(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に収納され、前記ケース内において延びる第１の導電部材を有する電力変換装置と、
前記ケース外に配置された負荷および電源の少なくとも一方に繋がり、前記ケースの開口部を通して前記ケース内に延びる第２の導電部材と、
前記ケース内において前記第１の導電部材および前記第２の導電部材を貫通するボルトと、
前記ケース内において前記ボルトが螺入されて前記第１の導電部材と前記第２の導電部材とを締結して前記第１の導電部材と前記第２の導電部材とを電気的に接続するナットと、
前記ケース内に配置され、前記第１の導電部材に流れる電流を検出する電流センサと、
前記ケース内において前記電流センサに固定され、前記ナットを収容するナット収容部材と、を備え、
前記ナット収容部材には、前記ナットが嵌め込まれる凹部が形成されており、前記凹部の深さは前記ナットの厚さよりも大きくなっていることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記電流センサと前記ナット収容部材とを一体化したことを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記第１の導電部材および前記第２の導電部材は、バスバーであることを特徴とする請求項１または２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、電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータと他の構造とをバスバーを用いて連結することが行われている（特許文献１等）。
その一例を、図７を用いて説明する。図７（ａ）に示すように、車両用のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）においてケース１００を有し、ケース１００内にインバータが収納されている。インバータによりバッテリからの直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換する。また、ケース１００内においてパワーコントロールユニットの内部バスバー１０１が配置されている。ケース１００の外部においてモータ用コネクタ１１０とバッテリ用コネクタ１２０が設けられ、モータ用コネクタ１１０における入出力バスバー１３０がモータに繋がっているとともにバッテリ用コネクタ１２０における入出力バスバー１３０がバッテリに繋がっている。入出力バスバー１３０には図７（ｃ）に示すように、ナット１４０が一体的に設けられている。そして、入出力バスバー１３０を、ケース１００に設けた開口部１００ａからケース１００内に挿入し、ケース１００内において図７（ｂ）に示すように、内部バスバー１０１と入出力バスバー１３０とを重ねるとともに、ボルト１５０をナット１４０に螺入して締結する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
入出力バスバー１３０側にナット１４０が設けられているためにケース１００の開口部１００ａの幅Ｗが大きくなってしまっている。また、切り粉対策のために袋ナットに変更すると、更にケース開口部１００ａの幅Ｗが大きくなってしまう。さらに、切り粉対策としてケース１００内部において他の部品との間に壁を設けたりカバーを設けるとパワーコントロールユニット自体の大型化を招くとともにコストアップを招いてしまう。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、電力変換装置を収納するケースにおける電力変換装置の第１の導電部材に締結される第２の導電部材の挿入用の開口部を小さくすることができるとともに切り粉対策を講じることができる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】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、ケース内に収納され、前記ケース内において延びる第１の導電部材を有する電力変換装置と、前記ケース外に配置された負荷および電源の少なくとも一方に繋がり、前記ケースの開口部を通して前記ケース内に延びる第２の導電部材と、前記ケース内において前記第１の導電部材および前記第２の導電部材を貫通するボルトと、前記ケース内において前記ボルトが螺入されて前記第１の導電部材と前記第２の導電部材とを締結して前記第１の導電部材と前記第２の導電部材とを電気的に接続するナットと、前記ケース内に配置され、前記第１の導電部材に流れる電流を検出する電流センサと、前記ケース内において前記電流センサに固定され、前記ナットを収容するナット収容部材と、を備え、前記ナット収容部材には、前記ナットが嵌め込まれる凹部が形成されており、前記凹部の深さは前記ナットの厚さよりも大きくなっていることを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、電力変換装置の第１の導電部材がケース内において延びている。ケース外に配置された負荷および電源の少なくとも一方に繋がる第２の導電部材がケースの開口部を通してケース内に延びている。
【０００８】
ここで、ケース内において第１の導電部材に流れる電流を検出する電流センサが配置されており、この電流センサにナット収容部材が固定され、ナット収容部材の凹部にナットが嵌め込まれている。
【０００９】
一方、ケース内においてボルトが第１の導電部材および第２の導電部材を貫通し、ナットにボルトが螺入されて第１の導電部材と第２の導電部材とが締結されて第１の導電部材と第２の導電部材とが電気的に接続されている。
【００１０】
