CN116830821B - 电气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的电气装置通过在设于外壳(1)的开口部(OP)的金属制的散热板(4)之上配置电路基板(5)，在电容器(2)与电路基板(5)之间夹装散热板(4)，电路基板(5)相对于电容器(2)除了隔着树脂制的外壳(1)之外还隔着金属制的散热板(4)地配置。因而，利用该金属制的散热板(4)，能遮蔽或者降低从电容器(2)产生的电磁空间干扰。由此，能抑制因电容器(2)的电磁空间干扰导致的电路基板(5)的误动作。

Description

电气装置
技术领域
本发明涉及电气装置。
背景技术
作为以往的电气装置，例如已知以下的专利文献所记载那样的构成：在呈现大致长方体状的形成为有底方筒状的树脂制的外壳中收容电容器。并且，在这样的电气装置之中有以下构成：在外壳的外底面(底壁的外侧面)，例如通过形成筒状的凸台的方式等，经由该凸台来安装电路基板。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－262665号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述以往的电气装置中，如上述那样，通过在外壳的外底面安装电路基板，电容器和电路基板仅隔着由树脂材料形成的外壳的底壁地接近配置。由此，存在着因从电容器产生的电磁空间干扰而导致电路基板误动作的可能性。
本发明是着眼于该技术课题而做出的，其目的在于提供能抑制因从电容器产生的电磁空间干扰导致电路基板误动作的电气装置。
用于解决课题的方案
作为本发明的一个方式提供一种电气装置，该电气装置在长方体状的外壳中收容有电容器，对于该外壳，底面具有最大面积，并且一方底面作为开口部敞开，且另一方底面由底壁闭塞，其中，在上述外壳的开口部设有金属制的散热板，在上述散热板的外侧面设有能进行螺纹紧固的被紧固部，在上述被紧固部螺纹固定有电路基板。
这样，根据本发明所涉及的电气装置，在电容器与电路基板之间夹装散热板，电路基板相对于电容器除了隔着树脂制的外壳(底壁)之外还隔着金属制的散热板地配置。因而，通过金属制的散热板遮蔽或者降低了从电容器产生的电磁空间干扰，能抑制因电容器的电磁空间干扰导致的电路基板的误动作。
另外，作为本发明所涉及的电气装置的其他方式，优选的是，上述被紧固部由金属制的螺母形成。
这样，通过由金属制的螺母形成被紧固部，能牢固地固定电路基板。进而，通过以与散热板相同的金属材料构成被紧固部，例如通过嵌合以外的焊接等其他手段也能将被紧固部容易且牢固地固定于散热板。
另外，作为本发明所涉及的电气装置的另一其他方式，优选的是，上述散热板与用于固定上述电气装置的金属制的框架电连接，上述电路基板具有供与上述螺母紧固的上述螺钉贯通的螺钉贯通孔，在上述电路基板中，在上述螺钉贯通孔的与上述螺母相向的那侧的孔缘设有接地用的电路图案。
这样，通过在电路基板的螺钉贯通孔中的与螺母相向的那侧的孔缘设有接地用的电路图案，从而不需要用于将电路基板的接地用的电路图案与框架接地连接的追加的汇流条。由此，可实现电气装置的部件数量的削减以及电气装置的组装工时的削减，能实现电气装置的生产率的提高以及制造成本的降低。
另外，作为本发明所涉及的电气装置的再一其他方式，优选的是，上述电气装置隔着金属制的框架进行搭载，在上述外壳的底壁的外侧面设有散热片，在上述外壳的底壁与上述框架之间夹装有上述散热片。
这样，通过在外壳的底壁的外侧面设置散热片，在外壳的底壁与框架之间夹装散热片，能将收容在外壳内的电容器的热经由散热片向框架散热。由此，电容器的热能通过散热板以及散热片从外壳的两侧散热，能使电容器的冷却效果提高。
发明的效果
根据本发明，能利用金属制的散热板遮蔽或者降低从电容器产生的电磁空间干扰。由此，能抑制因电容器的电磁空间干扰导致的电路基板的误动作。
附图说明
图1是本发明所涉及的电气装置的立体图。
图2是图1的A－A线剖视图。
图3是示出以往的电气装置的立体图。
