JP2015201490A - 電子装置及びそれを備えた電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】熱に対する信頼性の高い電子装置及びそれを備えた電動モータを提供する。【解決手段】電子装置（インバータモジュール２０）は、底部２１ａ及び側壁部２１ｂで囲まれた収納部２２を有する筐体２１と、厚さ方向に互いに反対側に位置する第１及び第２の面２３ｘ，２３ｙを有し、かつ第１の面が底部と向かい合うと共に底部から離間する状態で筐体２１の収納部内に収納された配線基板２３と、配線基板の第１の面に実装された第１の電子部品としての電解コンデンサ２４ａと、配線基板の第１の面に実装され、かつ配線基板の厚さ方向に沿う高さが電解コンデンサよりも低い第２の電子部品としてのダイオード用半導体装置２４ｂとを備え、筐体は、底部から配線基板に向かって突出し、かつ電解コンデンサの先端よりも配線基板側でダイオード用半導体装置が連結される突出部５１を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置及びそれを備えた電動モータに関し、特に、高さが異なる電子部品が実装された配線基板を筐体内に収納する電子装置及びそれを備えた電動モータに適用して有効な技術に関するものである。

様々な機器の駆動源に用いられる電動モータにおいては、電子装置としての電力変換装置を備えた電動モータが知られている。特許文献１には、電力変換装置としてのインバータモジュールを一体化したインバータ一体型交流モータが開示されている。また、特許文献２には、電動モータに一体化される電力変換装置にも適用が可能な電子機器装置が開示されている。
この電子機器装置は、筐体としてのケース内にケース底面から離間する状態で配線基板としてのプリント基板を収納した構造になっている。そして、プリント基板には、回路を構成する発熱部品及びその他の電子部品が実装されている。そして、発熱部品としてのスイッチング素子は、プリント基板にケース底面側から実装されていると共に、ケース底面に取り付けネジによって固定されている。そして、回路の動作によりスイッチング素子が発する熱は、ケースに伝達され、ケースから外部に放散されるようになっている。

特開２００７−１１６８４０号公報 特開２００６−１９６５１７号公報

ところで、特許文献２に開示の電子機器装置のように、回路を構成する複数の電子部品が実装された配線基板を筐体の収納部内に収納する電子装置においては、回路の動作により電子部品が発する熱のうち、特に発熱量が大きい電子部品が発する熱を如何にして筐体の外部に効率良く放散させるかが技術的な課題の１つになっている。
特許文献２に開示の電子機器装置では、発熱量の大きいスイッチング素子がプリント基板にケース底面側から実装されていると共にケース底面に固定された構造になっているので、スイッチング素子が発する熱を筐体の外部に効率よく放散させることができる。

しかしながら、配線基板に実装される電子部品の中には、他の電子部品と比較して極端に背丈が高い電子部品がある。例えば、円柱形状のコンデンサは背丈が高く、容量の大きさに伴って背丈も高くなる。
このような背丈の高い電子部品が配線基板の筐体底部側の面に実装されている場合、配線基板から筐体底部までの距離が長くなるため、この背丈の高い電子部品よりも背丈の低い電子部品においては、特許文献２に開示のスイッチング素子のように、筐体底部に連結させることが困難になり、背丈の低い電子部品が発する熱を筐体の外部に放散させる放散効率が低下する。この放散効率の低下は、電子装置及びそれを備えた電動モータの熱に対する信頼性の低下を意味する。

特に、電力変換装置では、電力変換回路を構成する複数の電子部品が配線基板に実装されるが、この複数の電子部品の中には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのパワートランジスタからなるスイッチンク素子が搭載されたパワー半導体装置や、ダイオード素子が搭載されたダイオード用半導体装置が含まれている。このような半導体装置は、扱う電力が大きく、発熱量も大きいため、熱に対する信頼性を高めるうえで筐体に連結させることが有用である。

そこで、本発明者は、筐体の形状に着目し、本発明をなした。
なお、特許文献２には、発熱部品としてのスイッチング素子よりも背丈の高い電子部品が実装された場合についての記載はない。
本発明の目的は、熱に対する信頼性の高い電子装置及びそれを備えた電動モータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電子装置は、底部及び側壁部を有する筐体と、底部から離間する状態で筐体に収納された配線基板と、底部と対向する配線基板の第１の面と、第１の面に実装された第１の電子部品と、第１の面に実装され、第１の電子部品よりも実装高さの低い第２の電子部品とを備え、底部は、第１の電子部品の先端よりも配線基板側まで突出し、第２の電子部品が連結された突出部を有することを特徴としている。

