JP2022008475A - コンポーネント - Google Patents

Abstract

【課題】高温の母線に接続するのに適するコンポーネントを提供する。【解決手段】コンポーネント１は、母線が通過する第一の領域３と、ディスクリート素子１３が設けられる第二の領域４と、を有する。母線は、銅又はアルミニウムで構成される。第一の領域３は、母線により加熱される。第一の領域３と第二の領域４とは、冷却領域５により離間される。冷却領域５は、第一の領域３から放出される熱を吸収し排出する。冷却領域５は、第一の領域３から放出される熱を第二の領域４に伝達しない熱絶縁体として作用する材料を含み、第一の領域３が加熱される場合に、第二の領域４の温度が第一の領域３の温度よりも少なくとも２５℃低くなるように作用する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車分野に応用されて、ＥＭＣフィルタ（ＥＭＣ＝電磁両立性、英語：Electromagnetic Compatibility （ＥＭＣ））として用いることができるコンポーネントに関する。

自動車の分野において、このようなコンポーネントに対して様々な要求が提出されている。当該コンポーネントは、重量の最適化及び小型化を実現するために、可能な限り軽量化する必要がある。また、当該コンポーネントは、常に、高温及び／又は振動を受ける可能性のあるコネクタ又は母線に接続される。したがって、当該コンポーネントは、可能な限り高温又は機械的干渉の影響を受けにくくされるべきである。

本発明は、改良されたコンポーネントを提供することを目的とする。コンポーネントは、例えば、高温のコネクタ又は母線に接続するのに適するものとする。

上記目的を達成するための解決手段が、本発明に係る請求項１に記載のコンポーネントである。

少なくとも一つの母線が通過するのに適した第一の領域と、少なくとも一つのディスクリート素子が設けられている第二の領域と、を有し、第一の領域及び第二の領域は、第一の領域と第二の領域を熱的に遮断する冷却領域により互いに離間されるコンポーネントが提案される。

コンポーネントは、特にフィルタコンポーネントであってもよい。自動車の分野では、フィルタコンポーネントを、高温及び／又は振動を受ける可能性のあるコネクタ又は母線に接続することができる。本出願で提案されるフィルタコンポーネントが高温の影響を受けにくい理由は、第一の領域及び第二の領域が、第一の領域と第二の領域を熱的に遮断する冷却領域により互いに離間されるからである。この実施形態によれば、フィルタコンポーネントの第二の領域をその母線の振動から保護することもできる。

フィルタコンポーネントは、周波数に応じて、振幅及び位相で電気信号を変化させるように構成されてもよい。このようにして、望ましくない信号成分を削減又は抑制することができる。

第一の領域と第二の領域を熱的に遮断することによって、母線が非常に高温の場合であっても、少なくとも一つのディスクリート素子が過剰な温度を受けないことを確保できる。このため、冷却領域によって、当該少なくとも一つのディスクリート素子を、その母線の過剰な温度から保護することができる。したがって、コンポーネントについて、当該少なくとも一つのディスクリート素子を保護するために、母線の温度に対して構造による上限を規定する必要がない。正確には、コンポーネントを、非常に高温の母線と組み合わせて使用することもできる。

第一の領域と第二の領域は、冷却領域により空間的に互いに離間されることもできる。これについて、第一の領域は、一方の側で冷却領域に隣接してもよく、第二の領域は、他方の側で冷却領域に隣接してもよい。コンポーネントは、ハウジングを備え、第一の領域、第二の領域及び冷却領域は、いずれもハウジング内に設けられてもよい。

母線は、必ずしもコンポーネントの構成要素である必要はない。正確には、母線を備えないコンポーネントを製造及び販売してもよい。母線は、応用の構成要素、例えば、コンポーネントに接続される別の部材の構成要素であってもよい。

第一の領域は、管路を備えてもよく、少なくとも一つの母線は、管路を通過することができる。第一の領域は、複数例えば２つの母線が通過するのに適してもよい。第一の領域は、母線毎に独立した管路を備えてもよい。

