(57)【要約】【課題】装置が実装されるシステムが大型化することを抑制することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、金属基板と、金属基板に搭載される端子と、を備え、端子は、金属基板に搭載された部分から前記金属基板の延在方向に金属基板からはみ出るように延出する第１延出部と、第１延出部の金属基板からはみ出た部分から、前記第１延出部を支持するように、端子の金属基板に搭載された部分に対して金属基板側に延出する第２延出部と、を有する。【選択図】図２
2019134544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
前記金属基板に搭載される端子と、
を備え、
前記端子は、
前記金属基板に搭載された部分から前記金属基板の延在方向に前記金属基板からはみ出るように延出する第１延出部と、
前記第１延出部の前記金属基板からはみ出た部分から、前記第１延出部を支持するように、前記端子の前記金属基板に搭載された部分に対して前記金属基板側に延出する第２延出部と、
を有する、
電力変換装置。
【請求項２】
前記端子の重心は、前記第１延出部における前記金属基板からはみ出た部分に位置する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２延出部は、前記第２延出部の延在方向に突出する２以上の突起を有する、
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１延出部における前記金属基板からはみ出た部分には、前記端子を筐体に固定するためのネジを挿通可能な貫通孔が形成される、
請求項１〜３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２延出部の先端は、前記金属基板における前記端子の取付面よりも、前記第２延出部の延在方向に突出している、
請求項１〜４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第２延出部の先端は、前記金属基板における前記端子の取付面とは反対側の面よりも、前記第２延出部の延在方向に突出している、
請求項１〜５の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記端子の厚さは、前記端子の電流容量が前記端子に入出力される電流量を許容可能なうちで最低となる厚さである、
請求項１〜６の何れか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属基板と、電力線に接続される電力線接続用端子とを有する電力変換装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数の電力線接続用端子のそれぞれに、金属基板の上面にはんだ付けされる取付部と、取付部から上方向に突出し、電力線が接続される端子部とが設けられた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、電力線接続用端子が金属基板から上方向に突出しているため、金属基板より上側の部分に一定のスペースを確保する必要があり、装置が実装されるシステムが大型化するおそれがあった。
【０００５】
本開示の目的は、装置が実装されるシステムが大型化することを抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る電力変換装置は、
金属基板と、
前記金属基板に搭載される端子と、
を備え、
前記端子は、
前記金属基板に搭載された部分から前記金属基板の延在方向に前記金属基板からはみ出るように延出する第１延出部と、
前記第１延出部の前記金属基板からはみ出た部分から、前記第１延出部を支持するように、前記端子の前記金属基板に搭載された部分に対して前記金属基板側に延出する第２延出部と、
を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、装置が実装されるシステムが大型化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施の形態に係る電力変換装置を示す図である。
【図２】電力変換装置における端子部分の拡大図である。
【図３】電力変換装置における端子部分の側面図である。
【図４】治具に装着された電力変換装置を示す図である。
【図５】図４における治具の孔部分の断面図である。
【図６】筐体に実装された電力変換装置を示す図である。
【図７】図６における筐体のボス部分の断面図である。
【図８】電力変換装置における端子部分の側面図である。
【図９】電力変換装置における端子部分の側面図である。
【図１０】電力変換装置における端子部分の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る電力変換装置１を示す図である。
