(57)【要約】【課題】従来の電力変換装置は、車両への搭載に対する自由度が低く、又、制御基板は耐振性を高める構成上の配慮がされておらず、更に制御基板に実装された電子部品等の放熱が十分ではなく耐久性や信頼性に対しての課題を有している。【解決手段】所望の角度をもって連結された第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとを備えたベース１１０を設け、パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３をベース１１０の第１の固定部１１０ａに固定し、制御基板１０をその第１の主面１０ａがベース１１０の第２の固定部１１０ｂに直接又は間接的に接触するように固定し且つその第２の主面１０ｂに制御回路を構成する部品を実装するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流と交流との間の電力変換を行う電力変換回路を構成する半導体素子を有するパワーモジュールと、前記半導体素子を駆動制御する制御回路を構成する部品を実装した制御基板と、前記電力変換回路と外部の機器を接続するブスバーと、少なくとも前記パワーモジュールと前記制御基板とを固定するベースとを備えた電力変換装置であって、前記ベースは所望の角度をもって連結された第１の固定部と第２の固定部とからなり、前記パワーモジュールは前記ベースの第１の固定部に固定され、前記制御基板はその第１の主面が前記ベースの前記第２の固定部に直接又は間接的に接触して固定され且つその第２の主面に前記実装が施されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流と交流との間の電力変換を行う電力変換回路を構成する半導体素子を有する複数個のパワーモジュールと、前記半導体素子を駆動制御する制御回路を構成する部品を実装した複数個の制御基板と、前記電力変換回路と外部の機器を接続するブスバーと、少なくとも前記パワーモジュールと前記制御基板とを固定するベースとを備えた電力変換装置であって、前記ベースは第１の固定部と該第１の固定部の一端に連結された第２の固定部と前記第１の固定部の他端に連結された第３の固定部とからなり、前記第１の固定部と前記第２の固定部、及び前記第１の固定部と前記第３の固定部は、夫々所望の角度をもって連結され、前記複数個のパワーモジュールは前記ベースの第１の固定部に固定され、前記複数個の制御基板のうちの一部はその第１の主面が前記ベースの前記第２の固定部に直接又は間接的に接触して固定されると共にその第２の主面に前記実装が施され、前記一部以外の制御基板はその第１の主面が前記ベースの前記第３の固定部に直接又は間接的に接触して固定されると共にその第２の主面に前記実装が施されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記制御基板と前記パワーモジュールとの間の信号の伝達を行うターミナル部材を備え、該ターミナル部材は、該ターミナル部材の機械的変位を吸収する屈曲部を有す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】
前記屈曲部は、曲げ加工法以外の加工法により前記ターミナル部材に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記ターミナル部材は、複数個配列され、これらのターミナル部材が互いに電気絶縁部材により一体に固定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記ターミナル部材は、前記制御基板に実装されて固定されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記ターミナル部材は、ロー付け、又は半田付け、又は溶接のうち、少なくともいずれかにより、前記パワーモジュールに設けられた信号電極端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御基板は、接着剤、又はネジ、のうちの少なくとも一方により、前記ベースの第２の固定部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両を駆動する交流電動機を制御する電力変換装置、特にその機械的構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハイブリッド車や電気自動車等に於ける車両の駆動用電動機を制御するための電力変換装置は、直流と交流相互間の電力を変換するパワー半導体素子を内包するパワーモジュールと、このパワーモジュールのパワー半導体素子を制御する制御回路を構成する部品を実装した制御基板と、平滑コンデンサと、パワーモジュールと電動機とを電気的に接続するブスバー等を主な構成要素とし、これらを車両の取付け構造に対応して配置し固定される。
【０００３】
このような電力変換装置に於いて、電力を変換するパワー半導体素子を内部に包含するパワーモジュール（ＩＰＭ）を、搭載する数量が増加することに鑑み、床面積を拡大することなく配置できるように垂直に立てて配置固定するようにした従来の装置がある。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
更に、ブスバー内蔵プレートの樹脂成形板部に中央支持柱を設け、この中央支持柱を、制御回路を実装したプリント基板の仮面に当接させ、プリント基板の振動を抑制するようにした従来の装置がある。（例えば、特許文献２参照）
【０００５】
又、スイッチング用の半導体素子モジュールの制御信号用ピンに、曲げ加工されて柔軟性を持たせた屈曲部を形成し、振動あるいは熱膨張差で発生する変位をこの屈曲部により吸収するようにした従来の装置がある。（例えば、特許文献３参照）
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１５３４０号公報（図１７、図１８、図２７、図２８、図２９、明細書の段落番号[００８２]乃至[００８３]の記載）
【特許文献２】特開２００３−３２４９０３号公報（図２、図６、明細書の段落番号[００６９]の記載）