少なくとも一つの母線を第一の領域を通過させると、少なくとも一つの母線は、第一の領域の第一の末端から第一の領域の第二の末端まで延伸する。これについて、少なくとも一つの母線は、コンポーネントのハウジング内に延伸することができる。

第二の領域は、プリント回路板（英語：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ（ＰＣＢ））を備えてもよい。プリント回路板には、少なくとも一つのディスクリート素子が設けられていてもよい。

第二の領域は、複数のディスクリート素子を備えてもよい。ディスクリート素子は、例えばコンデンサ又は他の素子、例えば抵抗器であってもよい。ディスクリート素子は、フィルタ回路の構成要素であってもよい。プリント回路板には、より多くのディスクリート素子が設けられていてもよい。

冷却領域は、第二の領域中の温度が第一の領域よりも小さくなることを確保するとき、第一の領域と第二の領域とが互いに熱的に遮断されると見なすことができる。すると、第一の領域が母線により加熱される場合に、この２つの領域の熱的な遮断を実現することができる。例えば、電流が母線を流れると、第一の領域では、１００℃よりも遥かに高い温度に達する可能性がある。第二の領域中の温度が、第一の領域中の温度よりも少なくとも１０℃低くなるとき、第二の領域は、第一の領域と熱的に遮断されると見なされる。第二の領域中の温度は、第一の領域よりも少なくとも２５℃低くなることが好ましい。代替案として、第二の領域中の温度が第一の領域中の温度よりも少なくとも４０℃低くなるとき、第二の領域は、第一の領域と熱的に遮断されると見なされる。

冷却領域は、第一の領域から放出される熱を吸収、排出するように構成することができる。このようにすれば、冷却領域は、第一の領域が小さい程度だけで第二の領域を加熱することを確保できる。このために、冷却領域は、熱絶縁体として用いられる材料により充填されることができる。冷却領域は、例えば空気により充填されることができる。空気充填に代えて、または、加えて、冷却領域は、プラスチックで構成される層を有してもよい。空気及びプラスチック層は、いずれも第一の領域から放出される熱を完全に第二の領域に伝達しない熱絶縁体として用いられる。

このように、第二の領域に設けられる少なくとも一つのディスクリート素子が、母線の放出する熱により損なわれないことを確保できる。これに対応して、冷却領域によれば、コンポーネントは、母線が極度に加熱された応用において適用することもできる。それは、例えば、自動車の分野においてよく見られることである。当該分野において、母線は、３Ａ／ｍｍ^２及びそれより高い電流密度を有し得る。このような電流密度は、母線の著しい加熱に関連する。

少なくとも一つのディスクリート素子は、コンデンサであってもよい。第二の領域は、複数のディスクリート素子を備えてもよく、この場合に、ディスクリート素子は複数のコンデンサであってもよい。第二の領域には、他のディスクリート素子、例えば抵抗器が設けられていてもよい。

第一の領域において、少なくとも一つのインダクタが設けられていてもよく、母線が第一の領域を通過するとき、インダクタは母線を取り囲む。インダクタは、磁気コアであってもよい。インダクタは、特にフェライトコア又はナノ結晶性コアであってもよい。インダクタは、管路を取り囲んでもよく、少なくとも一つの母線は、管路を通過することができる。第一の領域が、各母線が通過できる管路を複数備えている場合、インダクタは、第一の領域の全ての管路を取り囲むことができる。

第一の領域は、少なくとも一つのディスクリート素子、場合によってはより多くのディスクリート素子に接続されるインダクタを複数備えてもよい。インダクタ及び少なくとも一つのディスクリート素子は、ＬＣフィルタ回路になるように接続されてもよい。

第一の領域は、第一の領域を通過して延伸し母線を収容するのに適した一つの管路を備えてもよい。第一の領域は、それぞれが一つの母線を収容するのに適した複数の管路を備えてもよい。管路は、母線を案内することができ、かつ、母線とコンポーネントとの電気的接触を実現するように構成されることができる。

管路は、管路の内壁と母線を、空気層により互いに離間させるように、サイズを定めることができる。冷却領域のほか、管路の内壁と母線との間の空気層も、同様に母線の熱絶縁に寄与する。空気層は、母線により放出される熱のレベルを減少させて管路の内壁に伝達することを確保できる。