その結果、第２の導電部材にナットを設けることなく、電力変換装置を収納するケースにおける電力変換装置の第１の導電部材に締結される第２の導電部材の挿入用の開口部を小さくすることができる。また、ナット収容部材の凹部にナットが嵌め込まれているので、ボルトのナットへの螺入時に発生する切り粉はナット収容部材から外部に出ることを防止して切り粉対策を講じることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電気機器において、前記電流センサと前記ナット収容部材とを一体化したことを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、電流センサとナット収容部材とが一体化されているので、部品管理が容易となる。
【００１２】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の電気機器において、前記第１の導電部材および前記第２の導電部材は、バスバーであるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電力変換装置を収納するケースにおける電力変換装置の第１の導電部材に締結される第２の導電部材の挿入用の開口部を小さくすることができるとともに切り粉対策を講じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本実施形態におけるパワーコントロールユニットの一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図２】パワーコントロールユニットの一部下面図。
【図３】パワーコントロールユニットの分解斜視図。
【図４】パワーコントロールユニットの電気的構成を示す回路図。
【図５】（ａ）はパワーコントロールユニットの内部バスバーの先端部における正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。
【図６】パワーコントロールユニットの内部の一部を示す分解斜視図。
【図７】（ａ）は背景技術を説明するためのパワーコントロールユニットの分解斜視図、（ｂ）はパワーコントロールユニットの一部断面図、（ｃ）は入出力バスバーの先端部を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）には、本実施形態における電気機器としての車両用のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１０の一部正面図を示す。図１（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面を図１（ｂ）に示す。図２にはパワーコントロールユニット１０の一部下面図を示す。さらに、図３には、パワーコントロールユニット１０の分解斜視図を示す。図４には、パワーコントロールユニット１０の電気的構成を示す。
【００１６】
パワーコントロールユニット１０は、電力変換装置としてのインバータ２０（図４参照）と、図１に示す３本の出力バスバー３０と、３つのボルト４０と、３つのナット５０と、３つの電流センサ６０と、３つのナット収容箱７０を備えている。
【００１７】
図４に示すようにインバータ２０には、バッテリ８０と負荷としての三相モータ９０が接続され、インバータ２０はモータ９０を三相交流で駆動する。
また、インバータ２０におけるモータ９０へのＵ，Ｖ，Ｗ相の各出力ラインには電流センサ６０がそれぞれ設けられ、制御回路２１は電流センサ６０によって検出された電流値に基づいて出力を制御する。
【００１８】
電力変換装置としてのインバータ２０が図１のケース１１内に収納されている。ケース１１は箱型をなしている。
インバータ２０は第１の導電部材としての３本の内部バスバー２５を有している。内部バスバー２５は、ケース１１内において下方に延びている。内部バスバー２５は断面が長方形の帯板であり、直線的に延設されている。
【００１９】
負荷としてのモータ９０がケース１１外に配置され、第２の導電部材としての３本の出力バスバー３０がモータ９０にケーブルやコネクタ等を介して繋がっており、出力バスバー３０を用いてケース１１内のインバータ２０と接続される。出力バスバー３０は断面が長方形の帯板であり、直線的に延設されている。
【００２０】
図２に示すように、箱型のケース１１の底板部には、出力バスバー３０を挿入するための開口部１１ａが形成されている。ケース１１の開口部１１ａは長方形状をなし、短辺の長さ、即ち、開口部１１ａの幅Ｗ１は出力バスバー３０の厚さよりも若干大きくなっている。この開口部１１ａを通して出力バスバー３０が下方からケース１１内に挿入され、出力バスバー３０の先端側がケース１１内に延びている。
【００２１】
図５，６に示すように、内部バスバー２５の先端部にはボルト挿通用の貫通孔２５ａが形成されている。同様に、図６に示すように、出力バスバー３０の先端部にはボルト挿通用の貫通孔３０ａが形成されている。
【００２２】
ケース１１内において、ボルト４０が出力バスバー３０の貫通孔３０ａおよび内部バスバー２５の貫通孔２５ａを通っている（内部バスバー２５および出力バスバー３０を貫通している）。ボルト４０は、図３等に示すケース１１の開口部（ねじ止め用穴）１１ｂを通して後記するナット５０に螺入されている。よって、ケース１１内において、ボルト４０がナット５０に螺入されて内部バスバー２５と出力バスバー３０とが締結され、これにより、内部バスバー２５と出力バスバー３０とが電気的に接続されている。
【００２３】
ケース１１内には３つの電流センサ６０が配置されている。各電流センサ６０は各内部バスバー２５の先端部を貫通する状態で配置されている。各電流センサ６０はケース１１内に配置された部材に支持されている。電流センサ６０により内部バスバー２５に流れる電流が検出される。
