JP7180270B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流センサが固定された電力変換装置に関する。

特許文献１には、電流センサの筐体をＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｕｌｅ）の側面にネジ締結する電力変換装置が開示されている。

特開２０１２－１６１１２２号公報

電力変換装器等に電流センサユニットを締結する際に位置ずれが大きいと、ネジ孔の一部が欠ける等の不具合が生じてしまう。これにより、電流センサを電力変換装器に締結できなくなってしまう可能性がある。

本発明の一態様に係る電力変換装置は、筐体を有する電力変換器と、前記筐体の側面にネジによって固定されている電流センサユニットとを備え、前記電流センサユニットの長手方向において、前記電流センサユニットの両端部のそれぞれには、前記筐体と係合する回転規制機構部が設けられており、前記長手方向において、前記回転規制機構部同士の間には、前記筐体に向かって突出する倒れ防止機構部が設けられている。

電流センサユニットの概略斜視図。 電流センサユニットの概略平面図。 Ａは本実施形態に係る電流センサユニットの回転を説明する概略図であり、Ｂは比較例に係る電流センサユニットの回転を説明する概略図である。 Ａは静態時の筐体側ネジ孔を示す概略図であり、Ｂは回転時の筐体側ネジ孔を示す概略図であり、Ｃは倒れ時の筐体側ネジ孔を示す概略図である。 Ａは静態時の電流センサユニットの概略側面図であり、Ｂは倒れ時の電流センサユニットの概略側面図である。

以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態において説明する寸法、材料、形状及び構成要素の相対的な位置は任意に設定でき、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されない。

図１は、電力変換装置１００の電流センサユニット１０の概略斜視図である。なお、図１においては、電力変換装置１００の電力変換器２０を概略的に点線で示している。

電力変換装置１００は、一例として、自動車の走行用モータを駆動するために、バッテリから得られる直流電力を交流電力に変換するコンバータである。そして、電力変換装置１００は、電力変換器２０を備えており、この電力変換器２０は、一例としてバッテリから出力された電圧を昇圧又は降圧するＦＤＣコンバータである。また、電力変換装置１００は、電力変換器２０の筐体２１の側面にネジ（不図示）によって取り付けられる電流センサユニット１０を備えている。この電流センサユニット１０は、ケース内に格納された電流センサを有している。

図２に示すように、電流センサユニット１０には、略円状の二つのセンサ側ネジ穴１１が形成されている。この二つのセンサ側ネジ穴１１は、電流センサユニット１０の長手方向において、その両端部にそれぞれに設けられたカラー部１２に形成されている。また、電力変換器２０の筐体２１の側面には、センサ側ネジ穴１１に対応する筐体側ネジ穴２２（図４）が形成されている。これらのセンサ側ネジ穴１１及び筐体側ネジ穴２２にネジを挿入することによって、筐体２１に電流センサユニット１０がネジ止めされる。代替的に、電流センサユニット１０には、一つ又は三つ以上のカラー部１２及びセンサ側ネジ穴１１が形成されていてもよい。

また、長手方向において、電流センサユニット１０の両端部のそれぞれには、電力変換器２０の筐体２１の一部と係合する回転規制機構部１３が設けられている。この回転規制機構部１３は、電流センサユニット１０から側方に突出するフック状の形状を有している。すなわち、一対の回転規制機構部１３のそれぞれは、電流センサユニット１０から側方に突出する第１部分１４と、長手方向に沿って他方の回転規制機構部１３に向かって延びる第２部分１５とを有している。換言すると第１部分１４と第２部分１５とは、互いに直交する方向に延びている。そして、第２部分１５は、長手方向と異なる向き（長手方向と交差する方向）において、電力変換器２０の筐体２１の一部と係合する。これによって、電流センサユニット１０の回転が規制される。代替的に、電流センサユニット１０には、一つ又は三つ以上の回転規制機構部１３が形成されていてもよい。