图4是图3的B－B线剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图来详细说明本发明所涉及的电气装置的实施方式。另外，在下述实施方式中，示出了与以往同样地将本发明所涉及的电气装置应用于车辆用逆变器装置的事例。
图1示出了从斜上方观看的电气装置的立体图。图2示出了沿着图1所示的A－A线剖切而得到的电气装置的剖视图。另外，为了方便起见，在各图的说明中，将纸面的上侧设为“上”，将纸面的下侧设为“下”来进行说明。
(电气装置的构成)
本实施方式所涉及的电气装置如图1～图2所示那样，在呈现有底方筒状的树脂制的外壳1内收容有多个电容器2，并且在电容器2的上表面侧以及下表面侧配置有P汇流条3p以及N汇流条3n。另外，在外壳1的开口部OP安装有金属制的散热板4，在该散热板4的上表面配置有电路基板5。另外，该电气装置经由金属制的框架6安装在搭载该电气装置的未图示的车体等上。
外壳1由树脂材料一体地形成为长方体状，底面具有最大面积，上下相向的底面之中的位于上方的一方的底面作为开口部OP敞开，且位于下方的另一方的底面由底壁10闭塞。更具体来讲，外壳1由俯视观看时呈现大致长方形的底壁10、从该底壁10的外侧缘分别以直角立起的第1侧壁11、第2侧壁12、第3侧壁13以及第4侧壁14构成，呈现上方开口的箱状。
在外壳1的第2侧壁12、第3侧壁13以及第4侧壁14的各外侧面，用于与框架6连接的外壳凸缘部15以分别与底壁10平行地向外方突出的形式与外壳1一体地设置。更具体来讲，外壳凸缘部15在沿着底壁10的短边形成的第2侧壁12以及第4侧壁14的外侧面各设置1个，在沿着底壁10的长边形成的第3侧壁13的外侧面各设置2个。并且，在外壳凸缘部15的中央位置，贯通形成有能供螺栓71的杆部插通的圆形的外壳侧螺栓插通孔15a。
电容器2例如由长方体形状的薄膜电容器或圆筒形状的电解电容器等构成，将向通过组合单个或者多个半导体开关元件(例如IGBT或MOSFET等)并收容到一个封装中而成的未图示的半导体功率模块输入的直流电压平滑化。另外，在本实施方式中，呈现大致长方体形状的5个薄膜电容器沿着外壳1的长度方向并列地配置，经由与未图示的直流电压源连接的直流输入端子而与P汇流条3p以及N汇流条3n连接，经由该P汇流条3p以及N汇流条3n与上述未图示的半导体功率模块连接。
P汇流条3p以及N汇流条3n构成用于向未图示的半导体功率模块供给电力的配线。即，P汇流条3p呈现在电容器2的上侧沿着电容器2的并列方向延伸的板状，将电源的正极和上述未图示的半导体功率模块连接。另一方面，N汇流条3n呈现在电容器2的下侧沿着电容器2的并列方向延伸的板状，将电源的负极与上述未图示的半导体功率模块连接。
另外，在本实施方式中，P汇流条3p以及N汇流条3n将与上述未图示的半导体功率模块连接的那侧的端部分别分岔形成而作为构成外部端子的P端子部30p以及N端子部30n，分别从外壳1的开口部OP向外壳1的外部引出。更具体来讲，P端子部30p以及N端子部30n分别沿着第1侧壁11的上端部(开口部OP侧的端部)从外壳1的内侧向外侧以曲柄状弯折，以在第1侧壁11的宽度方向(长度方向)使P端子部30p和N端子部30n相互不同地并列的状态，与外壳凸缘部15平行地向第1侧壁11的外方延伸，向外壳1的外部引出。
散热板4具有呈现大致矩形板状的散热板主体部41和在散热板主体部41的外侧缘从与第2侧壁12、第3侧壁13以及第4侧壁14相向的3个外侧缘延伸设置的多个散热板凸缘部42，它们一体地形成。另外，如述那样，从用于电容器2的散热的作用方面考虑，优选的是，散热板4由上述金属材料之中的例如铝等散热性比较高的材料形成。
散热板主体部41具有与外壳1的开口部OP的开口面积相当的长方形状，以将收容在外壳1的内部的电容器2整个上表面覆盖的方式设置，能吸收电容器2的整体的热。另外，在散热板主体部41的与电路基板5相向的外侧面，在与电路基板5的安装位置(后述的螺丝(日文：ビス)贯通孔50)对应的位置，设有用于固定(螺纹紧固)电路基板5的作为被紧固部的金属制的螺母8。更具体来讲，在散热板主体部41，在与电路基板5的安装位置(后述的螺丝贯通孔50)对应的位置，贯通形成有能供圆柱状的螺母8嵌合的圆形的螺母嵌合孔41a，通过向该螺母嵌合孔41a嵌合(压入)，螺母8被固定于散热板主体部41。
