(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換部を有する装置本体部（１０）を収容すると共に開口部（２１）を備えたケース本体（２）と、
該ケース本体の上記開口部を塞ぐ蓋体（３）と、
上記ケース本体に固定された第１基板（４１）と、
上記蓋体に固定された第２基板（４２）と、
上記第１基板及び上記第２基板に固定されると共に上記第１基板と上記第２基板とを電気的に接続する接続部材（５）と、を有し、
上記接続部材は、上記ケース本体から上記蓋体を取り外した際に、分断されるよう構成されており、
上記接続部材は、上記第１基板に取り付けられた第１コネクタ（５１）と、上記第２基板に取り付けられた第２コネクタ（５２）とからなり、上記第１コネクタと上記第２コネクタとは、互いに着脱可能に嵌合されており、
上記第１コネクタは上記第１基板に固定され、上記第２コネクタは上記第２基板に固定されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記接続部材は、上記ケース本体から上記蓋体を取り外した際に、上記第１基板又は上記第２基板から外れるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記接続部材は、上記第１基板と上記第２基板とのいずれか一方から突出して、他方に接続されるリードピンからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記第１基板は、高電圧回路を形成してなり、上記第２基板は、低電圧回路を形成してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
上記第１コネクタは、上記第１基板における上記第２基板と対向する側の面に搭載され、固定されており、上記第２コネクタは、上記第２基板における上記第１基板と対向する側の面に搭載され、固定されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換部を有する装置本体部を収容すると共に開口部を備えたケース本体と、ケース本体の開口部を塞ぐ蓋体とを有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ等の電力変換装置として、ケース内に電力変換部を有する装置本体部を収容してなるものがある。ケースは、例えば、開口部を備えたケース本体と、ケース本体の開口部を塞ぐ蓋体とを有する。
特許文献１に開示された電気機器においては、安全性確保のために、ケース本体と蓋体との間にインターロック機構が設けられている。インターロック機構は、ケース本体に設けられた待受けコネクタと、蓋体に設けられたインターロックコネクタとからなる。そして、蓋体をケース本体から外したとき、待受けコネクタとインターロックコネクタとの接続が解除されてインターロックがかかることで、電源供給が遮断されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４８４１５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、上記特許文献１に開示されたインターロック機構は、ケース本体に待受けコネクタを設けると共に、蓋体にインターロックコネクタを設ける必要がある。つまり、インターロック機構のためだけに、短絡回路及びそれに伴う構造を設ける必要がある。それゆえ、構造の複雑化を招くと共に、高コスト化につながっていた。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構成にてインターロック機能を安価に実現することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、電力変換部を有する装置本体部を収容すると共に開口部を備えたケース本体と、
該ケース本体の上記開口部を塞ぐ蓋体と、
上記ケース本体に固定された第１基板と、
上記蓋体に固定された第２基板と、
上記第１基板及び上記第２基板に固定されると共に上記第１基板と上記第２基板とを電気的に接続する接続部材と、を有し、
上記接続部材は、上記ケース本体から上記蓋体を取り外した際に、分断されるよう構成されており、
上記接続部材は、上記第１基板に取り付けられた第１コネクタと、上記第２基板に取り付けられた第２コネクタとからなり、上記第１コネクタと上記第２コネクタとは、互いに着脱可能に嵌合されており、
