(57)【要約】【課題】耐振性を向上させると共に回路基板における電子部品の配置の自由度を向上させ、かつ、固着材を注入する工程を簡略化することができる電圧変換器を提供すること。【解決手段】電圧変換器１は、コンデンサ２１、インダクタ２２、筐体３、回路基板４及び絶縁性の固着材５を有する。筐体３には、コンデンサ２１が配置される第１凹部３１と、第１凹部３１に連通され、インダクタ２２が配置される第２凹部３２とが形成されている。固着材５は、第１凹部３１と第２凹部３２とに連続して配置されている。コンデンサ２１及びインダクタ２２は、固着材５を介して筐体３に固定されている。コンデンサ２１の一部及びインダクタ２２の一部は、固着材５の表面５１から突出して配置されている。筐体３内における、回路基板４の内側の表面４１と固着材５の表面５１との間には、回路基板４に実装された電子部品が配置される空間３５が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の変換を行うための１つ又は複数のコンデンサ（２１）及びインダクタ（２２）と、
該コンデンサ及び該インダクタを収容する筐体（３）と、
該筐体に対向して取り付けられ、上記コンデンサ及び上記インダクタが接続されると共に、電子部品（４０）が実装された回路基板（４）と、を備え、
上記筐体には、上記コンデンサが配置される第１凹部（３１）と、該第１凹部に連通され、上記インダクタが配置される第２凹部（３２）とが形成されており、
上記コンデンサ及び上記インダクタは、上記第１凹部と上記第２凹部とに連続して配置された絶縁性の固着材（５）を介して上記筐体に固定されており、
上記コンデンサの一部及び上記インダクタの一部は、上記固着材の表面（５１）から突出して配置されており、
上記回路基板は、上記筐体における、上記第１凹部及び上記第２凹部が形成された底部（３３）とは反対側の開口部（３４）に対向して取り付けられており、
上記筐体内における、上記回路基板の内側の表面（４１）と上記固着材の表面との間には、該回路基板に実装された電子部品が配置される空間（３５）が形成されている、電圧変換器（１）。
【請求項２】
上記第１凹部同士の間、上記第２凹部同士の間、又は上記第１凹部と上記第２凹部との間に配置された仕切壁（３６１、３６２、３６３）には、いずれかの凹部同士を連通する連通穴（３７３）又は切欠き（３７１、３７２）が形成されており、
上記連通穴又は切欠きに配置された上記固着材の部分によって、上記第１凹部に配置された上記固着材同士、上記第２凹部に配置された上記固着材同士、又は上記第１凹部に配置された上記固着材と上記第２凹部に配置された上記固着材とが互いに繋がっている、請求項１に記載の電圧変換器。
【請求項３】
上記コンデンサは、特定の端部（２１１）に防爆弁（２１３）を備える電解コンデンサであり、
該電解コンデンサの上記特定の端部の少なくとも一部は、上記固着材の表面から突出している、請求項１又は２に記載の電圧変換器。
【請求項４】
電圧の変換を行うための１つ又は複数のコンデンサ及びインダクタと、該コンデンサ及び該インダクタを収容する筐体と、該筐体に対向して取り付けられ、上記コンデンサ及び上記インダクタが接続されると共に電子部品が実装された回路基板とを備える電圧変換器を製造する方法であって、
上記筐体には、上記コンデンサが配置される第１凹部と、該第１凹部に連通され、上記インダクタが配置される第２凹部とが形成されており、
上記第１凹部と上記第２凹部とに連続して絶縁性の固着材を注入し、上記コンデンサの一部及び上記インダクタの一部が上記固着材の表面から突出する状態で、該固着材によって上記コンデンサ及び上記インダクタを上記筐体に固定し、上記筐体内における、上記回路基板の内側の表面と上記固着材の表面との間に、上記回路基板に実装された電子部品が配置される空間を形成する、電圧変換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の昇圧回路等として用いられる電圧変換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電力と交流電力との電力変換を行う電力変換装置においては、昇圧回路として、コンデンサ、インダクタ等を備える電圧変換器が用いられている。例えば、特許文献１には、ケース内部に、固着材（エポキシ樹脂）によってフィルムコンデンサを固定した、電力変換装置に用いられるコンデンサ装置が開示されている。