JP2021097141A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、導体を囲むフェライト材をシンプルな構造でしっかりと固定することのできる電気機器を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電気機器２は、筐体３に取り付けられている基板１０と、基板１０の下に配置されており、電流が流れるバスバ５と、基板１０の下で筐体３に設置されておりバスバ５を囲んでいるフェライト材３０を備えている。基板１０の裏面にフェライト材３０を筐体３に押し付けるバネ２０が取り付けられているとともに、基板１０に孔１２が設けられている。孔１２は、その孔１２を通して基板１０越しにフェライト材３０を視認可能な位置に設けられている。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、電気機器に関する。特に、導体を通過するノイズを抑えるためのフェライト材を備えている電気機器に関する。

電気機器は、フェライト材で作られた部品を有している場合がある。フェライト材で作られた部品の典型は、トランスあるいはリアクトルのコアである（例えば特許文献１）。

特開２００６−１９１７６５号公報

トランスやリアクトルで用いるほか、フェライト材はノイズ除去にも用いられる。ノイズ源となる導体をフェライト材で囲むと、導体とフェライト材がインダクタを構成し、ローパスフィルタとして機能する。すなわち、導体を通過する高周波成分であるノイズが除去される。

フェライト材は金属などよりも脆く、ネジで固定するのに不向きである。接着剤では固定が不十分であるおそれがある。本明細書は、導体を囲むフェライト材をシンプルな構造でしっかりと確実に固定することができる構造を提供する。

多くの電気機器は基板を備えている。本明細書が開示する電気機器は、基板または基板の下に設けられた板部材を利用してフェライト材を固定する。本明細書が開示する電気機器は、筐体に取り付けられている基板と、基板の下に配置されており、電流が流れる導体と、基板の下で筐体に設置されており導体を囲んでいるフェライト材を備えている。基板の裏面にフェライト材を筐体に押し付けるバネが取り付けられているとともに、基板に孔（第１孔）が設けられている。第１孔は、第１孔を通して基板越しにフェライト材を視認可能な位置に設けられている。

本明細書が開示する電気機器は基板にバネを取り付けそのバネでフェライト材を筐体に押し付けて固定する。それゆえ、フェライト材がしっかりと固定される。しかも、フェライト材の上にある基板はフェライト材を筐体に設置した後に取り付けられる。その基板にバネを取り付け、基板を筐体に取り付ける締結力でバネを圧縮してフェライト材を付勢する。シンプルな構造でフェライト材をしっかりと固定することができる。

また、基板の締結力でバネを圧縮する際、脆いフェライト材が割れるおそれがある。基板を押し付けたときのフェライト材の割れを検知するため、基板越しにフェライト材を視認可能な孔（第１孔）を基板に設けておく。第１孔を通じてフェライト材が割れていないか確認できるので、割れて固定が不安定となった状態の電気機器を出荷してしまうリスクが抑えられる。フェライト材が確実に固定された電気機器を提供することができる。

バネは、第１孔と重なる位置を通過しており、バネの下のフェライト材が視認可能となるように第２孔または切欠が設けられていてもよい。

なお、フェライト材は、筐体に直接に設置されてもよいし、他のデバイスや防振シートなどを介して筐体に設置されてもよい。また、フェライト材は筐体に接着されるとともにバネで押さえつけられてもよい。さらに、導体を囲むフェライト材は複数のパーツに分割されていてもよい。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

図１（Ａ）は、第１実施例の電気機器の平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図２（Ａ）は、第２実施例の電気機器の平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の電気機器を説明する。第１実施例の電気機器は、電気自動車においてバッテリの電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器２である。図１（Ａ）に、電力変換器２の平面図を示す。図１（Ｂ）に、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った電力変換器２の断面図を示す。図１では、電力変換器２の筐体３の一部のみを示している。また、図１では、電力変換器２を構成する部品のうち、一部の部品のみを示している。

詳しくは後述するが、図１（Ａ）にてグレーを付した部分は、基板１０の孔１２を通して基板１０越しに視認できるフェライト板３１の部分である。

電力変換器２の筐体３には、中仕切り板４が設けられており、その中仕切り板４に沿って２本のバスバ５が配置されている。２本のバスバ５は、バッテリの電力を電力変換用の素子（例えばスイッチング素子）に送るための導体である。

例えばバスバ５がスイッチング素子に接続されていると、スイッチング素子のスイッチング動作に起因する高周波ノイズがバスバ５に流れる。そこで、バスバ５をフェライト材３０で囲む。バスバ５とそれを囲むフェライト材３０はインダクタを構成し、ローパスフィルタとして機能する。すなわち、バスバ５を流れる高周波ノイズはフェライト材３０により除去される。

