(57)【要約】【課題】  バスバーの形状や外部端子の構成に対する規制が少なく、防水対策を容易に、かつ安定した精度を得ることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】  スイッチング素子７を有するパワー基板６の上部に配設されスイッチング素子７を駆動制御する制御基板４と、パワー基板６の放熱を行うヒートシンク１０と、一端１ａをパワー基板６の各スイッチング素子７間に接続され他端１ｂに外部と接続するための外部端子１２を有するバスバー１と、バスバー１の電流により発生する磁束を集める空隙部３ａを有する集磁コア３と、集磁コア３の磁束を検出するとともに制御基板４に接続された磁気検出素子２と、バスバー１および集磁コア３は樹脂ケース８に一体成形され、バスバー１の一端１ａはベント部１１を介しパワー基板４と接続されているものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流と交流電流とを変換するスイッチング素子を有するパワー基板と、上記パワー基板の上部に配設され上記スイッチング素子と接続され上記スイッチング素子を駆動制御する制御基板と、上記パワー基板の下部に配設され上記パワー基板の放熱を行うヒートシンクと、一端を上記パワー基板の各スイッチング素子間に接続され他端に外部と接続するための外部端子を有するバスバーと、上記バスバーを囲うように配設され上記バスバーの電流により発生する磁束を集める空隙部を有する集磁コアと、上記集磁コアの磁束を検出するとともに上記制御基板に接続された磁気検出素子と、上記パワー基板および制御基板を外部から保護するために上記パワー基板および制御基板の外周を取り囲むように配設された樹脂ケースとを備えた電力変換装置において、上記バスバーおよび集磁コアは上記樹脂ケースに一体成形され、上記バスバーの一端は上記樹脂ケースから上記パワー基板側に露出してベント部を備えて上記パワー基板と接続され、上記バスバーの他端は上記樹脂ケースから外部側に露出して上記外部端子が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
上記樹脂ケースには、上記集磁コアにより形成される空隙部の磁路に鎖交する位置に位置決め穴が形成され、上記磁気検出素子は上記樹脂ケースに形成された位置決め穴に挿入して配設されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記集磁コアの空隙部は、上記制御基板と対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記集磁コアは複数の分割集磁コアにて形成され、上記バスバーの周囲を囲うように上記分割集磁コアを配設することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
上記バスバーの一部に、水平部に連続する略垂直方向部を有する曲げ構造箇所を形成し、上記バスバーの略垂直方向部に上記分割集磁コアを囲むようして配設することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の電力変換装置の製造方法において、上記樹脂ケースは、上記集磁コアと上記バスバーとを一体成形したバスバーアセンブリ部を構成し、上記バスバーアセンブリ部を上記樹脂ケースと一体成形して形成したことを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気検出素子を使用した電力変換装置および電力変換装置の製造方法に関し、特に、バスバーの形状や外部端子の構成に対する規制が少なく、防水対策を容易に、かつ安定した精度を得ることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車載用の電力変換装置に使用されていた電流センサー内蔵の電力変換装置は、導電部材のバスバー、磁気検出素子、バスバーを囲うように構成された集磁コア、電力変換装置の制御基板、磁気検出素子の出力信号及び電源を制御基板と電気的に接合するリード端子、バスバーと接続されるパワー基板、パワー基板上に実装されたスイッチング素子、電力変換装置全体を囲い成形された樹脂ケース、パワー基板の発熱を冷却し電力変換装置の構造の基盤となるヒートシンクにて成る。
【０００３】
