(57)【要約】【課題】コンデンサを強固に保持することができ、専有面積の小さい電子機器を提供する。【解決手段】電子機器１は、フレーム２と電子部品３とコンデンサ４と連結部材５とを有している。フレーム２は、基板部２１と側壁部２２とによって構成された収容空間２０を有している。電子部品３はフレーム２の収容空間２０内に配置されている。コンデンサ４は、基板部２１を下方に向けた状態における電子部品３の上方に配置されており、フレーム２に接合された下側被接合部４１と、連結部材５に接合された上側被接合部４２と、を有している。下側被接合部４１は、基板部２１を下方に向けた状態におけるコンデンサ４の高さの１／２の位置４０よりも下方に配置され、フレーム２に接合されている。上側被接合部４２は、コンデンサ４の高さの１／２の位置４０よりも上方に配置されており、連結部材５に接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部（２１）と、前記基板部の外周縁に立設された側壁部（２２）と、前記基板部と前記側壁部とによって構成された収容空間（２０）を有するフレーム（２）と、
前記収容空間内に配置された電子部品（３）と、
前記基板部を下方（Ｚ２）に向けた状態における前記電子部品の上方（Ｚ１）に配置されたコンデンサ（４、４０２）と、
前記フレームと前記コンデンサとを連結する連結部材（５、５０２、５０３）と、を有し、
前記コンデンサは、
前記基板部を下方に向けた状態における前記コンデンサの高さの１／２の位置（４０）よりも下方に配置され、前記フレームに接合された下側被接合部（４１）と、
前記コンデンサの高さの１／２の位置よりも上方に配置され、前記連結部材に接合された上側被接合部（４２、４７）と
を有している、電子機器（１、１０２、１０３）。
【請求項２】
前記連結部材は、前記上側被接合部に接合されたコンデンサ接合部（５１、５４）と、前記コンデンサ接合部に連なり、前記側壁部へ向かって延設された延設部（５２）と、を有しており、前記コンデンサ接合部は、前記延設部よりも前記コンデンサ側に突出している、請求項１に記載の電子機器（１、１０２）。
【請求項３】
前記コンデンサにおける前記上側被接合部は外方に突出しており、前記コンデンサ接合部は締結部材（４２１）を介して前記上側被接合部に締結されている、請求項２に記載の電子機器（１）。
【請求項４】
前記コンデンサ接合部は、前記コンデンサ内に埋設されている、請求項２に記載の電子機器（１０２）。
【請求項５】
前記コンデンサは、前記フレームの前記側壁部に沿って配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子部品は、半導体スイッチング素子を備えた半導体モジュールを有しており、前記半導体モジュールと前記コンデンサとが電力変換回路を構成するように互いに電気的に接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両には、電力変換装置などの電子機器が搭載されている。この種の電子機器は、電子部品と、電子部品を保持するフレームとを有している。電子部品としては、コンデンサが用いられることがある。
【０００３】
特許文献１には、上壁が開放され、コンデンサを収容可能な箱型のケースを備えたコンデンサ固定構造の例が記載されている。特許文献１のコンデンサ固定構造において、ケースの底壁には、コンデンサを押し上げるための押し上げ片が設けられている。また、底壁の外周には側壁が立設されており、側壁には、押し上げ片と協働してコンデンサを挟み込むための係止爪が設けられている。このコンデンサ固定構造において、コンデンサは、底壁に設けられた押し上げ片と、側壁に設けられた係止爪との間に狭持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７４５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子機器には、コンデンサと、コンデンサ以外の電子部品との複数の電子部品が保持されることがある。また、電子機器の専有面積を小さくするため、フレームにコンデンサ以外の電子部品を収容し、当該電子部品上にコンデンサを保持する配置が採用されることがある。