バスバ５を囲む環状のフェライト材３０は、中仕切り板４に設置されるＵ字ブロック３２と、Ｕ字ブロック３２の両方の先端をつなぐフェライト板３１に分割されている。Ｕ字ブロック３２は、Ｕ字の内側をバスバ５が通過するように中仕切り板４の上に設置されている。Ｕ字ブロック３２は、中仕切り板４に接着される。

フェライト板３１は、Ｕ字ブロック３２とともにバスバ５を囲むように、Ｕ字ブロック３２のＵ字の両先端の上に設置されている。フェライト板３１は、Ｕ字ブロック３２のＵ字の両先端に接着される。

フェライト材３０とバスバ５の上方に基板１０が配置される。基板１０には、不図示の制御回路が実装されている。制御回路は、先に述べたスイッチング素子を駆動する駆動回路である。バスバ５は、基板１０に対して平行に延びており、バスバ５を囲む矩形環状のフェライト材３０は、一つの外側面が中仕切り板４に接しており、その反対側の外側面が基板１０の裏面に対向する。

フェライト材は、脆いのでネジで固定するのに不向きである。一方、フェライト材は、接着だけでは固定の強度が不足するおそれがある。特に、電力変換器２は、自動車に搭載されるので振動を受ける。振動を受けてもフェライト材３０がずれたり外れたりしないように、電力変換器２では、フェライト材３０は上から板バネ２０で押さえられる。フェライト材３０の上方に基板１０が配置されており、板バネ２０は、基板１０の裏面（下面）にネジ２１で固定されている。板バネ２０は中仕切り板４に向けて凸形状となるように湾曲しており、凸形状の頭頂部がフェライト材３０（フェライト板３１）に当接している。なお、板バネ２０の頭頂部には孔２２が設けられているため、孔２２の周縁がフェライト材３０（フェライト板３１）に当接する。

フェライト材３０は、板バネ２０によって、筐体３の中仕切り板４に押さえ付けられることで、筐体３にしっかりと固定される。基板１０は、複数のネジ１１で筐体３に固定される。ネジ１１の締め付け方向は、基板１０からフェライト材３０へ向かう方向である。それゆえ、基板１０をネジ１１で筐体３に固定する際、ネジ１１の締め付け力で板バネ２０を圧縮し、フェライト材３０を付勢する。すなわち、電力変換器２の組み立てにおいて、基板１０の固定とフェライト材３０への付勢が同時に行える。

基板１０には、孔１２が設けられている。孔１２は、フェライト材３０に板バネ２０を押し付けて固定した際にフェライト材３０が割れていないか確認するために設けられている視認孔である。フェライト材３０は脆いので、偏った強い力が加わると割れるおそれがある。板バネ２０を押し付ける際に基板１０と板バネ２０を通してフェライト材３０に偏った力が加わる可能性があり、その際にフェライト材３０が割れるおそれがある。基板１０を取り付けた際、孔１２を通して基板１０越しにフェライト材３０が割れていないか目視にて、あるいは画像検査装置にて、確認することができる。図１（Ｂ）の太い矢印線Ｃが、フェライト材３０を確認するときの視線方向を模式的に表している。この確認により、フェライト材３０が割れた状態の電力変換器２を出荷することが避けられる。フェライト材３０が確実に固定された電力変換器２を提供することができる。

なお、板バネ２０の一部は、基板１０の法線方向（図中の座標系のＺ方向）からみて基板１０の孔１２と重なっている。孔１２を通してフェライト材３０の見える範囲を広くするために、板バネ２０の孔１２と重なった部分に孔２２が設けられている。図１（Ａ）において、グレーを付した部分が、基板１０の孔１２と板バネ２０の孔２２を通して基板１０越しに視認できるフェライト板３１の部分である。図１（Ａ）において、符号３１ａが示す破線は、フェライト材３０の基板１０に隠れている部分の輪郭である。符号２０ａが示す破線は、板バネ２０の基板１０に隠れている部分の輪郭である。

以上のとおり、電力変換器２は、導体（バスバ５）を囲むフェライト材３０を備えており、フェライト材３０は、基板１０の裏面に取り付けられた板バネ２０とフェライト材３０が載置された中仕切り板４との間に挟まれて固定される。金属と比較して脆いフェライト材３０を板バネ２０でしっかりと固定することができる。