コンデンサ装置は、熱伝導率及び機械的強度が異なる２種類の固着材にフィルムコンデンサの全体を埋設することにより構成されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、ケース内の台座に形成された凹部に、固着材（絶縁封止材）によってフィルムコンデンサを固定した電力変換装置が開示されている。また、ケース内においては、フィルムコンデンサが接続された回路基板（導体板）が、台座に対面して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９６６８０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７１２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１における２種類の固着材は、ケース内にフィルムコンデンサが配置されたときにケース内に形成される隙間の全体を充填するものである。そして、フィルムコンデンサの全体が２種類の固着材に埋設されている。そのため、固着材の使用量が多くなるだけでなく、コンデンサ装置の質量が大きくなる。これにより、コンデンサ装置の共振周波数が低下し、コンデンサ装置が使用環境下の周波数に近づき共振しやすい状態が形成される。
【０００６】
一方、特許文献２においては、回路基板と台座とが対面しており、回路基板における、台座側の表面に電子部品を配置することはできない。これにより、回路基板における電子部品の配置の自由度が低下する。また、特許文献２においては、台座における、複数の凹部のそれぞれに別々に注入された固着材によって、各フィルムコンデンサが各凹部に別々に固定されている。そのため、固着材の注入量の制御を各凹部ごとに行う必要があり、固着材を設ける工程が煩雑となる。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐振性を向上させると共に回路基板における電子部品の配置の自由度を向上させ、かつ、固着材を注入する工程を簡略化することができる電圧変換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】
【０００８】
本発明の一態様は、電圧の変換を行うための１つ又は複数のコンデンサ（２１）及びインダクタ（２２）と、
該コンデンサ及び該インダクタを収容する筐体（３）と、
該筐体に対向して取り付けられ、上記コンデンサ及び上記インダクタが接続されると共に、電子部品（４０）が実装された回路基板（４）と、を備え、
上記筐体には、上記コンデンサが配置される第１凹部（３１）と、該第１凹部に連通され、上記インダクタが配置される第２凹部（３２）とが形成されており、
上記コンデンサ及び上記インダクタは、上記第１凹部と上記第２凹部とに連続して配置された絶縁性の固着材（５）を介して上記筐体に固定されており、
上記コンデンサの一部及び上記インダクタの一部は、上記固着材の表面（５１）から突出して配置されており、
上記回路基板は、上記筐体における、上記第１凹部及び上記第２凹部が形成された底部（３３）とは反対側の開口部（３４）に対向して取り付けられており、
上記筐体内における、上記回路基板の内側の表面（４１）と上記固着材の表面との間には、該回路基板に実装された電子部品が配置される空間（３５）が形成されている、電圧変換器（１）にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記電圧変換器の筐体内においては、固着材の使用量を少なくするために、コンデンサの一部及びインダクタの一部を固着材の表面から突出させ、筐体内に空間を形成している。そして、固着材の使用量を少なくすることにより、電圧変換器の質量を低下させることができる。これにより、電圧変換器の共振周波数が高くなり、電圧変換器が共振しにくい状態を形成することができる。
また、回路基板は、筐体における、第１凹部及び第２凹部が形成された底部とは反対側の開口部に対向して取り付けられており、筐体内における、回路基板の内側の表面と固着材の表面との間に形成された空間には、回路基板の内側の表面に実装された電子部品が配置されている。これにより、コンデンサ又はインダクタとの干渉を避けて、回路基板における、筐体と対向する内側の表面に、電子部品を配置することができる。そのため、回路基板における電子部品の配置の自由度を向上させることができる。
また、コンデンサ及びインダクタは、第１凹部と第２凹部とに連続して配置された固着材を介して筐体に固定されている。これにより、固着材の第１凹部及び第２凹部への注入回数及び注入時間を削減することができ、固着材を注入する工程を簡略化することができる。