【特許文献３】特開２００３−３２４９０３号公報（図１乃至図４、明細書の実施例の記載）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら車両に搭載する機器では、搭載の際に許容される空間の制約が厳しく、特許文献１に記載された従来の装置ように、機器を構成する要素を互いに略垂直に配置するだけでは、車両への搭載に対する自由度は必ずしも高いとはいえない。さらにこの従来の装置では、パワーモジュールの駆動を制御する制御基板（ＩＰＭ駆動回路基板）は、カバー部材を介して、ベース側に固定されているが、耐振性を高めるための構成上の配慮がされているものではない。
【０００８】
又、特許文献２に記載の従来の装置によれば、プリント基板は、その周縁部及び中央支持柱に当接している部分以外の部分では支持されておらず、したがって振動による共振点が必ず存在することになり、その共振周波数によるプリント基板の共振による変位が発生し、プリント基板に実装する電気部品や電子部品、或いは構造部品の破損や脱落が発生することが懸念される。更に、この従来の装置では、制御基板に実装された電子部品等の発熱による熱を放熱する構造とはなっておらず、耐久性や信頼性に対しての課題を有している。
【０００９】
又、特許文献３に示された従来の装置では、スイッチング用の半導体素子を備えたパワーモジュールに設けられた制御信号用のピンが、柔軟性を確保されるように曲げ加工された屈曲部を備えているが、一般に、曲げ加工により高精度の加工を施すことは困難であり、車両に搭載される電力変換装置のように、プリント基板に設けられた穴にパワーモジュールの制御信号用のピンを挿入するような、比較的微小な寸法精度を必要とされる組立て構造にあっては、寸法ばらつきにより、全てのピンが挿入できない場合が生ずる等の課題があった。
【００１０】
この発明は、従来の装置における前記のような課題を解決するためになされたもので、車両等の取付け部への搭載自由度が高く、且つ耐振性及び冷却効果の高い電力変換装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る電力変換装置は、直流と交流との間の電力変換を行う電力変換回路を構成する半導体素子を有するパワーモジュールと、前記半導体素子を駆動制御する制御回路を構成する部品を実装した制御基板と、前記電力変換回路と外部の機器を接続するブスバーと、少なくとも前記パワーモジュールと前記制御基板とを固定するベースとを備えた電力変換装置であって、前記ベースは所望の角度をもって連結された第１の固定部と第２の固定部とを備え、前記パワーモジュールは前記ベースの第１の固定部に固定され、前記制御基板はその第１の主面が前記ベースの前記第２の固定部に直接又は間接的に接触して固定され且つその第２の主面に前記実装が施されているものである。
この発明に於いて所望の角度とは、例えば車両の、電力変換装置が搭載される設置空間、若しくは設置部分の構造的な制約等を勘案して設定される角度を意味し、その角度は任意であるが、１８０度以外の角度であるのが望ましい。
【００１２】
又、この発明に係る電力変換装置は、直流と交流との間の電力変換を行う電力変換回路を構成する半導体素子を有する複数個のパワーモジュールと、前記半導体素子を駆動制御する制御回路を構成する部品を実装した複数個の制御基板と、前記電力変換回路と外部の機器を接続するブスバーと、少なくとも前記パワーモジュールと前記制御基板とを固定するベースとを備えた電力変換装置であって、前記ベースは第１の固定部と該第１の固定部の一端に連結された第２の固定部と前記第１の固定部の他端に連結された第３の固定部とを備え、前記第１の固定部と前記第２の固定部、及び前記第１の固定部と前記第３の固定部は、夫々所望の角度をもって連結され、前記複数個のパワーモジュールは前記ベースの第１の固定部に固定され、前記複数個の制御基板のうちの一部はその第１の主面が前記ベースの前記第２の固定部に直接又は間接的に接触して固定されると共にその第２の主面に前記実装が施され、前記一部以外の制御基板はその第１の主面が前記ベースの前記第３の固定部に直接又は間接的に接触して固定されると共にその第２の主面に前記実装が施されているものである。
この発明に於いて所望の角度とは、例えば車両の、電力変換装置が搭載される設置空間、若しくは設置部分の構造的な制約等を勘案して設定される角度を意味し、その角度は任意であるが、１８０度以外の角度であるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る電力変換装置によれば、ベースは所望の角度をもって連結された夫々板状の第１の固定部と第２の固定部とを備えているので、電力変換装置を取付け空間の事情に応じた最適の構成として、空間制約の多い車両のとくにエンジン室等への搭載の自由度を増すことが可能となる。又、制御基板は、その第１の主面がベースの第２の固定部に直接又は間接的に接触して固定されているので、制御基板の剛性が高くなり耐振性を高め、且つ冷却効果を高めることができる。
【００１４】
又、この発明に係る電力変換装置によれば、複数個のパワーモジュール及び複数個の制御基板を有する場合であっても、電力変換装置を取付け空間の事情に応じた最適の構成として、空間制約の多い車両のとくにエンジン室等への搭載の自由度を増すことが可能であり、且つ制御基板の剛性が高くなり耐振性を高め、且つ冷却効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１
図１は、電力変換回路の概略構成を示す説明図である。図１に於いて、ＭＯＳ形電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタとを組合わせて１チップとした半導体素子（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor：以下、ＩＧＢＴと称する）１ａとフライホイールダイオード１ｂとは、並列接続されて一対のパワー半導体素子１を構成している。同様に、ＩＧＢＴ２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａと、これらに対応するフライホイールダイオード２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂとは、並列接続されて夫々一対のパワー半導体素子２、３、４、５、６を構成している。
【００１６】