さらに、電流センサユニット１０の両端部のそれぞれには、電流センサユニット１０が回転するときに電力変換器２０の筐体２１と当接する当接部１６が設けられている。電流センサユニット１０が回転する場合、一対の当接部１６の一方が筐体２１と当接するため、当該一方の当接部１６が回転中心となる。また、当接部１６は、電流センサユニット１０から突出する中央部分と、当該中央部分とから外方に突出する羽状部分を有している。代替的に、電流センサユニット１０には、一つ又は三つ以上の当接部１６が形成されていてもよい。なお、図２においては、右側の当接部１６が回転規制機構部１３と重なるため、左側の当接部１６のみが示されている。

さらに、長手方向の略中央において、回転規制機構部１３同士の間には、電流センサユニット１０から筐体２１に向かって突出する倒れ防止機構部１７が設けられている。この倒れ防止機構部１７は、電流センサユニット１０が筐体２１に向かって倒れる場合に、筐体２１の側面に当接して電流センサユニット１０の倒れを制限する。また、倒れ防止機構部１７は、上面視略五角形の形状を有している。そして、倒れ防止機構部１７は、筐体２１側に当接平面１８を有しており、当該当接平面１８が筐体２１の側面に当接する。なお、倒れ防止機構部１７は、長手方向に直交する方向から見た場合に回転規制機構部１３同士の間に設けられている。すなわち、長手方向において、回転規制機構部１３と倒れ防止機構部１７とが、直線上に並ぶ必要はない。また、倒れ防止機構部１７は、電流センサユニット１０の側方から見た場合に、カラー部１２よりも上方に位置している。

続いて、図３Ａから図４Ｂを参照して、電流センサユニット１０の回転について説明する。図３Ａは本実施形態に係る電流センサユニット１０の概略平面図である。また、図３Ｂは比較例に係る電流センサユニット１０’の概略平面図である。この比較例に係る電流センサユニット１０’は、本実施形態に係る電流センサユニット１０と比較して、長手方向の中央部分に回転規制機構部１３’を有している点で異なる。この回転規制機構部１３’は、略Ｕ字状の形状を有しており、その内側部分が電力変換器２０の筐体２１の一部と当接する。これにより、電流センサユニット１０’の回転が規制される。

図４Ａは静態時の筐体側ネジ穴２２を示す概略図であり、図４Ｂは電流センサユニット１０’の回転時の筐体側ネジ穴２２を示す概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの上側は、筐体側ネジ穴２２の中心線２２Ｃに沿った断面を示している。また、図４Ａ及び図４Ｂの下側は、ネジ止め方向Ｄにおいて、センサ側ネジ穴１１’を通して見た筐体側ネジ穴２２を示している。

電力変換器２０の筐体２１に電流センサユニット１０を組み付ける際に、外力等によって電流センサユニット１０の位置ずれが生じる場合がある。例えば、電流センサユニット１０の当接部１６を中心に電流センサユニット１０が回転してしまうことがある。これにより、ネジ止め方向において、電流センサユニット１０のカラー部１２の一部が、電力変換器２０の筐体２１のボス座２３に形成された筐体側ネジ穴２２に隠れてしまう。

具体的に、図３Ｂの比較例に係る電流センサユニット１０’は、カラー部１２’の平面方向における位置ずれ量が、本実施形態に係る電流センサユニット１０も大きくなる。そのため、電流センサユニット１０’が回転すると、図４Ｂに示すように、カラー部１２’の一部が、ネジ止め方向Ｄにおいて、筐体側ネジ穴２２に重なってしまう。すなわち、図４Ａの静態時、つまり電流センサユニット１０’が回転しないときは、ボス座２３に形成された筐体側ネジ穴２２は、カラー部１２’の中央に位置している。換言すると、センサ側ネジ穴１１’の中心線１１Ｃと筐体側ネジ穴２２の中心線２２Ｃとが一致している。そのため、カラー部１２’がネジ止めを阻害しない。

一方、図４Ｂに示す回転時は、カラー部１２’の一部が筐体側ネジ穴２２に重なっている。換言すると、センサ側ネジ穴１１’の中心線１１Ｃと筐体側ネジ穴２２の中心線２２Ｃとがずれている。そのため、カラー部１２’が、筐体側ネジ穴２２へのネジの挿入を阻害するか、又は困難にしてしまう。

