特許 7599371 筐体および電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】筐体および電気機器

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241206BHJP

   H05K 5/02 20060101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02M7/48 F

H05K5/02 L

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021064147

(22)【出願日】2021-04-05

(65)【公開番号】P2022159758

(43)【公開日】2022-10-18

【審査請求日】2023-10-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】箱田 智史

(72)【発明者】

【氏名】阪田 一樹

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８６５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５０８２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－３０７５８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０５Ｋ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持するための筐体であって、
本体部と、
前記本体部の表面に形成された複数の凸部とを備え、
前記複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、前記パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満であり、
前記間隔は、前記本体部の剛性に応じて局所的に変わる、筐体。

【請求項2】

パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持するための筐体であって、
本体部と、
前記本体部の表面に形成された複数の凸部とを備え、
前記複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、前記パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満であり、
前記複数の凸部は、マトリックス状に整列して配置され、
一の方向に隣接する凸部の間隔と、前記一の方向に直交する方向に隣接する凸部の間隔とが異なる、筐体。

【請求項3】

パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持するための筐体であって、
本体部と、
前記本体部の表面に形成された複数の凸部とを備え、
前記複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、前記パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満であり、
前記複数の凸部は、マトリックス状に整列して配置され、
前記本体部の表面には、複数の前記凸部が分布する第一部分と、前記第一部分での前記凸部の分布より疎に複数の前記凸部が分布する第二部分とが形成される、筐体。

【請求項4】

パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持するための筐体であって、
本体部と、
前記本体部の表面に形成された複数の凸部とを備え、
前記複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、前記パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満であり、
前記複数の凸部は、マトリックス状に整列して配置され、
前記複数の凸部は、前記表面からの高さが第１高さである第１凸部と、
前記表面からの高さが、前記第１高さと異なる第２高さである第２凸部とを含む、筐体。

【請求項5】

パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持するための筐体であって、
本体部と、
前記本体部の表面に形成された複数の凸部とを備え、
前記複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、前記パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満であり、
前記複数の凸部において、隣接する１組の内の第１組における前記凸部の前記間隔は、隣接する１組の内の第２組における前記凸部の前記間隔と異なる、筐体。

【請求項6】

前記複数の凸部の前記間隔は、前記周波数が１０ｋＨｚの音波の波長の０．５倍以上である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体。

【請求項7】

前記凸部の前記表面からの高さは、前記本体部の厚さ以上である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体。

【請求項8】

前記複数の凸部のうちの少なくとも１つの凸部の、前記表面からの高さは、前記筐体の厚さ以上である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体。

【請求項9】

前記複数の凸部は前記本体部と一体である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体。

【請求項10】

前記複数の凸部は、前記本体部と別体である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体。

【請求項11】

前記複数の凸部において隣接する１組の凸部の前記間隔は全て同じである、請求項２に記載の筐体。

【請求項12】

前記複数の凸部において前記一の方向と直交する前記方向に隣接する１組の凸部の前記間隔は全て同じである、請求項１１に記載の筐体。

【請求項13】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記パルス幅変調制御を行う前記電気回路部とを備える、電気機器。

【請求項14】

前記電気回路部は、インバータ、コンバータ、コンデンサからなる群から選択されるいずれか１つを含む、請求項１３に記載の電気機器。

【請求項15】

前記パルス幅変調制御を行う前記電気回路部を内部に保持する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の筐体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、筐体および電気機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電子部品が実装された基板が筐体内部に配置された電気機器が知られている（たとえば、特開２００５－３０４１６２号公報参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－３０４１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記電気機器では、筐体の内面に発泡樹脂からなる吸音材などを配置し、内部の電子部品の動作音が外部に漏れることを抑制している。しかし、上記電気機器では、電子部品からの振動が筐体に伝播し、その結果筐体自体から発生する騒音については十分に抑制できないという課題があった。

【0005】

本開示は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、筐体自体から発生する騒音を抑制する事が可能な筐体および電気機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る筐体は、パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持するための筐体であって、本体部と、複数の凸部とを備える。複数の凸部は、本体部の表面に形成されている。複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満である。

【0007】

本開示に係る電気機器は、上記筐体と、電気回路部とを備える。電気回路部は、筐体の内部に配置され、パルス幅変調制御を行う。

【0008】

本開示に係る筐体は、パルス幅変調制御を行う電気回路部を内部に保持する筐体であって、本体部と、複数の凸部とを備える。複数の凸部は、本体部の表面に形成されている。複数の凸部において隣接する１組の凸部の間隔は、周波数が１０ｋＨｚである音波の波長の０．５倍未満である。

