JP2006060139A - Inverter control board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイオードブリッジとスイッチング素子とを備えるインバータ制御基板に関するものであり、特に、これらに流れる電流を検出するシャント抵抗の取り付け方法に関する。 The present invention relates to an inverter control board including a diode bridge and a switching element, and more particularly, to a method for attaching a shunt resistor for detecting a current flowing through them.
従来、この種のインバータ制御基板は、例えば、図7(a)および図7(b)に示すように、制御基板100と、スイッチング素子110と、ダイオードブリッジ120と、ヒートシンク130とを設け、スイッチング素子110およびダイオードブリッジ120の放熱部側がヒートシンク130に面接触されるとともに、スイッチング素子110およびダイオードブリッジ120のリード端子110a、120aが制御基板100に形成された基板穴100aにはんだ150付けで接合している。
Conventionally, this type of inverter control board is provided with a
そして、スイッチング素子110の過電流による部品破壊を防止するために、一般的に、スイッチング素子110内に流れる電流を検出するシャント抵抗140をスイッチング素子110の近傍に設けている。これにより、電流を検出するための導線が制御基板100内に構成できることにより高精度の電流検出を行っている。なお、上記シャント抵抗140は、スイッチング素子110およびダイオードブリッジ120と同じように、制御基板100の下方からリード端子140aを基板穴100aに挿入してはんだ150付けにより接合している。
In order to prevent component destruction due to overcurrent of the
しかしながら、上記構成によれば、はんだ150付けを行なう実装作業するときに、スイッチング素子110およびダイオードブリッジ120のリード端子110a、120aはヒートシンク130を介して支持されているが、シャント抵抗140は宙吊り状態であるためリード端子140aの接合部にシャント抵抗140の自重が掛かったり、組み付けラインの振動により実装前、実装中にリード端子140aが接合部から下方にずれてしまい接合部の接合不良が稀にある。
However, according to the above configuration, when the soldering operation is performed, the
また、実装作業の検査治具として、接合部の接合不良を検出するための検査治具があるが、シャント抵抗140の場合は抵抗値が小さいために、パターン回路に高電圧、大電流を流すには大規模な検査用設備と、その設置面積が必要となって製造コストが高くなる問題がある。さらに、パターン回路に高電圧、大電流を流す検査を行なうと回路上に設けられた他の電子部品にストレスが掛かることでその電子部品の劣化を促進させる問題がある。
In addition, as an inspection jig for mounting work, there is an inspection jig for detecting a bonding failure in a joint portion. In the case of the
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、実装前および実装中にシャント抵抗のリード端子が容易に接合部より外れないように形成することで、接合不良の低減および検査用治具の小型化、低コストが図れるインバータ制御基板を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to take the above-mentioned points into consideration, and to reduce the bonding failure and to inspect by forming the lead terminal of the shunt resistor so as not to easily come off from the joint before and during mounting. An object of the present invention is to provide an inverter control board capable of reducing the size and cost of a jig.
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項6に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、制御基板(9)と、スイッチング素子(1)と、ダイオードブリッジ(2)と、ヒートシンク(8)とを設け、スイッチング素子(1)およびダイオードブリッジ(2)の放熱部側がヒートシンク(8)に面接触されるとともに、スイッチング素子(1)およびダイオードブリッジ(2)の2素子を制御基板(9)にはんだ付け接合によって構成するインバータ制御基板において、
リード端子(22)と本体部(21)とからなり、スイッチング素子(1)内、またはダイオードブリッジ(2)内に流れる電流を検出するシャント抵抗(20)が設けられ、
シャント抵抗(20)は、本体部(21)の一端面と制御基板(9)の一端面が対向するようにリード端子(22)が形成され、かつ本体部(21)の一端面と制御基板(9)の一端面との間に隙間部材(10)を介した後に、リード端子(22)が制御基板(9)に接合されるように構成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means described in
A shunt resistor (20) for detecting a current flowing in the switching element (1) or the diode bridge (2) is provided, which includes a lead terminal (22) and a main body (21).
The shunt resistor (20) has a lead terminal (22) formed so that one end surface of the main body (21) and one end surface of the control board (9) face each other, and one end face of the main body (21) and the control board The lead terminal (22) is joined to the control board (9) after the gap member (10) is interposed between the one end face of (9).