従来の電力変換装置の組み立て方法は、樹脂ケースを成形後、集磁コアおよびバスバーを規定位置へ勘着し、その後樹脂ケースの一部となる防水用蓋を集磁コアおよびバスバー上に装着する。次に、磁気検出素子が実装されている制御基板を集磁コアの空隙部に磁気検出素子が配設されて組み立てられる。
【０００４】
次に従来の電流センサー内蔵の電力変換装置の動作について説明する。まず、バスバーの外部端子より外部の直流電源より供給された電力をパワー基板へ導入し、制御基板により駆動されるスイッチング素子で交流へ電力変換し、他のバスバーへ出力する。また、バスバーの外部端子より供給される交流電力を整流し、他のバスバーの外部端子より外部の直流電源へ出力する。この時、バスバーを流れる電流により発生する磁束を集磁コアに集め磁気検出素子で検出し、この検出値は制御基板において制御のパラメーターとして使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２７５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電流センサー内蔵の電力変換装置は以上のように構成されていたため、バスバーや集磁コアを樹脂ケースに組みたてるためは使用環境により完全防水仕様が要求されるような場合があり、その場合、防水処理を施す界面が複雑であり、また、集磁コアを樹脂ケースに後挿入されるため位置精度が悪く確実な保持をするための後工程でのカシメや樹脂固定等が必要であり、組立工程においてタイムロスおよびコストアップに繋がっていた。更に、制御基板に実装された磁気検出素子の集磁コアの空隙部に対する位置制度を向上することが困難である。その他、組み立て時において樹脂ケースに集磁コアやバスバーを通し組み付けるためバスバーの曲げ形状および外部端子部の形状に自由度が少なく、ボルトにて成る外部端子等の構成が難しい構造になっていた。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、バスバーの形状や外部端子の構成に対する規制が少なく、防水対策を容易に、かつ安定した精度を得ることができる電力変換装置および電力変換装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、直流電流と交流電流とを変換するスイッチング素子を有するパワー基板と、パワー基板の上部に配設されスイッチング素子と接続されスイッチング素子を駆動制御する制御基板と、パワー基板の下部に配設されパワー基板の放熱を行うヒートシンクと、一端をパワー基板の各スイッチング素子間に接続され他端に外部と接続するための外部端子を有するバスバーと、バスバーを囲うように配設されバスバーの電流により発生する磁束を集める空隙部を有する集磁コアと、集磁コアの磁束を検出するとともに制御基板に接続された磁気検出素子と、パワー基板および制御基板を外部から保護するためにパワー基板および制御基板の外周を取り囲むように配設された樹脂ケースとを備えた電力変換装置において、バスバーおよび集磁コアは樹脂ケースに一体成形され、バスバーの一端は樹脂ケースからパワー基板側に露出してベント部を備えてパワー基板と接続され、バスバーの他端は樹脂ケースから外部側に露出して外部端子が形成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の電力変換装置は、直流電流と交流電流とを変換するスイッチング素子を有するパワー基板と、パワー基板の上部に配設されスイッチング素子と接続されスイッチング素子を駆動制御する制御基板と、パワー基板の下部に配設されパワー基板の放熱を行うヒートシンクと、一端をパワー基板の各スイッチング素子間に接続され他端に外部と接続するための外部端子を有するバスバーと、バスバーを囲うように配設されバスバーの電流により発生する磁束を集める空隙部を有する集磁コアと、集磁コアの磁束を検出するとともに制御基板に接続された磁気検出素子と、パワー基板および制御基板を外部から保護するためにパワー基板および制御基板の外周を取り囲むように配設された樹脂ケースとを備えた電力変換装置において、バスバーおよび集磁コアは樹脂ケースに一体成形され、バスバーの一端は樹脂ケースからパワー基板側に露出してベント部を備えてパワー基板と接続され、バスバーの他端は樹脂ケースから外部側に露出して外部端子が形成されているので、バスバーの形状や外部端子の構成に対する規制が少なく、防水対策を容易に、かつ安定した精度を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態１における電流センサー内蔵の電力変換装置の一部を断面にて示す側面図、図２は図１に示した電流センサ内蔵の電力変換装置の制御基板を配設する前の状態の構成を示す斜視図である。