少なくとも一つのディスクリート素子は、ケーブル又はプリント回路板（ＰＣＢ）によって管路に電気的に接続されてもよい。少なくとも一つのディスクリート素子のケーブルによる接続は、母線の振動が完全にディスクリート素子に伝達されないように構築されることができる。正確には、ケーブルによる管路とディスクリート素子との接続は、母線とこれらの素子との間の機械的遮断を確保することができる。このために、ケーブルは、十分な隙間を有してもよい。ケーブルではなく、ＰＣＢを用いて少なくとも一つのディスクリート素子を管路に接続すると、ＰＣＢも、母線の振動が完全にディスクリート素子に伝達されないことを確保できる。ＰＣＢは、一般的にフレキシブルであり、振動を対応的に吸収及び減少させることができる。

特に、自動車の分野における応用について、母線は、振動といった機械的干渉、又は非常に大きな機械力を受ける可能性がある。管路とディスクリート素子がケーブルにより接続されるというコンポーネントの実施形態によって、ディスクリート素子をこれらの機械的干渉及び機械力から保護することができる。

ケーブルは、冷却領域を通過して延伸してもよい。ケーブルがその接続点で母線により著しく加熱された場合、ケーブルは冷却領域内で冷却され、母線により放出される熱をディスクリート素子に完全に伝達しないようにすることができる。それに対応して、冷却領域は、素子が過熱することなく、ディスクリート素子と母線の間に電気的接続があることを確保できる。冷却領域はコンポーネントの体積を大幅に増加させることがないので、冷却領域は、依然としてコンポーネントの小型化を実現できる。

管路は、絶縁材料、及び、ケーブルに接続されるための導電コンタクトを備えてもよい
。それに対応して、管路は、コンポーネントの他の構成要素に対する母線の絶縁を実現できる。

ケーブルは、第一の領域と第二の領域を機械的に遮断するように、管路に接続されることができる。それに対応して、母線の振動及び母線に作用する力は、少なくとも一つのディスクリート素子に伝達されない。このように、機械的損傷を防止して耐用年数を延ばすことができる。

ばね搭載の接続部品により、ケーブルと管路を接続することができる。ばね搭載の接続部品は、例えば、ばね機構を含むねじを備えてもよい。

コンポーネントは、第一の領域に設けられる少なくとも一つの母線を備えてもよい。この実施態様によれば、母線はコンポーネントの構成要素である。代替的な実施態様において、母線はコンポーネントの構成要素ではない。正確には、この場合、母線はコンポーネントに接続される別の部材の構成要素である。

母線は、銅又はアルミニウムで構成されてもよい。コンポーネントは、複数、例えば２つの母線を備えてもよい。

コンポーネントは、フィルタコンポーネント、例えばＥＭＣフィルタであってもよい。

以下、有利な態様を説明する。参照を簡略化するために、これらの態様に順次番号を付けた。これらの態様の特徴は、特徴の基礎となる特定の態様との組合せに依存せず、独立した特徴と見なすこともできる。

１．少なくとも一つの母線が通過するのに適した第一の領域と、
少なくとも一つのディスクリート素子が設けられている第二の領域と、を有するフィルタコンポーネントにおいて、
第一の領域及び第二の領域は、第一の領域と第二の領域を熱的に遮断する冷却領域により互いに離間されるフィルタコンポーネント。

２．冷却領域は、空気により充填される態様１に記載のフィルタコンポーネント。

３．冷却領域は、プラスチックで構成される層を有する上記態様のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

４．少なくとも一つのディスクリート素子はコンデンサである上記態様のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

５．第一の領域に少なくとも一つのインダクタが設けられ、少なくとも一つの母線が第一の領域を通過するとき、インダクタは、当該少なくとも一つの母線を取り囲む上記態様のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

６．第一の領域は、第一の領域を通過して延伸し少なくとも一つの母線を収容するのに適した管路を備える上記態様のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

７．管路は、管路の内壁と少なくとも一つの母線を、空気層により互いに離間させるように、サイズが定められる上記態様に記載のフィルタコンポーネント。

８．少なくとも一つのディスクリート素子は、ケーブル又はプリント回路板によって管路に電気的に接続される態様６又は７のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