パワー半導体素子１、３、５は、夫々電力変換回路を構成する三相ブリッジ回路の上アームを形成し、パワー半導体素子２、４、６は下アームを形成している。又、パワー半導体素子１と２、３と４、５と６とは、夫々直列接続され、これらの直列接続点は、ブラシレスＤＣ電動機８の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに、ブスバー１０６ＡＣ、１０５ＡＣ、１０７ＡＣを介して夫々接続されている。パワー半導体素子１と２、３と４、５と６とは、夫々一体化されて交流電動機８の力行と回生を行う最小単位であるパワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３を構成している。尚、ＩＰＭ１Ｂ、ＩＰＭ２Ｂ、ＩＰＭ３Ｂは、各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３の底面を示している。
【００１７】
これらのパワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３は、夫々そのＰ極側主端子が、後述するようにネジ１５１、１５２、１５３により、直流電源としてのバッテリー７のＰ極にブスバーを介して接続され、Ｎ極側主端子が、ネジ１６１、１６２、１６３によりバッテリー７のＮ極にブスバーを介して接続されている。又、平滑コンデンサ９は、接続部９１、９２によりバッテリー７のP極、N極間に接続されている。この平滑コンデンサ９は、パワー半導体素子１、２、３、４、５及び６がスイッチング動作をする際に発生するバッテリー７の直流電力のリップル変動を吸収する。
【００１８】
制御基板１０は、パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３とは機械的に独立して設けられ、図示していない制御回路を構成する電気部品、電子部品等が実装されている。この制御基板１０に設けられた制御回路は、各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３の信号電極端子１０１Ｓ１、１０１Ｓ２、１０２Ｓ１、１０２Ｓ２、１０３Ｓ１、１０３Ｓ２に夫々電気的に接続され、各パワー半導体素子１、２、３、４、５及び６をスイッチング制御する。各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３の交流側主端子１０１ＡＣ、１０２ＡＣ、１０３ＡＣは、後述するように、ネジ１８１、１８２、１８３によりブスバー１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣに接続されている。
【００１９】
各パワー半導体素子１、２、３、４、５及び６からなる三相ブリッジ回路を備えたパワーマジュールＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３と、制御回路を備えた制御基板１０とは、直流と交流との間の電力変換を行う電力変換装置を構成している。
【００２０】
図１に示す電力変換装置は、３個のパワーモジュールＩＭＰ１、ＩMP２、ＩＭＰ３を並列に接続し、１台のブラシレスＤＣモータ８を駆動するようにしたものであり、制御基板１０に設けられた制御回路からの制御信号によりパワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３のＩＧＢＴ１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａをスイッチング制御し、ブラシレスＤＣモータ８を例えばＰＷＭ（Puls  Wide  Modulation）制御により所望の速度で正回転又は逆回転させるものである。
【００２１】
前記ＰＷＭ制御により、各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３の各ＩＧＢＴ１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａがＯＮ、ＯＦＦを繰り返す際に、パワー半導体素子１、２、３、４、５及び６により構成された三相ブリッジ回路のバッテリー７側の直流電力系統に電流の偏流であるリップル電力が生じ、バッテリー７の寿命の低下を招くことになる。そこで、この偏流のリップル電力を抑制するために、バッテリー７のＰＮ電極間に平滑コンデンサ９が並列に接続されてバッテリー７の寿命の延伸が図られている。
【００２２】
図２及び図３は、図１に示した電力変換回路の主要部を備えたこの発明の実施の形態１による電力変換装置を示し、図１はその平面図、図２はその側面図である。図１に対応する部分には、図１に付した符号と同一符号を付してある。
図２及び図３に於いて、ベース１１０は、９０度の角度を成して結合された板状の第１の固定部１１０ａと板状の第２の固定部１１０ｂを備え、図３から明らかなように断面が略Ｌ字状に形成されている。ベース１１０の各固定部１１０ａ、１１０ｂは一体の金属板で形成されているが、夫々別の金属板で形成したものを溶接等で結合してベース１１０を構成しても良い。ベース１１０の第１の固定部１１０ａの底面には、複数の突条体からなる放熱フィン２００が一体に設けられ、又、第２の固定部１１０ｂの側部には、複数の突条体からなる放熱フィン１９０が一体に設けられている。
【００２３】
ベース１１０の第１の固定部１１０ａに一体に設けられた放熱フィン２００は、主にベース１１０の第１の固定部１１０ａに伝導されたパワーモジューＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３が発生した熱を、図示しない水、液、空気等の冷却媒体に接触させて放熱するものである。又、ベース１１０の第２の固定部１１０ｂに一体に設けられた放熱フィン１９０は、主に
制御基板１０に実装された電子部品や電気部品等が発生した熱を、図示しない水、液、空気等の冷却媒体に放熱するものである。
【００２４】
パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３は、その底面がベース１１０の第１の固定部１１０ａに接して、ネジ１４１、１４２、１４３により夫々固定されている。これらのネジ１４１、１４２、１４３は、ベース１１０の第１の固定部１１０ａに加工されたネジ穴（図示せず）に螺合して締付けられる。各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３には、Ｐ極側主端子１０１Ｐ、１０２Ｐ、１０３Ｐと、Ｎ極側主端子１０１Ｎ、１０２Ｎ、１０３Ｎ、及び交流側主端子１０１ＡＣ、１０２ＡＣ、１０３ＡＣが、夫々１個ずつ設けられている。更に、各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３には、内包する一対のパワー半導体素子を制御する制御信号を導通するための信号電極端子１０１Ｓ１と１０１Ｓ２、１０２Ｓ１と１０２Ｓ２、１０３Ｓ１と１０３Ｓ２が、夫々１対となって設けられている。