【発明の効果】

【0009】

上記によれば、筐体自体から発生する騒音を抑制する事が可能な筐体および電気機器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１に係る電気機器の斜視模式図である。

【図2】図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける断面模式図である。

【図3】図１に示した電気機器を構成する筐体の斜視模式図である。

【図4】図３に示した筐体の裏面側を示す斜視模式図である。

【図5】図１に示した電気機器を構成する筐体の構成を説明するための模式図である。

【図6】図１に示した電気機器を構成する筐体の振動状体を説明するための模式図である。

【図7】図１に示した電気機器を構成する筐体の振動状体を説明するための模式図である。

【図8】図１に示した電気機器を構成する筐体における凸部の構成を説明するための断面模式図である。

【図9】図１に示した電気機器を構成する筐体における凸部の構成を説明するための断面模式図である。

【図10】図１に示した電気機器を構成する筐体の振動状体を説明するための模式図である。

【図11】図１に示した電気機器を構成する筐体の凸部の構成を説明するための斜視模式図である。

【図12】図１に示した電気機器を構成する筐体の凸部の変形例を説明するための斜視模式図である。

【図13】図１に示した電気機器を構成する筐体の凸部の変形例を説明するための斜視模式図である。

【図14】図１に示した電気機器を構成する筐体の凸部の変形例を説明するための斜視模式図である。

【図15】実施の形態２に係る電気機器の斜視模式図である。

【図16】図１５に示した電気機器の筐体の構成を説明するための模式図である。

【図17】図１５に示した電気機器の筐体の構成を説明するための模式図である。

【図18】実施の形態３に係る電気機器の斜視模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態の詳細について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。

【0012】

実施の形態１．
＜電気機器および筐体の構成＞
図１は、実施の形態１に係る電気機器の斜視模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける断面模式図である。図３は、図１に示した電気機器を構成する筐体の斜視模式図である。図４は、図３に示した筐体の裏面側を示す斜視模式図である。図５は、図１に示した電気機器を構成する筐体の構成を説明するための模式図である。図６、図７および図１０は、図１に示した電気機器を構成する筐体の振動状体を説明するための模式図である。図８および図９は、図１に示した電気機器を構成する筐体における凸部の構成を説明するための断面模式図である。図１１は、図１に示した電気機器を構成する筐体の凸部の構成を説明するための斜視模式図である。

【0013】

図１から図５に示されるように、電気機器１は、筐体５０と、電気回路部６０とを備える。筐体５０は、上部ケースカバー２と、下部ケースカバー３とを含む。上部ケースカバー２は箱型形状である。下部ケースカバー３は平板形状である。上部ケースカバー２は、開口部を囲むように形成されたフランジ部４を有する。フランジ部４には複数のボルト穴５が形成されている。下部ケースカバー３の外周部にもボルト穴（図示せず）が形成されている。上部ケースカバー２のフランジ部４のボルト穴５と下部ケースカバー３の外周部のボルト穴とが重なるように、上部ケースカバー２と下部ケースカバー３とは重ねて配置される。上部ケースカバー２と下部ケースカバー３とは、ボルト穴にボルトを通して締結することで、互いに固定される。上部ケースカバー２に対する下部ケースカバー３の位置は、たとえばフランジ部４に形成されている位置決め穴６にノックピンを通すことで精密に位置決めされる。下部ケースカバー３の外周部において位置決め穴６と重なる位置には、ノックピンを挿入するための凹部が形成されている。

【0014】

上部ケースカバー２は、本体部２０１と、複数の凸部２０２とを有する。複数の凸部２０２は、本体部２０１の表面１３に形成されている。複数の凸部２０２は、筐体５０からの放射音を低減するために設けられている。複数の凸部２０２において隣接する１組の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２は、パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長の０．５倍未満である。なお筐体５０を構成する上部ケースカバー２の詳細については後述する。

【0015】

図２に示されるように、筐体５０の内部には電気回路部６０が収容されている。電気回路部６０はパルス幅変調制御を行う。電気回路部６０は、インバータ８、コンバータ９、ウォータジャケット１０、平滑コンデンサであるコンデンサ１１を主に含む。筐体５０の内部において、電気回路部６０では、下部ケースカバー３側からコンバータ９，ウォータジャケット１０、インバータ８、コンデンサ１１の順にこれらの部品が積層されている。インバータ８は、たとえば電動走行用モータあるいは発電用モータを制御する。コンバータ９は、電源電圧を昇圧または降圧する。ウォータジャケット１０は、インバータ８およびコンバータ９といったパワーモジュールを構成する部品を冷却する。ウォータジャケット１０は水などの冷却媒体を流通させる冷媒流路を含む。ウォータジャケット１０はたとえば平板状の形状を有する。コンデンサ１１は、電圧の脈動成分を平滑化する。