上記第１コネクタは上記第１基板に固定され、上記第２コネクタは上記第２基板に固定されていることを特徴とする電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置は、ケース本体に固定された第１基板と、蓋体に固定された第２基板とを有し、上記接続部材が、第１基板及び第２基板に固定されている。それゆえ、ケース本体から蓋体を取り外した際には、接続部材が第１基板又は第２基板から外れたり、接続部材が分断されたりすることにより、接続部材を介した第１基板と第２基板との電気的接続が解除される。これにより、インターロック機能を働かせて、電力変換装置への電力供給を停止させることができる。
【０００８】
そして、上記接続部材は、第１基板と第２基板との電気的接続を行うものであり、インターロック機能専用の構成とする必要がない。つまり、上記態様は、第１基板と第２基板との電気的接続のために元々必要である接続部材を、ケース本体と蓋体とが外れた際のインターロック機能にも利用できるようにしたものである。これにより、簡易な構成にてインターロック機能を安価に実現することが可能となる。
【０００９】
以上のごとく、上記態様によれば、簡易な構成にてインターロック機能を安価に実現することができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における、電力変換装置の断面図。
【図２】実施形態１における、電力変換装置の平面図。
【図３】実施形態１における、接続部材周辺の一部断面斜視図。
【図４】実施形態１における、ケース本体から蓋体を外した状態の断面説明図。
【図５】実施形態２における、電力変換装置の断面説明図。
【図６】実施形態２における、ケース本体から蓋体を外した状態の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
電力変換装置の実施形態につき、図１〜図４を用いて説明する。
電力変換装置１は、図１に示すごとく、ケース本体２と、蓋体３と、ケース本体２に固定された第１基板４１と、蓋体３に固定された第２基板４２と、接続部材５と、を有する。
【００１２】
ケース本体２は、電力変換部を有する装置本体部１０を収容すると共に開口部２１を備えている。蓋体３は、ケース本体２の開口部２１を塞ぐ。
接続部材５は、第１基板４１及び第２基板４２に固定されると共に第１基板４１と第２基板４２とを電気的に接続している。
【００１３】
本実施形態の電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータとすることができる。例えば、電力変換装置１は、直流電源と交流回転電機との間において、電力の変換を行うことができるよう構成されている。
【００１４】
ケース本体２の内部には、第１基板４１を固定するためのボス２２が複数設けられている。これら複数のボス２２に対して、第１基板４１が、ネジ２３によって締結固定されている。これにより、第１基板４１はケース本体２に固定されている。第１基板４１は、第１基板４１の法線方向が、ケース本体２の開口部２１の開口方向を向くように配設されている。
【００１５】
また、蓋体３の内側には、第２基板４２を固定するためのボス３２が複数設けられている。これら複数のボス３２に対して、第２基板４２が、ネジ３３によって締結固定されている。これにより、第２基板４２は蓋体３に固定されている。本実施形態において、蓋体３は、ケース本体２と反対側に窪んだ凹状空間３５を有している。該凹状空間３５に、ボス３２が形成されており、凹状空間３５に第２基板４２が配設されている。第２基板４２は、第２基板４２の法線方向が、ケース本体２との対向方向を向くように配設されている。また、第２基板４２は、蓋体３の天板３１と平行に配置されている。
【００１６】
ケース本体２及び蓋体３は、それぞれ金属からなる。ケース本体２は、開口部２１の外周にフランジ部２４を有する。蓋体３も、その外周にフランジ部３４を有する。図１、図２に示すごとく、ケース本体２と蓋体３とは、互いに重ね合されたフランジ部２３、２４における複数箇所において、ネジ１２によって締結されている。
【００１７】
図１に示すごとく、第１基板４１と第２基板４２とは、互いに対向配置されており、互いに平行に配設されている。そして、第１基板４１と第２基板４２とを接続する接続部材５が、第１基板４１及び第２基板４２の法線方向に立設されている。接続部材５は、第１基板４１と第２基板４２とのいずれか一方から突出して、他方に接続されるリードピンからなる。本実施形態においては、接続部材５であるリードピンは、第１基板４１から突出して、第２基板４２に接続されている。
【００１８】