【００１０】
以上のごとく、上記電圧変換器によれば、耐振性を向上させると共に回路基板における電子部品の配置の自由度を向上させ、かつ、固着材を注入する工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態における、電圧変換器の平面図。
【図２】図１のII−II線矢視断面図。
【図３】実施形態における、筐体の斜視図。
【図４】実施形態における、筐体の断面図。
【図５】図１のＶ−Ｖ線矢視断面図。
【図６】図１のVI−VI線矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、上述した電圧変換器及びその製造方法の実施形態につき、図１〜図６を参照して説明する。
本形態の電圧変換器１は、図１、図２に示すごとく、コンデンサ２１、インダクタ２２、筐体３、回路基板４及び絶縁性の固着材５を有する。
【００１３】
コンデンサ２１及びインダクタ２２は、電圧の変換を行うためにそれぞれ複数用いられている。筐体３には、コンデンサ２１及びインダクタ２２が収容されている。回路基板４は、図２に示すごとく、筐体３に対向して取り付けられている。回路基板４には、コンデンサ２１及びインダクタ２２が接続されると共に、電子部品４０が実装されている。
筐体３には、図３、図４に示すごとく、コンデンサ２１が配置される第１凹部３１と、第１凹部３１に連通され、インダクタ２２が配置される第２凹部３２とが形成されている。固着材５は、図２に示すごとく、第１凹部３１と第２凹部３２とに連続して配置されている。コンデンサ２１及びインダクタ２２は、固着材５を介して筐体３に固定されている。コンデンサ２１の一部及びインダクタ２２の一部は、固着材５の表面５１から突出して配置されている。回路基板４は、筐体３における、第１凹部３１及び第２凹部３２が形成された底部３３とは反対側の開口部３４に対向して取り付けられている。筐体３内における、回路基板４の内側の表面４１と固着材５の表面５１との間には、回路基板４に実装された電子部品４０が配置される空間３５が形成されている。
【００１４】
次に、本形態の電圧変換器１及びその製造方法につき、さらに詳説する。
本形態の電圧変換器１は、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換装置の昇圧回路として用いられる。電圧変換器１が設けられた電力変換装置は、車載用である。電圧変換器１においては、コンデンサ２１、インダクタ２２等を用いてバッテリーの直流電圧が昇圧され、電力変換装置のトランジスタ回路においては、昇圧された直流電圧が三相交流電圧に変換される。そして、この三相交流電圧によって、三相交流モータ又は三相交流モータジェネレータが駆動される。
なお、本形態における、「上側」及び「下側」は、筐体３内に固着材５を注入する際における筐体３の向きを基準にして示し、電圧変換器１の使用時の向きとは無関係である。
【００１５】
コンデンサ２１は、図５に示すごとく、特定の端部としての第１端部２１１に防爆弁２１３を備える電解コンデンサである。コンデンサ２１は、円筒形状を有しており、その中心軸線が横向きになる状態で筐体３内に配置されている。コンデンサ２１の下側部分は固着材５内に埋設されており、コンデンサ２１の上側部分は固着材５の表面５１から突出している。これにより、コンデンサ２１の防爆弁２１３が設けられた第１端部２１１の一部を大気に開放し、非常時に防爆弁２１３が作動できるようにしている。コンデンサ２１の第１端部２１１とは反対側に位置する第２端部２１２には、回路基板４に接続するためのリード部２１４が突出して設けられている。リード部２１４は、コンデンサ２１の第２端部２１２から回路基板４に向けて屈曲されている。
インダクタ２２は、電線を巻回してなるコイルである。図６に示すごとく、インダクタ２２は、円筒形状を有しており、その中心軸線が横向きになる状態で筐体３内に配置されている。インダクタ２２の下側部分は固着材５内に埋設されており、インダクタ２２の上側部分は固着材５の表面５１から突出している。インダクタ２２には、回路基板４に接続するためのリード部２２１が突出して設けられている。リード部２２１は、コンデンサ２２から回路基板４に向けて屈曲されている。
【００１６】
筐体３は、図１に示すごとく、電気配線用のコネクタ部３０２が設けられた外壁３０１の内側に、コンデンサ２１及びインダクタ２２を収容する収容部３０を有している。収容部３０には、図３に示すごとく、コンデンサ２１が配置される第１凹部３１と、インダクタ２２が配置される第２凹部３２とが形成されている。収容部３０は、底部３３と、底部３３から立設された内壁３６とを有している。第１凹部３１及び第２凹部３２は、底部３３及び内壁３６によって囲まれて形成されている。
