにより、電気部品４０の位置決めを簡単に行なうことが可能である。この結果、第３部材３０の第３穴３１にピン４１を挿通する際に、別途の位置決め工程を設ける必要がない。この結果、電気機器の製造コストを低減することが可能である。
【００４７】
なお、本実施の形態では、第１穴１１の延びる方向と第２穴２１の延びる方向とが直交する例について説明したが、第１穴１１の延びる方向と第２穴２１の延びる方向とは必ずしも直交する必要はなく、上記の位置決め効果を得ることが可能な限り、９０度以外の角度で交差するものであってもよい。
【００４８】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る電気機器は、各々がピン４１を有し、Ｙ軸方向（第１方向）に積層された複数の電気部品４０と、Ｙ軸方向に延びる第１穴１１を有する第１部材１０と、第１部材１０上に重ねて設けられ、Ｙ軸方向に交差するＸ軸方向（第２方向）に延びる第２穴２１を有する第２部材２０と、第２部材２０上に重ねて設けられ、第３穴３１を有する第３部材３０とを備え、第１穴１１、第２穴２１、および第３穴３１に電気部品４０のピン４１が挿通される。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５０】
１０  第１部材、１０Ａ  フレーム部分、１０Ｂ  板状部分、１１  第１穴、１１Ａ  テーパ部分、１２  第１ボルト穴、２０  第２部材、２１  第２穴、２２  第２ボルト穴、３０  第３部材、３１  第３穴、３２  第３ボルト穴、４０  電気部品、４１  ピン、４２  本体、４３  バスバー、１００  バッテリ、２１０，２２０  モータジェネレータ、３００  ＰＣＵ、３１０  コンバータ、３２０，３２１，３２２  インバータ、３２１Ｕ，３２２Ｕ  Ｕ相アーム、３２１Ｖ，３２２Ｖ  Ｖ相アーム、３２１Ｗ，３２２Ｗ  Ｗ相アーム、３３０  制御装置、３４０Ｕ，３４０Ｖ，３４０Ｗ，３５０Ｕ，３５０Ｖ，３５０Ｗ  電流センサ、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１４  ダイオード、Ｌ  リアクトル、Ｑ１〜Ｑ１４  パワートランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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