(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の電力変換装置の部品固定構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1の電力変換装置の部品固定構造について、
図1、
図2、
図3A、
図3Bに基づいて説明する。
【0010】
なお、
図1は実施の形態1の電力変換装置の部品固定構造を示す断面図である。
図2は実施の形態1の電力変換装置の部品固定構造に用いたケース1を示す斜視図である。
図3Aは実施の形態1の電力変換装置の部品固定構造に用いた搭載部品2を示す斜視図であって、搭載部品2をケース1に取り付ける際の向きとした状態を示す。
図3Bは実施の形態1の電力変換装置の部品固定構造に用いた搭載部品2を示す斜視図であって、
図3Aに示す状態に対して上下逆の向きとした状態を示す。各図において、矢印UPの方向を上方とし、矢印DNの方向を上方とするが、これらの上下の向きは、
図1における上下の向きを基準とする。
【0011】
図1に示すように、実施の形態1の電力変換装置の部品固定構造は、ケース(筐体)1に対して搭載部品2を接着材3により固定する構造である。そして、本実施の形態1では、この固定を接着材3のみによる固定としている。以下、その詳細について説明する。
【0012】
ケース1は、電力変換装置において、内部にインバータの半導体素子(不図示)などを搭載するもので、金属や樹脂により箱状に形成されている。なお、ケース1の内部に冷媒が循環される冷却構造を備えていてもよい。
【0013】
搭載部品2は、例えば、コンデンサやリアクトルなどのケース1内のインバータの半導体素子(不図示)に接続される部品である。なお、ケース1および搭載部品2は、図示の簡略化のため、直方体形状として示しているが、その外径形状は直方体形状に限られるものではない。
これらのケース1および搭載部品2は、電力変換装置の駆動時の発熱により、その外径形状が膨張する。
【0014】
ケース1は、
図2に示すように、上面11に円形のケース側接着面12が設けられている。そして、このケース側接着面12は、外周に沿って形成された周溝13により囲まれている。すなわち、ケース1の上面11において、周溝13を形成することにより、その内側部分がケース側接着面12となる。
【0015】
また、上面11において、点線により示す範囲が、搭載部品2が設置される範囲であって、これを設置範囲14とする。前述のケース側接着面12は、設置範囲14の中央に配置されている。
【0016】
そして、この設置範囲14内の対角の2箇所であって、周溝13の外方位置に円形の位置決め穴15,15が形成されている。なお、
図1に示すように、位置決め穴15,15は、周溝13よりも浅く形成されている。
【0017】
搭載部品2は、
図3Aおよび
図3Bに示すように、下面21から円筒状のリブ22が下方に突出されている。このリブ22は、
図1に示すように、周溝13に挿入可能な内外径寸法に形成されている。よって、搭載部品2の下面21において、このリブ22の内側部分が、ケース側接着面12に接着される部品側接着面23となる。この部品側接着面23は、円筒状のリブ22の内側に形成されることから円形に形成され、かつ、搭載部品2の下面21の中央に配置されている。
さらに、リブ22の周方向の複数箇所に、リブ22の内外を連通して、後述する空気抜きを行う切込部22aが、複数形成されている。この切込部22aは、リブ22の先端から基端部近傍まで切欠された形状に形成されている。
【0018】
また、搭載部品2の下面21の対角の2箇所に、位置決め突起としての円柱状の位置決めピン25,25が下方に突出されている。この位置決めピン25,25は、ケース1の位置決め穴15に挿入可能な外径寸法に形成されている。
【0019】
そして、ケース側接着面12と部品側接着面23とは、接着材3により接着されている。さらに、接着材3は、周溝13内にも充填されており、これにより、周溝13とリブ22とが接着されている。
【0020】
なお、接着材3としては、いわゆる接着を用途とする接着剤を用いることができる他、固化して接着機能を有するものであれば、樹脂、シーリング材なども用いることができる。また、
図1は、模式的な図であって、周溝13、位置決め穴15の深さや、溝幅、径、リブ22の突出方向の寸法、厚さなどは、製造図とは異なる。