図において、直流電流と交流電流とを変換するためのスイッチング素子７を上面に複数個配設するパワー基板６と、このパワー基板６の上部に配設され各スイッチング素子７と接続されスイッチング素子７を駆動制御する制御基板４と、パワー基板６の下部に配設されパワー基板６の発熱を放熱して冷却し、電力変換装置の構造の基盤と成るヒートシンク１０と、一端１ａをパワー基板６の各スイッチング素子７間に接続され他端１ｂに外部と接続するための外部端子１２を有するバスバー１と、バスバー１を囲むように配設し、バスバー１の電流により発生する磁束を集める空隙部３ａを制御基板４と対向する位置に形成されている集磁コア３と、この集磁コア３の磁束を検出するように空隙部３ａに配設され制御基板４に接続された磁気検出素子２と、パワー基板６および制御基板４を外部から保護するためにパワー基板６および制御基板４の外周を取り囲むように配設された樹脂ケース８とにて成る。
【００１１】
そして本実施の形態１においては、バスバー１および集磁コア３は樹脂ケース８にあらかじめ一体成形されている。そして、バスバー１の一端１ａは樹脂ケース８からパワー基板６側に露出してベント部１１を備えてパワー基板６と接続され、バスバー１の他端１ｂは樹脂ケース８から外部側に露出して外部端子１２が形成されている。そして、磁気検出素子２は出力信号及び電源得るために制御基板４と電気的に接合するリード端子４０にて接続されている。また、リード端子４０は制御基板４に固定されたガイド４２を介して制御基板４に固定されている。また、樹脂ケース８には集磁コア３により形成される空隙部３ａの磁路に鎖交する位置に位置決め穴８０が形成され、この位置決め穴８０に磁気検出素子２が挿入され配設されている。
【００１２】
次に上記のように構成された実施の形態１の電力変換装置の製造方法について説明する。まず、樹脂ケース８の成形時に集磁コア３およびバスバー１を成形用金型で位置決めして一体成形する。この時同時に、位置決め穴８０も成形される。次に、ヒートシンク１０上にスイッチング素子７が形成されているパワー基板６を載置する。次に、ヒートシンク１０上のパワー基板６の外周を囲むような形状にて形成された樹脂ケース８を載置する。そして、バスバー１とパワー基板６とは接続される。次に、位置決め穴８０に磁気検出素子２を挿入し、ガイド４２が装着された制御基板４を配設する。この際磁気検出素子２のリード端子４０はガイド４２により導かれ、制御基板４に半田付けされる。
【００１３】
そして、上記のように構成された実施の形態１の電力変換装置の動作は、まず、図示しない外部の直流電源より供給された電力をバスバー１の外部端子１２よりパワー基板６へ導入する。次に、制御基板４により駆動されるスイッチング素子７で交流へ電力変換して他のバスバー１の外部端子１２から外部へ出力する。また、バスバー１より供給される交流電力を整流し、他のバスバー１を介して直流電源へ出力する。この時、バスバー１を流れる電流により発生する磁束を集磁コア３に集め磁気検出素子２で検出して、その値を制御基板４上で制御のパラメーターとして使用する。
【００１４】
上記のように構成された実施の形態１の電力変換装置によれば、バスバーと集磁コアとは樹脂ケースに一体成形されいるため、バスバーに集磁コアを貫通する等の工程を省略して電力変換装置を組み立てることができる。このようにバスバーが樹脂ケースに一体に形成されることによりバスバーとパワー基板との応力緩和が懸念されるが、バスバーにベント部を備えているためこのベント部が応力緩和を担うことができる。また、磁気検出素子が位置決めされる位置決め穴が、あらかじめ樹脂ケース成形時に精密な金型で形成されているため、位置精度良く電力変換装置を組み立てることができる。またこの際、集磁コアの空隙部が制御基板と対向する位置に形成されているため、制御基板に接続するための磁気検出素子を簡便に配設することができる。