【００２５】
制御基板１０は、その第１の主面１０ａが接着剤１８０によりベース１１０の第２の固定部１１０ｂに全面的に接着され、且つネジ１７１、１７２、１７３によりベース１１０の第２の固定部１１０ｂに固定されている。夫々のネジ１７１、１７２、１７３は、ベース１１０の第２の固定部１０ｂに加工されたネジ穴に螺合し締付けられる。又、制御基板１０の第２の主面１０ｂには、パワーモジュールＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３に内包されているパワー半導体素子をスイッチング制御するための制御回路を構成する電子部品、電気部品等の部品（図示せず）が実装されている。
【００２６】
制御基板１０の第２の主面１０ｂには、ターミナル部材１０１Ｔ１、１０１Ｔ２、１０２Ｔ１、１０２Ｔ２、１０３Ｔ１及び１０３Ｔ２が実装されている。これらのターミナル部材１０１Ｔ１、１０１Ｔ２、１０２Ｔ１、１０２Ｔ２、１０３Ｔ１及び１０３Ｔ２の夫々は、４個の電気導電材料からなり、夫々この４個の電気導電材料は、ベース１１０の第１の固定部１１０ａに固定された絶縁部材１０１Ｚ１、１０１Ｚ２、１０２Ｚ１、１０２Ｚ２、１０３Ｚ１、及び１０３Ｚ２により一体に固着されている。絶縁部材１０１Ｚ１、１０１Ｚ２、１０２Ｚ１、１０２Ｚ２、１０３Ｚ１、及び１０３Ｚ２は、例えば樹脂材料をインサート成型することにより形成される。
【００２７】
各ターミナル部材１０１Ｔ１、１０１Ｔ２、１０２Ｔ１、１０２Ｔ２、１０３Ｔ１及び１０３Ｔ２を構成する４個の電気導電材料は、ほぼＬ字型に形成されているが、夫々その一辺に屈曲部１０９が形成されており、振動あるいは熱膨張差により電気導電部材に発生する機械的変位を、その屈曲部１０９により吸収するよう構成されている。
【００２８】
この屈曲部１０９は、抜き加工法、レーザ切断加工法、ワイヤ放電加工法、タレットパンチプレス加工法等の、曲げ加工法以外の加工法により形成される。このような曲げ加工法以外の加工法により加工した場合、加工後の寸法精度あるいは寸法ばらつきは、曲げ加工法による加工と比較すると、大幅に抑制することができることから、ターミナルの組立て時の接合部への挿入や位置決めの際に必要とされる調整の工程が不要となり、組立作業の容易化と高効率化を実現することができる。
【００２９】
パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２及びＩＰＭ３の信号電極端子１０１Ｓ１、１０１Ｓ２、１０２Ｓ１、１０２Ｓ２、１０３Ｓ１、及び１０３Ｓ２は、夫々対応するターミナル部材１０１Ｔ１、１０１Ｔ２、１０２Ｔ１、１０２Ｔ２、１０３Ｔ１及び１０３Ｔ２に、ロー付け１０８により固着されて電気的に接続される。尚、前記ロー付けに代えて、半田付け、又は溶接を用いても良い。
【００３０】
パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２及びＩＰＭ３のＰ極側主端子１０１Ｐ、１０２Ｐ、１０３Ｐは、ネジ１５１、１５２、１５３により夫々ブスバー１０４Ｐに共締めにより固定されて電気的に接続され、バッテリーのP極に接続される。同様にＮ極側主端子１０１Ｎ、１０２Ｎ、１０３Ｎは、ネジ１６１、１６２、１６３により夫々ブスバー１０４Ｎに共締めにより固定されて電気的に接続され、バッテリーのN極に接続される。
【００３１】
又、各パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３の交流側主端子１０１ＡＣ、１０２ＡＣ、１０３ＡＣは、ネジ１８１、１８２、１８３により夫々ブスバー１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣに固定され電気的に接続される。ブスバー１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣは、図１に示すようにブラシレスＤＣ電動機８の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。
夫々のネジ１５１、１５２、１５３、１６１、１６２、１６３、１８１、１８２、１８３は、図３に示すように、ナット１９３と螺合して締付けられる。このナット１９３は、図示しない電気絶縁材料からなる端子台に一体的に組み込まれて配置される。
【００３２】
ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとは、前記したように９０度の角度を持って結合されているが、この９０度の角度は、この実施の形態１に於いては、電力変換装置が配置される設置部、例えば車両のエンジンルームに於ける設置部の形状等に適合した最適の角度である。
【００３３】
もし、電力変換装置を設置する設置部の形状等が、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとが９０度以外の別の角度をもって結合されている方がより適合するのであれば、その適合する角度をもって第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとを連結したベースとする。この場合、例えばベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとがなす角度の異なるベースを複数用意しておき、その中から最適な角度を有するベースを選択すればよい。或いは、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとの結合を、機械的に調整若しくは変形させて前記角度を調整するようにしても良い。
【００３４】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置は、車両等の所定部分に搭載されるが、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとが、その搭載される部分の空間部若しくは他の構造物等の条件に適合した角度である９０度をもって結合されているので、その搭載部に適合した最適の配置で搭載することができる。又、もし異なる機械的条件の部分にこの電力変換装置を搭載することとなれば、その条件に適合した所望の角度で第１の固定部及び第２の固定部が連結されたベースとすることにより、その条件に適合した最適の配置とすることができる。この実施の形態１の場合、ベース１１０は、単純な板状の第１の固定部１１０ａ及び第２の固定部１１０ｂから構成されているので、ベース１１０の変更は極めて簡単に行うことができる。
