(57)【要約】  電子部品を内部に収容する電子部品用筐体は、樹脂材料で形成される部位と、金属材料で形成される部位と、を有する。樹脂材料で形成される部位は、電子部品用筐体の接続相手となる部材と対向する接続側部位、又は接続側部位と対向する対向部位である。さらに電子部品用筐体は、樹脂材料で形成される部位の外面を覆う電磁シールド部材を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を内部に収容する電子部品用筐体であって、
樹脂材料で形成される部位と、
金属材料で形成される部位と、を有し、
前記樹脂材料で形成される部位は、前記電子部品用筐体の接続相手となる部材と対向する接続側部位、又は当該接続側部位と対向する対向部位であり、
さらに、前記樹脂材料で形成される部位の外面を覆う電磁シールド部材を有する、電子部品用筐体。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品用筐体において、
前記電磁シールド部材は前記樹脂材料よりも延性が高い金属薄板である、電子部品用筐体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子部品用筐体において、
前記電子部品用筐体は車両に搭載され、
前記接続相手となる部材は、前記電子部品用筐体を固定するための車体骨格部材である、電子部品用筐体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の電子部品用筐体において、
前記樹脂材料で形成される部位に、前記電子部品を冷却する冷媒流路を有する、電子部品用筐体。
【請求項５】
請求項４に記載の電子部品用筐体において、
前記樹脂材料で形成される部位は、前記冷媒流路から所定距離だけ離れた位置に低強度部を備える、電子部品用筐体。
【請求項６】
請求項４に記載の電子部品用筐体において、
前記電磁シールド部材は、前記冷媒流路と対向する部位から所定距離だけ離れた位置に、筐体内部方向に凸な突起部を備える、電子部品用筐体。
【請求項７】
請求項４に記載の電子部品用筐体において、
前記樹脂材料で形成される部位は、前記冷媒流路から所定距離だけ離れた位置に低強度部を備え、
前記電磁シールド部材は、前記低強度部と対向する位置に、筐体内部方向に凸な突起部を備える、電子部品用筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に電子部品を収容する電子部品用筐体に関する。
【背景技術】
【０００２】
JP 2004-196134 Aには、インバータ回路等の電子部品を収容する筐体であって、電磁波シールド機能や電子部品を冷却する冷却機能を備える金属製の筐体が開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
ところで、ハイブリッド車両や電動車両に搭載される電子部品用筐体は、ハイブリッド車両であればいわゆるエンジンルームに、電動車両であればいわゆるモータールームに搭載されることが多い。なお、以下の説明では、エンジンルーム及びモータールームをエンジンルーム等と称することもある。
【０００４】
エンジンルーム等は、車体前部に設けられることが多く、衝突時には衝撃を緩和するために変形し易い構造となっている。このため、衝突時には、変形した車体骨格部材や変形または移動した他の部品等が電子部品用筐体に干渉するおそれがある。そして、干渉により印加された外力によって電子部品用筐体が変形または破損することで、収容した電子部品が破損したり、収容した電子部品が露出することによって漏電が生じたりするおそれがある。このため、電子部品用筐体には、衝突等によって外力が印加された場合でも変形または破損しないような強度が要求される。しかし、強度を高めるほど、重量やコストが増加してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、重量やコストの増加を抑制しつつ、衝突に伴う電子部品の破損や漏電を抑制し得る電子部品用筐体を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のある態様による電子部品用筐体は、電子部品を内部に収容する電子部品用筐体であって、樹脂材料で形成される部位と、金属材料で形成される部位とを有する。樹脂材料で形成される部位は、電子部品用筐体の接続相手となる部材と対向する接続側部位、又は当該接続側部位と対向する対向部位である。さらに、電子部品用筐体は、樹脂材料で形成される部位の外面を覆う電磁シールド部材を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態を適用するインバータの断面図である。