第１凹部３１を形成する内壁３６のうち、コンデンサ２１同士の間に位置する部分には、コンデンサ２１同士の間を仕切る第１仕切壁３６１が設けられている。第１仕切壁３６１は第１凹部３１同士の間に位置する。第１仕切壁３６１には、各第１凹部３１内における各コンデンサ２１の周囲に固着材５を流通させるための第１切欠き３７１が形成されている。第１切欠き３７１は、第１仕切壁３６１の上端部の一部を切り欠くことによって形成されている。
【００１７】
第２凹部３２を形成する内壁３６のうち、インダクタ２２同士の間に位置する部分には、インダクタ２２同士の間を仕切る第２仕切壁３６２が設けられている。第２仕切壁３６２は第２凹部３２同士の間に位置する。第２仕切壁３６２には、各第２凹部３２内における各インダクタ２２の周囲に固着材５を流通させるための第２切欠き３７２が形成されている。第２切欠き３７２は、第２仕切壁３６２の上端部の一部を切り欠くことによって形成されている。
第１凹部３１と第２凹部３２との間に位置し、第１凹部３１及び第２凹部３２を形成する内壁３６は、コンデンサ２１とインダクタ２２との間を仕切る第３仕切壁３６３として設けられている。第３仕切壁３６３には、第１凹部３１と第２凹部３２との間に固着材５を流通させるための連通穴３７３が形成されている。連通穴３７３は、第３仕切壁３６３の一部を貫通して形成されている。
【００１８】
図４に示すごとく、複数の第１凹部３１及び複数の第２凹部３２の全体は互いに連通されている。各仕切壁３６１、３６２に切欠き３７１、３７２を形成することにより、第１凹部３１同士又は第２凹部３２同士を容易に連通させることができる。また、第３仕切壁３６３に連通穴３７３を形成することにより、互いに隣接する第１凹部３１と第２凹部３２とを容易に連通させることができる。
なお、筐体３は、熱可塑性樹脂による成形品として形成されている。
【００１９】
回路基板４は、図２に示すごとく、筐体３の外壁３０１の上端に位置する開口部３４に配置されている。収容部３０を囲む外壁３０１の高さは、収容部３０を形成する内壁３６の高さよりも高い。また、固着材５は、第１凹部３１及び第２凹部３２を形成する内壁３６の上下方向における途中までしか充填されていない。そして、筐体３内における、回路基板４の内側の表面４１と固着材５の表面５１との間には、空間３５が形成されている。
【００２０】
図５に示すごとく、本形態の回路基板４の内側の表面４１及び外側の表面４２には、電子部品４０が実装されている。回路基板４には、内側の表面４１にのみ電子部品４０を設けることもできる。回路基板４を筐体３に取り付けた際に、空間３５が形成されることにより、回路基板４の内側の表面４１にも電子部品４０を実装することができる。図２に示すごとく、回路基板４は、筐体３に設けられたネジ穴３８にネジ４３を締め付けることによって筐体３に取り付けられている。
【００２１】
各第１凹部３１に配置された固着材５同士は、図２に示すごとく、第１切欠き３７１に配置された固着材５の部分によって繋がっている。各第２凹部３２に配置された固着材５同士は、第２切欠き３７２に配置された固着材５の部分によって繋がっている。互いに隣接する第１凹部３１と第２凹部３２とに配置された固着材５同士は、連通穴３７３に配置された固着材５の部分によって繋がっている。そして、筐体３の収容部３０内における固着材５の全体は一体化している。固着材５は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂によって構成されている。固着材５は、第１凹部３１及び第２凹部３２に注入された液状の熱硬化性樹脂の材料が硬化したものである。
【００２２】
次に、本形態の電圧変換器１の製造方法について説明する。
まず、筐体３の複数の第１凹部３１及び第２凹部３２のそれぞれに液状の熱硬化性樹脂の注入を開始する。この時、熱硬化性樹脂は、第１凹部３１及び第２凹部３２の全体におけるいずれか一カ所から注入することができる。そして熱硬化性樹脂の液面が徐々に上昇し、連通穴３７３の高さよりも上方に熱硬化性樹脂の液面が達した時点で、熱硬化性樹脂の注入を停止する。そして、筐体３の複数の第１凹部３１のそれぞれに、中心軸線を横向きにした状態のコンデンサ２１を配置し、複数の第２凹部３２のそれぞれに、中心軸線を横向きにした状態のインダクタ２２を配置する。
【００２３】