【0021】
(実施の形態1の作用)
次に、実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造の作用について説明する。
搭載部品2をケース1に固定する際には、まず、接着材3を、ケース側接着面12に塗布する。この場合、接着材3は、後述するように、その余剰分を周溝13へ接着材3を流し込むことができる分量、すなわち、両接着面12,23どうしの接着に必要な量よりも多い量を塗布する。また、接着材3を、予め、
図4Aに示すように、周溝13内にもある程度、流し込んでおくのが好ましい。
【0022】
次に、搭載部品2を、ケース1の上面11の上方に配置させる。さらに、搭載部品2の部品側接着面23およびリブ22を、ケース側接着面12および周溝13と対向させるとともに、位置決めピン25と位置決め穴15とを対向させた上で、搭載部品2を、ケース1に向けて下方に移動させる。
【0023】
これにより、
図4Aに示すように、搭載部品2の位置決めピン25が、位置決め穴15に挿入されるとともに、搭載部品2のリブ22が、周溝13に挿入されて、搭載部品2のケース1に対する水平方向(
図1の上下方向に直交する方向)の位置決めが成される。
【0024】
この状態から、搭載部品2をケース1に向けてさらに押圧し、搭載部品2の部品側接着面23とケース1のケース側接着面12とを近接させると、両接着面12,23の間の接着材3は、両接着面12,23の全面に亘り広がり、そ余剰分が周溝13に流れ込む。
【0025】
なお、このときの両接着面12,23の間の接着材3の量は、搭載部品2に対する押圧力や、相対的な上下方向位置により管理可能である。また、相対的な上下方向位置を管理するにあたり、位置決めピン25が位置決め穴15の底部に突き当たる高さにより管理することができる。あるいは、リブ22が周溝13の底部に突き当たる高さにより管理することも可能である。
【0026】
そして、上記のように接着材3は、その余剰分が周溝13に流れ込み、両接着面12,23よりも広範囲に広がることが無いため、接着面積を一定に管理することができる。加えて、接着材3が、位置決め穴15に流れ込んで搭載部品2の高さを変えることが無く、上下方向の位置管理精度も向上する。
【0027】
また、リブ22には、空気抜き用の切込部22aを形成している。このため、
図4Aに示すように、搭載部品2の部品側接着面23により接着材3を押圧した際に、図示のように、リブ22の内側の空気4は、矢印ARにより示すように、空気抜き用の切込部22aからリブ22の外側に排出できる。
これにより、リブ22の内側に生じる空気溜まりにより、接着面積が設定された面積よりも狭まるのを防止できる。
【0028】
以上のようにして、接着材3は、
図4Bに示すように、両接着面12,23の間に広がり、かつ、周溝13とリブ22との間にも充填される。そして、接着材3が固化して、両接着面12,23が接着材3により接着されるのに加え、リブ22と周溝13とが接着材3により接着されて固定される。
【0029】
このように、接着材3は、両接着面12、23どうしのみならず、リブ22と周溝13とも接着するため、ケース1と搭載部品2との接着面積の拡大を図ることができる。これにより、両接着面12,23どうしの接着のみの場合と比較して、
図1において水平方向の接着面積を広げることなく、接着面積の拡大を図り、強固な固定を得ることができる。しかも、周溝13とリブ22との接着面は、両接着面12,23の方向に対して直交方向であるため、単に両接着面12,23の面積を拡大して同面積の接着面積を確保した場合よりも、強固な固定力(アンカ効果)を得ることができる。
なお、前述のように、ケース1と搭載部品2との上下方向の相対位置を管理することにより、接着材3の厚みを管理し、これにより、両接着面12,23における接着強度を管理することができる。
【0030】
(実施の形態1の効果)
1)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
電力変換装置のケース1と、電力変換装置に搭載される搭載部品2とが、接着材3により接着されたケース側接着面12、部品側接着面23を備えた電力変換装置の搭載部品固定構造であって、ケース側接着面12の周囲を囲む周溝13が形成されている。