【0016】

インバータ８およびコンバータ９は発熱することから放熱が必要である。インバータ８およびコンバータ９は、図２に示されるようにウォータジャケット１０を上下方向から挟むよう配置されている。インバータ８およびコンバータ９はウォータジャケット１０に接触した状態となっている。ウォータジャケット１０は下部ケースカバー３に設置したボス１２の上に固定されている。ウォータジャケット１０の冷媒流路には筐体５０の外部から導入管が接続されている。当該冷媒流路には、導入管を介して冷却媒体が循環供給される。

【0017】

図３および図４に示されるように、上部ケースカバー２における天面の表面１３に複数の凸部２０２が形成されている。上部ケースカバー２はダイキャスト工法により製作される。上部ケースカバー２の表面１３に整列して配置された複数個の凸部２０２は、上部ケースカバー２の本体部２０１と一体成型される。凸部２０２はたとえば四角柱状の形状を有する。なお、本実施の形態では上部ケースカバー２の外周側の表面１３に凸部２０２を設置しているが、背面である内周面１４に凸部２０２を設置しても同様の効果を得ることができる。

【0018】

ここで、インバータ８の電磁騒音として主要な周波数成分であるキャリア周波数をｆ１とする。キャリア周波数ｆ１の電磁騒音で加振された筐体５０から放射される音（放射音）の波長λ１は、空気を媒質とする音速ｖ１を用いてλ１＝ｖ１/ｆ１と表される。このとき、隣接する凸部２０２同士の長手方向の間隔をＰ１、短手方向の間隔をＰ２とする。本実施の形態に係る筐体５０では、間隔Ｐ１と間隔Ｐ２とが、放射音の波長λ１の０．５倍より短くなるように（Ｐ１、Ｐ２＜０．５×λ１）ように複数の凸部２０２が配置されている。なお、上述した間隔Ｐ１、Ｐ２は、隣接する凸部２０２の平面視（表面１３に対して垂直な方向から見た場合）での中央部間の距離を意味する。

【0019】

複数の凸部２０２の間隔が短いほど、高い空間分解能で筐体５０（上部ケースカバー２）の質量分布を変更することができる。この結果、筐体５０の振動形状の設計自由度が向上する。筐体５０において、少なくとも放射音の波長λ１の１/２より短い間隔で凸部２０２を配置すれば、各凸部２０２の高さ（表面１３からの突出高さ）を制御因子として、上部ケースカバー２の天面（表面１３）の曲げ波の波長が放射音の波長より短くなるように筐体５０を設計できる。なお、本実施の形態では、上部ケースカバー２の表面１３の長手方向（図５のＸ軸方向）に隣接する凸部２０２の間隔Ｐ１と、短手方向（図５のＹ軸方向）に隣接する凸部２０２の間隔Ｐ２とが等しい。つまり、図５に示されるように、すべての凸部２０２が等間隔で配置される。複数の凸部２０２は上部ケースカバー２の表面１３においてマトリックス状に配置されている。複数の凸部２０２における隣接する１組の凸部２０２の間の間隔Ｐ１，Ｐ２は、すべて同じであってもよいし、局所的に異なっていてもよい。

【0020】

ここで、キャリア周波数としては数ｋＨｚから１０数ｋＨｚまでの周波数範囲が良く用いられている。なお、インバータを搭載する製品仕様によってそのキャリア周波数は様々である。したがって、あらゆるキャリア周波数成分の波長に対応できるようにするためには、考慮すべきキャリア周波数の範囲の最高値ｆ１ｍａｘに対して凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２を設定すればよい。キャリア周波数が最大のとき、対応する放射音の波長は最小となる。つまり、このときの波長をλ１ｍｉｎ（＝ｖ１/ｆ１ｍａｘ）とすると、λ１ｍｉｎの１/２より短い間隔（Ｐ＜０．５×λ１ｍｉｎ）となるように凸部２０２を配置すればよい。