また、本発明の一態様に係る電子装置において、筐体は、突出部と重畳する位置の外側に底部から側壁部に亘って連通する溝部を有していることが好ましい。
また、本発明の一態様に係る電子装置において、溝部は、底部から配線基板側に傾斜する底面を有していることが好ましい。
また、本発明の一態様に係る電子装置において、溝部は、溝部の幅方向に並列配置で複数設けられていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る電子装置において、第２の電子部品は、突出部に直に、若しくは熱伝導性部材を介在して間接的に連結されていることが好ましい。
また、本発明の一態様に係る電子装置において、第１の電子部品はコンデンサ、第２の電子部品は半導体装置であることが好ましい。
更に、本発明の一態様に係る電動モータは、上述の何れかの電子装置を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、熱に対する信頼性の高い電子装置及びそれを備えた電動モータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るインバータモジュールを備えた電動モータの概略構成を示す断面図である。 図１の電動モータの平面図である。 図１の電動モータの底面図である。 図１の一部を拡大して示す断面図である。 図１の電力変換装置の平面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１の電力変換部筐体の内側の構成を示す斜視図である。 図１の電力変換部筐体の外側の構成を示す斜視図である。 図１の電動モータを備えた排気ファンの概略構成を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る電動モータ１は、モータ部１０ａとインバータ部１０ｂとを備えたインバータ一体型電動モータである。
モータ部１０ａは、モータ筐体１１と、このモータ筐体１１の収納部に収納されたロータコア１２及びマグネット１３とを備えている。また、モータ部１０ａは、モータ筐体１１の内外に亘って延在し、かつ軸方向に互いに離間する２つのベアリング１５，１６を介してモータ筐体１１に軸支されたシャフト１４を備えている。そして、モータ部１０ａは、ロータコア１２及びマグネット１３より得られる回転力をシャフト１４により外部へ伝達するように構成されている。

モータ筐体１１は、円形筒型形状からなり、金属製の材料で形成されている。モータ筐体１１の側壁部の外側には、モータ部１０ａを外気により冷却するための複数の凸状フィン１７が放射状に設けられている。
インバータ部１０ｂには、電子装置としてのインバータモジュール（電力変換装置）２０が搭載されている。インバータモジュール２０は、電力を直流から交流に変換してモータ部１０ａに供給する電力変換回路を備えている。また、インバータモジュール２０は、モータ部１０ａのシャフト１４の回転数及びトルクなどの運転を制御する制御回路も備えている。

インバータモジュール２０は、図１、図４乃至図６に示すように、配線基板２３と、この配線基板２３を収納する筐体としてのインバータ筐体２１とを備えている。インバータ筐体２１は、底部２１ａ及び側壁部２１ｂと、この底部２１ａ及び側壁部２１ｂで囲まれた収納部２２と、底部２１ａとは反対側に設けられた開口部とを有している。インバータ筐体２１は、モータ筐体１１と同様に、円形筒型形状で形成されている。すなわち、収納部２２は、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したときの平面形状が円形状で形成されている。ここで、インバータ筐体２１の深さ方向とは、底部２１ａと直交する方向、即ち厚さ方向、換言すれば高さ方向を意味する。

インバータ筐体２１は、側壁部２１ｂの開口部側にシール部２１ｃを有している。このシール部２１ｃには、側壁部２１ｂの外側にインバータ筐体２１の外周に沿ってゴム状のオーリング２８が設けられている。このシール部２１ｃは、モータ筐体１１の開口部内に挿入されている。すなわち、モータ筐体１１とインバータ筐体２１とは、モータ筐体１１の開口部内にインバータ筐体２１のシール部２１ｃを挿入することによって直列に連結され、両者の連結部はシール部２１ｃにより水密構造となる。このため、モータ筐体１１の収納部及びインバータ筐体２１の収納部２２は密閉状態となる。また、インバータ筐体２１は、インバータ筐体２１がモータ筐体１１と連結されることにより、収納部２２が底部２１ａ及び側壁部２１ｂと共にモータ筐体１１で囲まれた構造になる。