請求項1に記載の発明によれば、本体部(21)の一端面と制御基板(9)の一端面が対向するようにリード端子(22)が形成されることにより、リード端子(22)が制御基板(9)に直交するように基板穴に挿入される。これにより、シャント抵抗(20)の重心が制御基板(9)側に近づくことでリード端子(22)が基板穴から外れにくくなる。 According to the first aspect of the present invention, the lead terminal (22) is formed such that the one end surface of the main body (21) and the one end surface of the control board (9) are opposed to each other. Is inserted into the substrate hole so as to be orthogonal to the control substrate (9). As a result, the lead terminal (22) is unlikely to come out of the board hole because the center of gravity of the shunt resistor (20) approaches the control board (9) side.
また、本体部(21)の一端面と制御基板(9)の一端面との間に隙間部材(10)を設けることで、シャント抵抗(20)が制御基板(9)から外れにくい。これにより、リード端子(22)の接合不良が低減できるとともに大規模な検査用設備が不要となる。 Further, by providing the gap member (10) between one end surface of the main body (21) and one end surface of the control board (9), the shunt resistor (20) is unlikely to come off from the control board (9). Thereby, joint failure of the lead terminal (22) can be reduced and a large-scale inspection facility is not required.
請求項2に記載の発明では、制御基板(9)と、スイッチング素子(1)と、ダイオードブリッジ(2)と、ヒートシンク(8)とを設け、スイッチング素子(1)およびダイオードブリッジ(2)の放熱部側がヒートシンク(8)に面接触されるとともに、スイッチング素子(1)およびダイオードブリッジ(2)の2素子を制御基板(9)にはんだ付け接合によって構成するインバータ制御基板において、
リード端子(22)と本体部(21)とからなり、スイッチング素子(1)内、またはダイオードブリッジ(2)内に流れる電流を検出するシャント抵抗(10)が設けられ、
シャント抵抗(20)は、本体部(21)の一端面と制御基板(9)の一端面が対向するようにリード端子(22)が形成され、かつ本体部(21)の他端面とヒートシンク(8)の一端面との間に隙間部材(10)を介した後に、リード端子(22)が制御基板(9)に接合されるように構成したことを特徴としている。
In the invention according to claim 2, the control board (9), the switching element (1), the diode bridge (2), and the heat sink (8) are provided, and the switching element (1) and the diode bridge (2) are provided. In the inverter control board in which the heat radiating part side is in surface contact with the heat sink (8), and the switching element (1) and the diode bridge (2) are configured by soldering and joining the control board (9).
A shunt resistor (10) for detecting a current flowing in the switching element (1) or the diode bridge (2) is provided, comprising a lead terminal (22) and a main body (21).
The shunt resistor (20) has a lead terminal (22) formed so that one end surface of the main body (21) and one end surface of the control board (9) face each other, and the other end surface of the main body (21) and a heat sink ( The lead terminal (22) is joined to the control board (9) after the gap member (10) is interposed between the one end face of 8).
請求項2に記載の発明によれば、シャント抵抗(20)が隙間部材(10)を介してヒートシンク(8)に支持されるためリード端子(22)が基板穴から外れることはない。これにより、リード端子(22)の接合不良が低減できるとともに大規模な検査用設備が不要となる。なお、本発明では、シャント抵抗(20)で発生する熱を隙間部材(10)を介してヒートシンク(8)で放熱させることができる。 According to the invention described in claim 2, since the shunt resistor (20) is supported by the heat sink (8) through the gap member (10), the lead terminal (22) does not come off the substrate hole. Thereby, joint failure of the lead terminal (22) can be reduced and a large-scale inspection facility is not required. In the present invention, heat generated by the shunt resistor (20) can be radiated by the heat sink (8) through the gap member (10).