【０００６】
特許文献１のコンデンサ固定構造は、前述したように、ケース内にコンデンサを収容し、ケースの底壁に設けられた押し上げ片と、側壁に設けられた係止爪との間にコンデンサを固定している。そのため、コンデンサとケースの底壁との間にコンデンサ以外の電子部品を配置することが難しい。
【０００７】
また、コンデンサとコンデンサ以外の電子部品とを重ね合わせて配置する場合において、特許文献１のように係止爪によってコンデンサを保持しようとすると、コンデンサがケース内に収容されている場合に比べて高い位置に係止爪を設ける必要がある。それ故、この場合には、コンデンサがケース内に収容されている場合に比べてケースの側壁や係止爪の剛性が低くなりやすい。
【０００８】
かかる状態においては、電子機器に振動が加わった際のコンデンサの慣性によってケースの側壁や係止爪が容易に変形し、係止爪がコンデンサから外れやすくなるおそれがある。また、場合によっては係止爪やケースの側壁が破損するおそれもある。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コンデンサを強固に保持することができ、専有面積の小さい電子機器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】
【００１０】
本発明の一態様は、基板部（２１）と、前記基板部の外周縁に立設された側壁部（２２）と、前記基板部と前記側壁部とによって構成された収容空間（２０）を有するフレーム（２）と、
前記収容空間内に配置された電子部品（３）と、
前記基板部を下方（Ｚ２）に向けた状態における前記電子部品の上方（Ｚ１）に配置されたコンデンサ（４、４０２）と、
前記フレームと前記コンデンサとを連結する連結部材（５、５０２、５０３）と、を有し、
前記コンデンサは、
前記基板部を下方に向けた状態における前記コンデンサの高さの１／２の位置（４０）よりも下方に配置され、前記フレームに接合された下側被接合部（４１）と、
前記コンデンサの高さの１／２の位置よりも上方に配置され、前記連結部材に接合された上側被接合部（４２、４７）と
を有している、電子機器（１、１０２、１０３）にある。
【発明の効果】
【００１１】
前記電子機器は、収容空間を備えたフレームと、フレームに収容された電子部品と、前記基板部を下方に向けた状態における前記電子部品の上方に配置されたコンデンサと、を有している。そのため、電子部品とコンデンサとの積層方向から見た平面視における電子機器の専有面積を小さくすることができる。
【００１２】
コンデンサは、前記特定の位置に下側被接合部を有しており、下側被接合部においてフレームに接合されている。更に、コンデンサは、前記特定の位置に上側被接合部を有しており、上側被接合部において、連結部材を介してフレームに接合されている。即ち、コンデンサは、その高さの１／２の位置を基準とした場合に、当該位置の上方と下方との両方の位置において、フレームに連結されている。
【００１３】
コンデンサの重心の高さは、通常、コンデンサの高さの１／２程度となる。そのため、下側被接合部及び上側被接合部をそれぞれ前記特定の位置に配置することにより、高さ方向におけるコンデンサの重心位置の両側においてコンデンサをフレームに保持することができる。それ故、前記電子機器は、振動が加わった際のコンデンサの変位を、高さ方向におけるコンデンサの重心位置の両側から抑制することができる。その結果、コンデンサを強固に保持し、フレームからのコンデンサの脱落や破損等の問題を回避することができる。
【００１４】
以上のごとく、上記態様によれば、コンデンサを強固に保持することができ、専有面積の小さい電子機器を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１における、電子機器の斜視図である。
【図２】実施形態１における、電子機器の側面図である。
【図３】図２のIII-III線一部矢視断面図である。
【図４】実施形態２における、コンデンサ内に埋設された連結部材を有する電子機器の要部を示す一部断面図である。
【図５】連結部材が横方向からコンデンサを保持している電子機器の要部を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