インバータ筐体２１及びモータ筐体１１の各々は、導電性及び熱伝導性が良好な金属材料、例えばアルミダイキャスト（ＡＤＣ）で形成されている。
配線基板２３は、その厚さ方向において互いに反対側に位置する第１及び第２の面２３ｘ，２３ｙを有している。また、配線基板２３の平面形状は、インバータ筐体２１の収納部２２の平面形状に合わせて円形状で形成されている。配線基板２３は、インバータ筐体２１の収納部２２の平面サイズよりも小さい平面サイズで形成されている。これは、後述するが、配線基板２３とインバータ筐体２１の側壁部２１ｂとの間に隙間部４０を設けるためである。配線基板２３は、例えばガラスエポキシなどの樹脂からなる基材の表裏面に配線パターンが形成された構成になっている。

配線基板２３の第１及び第２の面２３ｘ，２３ｙの各々には、電力変換回路や制御回路を構成する複数の電子部品２４，２５が実装されている。配線基板２３の第１の面２３ｘに実装された複数の電子部品２４の中には、円柱形状の電解コンデンサ２４ａが含まれている。また、複数の電子部品２４の中には、扱う電力が大きく、発熱量も大きい半導体装置としてのダイオード用半導体装置２４ｂ及びパワー半導体装置２４ｃも含まれている。
電解コンデンサ２４ａは、ダイオード用半導体装置２４ｂ及びパワー半導体装置２４ｃを含む他の電子部品２４と比較して、配線基板２３に実装した後の背丈、即ち配線基板２３からその厚さ方向に突出する高さが極端に高くなっている。

ダイオード用半導体装置２４ｂ及びパワー半導体装置２４ｃは、配線基板２３に実装した後の背丈が電解コンデンサ２４ａよりも低くなっている。ダイオード用半導体装置２４ｂはダイオード素子が搭載された半導体チップを有している。パワー半導体装置２４ｃは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのパワートランジスタからなるスイッチング素子が搭載された半導体チップを有している。このダイオード用半導体装置２４ｂ及びパワー半導体装置２４ｃは、扱う電力が大きく、発熱量も大きいため、インバータモジュール２０及びそれを備えた電動モータ１の熱に対する信頼性を高める上でインバータ筐体２１に連結させることが有用である。

インバータ筐体２１は、配線基板２３の周縁部を支持する複数の基板支持部２６を有している。本実施形態では、４つの基板支持部２６を有している。４つの基板支持部２６の各々は、インバータ筐体２１の側壁部２１ｂから側壁部２１ｂの内側に突出するようにして形成され、配線基板２３が固定される基板固定部を有している。４つの基板支持部２６の各々は、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したとき、インバータ筐体２１の中心を軸にして時計回りで９０°ずらした位置に配置されている。即ち、４つの基板支持部２６の各々は、インバータ筐体２１の中心を直交して通る２つの直線状に配置されている。４つの基板支持部２６の各々は、インバータ筐体２１の内側において、例えばインバータ筐体２１の底部２１ａ及び側壁部２１ｂと一体に形成されている。

配線基板２３は、インバータ筐体２１の収納部２２の中に４つの基板支持部２６に支持された状態で収納されている。具体的には、配線基板２３は、その第１の面２３ｘがインバータ筐体２１の底部２１ａと向かい合うと共に、インバータ筐体２１の底部２１ａ及び側壁部２１ｂから離間するように４つの基板支持部２６に支持された状態で収納部２２内に収納されている。配線基板２３は、その周縁部が４つの基板支持部２６の各々の基板固定部に締結部材４２によって締結固定されている。
配線基板２３とインバータ筐体２１の側壁部２１ｂとの間には、上述した隙間部４０が設けられている。この隙間部４０は、配線基板２３の外周に沿って環状に形成されている。

インバータ筐体２１の収納部２２は、配線基板２３を収納することにより、配線基板２３を境にして配線基板２３の第１の面２３ｘ側の第１の空間領域２２ａと、配線基板２３の第２の面２３ｙ側の第２の空間領域２２ｂとに区分けされる。第１の空間領域２２ａは、主に、インバータ筐体２１の底部２１ａ及び側壁部２１ｂと、配線基板２３とで周囲を囲まれている。第２の空間領域２２ｂは、インバータ筐体２１がモータ筐体１１に直列に連結されているので、主に、インバータ筐体２１の側壁部２１ｂと、配線基板２３と、モータ筐体１１とで周囲を囲まれている。
インバータ筐体２１の側壁部２１ｂの外側には、インバータ部１０ｂを外気により冷却するための複数の凸状フィン２７が放射状に設けられている。