【００３５】
又、実施の形態１に係る電力変換装置によれば、制御基板１０はその第１の主面がベース１１０の第２の固定部１１０ｂに接着剤１８０により全面的に接着され且つネジ１７１、１７２、１７３により固定されているので、従来のように共振を生じることもなく、実装された部品に悪影響を及ぼすことがない。更に、制御基板１０の熱放散が極めて効果的に行われ、熱による実装されて部品等への影響も少なくすることが可能である。
【００３６】
実施の形態２
図４及び図５は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置を示し、図４はその平面図、図２はその側面図である。
この実施の形態２は、３相のブラシレスＤＣモータの固定子巻線のＵ、Ｖ、Ｗの各相毎に、二つのパワーモジュールＩＰＭ１１とＩＰＭ１２、ＩＰＭ２１とＩＰＭ２２、ＩＰＭ３１とＩＰＭ３２を夫々一組として並列に電気的に接続し、より大電力の負荷である電動機を駆動するようにしたものである。
【００３７】
図４及び図５に於いて、パワーモジュールＩＰＭ１１とＩＰＭ１２、ＩＰＭ２１とＩＰＭ２２、ＩＰＭ３１とＩＰＭ３２は、夫々対をなしてベース１１０の第１の固定部１１０ａにそれらの底面を接触させてネジ１４１１、１４１２、１４２１、１４２２、１４３１、１４３２により固定されている。各ネジは、ベース１１０の第１の固定部１１０ａに設けられたネジ穴に螺合して締付けられている。
【００３８】
ベース１１０は、板状の第１の固定部１１０ａとその一端に結合された板状の第２の固定部１１０ｂ、及び第１の固定部１１０ａの他端に結合された板状の第３の固定部１１０ｃとから構成され、第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとは９０度の角度をもって結合され、第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｃとは同様に９０度の角度をもって結合されている。ベース１１０の各固定部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは一体の金属板で形成されているが、夫々別の金属板で形成したものを溶接等で結合してベース１１０を構成しても良い。
【００３９】
ベース１１０の第１の固定部１１０ａの底面には、複数の突条体からなる放熱フィン２００１及び２００２が一体に設けられ、第２の固定部１１０ｂの側部には、複数の突条体からなる放熱フィン１９０１が一体に設けられ、第３の固定部１１０ｃの側部には複数の突条体からなる放熱フィン１９０２が一体に設けられている。
【００４０】
ベース１１０の第１の固定部１１０ａに一体に設けられた放熱フィン２００１、２００２は、主にベース１１０の第１の固定部１１０ａに伝導されたパワーモジュールＩＰＭ１１、ＩＰＭ１２、ＩＰＭ２１、ＩＰＭ２２、ＩＰＭ３１、ＩＰＭ３２が発生した熱を、図示しない水、液、空気等の冷却媒体に接触させて放熱するものである。又、ベース１１０の第２の固定部１１０ｂ及び第３の固定部１１０ｃに一体に設けられた放熱フィン１９０１及び１９０２は、夫々、主に第１の制御基板１１１及び第２の１１２に実装された電子部品や電気部品等が発生した熱を、図示しない水、液、空気等の冷却媒体に放熱するものである。
【００４１】
パワーモジュールＩＰＭ１１、ＩＰＭ１２、ＩＰＭ２１、ＩＰＭ２２、ＩＰＭ３１、ＩＰＭ３２には、Ｐ極側主端子１０１Ｐ１、１０１Ｐ２、１０２Ｐ１、１０２Ｐ２、１０３Ｐ１、１０３Ｐ２と、Ｎ極側主端子１０１Ｎ１、１０１Ｎ２、１０２Ｎ１、１０２Ｎ２、１０３Ｎ１、１０３Ｎ２、及び交流側主端子１０１ＡＣ１、１０１ＡＣ２、１０２ＡＣ１、１０２ＡＣ２、１０３ＡＣ１、１０３ＡＣ２が、夫々１個ずつ設けられている。更に、各パワーモジュールＩＰＭ１１、ＩＰＭ１２、ＩＰＭ２１、ＩＰＭ２２、ＩＰＭ３１、ＩＰＭ３２には、内包する一対のパワー半導体素子を制御する制御信号を導通するための信号電極端子１０１Ｓ１１と１０１Ｓ１２、１０１Ｓ２１と１０１Ｓ２２、１０２Ｓ１１と１０２Ｓ１２、１０２Ｓ２１と１０２Ｓ２２、１０３Ｓ１１と１０３Ｓ１２、１０３Ｓ２１と１０３Ｓ２２が、夫々１対となって設けられている。
【００４２】
第１の制御基板１１１は、その第１の主面１１１ａが接着剤１８０によりベース１１０の第２の固定部１１０ｂに全面的に接着され、且つネジ１７１１、１７２１、１７３１によりベース１１０の第２の固定部１１０ｂに固定されている。夫々のネジ１７１１、１７２１、１７３１は、ベース１１０の第２の固定部１１０ｂに加工されたネジ穴に螺合し締付けられる。又、第１の制御基板１１１の第２の主面１１１ｂには、パワーモジュールＰＭ１１、ＰＭ２１、ＰＭ３１に内包されているパワー半導体素子をスイッチング制御するための制御回路を構成する電子部品、電気部品等の部品（図示せず）が実装されている。
【００４３】
同様に、第２の制御基板１１２は、その第１の主面１１２ａが接着剤１８０によりベース１１０の第３の固定部１１０ｃに全面的に接着され、且つネジ１７１２、１７２２、１７３２によりベース１１０の第３の固定部１１０ｃに固定されている。夫々のネジ１７１２、１７２２、１７３２は、ベース１１０の第３の固定部１１０ｃに加工されたネジ穴に螺合し締付けられる。又、第２の制御基板１１２の第２の主面１１１ｂには、パワーモジュールＰＭ１２、ＰＭ２２、ＰＭ３２に内包されているパワー半導体素子をスイッチング制御するための制御回路を構成する電子部品、電気部品等の部品（図示せず）が実装されている。
【００４４】
又、第１の制御基板１１１の第２の主面１１１ｂには、ターミナル部材１０１Ｔ１１、１０１Ｔ１２、１０２Ｔ１１、１０２Ｔ２１、１０３Ｔ１１及び１０３Ｔ２１が実装されている。これらのターミナル部材１０１Ｔ１１、１０１Ｔ１２、１０２Ｔ1１、１０２Ｔ１２、１０３Ｔ１１及び１０３Ｔ１２の夫々は、４個の電気導電材料からなり、夫々この４個の電気導電材料は、ベース１１０の第１の固定部１１０ａに固定された絶縁部材１０１Ｚ１１、１０１Ｚ１２、１０２Ｚ１１、１０２Ｚ１２、１０３Ｚ１１、及び１０３Ｚ１２により一体に固着されている。