【0021】

キャリア周波数の最高値ｆ１ｍａｘは、人の可聴域の上限周波数１０ｋＨｚに設定することが好ましい。しかし、この場合凸部２０２の間隔の減少にともなって筐体５０の表面１３全体を覆う凸部２０２の数が多くなる。このように凸部２０２の数が多くなると、結果的に筐体５０の質量が増加する。そのため、複数の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２を、１０ｋＨｚ成分に対応する放射音の波長よりも短い間隔にすることは望ましくない。よって、キャリア周波数が限定されているインバータ８を含む電気回路部６０においては、そのキャリア周波数を基に間隔Ｐを設定する。また、例えば鉄道用モータに用いられているような可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦ）で、キャリア周波数を変調するような場合はキャリア周波数の可変領域の最大値を基に間隔Ｐを設定する。

【0022】

図６は筐体５０における複数の凸部２０２の高さを一律同じ高さに設定したときの表面１３を含む本体部２０１としての平板の振動形状を示している。図６では、表面１３の一部を示す平面模式図の下側に、当該平面模式図の線分Ａ－Ａ断面における振動形状を説明するための断面模式図を示している。また、図６では、表面１３の一部を示す当該平面模式図の左側に、平面模式図の線分Ｂ－Ｂ断面における振動形状を説明するための断面模式図を示している。図６の平面模式図では、表面１３を含む平板の振動モードの節を実細線で示している。また、実細線で囲まれた小部分１５について、平板の中立位置Ｃに対する振動変位の位相を＋および－の記号で示している。

【0023】

ここで、振動モードとは、構造物における振動の形態すなわち振動振幅の分布を意味する。線分Ａ－Ａ断面は表面１３を含む平板の長手方向の断面図を示している。線分Ｂ－Ｂ断面は上記平板の短手方向の断面図を示している。線分Ａ－Ａ断面には、平板の長手方向での曲げ波の波長λ２Ｘが示されている。線分Ｂ－Ｂ断面には、平板の短手方向での曲げ波の波長λ２Ｙが示されている。上記波長λ２Ｘおよび波長λ２Ｙの両方が、平板から放射される音波の波長λ１より長い場合、平板における表面１３のほぼ全面から音波が放射され、騒音として認識される。

【0024】

図７は、複数の凸部２０２の高さを変えることで、表面１３を含む本体部２０１としての平板の振動形状を変更した場合を示している。図７は、基本的に上述した図６と同様に、表面１３の一部を示す平面模式図、線分Ａ－Ａ断面における断面模式図、および線分Ｂ－Ｂ断面における断面模式図を示している。平板の長手方向での曲げ波の波長λ２Ｘおよび短手方向での曲げ波の波長λ２Ｙが、平板から放射される音波の波長λ１より短い場合、とき、実細線で囲まれた小部分１５から振動で押し出される媒質が隣接する小部分１６に流れ込む。このとき、互いに隣接する正負の呼吸球が互いに打ち消し合うため、平板の表面１３から放射される音は小さくなる。すなわち、電気回路部６０を収納する筐体５０からの騒音放射、特に筐体５０自身の振動により発生する騒音を低減することができる。

【0025】

表面１３を含む平板の振動形状は、当該平板の質量マトリクス、剛性マトリクス、および外力から構成される運動方程式から求めることができる。つまり、平板の振動形状は質量マトリクス、すなわち平板における質量の分布に依存する。本実施の形態では、各々の凸部２０２の高さを変更したり、当該凸部２０２の配置を変更することで、平板の質量マトリクスを変更することができる。この結果、平板の振動モードを任意の形状に設計できる。図７に示すように、平板の長手方向での曲げ波の波長λ２Ｘおよび平板の短手方向での曲げ波の波長λ２Ｙが、平板から放射される音波の波長λ１より短くなるように、凸部２０２の高さが設定される。

【0026】

凸部２０２の高さは、筐体５０を構成する平板から放射される放射音の波長に応じて異なる値に設定され得る。凸部２０２の高さの変化パターンは、筐体５０における凸部２０２の位置によっても異なる。つまり、平板から放射される放射音の波長の変動周期、および筐体５０における凸部２０２の位置によって、凸部２０２の高さは異なる変化パタ―ンを有する。

【0027】

ここで、凸部２０２の高さｈが筐体５０の本体部２０１の厚さｔよりはるかに小さい場合、凸部２０２による質量マトリクスへの寄与が小さくなる。この場合、本体部２０１の振動形状は凸部２０２の有無であまり変わらない。一方、図８に示されるように、凸部２０２の高さｈが本体部２０１の厚さｔと同程度または当該厚さｔ以上である場合、凸部２０２による質量マトリクスへの寄与は大きくなる。この場合、本体部２０１の振動形状は凸部２０２の有無で大きく変化する。したがって、各々の凸部２０２の高さｈは筐体５０の本体部２０１の厚さｔ以上とすることが好ましい。たとえば、電気機器１の要求仕様により、筐体５０の質量および外形寸法に上限がある場合が考えられる。このような制約条件を満たしつつ、筐体５０の表面１３のできる限り広い範囲で、波長λ２Ｘおよび波長λ２Ｙが、筐体５０から放射される音波の波長λ１より短くなるように、凸部２０２の高さを設定することが好ましい。