インバータ筐体２１は、図１、図４乃至図７に示すように、底部２１ａからその上方の配線基板２３に向かって突出し、かつ電解コンデンサ２４ａの先端（配線基板２３側とは反対側の先端）よりも配線基板２３側でダイオード用半導体装置２４ｂが連結された突出部５１を有している。また、インバータ筐体２１は、詳細に図示していないが、突出部５１と同様に、底部２１ａからその上方の配線基板２３に向かって突出し、かつ電解コンデンサ２４ａの先端よりも配線基板２３側でパワー半導体装置２４ｃが連結された突出部５２（図５及び図７参照）を有している。

ここで、電解コンデンサ２４ａは、本発明の第１の電子部品に対応する。また、ダイオード用半導体装置２４ｂ及びパワー半導体装置２４ｃは、本発明の第１の電子部品よりも高さ（背丈）が低い第２の電子部品に対応する。また、突出部５１及び５２は本発明の突出部に対応する。したがって、本実施形態では、主に、ダイオード用半導体装置２４ｂ及び突出部５１について説明し、パワー半導体装置２４ｃ及び突出部５２についての詳細な説明は省略する。
電解コンデンサ２４ａは、図４に示すように、コンデンサ筐体の内外に亘って延在する２本のリード６０を有し、この２本のリード６０の各々は配線基板２３に設けられたスルーホール電極２３ｃに配線基板２３の第１の面２３ｘ側から個別に挿入され、このスルーホール電極２３ｃと半田４５によって電気的にかつ機械的に接続されている。

ダイオード用半導体装置２４ｂは、図４に示すように、主に、ダイオード素子が搭載された半導体チップ６１と、半導体チップ６１が固定された支持板６２と、半導体チップ６１を封止する封止体６３と、封止体６３の内外に亘って延在する複数のリード６４とを有している。封止体６３は例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂で形成されている。
支持板６２は、半導体チップ６１が固定されたチップ固定面（図示せず）と、このチップ固定面とは反対側に位置する放熱面（図示せず）とを有し、この放熱面が封止体６３から露出している。半導体チップ６１は、例えば支持板６２に対して電気的に絶縁された状態で支持板６２のチップ固定面に固定されている。

複数のリード６４の各々は、封止体６３の内部に位置する内部リード部が半導体チップ６１の電極と電気的に接続されている。また、複数のリード６４の各々は、封止体６３の外部に位置する外部リード部が、封止体６３の側面から突出する第１の部分６４ａと、この第１の部分６４ａから封止体６３の厚さ方向に折れ曲がる第２の部分６４ｂとを有している。即ち、複数のリード６４の各々は、封止体６３の外部において、Ｌ字形状に折り曲げ成形されている。
複数のリード６４の各々の第２の部分６４ｂの先端側は、配線基板２３に設けられた複数のスルーホール電極２３ｄに配線基板２３の第１の面２３ｘ側から個別に挿入され、このスルーホール電極２３ｄと半田４５によって電気的にかつ機械的に接続されている。
支持板６２及び複数のリード６４の各々は、例えば熱伝導性及び電気導電性が良好な鉄、鉄−ニッケル合金、若しくは銅、或いは銅合金等の金属製材料で形成されている。

パワー半導体装置２４ｃは、ダイオード用半導体装置２４ｂとはパッケージ形態が異なるが、主に、スイッチング素子が搭載された複数の半導体チップと、この半導体チップが固定された支持板と、半導体チップを封止する封止体と、この封止体の内外に亘って延在し、半導体チップの電極と電気的に接続された複数のリードとを有している。このパワー半導体装置２４ｃにおいても、ダイオード用半導体装置２４ｂと同様に、複数のリードの各々が封止体の外部においてＬ字形状に折り曲げ成形されている。また、支持板のチップ固定面とは反対側の放熱面が封止体から露出している。なお、パワー半導体装置２４ｃは、複数の半導体チップを搭載しているので、パワーモジュールと呼称されることもある。
また、パワー半導体装置２４ｃにおいても、複数のリードの各々の先端側が配線基板２３に設けられた複数のスルーホール電極（図示せず）に配線基板２３の第１の面２３ｘ側から個別に挿入され、このスルーホール電極と半田によって電気的にかつ機械的に接続されている。