在此，在本实施方式中，如上述那样，例示说明了将螺母8与螺母嵌合孔41a嵌合的方式，但螺母8的固定方式并不限定于与该螺母嵌合孔41a的嵌合，例如可采用焊接等任意固定方式将螺母8固定于散热板主体部41。另外，在通过上述焊接将螺母8固定于散热板主体部41的场合，无需将螺母8嵌合(压入)于螺母嵌合孔41a，具有能容易将螺母8固定于散热板主体部41的优点。
散热板凸缘部42具有从外壳1的开口部OP沿着第2侧壁12、第3侧壁13以及第4侧壁14以曲柄状弯折的弯折部42a、以及从弯折部42a的末端向外壳1的外方弯折并与外壳凸缘部15重叠的安装部42b。并且，在安装部42b的中央位置，贯通形成有分别能供螺栓71的杆部插通的圆形的散热板侧螺栓插通孔42c，经由插通于该各散热板侧螺栓插通孔42c的螺栓71，与外壳1共同紧固地固定于框架6。换言之，散热板4经由金属制的螺栓71与框架6电连接。
电路基板5呈现大致长方形的矩形板状，例如由以环氧玻璃树脂为代表的树脂制的基板构成。并且，该电路基板5在与散热板4相向的内侧面印刷有电路图案(未图示)，并且安装有CPU等各种电子部件。另外，电路基板5沿着与长边相当的长度方向的侧缘贯通形成有能供金属制的螺丝72的杆部贯通的多个(本实施方式中各边各4个)的螺丝贯通孔50。即，通过将插通于各螺丝贯通孔50的螺丝72拧入设于散热板4的螺母8，电路基板5经由螺母8被固定(螺纹固定)于散热板4。
在此，在电路基板5，在上述多个螺丝贯通孔50之中的至少1个螺丝贯通孔50的孔缘配置有上述未图示的电路图案的接地用图案，当由螺丝72固定电路基板5时该接地用图案与螺母8抵接，由此，构成为该接地用图案经由螺母8以及散热板4与框架6连接。进而，由于框架6通过未图示的配线接地，所以，通过该构成将该接地用图案接地。
框架6具有形成为大致矩形板状的底座部61和在该底座部61中的与外壳1的安装位置(外壳凸缘部15)对应的位置相对于底座部61垂直立起的多个支柱部62，它们一体地形成。并且，在各支柱部62的末端部，分别形成能与螺栓71的杆部拧合的阴螺纹部62a，通过在该各阴螺纹部62a紧固螺栓71，外壳1和散热板4共同紧固地固定于框架6。另外，如后述那样，从用于电容器2的散热的作用方面考虑，优选的是，框架6由上述金属材料之中的例如铝等散热性比较高的材料形成。
另外，在外壳1的底壁10的外侧面，配置有热传导比较优异的散热片9，在外壳1与框架6的底座部61之间夹装散热片9。即，通过在外壳1与框架6的底座部61之间夹装散热片9，能将经由外壳1的底壁10传递来的电容器2的热向框架6传导，经由该框架6进行散热。
(本实施方式的作用效果)
图3示出了从斜上方观看以往的电气装置的立体图。图4示出了沿着图3所示的B－B线剖切而得到的以往的电气装置的剖视图。另外，为了方便起见，在各图的说明中，将纸面的上侧设为“上”，将纸面的下侧设为“下”来进行说明。
如图3、图4所示那样，在以往的电气装置中，在向下方开口的长方体状的外壳1的底壁10的外侧面，突出形成有在内部形成出阴螺纹孔(未图示)的大致圆筒状的多个凸台部10a，在各凸台部10a的末端面载置电路基板5，将插通在设于该电路基板5的螺丝贯通孔50中的各螺丝72的杆部与各凸台部10a的阴螺纹孔紧固，从而将电路基板5螺纹固定于外壳1。
另外，在该以往的电气装置中，在各侧壁11～14设有凸台部10a的场合，无法充分确保电路基板5的安装面积，另外，在模制成形外壳1时使用滑块模具来成形凸台部10a，制造成本增大，因而，不在各侧壁11～14而是在具有最大面积的底壁10设置凸台部10a，在该底壁10螺纹固定电路基板5。
但是，在上述以往的电气装置中，在外壳1的底壁10螺纹固定电路基板5，从而电容器2和电路基板5以仅隔着由树脂材料形成的外壳1的底壁10的状态接近地配置。因而，存在着因从电容器2产生的电磁空间干扰导致电路基板5误动作的可能性。