【図２】図２は、筐体のボルト締結部の断面図である。
【図３】図３は、冷媒流路の断面図である。
【図４】図４は、金属を用いる場合の冷媒流路の断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態のモータールーム内の断面図である。
【図６】図６は、車両衝突時におけるモータールームの断面図である。
【図７】図７は、下面側から外力が印加したときのインバータの断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態のインバータの変形例を示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態のモータールームの断面図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態を適用するインバータの断面図である。
【図１１】図１１は、下面側から外力が印加したときのインバータの断面図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態を適用するインバータの断面図である。
【図１３】図１３は、下面側から外力が印加したときのインバータの断面図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態を適用するインバータの断面図である。
【図１５】図１５は、下面側から外力が印加したときのインバータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１０】
本実施形態では、電子部品用筐体が電動車両用のインバータ２２の筐体である場合について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る電子部品用筐体を適用するインバータ２２の断面図である。図２は後述する金属部材３と樹脂部材２と金属薄板１との締結部の断面図である。
【００１２】
インバータ２２は、金属部材３と樹脂部材２と金属薄板１とを含む筐体を有する。筐体内には、電子部品１２Ａ−１２Ｄが収容される。以下、これら電子部品１２Ａ−１２Ｄをインバータ内部品１２Ａ−１２Ｄという。
【００１３】
金属部材３は、一つの面が開口する箱状の部材であり、例えばダイキャストにより成形される。
【００１４】
樹脂部材２は、金属部材３の開口部を塞ぐ板状の部材である。樹脂部材２を形成する材料としては、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）等が用いられる。また、樹脂部材２は成形性を向上させるための複数の肉抜き部９と、筐体内に収容する部品を冷却するための冷媒流路１１と、を備える。冷媒流路１１の詳細については後述する。
【００１５】
金属薄板１は、樹脂部材２の外面２Ｂを覆う板材である。金属薄板１は、例えば厚さ１ｍｍ程度のアルミ板とする。なお、ここでいう樹脂部材２の外面２Ｂとは、樹脂部材２で金属部材３の開口部を塞いだ状態における外周側の面である。これに対し内周側の面を内面２Ｃという。
【００１６】
金属部材３と樹脂部材２は、防水性を確保するためのシール部材８を介して、図２に示すようにボルト締結される。なお、筐体全体では複数のボルト締結部２４を備える。
【００１７】
ボルト締結部２４においては、樹脂部材２のボルト穴に真鍮等の金属材を用いたカラーが挿入されており、これによりボルト締結した際の樹脂部材２の座屈が防止され、ボルト締結部２４の強度が確保されている。
【００１８】
樹脂部材２と当接する金属部材３のフランジ部は、樹脂部材２の側面２Ａを覆うツバ部１０を備える。ツバ部１０が樹脂部材２の側面２Ａを覆い、金属薄板１が樹脂部材２の外面２Ｂを覆うことで、筐体の磁気シールド性能が確保される。
【００１９】
筐体に収容されるインバータ内部品１２Ａ−１２Ｄは、図１に示すように樹脂部材２の内面２Ｃに固定される。インバータ内部品１２Ａ−１２Ｄは、例えば平滑コンデンサ、パワーモジュール、バスバ、及び制御基板等であり、筐体は内部に配置されるインバータ内部品１２Ａ−１２Ｄを実質的に全周方向から覆い囲んで、または包み囲んで保護している。
【００２０】
次に、冷媒流路１１について説明する。
【００２１】
図３は、図１の破線で囲まれた領域Ｘの拡大図である。樹脂部材２は第１部材１７Ａと第２部材１７Ｂとで構成される。溶着部１８で第１部材１７Ａと第２部材１７Ｂとが溶着されることで、第１部材１７Ａに設けた溝が冷媒流路１１となる。この冷媒流路１１は、溶着部１８によって水密性能が確保される。