板バネ２０で固定されたフェライト材３０が割れていないか基板１０越しに確認できるように、基板１０には孔１２が設けられている。視認できる範囲を広げるべく、板バネ２０の孔１２と重なる範囲に孔２２が設けられている。孔１２、２２を通した視認により（あるいは画像処理装置により）割れたフェライト材を検知できる。フェライト材が割れていた場合はその電力変換器２を出荷停止できる。フェライト材３０が確実に固定された電力変換器２を提供できる。板バネ２０に孔２２を設ける代わりに切欠を板バネ２０に設けてもよい。

（第２実施例）図２を参照して第２実施例の電力変換器２ａを説明する。図２（Ａ）は、電力変換器２ａの平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２でも、筐体３の一部のみ、および、電力変換器２ａの部品の一部のみを図示してある。

電力変換器２ａは、基板１１０の裏面（下面）にコイルバネ１２０が取り付けられている点と、基板１１０に円形の孔１１２が設けられている点が第１実施例の電力変換器２と相違する（第１実施例の基板１０の孔１２は矩形である）。コイルバネ１２０は、基板１１０をネジ１１で筐体３に固定する際に、その締結力により圧縮され、フェライト材３０を中仕切り板４に向けて付勢する。

基板１１０の孔１１２は円形であり、コイルバネ１２０は、孔１１２よりも直径が大きい円筒形である。コイルバネ１２０は、孔１１２の周囲で基板１１０の裏面に当接する。図２（Ａ）でも、グレーの範囲が、基板１１０越しにフェライト材３０を視認できる範囲を示している。符号３１ａが示す破線は、フェライト材３０の基板１１０に隠れてみえない部分の輪郭を示す。

コイルバネ１２０の直径が孔１１２の直径よりも大きいので、孔１１２の範囲が全てフェライト材３０の視認範囲となる。円筒形のコイルバネ１２０と円形の孔１１２を備えることで、電力変換器２ａでは、孔１１２の全範囲が、基板１１０越しに視認できるフェライト材３０の範囲となる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。フェライト材が割れるおそれがあるのはバネ（基板）をフェライト材に押し付けたときであるので、バネ（基板）を取り付けた後は、基板の孔からフェライト材が見えなくなってもよい。すなわち、バネ（基板）を取り付けた後、別の部品が基板の孔の上に配置されてもよい。

バスバ５が導体の一例である。基板１０に設けられた孔１２（基板１１０に設けられた孔１１２）が第１孔の一例である。板バネ２０に設けられた孔２２が第２孔の一例である。基板に設けられる孔は矩形、円形のほかの形状でもよい。基板の裏面に取り付けられてフェライト材を付勢するバネは、板バネとコイルバネのほかの形状のバネであってもよい。複数のバネが基板の裏面に取り付けられており、その複数のバネがフェライト材を筐体に押し付けてもよい。

実施例の電力変換器２（２ａ）では、フェライト材３０は、筐体３の一部である中仕切り板４に直接に載置される。フェライト材は、筐体３に取り付けられた別の部品を介して筐体に載置されていてもよい。例えば、フェライト材は、防振シートを挟んで筐体３の上に載置されてもよい。基板の下を複数の導体が通っており、それぞれの導体を個別にフェライト材が囲んでおり、それぞれのフェライト材が基板の裏面に個別に取り付けられたバネによって付勢されている構成でもよい。

電力変換器２、２ａが電気機器の一例である。本明細書が開示する技術は、電力変換器以外の電気機器に適用されてもよい。基板１０（１１０）の下に別の板部材が設けられており、板部材の下方にフェライト材が配置されていてもよい。その場合、板部材にも孔が設けられており、基板の第１孔と板部材の孔を通してフェライト材が視認できればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ：電力変換器 ３：筐体 ４：中仕切り板 ５：バスバ １０、１１０：基板 １１、２１：ネジ １２、２２、１１２：孔 ２０：板バネ ３０：フェライト材 ３１：フェライト板 ３２：Ｕ字ブロック １２０：コイルバネ

Claims (2)

1. 筐体に取り付けられている基板と、
   基板の下に配置されており、電流が流れる導体と、
   前記基板の下で前記筐体に設置されており、前記導体を囲んでいるフェライト材と、
   を備えており、
   前記基板の裏面に、前記フェライト材を前記筐体に押し付けるバネが取り付けられているとともに、前記基板に第１孔が設けられており、前記第１孔は、当該第１孔を通して基板越しに前記フェライト材を視認可能な位置に設けられている、電気機器。
2. 前記バネは、前記第１孔と重なる位置を通過しており、当該バネの下の前記フェライト材が視認可能となるように第２孔または切欠が設けられている、請求項１に記載の電気機器。

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