より具体的には、図１、図３に示すごとく、接続部材５は、第１基板４１に実装された実装部品１３から突出したリードピンである。なお、リードピンについて、第１基板４１から突出するとは、第１基板４１に固定された実装部品等から突出することも含む意味である。
【００１９】
そして、この接続部材５であるリードピンは、第２基板４２に設けられたスルーホール４２１に挿通されている。接続部材５は、第２基板４２におけるスルーホール４２１の周囲のランドパターンに、ハンダ１４によって接続されている。これにより、接続部材５は、第２基板４２に、電気的に接続されると共に、固定される。
【００２０】
また、実装部品１３は、第１基板４１に電気的に接続されると共に固定されている。これにより、接続部材５は、第１基板４１と第２基板４２との双方に固定されていると共に、電気的に接続されている。また、接続部材５は複数本配設されている。複数本の接続部材５は、互いに平行に立設している。
【００２１】
図１に示すごとく、ケース本体２には、装置本体部１０の一部を構成する複数の半導体モジュール１１が収容されている。装置本体部１０は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を内蔵した半導体モジュール１１を有する。半導体モジュール１１の制御端子１１１は、第１基板４１に接続されている。複数の半導体モジュール１１は、第１基板４１を挟んで第２基板４２と反対側に配設されている。複数の半導体モジュール１１は、複数の冷却管１５と共に積層されている。これにより、各半導体モジュール１１は、両面から放熱することができるよう構成されている。ケース本体２には、第１基板４１や半導体モジュール１１以外にも、コンデンサやリアクトル等、装置本体部１０を構成する種々の電子部品が収容されているが、それらの図示を省略している。なお、装置本体部１０の構成は、特に限定されるものではない。
【００２２】
第１基板４１は、高電圧回路を形成してなり、第２基板４２は、低電圧回路を形成してなる。第１基板４１には、半導体モジュール１１のスイッチング駆動を行うための駆動回路（高電圧回路に相当する。）が形成されている。また、第２基板４２には、各種センサからの信号に基づいて、駆動回路を制御する制御回路（低電圧回路に相当する。）が形成されている。高電圧回路である駆動回路に半導体モジュール１１の制御端子１１１が接続されている。
【００２３】
本実施形態において、接続部材５を備えた上述の実装部品１３は、複数の接続部材５を部分的に樹脂モールドしてなる部品である。第２基板４２の制御回路からの信号電流が、実装部品１３の接続部材５を介して、第１基板４１側へ送られる。そして、第１基板４１に実装されたフォトカプラ（図示略）を介して、制御回路からの信号が駆動回路に送られるよう構成されている。すなわち、フォトカプラによって、低電圧回路である制御回路と、高電圧回路である駆動回路とは、電気的に絶縁されている。
【００２４】
複数の接続部材５に隣接する位置には、図３に示すごとく、位置決めピン１３１が立設している。すなわち、位置決めピン１３１は、第１基板４１から第２基板４２側へ向かって立設しており、第２基板４２に設けられた位置決め孔１３２に挿入されている。これにより、第１基板４１と第２基板４２との位置決めを容易に行うことができ、複数の接続部材５を、第２基板４２における複数のスルーホール４２１に容易に挿通させることができる。なお、本実施形態においては、位置決めピン１３１は、実装部品１３の一部から突出している。また、図３において、位置決めピン１３１は１本描かれているのみであるが、２本設けることが好ましい。
【００２５】
また、図１〜図３に示すごとく、蓋体３の天板３１には、第２基板４２における複数のスルーホール４２１に向かって開口した開口窓３１１が形成されている。すなわち、開口窓３１１は、複数の接続部材５が配置される領域に向かって開口している。開口窓３１１は、天板３１にネジ（図示略）によって取り付けられる小蓋３１２によって塞がれている。
【００２６】
接続部材５は、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、第１基板４１又は第２基板４２から外れるよう構成されている。本実施形態においては、図４に示すごとく、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、接続部材５が第２基板４２から外れるよう構成されている。すなわち、接続部材５と第２基板４２とは、両者を接続するハンダ１４（図１参照）において外れるよう構成されている。
【００２７】