したがって、両接着面12,23の間の余剰な接着材3を周溝13に流し込むことで、接着材3を両接着面12,23の間の全面に亘って確実に広げることができる。
これにより、接着材3により接着される接着面積、および、その形状を一定とする管理が可能となり、接着強度を高精度で安定させることが可能となる。よって、接着材3のみにより搭載部品2をケース1に安定して確実に固定することも可能となる。
【0031】
2)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
ケース1と搭載部品2とが、接着材3による接着のみで固定されている。
従来のように、ボルトなどの他の固定手段との併用が不要であり、構成を簡略化して、コスト、重量の低減を図ることができ、かつ、スペース効率の向上を図ることができ、しかも組付作業の手間も削減できる。
【0032】
3)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
周溝13の内側のケース側接着面12および部品側接着面23の形状が円形である。
これにより、電力変換装置の駆動時の発熱に伴う温度変化による接着部分にかかる応力を抑えることが可能であるとともに、接着材3が空気に触れて加水分解されるリスクを抑えることが可能である。
具体的には、
図5Aに示す、本実施の形態1のように両接着面12,23と同様の接着面101と、
図5Bに示す正方形の接着面102とを同面積とした場合、円形の対向長さL101は、正方形の対向長さL102の20%程度低減できる。また、円形の外周寸法S101は、正方形の外周寸法S102の11%程度低減できる。
したがって、電力変化装置の駆動時の温度変化によりケース1と搭載部品2との材料差による線形膨張係数差により作用する応力を試算すると、円形のものは、正方形のものと比較して、その対向長さの違いから33%程度低減できる。
加えて、両接着面12,23を円形に形成することにより、材料差により生じる応力が角部に集中するのを抑え、接着材3の剥がれや搭載部品2の変形が生じるのを抑えることができる。
また、両接着面12,23を円形とすることにより、正方形と比較して、周寸法の差の分だけ接着材3の外周が空気に触れる寸法が減ることから、加水分解によるリスクを11%程度低減できる。
【0033】
4)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
両接着面12,23およびそれを囲む周溝13は、搭載部品2の中央に配置されている。
したがって、上記2)で説明したケース1と搭載部品2との両接着面12,23に作用する応力が、搭載部品2の中央部分に作用し、端部に作用した場合と比較して、搭載部品2の変形を抑えることができる。
【0034】
5)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
ケース1に周溝13が設けられ、搭載部品2に、周溝13に挿入されたリブ22が設けられている。
周溝13とリブ22とを利用して、ケース1に対する搭載部品2の位置決めが可能となる。また、接着材3が、部品側接着面23において、所定の円形の範囲を越えて広がるのをリブ22により規制でき、両接着面12,23の形状、面積の安定度をさらに向上できる。
【0035】
6)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
周溝13とリブ22とが接着材3により接着されている。
したがって、両接着面12,23の面積を広げることなく、ケース1と搭載部品2とにおける接着材3による接着面積が広がり、搭載部品2の固定強度がさらに向上する。
【0036】
7)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
リブ22に、このリブ22の内外を連通する空気抜き部としての切込部22aが設けられている。
したがって、両接着面12,23の間に空気溜まりが生じるのを抑制し、両接着面12,23の形状、面積の安定度をさらに向上できる。
【0037】
8)実施の形態1の電力変換装置の搭載部品固定構造は、
ケース1と搭載部品2とは、周溝13の外側位置に、位置決めピン25と、この位置決めピン25が挿入される位置決め穴15とが対向して設けられている。
すなわち、周溝13とリブ22とにより、ケース1に対する搭載部品2の位置決めを行うことができるが、周溝13およびリブ22が円形であることから、その周方向の位置決めを行うことができない。よって、位置決めピン25および位置決め穴15により、搭載部品2の周方向の位置も、規定することが可能となる。