【００４５】
同様に、第２の制御基板１１２の第２の主面１１２ｂには、ターミナル部材１０１Ｔ２１１、１０１Ｔ２２、１０２Ｔ２１、１０２Ｔ２２、１０３Ｔ２１及び１０３Ｔ２２が実装されている。これらのターミナル部材１０１Ｔ２１、１０１Ｔ２２、１０２Ｔ２１、１０２Ｔ２２、１０３Ｔ２１及び１０３Ｔ２２の夫々は、４個の電気導電材料からなり、夫々この４個の電気導電材料は、ベース１１０の第１の固定部１１０ａに固定された絶縁部材１０１Ｚ２１、１０１Ｚ２２、１０２Ｚ２１、１０２Ｚ２２、１０３Ｚ２１、及び１０３Ｚ２２により一体に固着されている。絶縁部材１０１Ｚ２１、１０１Ｚ２２、１０２Ｚ２１、１０２Ｚ２２、１０３Ｚ２１、及び１０３Ｚ２２は、例えば樹脂材料をインサート成型することにより形成される。
【００４６】
各ターミナル部材１０１Ｔ１１、１０１Ｔ１２、１０２Ｔ１１、１０２Ｔ１２、１０３Ｔ１１、１０３Ｔ１２を構成する４個の電気導電材料は、ほぼＬ字型に形成されており、夫々その一辺に屈曲部１０９１が形成されており、同様に各ターミナル部材１０１Ｔ２１、１０１Ｔ２２、１０２Ｔ２１、１０２Ｔ２２、１０３Ｔ２１、１０３Ｔ２２を構成する４個の電気導電材料は、ほぼＬ字型に形成されており、夫々その一辺に屈曲部１０９２が形成されている。この屈曲部１０９１、１０９２により、振動あるいは熱膨張差により電気導電部材に発生する機械的変位が吸収される。
【００４７】
これらの屈曲部１０９１、１０９２は、抜き加工法、レーザ切断加工法、ワイヤ放電加工法、タレットパンチプレス加工法等の、曲げ加工法以外の加工法により形成される。このような曲げ加工法以外の加工法により加工した場合、加工後の寸法精度あるいは寸法ばらつきは、曲げ加工法による加工と比較すると、大幅に抑制することができることから、ターミナルの組立て時の接合部への挿入や位置決めの際に必要とされる調整の工程が不要となり、組立作業の容易化と高効率化を実現することができる。
【００４８】
パワーモジュールＩＰＭ１１、ＩＰＭ２１及びＩＰＭ３１の信号電極端子１０１Ｓ１１、１０１Ｓ１２、１０２Ｓ１１、１０２Ｓ１２、１０３Ｓ１１、及び１０３Ｓ１２は、夫々対応するターミナル部材１０１Ｔ１１、１０１Ｔ１２、１０２Ｔ１１、１０２Ｔ１２、１０３Ｔ１１及び１０３Ｔ１２に、ロー付け１０８により固着されて電気的に接続される。尚、前記ロー付けに代えて、半田付け、又は溶接を用いても良い。
【００４９】
同様に、パワーモジュールＩＰＭ１２、ＩＰＭ２２及びＩＰＭ３２の信号電極端子１０１Ｓ２１、１０１Ｓ２２、１０２Ｓ２１、１０２Ｓ２２、１０３Ｓ２１、及び１０３Ｓ２２は、夫々対応するターミナル部材１０１Ｔ２１、１０１Ｔ２２、１０２Ｔ２１、１０２Ｔ２２、１０３Ｔ２１及び１０３Ｔ２２に、ロー付け１０８により固着されて電気的に接続される。尚、前記ロー付けに代えて、半田付け、又は溶接を用いても良い。
【００５０】
パワーモジュールＩＰＭ１１、ＩＰＭ２１及びＩＰＭ３１のＰ極側主端子１０１Ｐ１、１０２Ｐ１、１０３Ｐ１は、ネジ１５１１、１５２１、１５３１により夫々ブスバー１０４Ｐ２１に共締めにより固定されて電気的に接続され、バッテリーのP極に接続される。同様にＮ極側主端子１０１Ｎ１、１０２Ｎ１、１０３Ｎ１は、ネジ１６１１、１６２１、１６３１により夫々ブスバー１０４Ｎ１に共締めにより固定されて電気的に接続され、バッテリーのN極に接続される。
【００５１】
同様に、パワーモジュールＩＰＭ１２、ＩＰＭ２２及びＩＰＭ３２のＰ極側主端子１０１Ｐ２、１０２Ｐ２、１０３Ｐ２は、ネジ１５１２、１５２２、１５３２により夫々ブスバー１０４Ｐ２に共締めにより固定されて電気的に接続され、バッテリーのP極に接続される。同様にＮ極側主端子１０１Ｎ２、１０２Ｎ２、１０３Ｎ２は、ネジ１６１２、１６２２、１６３２により夫々ブスバー１０４Ｎ２に共締めにより固定されて電気的に接続され、バッテリーのN極に接続される。
【００５２】
又、各パワー素子ＰＭ１１、ＰＭ２１、ＰＭ３１の交流側主端子１０１ＡＣ１、１０２ＡＣ１、１０３ＡＣ１は、ネジ１８１１、１８２１、１８３１により夫々ブスバー１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣに固定され電気的に接続される。ブスバー１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣは、図１に示すようにブラシレスＤＣ電動機８の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。
【００５３】
同様に、各パワーモジュールＩＰＭ１２、ＩＰＭ２２、ＩＰＭ３２の交流側主端子１０１ＡＣ２、１０２ＡＣ２、１０３ＡＣ２は、ネジ１８１２、１８２２、１８３２により夫々ブスバー１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣに固定され電気的に接続される。
【００５４】
夫々のネジ１５１１、１５２１、１５３１、１６１１、１６２１、１６３１、１８１１、１８２１、１８３１、及び１５１２、１５２２、１５３２、１６１２、１６２２、１６３２、１８１２、１８２２、１８３２は、図５に示すように、ナット１９３１、１９３２と螺合して締付けられる。このナット１９３１、１９３２は、図示しない電気絶縁材料からなる端子台に一体的に組み込まれて配置される。
【００５５】
ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂ、及び第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｂとは、夫々前記したように９０度の角度を持って結合されているが、この９０度の角度は、この実施の形態２に於いては、電力変換装置が配置される設置部、例えば車両のエンジンルームに於ける設置部の形状等に適合した最適の角度である。
【００５６】
もし、電力変換装置を設置する設置部の形状等が、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとが９０度以外の別の角度をもって結合されている方がより適合するのであれば、その適合する角度をもって第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとを連結したベースとする。又、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｃとが９０度以外の別の角度をもって結合されている方がより適合するのであれば、その適合する角度をもって第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｃとを連結したベースとする。