そこで、図３Ａに示す本実施形態に係る電流センサユニット１０においては、電流センサユニット１０の長手方向における両端部のそれぞれに、回転規制機構部１３を設けている。この回転規制機構部１３が、電力変換器２０の筐体２１の一部と係合することによって、電流センサユニット１０の回転が規制される。なお、一例として、回転規制機構部１３が係合する筐体２１の一部とは、筐体２１の側面から突出する壁部２４（図５Ａ）である。この壁部２４は、回転規制機構部１３の第２部分１５の内側と当接するように、回転規制機構部１３同士の間において、電流センサユニット１０の長手方向に沿って延びている。

本実施形態の回転規制機構部１３は、比較例と比べて回転中心である当接部１６から回転規制機構部１３までの距離が長くなっている。これにより、比較例と比べて回転角度が小さくなるため、電流センサユニット１０のカラー部１２の回転時の位置ずれ量を低減することができる。すなわち、カラー部１２の位置ずれ量は、回転角度が大きくなるほど大きくなる。そのため、回転角度を小さくすることによって、カラー部１２の位置ずれ量を低減できる。その結果、カラー部１２が筐体側ネジ穴２２に重なることを抑制できる。

具体的に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して電流センサユニット１０の回転角度について説明する。なお、図３Ａにおいては、説明の便宜上、回転前の回転規制機構部１３を点線で示している。また、図３Ｂにおいては、説明の便宜上、回転前の回転規制機構部１３’を点線で示している。

本実施形態に係る電流センサユニット１０の位置ずれ量Ｘは、回転角度θと半径ｒとに基づいて、下記式１によって求めることができる。

同様に、図３Ｂの比較例に係る電流センサユニット１０’の位置ずれ量Ｘ’は、回転角度θ’と半径ｒ’とに基づいて、下記式２によって求めることができる。

上記式１及び式２より、回転角度θと回転角度θ’とが９０度以下の場合、回転角度θが回転角度θ’よりも小さければ、位置ずれ量Ｘは位置ずれ量Ｘ’よりも小さくなる。そして、回転中心から回転規制位置（回転規制機構部１３と筐体２１の一部との係合位置）までの距離である半径ｒが長くなれば、電流センサユニット１０の回転角度θは小さくなる。すなわち、半径ｒが長くなれば、より小さい回転角度θで回転規制機構部１３が回転規制位置に到達する。そのため、本実施形態においては、回転規制機構部１３を電流センサユニット１０の両端部に設けている。

これにより、回転中心となる当接部１６から回転規制位置まで、すなわち回転規制機構部１３までの距離である半径ｒを、比較例の半径ｒ’よりも長くすることができる。そのため、本実施形態においては、電流センサユニット１０の回転角度θを小さくして、電流センサユニット１０及びカラー部１２の位置ずれ量を低減している。その結果、カラー部１２が筐体側ネジ穴２２に重なることを抑制できる。

続いて、図３Ａ，図３Ｂ，図４Ｃ，図５Ａ及び図５Ｂを参照して、電流センサユニット１０の倒れについて説明する。なお、図４Ｃの上側は、筐体側ネジ穴２２の中心線２２Ｃに沿った断面を示している。また、図４Ｃの下側は、ネジ止め方向Ｄにおいて、センサ側ネジ穴１１’を通して見た筐体側ネジ穴２２を示している。また、図５Ａは倒れる前の電流センサユニット１０を示し、図５Ｂは電流センサユニット１０の倒れが規制されている状態を示している。

図３Ｂに示すように、比較例に係る電流センサユニット１０’は、本実施形態に係る電流センサユニット１０と比較して、倒れ防止機構部１７を備えていない点で異なる。一方、図３Ａに示すように、本実施形態に係る電流センサユニット１０は、長手方向において回転規制機構部１３同士の間の中央に、筐体２１に向かって突出する倒れ防止機構部１７を備えている。

図４Ｃの上側に示すように、倒れ防止機構部１７を備えていない電流センサユニット１０’は、外力等によって電力変換器２０の筐体２１に向かって倒れる場合がある。すなわち、電流センサユニット１０’は、筐体２１に対して傾いた姿勢に移動してしまうことがある。この場合、図４Ｃの下側に示すように、ネジ止め方向Ｄにおいてセンサ側ネジ穴１１’を通して見ると、カラー部１２’が略楕円状となり、カラー部１２’の一部によって筐体側ネジ穴２２が隠れてしまう。換言すると、センサ側ネジ穴１１’の中心線１１Ｃと筐体側ネジ穴２２の中心線２２Ｃとが交差する。これにより、筐体側ネジ穴２２の一部が欠けた状態となり、筐体側ネジ穴２２にネジの先端が挿入することが、カラー部１２’によって阻害されてしまう。