しかも、位置決めピン25および位置決め穴15に接着材3が流れ込むのを周溝13により抑制でき、この流れ込みが生じるものと比較して、ケース1に対する搭載部品2の接着強度もさらに安定することができる。
【0038】
(他の実施の形態)
次に、本開示の他の実施の形態について説明する。
なお、他の実施の形態の説明において、他の実施の形態と共通する構成には当該実施の形態と同じ符号を付して説明を省略し、当該実施の形態との相違点のみ説明する。
【0039】
(実施の形態2)
図6は、実施の形態2の電力変換装置の部品固定構造におけるケース201の平面図である。
この
図6に示すように、実施の形態2では、ケース側接着面212の周囲に設けられた周溝213が、正六角形の形状に形成されている。なお、ケース側接着面212および周溝213は、実施の形態1と同様に設置範囲14の中央に配置されている。
【0040】
また、図示は省略するが、搭載部品のリブは、周溝213に挿入可能な正六角形の筒状に形成されているとともに、実施の形態1と同様に、空気抜き用の切込部を備えるものとする。
【0041】
この実施の形態2では、その対向長さL202を、正方形の対向長さL102の12%程度低減できる。また、周溝213の外周寸法S201は、正方形の外周寸法S102の6%程度低減できる。
【0042】
したがって、電力変化装置の駆動時の温度変化によりケース1と搭載部品2との材料差による線形膨張係数差により作用する応力を、接着面が六角形のものは、正方形のものと比較して、その対向長さの違いから12%程度低減できる。
また、接着面が六角形のものは、正方形と比較して、周寸法の差の分だけ空気に触れる寸法が減ることから、加水分解によるリスクを低減できることから、そのリスクを6%程度低減できる。
【0043】
(実施の形態2の効果)
2-1)実施の形態2の電力変換装置の部品固定構造は、
周溝213の内側のケース側接着面212の形状が正六角形状である。
これにより、ケース側接着面212の形状を正方形としたものと比較して、温度変化により作用する応力を低減できるとともに、加水分解によるリスクを低減できる。
また、実施の形態1で説明した、1)2)4)〜8)と同様の効果を得ることができる。
【0044】
(実施の形態3)
図7は、実施の形態3の電力変換装置の部品固定構造に用いるケース301の平面図である。
この
図7に示すように、実施の形態3では、ケース側接着面312の周囲に設けられた周溝313が、正十角形の形状に形成されている。なお、ケース側接着面312および周溝313は、実施の形態1と同様に設置範囲14の中央に配置されている。
【0045】
また、図示は省略するが、搭載部品のリブは、周溝313に挿入可能な正十角形の筒状に形成されているとともに、実施の形態1と同様に、空気抜き用の切込部を備えるものとする。
【0046】
この実施の形態3では、その対向長さL202を、正方形の対向長さL102の18%程度低減できる。また、周溝213の外周寸法S201は、正方形の外周寸法S102の10%程度低減できる。
【0047】
したがって、電力変化装置の駆動時の温度変化によりケース1と搭載部品2との材料差による線形膨張係数差により作用する応力を、接着面が六角形のものは、正方形のものと比較して、その対向長さの違いから18%程度低減できる。
また、接着面が六角形のものは、正方形と比較して、周寸法の差の分だけ空気に触れる寸法が減ることから、加水分解によるリスクを低減できることから、そのリスクを10%程度低減できる。
【0048】
(実施の形態3の効果)
3-1)実施の形態3の電力変換装置の部品固定構造は、
周溝313の内側のケース側接着面312の形状が正十角形状である。
これにより、ケース側接着面312の形状を正方形としたものと比較して、温度変化により作用する応力を低減できるとともに、加水分解によるリスクを低減できる。
また、実施の形態1で説明した、1)2)4)〜8)と同様の効果を得ることができる。
【0049】
なお、上記実施の形態1〜3から分かるように、接着面および周溝の形状を多角形とする場合、その形状が円に近付くほど、応力の低減効果および加水分解リスクの低減効果が高まる。また、多角形状としては、実施の形態2,3に示したような正多角形状に限られるものではない。さらに、上記の1)2)4)〜8)の効果は、接着面および周溝の形状を、三角形、四角形としたものでも得ることができる。