前記電子機器の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態における電子機器１は、図１及び図２に示すように、フレーム２と、フレーム２内に収容された電子部品３と、コンデンサ４と、フレーム２とコンデンサ４とを連結する連結部材５と、を有している。フレーム２は、図１及び図３に示すように、基板部２１と、基板部２１の外周縁に立設された側壁部２２と、基板部２１と側壁部２２とによって構成された収容空間２０とを有している。電子部品３は、フレーム２の収容空間２０内に配置されている。コンデンサ４は、基板部２１を下方に向けた状態における電子部品３の上方に配置されている。
【００１７】
また、図１〜図３に示すように、コンデンサ４は、フレーム２に接合された下側被接合部４１と、連結部材５に接合された上側被接合部４２と、を有している。下側被接合部４１は、図３に示すように、基板部２１を下方に向けた状態におけるコンデンサ４の高さの１／２の位置４０よりも下方に配置されている。上側被接合部４２は、コンデンサ４の高さの１／２の位置４０よりも上方に配置されている。
【００１８】
電子機器１におけるフレーム２の形状は特に限定されることはない。例えば、本実施形態のフレーム２は、長方形状を呈する基板部２１と、基板部２１の外周縁に立設された側壁部２２とを有しており、一面が開口した箱状を呈している。また、側壁部２２の先端には、フレーム２の外方、つまり、収容空間２０とは反対側に向かって突出したフランジ部２２１が設けられている。
【００１９】
なお、以下において、基板部２１の長辺に平行な方向を「縦方向Ｘ」といい、基板部２１の短辺に平行な方向を「横方向Ｙ」ということがある。また、縦方向Ｘと横方向Ｙとの両方に直交する方向を「高さ方向Ｚ」といい、高さ方向Ｚにおける基板部２１側を下方Ｚ２、コンデンサ４側を上方Ｚ１ということがある。高さ方向Ｚにおける上下の表示は便宜上のものであり、車両等に組みつけられた状態における電子機器１の向きとは何ら関係がない。
【００２０】
本実施形態の側壁部２２は、図１に示すように、基板部２１の長辺に沿って上方Ｚ１に立設された第１側壁部２２ａ及び第３側壁部２２ｃと、短辺に沿って上方Ｚ１に立設された第２側壁部２２ｂ及び第４側壁部２２ｄと、を有している。第１側壁部２２ａの上方Ｚ１の先端には、横方向Ｙにおける収容空間２０の反対側に突出した第１フランジ部２２１ａが設けられており、第３側壁部２２ｃの上方Ｚ１には、横方向Ｙにおける収容空間２０の反対側に突出した第３フランジ部２２１ｃが設けられている。
【００２１】
また、第２側壁部２２ｂの上方Ｚ１の先端には、縦方向Ｘにおける収容空間２０の反対側に突出した第２フランジ部２２１ｂが設けられており、第４側壁部２２ｄの上方Ｚ１の先端には、縦方向Ｘにおける収容空間２０の反対側に突出した第４フランジ部２２１ｄが設けられている。
【００２２】
基板部２１は、上方Ｚ１に立設された２か所のボス２１１を有している。２か所のボスのうち一方のボス２１１は、図１に示すように、基板部２１における、第１側壁部２２ａと第２側壁部２２ｂとによって構成される角部に配置されている。また、他方のボス２１１は、図には示さないが、基板部２１における、第１側壁部２２ａと第４側壁部２２ｄとによって構成される角部に配置されている。これらのボス２１１は、コンデンサ４の下側被接合部４１との接合に用いられる。
【００２３】
基板部２１と側壁部２２とによって構成された凹状の収容空間２０内には、電子部品３が収容されている。収容空間２０内に配置される電子部品３の数は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。電子部品３としては、例えば、ＩＧＢＴ（つまり、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やＦＥＴ（つまり、電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を備えた半導体モジュールや、コイルなどの受動素子を使用することができる。
【００２４】