９．ケーブルは、冷却領域を通過して延伸する上記態様に記載のフィルタコンポーネント。

１０．管路は、絶縁材料と、ケーブルに接続されるための導電コンタクトとを備える態様８又は９のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

１１．ケーブルは、第一の領域と第二の領域を機械的に遮断するように、管路に接続されることができる態様８～１０のいずれか一項に記載のフィルタコンポーネント。

１２．ばね搭載の接続部品により、ケーブルと管路を接続することができる態様８～１１のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

１３．第一の領域に設けられる少なくとも一つの母線を備える上記態様のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

１４．ＥＭＣフィルタである上記態様のいずれかに記載のフィルタコンポーネント。

以下、図面に即して本発明を詳細に説明する。
図１は、第一の実施例に係るコンポーネントの模式図である。 図２は、第二の実施例に係るコンポーネントの模式図である。 図３は、第二の実施例に係るコンポーネントの一部の横断面図である。 図４は、コンポーネントと、モータ及び別の部材との接続を示す図である。

図１はコンポーネント１を示す。コンポーネント１はフィルタコンポーネントである。

コンポーネント１はハウジング２を備える。ハウジング２の内部キャビティは、第一の領域３、第二の領域４及び冷却領域５に区画される。冷却領域５は、第一の領域３と第二の領域４との間に設けられる。また、コンポーネント１は、放熱板６を備え、ハウジング２は当該放熱板に固定される。放熱板６は、熱をハウジング２から排出することができる。また、放熱板６は、コンポーネント１を機械的に固定することを実現する開口７を備える。

第一の領域３は、２つの母線を案内して第一の領域３を通過させるように構成される。これについては、母線は、コンポーネント１の構成要素ではなく、コンポーネント１に接続可能な外部部材に属する。第一の領域３は、２つの管路８を備え、各母線は管路８のそれぞれを通過することができる。

管路８は、絶縁材料及び導電のコンタクト９を備え、コンタクトにケーブル１０がそれぞれ接続されている。コンタクト９及びケーブル１０によって、管路８に設けられる母線に電気的に接触することができる。ケーブル１０の代替手段として、プリント回路板（ＰＣＢ）を用いて管路８のコンタクト９に接触することができる。

図１に示す実施例について、各管路８は、２つの導電のコンタクト９を備える。代替的な実施例において、各管路８は、コンタクト９を一つのみ、又は２つより多く備えてもよい。

管路８は、矩形の横断面を有する。これについては、管路８は、４つの側壁を有し、互いに隣接する側壁は、それぞれ互いに垂直である。側壁は、絶縁材料で構成され、導電のコンタクト９は側壁のうちの一つに設けられる。

また、第一の領域３は、２つのインダクタ１１を有する。インダクタ１１は、フェライトで構成される環状の磁気コアである。代替案として、インダクタ１１はナノ結晶性コアであってもよい。インダクタ１１の各々はいずれも、２つの管路８を取り囲む。それに対応して、電流が母線を流れるとき、インダクタ１１は、誘導結合によって管路８に設けられた母線と交互に作用することができる。

第二の領域４は、プリント回路板１２を有する。プリント回路板１２には、複数のディスクリート素子１３が設けられている。ディスクリート素子１３はコンデンサである。

プリント回路板１２は、管路８のコンタクト９に接続されたケーブル１０に電気的に接続される。それに対応して、ディスクリート素子１３も、母線に接続される。

ディスクリート素子１３及びインダクタ１１は、フィルタ回路を形成する。代替的な実施例において、ディスクリート素子１３の数及びインダクタ１１の数を変更することができる。コンポーネント１は、少なくとも一つのインダクタ１１又は少なくとも一つのコンデンサを備える。コンポーネント１は、複数のインダクタ１１及び／又は複数のディスクリート素子１３、例えば複数のコンデンサを備えてもよい。