【００２２】
図４は、比較例としての、樹脂部材２に代えてアルミダイキャスト等の金属部材を用いる場合における冷媒流路１１の構成を示している。この場合も１４Ａと１４Ｂの２つの金属部材を用い、一方の金属部材１４Ａに溝を設けることになるが、液状ガスケットやゴムガスケット等のシール部材１６や締結用のボルト１５が必要となり、部品構成が複雑になる。さらに、金属は樹脂に比べて加工性が劣るので、流路形成に要するコストが高くなる。
【００２３】
つまり、樹脂部材２を用いることで、金属部材を用いる場合に比べてコンパクトかつ安価に冷媒流路１１を形成することができる。
【００２４】
次に、インバータ２２の搭載位置について説明する。
【００２５】
図５は、電動車両のモータールームの断面を模式的に表した図である。図中の左側が車両前方、右側が車両後方である。
【００２６】
モータールーム内には、インバータ２２の他に、動力源としての電動モータ４や、ラジエータ５や、コントローラ等の電子コンポーネント６等が設置される。
【００２７】
インバータ２２は、電動モータ４のハウジング上面に設置される。つまり、本実施形態では、インバータ２２の接続相手は電動モータ４であり、接続側部位は筐体の下面ということになる。
【００２８】
樹脂部材２及び金属薄板１は電動モータ４のハウジング上面と対向するように設置される。ラジエータ５は電動モータ４よりも前方側に、走行風が当たるように設置される。電子コンポーネント６は、インバータ２２よりも上側のスペースに設置される。
【００２９】
図６は、上記のような構成の車両が車両前方側から衝突した場合の、モータールームの断面を模式的に表した図である。
【００３０】
車両が前方から衝突すると、車両後方側に押し込まれたラジエータ５がインバータ２２に接触することにより、インバータ２２に外力が印加されるおそれがある。ただし、仮に接触したとしても、図６に示す通りラジエータ５とインバータ２２との接触部２３は、インバータ２２の側面である可能性が高い。
【００３１】
車両衝突に伴う外力の印加によってインバータ２２の筐体が変形して内部の部品が露出すると、露出した部品から漏電するおそれがある。しかしインバータ２２の筐体の側面は金属部材３なので、内部の部品が露出するような変形は抑制される。
【００３２】
また、インバータ２２の下面は、直下に電動モータ４があるのでラジエータ５との接触部２３になる可能性が低い。したがって、インバータ２２の下面を側面に比べて剛性が低い樹脂で構成しても漏電のリスクは低い。さらに、樹脂を用いることで軽量化を図ることができる。
【００３３】
上記の通り、インバータ２２の筐体において接触部２３になる可能性の低い部位を樹脂部材２とすることで、車両衝突時における漏電のリスクを抑えつつ軽量化を図ることができる。
【００３４】
図７は、インバータ２２の筐体に下方から外力が印加された場合を示す図である。
【００３５】
上述したように、車両衝突時に、樹脂部材２及び金属薄板１で形成される筐体の下面から外力が印加される可能性は低い。しかし、何らかの部品が電動モータ４とインバータ２２との隙間に入った場合等には、筐体の下面から外力が印加されることになる。この場合、図７に示すように樹脂部材２が破損したとしても、金属薄板１が外力に応じて延びることで、内部の部品が露出することを防止できる。すなわち、入力される外力の大きさを想定し、想定した範囲内の外力であれば破断することがないように金属薄板１を設計することで、筐体の一部が樹脂であっても、車両衝突時の漏電を防止することができる。
【００３６】
なお、上記説明では接続側部位としてのインバータ２２の筐体の下面を樹脂部材２及び金属薄板１で形成したが、接続側部位と対向する対向部位を樹脂部材２及び金属薄板１で形成してもよい。つまり、図８に示す通り、インバータ２２の筐体の上面を樹脂部材２及び金属薄板１で形成してもよい。インバータ２２の筐体の上面も、下面と同様にラジエータ５との接触部２３になる可能性が低いからである。
【００３７】
また、図１や図８ではインバータ内部品１２Ａ−１２Ｄを樹脂部材２に設置しているが、金属部材３に設置しても構わない。
【００３８】