本実施形態の電子部品３は、例えば、複数のスイッチング素子を備えた半導体モジュールである。図には示さないが、半導体モジュールとコンデンサ４とは、電力変換回路を構成するようにして互いに電気的に接続されている。
【００２５】
電子部品３の上方Ｚ１には、コンデンサ４が配置されている。コンデンサ４の配置及び形態は特に限定されるものではない。例えば、本実施形態のコンデンサ４は、フレーム２の第１側壁部２２ａに沿って配置されている。
【００２６】
また、コンデンサ４は、フレーム２に接合するための下側被接合部４１と、連結部材５に接合するための上側被接合部４２と、を有している。下側被接合部４１とフレーム２の接合の態様は、特に限定されることはない。例えば、下側被接合部４１は、ボルトやねじ等の締結部材を介して側壁部２２に締結されていてもよいし、下側被接合部４１と側壁部２２とが接着材を介して接着されていてもよい。また、下側被接合部４１と側壁部２２とが溶接されていてもよい。
【００２７】
本実施形態のコンデンサ４は、図３に示すように、下方Ｚ２（つまり、高さ方向Ｚにおけるフレーム側）に開口した凹状を呈するコンデンサケース４３と、コンデンサケース４３内に収容されたコンデンサ素子４４と、を有している。コンデンサケース４３内に収容されるコンデンサ素子４４の数は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。また、コンデンサ素子４４としては、例えば、フィルムコンデンサを使用することができる。例えば、本実施形態においては、コンデンサケース４３内に２個のフィルムコンデンサが収容されている。また、コンデンサケース４３内におけるコンデンサ素子４４以外の部分には、ポッティング樹脂４５が充填されている。
【００２８】
本実施形態において、下側被接合部４１及び上側被接合部４２は、コンデンサケース４３に設けられている。下側被接合部４１は、図２に示すように、コンデンサ４の高さの１／２の位置４０よりも下方Ｚ２に配置されている。より具体的には、本実施形態の下側被接合部４１は、コンデンサケース４３の開口端における縦方向Ｘの各端部に配置されている。各下側被接合部４１は、フレーム２の第１フランジ部２２１ａと平行に配置された平板状を呈している。また、各下側被接合部４１は、締結部材としてのボルト４１１を介して基板部２１のボス２１１に締結されている。
【００２９】
なお、下側被接合部４１の配置や数、形態は、本実施形態の態様に限定されるものではなく、種々の態様を取りうる。例えば、下側被接合部４１の数は、１か所であってもよいし、２か所以上であってもよい。
【００３０】
図１及び図３に示すように、上側被接合部４２は、図３に示すように、コンデンサ４の高さの１／２の位置４０よりも上方Ｚ１に配置されている。コンデンサケース４３から高さ方向Ｚの上方Ｚ１に突出している。上側被接合部４２は、縦方向Ｘにおけるコンデンサケース４３の中間部に配置されており、円柱状を呈している。また、上側被接合部４２は、上方Ｚ１からボルトを挿入することができるように構成されている。上側被接合部４２には、後述する連結部材５のコンデンサ接合部５１が、締結部材としてのボルト４２１を介して締結されている。
【００３１】
なお、上側被接合部４２の配置や数、形態は、本実施形態の態様に限定されるものではなく、種々の態様を取りうる。例えば、上側被接合部４２の数は、１か所であってもよいし、２か所以上であってもよい。また、上側被接合部４２は、コンデンサ４の外方に突出していなくてもよいし、縦方向Ｘあるいは横方向Ｙ等の、高さ方向Ｚ以外の方向に突出していてもよい。
【００３２】
コンデンサ４の上側被接合部４２には、連結部材５が接合されている。連結部材５は、例えば、ステンレス鋼や鉄等の金属から構成することができる。例えば、本実施形態の連結部材５は、ステンレス鋼から構成されている。
【００３３】
連結部材５の形態や配置、数は特に限定されることはない。例えば、本実施形態の連結部材５は、縦方向Ｘにおけるコンデンサ４の中間部に配置されており、コンデンサケース４３の上側被接合部４２からフレーム２の第１フランジ部２２１ａまでの範囲に亘って延在している。また、連結部材５は、コンデンサ４の上側被接合部４２に接合されたコンデンサ接合部５１と、コンデンサ接合部５１に連なり、側壁部２２へ向かって延設された延設部５２と、を有している。