【００５７】
この場合、例えばベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとがなす角度、及び第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｃとがなす角度の異なるベースを複数用意しておき、その中から最適な角度を有するベースを選択すればよい。或いは、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとの結合、及び第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｃとの結合を、機械的に調整若しくは変形させて前記角度を調整するようにしても良い。
【００５８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置は、車両等の所定部分に搭載されるが、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとが、その搭載される部分の空間部若しくは他の構造物等の条件に適合した角度である９０度をもって結合されているので、その搭載部に適合した最適の配置で搭載することができる。又、もし異なる機械的条件の部分にこの電力変換装置を搭載することとなれば、その条件に適合した所望の角度で第１の固定部と第２の固定部、及び第１の固定部１１０ａと第３の固定部１１０ｃが連結されたベースとすることにより、その条件に適合した最適の配置とすることができる。この実施の形態２の場合、ベース１１０は、単純な板状の第１の固定部１１０ａ及び第２の固定部１１０ｂから構成されているので、ベース１１０の変更は極めて簡単に行うことができる。
【００５９】
更に、実施の形態２による電力変換装置によれば、多数のパワーモジュールを組合わせて電力変換回路を構成した場合であっても、各パワーモジュール及びその制御回路を実装した制御基板を、ベースの複数の固定部に分散して配置することができると共に、各制御基板１１１、１１２はその第１の主面がベース１１０の第２の固定部１１０ｂ及び第３の固定部１１０ｃに接着剤１８０により全面的に接着され且つネジ１７１１、１７２１、１７３１、１７１２、１７２２、１７３２により固定されているので、従来のように共振を生じることもなく、実装された部品に悪影響を及ぼすことがない。更に、制御基板１０の熱放散が極めて効果的に行われ、熱による実装されて部品等への影響も少なくすることが可能である。
【００６０】
実施の形態３
図６及び図７は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置を示し、図６はその平面図、図７はその側面図である。この実施の形態３は、３相のブラシレスＤＣモータの、固定子巻線の１相毎に一つのパワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３を配置したものである。
【００６１】
図６及び図７に於いて、制御基板１０は、その第１の主面１０ａがベース１１０の第２の固定部１１０ｂの外側に接着剤１８０により全面的に接着され、且つネジ１７１、１７２、１７３により固定されている。制御基板１０の第２の主面１０ｂには、パワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３に内包されたパワー半導体素子をスイッチング制御する制御回路を構成する電子部品、電気部品等が実装されている。
【００６２】
制御基板１０の第２の主面１０ｂに実装されたターミナル１０１Ｔ１，１０１Ｔ２、１０２Ｔ１、１０２Ｔ２、１０３Ｔ１、１０３Ｔ２は、ベース１１０の第２の固定部１１０ｂに設けられた貫通穴３００を貫通してベース１１０の第２の固定部１１０ｂの内側に導出され、夫々対応するパワーモジュールＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３の信号電極端子１０１Ｓ１、１０１Ｓ２、１０２Ｓ１、１０２Ｓ２、１０３Ｓ１、１０３Ｓ２にロー付けにより接続されている。
【００６３】
ベース１１０の第２の固定部１１０ｂの内側には複数の突条体からなる放熱フィン１９０が一体に設けられ、この放熱フィン１９０は、主に制御基板１０に実装された電子部品や電気部品等が発生した熱を、図示しない水、液、空気等の冷却媒体に放熱するものである。
尚、その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一符号は夫々同一若しくは対応する部分を示している。
【００６４】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態３に係る電力変換装置は、実施の形態１による電力変換装置と同様に、車両等の所定部分に搭載されるが、ベース１１０の第１の固定部１１０ａと第２の固定部１１０ｂとが、その搭載される部分の空間部若しくは他の構造物等の条件に適合した角度である９０度をもって結合されているので、その搭載部に適合した最適の配置で搭載することができる。又、もし異なる機械的条件の部分にこの電力変換装置を搭載することとなれば、その条件に適合した所望の角度で第１の固定部及び第２の固定部が連結されたベースとすることにより、その条件に適合した最適の配置とすることができる。この実施の形態１の場合、ベース１１０は、単純な板状の第１の固定部１１０ａ及び第２の固定部１１０ｂから構成されているので、ベース１１０の変更は極めて簡単に行うことができる。
【００６５】
又、制御基板１０はその第１の主面がベース１１０の第２の固定部１１０ｂに接着剤１８０により全面的に接着され且つネジ１７１、１７２、１７３により固定されているので、従来のように共振を生じることもなく、実装された部品に悪影響を及ぼすことがない。更に、制御基板１０の熱放散が極めて効果的に行われ、熱による実装されて部品等への影響も少なくすることが可能である。
【００６６】
尚、図６及び図７に示した実施の形態３による電力変換装置２台を対向配置して１組とし、実施の形態２で示したように、大電力の負荷である電動機を駆動するために、電動機の固定子巻線の各相毎にパワーモジュールを２台づつ配置するようにしても良い。.