請求項3に記載の発明では、シャント抵抗(20)は、リード端子(22)が本体部(21)の水平方向に対して好ましくは略垂直方向に折り曲げるように形成されていることを特徴としている。請求項3に記載の発明によれば、制御基板(9)の基板穴の加工は略垂直方向のほうが最も生産性が良い。
In the invention described in
請求項4に記載の発明では、隙間部材(10)は、熱伝導性が良好な材料であることを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、シャント抵抗(20)で発生する熱を制御基板(9)もしくはヒートシンク(8)側に放熱しやすい。
The invention according to
請求項5に記載の発明では、隙間部材(10)は、熱硬化性のポッティング材で形成していることを特徴としている。請求項5に記載の発明によれば、ポッティング材であってもシャント抵抗(20)が制御基板(9)から外れにくい。
The invention according to
請求項6に記載の発明では、隙間部材(10)は、シャント抵抗(20)が制御基板(9)に接合後、取り外せるように構成したことを特徴としている。請求項6に記載の発明によれば、実装前、実装中に適用されれば良いので実装後はなくても良い。制御基板(9)と所望する空間が確実に形成できる。 The invention according to claim 6 is characterized in that the gap member (10) is configured such that the shunt resistor (20) can be removed after being joined to the control board (9). According to the sixth aspect of the present invention, it may be applied before and during mounting, so that it is not necessary after mounting. The control board (9) and the desired space can be reliably formed.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実形態)
以下、本発明の第1実施形態におけるインバータ制御基板を図1および図2に基づいて説明する。図1(a)はインバータ制御基板の全体構成を示す正面図、図1(b)は、(a)に示すA矢視図である。また、図2は本実施形態のインバータ制御基板を給湯装置に用いられる循環ポンプの電動機6に適用したもので、そのインバータ制御基板の電気接続を示す回路図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the inverter control board in 1st Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 1 and FIG. Fig.1 (a) is a front view which shows the whole structure of an inverter control board, FIG.1 (b) is A arrow view shown to (a). FIG. 2 is a circuit diagram showing the electrical connection of the inverter control board when the inverter control board of this embodiment is applied to the motor 6 of the circulation pump used in the hot water supply apparatus.
本実施形態のインバータ制御基板は、100Vの交流電源を直流に変換しパワートランジスタなどのスイッチング素子1で電動機6をインバータ方式で駆動させるものであって、スイッチング素子1内に流れる電流を検出するシャント抵抗20を一体に構成している。
The inverter control board according to the present embodiment converts a 100V AC power source into DC and drives the electric motor 6 in an inverter manner by the
具体的には、図2に示すように、7は100V用商用電源で2のダイオードブリッジに電源を供給している。3は倍電圧整流用コンデンサーで、4は平滑用コンデンサーである。4の平滑用コンデンサーで生成された直流電源は1のスイッチング素子に電流を供給し最終的に電動機6にその電流が供給される。5はスナバー用コンデンサーでスイッチング素子1の一方の端子とシャント抵抗20の一方の端子とに接続される。そして、スイッチング素子1にはシャント抵抗20が接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, 7 is a commercial power supply for 100 V and supplies power to the diode bridge 2. 3 is a voltage doubler rectifying capacitor, and 4 is a smoothing capacitor. The DC power generated by the
なお、ダイオードブリッジ2とスイッチング素子1は高電流が流れることから素子の放熱対策としてヒートシンク8に取り付けるのが一般的である。そのパワー素子の取り付け構造を図1(b)により説明する。つまり、図1(b)に示すように、8はヒートシンクであって、その放熱フィンの反対側の平面部にダイオードブリッジ2およびスイッチング素子1の放熱部側が面接触するように配設している。
The diode bridge 2 and the
そして、9はこれら電気部品1、2を一体構成する制御基板であって、ダイオードブリッジ2とスイッチング素子1との結線を制御基板9内のパターンで電気的に接続するために、ダイオードブリッジ2およびスイッチング素子1のそれぞれのリード端子11、12を制御基板9の基板穴に挿入してはんだ13で電気的に接続している。
ここで、本発明の要部であるシャント抵抗20について説明する。このシャント抵抗20はスイッチング素子1内に流れる電流を検出する抵抗であって、スイッチング素子1に高電流が流れることで、内部に並列の抵抗線が収容された本体部21と3本足のリード端子22とから構成している。そして、スイッチング素子1の近傍に設けられている。