【００３４】
延設部５２は、高さ方向Ｚに延設されており、コンデンサケース４３の外表面に沿って配置されている。
【００３５】
コンデンサ接合部５１は、延設部５２よりもコンデンサ４側、つまり、横方向Ｙの内側に突出している。また、コンデンサ接合部５１は、コンデンサケース４３の上側被接合部４２に、締結部材としてのボルト４２１を介して締結されている。
【００３６】
なお、コンデンサ４とコンデンサ接合部５１との接合の態様は、本実施形態の態様に限定されることはない。例えば、コンデンサ接合部５１は、接着材を介してコンデンサ４に接着されていてもよい。また、コンデンサ４とコンデンサ接合部５１とが溶接されていてもよいし、コンデンサ接合部５１がコンデンサ４内に埋設されていてもよい。
【００３７】
延設部５２における下方Ｚ２の端部には、連結部材５とフレーム２とを接合するための締結板部５２１が設けられている。締結板部５２１は、延設部５２から横方向Ｙの外方に突出した板状を呈している。締結板部５２１は、締結部材としてのボルト５２２を介してフレーム２の第１フランジ部２２１ａに締結されている。なお、連結部材５とフレーム２との接合の態様も、本実施形態の態様に限定されることはない。例えば、連結部材５は、接着材を介して側壁部２２に接着されていてもよいし、側壁部２２に溶接されていてもよい。
【００３８】
次に、本実施形態に係る電子機器１の作用効果を説明する。本実施形態の電子機器１は、収容空間２０を備えたフレーム２と、フレーム２に収容された電子部品３と、電子部品３上に配置されたコンデンサ４と、を有している。そのため、電子部品３とコンデンサ４との積層方向（つまり、高さ方向Ｚ）から見た平面視における電子機器１の専有面積を小さくすることができる。
【００３９】
コンデンサ４は、その高さの１／２の位置４０よりも下方Ｚ２に下側被接合部４１を有しており、下側被接合部４１においてフレーム２に接合されている。コンデンサ４は、その高さの１／２の位置４０よりも上方Ｚ１に上側被接合部４２を有しており、上側被接合部４２において、連結部材５を介してフレーム２に接合されている。そのため、コンデンサ４の重心よりも上方Ｚ１と下方Ｚ２との両方の位置においてコンデンサ４をフレーム２に保持し、振動が加わった際のコンデンサ４の変位を高さ方向Ｚにおけるコンデンサ４の重心位置の両側から抑制することができる。その結果、コンデンサ４を強固に保持し、フレーム２からのコンデンサ４の脱落や破損等の問題を回避することができる。
【００４０】
また、本実施形態の連結部材５は、上側被接合部４２に接合されたコンデンサ接合部５１と、コンデンサ接合部５１に連なり、側壁部２２へ向かって延設された延設部５２とを有している。コンデンサ接合部５１は、延設部５２よりもコンデンサ４側に突出している。そのため、下側被接合部４１に接合されたボス２１１と、上側被接合部４２に接合されたコンデンサ接合部５１とによって、コンデンサ４を高さ方向Ｚの両側から狭持することができる。その結果、コンデンサ４より強固に保持することができる。
【００４１】
コンデンサ４の上側被接合部４２は外方に突出しており、コンデンサ接合部５１は締結部材としてのボルト４２１を介して上側被接合部４２に締結されている。これにより、コンデンサ４内に占めるコンデンサ素子４４の専有体積をより大きくし、コンデンサ４の容量をより大きくすることができる。
【００４２】
コンデンサ４は、フレーム２の第１側壁部２２ａに沿って配置されている。そのため、コンデンサ４とフレーム２とを連結する連結部材５の長さを比較的短くすることができる。その結果、電子機器１に振動が加わった際に連結部材５に加わる負荷を軽減し、フレーム２からのコンデンサ４の脱落や破損等の問題をより効果的に回避することができる。
【００４３】
電子部品３は、半導体スイッチング素子を備えた半導体モジュールを有しており、半導体モジュールとコンデンサ４とが電力変換回路を構成するように互いに電気的に接続されている。即ち、本実施形態の電子機器１は、電力変換装置として構成されている。電力変換装置においては、電流の平滑化やリップルの低減のため、比較的容量の大きな平滑コンデンサやフィルタコンデンサが使用されている。そのため、コンデンサ４の専有体積及び質量が大きくなりやすく、電力変換装置に振動が加わった際に、コンデンサ４に付与される慣性が大きくなりやすいという問題がある。