【００１０】
なお、図１では、図１における右斜め下側を「前」とし、左斜め上側を「後」とし、右斜め上側を「右」とし、左斜め下側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。また、以下の説明では、金属基板１０の延在方向を前後方向に沿った方向と定義する。
【００１１】
図１に示すように、電力変換装置１は、例えば、車両等に搭載されたバッテリーから入力された電力を、モータ等の出力先に適した電力に変換するインバータである。電力変換装置１は、金属基板１０と、複数の端子２０と、複数の半導体素子（不図示）とを備える。
【００１２】
金属基板１０は、例えばアルミニウム等の金属層上に、回路パターンの層等が配置された基板である。金属層と回路パターンの層との間には、金属層と回路パターンの層とを絶縁する絶縁層が設けられる。
【００１３】
複数の端子２０は、電力線に接続される端子であり、金属基板１０の上面１０Ａ上に設けられる。複数の端子２０は、金属基板１０の長手方向における前側の端部に２つ、後側の端部に３つ設けられている。
【００１４】
金属基板１０の前側の端部に設けられた２つの端子２０は、金属基板１０の回路パターンに電力を入力するための端子である。金属基板１０の後側の端部に設けられた３つの端子２０は、金属基板１０の回路パターンから電力を出力するための端子である。
【００１５】
なお、複数の端子２０のそれぞれは、全て同様の構成であるため、以下では、１つの端子２０についてのみ説明することとし、その他の端子２０については、その説明を省略する。
【００１６】
図２および図３に示すように、端子２０は、金属製の薄板部材であり、被取付部２１と、第１延出部２２と、第２延出部２３とを有する。
【００１７】
被取付部２１は、金属基板１０の上面１０Ａの端部に搭載される部分である。被取付部２１には、４つの孔２１Ａが形成されている。被取付部２１は、はんだ３０により、金属基板１０に接合される。具体的に、はんだ３０が、溶融して孔２１Ａ内に入り込み、その状態で固着することにより、被取付部２１と金属基板１０とが接合される。
【００１８】
これにより、金属基板１０と被取付部２１とを接合するはんだ３０がフィレット形状になりやすくなるので、端子２０と、金属基板１０の回路パターンとの接続を良好なものとすることができる。
【００１９】
第１延出部２２は、被取付部２１から金属基板１０の上面１０Ａの延在方向に延出する部分である。第１延出部２２は、端子２０が金属基板１０に搭載された際に、金属基板１０から一部がはみ出している。第１延出部２２には、後述するネジ５２を挿通可能な貫通孔２２Ａが形成される。
【００２０】
第２延出部２３は、第１延出部２２の被取付部２１と反対側の端部から下方に延出する。つまり、第２延出部２３は、第１延出部２２の金属基板１０からはみ出た側の端部から被取付部２１（端子２０の金属基板１０に搭載された部分）に対して金属基板１０側に延出する。
【００２１】
第２延出部２３は、幅方向の両端部からさらに下方（第２延出部２３の延在方向）に突出する２つの突起２３Ａを有する。突起２３Ａの先端部は、金属基板１０の上面１０Ａよりも下方に突出している。後述する治具４０を用いる場合には、この構成により、端子２０が自重により金属基板１０に対して傾くことを防止できる。
【００２２】
また、より詳細には、突起２３Ａの上下方向の長さは、金属基板１０の上下方向の長さ（金属基板１０の厚み）よりも長い。このような構成だと、第２延出部２３が極めて短い構成に比べて、端子２０を加工しやすくすることができる。
【００２３】
なお、第２延出部２３の金属基板１０の下面１０Ｂから下方への突出量は、後述する治具４０や筐体５０との関係に応じて適宜調整可能であるが、装置の小型化の観点から可能な限り小さくすることが好ましい。
【００２４】
第２延出部２３は、金属基板１０と端子２０とを接合させる工程において、端子２０が金属基板１０に対して傾くことを防止する。以下、金属基板１０と端子２０とを接合する工程について説明する。図４は、治具４０に装着された電力変換装置１を示す図である。図５は、図４における治具４０の孔４２部分の断面図である。
【００２５】
図４に示すように、金属基板１０と端子２０とを取り付ける際に、治具４０が用いられる。治具４０には、金属基板１０を配置可能な配置部４１と、第２延出部２３の突起２３Ａが入り込む孔４２とが形成されている。孔４２は、治具４０における、配置部４１に配置した金属基板１０に端子２０が配置された際の、第２延出部２３の突起２３Ａの位置に対応する位置に形成されている。
【００２６】
治具４０に配置される金属基板１０の、端子２０が配置される部分には、クリームはんだが印刷されている。
【００２７】