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の概略回路構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力変換装置の平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電力変換装置の側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による電力変換装置の平面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による電力変換装置の側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による電力変換装置の平面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による電力変換装置の側面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、２、３、４、５、６    パワー半導体素子
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ    ＩＧＢＴ
１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ    フライホイールダイオード
７    バッテリー
８    ブラシレスＤＣ電動機
９    平滑コンデンサ
Ｕ、Ｖ、Ｗ    固定子巻線
１０５ＡＣ、１０６ＡＣ、１０７ＡＣ    ブスバー、
ＩＰＭ１、ＩＰＭ２、ＩＰＭ３、ＩＰＭ１１、ＩＰＭ２１、ＩＰＭ３１、ＩＰＭ１２、ＩＰＭ２２、ＩＰＭ３２    パワーモジュール
ＩＰＭ１Ｂ、ＩＰＭ２Ｂ、ＩＰＭ３Ｂ    パワーモジュールの底面
１４１、１４２、１４３、１５１、１５２，１５３、１６１、１６２、１６３、１８１、１８２、１８３、１７１、１７２、１７３、１４１１、１４１２、１４２１、１４２２、１４３１、１４３２、１５１１、１５１２、１５２１、１５２２、１５３１、１５３２、１６１１、１６１２、１６２１、１６２２、１６３１、１６３２、１７１１、１７１２、１７２１、１７２２、１７３１、１７３２、１８１１、１８１２、１８２１、１８２２、１８３１、１８３２    ネジ
１９３、１９３１、１９３２    ナット
１０１Ｓ１、１０１Ｓ２、１０２Ｓ１、１０２Ｓ２、１０３Ｓ１、１０３Ｓ２、１０１Ｓ１１、１０１Ｓ１２、１０１Ｓ２１、１０１Ｓ２２、１０２Ｓ１１、１０２Ｓ１２、１０２Ｓ２１、１０２Ｓ２２、１０３Ｓ１１、１０３Ｓ１２、１０３Ｓ２１、１０３Ｓ２２    信号電極端子
１０１Ｔ１、１０１Ｔ２、１０２Ｔ１、１０２Ｔ２、１０３Ｔ１、１０３Ｔ２、１０１Ｔ１１、１０１Ｔ１２、１０１Ｔ２１、１０１Ｔ２２、１０２Ｔ１１、１０２Ｔ１２、１０２Ｔ２１、１０２Ｔ２２、１０３Ｔ１１、１０３Ｔ１２、１０３Ｔ２１、１０３Ｔ２２    ターミナル
１０１Ｚ１、１０１Ｚ２、１０２Ｚ１、１０２Ｚ２、１０３Ｚ１、１０３Ｚ２、１０１Ｚ１１、１０１Ｚ１２、１０１Ｚ２１、１０１Ｚ２２、１０２Ｚ１１、１０２Ｚ１２、１０２Ｚ２１、１０２Ｚ２２、１０３Ｚ１１、１０３Ｚ１２、１０３Ｚ２１、１０３Ｚ２２    絶縁部材
１０、１１１、１１２    制御基板
１０ａ、１１１ａ、１１２ａ    制御基板の第１の主面
１０ｂ、１１１ｂ、１１２ｂ    制御基板の第２の主面
１１０    ベース
１１０ａ    ベースの第１の固定部
１１０ｂ    ベースの第２の固定部
１１０ｃ    ベースの第３の固定部
１０１Ｐ、１０２Ｐ、１０３Ｐ、１０１Ｐ１、１０１Ｐ２、１０２Ｐ１、１０２Ｐ２、１０３Ｐ１、１０３Ｐ２    Ｐ極側のブスバー
１０１Ｎ、１０２Ｎ、１０３Ｎ、１０１Ｎ１、１０１Ｎ２、１０２Ｎ１、１０２Ｎ２、１０３Ｎ１、１０３Ｎ２    Ｎ極側のブスバー
１０１ＡＣ、１０２ＡＣ、１０３ＡＣ、１０１ＡＣ１、１０１ＡＣ２、１０２ＡＣ１、１０２ＡＣ２、１０３ＡＣ１、１０３ＡＣ２    ＡＣ側のブスバー
１９０、１９０１、１９０２、２００、２００１、２００２    放熱フィン
【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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