すなわち、図４に示すごとく、第１基板４１はケース本体２に固定されており、ケース本体２と一体化されている。一方、第２基板４２は蓋体３に固定されており、蓋体３と一体化されている。それゆえ、蓋体３がケース本体２から取り外されて、蓋体３がケース本体２から離れる方向に動いた場合、第２基板４２は第１基板４１から離れる方向に動くこととなる。このとき、第１基板４１と第２基板４２との双方に固定された接続部材５、接続部材５と第１基板４１との固定部、及び接続部材５と第２基板４２との固定部には、応力が作用することとなる。本実施形態においては、これらのうち、最も強度の低い箇所が、接続部材５と第２基板４２との固定部であるハンダ１４の部分となっており、このハンダ１４において、接続部材５が第２基板４２から外れるようになっている。
【００２８】
次に、電力変換装置１の組立方法につき、以下に説明する。
ケース本体２に、半導体モジュール１１等の装置本体部１０の構成部品を固定すると共に、第１基板４１を固定する。これにより、本体ユニット２０を形成する（図４参照）。この時点で、接続部材５は、本体ユニット２０に設けられている。
一方、蓋体３に第２基板４２を固定することにより、蓋体ユニット３０を形成する（図４参照）。
【００２９】
そして、図１、図２に示すごとく、ケース本体２の開口部２１を塞ぐように、蓋体ユニット３０を本体ユニット２に組み付ける。このとき、本体ユニット２０に設けられた接続部材５を、第２基板４２のスルーホール４２１に挿通させる。具体的には、第１基板４１から突出した位置決めピン１３１（図３）を、第２基板４２の位置決め孔に挿通させることで、第１基板４１及び第２基板４２の広がり方向の位置決めを行ったうえで、複数の接続部材５を複数のスルーホール４２１にそれぞれ挿通させる。
【００３０】
次いで、フランジ２４、３４において、ネジ１２を締結することにより、蓋体３をケース本体２に固定する。次いで、蓋体３の開口窓３１１から、接続部材５と第２基板４２との間のハンダ付けを行う。次いで、小蓋３１２を蓋体３に取り付けて、開口窓３１１を塞ぐ。
以上により、図１に示すごとく、電力変換装置１が組み立てられる。
【００３１】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１は、ケース本体２に固定された第１基板４１と、蓋体３に固定された第２基板４２とを有し、接続部材５が、第１基板４１及び第２基板４２に固定されている。それゆえ、ケース本体２から蓋体３を取り外した際には、接続部材５が第２基板４２から外れることにより、接続部材５を介した第１基板４１と第２基板４２との電気的接続が解除される。これにより、インターロック機能を働かせて、電力変換装置１への電力供給を停止させることができる。
【００３２】
例えば、第１基板４１と第２基板４２との間の電気的接続が外れたとき、第１基板４１と第２基板４２との間の信号電流が遮断されるため、これを制御部が検知して、電源から電力変換装置１への電力供給を停止させることができる。すなわち、第１基板４１と第２基板４２との間の信号電流の遮断を検知したとき、電源と電力変換装置１との間に設けられたシステムメインリレーを遮断させる。あるいは、このとき、システムメインリレーを遮断させると共に、半導体モジュール１１のスイッチング素子のスイッチングをすべてオフとすることで、電力変換装置１をシャットダウンするようにしてもよい。
【００３３】
そして、接続部材５は、第１基板４１と第２基板４２との電気的接続を行うものであり、インターロック機能専用の構成とする必要がない。つまり、上記電力変換装置１は、第１基板４１と第２基板４２との電気的接続のために元々必要である接続部材５を、ケース本体２と蓋体３とが外れた際のインターロック機能にも利用できるようにしたものである。これにより、簡易な構成にてインターロック機能を安価に実現することが可能となる。
【００３４】
また、接続部材５は、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、第２基板４２から外れるよう構成されている。これにより、円滑にインターロック機能を働かせることができる。また、第１基板４１及び第２基板４２等の損傷を抑制することができる。
また、接続部材５はリードピンからなるため、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、第１基板４１と第２基板４２との電気的接続が円滑に遮断されるようにすることが容易となる。
【００３５】