まず、治具４０の配置部４１に金属基板１０を配置し、金属基板１０における所望の位置に端子２０を配置する。このとき、端子２０は、金属基板１０の回路部品の実装面積を確保するため、金属基板１０の上面１０Ａに実装される部分を除く大部分が金属基板１０からはみ出すように配置される。そのため、端子２０の重心Ｇは、第１延出部２２における金属基板１０からはみ出た部分に位置する。そのため、端子２０を金属基板１０に実装する際に、端子２０が自重により金属基板１０に対して傾きやすい。
【００２８】
本実施の形態では、端子２０を金属基板１０上に配置した際に、第１延出部２２が第２延出部２３によって支持され、端子２０が金属基板１０に対して傾くことが抑制される。
【００２９】
具体的には、図５に示すように、端子２０を治具４０に配置する際に、孔４２に突起２３Ａを入れると、２つの突起２３Ａの間の凹部２３Ｂが、２つの孔４２の間の部分４３によって支持される。つまり、第２延出部２３により、第１延出部２２の被取付部２１と反対側の端部を支持するので、端子２０が金属基板１０に対して傾くことを防止することができる。
【００３０】
このように治具４０に配置された金属基板１０および端子２０は、リフロー工程等によりはんだ付けされる。この際に、端子２０が金属基板１０に対して傾くことが防止されるため、端子２０を金属基板１０に安定して配置することができ、ひいては金属基板１０と端子２０とをしっかりと接合させることができる。
【００３１】
また、２つの孔４２に２つの突起２３Ａが入り込むことにより、例えば、端子２０に、治具４０に対して回転しようとする力がかかっても、２つの突起２３Ａが、２つの孔４２の間の部分４３に接触することで、端子２０が回転することが規制される。これにより、端子２０が金属基板１０に接合される前に、端子２０が金属基板１０から外れることが抑制され、ひいては、金属基板１０と端子２０とを安定して接合させることができる。
【００３２】
また、第２延出部２３（２つの突起２３Ａ）があることにより、金属基板１０に対して端子２０の位置決めを正確に行うことができる。
【００３３】
また、第２延出部２３は、金属基板１０と端子２０とを接合させる工程以外に、電力変換装置１を筐体５０に組み付ける工程においても、電力変換装置１の位置決めを正確に行えるように作用する。以下、電力変換装置１を筐体５０に組み付ける工程について説明する。図６は、筐体５０に実装された電力変換装置１を示す図である。図７は、図６における筐体５０のボス５１部分の断面図である。なお、図６における方向は、図１における方向と同様である。
【００３４】
図６および図７に示すように、筐体５０には、電力変換装置１をネジ止めするためのボス５１が、金属基板１０の取付面５０Ａよりも上方に突出して設けられる。ボス５１の上端の位置は、金属基板１０が筐体５０の取付面５０Ａに配置された際における、端子２０の第１延出部２２に対応する位置である。
【００３５】
端子２０の第１延出部２２には、上述したように貫通孔２２Ａが形成されている。電力変換装置１は、貫通孔２２Ａにネジ５２が挿通されて、当該ネジ５２がボス５１にネジ止めされることで、筐体５０に固定される。また、電力変換装置１に電力を入出力する電力入出力端子６０が、端子２０上に配置され、ネジ５２により、端子２０と共締めされる。これにより、端子２０と電力入出力端子６０とが容易に接触する。
【００３６】
第２延出部２３が第１延出部２２における被取付部２１と反対側の端部から下方に突出しているので、例えば、電力変換装置１が、筐体５０に配置された後、図７における左側に位置ずれした際に、第２延出部２３がボス５１に衝突する。これにより、電力変換装置１の左方向への移動が規制されるので、電力変換装置１の筐体５０における位置決めを行いやすくなる。
【００３７】
また、第１延出部２２の長さは、筐体５０のボス５１との位置関係により決定されるが、第１延出部２２が比較的長く形成されると、外的振動や、端子２０に入出力される電流によって発生する熱に起因して、端子２０が金属基板１０から外れる可能性がある。
【００３８】
そのため、第１延出部２２の長さは、可能な限り短くすることが望ましい。例えば、第１延出部２２の長さは、ネジ５２が挿通される貫通孔２２Ａを形成可能な長さである。このようにすることで、第１延出部２２の長さを必要最低限の長さとすることができるので、外的振動や、端子２０に入出力される電流によって発生する熱に起因して、端子２０が金属基板１０から外れることを抑制することができる。
【００３９】
また、端子２０の厚さは、コスト削減の観点から、できるだけ薄いことが望ましい。例えば、端子２０の厚さは、端子２０が電力入出力端子６０において入出力される電流量を許容可能な電流容量を有する中で、最低値となる厚さである。このようにすることで、電力変換装置１を正常に動作させつつ、コストを削減することができる。
【００４０】
以上のように構成された本実施の形態によれば、端子２０の電力入出力端子６０に接続される第１延出部２２が、金属基板１０から水平方向にはみ出た位置に位置する。つまり、第１延出部２２が金属基板１０から垂直方向に突出していないため、電力変換装置１を筐体５０に実装する際に、電力変換装置１の上方のスペースを有効に活用することができる。すなわち、電力変換装置１が実装されるシステムが大型化することを抑制することができる。