【００４４】
本実施形態においては、前述したように、コンデンサ４を電子部品３上に配置した上で、コンデンサ４を高さ方向Ｚにおける重心位置の両側から保持することにより、高さ方向Ｚから視た平面視における電子機器１の専有面積を小さくしつつ、コンデンサ４を強固に保持することができる。それ故、比較的容量の大きな平滑コンデンサやフィルタコンデンサを使用した場合にも、コンデンサ４を強固に保持することができる。その結果、電子機器１に振動が加わった際のフレーム２からのコンデンサ４の脱落や破損等の問題をより効果的に回避することができる。
【００４５】
以上のごとく、上記の態様の電子機器１によれば、コンデンサ４を強固に保持するとともに、高さ方向Ｚから視た平面視における電子機器１の専有面積を小さくすることができる。
【００４６】
（実施形態２）
本実施形態は、連結部材５０２のコンデンサ接合部５４がコンデンサ４０２内に埋設された電子機器１０２の例である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００４７】
本実施形態のコンデンサ４０２は、コンデンサケース４６と、コンデンサケース４６内に収容されたコンデンサ素子４４と、コンデンサケース４６とコンデンサ素子４４との間の隙間を充填するポッティング樹脂４５と、を有している。コンデンサケース４６は、上側被接合部４７がコンデンサ４０２の外方に突出していない以外は、実施形態１のコンデンサケース４３と同様の構成を有している。
【００４８】
連結部材５０２は、図４に示すように、コンデンサ接合部５４と、コンデンサ接合部５４に連なり、第１側壁部２２ａへ向かって延設された延設部５２と、延設部５２の下方Ｚ２の端部に設けられた締結板部５２１と、を有している。コンデンサ接合部５４は、延設部５２よりもコンデンサ４０２側、つまり、横方向Ｙにおける内方に突出している。また、コンデンサ接合部５４は、コンデンサケース４６の上側被接合部４７内に埋設されており、延設部５２は、コンデンサケース４６内に埋設されている。その他は実施形態１と同様である。
【００４９】
本実施形態のように、コンデンサ接合部５４は、コンデンサ４０２内に埋設されることにより、コンデンサ４０２に接合されていてもよい。この場合には、実施形態１に比べて、コンデンサ接合部５４をコンデンサ４０２に締結する作業を省略し、電子機器１０２の組み立て作業をより簡略化することができる。その他、本実施形態の電子機器１０２は、実施形態１の電子機器１０２と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
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１〜２においては、連結部材５、５０２のコンデンサ接合部５１、５４が上方Ｚ１からコンデンサ４、４０２を保持している電子機器１の例を示したが、連結部材は、縦方向Ｘまたは横方向Ｙからコンデンサを保持していてもよい。
【００５１】
例えば、図５に示す電子機器１０３のように、コンデンサ接合部５５は、高さ方向Ｚに延設されており、締結部材としてのボルト４２１を介してコンデンサ４０２の側周面に締結されていてもよい。この場合には、下側被接合部４１とコンデンサ接合部５１とによってコンデンサ４０２を高さ方向Ｚの両側から狭持する効果を除き、実施形態１及び２と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０２、１０３  電子機器
２  フレーム
２０  収容空間
２１  基板部
２２  側壁部
３  電子部品
４、４０２  コンデンサ
４１  下側被接合部
４２  上側被接合部
５、５０２、５０３  連結部材
【図１】
2019129225.tif 000003
【図２】
2019129225.tif 000004
【図３】
2019129225.tif 000005
【図４】
2019129225.tif 000006
【図５】
2019129225.tif 000007