【0028】

なお、筐体５０における板厚分布を設計変数として、波長λ２Ｘおよび波長λ２Ｙが、筐体５０から放射される音波の波長λ１より短くなるような筐体５０の形状を導出することも考えられる。この場合、筐体５０は内部に収納する電気回路部６０の構成部品の配置にフィットする形状にしつつ、電気回路部６０を保護するのに十分な強度（板厚）を確保する必要があるといった追加の制約条件がある。このために、上記のような計算は煩雑となり、計算コストが増大する。したがって、本実施の形態に示すように、本体部２０１についてはある程度一定の厚さとする一方、複数の凸部２０２を本体部２０１の表面に設置したほうが、筐体５０の原形を保持しつつ、筐体５０の振動形状を放射音が出にくい形状に変更でき、結果的に計算コストの点で有利となる。また、筐体５０の本体部２０１の形状を従来の設計から変更せずに維持しておくことで、従来の筐体５０の設計を他機種に流用しつつ、電気回路部６０におけるキャリア周波数に応じて筐体５０に設置する凸部２０２の形状または配置を変えることができる。この場合、様々な構成の電気機器について、筐体５０の設計を容易化でき、騒音対策を講じることができる。

【0029】

また、図９に示すように、筐体５０の本体部２０１には、高さの異なる凸部２０２を配置してもよい。すなわち、筐体５０の本体部２０１には、第１凸部２０２ａおよび第２凸部２０２ｂが形成されている。第１凸部２０２ａは、表面１３からの高さが第１高さｈ１である。第２凸部２０２ｂは、表面１３からの高さが、第１高さｈ１と異なる第２高さｈ２である。このように、局所的に高さの異なる凸部２０２を配置することで、筐体５０における振動形状の調整を容易に行うことができる。

【0030】

図１０は各々の凸部２０２の高さを最適化した後の表面１３を含む本体部２０１としての平板の振動形状を示している。図１０は、基本的に上述した図６と同様に、表面１３の一部を示す平面模式図、線分Ａ－Ａ断面における断面模式図、および線分Ｂ－Ｂ断面における断面模式図を示している。図１０では、図７に示す構成と異なり、平板の長手方向の曲げ波の波長λ２Ｘが平板から放射される音波の波長λ１より短く、平板の短手方向の曲げ波の波長λ２Ｙが当該音波の波長λ１より長くなっている。このような場合、小部分１５の呼吸球と短手方向に隣接する小部分１８の呼吸球とで、ほとんど打ち消しが行われない。一方、小部分１５の呼吸球と長手方向に隣接する小部分１７の呼吸球とは、互いに打ち消し合う。したがって、図１０のような構成であっても、筐体５０から放射される音を小さくすることができる。

【0031】

ここで、筐体５０の内部に収納する電気回路部６０を構成するインバータ８などの部品の配置に起因して、筐体５０の形状が複雑になる場合がある。このような筐体５０での振動形状は非対称かつ歪んだ形状となる。したがって、複数の凸部２０２の高さｈを変更するだけで、図７に示すように筐体５０の振動形状を変更することが難しい場合がある。このような場合、図１０に示されるように、筐体５０を構成する平板の１方向に対してのみ、曲げ波の波長λ２Ｘが音波の波長λ１より短くなるように凸部２０２の高さｈを変更してもよい。あるいは、筐体５０を構成する平板の一部に対して、曲げ波の波長が音波の波長λ１より短くなるように、凸部２０２の高さを変更してもよい。この場合でも、筐体５０からの放射音の低減効果を見込むことができる。

【0032】

図１１は、筐体５０における上部ケースカバー２に設置した凸部２０２を拡大して示している。本実施の形態では、上述のように凸部２０２の形状は四角柱状の形状としている。凸部２０２の高さｈを変えることで凸部２０２の質量が変わるため、凸部２０２を設置している筐体５０の質量分布が変化する。本実施の形態では、ダイキャスト工法により筐体５０の上部ケースカバー２と凸部２０２とは金型を用いて一体成型されている。このため、凸部２０２に抜き勾配θ１を持たせることが製造上好ましい。上部ケースカバー２と凸部２０２とを一体成型することにより、生産性を向上させて低コストで筐体５０を製造できる。