对此，在本实施方式中，通过在设于外壳1的开口部OP的金属制的散热板4之上配置电路基板5，在电容器2与电路基板5之间夹装散热板4，电路基板5相对于电容器2除了隔着树脂制的外壳1(底壁10)以外还隔着金属制的散热板4地配置。因而，能通过该金属制的散热板4遮蔽或者降低从电容器2产生的电磁空间干扰。由此，能抑制因电容器2的电磁空间干扰导致电路基板5误动作。
此外，在本实施方式中，螺纹固定电路基板5时的被紧固部由金属制的螺母8形成。由此，能将电路基板5牢固地固定。进而，通过由与散热板4相同的金属材料构成作为该被紧固部的螺母8，例如通过上述嵌合以外的焊接等其他手段也能将构成该被紧固部的螺母8容易且牢固地固定于散热板4。
另外，在上述以往的电气装置中，由于要进行安装于电路基板5的电子部件的接地，所以，如图3所示那样，需要将上述未图示的电路图案的接地用图案经由专用的汇流条3x与框架6连接，因而，由于设置该专用的汇流条3x而导致了电气装置的部件数量增多，电气装置的制造成本也不得已而增大。
对此，在本实施方式中，螺母8由金属材料形成，并且在电路基板5中，在与螺母8相向的那侧的螺丝贯通孔50的孔缘设有上述未图示的接地用的电路图案。由此，无需用于将电路基板5的上述未图示的接地用的电路图案与框架6接地连接的追加的汇流条3x(参照图3)。由此，能实现电气装置的部件数量的削减以及电气装置的组装工时的削减，能实现电气装置的生产率的提高以及制造成本的降低。
另外，在上述以往的电气装置中，如图4所示那样，仅通过设在外壳1的开口部OP侧的散热板4进行外壳1内部的电容器2的散热，故而存在着无法实现该电容器2的充分冷却的可能性。
在此，在上述以往的电气装置中，也可考虑像本实施方式这样也在外壳1的底壁10侧配置散热片那样的散热构件，但是，在上述以往的电气装置中，如图4所示那样，在底壁10侧配置电路基板5或凸台部10a，因而，难以配置像上述散热片那样的散热构件。
对此，在本实施方式中，在外壳1的底壁10的外侧面设有散热片9，在外壳1的底壁10与框架6之间夹装有散热片9。由此，能将收容在外壳1内的电容器2的热除了经由散热板4还经由散热片9向框架6散热。由此，能将电容器2的热通过散热板4以及散热片9从外壳1的两侧散热，能使电容器2的冷却效果提高。
本发明并不限定于上述实施方式中例示的构成，在不脱离本发明的构思的范围内能根据应用对象的规格等自由变更。
另外，在上述实施方式中，作为本发明所涉及的电气装置的应用的一例，公开了与以往同样应用于逆变器装置的方式，但本发明所涉及的电气装置若是在长方体形状的外壳1的内部收容电容器2且在外壳1固定电路基板5的电气装置，则也能应用于除逆变器装置以外的电气装置。
附图标记的说明
1…外壳
10…底壁
2…电容器
3p…P汇流条
3n…N汇流条
4…散热板
5…电路基板
50…螺丝贯通孔(螺钉贯通孔)
6…框架
71…螺栓
72…螺丝(螺钉)
8…螺母(被紧固部)
9…散热片
OP…开口部

Claims (2)

1.一种电气装置，该电气装置在长方体状的外壳中收容有电容器，该外壳的底面具有最大面积，并且一方底面作为开口部敞开，且另一方底面由底壁闭塞，其特征在于，
在上述外壳的开口部设有金属制的散热板，并使该散热板的内侧面与上述电容器相向，
在上述散热板的与上述电容器相反侧的外侧面设有能进行螺纹紧固的被紧固部，
上述被紧固部由金属制的螺母形成，
在上述被紧固部螺纹固定有电路基板，
上述散热板与用于固定上述电气装置的金属制的框架电连接，
上述电路基板在与上述散热板的上述外侧面相向的面设有电路图案，设有上述电路图案的图案面隔着上述散热板与上述电容器相向，并且，上述电路基板具有螺钉贯通孔，该螺钉贯通孔使与上述螺母紧固的上述螺钉贯通上述图案面，
在上述电路基板的上述图案面，在上述螺钉贯通孔的与上述螺母相向的孔缘设有上述电路图案的接地用图案，
上述散热板的沿着上述外壳的开口部的上述外侧面的面积，大于上述电路基板的沿着上述外壳的开口部的上述图案面的面积。
2.如权利要求1所述的电气装置，其特征在于，
上述电气装置隔着金属制的框架进行搭载，
在上述外壳的底壁的外侧面设有散热片，
在上述外壳的底壁与上述框架之间夹装有上述散热片。
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