Here, the
次に、シャント抵抗20の制御基板9への取り付け方法について説明する。図1(a)および図1(b)に示すように、シャント抵抗20のリード端子22を略90度折り曲げて本体部21の一端面と制御基板9の一端面とが対向するように形成するとともに、本体部21の一端面と制御基板9の一端面との間に、隙間部材である固定用シート10を介して制御基板9に接合するようにしている。
Next, a method for attaching the
具体的には、固定用シート10を、例えば、放熱用シリコンゴム材からなるゴムシートで形成し、本体部21の一端面に予め接着しておいて、リード端子22を制御基板9の基板穴に下方から挿入した後に、はんだ13を接合部に盛り付けて電気的に接続している。これにより、リード端子22をはんだ13で接合する実装前、実装中のときに、シャント抵抗20が宙吊り状態となるが、リード端子22の折り曲げと固定用シート10により、リード端子22が接合部から外れにくくなっているため実装作業における接合不良の低減が図れる。
Specifically, the fixing
さらに、固定用シート10と制御基板9との間を接着するように、シャント抵抗20を制御基板9に挿入する前に、固定用シート10もしくは制御基板9側に接着剤を塗布して、リード端子22を基板穴に挿入するようにすれば、シャント抵抗20が確実に制御基板9に固定されるためリード端子22が接合部から外れることはない。
Further, before the
なお、本実施形態では、固定用シート10を本体部21の片面に放熱用シリコンゴム材を用いて制御基板9側に放熱するように構成したが、これに限らず、固定用シート10を放熱用シリコンゴム材以外の材料のゴムシートで形成し、実装後に固定用シート10が制御基板9、シャント抵抗20から取り外せるように形成しても良い。
In the present embodiment, the fixing
また、本実施形態では、スイッチング素子1を100Vの商用電源を用いて構成したが、これに限らず、200Vの商用電源を用いて構成しても良い。ただし、この場合には倍電圧整流用コンデンサー3を用いなくても良い。
Moreover, in this embodiment, although the
以上の第1実施形態によるインバータ制御基板によれば、シャント抵抗20をその本体部21の一端面と制御基板9の一端面が対向するようにリード端子22を略90度に折り曲げることにより、シャント抵抗20の重心が制御基板9側に近づくことでリード端子22が制御基板9の基板穴から外れにくくなる。
According to the inverter control board according to the first embodiment described above, the
さらに、本体部21の一端面と制御基板9の一端面との間に固定用シート10を設けることで、シャント抵抗20が制御基板9側―に固定されることでシャント抵抗20が制御基板9から外れにくい。これにより、リード端子22の接合不良が低減できるとともに、抵抗値が小さいシャント抵抗20に対する接合不良の検査用設備は大規模となるが、これを不要もしくは小型化することができる。
Further, by providing the fixing
また、固定用シート10を放熱用シリコンゴム材のように熱伝導性が良好な材料で形成することにより、シャント抵抗20で発生する熱を制御基板9側に放熱しやすい。また、固定シート10を制御基板9にシャント抵抗20を接合後、取り外せるように構成したことにより、実装前、実装中に適用されれば良いので実装後はなくても良い。しかも制御基板9と所望する空間が確実に形成できる。
Further, by forming the fixing
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、制御基板9とシャント抵抗20の本体部21との間に、放熱用シリコンゴム材からなる固定シート10を配設させたが、これに限らず、具体的に、図3に示すように、ヒートシンク8の平面部を延長させ、本体部21の他端面とヒートシンク8の一端面との間に固定シート10を介した後に、リード端子22が制御基板9にはんだ付け接合されるように構成しても良い。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the fixing
これによれば、シャント抵抗20が固定シート10を介してヒートシンク8に支持されるためリード端子22が接合部から外れることはない。従って、リード端子22の接合不良が低減できるとともに大規模な検査用設備が不要となる。なお、本発明では、シャント抵抗20で発生する熱が固定シート10を介してヒートシンク8で放熱させることができる。
According to this, since the
(第3実施形態)
以上の第1、第2実施形態では、隙間部材として放熱用シリコンゴム材からなる固定シート10を用いたが、この固定シート10の他に、シリコンなどの熱硬化性の充填材(ポッティング材)を用いても良い。具体的には、図4(a)および図4(b)に示すように、制御基板9とシャント抵抗20との間、もしくはシャント抵抗20とヒートシンク8との間のいずれかに、ポッティング材10を充填させてリード端子22を制御基板9に挿入した後に、リード端子22を制御基板9に接合させる。これにより、シャント抵抗20が制御基板9から外れにくい。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, the fixing
(第4実施形態)
本実施形態では、固定シート10、ポッティング材10の他に、樹脂材からなるスペーサを用いたものである。具体的には、図5に示すように、リード端子22を制御基板9に挿入する前に、シャント抵抗20の本体部21にスペーサ10を接着させておいて、リード端子22を制御基板9に挿入するときに、シャント抵抗20がスペーサ10を介して制御基板9に固定している。これによれば、シャント抵抗20が制御基板9から外れることはない。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, a spacer made of a resin material is used in addition to the fixed
(他の実施形態)
以上の実施形態では、リード端子22の折り曲げ角度を略90度に形成したが、これに限らず、図6(a)に示すように、制御基板9に交差するに形成しても良い。ただし、リード端子22の折り曲げ角度が、例えば、45〜90度のときと、90度、つまり制御基板9に対して垂直方向のときとでは、制御基板9に形成する基板穴の加工性、リード端子22の制御基板9への組み付け性が90度の方が優れる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the bending angle of the