【0033】

＜作用効果＞
上記筐体５０は、パルス幅変調制御を行う電気回路部６０を内部に保持するための筐体５０であって、本体部２０１と、複数の凸部２０２とを備える。複数の凸部２０２は、本体部２０１の表面に形成されている。複数の凸部２０２において隣接する１組の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２は、パルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波の波長λ１の０．５倍未満である。

【0034】

ここで、筐体５０の振動形状は、筐体５０の質量マトリックス、剛性マトリックスおよび外力から構成される運動方程式から求めることができる。つまり、筐体５０の振動形状は筐体５０における質量の分布に依存する。上記のような構成の筐体５０では、複数の凸部２０２の形状および／または材質を調整することで、筐体５０における質量マトリックスを適宜調整できる。上記のように筐体５０では、複数の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２を設定することで、筐体５０の曲げ波の波長を、キャリア周波数と同じ周波数を有する音波（キャリア周波数成分の放射音）の波長より短い波長となるように制御可能である。つまり、筐体５０における曲げ波の波長λ２が、電気回路部６０から加えられる振動による音波（キャリア周波数成分の放射音）の波長λ１より短くなるように、筐体５０の振動形状を設定できる。この結果、筐体５０の振動時、筐体５０において隣接する正負の振動面で音の打ち消しが生じる。そのため、筐体５０からの音響放射効率が低下するので、筐体５０自体の振動に起因して当該筐体５０から放射される音を低減できる。

【0035】

上述した筐体５０を備える電気機器１の用途としては、環境に配慮した自動車として注目を集めているハイブリッド車および電気自動車が挙げられる。ハイブリッド車および電気自動車は、モータの駆動制御を行うために上記電気機器１の一例であるパワーユニットを搭載している。一般的に自動車、ファクトリーオートメーション、鉄道車両などに用いられるモータの制御においては、パルス幅変調方式（ＰＷＭ）が採用されている。パルス幅変調方式のインバータでモータを制御する場合、電気機器からの出力波形にパルス幅変調方式の制御周波数であるキャリア周波数成分が含まれる。キャリア周波数としては数ｋＨｚから１０数ｋＨｚが良く用いられている。上記電気機器では、このようなキャリア周波数成分による電磁騒音が問題となりやすい。そこで、上記のような構成の筐体５０を備える電気機器１を適用すれば、当該電磁騒音を効果的に抑制できる。

【0036】

上記筐体５０において、複数の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２は、周波数が１０ｋＨｚの音波の波長の０．５倍以上としてもよい。

【0037】

ここで、人の可聴域の上限周波数は１０ｋＨｚ程度である。そのため、筐体５０の複数の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２の下限値を、周波数が１０ｋＨｚの音波の波長の０．５倍とすることで、人の可聴域の音（周波数１０ｋＨｚまでの音）について、筐体５０からの放射を抑制できる。この結果、実質的に人が知覚できる音が筐体５０から放射されることを抑制できるので、十分な効果を得る事ができる。

【0038】

なお、複数の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２を、１０ｋＨｚを超える周波数の音波の波長の０．５倍とする（間隔Ｐ１、Ｐ２をより狭くする）ことも技術的には可能であるが、当該間隔Ｐ１、Ｐ２が狭くなることで複数の凸部２０２の数が増加する。この場合、筐体５０の質量が増加してしまう。そこで、上記のように複数の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２の下限を設定することで、筐体５０の質量が過剰に増加することを抑制できる。

【0039】

上記筐体５０において、複数の凸部２０２は、第１凸部２０２ａと、第２凸部２０２ｂとを含んでもよい。図９に示されるように、第１凸部２０２ａは、表面１３からの高さが第１高さｈ１であってもよい。第２凸部２０２ｂは、表面１３からの高さが、第１高さｈ１と異なる第２高さｈ２であってもよい。

【0040】

この場合、異なる高さを有する複数の凸部２０２を形成することで、筐体５０における質量マトリックスの調整に関する自由度を大きくできる。

【0041】

図８に示されるように、上記筐体５０において、複数の凸部２０２のうちの少なくとも１つの凸部２０２の、表面１３からの高さｈは、筐体５０の厚さｔ以上であってもよい。

【0042】

この場合、筐体５０の本体部２０１の質量に対する複数の凸部２０２の質量の割合を十分大きくできる。このため、複数の凸部２０２の配置やサイズを調整することで、筐体５０における質量マトリックスを容易に調整できる。