【００４１】
また、端子２０が第１延出部２２から下方に突出する第２延出部２３を有するので、金属基板１０と端子２０とを接合させる工程において、金属基板１０に配置された端子２０の第１延出部２２における金属基板１０からはみ出た部分を、第２延出部２３により支持することができる。そのため、金属基板１０に対して端子２０が傾くことを防止することができる。
【００４２】
ところで、電力変換装置１の端子２０が金属基板１０に搭載された状態（図１等参照）において、電力変換装置１が平面上に配置された際、例えば、第１延出部２２に対して、外力が下向きに加わる場合がある。この際、第２延出部２３を有さない構成の場合、第１延出部２２が外力に起因して撓み変形したり、場合によっては、金属基板１０から端子２０が外れるおそれがある。
【００４３】
しかし、本実施の形態では、第２延出部２３が第１延出部２２を支持するように、第１延出部２２から下方に突出するので、外力が第１延出部２２に加わっても、第１延出部２２を第２延出部２３により支持することができる。その結果、外力に起因して端子２０が撓み変形したり、金属基板１０から端子２０が外れることを抑制することができる。
【００４４】
また、電力変換装置１を筐体５０に組み付ける工程において、例えば、電力変換装置１が、筐体５０に配置された後、図７における左側に位置ずれした際に、第２延出部２３がボス５１に衝突する。これにより、電力変換装置１の左方向への移動が規制されるので、電力変換装置１の筐体５０における位置決めを行いやすくなる。
【００４５】
ところで、金属基板１０は、金属層と回路パターンの層とが絶縁層により絶縁されているが、端子２０をネジにより金属基板１０とともに筐体５０に固定する構成の場合、ネジにより、金属層と回路パターンの層との絶縁が確保されない可能性がある。
【００４６】
しかし、本実施の形態では、端子２０がはんだ３０により金属基板１０に接合されるとともに、第１延出部２２の部分でネジ５２により筐体５０に固定される。そのため、金属基板１０における金属層と回路パターンの層との絶縁を確保することができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、第２延出部２３の先端部の位置は、金属基板１０の下面１０Ｂよりも下方に突出した位置であったが、本開示はこれに限定されず、例えば、図８に示すように、第２延出部２３の先端部の位置は、金属基板１０の下面１０Ｂの位置と同じ位置であっても良い。
【００４８】
また、図９に示すように、治具４０等との関係で、金属基板１０に対して端子２０が傾かない限り、第２延出部２３の先端部が、下面１０Ｂよりも下方に突出していなくても良い。
【００４９】
また、上記実施の形態では、第２延出部２３は、第１延出部２２の先端から下方に延びていたが、本開示はこれに限定されず、例えば、図１０に示すように、第１延出部２２の先端部ではない位置から下方に延びていても良い。
【００５０】
また、上記実施の形態では、端子２０が５個設けられていたが、本開示はこれに限定されず、電力変換装置１の用途に合わせた数だけ端子２０を設ければ良い。
【００５１】
また、上記実施の形態では、２つの突起２３Ａが第２延出部２３に設けられていたが、本開示はこれに限定されず、３つ以上の突起２３Ａが第２延出部２３に設けられていても良い。また、治具４０に対して端子２０が回転することを考慮しない場合、第２延出部２３には、１つの突起２３Ａのみが設けられるようにしても良いし、突起２３Ａが設けられていなくても良い。
【００５２】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本開示の電力変換装置は、装置が実装されるシステムが大型化することを抑制することが可能な電力変換装置として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  電力変換装置
１０  金属基板
１０Ａ  上面
１０Ｂ  下面
２０  端子
２１  被取付部
２１Ａ  孔
２２  第１延出部
２２Ａ  貫通孔
２３  第２延出部
２３Ａ  突起
２３Ｂ  凹部
３０  はんだ
４０  治具
４１  配置部
４２  孔
５０  筐体
５０Ａ  取付面
５１  ボス
５２  ネジ
６０  電力入出力端子
【図１】
2019134544.tif 000003
【図２】
2019134544.tif 000004
【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】
2019134544.tif 000009
【図８】
2019134544.tif 000010
【図９】
2019134544.tif 000011
【図１０】
2019134544.tif 000012