以上の通り本実施形態の電子部品用筐体は、樹脂材料で形成される部位（樹脂部材２）と、金属材料で形成される部位（金属部材３）と、を有し、樹脂部材２は、接続相手となる部材と対向する接続側部位、又は接続側部位と対向する対向部位である。電子部品用筐体はさらに、樹脂部材２の外面を覆う電磁シールド部材としての金属薄板１を有する。上記の接続部位や対向部位は、他の部位に比べて車両衝突時に破損するリスクが低いので、金属材料より剛性の低く樹脂材料を用いても破損や破損に伴う漏電のリスクを抑えることができる。また、樹脂材料は金属材料に比べて加工が容易で軽量である。さらに、金属薄板１で樹脂部材２の外面を覆うことにより、磁気シールド性能を確保できる。すなわち、本実施形態によれば、磁気シールド性能を犠牲にすることなく、重量やコストの増加を抑制し、かつ車両衝突に伴う電子部品の破損や漏電を抑制することができる。
【００３９】
また本実施形態の電子部品用筐体は、電磁シールド部材として樹脂部材２より延性の高い金属薄板１を用いる。これにより、樹脂部材２が破損した場合でも金属薄板１が延びることで磁気シールド性能を確保し得る。
【００４０】
また本実施形態の電子部品用筐体は、樹脂部材２に電子部品を冷却する冷媒流路１１を有する。樹脂部材２は車両衝突時に破損するリスクの低い部位に用いられるので、ここに冷媒流路１１を設けることで、流路の剛性を高める必要性が低くなる。また、樹脂材料は金属材料に比べて加工性に優れるので、容易かつ安価で冷媒流路１１を形成することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
第２実施形態について図９を参照して説明する。
【００４２】
図９は、図５と同様に電動車両のモータールームの断面を模式的に表した図である。図中の左側が車両前方、右側が車両後方である。図５との相違点は、インバータ２２がマウント部１３に設置される点である。つまり、本実施形態では、インバータ２２の接続相手はマウント部１３ということになる。
【００４３】
マウント部１３は、車幅方向に沿う２本のクロスメンバ１３Ａ、１３Ｂと、クロスメンバ１３Ａ、１３Ｂに架設されるサブメンバ１３ｃと、を含む。クロスメンバ１３Ａ、１３Ｂは、モータールームの車幅方向両側に車両前後方向に沿って設けられた２本のフロントサイドメンバ（図示せず）に架設されている。
【００４４】
インバータ２２は、樹脂部材２及び金属薄板１で形成される面がサブメンバ１３Ｃと対向するようにマウント部１３に取り付けられる。マウント部１３はクロスメンバ１３Ａ、１３Ｂ等といった車体骨格部材で形成されているので、剛性が確保されている。したがって、インバータ２２をマウント部１３に取り付けることで、電動モータ４のハウジング上面に取り付ける場合と同様に、車両衝突時に樹脂部材２及び金属薄板１で形成される面に外力が印加される可能性が低くなる。
【００４５】
以上の通り本実施形態の電子部品用筐体の接続相手は、電子部品用筐体を固定するための車体骨格部材である。これにより、車両衝突時に樹脂部材２が破損するリスクがより低くなる。
【００４６】
（第３実施形態）
第３実施形態について図１０、図１１を参照して説明する。
【００４７】
図１０は、インバータ２２の断面図である。図１との相違点は、樹脂部材２が冷媒流路１１から所定距離離れた位置に溝状の切り欠き部１９を備える点である。なお、「所定距離」については後述する。図１１は、樹脂部材２及び金属薄板１に外力が印加された状態を示す図である。
【００４８】
切り欠き部１９は、幅は数ｍｍ程度とし、深さは樹脂部材２の残厚が数ｍｍ程度になる深さとする。これにより、樹脂部材２のなかで切り欠き部１９が低強度部となる。そして、図１１に示す通り、外力が印加されて樹脂部材２が破断する場合には、切り欠き部１９が破断の起点となる。
【００４９】
切り欠き部１９を設ける目的は、冷媒流路１１が破壊されるような態様で樹脂部材２が破断するのを防止することである。換言すると、樹脂部材２が破断する際に、冷媒流路１１が破断の起点にならないようにすることである。
【００５０】
また、樹脂部材２が切り欠き部１９を起点として破断する場合、切り欠き部１９に近い部分は多少なりとも変形する。そして、切り欠き部１９から冷媒流路１１までの距離が短いと、冷媒流路１１が変形して冷媒が流出するおそれがある。
【００５１】
したがって、切り欠き部１９を設ける「冷媒流路１１から所定距離離れた位置」とは、切り欠き部１９を起点として樹脂部材２が破断したとしても、冷媒流路１１は破壊も変形もしない位置である。このような位置は、樹脂部材２の強度や剛性、さらに肉抜き部９の形状や配置等といった要素によって定まるので、本実施形態を適用する製品毎に適合により決定する。本実施形態では、例えば冷媒流路１１から車両後方側に少なくとも１０〜１５ｍｍ離れた位置の内面２Ｃに設けることとする。
【００５２】