このとき熱硬化性樹脂の液面の高さ位置は、第１凹部３１内におけるコンデンサ２１の防爆弁２１３の高さ位置よりも低くなる。そして、複数のコンデンサ２１及びインダクタ２２の上側部分は熱硬化性樹脂の液面から上方に突出し、筐体３内には空間３５が形成される。また、複数の第１凹部３１及び第２凹部３２のそれぞれに注入された熱硬化性樹脂は、連通穴３７３及び切欠き３７１、３７２に配置された熱硬化性樹脂によって繋がる。その後、熱硬化性樹脂が硬化して、複数のコンデンサ２１及びインダクタ２２の全体をまとめて筐体３に固定する固着材５が形成される。これにより、コンデンサ２１及びインダクタ２２を、固着材５によって筐体３に固定することができる。
【００２４】
なお、複数のコンデンサ２１及びインダクタ２２を各凹部３１、３２内に配置した後、各凹部３１、３２のいずれかに液状の熱硬化性樹脂を注入することもできる。この場合、コンデンサ２１又はインダクタ２２のいずれかは、第１凹部３１又は第２凹部３２に配置しないでおき、熱硬化性樹脂は、このコンデンサ２１又はインダクタ２２が配置されていない第１凹部３１又は第２凹部３２に注入することができる。
次いで、筐体３に回路基板４を取り付ける。この時、回路基板４の内側の表面４１に実装された電子部品４０が空間３５内に配置される。その後、コンデンサ２１のリード部２１４及びインダクタ２２のリード部２２１を回路基板４に接続する。こうして、コンデンサ２とインダクタ３とを固着材５によって筐体３に固定した電圧変換器１を製造することができる。
【００２５】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
電圧変換器１の筐体３内においては、図２に示すごとく、固着材５の使用量を少なくするために、コンデンサ２１の一部及びインダクタ２２の一部を固着材５の表面５１から突出させ、筐体３内に空間３５を形成している。そして、固着材５の使用量を少なくすることにより、電圧変換器１の質量を低下させることができる。これにより、電圧変換器１の共振周波数が高くなり、電圧変換器１が共振しにくい状態を形成することができる。
また、図５、図６に示すごとく、回路基板４は、筐体３における、第１凹部３１及び第２凹部３２が形成された底部３３とは反対側の開口部３４に対向して取り付けられており、筐体３内における、回路基板４の内側の表面４１と固着材５の表面５１との間に形成された空間３５には、回路基板４の内側の表面４１に実装された電子部品４０が配置されている。これにより、コンデンサ２１又はインダクタ２２との干渉を避けて、回路基板４における、筐体３と対向する内側の表面４１に、電子部品４０を配置することができる。そのため、回路基板４における電子部品４０の配置の自由度を向上させることができる。
【００２６】
また、第１凹部３１同士の間、第２凹部同士３２の間、又は第１凹部３１と第２凹部３２との間に配置された各仕切壁３６１、３６２、３６３には、いずれかの凹部３１、３２同士を連通する連通穴３７３又は切欠き３７１、３７２が形成されている。そして、連通穴３７３又は切欠き３７１、３７２に配置された固着材５の部分によって、第１凹部３１に配置された固着材５同士、第２凹部３２に配置された固着材５同士、又は第１凹部３１に配置された固着材５と第２凹部３２に配置された固着材５とが互いに繋がっている。これにより、固着材５を形成するための熱硬化性樹脂の第１凹部３１及び第２凹部３２への注入回数及び注入時間を削減することができ、熱硬化性樹脂を注入する工程を簡略化することができる。
【００２７】
また、コンデンサ２１の第１端部２１１の一部は、固着材５の表面５１から突出している。これにより、コンデンサ２１の防爆弁２１３が設けられた第１端部２１１の一部を大気に開放することができ、非常時に防爆弁２１３を作動させることができる。
【００２８】
以上のごとく、上記電圧変換器１によれば、耐振性を向上させると共に回路基板４における電子部品４０の配置の自由度を向上させ、かつ、熱硬化性樹脂を注入する工程を簡略化することができる。
【００２９】
本発明は上記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。
【符号の説明】
【００３０】
１  電圧変換器
２１  コンデンサ
２２  インダクタ
３  筐体
３１  第１凹部
３２  第２凹部
３５  空間
４  回路基板
４０  電子部品
５  固着材
【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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