第１基板４１は高電圧回路を形成してなり、第２基板４２は低電圧回路を形成してなる。すなわち、蓋体３に固定された第２基板４２が低電圧回路を形成してなる基板であるため、電力変換装置１の組み立てが容易な構成としやすくなる。上述のように、蓋体３に開口窓３１１を設けることにより、接続部材５を第２基板４２に接続する作業を行うことが可能となる。仮に、第２基板４２に高電圧回路が形成されている場合、開口窓３１１を設けることは困難であり、接続部材５としてのリードピンを第２基板４２に接続する構成にて、電力変換装置１を構成することが困難となる。それゆえ、第２基板４２が低電圧回路を形成してなる基板である場合には、電力変換装置１の組み立てが容易となりやすい。
【００３６】
以上のごとく、本実施形態によれば、簡易な構成にてインターロック機能を安価に実現することができる電力変換装置を提供することができる。
【００３７】
（実施形態２）
本実施形態の電力変換装置１は、図５、図６に示すごとく、接続部材５を一対のコネクタによって構成したものである。
すなわち、接続部材５は、第１基板４１に取り付けられた第１コネクタ５１と、第２基板４２に取り付けられた第２コネクタ５２とからなる。第１コネクタ５１と第２コネクタ５２とは、互いに着脱可能に嵌合されている。
【００３８】
第１コネクタ５１は、第１基板４１における第２基板４２と対向する側の面に搭載されて、固定されている。そして、第１コネクタ５１は、その接続端５１１が第２基板４２側を向くように配設されている。
第２コネクタ５２は、第２基板４２における第１基板４１と対向する側の面に搭載されて、固定されている。そして、第２コネクタ５２は、その接続端５２１が第１基板４１側を向くように配設されている。
これにより、第１コネクタ５１と第２コネクタ５２とは、第１基板４１と第２基板４２との対向方向、すなわち、ケース本体２と蓋体３との並び方向において、互いに着脱可能に接続されている。
【００３９】
そして、接続部材５は、図６に示すごとく、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、分断されるよう構成されている。つまり、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、第１コネクタ５１と第２コネクタ５２との嵌合が外れる。
その他は、実施形態１と同様である。実施形態１における符号と同じ符号は、同一の構成要素等を示すものであって、先行する説明を参照する
【００４０】
本実施形態の場合には、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、接続部材５が分断される。そのため、第１基板４１及び第２基板４２に損傷を与えることなく、円滑に第１基板４１と第２基板４２との電気的接続を遮断して、インターロック機能を働かせることができる。
【００４１】
また、接続部材５は第１コネクタ５１と第２コネクタ５２とからなるため、ケース本体２から蓋体３を取り外した際には、第１コネクタ５１と第２コネクタ５２との嵌合が外れることにより、円滑に第１基板４１と第２基板４２との電気的接続が遮断される。また、蓋体３をケース本体２に固定した後に、接続部材５を第２基板４２にハンダ付け等をする必要もないため、蓋部３に開口窓（図１等の符号３１１参照）を設ける必要もない。その結果、簡素な構成にて、電力変換装置１を構成することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４２】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、実施形態１において、ケース本体２から蓋体３を取り外した際に、リードピンからなる接続部材５自体が分断されるように構成してもよい。すなわち、実施形態１における接続部材５を構成するリードピンにおいて、長手方向の一部に強度の低い部位を設けておき、当該部位において断線するように構成してもよい。
【００４３】
あるいは、実施形態１又は実施形態２において、第１基板４１又は第２基板４２における接続部材５を固定した箇所の周囲に、比較的強度の低い箇所を設けておき、当該箇所が破断するように構成してもよい。
【００４４】
また、上記実施形態においては、電力変換装置としてインバータを示したが、本発明の電力変換装置は、これに限られず、ＤＣ−ＤＣコンバータ等、他の電力変換装置とすることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１  電力変換装置
１０  装置本体部
２  ケース本体
２１  開口部
３  蓋体
４１  第１基板
４２  第２基板
５  接続部材
【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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