破断する場合の起点となる切り欠き部１９を設けることで、外力が印加された場合に冷媒流路１１が破壊されることを防止できる。また、切り欠き部１９を冷媒流路１１から所定距離だけ離れた位置に設けることで、冷媒流路１１の変形も防止できる。これらにより、冷媒流路１１から流出する冷媒による漏電が生じるリスクを低減することができる。
【００５３】
以上の通り本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果に加え、さらに以下の効果が得られる。
【００５４】
本実施形態の電子部品用筐体において、樹脂部材２は、冷媒流路１１から所定距離だけ離れた位置に低強度部としての切り欠き部１９を備える。これにより、車両衝突時に外力が印加された場合に、樹脂部材２は冷媒流路１１から離れた位置にある切り欠き部１９を起点として破損することになる。つまり、樹脂部材２が破損したとしても、冷媒流路１１が破損することを防止できる。
【００５５】
（第４実施形態）
第４実施形態について図１２、図１３を参照して説明する。
【００５６】
図１２は、インバータ２２の断面図である。図１との相違点は、金属薄板１が冷媒流路１１と対向する部位から所定距離だけ離れた位置に突起部２０を備える点である。図１３は、樹脂部材２及び金属薄板１に外力が印加された状態を示す図である。
【００５７】
突起部２０を設ける目的は、第３実施形態における切り欠き部１９を設ける目的と同様である。そして、本実施形態における「所定距離」についても、第３実施形態における「所定距離」と同様である。
【００５８】
本実施形態では、突起部２０を、冷媒流路１１から車両後方側に少なくとも１０〜１５ｍｍ離れた位置に設ける。
【００５９】
突起部２０は、筐体内部方向に突出し、かつ樹脂部材２の外面２Ｂと当接する。突起部２０は、例えば金属薄板１を山折りすることで形成し、その高さは数ｍｍ程度とする。
【００６０】
これにより、図１３に示すように樹脂部材２及び金属薄板１に外力が印加されると、樹脂部材２の突起部２０と当接する部位に応力が集中し、当該部位が破断する場合の起点となる。すなわち、第３実施形態と同様に、冷媒流路１１が破壊されて漏電が生じるリスクを低減することができる。
【００６１】
以上の通り本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果に加え、さらに以下の効果が得られる。
【００６２】
本実施形態の電子部品用筐体において、金属薄板１は、冷媒流路１１と対向する部位から所定距離だけ離れた位置に、筐体の内部方向に凸な突起部２０を備える。これにより、車両衝突時に外力が印加された場合に、樹脂部材２を冷媒流路１１から離れた位置にある切り欠き部１９を起点として破損させることができる。つまり、樹脂部材２が破損したとしても、冷媒流路１１が破損することを防止できる。
【００６３】
（第５実施形態）
第５実施形態について図１４、図１５を参照して説明する。
【００６４】
図１４は、インバータ２２の断面図である。図１との相違点は、樹脂部材２が図１０に示した切り欠き部１９を備え、金属薄板１が図１４に示した突起部２０を備える点である。図１５は、樹脂部材２及び金属薄板１に外力が印加された状態を示す図である。
【００６５】
切り欠き部１９は、第３実施形態と同様に、冷媒流路１１から少なくとも１０〜１５ｍｍ離れた位置の内面２Ｃに設けられる。切り欠き部１９の幅は数ｍｍ程度とし、深さは樹脂部材２の残厚が数ｍｍ程度になる深さとする。
【００６６】
突起部２０は、筐体内部方向に突出し、樹脂部材２の切り欠き部１９を設けた部分の外面２Ｂと当接する。
【００６７】
これにより、図１５に示すように樹脂部材２及び金属薄板１に外力が印加されると、切り欠き部１９の底部分に応力がより集中し易くなり、第３実施形態、第４実施形態と同様に冷媒流路１１が破壊されて漏電が生じるリスクを低減することができる。
【００６８】
以上の通り本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果に加え、さらに以下の効果が得られる。
【００６９】
本実施形態の電子部品用筐体は、樹脂部材２が冷媒流路１１から所定距離だけ離れた位置に低強度部としての切り欠き部１９を備え、金属薄板１が、切り欠き部１９と対向する位置に筐体の内部方向に凸な突起部２０を備える。これにより、車両衝突時に外力が印加された場合に、より確実に切り欠き部１９を起点として樹脂部材２を破損させることができる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2019175928.tif 000019
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