そこで、本実施形態に係る電流センサユニット１０は、倒れ防止機構部１７を備えることによって、電流センサユニット１０の倒れを抑制している。すなわち、電流センサユニット１０が、図５Ａに示す状態から図５Ｂに示すように倒れたとしても、倒れ防止機構部１７が電力変換器２０の筐体２１の壁部２４に当接する。そのため、電流センサユニット１０の倒れが規制され、又は電流センサユニット１０の傾き量が低減される。これにより、カラー部１２の一部によって筐体側ネジ穴２２が隠れてしまうことを抑制できる。

以上、各実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、各実施形態及び各変形形態は、本発明に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。

例えば、倒れ防止機構部１７の形状は、半球状及び直方体状等の他の形状であってもよい。また、回転規制機構部１３の形状は、電力変換器２０の筐体２１の一部と係合する形状であれば、円弧状及びＴ字状等の他の形状であってもよい。また、電力変換器２０の筐体２１には、回転規制機構部１３と係合するように筐体２１の側面から突出する係合部を形成してもよい。

以下、上述した各実施形態及び各変形例から導き出される各種の態様を記載する。なお、各態様の理解を容易にするため、添付図面に図示された参照符号を付記する。ただし、参照符号は、本発明を図示の形態に限定する意図で付記するものではない。

電力変換装置１００は、筐体２１を有する電力変換器２０と、前記筐体２１の側面にネジによって固定されている電流センサユニット１０とを備え、前記電流センサユニット１０の長手方向において、前記電流センサユニット１０の両端部のそれぞれには、前記筐体２１と係合する回転規制機構部１３が設けられており、前記長手方向において、前記回転規制機構部１３同士の間には、前記筐体２１に向かって突出する倒れ防止機構部１７が設けられている、

これにより、回転中心から回転規制位置までの距離を長くすることができる。そのため、電流センサユニット１０の回転角度（位置ずれ量）を低減することができる。その結果、電流センサユニット１０を締結する際の位置ずれを抑制して、カラー部１２がネジ締結を阻害することを抑制できる。さらに、長手方向を軸とする電流センサユニット１０の倒れが規制され、又は電流センサユニット１０の傾き量が低減される。そのため、カラー部１２の一部によって筐体側ネジ穴２２が隠れてしまうことを抑制して、カラー部１２がネジ締結を阻害することを抑制できる。

前記長手方向において、前記両端部のそれぞれには、前記筐体２１と当接するための当接部１６が設けられている。これにより、電流センサユニット１０が回転して、一方の端部の回転規制機構部１３によって回転が規制される際には、他方の端部の当接部１６が回転中心となる。そのため、回転中心から回転規制位置までの距離を長くして、電流センサユニット１０の回転角度（位置ずれ量）を低減することができる。

１０：電流センサユニット
１３：回転規制機構部
１７：倒れ防止機構部
２０：電力変換器
２１：筐体
１００：電力変換装置

Claims (2)

1. 筐体を有する電力変換器と、
   前記筐体の側面にネジによって固定されている電流センサユニットとを備え、
   前記電流センサユニットの長手方向において、前記電流センサユニットの両端部のそれぞれには、前記筐体と係合する回転規制機構部が設けられており、
   前記長手方向において、前記回転規制機構部同士の間には、前記筐体に向かって突出する倒れ防止機構部が設けられており、
   前記電流センサユニットに設けられ且つ前記ネジが挿入されるネジ穴の中心線が延びる方向と直交する方向かつ、前記倒れ防止機構部が前記筐体に向かって突出する方向に沿った方向において、前記回転規制機構部が突出している、電力変換装置。
2. 前記長手方向において、前記両端部のそれぞれには、前記筐体と当接するように前記筐体に向かって突出する当接部が設けられている、請求項１に記載の電力変換装置。

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