突出部５１は、ダイオード用半導体装置２４ｂが連結される部品連結面５１ａを有している。この部品連結面５１ａは、電解コンデンサ２４ａの先端（配線基板２３側とは反対側の先端）よりも配線基板２３側に位置している。本実施形態において、部品連結面５１ａは、インバータ筐体２１の側壁部２１ｂに対して略直交し、配線基板２３の第１の面２３ｘに対して略平行になっている。
突出部５２は、詳細に図示していないが、パワー半導体装置２４ｃが連結される部品連結面を有している。この突出部５２の部品連結面も、突出部５１の部品連結面５１ａと同様に、インバータ筐体２１の側壁部２１ｂに対して略直交し、配線基板２３の第１の面２３ｘに対して略平行になっている。

ダイオード用半導体装置２４ｂは、封止体６３が熱伝導性部材４６を介在して突出部５１の部品連結面５１ａに連結されている。本実施形態のダイオード用半導体装置２４ｂは、半導体チップ６１が固定されるチップ固定面とは反対側に位置する放熱面が封止体６３から露出する支持板６２を有するパッケージ構造になっているので、支持板６２の放熱面が熱伝導性部材４６を介在して突出部５１の部品連結面５１ａに間接的に連結されている。そして、ダイオード用半導体装置２４ｂは、封止体６３が突出部５１の部品連結面５１ａに締結部材４４によって締結固定されている。熱伝導性部材４６としては、例えば、サーマルグリス、サーマルペースト、シリコングリス、ヒートシンクコンパウンドなどのペースト状熱伝導性物質やシート状に加工されたシート状熱伝導性物質を用いることができる。

パワー半導体装置２４ｃにおいても、ダイオード用半導体装置と同様に、封止体が熱伝導性部材４６を介在して突出部５２の部品連結面に間接的に連結されている。そして、パワー半導体装置２４ｃは、封止体が突出部５２の部品連結面に締結部材（図示せず）によって締結固定されている。
配線基板２３には、インバータ筐体２１の突出部５１の部品連結面５１ａにダイオード用半導体装置２４ｂを締結部材４４で締結固定する際、締結部材４４を回す工具を挿入するための貫通孔２３ｂが設けられている。また、配線基板２３には、インバータ筐体２１の突出部５２の部品連結面にパワー半導体装置２４ｃを締結部材で締結固定する際、締結部材を回す工具を挿入するための貫通孔（図示せず）も設けられている。

インバータ筐体２１は、図１、図３、図４、図６及び図８に示すように、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したとき、突出部５１と重畳する位置に底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って連通する溝部５５を有している。このような溝部５５が設けられた部分ではインバータ筐体２１の突出部５１における肉厚が薄くなっている。この溝部５５は、後で詳細に説明するが、外気が風となって通流する風路として使用される。
溝部５５は、インバータ筐体２１の底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って延在すると共に底部２１ａから配線基板２３側に傾斜する底面５６（図１、図４及び図６参照）を有している。本実施形態において、溝部５５の底面５６は、底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って直線状で形成されている。また、溝部５５は、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したとき、溝部５５の幅方向に並列配置で複数設けられている（図３及び図８参照）。

なお、溝部５５は、突出部５１と同様に、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したとき、突出部５２と重畳する位置にも設けられている。
なお、本実施形態のインバータモジュール２０は、図示していないが、外部から電源供給及び制御信号を配線基板２３に伝送するケーブルや、このケーブルをインバータ筐体２１に挿入して水密保持する継手や、インバータ部１０ｂからモータ部１０ａに電源供給及び制御信号を転送するケーブル等も備えている。
また、締結部材４２，４４としては、ボルトとナットとを組み合わせた部材、若しくはネジ部材を用いることができる。

次に、配線基板２３の組み付け手順について、図４を用いて説明する。
まず、インバータ筐体２１及び配線基板２３を準備する。配線基板２３には、電力変換回路や制御回路を構成する複数の電子部品２４，２５が実装されている。配線基板２３の第１の面２３ｘ側には、背丈が高い円柱形状の電解コンデンサ２４ａが実装されている。一方、電解コンデンサ２４ａよりも背丈が低い電子部品のうち、発熱量が大きく、インバータ筐体２１の突出部５１，５２に連結されるダイオード用半導体装置２４ｂ及びパワー半導体装置２４ｃは実装されていない。

次に、インバータ筐体２１の突出部５１の部品連結面５１ａに熱伝導性部材４６を介在してダイオード用半導体装置２４ｂを締結部材４４で仮締結固定する。パワー半導体装置２４ｃにおいても、ダイオード用半導体装置と同様に、インバータ筐体２１の突出部５２の部品連結面に熱伝導性部材を介在して締結部材で仮固定する。この仮固定において、ダイオード用半導体装置２４ｂは、インバータ筐体２１の基板支持部２６の基板固定面に配線基板２３を締結固定する際に、配線基板２３のスルーホール電極２３ｄにダイオード用半導体装置２４ｂのリード６４がスムーズに挿通されるように位置合わせが行われる。また、パワー半導体装置２４ｃにおいても配線基板２３のスルーホール電極にパワー半導体装置２４ｃのリードがスムーズに挿通されるように位置合わせが行われる。