【0043】

上記筐体５０において、複数の凸部２０２は本体部２０１と一体であってもよい。この場合、本体部２０１と複数の凸部２０２とが別体である場合より、筐体５０の製造を容易に行うことができる。

【0044】

上記筐体５０では、複数の凸部２０２において隣接する１組の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２は全て同じであってもよい。この場合、筐体５０の全体においてほぼ均一に音の低減効果を得ることができる。

【0045】

本開示に係る電気機器１は、上記筐体５０と、電気回路部６０とを備える。電気回路部６０は、筐体５０の内部に配置され、パルス幅変調制御を行う。

【0046】

このようにすれば、電気回路部６０のパルス幅変調制御におけるキャリア周波数と同じ周波数を有する音波が筐体５０から騒音として放射されることを抑制できる。

【0047】

上記電気機器１において、電気回路部６０は、インバータ８、コンバータ９、コンデンサ１１からなる群から選択されるいずれか１つを含んでもよい。

【0048】

ここで、上述したインバータ８などを含む電気回路部６０は、たとえば電気自動車またはハイブリッド車のモータの駆動制御に適用される場合がある。このような用途では、キャリア周波数に起因する騒音が問題となりやすい。そのため、本実施形態に係る筐体５０を備える電気機器１は当該騒音を抑制できるので、特に上述した用途に有効である。

【0049】

本開示に係る筐体５０は、パルス幅変調制御を行う電気回路部６０を内部に保持する筐体５０であって、本体部２０１と、複数の凸部２０２とを備える。複数の凸部２０２は、本体部２０１の表面に形成されている。複数の凸部２０２において隣接する１組の凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ２は、周波数が１０ｋＨｚである音波の波長の０．５倍未満である。

【0050】

このようにすれば、人が実質的に知覚できる周波数帯の全体について、筐体５０からの放射を抑制できる。さらに、人の可聴域の上限周波数（１０ｋＨｚ）を超える範囲の音についても、筐体５０からの放射を抑制できる。

【0051】

＜変形例＞
図１２から図１４は、図１に示した電気機器１を構成する筐体５０の凸部２０２の変形例を説明するための斜視模式図である。図１２から図１４に示すように、凸部２０２の形状は任意の形状を採用できる。具体的には、図１２に示すように、凸部２０２の形状を円柱状とすることができる。また、図１３に示すように、凸部２０２の形状を円錐形状とすることができる。また、図１４に示すように、凸部２０２の形状を半球状とすることができる。なお、凸部２０２の形状としては、円筒状、角錐状、多角柱状など、他の任意の形状とすることができる。この場合でも、図１から図１１に示した電気機器１と同様の効果を得ることができる。

【0052】

実施の形態２．
＜電気機器および筐体の構成＞
図１５は、実施の形態２に係る電気機器１の斜視模式図である。図１６および図１７は、図１５に示した電気機器１の筐体５０の構成を説明するための模式図である。図１５から図１７に示した電気機器１は、基本的には図１から図５に示した電気機器１と同様の構成を備えるが、筐体５０の構成が図１から図５に示した電気機器１と異なっている。具体的には、本実施の形態に係る電気機器１の筐体５０では、上部ケースカバー２の本体部２０１の表面１３（天面）に、凸部２０２を固定するための穴２０が複数形成されている。つまり、上部ケースカバー２において本体部２０１と複数の凸部２０２とは別体である。穴２０はたとえばネジ穴である。なお、穴２０はボルト通し穴であってもよい。当該穴２０の構成は筐体５０の仕様に応じて選択できる。

【0053】

図１７に示されるように、凸部２０２は付加質量となる突出部２１と、挿入部２２とを含む。挿入部２２は、穴２０に挿入・固定される。挿入部２２はたとえば雄ネジである。挿入部２２が穴２０に挿入・固定されることにより、凸部２０２が本体部２０１に取り付けられる。

【0054】

図１５から図１７に示されるように、本実施の形態における筐体５０の上部ケースカバー２は、本体部２０１に別部品である凸部２０２を固定している。凸部２０２については、突出部２１のサイズ（たとえば図８に示す凸部２０２の高さｈ）が異なる複数の種類を準備しておくことが好ましい。