また、図6(b)に示すように、リード端子22を制御基板9に挿入した後、リード端子22の先端を折り曲げた後に接合するように構成してリード端子22が外れないようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 6B, after the
なお、以上の実施形態では、シャント抵抗20をスイッチング素子1側に設けてスイッチング素子1内を流れる電流を検出するように構成したが、ダイオードブリッジ2側に設けてダイオードブリッジ2内を流れる電流を検出するように構成しても良い。また、本発明を給湯装置に用いられる循環ポンプの電動機6に適用させたが、これに限定するものではなく他の装置の電動機に適用しても良い。
In the above embodiment, the
1…スイッチング素子
2…ダイオードブリッジ
8…ヒートシンク
9…制御基板
10…固定シート、ポッティング材(隙間部材)
20…シャント抵抗
21…本体部
22…リード端子
DESCRIPTION OF
20 ...
Claims (6)
リード端子(22)と本体部(21)とからなり、前記スイッチング素子(1)内、または前記ダイオードブリッジ(2)内に流れる電流を検出するシャント抵抗(20)が設けられ、
前記シャント抵抗(20)は、前記本体部(21)の一端面と前記制御基板(9)の一端面が対向するように前記リード端子(22)が形成され、かつ前記本体部(21)の一端面と前記制御基板(9)の一端面との間に隙間部材(10)を介した後に、前記リード端子(22)が前記制御基板(9)に接合されるように構成したことを特徴とするインバータ制御基板。 A control board (9), a switching element (1), a diode bridge (2), and a heat sink (8) are provided, and the heat dissipation part side of the switching element (1) and the diode bridge (2) is the heat sink (8). In the inverter control board that is configured to be in surface contact with the switching board (1) and the diode bridge (2) by soldering to the control board (9),
A shunt resistor (20) for detecting a current flowing in the switching element (1) or the diode bridge (2) is provided, comprising a lead terminal (22) and a main body (21).
The shunt resistor (20) has the lead terminal (22) formed so that one end surface of the main body (21) and one end surface of the control board (9) face each other, and the shunt resistor (20) of the main body (21) The lead terminal (22) is configured to be joined to the control board (9) after a gap member (10) is interposed between the one end face and the one end face of the control board (9). Inverter control board.
リード端子(22)と本体部(21)とからなり、前記スイッチング素子(1)内、または前記ダイオードブリッジ(2)内に流れる電流を検出するシャント抵抗(10)が設けられ、
前記シャント抵抗(20)は、前記本体部(21)の一端面と前記制御基板(9)の一端面が対向するように前記リード端子(22)が形成され、かつ前記本体部(21)の他端面と前記ヒートシンク(8)の一端面との間に隙間部材(10)を介した後に、前記リード端子(22)が前記制御基板(9)に接合されるように構成したことを特徴とするインバータ制御基板。 A control board (9), a switching element (1), a diode bridge (2), and a heat sink (8) are provided, and the heat dissipation part side of the switching element (1) and the diode bridge (2) is the heat sink (8). In the inverter control board that is configured to be in surface contact with the switching board (1) and the diode bridge (2) by soldering to the control board (9),
A shunt resistor (10) for detecting a current flowing in the switching element (1) or the diode bridge (2) is provided, comprising a lead terminal (22) and a main body (21).
The shunt resistor (20) has the lead terminal (22) formed so that one end surface of the main body (21) and one end surface of the control board (9) face each other, and the shunt resistor (20) of the main body (21) The lead terminal (22) is joined to the control board (9) after a gap member (10) is interposed between the other end surface and one end surface of the heat sink (8). Inverter control board.
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