【0050】
(実施の形態4)
図8は、実施の形態4の電力変換装置の部品固定構造におけるケース401の平面図である。
この実施の形態4では、複数のケース側接着面412a,412b,412c,412d,412eが設けられているとともに、その周囲に周溝413a,413b,413c,413d,413eが設けられている。
【0051】
ケース401の上面11の設置範囲414に示すように、図示を省略した搭載部品は、平面形状が長方形の形状に形成されている。そこで、設置範囲414に、円形で大径の周溝413aを形成し、設置範囲414の長手方向の両側に、一対の円形で小径の周溝413b,413cと周溝413d,413eとをそれぞれ形成している。そして、各周溝413a,413b,413c,413d,413eの内側がケース側接着面412a,412b,412c,412d,412eとなる。
【0052】
なお、図示は省略するが、搭載部品には、各周溝413a,413b,413c,413d,413eに挿入可能な円筒状のリブが形成されている。
【0053】
(実施の形態4の効果)
4-1)実施の形態4の電力変換装置の部品固定構造は、
複数のケース側接着面412a,412b,412c,412d,412eおよびそれを囲む周溝413a,413b,413c,413d,413eを備える。
したがって、ケース501と搭載部品との接触面が広い場合でも、各ケース側接着面412a,412b,412c,412d,412eを円形としながら、確実に接着することが可能である。
なお、実施の形態4の電力変換装置の搭載部品固定構造は、前述の1)〜8)の効果も得ることができる。
【0054】
(実施の形態5)
図9は、実施の形態5の電力変換装置の部品固定構造に用いるケース501の平面図である。
この実施の形態5は実施の形態4の変形例であり、同寸法の複数のケース側接着面512a,512b,512cが設けられているとともに、その周囲に周溝513a,513b,513cが設けられている。
したがって、実施の形態5の電力変換装置の部品固定構造にあっても、上記1)〜8)の効果の効果および4-1)の効果を得ることができる。
【0055】
(実施の形態6)
図10は、実施の形態6の電力変換装置の部品固定構造に用いるケース601の平面図であり、
図11は、実施の形態6の電力変換装置の部品固定構造に用いる搭載部品602の斜視図である。
【0056】
ケース601は、
図10に示すように、円形の周溝613が形成され、かつ、その内側に円形のケース側接着面612が形成されている。
さらに、周溝613は、周方向に等間隔の4箇所において、周溝613に連続してその外周方向に延びる位置決め溝615が形成されている。
【0057】
図11に示す搭載部品602は、実施の形態1と同様に、その下面21に円筒所のリブ622が立設されている。そして、リブ622の外周には、周方向の等間隔の4箇所に、位置決め溝615に挿入可能な位置決め突起625が形成されている。
【0058】
したがって、ケース601に搭載部品602を固定する際には、接着材(図示省略)の塗布後、位置決め突起625と位置決め溝615との位置を合わせて、周溝613にリブ622を挿入する。
この場合、位置決め突起625と位置決め溝615とが、周方向に係合するため、ケース601に対して搭載部品602の上下方向に直交する方向の位置が規定される。
【0059】
さらに、実施の形態6では、周溝613にリブ622を挿入した際に、余剰分の接着材が位置決め溝615と位置決め突起625との接着を行うため、さらに接着強度が向上する。
【0060】
(実施の形態6の効果)
6-1)実施の形態6の電力変換装置の部品固定構造は、
位置決め突起625は、リブ622の外周に一体に形成され、
位置
決め穴としての位置決め溝615は、周溝613の外周に、周溝613に連続して形成されている。
したがって、別途、位置決め穴15、位置決めピン25などの構成を設けることなく、周溝613、リブ622と一体の位置決め溝615、周溝613と一体の位置決め突起625により搭載部品602の位置決めを行うことができる。
しかも、位置決め溝615と位置決め突起625とに流れ込んだ接着材により、接着強度のさらなる向上を図ることができる。