【００２４】
ケース１１内において、図５に示すように、各電流センサ６０にはナット収容部材としてのナット収容箱７０がそれぞれ固定されている。ナット収容箱７０は樹脂よりなり、直方体をなしている。ナット収容箱７０には凹部７１が形成され、凹部７１は六角形状をなしている。この凹部７１に六角ナット５０が嵌め込まれ、ナット収容箱７０にナット５０を収容した構成となっている。凹部７１はその深さがナット５０の厚さよりも大きくなっている。ナット収容箱７０における凹部７１の開口部には内部バスバー２５が当該凹部７１の開口部を塞ぐように配置される。このとき、内部バスバー２５の貫通孔２５ａが凹部７１の開口部に位置している。
【００２５】
このように電流センサ６０に固定されたナット収容箱７０にナット５０がボルト４０を螺入可能な状態で埋め込まれている。また、本実施形態では、電流センサ６０とナット収容箱７０とは一体化されている。
【００２６】
パワーコントロールユニット１０の組み立ては次のようになる。
インバータ２０の内部バスバー２５がケース１１内において先端側が下方を向くように延びている。また、ケース１１内において内部バスバー２５に流れる電流を検出する電流センサ６０が配置されている。この電流センサ６０にナット収容箱７０が固定され、ナット収容箱７０においてナット５０が収容されている。
【００２７】
そして、ケース１１外に配置されたモータ９０に出力バスバー３０がケーブルやコネクタ等を介して繋がっており、出力バスバー３０がケース１１の開口部１１ａを通してケース１１内に挿入される。さらに、図６に示すように、ケース１１内においてボルト４０が出力バスバー３０の貫通孔３０ａおよび内部バスバー２５の貫通孔２５ａを通り（出力バスバー３０および内部バスバー２５を貫通し）、ナット５０に螺入される。これにより、内部バスバー２５と出力バスバー３０とが締結される。その結果、内部バスバー２５と出力バスバー３０とが電気的に接続される。
【００２８】
このように、出力バスバー３０にナットを設ける必要がない。その結果、インバータ２０を収納するケース１１におけるインバータ２０の内部バスバー２５に締結される出力バスバー３０の挿入用の開口部１１ａの幅Ｗ１（図２参照）を小さくすることができる。
【００２９】
また、ボルト４０のナット５０への螺入時に切り粉が発生するが、凹部７１はナット５０よりも深く形成されており、切り粉はナット収容箱７０の凹部７１の内部に溜まる。よって、外に切り粉は出ない。つまり、ナット収容箱７０にナット５０が収容されているので、ボルト４０のナット５０への螺入時に発生する切り粉はナット収容箱７０から外部に出ることを防止して切り粉対策を講じることができる。
【００３０】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）樹脂製のナット収容箱７０を作り、このナット収容箱７０にナット５０を挿入し、ナット収容箱７０を電流センサ６０に取り付けた。これにより、ケース１１における開口部１１ａの幅Ｗ１を縮小することができる。また、切り粉対策としてケース内部において他の部品との間に壁を設けたりカバーを設ける必要がない。これにより、切り粉対策用のコスト低減を図ることができるとともに、切り粉対策分だけのパワーコントロールユニット１０のサイズを減らすことができる。
【００３１】
（２）電流センサ６０とナット収容箱７０とは一体化されているので、部品管理が容易である。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００３２】
・電流センサ６０とナット収容箱７０とを一体化したが、別体でもよい。このとき、ナット収容箱７０の電流センサ６０への取り付けは、ボルト締めでもよいし、他にも、嵌合による固定でもよい。
【００３３】
・ナット収容箱７０にナット５０をインサートして一体成型してもよい。このとき、ナットは袋ナットであってもよい。
・電流センサ６０の蓋とナット収容箱７０を兼用してもよい。この場合、更にコスト低減を図ることができる。
【００３４】
・負荷であるモータ９０をインバータ２０に接続する場合について説明したが、電源としてのバッテリ８０を接続する場合に適用してもよい。他にも、負荷であるモータ９０および電源としてのバッテリ８０を接続する場合に適用してもよい。要は、第２の導電部材（入出力バスバー）は、ケース１１外に配置された負荷および電源の少なくとも一方に繋がり、ケース１１の開口部１１ａを通してケース１１内に延びるものであればよい。
【００３５】
・上記実施形態ではケース１１の下面から出力バスバー３０を挿入する構成としたが、これに限ることはなく、ケース１１の下面以外、例えば側面から出力バスバー３０を挿入する構成としてもよい。
【００３６】
・電力変換装置としてインバータを用いた場合に適用したがこれに限るものではない。例えば電力変換装置としてコンバータを用いてもよい。
・電気機器として車両のパワーコントロールユニットに適用したが、車両のパワーコントロールユニット以外の電気機器に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０…パワーコントロールユニット、１１…ケース、１１ａ…開口部、２０…インバータ、２５…内部バスバー、３０…出力バスバー、４０…ボルト、５０…ナット、６０…電流センサ、７０…ナット収容箱、９０…モータ。
【図１】
0005418382.tif 000002
【図２】
0005418382.tif 000003
【図３】
0005418382.tif 000004
【図４】
0005418382.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005418382.tif 000008