【0055】

ここで、本体部２０１を共通部品とし、筐体５０の内部に収納する電気回路部６０の構成を変更して複数種類の製品を実現する場合を考える。この場合、電気回路部６０のインバータ８におけるキャリア周波数に応じて、上部ケースカバー２の本体部２０１に配置する複数の凸部２０２の質量分布を変更する必要がある。このような場合に、実施の形態１に係る電気機器１の筐体５０のように、本体部２０１と凸部２０２とが一体成型されていると、製品毎に本体部２０１と凸部２０２とが一体となった上部ケースカバー２用に金型を準備する必要がある。この結果、電気機器１を製造するためのコストが増大する。

【0056】

しかし、本実施の形態に係る電気機器１では、電気回路部６０のキャリア周波数に応じて、本体部２０１に固定する凸部２０２のサイズおよび当該凸部２０２の本体部２０１における固定位置を変更することができる。つまり、異なる仕様の電気回路部６０に対して、共通の部品として本体部２０１および凸部２０２を使用できる。

【0057】

＜作用効果＞
上記筐体５０において、複数の凸部２０２は、本体部２０１と別体であってもよい。この場合、キャリア周波数が異なるパルス幅変調制御を行う電気回路部６０に対して、本体部２０１および凸部２０２を共通的に適用し、本体部２０１における複数の凸部２０２の配置などを変更することで、異なる仕様の電気回路部６０を収容する筐体５０を実現できる。上述した凸部２０２は、本体部２０１に接続する部分である挿入部２２の構成を共通化して、突出部２１の質量や形状の異なる複数種類の凸部２０２を準備しておいてもよい。この結果、多品種の電気機器１を製造する場合に、品種毎に筐体５０の製造のための金型などを個別に準備する場合と比べて、設備投資を抑制して電気機器１の製造コストを低減できる。

【0058】

実施の形態３．
＜電気機器および筐体の構成＞
図１８は、実施の形態３に係る電気機器の斜視模式図である。図１８に示した電気機器１は、基本的には図１から図５に示した電気機器１と同様の構成を備えるが、筐体５０の構成が図１から図５に示した電気機器１と異なっている。具体的には、本実施の形態に係る電気機器１の筐体５０では、筐体５０が図１から図５に示した電気機器１における筐体５０より複雑な形状を有するとともに、上部ケースカバー２に形成されている複数の凸部２０２が不等ピッチで形成されている。すなわち、隣接する組の内の第１組における凸部２０２ｃと凸部２０２ｄとの間隔Ｐ１は、隣接する組の内の第２組における凸部２０２ｄと凸部２０２ｅとの間隔Ｐ１’と異なっている。

【0059】

図１８に示されるように、上部ケースカバー２の形状が複雑な形状をしており、当該上部ケースカバー２の剛性が局所的に異なるような場合、上部ケースカバー２の振動形状は非対称かつ歪んだ形状となる。このような振動形状をもつ筐体５０（上部ケースカバー２）に対して、筐体５０を構成する平板の長手方向での曲げ波の波長λ２Ｘ（図７参照）および平板の短手方向での曲げ波の波長λ２Ｙ（図７参照）が、平板から放射される音波の波長λ１より短くなるように凸部２０２を配置する。この場合、図１８に示されるように凸部２０２が密に分布する部分と、当該凸部２０２が疎に分布する部分とが形成される。つまり、隣接する凸部２０２の間隔Ｐ１，Ｐ１’は必ずしも同じになるとは限らない。なお、複数の凸部２０２における隣接する凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ１’は、シミュレーションなど従来周知の方法を用いて決定できる。

【0060】

＜作用効果＞
上記筐体５０では、複数の凸部２０２において、隣接する組の内の第１組における凸部２０２ｃ、２０２ｄの間隔Ｐ１は、隣接する組の内の第２組における凸部２０２ｄ、２０２ｅの間隔Ｐ１’と異なっていてもよい。

【0061】

この場合、筐体５０の形状が複雑な形状のため、局所的に筐体５０の剛性が異なるような場合であっても、局所的に隣接する凸部２０２の間隔Ｐ１、Ｐ１’を変更することで、筐体５０自体が振動することに起因する騒音の放射を抑制できる。

【0062】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

【符号の説明】

【0063】

１ 電気機器、２ 上部ケースカバー、３ 下部ケースカバー、４ フランジ部、５ ボルト穴、６ 位置決め穴、８ インバータ、９ コンバータ、１０ ウォータジャケット、１１ コンデンサ、１２ ボス、１３ 表面、１４ 内周面、１５，１６，１７，１８ 小部分、２０ 穴、２１ 突出部、２２ 挿入部、５０ 筐体、６０ 電気回路部、２０１ 本体部、２０２，２０２ｃ，２０２ｄ，２０２ｅ 凸部、２０２ａ 第１凸部、２０２ｂ 第２凸部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】