なお、この実施の形態7にあっても、上述の1)〜7)の効果を得ることができる。
【0061】
(実施の形態7)
図12は、実施の形態7の電力変換装置の部品固定構造に用いる搭載部品702の斜視図である。
この実施の形態7では、リブ722は、切込部を持たない構成としている。なお、この搭載部品702を固定するケースは、実施の形態1に示したものと同様のものとする。
したがって、この実施の形態7にあっても、上述の1)〜6)および8)の効果を得ることができる。
【0062】
以上、本開示の電力変換装置の部品固定構造および電動車両の制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0063】
例えば、実施の形態では、筐体(ケース)と搭載部品とを接着材のみで固定する例を示したが、これに限定されず、従来と同様に、ボルトなどの他の固定手段と併用してもよい。この場合にあっても、接着強度を安定させることができ、他の固定手段との併用による固定強度を安定することが可能である。
【0064】
また、実施の形態では、周溝をケース(筐体)に設け、搭載部品にリブを設けた例を示したが、ケース(筐体)と搭載部品との少なくとも一方に周溝があれば、接着面の形状を一定にして、接着強度を安定することができる。この場合、余剰分の接着材が周溝に流れ込むように、周溝を下側に配置する。また、周溝をケース(筐体)と搭載部品との両方に形成してもよい。この場合、接着時に余剰分の接着材は、下側の周溝に流れ込むが、上側に配置した部材においても、接着材が確実に周溝を越えないようにすることで、接着面形状を安定させることができる。
さらに、実施の形態とは逆に、搭載部品に周溝を設けた場合、ケースにリブを設けてもよいし、ケースにリブを設けない構造としてもよい。ケースにリブを設けない場合には、両者の接着時に、搭載部品を下に配置し、上方からケースを接着することで、余剰分の接着材を周溝に流し込むことができる。
【0065】
また、実施の形態2,3により示したように、周溝およびその内側の接着面形状は、多角形でも良く、例えば、比較例で示した正方形形状とした場合でも、接着強度を安定させるという所期の効果は得ることが可能である。なお、多角形の場合、丸に近いほど、すなわち、多角形の角の数が多いほど好ましい。また、正多角形以外の多角形形状としてもよい。
【0066】
また、実施の形態では、接着面およびそれを囲む周溝を、搭載部品の中央に配置した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、接着面および周溝を複数設ける場合において、その数を偶数とする場合は、中央に配置しなくても、搭載部品において中央位置に対して対称な配置とすることで、中央に配置したのと同様の効果を得ることができる。
【0067】
また、接着面を複数箇所に形成するのにあたり、実施の形態では、全ての接着面を円形にするとともに、その外周を周溝で囲んだ例を示したが、これに限定されるものではなく、複数の接着面の内の少なくとも1箇所に、周溝を設けた構成としてもよい。また、その場合の接着面の形状も円形に限定されるものではなく、実施の形態2,3に示したように多角形としてもよい。さらには、円形と多角形の組み合わせとしてもよい。
【0068】
また、実施の形態では、空気抜き部として切込部を示したが、空気抜き部の形状や数は、これに限定されるものではない。例えば、リブの内外を連通する穴であってもよい。この場合、穴は、少なくともリブの基端部に設ければよい。
【0069】
また、実施の形態では、位置決め突起(ピン)および位置決め穴を設けたものを示したが、これら位置決め突起(ピン)および位置決め穴は、必ずしも必要ではない。例えば、周溝およびリブを多角形形状に形成したものでは、筺体に対する搭載部品の向きを規定することが可能であるため、搭載部品の外周辺とケースの外周辺との相対位置と併せて、周溝とリブとが嵌り合う位置により、位置決めを行うことは可能である。
さらに、位置決め突起、位置決め穴の形状、およびその数は、位置決めを行うことができれば、実施の形態において示した形状に限定されるものではない。例えば、実施の形態1などで示したような円形以外にも多角形形状とすることができる。また、実施の形態6においても、同様に位置決め溝、位置決め突起の形状ならびにその数は、実施の形態において示したものに限定されるものではない。