【００１５】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２における電流センサー内蔵の電力変換装置の一部を断面にて示す側面図、図４は図３に示した電流センサ内蔵の電力変換装置の制御基板を配設する前の状態の構成を示す斜視図、図５は図３に示した電流センサ内蔵の電力変換装置のバスバーアセンブリ部の構成を示した斜視図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。集磁コア３０はＣ型の分割集磁コア３１、３２にて構成され、バスバー１の水平部に連続する略垂直方向部１ｃを有する曲げ構造箇所の略垂直方向部１ｃを囲むように分割集磁コア３１、３２を配置して集磁コア３０を配設する。このような箇所に配設することにより、集磁コア３０に電流経路となるバスバー１が巻きつく構造を、３６０°を１ターンと考えると９０°すなわち１／４ターン分巻きつくこととなり、直線のバスバーより集磁効果が期待できる。また、このようにバスバーの曲げ構造箇所の前後の部分にて磁気検出素子２にて検出を行っているため、磁束密度に大きく関与する。
【００１６】
次に上記のように構成された実施の形態２の電力変換装置の製造方法について説明する。まず、バスバー１と分割集磁コア３１、３２から成る集磁コア３０とをあらかじめバスバーアセンブリ部１００として一体成形している。これは集磁コア３０が２個の部品である分割集磁コア３１、３２にて成るため、あらかじめ予備位置決め穴８２を有するように樹脂８１を用いて一体成形しておくことにより、後工程における樹脂ケース８形成時が簡便と成るためである。尚、上記実施の形態１においても同様に、バスバーと集磁コアとをあらかじめ一体成形し、バスバーアセンブリ部を構成した後樹脂ケースを一体成形するようにしてもよいことは言うまでもない。次に、上記実施の形態１と同様に樹脂ケース８の成形時に集磁コア３０およびバスバー１が一体成形されたバスバーアセンブリ部１００を成形用金型で位置決めして一体成形する。この時同時に、予備位置決め穴８２に連続する位置決め穴８０も成形される。次に、ヒートシンク１０上にスイッチング素子７が形成されているパワー基板６を載置する。次に、ヒートシンク１０上のパワー基板６の外周を囲むような形状にて形成された樹脂ケース８を載置する。そして、バスバー１とパワー基板６とは接続される。次に、位置決め穴８０に磁気検出素子２を挿入し、ガイド４２が装着された制御基板４を配設する。この際磁気検出素子２のリード端子４０はガイド４２により導かれ、制御基板４に半田付けされる。
【００１７】
上記のように構成された実施の形態２の電力変換装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、集磁コアが分割されているためバスバーを貫通させるという制約がなくなる。また、あらかじめ集磁コアとバスバーとを一体成形したバスバーアセンブリ部を構成するため、集磁コアおよびバスバーを樹脂ケースに一体成形する場合容易に形成することが可能となる。また、集磁コアを略垂直方向部に配設してるため集磁効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１における電流センサー内蔵の電力変換装置の一部を断面にて示す側面図。
【図２】図１に示した電流センサ内蔵の電力変換装置の制御基板を配設する前の状態の構成を示す斜視図。
【図３】この発明の実施の形態２における電流センサー内蔵の電力変換装置の一部を断面にて示す側面図。
【図４】図３に示した電流センサ内蔵の電力変換装置の制御基板を配設する前の状態の構成を示す斜視図。
【図５】図３に示した電流センサ内蔵の電力変換装置のバスバーアセンブリ部の構成を示した斜視図。
【符号の説明】
【００１９】
１  バスバー、１ａ  一端、１ｂ  他端、１ｃ  略垂直方向部、２  磁気検出素子、
３，３０  集磁コア、３ａ  空隙部、４  制御基板、６  パワー基板、
７  スイッチング素子、８  樹脂ケース、１０  ヒートシンク、１１  ベント部、
１２  外部端子、３１，３２  分割集磁コア、８０  位置決め穴、
１００  バスバーアセンブリ部。
【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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