次に、インバータ筐体２１の底部２１ａに配線基板２３の第１の面２３ｘが向かい合う状態で配線基板２３をインバータ筐体２１の基板支持部２６の基板固定面に締結部材４２で締結固定する。この配線基板２３の締結固定では、ダイオード用半導体装置２４ｂのリード６４を配線基板２３のスルーホール電極２３ｄに、そしてパワー半導体装置２４ｃのリードを配線基板２３の他のスルーホール電極に、それぞれ挿通させて行う。
次に、ダイオード用半導体装置２４ｂを仮固定している締結部材４４を緩めて、ダイオード用半導体装置２４のリード６４に加わっているストレスを解消した後、再度、締結部材４４を締め付けて突出部５１の部品連結面５１ａにダイオード用半導体装置２４ｂを本締結固定する。この締結部材４４の緩め及び締め付けは、配線基板２３の貫通孔２３ｂに工具を挿通させて行われる。この一連の作業は、パワー半導体装置２４ｃにおいても行われる。

次に、配線基板２３のスルーホール電極２３ｄと、このスルーホール電極２３ｄに挿通されたダイオード用半導体装置２４ｂのリード６４とを配線基板２３の第２の面２３ｙ側から半田４５で電気的にかつ機械的に接続する。この半田付けは、パワー半導体装置２３ｃにおいても同様に行う。これにより、インバータ筐体２１の収納部２２への配線基板２３の組み付けがほぼ完了する。
この配線基板２３の組み付けにおいて、配線基板２３の第１の面２３ｘ側に背丈の高い円柱形状の電解コンデンサが実装、即ち配線基板２３とインバータ筐体２１の底部２１ａとの間に背丈の高い円柱形状の電解コンデンサ２４ａが配置されているが、インバータ筐体２１は、底部２１ａからその上方の配線基板２３に向かって突出し、かつ電解コンデンサ２４ａの先端よりも配線基板２３側でダイオード用半導体装置２４ｂが連結される突出部５１を有しているので、電解コンデンサ２４ａよりも背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂをインバータ筐体２１に連結することができると共に配線基板２３に実装（半田付け）することができる。

また、インバータ筐体２１は、底部２１ａからその上方の配線基板２３に向かって突出し、かつ電解コンデンサ２４ａの先端よりも配線基板２３側でパワー半導体装置２４ｃが連結される突出部５２を有しているので、この背丈の低いパワー半導体装置２４ｃにおいても、インバータ筐体２１に連結することができると共に配線基板２３に実装（半田付け）することができる。
次に、インバータ筐体２１の溝部５５における風の通流について、図９を用いて説明する。

図９に示す排気ファン７０は、風洞部７１内に電動モータ１を備えている。電動モータ１は、支持部材７２を介して風洞部７１に支持されている。電動モータ１のシャフト１４の一端側にはファン７３が取り付けられており、電動モータ１がファン７３を回転させることで、風洞部７１内を電動モータ１のインバータ部１０ｂ側（上流側）からモータ部１０ａ側（下流側）に向かって外気（空気）が流れる。すなわち、外気が風７４となって風洞部７１内を流れる。
このとき、インバータ筐体２１の突出部５１及び５２における溝部５５にも底部２１ａ側から側壁部２１ｂ側に向かって風７４が通流するが、溝部５５の底面５６がインバータ筐体２１の底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って連通すると共に底部２１ａ側からその内側（配線基板２３側）に傾斜しているので、溝部５５に淀むことなくスムーズに風７４が通り抜ける。

また、溝部５５は、溝部５５の幅方向に並列配置で複数設けられているので、突出部において風７４と接する面積が増加している。
ここで、従来のインバータモジュールについて本実施形態の図面を参照して説明すると、従来のインバータモジュールは、インバータ筐体２１の底部２１ａが平坦（フラット）になっている（特許文献２の図３参照）。このため、背丈の高い電解コンデンサ２４ａが配線基板２３の第１の面２３ｘ側に実装される場合、配線基板から底部までの距離が長くなり、電解コンデンサ２４ａよりも背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂにおいてはインバータ筐体２１の底部２１ａ、即ちインバータ筐体２１に連結することが困難となるので、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱をインバータ筐体２１の外部に放散させる熱放散効果が低下し、熱冷却効果が低下する。

これに対し、本実施形態のインバータモジュール２０及びそれを備えた電動モータ１によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態のインバータモジュール２０のインバータ筐体２１は、底部２１ａからその上方の配線基板２３に向かって突出し、かつ電解コンデンサ２４ａの先端よりも配線基板２３側で電解コンデンサ２４ａよりも背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが連結される突出部５１を有している。
したがって、本実施形態のインバータモジュール２０によれば、配線基板２３からインバータ筐体２１の底部２１ａまでの距離よりも配線基板２３から突出部５１までの距離が短くなるので、背丈の高い電解コンデンサ２４ａが配線基板２３の第１の面２３ｘ側に実装されていても、電解コンデンサ２４ａよりも背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂを突出部５１に連結、すなわちインバータ筐体２１に連結することができる。

これにより、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱はインバータ筐体２１に伝達され、インバータ筐体２１から外部に放散されるので、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱をインバータ筐体２１の外部に放散させる熱放散効果を高めることができ、熱冷却を促進することができる。この結果、熱に対する信頼性の高いインバータモジュール２０及びそれを備えた電動モータ１を提供することができる。
ここで、ダイオード用半導体装置２４ｂのリード６４に別部品のリードを接続してリード長を長くすることで、インバータ筐体２１の底部２１ａが平坦になっている場合でも背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂをインバータ筐体２１に連結させることができる。しかしながら、このような手法はコストの増加を招く。
これに対し、本実施形態のインバータモジュール２０ではダイオード用半導体装置２４ｂのリード６４を追加部品により延長することなく、熱放散効果を高めることができるので、高コスト化を抑制することができる。

（２）本実施形態のインバータモジュール２０のインバータ筐体２１は、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したとき、突出部５１と重畳する位置に底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って連通する溝部５５を有している。
したがって、本実施形態のインバータモジュール２０によれば、溝部５５が設けられた部分ではインバータ筐体２１の突出部５１における肉厚が薄くなるので、溝部５５を設けない場合と比較して突出部５１の熱伝導性が良くなる。この結果、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱をインバータ筐体２１の外部に放散させる熱放散効果をより高めることができるので、更に熱に対する信頼性の高いインバータモジュール２０及びそれを備えた電動モータ１を提供することができる。

（３）本実施形態のインバータモジュール２０において、溝部５５は、インバータ筐体２１の底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って延在すると共に底部２１ａから配線基板２３側に傾斜する底面５６（図１、図４及び図６参照）を有している。
したがって、本実施形態のインバータモジュール２０によれば、電動モータ１のインバータ部１０ｂ側（上流側）からモータ部１０ａ側（下流側）に向かって外気（空気）が風７４となって流れる際、インバータ筐体２１の突出部５１における溝部５５にも底部２１ａ側から側壁部２１ｂ側に向かって風７４が通流するが、溝部５５の底面５６が底部２１ａ側からその内側（配線基板２３側）に傾斜しているので、溝部５５に淀むことなくスムーズに風７４が通り抜ける。
これにより、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱は突出部５１に伝達され、突出部５１に伝達された熱は溝部５５を通り抜ける外気（風７４）に効率良く伝達されるので、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱をインバータ筐体２１の外部に放散させる熱放散効果を更に高めることができる。この結果、更に熱に対する信頼性の高いインバータモジュール２０及びそれを備えた電動モータ１を提供することができる。

（４）本実施形態のインバータモジュール２０において、溝部５５は、インバータ筐体２１をその深さ方向に向かって平面視したとき、溝部５５の幅方向に並列配置で複数設けられている。
したがって、本実施形態のインバータモジュール２０によれば、インバータ筐体２１の突出部５１において外気（風７４）と接する面積が増加するので、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが発する熱をインバータ筐体２１の外部に放散させる熱放散効果を更に高めることができる。この結果、更に熱に対する信頼性の高いインバータモジュール２０及びそれを備えた電動モータ１を提供することができる。
ここで、上記の効果の説明では、背丈の低いダイオード用半導体装置２４ｂが連結される突出部５１について説明したが、背丈の低いパワー半導体装置２４ｃが連結される突出部５２においても、突出部５１と同様の効果が得られる。

なお、前述の実施形態では、突出部５１の部品連結面５１ａに熱伝導性部材４６を介在して間接的にダイオード用半導体装置２４ｂを連結させた場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、突出部５１の部品連結面５１ａに直にダイオード用半導体装置２４ｂを連結させてもよい。そして、パワー半導体装置２４ｃにおいても同様に突出部５２の部品連結面に直に連結させてもよい。
また、前述の実施形態では、突出部５１の部品連結面５１ａがインバータ筐体２１の側壁部２１ｂに対して略直交し、配線基板２３の第１の面２３ｘに対して略平行となるように構成した場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、突出部５１の部品連結面５１ａは、インバータ筐体２１の側壁部２１ｂ及び配線基板２３の第１の面２３ｘに対して傾斜するように構成してもよい。そして、突出部５２の部品連結面においても同様にインバータ筐体２１の側壁部２１ｂ及び配線基板２３の第１の面２３ｘに対して傾斜するように構成してもよい。

また、前述の実施形態では、突出部５１の配線基板２３と向かい合う上面にダイオード用半導体装置２４ｂを連結した場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、突出部５１の突出方向に沿う側面にダイオード用半導体装置２４ｂを連結してもよい。そして、パワー半導体装置２４ｃにおいても同様に、突出部５２の突出方向に沿う側面に連結させてもよい。
また、前述の実施形態では、溝部５５の底面５６を直線状に形成した場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、溝部５５の底面５６は、インバータ筐体２１の底部２１ａから側壁部２１ｂに亘って内側に湾曲する湾曲形状、若しくは一段又は複数段に屈曲する屈曲形状で形成してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前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変更可能であることは勿論である。
以上説明したように、本発明に係る電子装置及び電動モータは、熱に対する信頼性を高めることができるという効果を有し、回路を構成する複数の電子部品が実装された配線基板を筐体内に収納する電子装置及びそれを備えた電動モータに有用である。

１…電動モータ
１０ａ…モータ部、１０ｂ…インバータ部、１１…モータ筐体、１２…ロータコア、１３…マグネット、１４…シャフト、１５，１６…ベアリング、１７…凸状フィン
２０…インバータ（電力変換装置）、２１…インバータ筐体、２１ａ…底部、２１ｂ…側壁部、２２…収納部、２２ａ…第１の空間領域、２２ｂ…第２の空間領域
２３…配線基板、２３ｂ…貫通孔、２３ｃ，２３ｄ…スルーホール電極、２３ｘ…第１の面（下面）、２３ｙ…第２の面（上面）、２４…電子部品、２４ａ…コンデンサ（第１の電子部品）、２４ｂ…ダイオード用半導体装置（第２の電子部品）、２４ｃ…パワー半導体装置（第２の電子部品）、２５…電子部品、２６…基板支持部、２７…凸状フィン
４０…隙間部、４２，４４…締結部材、４５…半田
５１，５２…突出部、５１ａ…部品連結面
６０…リード、６１…半導体チップ、６２…支持板、６３…封止体、６４…リード、６４ａ…第１の部分、６４ｂ…第２の部分
７０…排気ファン、７１…風洞、７２…支持部、７３…ファン、７４…風

Claims (7)

1. 底部及び側壁部を有する筐体と、
   前記底部から離間する状態で前記筐体に収納された配線基板と、
   前記底部と対向する前記配線基板の第１の面と、
   前記第１の面に実装された第１の電子部品と、
   前記第１の面に実装され、前記第１の電子部品よりも実装高さの低い第２の電子部品とを備え、
   前記底部は、前記第１の電子部品の先端よりも前記配線基板側まで突出し、前記第２の電子部品が連結された突出部を有することを特徴とする電子装置。
2. 請求項１に記載の電子装置において、
   前記筐体は、前記突出部と重畳する位置の外側に前記底部から前記側壁部に亘って連通する溝部を有していることを特徴とする電子装置。
3. 請求項２に記載の電子装置において、
   前記溝部は、前記底部から前記配線基板側に傾斜する底面を有していることを特徴とする電子装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の電子装置において、
   前記溝部は、前記溝部の幅方向に並列配置で複数設けられていることを特徴とする電子装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電子装置において、
   前記第２の電子部品は、前記突出部に直に、若しくは熱伝導性部材を介在して間接的に連結されていることを特徴とする電子装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電子装置において、
   前記第１の電子部品はコンデンサ、前記第２の電子部品は半導体装置であることを特徴とする電子装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の電子装置を備えていることを特徴とする電動モータ。

Images