管路８とプリント回路板１２を接続するケーブル１０は、一定の隙間を有するとともに応力を受けない。それに対応して、ケーブル１０によって、振動又は管路８に作用する力をプリント回路板１２及びディスクリート素子１３に伝達しない、又は少なくとも極めて小さいレベルでしか伝達しない。それに対応して、機械的応力を受けないケーブル１０によって、ディスクリート素子１３は、管路８又は管路８に設けられる母線に作用する力により損なわれないように、保護することができる。

また、コンポーネント１は、上記冷却領域５を有する。図１に示す実施例について、冷却領域５は空気により充填される。それに代えて、または、加えて、冷却領域５において、熱絶縁体として用いられる材料の層を設けてもよい。冷却領域５は、第二の領域４と第一の領域３の熱的な遮断を確保する。第一の領域３において、母線が非常に熱くなるために、高温になる可能性がある。自動車の分野における応用において、例えば３Ａ／ｍｍ^２よりも高い電流密度がよく見られるものである。冷却領域５は、これらの温度が緩和された形でしか第二の領域４に伝達されないことを確保することにより、第一の領域３を加熱する場合に、第二の領域４の温度は第一の領域３の温度よりも少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも２５℃低くなる。

図２は、第二の実施例に係るコンポーネント１の模式図である。第二の実施例に係るコンポーネント１は、コンポーネント１の構成要素である２つの母線１４を備える点で、図１に示す実施例と異なる。対応するコネクタによって母線１４を他の部材に接続することができる。母線１４は、互に平行に延伸し、母線１４のそれぞれは、ちょうど一つの管路８に設けられる。各母線１４は、それぞれ２つの導電のコンタクト９に接続され、コンタクトは、それぞれケーブル１０によって第二の領域４に接触する。母線１４は銅又はアルミニウムで構成されてもよい。

図３は、第二の実施例に係るコンポーネント１の２つの管路８の横断面図である。管路８は、管路８に設けられる母線１４と管路８の内壁１５との間にそれぞれ空気層１６を有するように、サイズが定められる。この空気層１６は熱絶縁体として用いられ、母線１４が直接内壁１５に衝合する場合に比べて、管路８の内壁１５の加熱される程度が小さくなることを確保する。

図４は、第一の実施例に係るコンポーネント１と、モータ１７及び別の部材１８との接続を示す。別の部材１８は、ここではインバータである。

別の部材１８は、コンポーネント１を通過する２つの母線１４を備える。ここで示す実施例について、各母線１４は、それぞれ４つのコンタクト９によって第二の領域４に電気的に接続される。

図４はさらに、ばね搭載の接続部品１９、特にばね搭載のねじ込み式接続部品によって、コンタクトを閉じてもよいことを示している。ばね搭載の接続部品１９は、母線１４に作用する力を緩和し、これらの力がプリント回路板１２に伝達されないことを確保することができる。また、ばね搭載の接続部品１９は、母線１４の重量を緩和し、第二の領域４及び別の部材１８のコネクタへの負荷を低減させることができる。

１ コンポーネント
２ ハウジング
３ 第一の領域
４ 第二の領域
５ 冷却領域
６ 放熱板
７ 開口
８ 管路
９ コンタクト
１０ ケーブル
１１ インダクタ
１２ プリント回路板
１３ ディスクリート素子
１４ 母線
１５ 内壁
１６ 空気層
１７ モータ
１８ 他の部材
１９ ばね搭載の接続部品

Claims (15)

1. 少なくとも一つの母線（１４）が通過するのに適した第一の領域（３）と、少なくとも一つのディスクリート素子（１３）が設けられている第二の領域（４）と、を有するコンポーネント（１）において、
   前記母線（１４）は、銅又はアルミニウムで構成されており、
   前記第一の領域（３）は、前記母線（１４）により加熱されるように構成されており、
   前記第一の領域（３）及び前記第二の領域（４）は、前記第一の領域（３）と前記第二の領域（４）を熱的に遮断する冷却領域（５）により互いに離間されており、
   前記冷却領域（５）は、前記第一の領域（３）から放出される熱を吸収し排出するように構成されており、
   前記冷却領域（５）は、前記第一の領域（３）から放出される熱を前記第二の領域（４）に伝達しない熱絶縁体として作用する材料を含み、
   前記冷却領域（５）は、前記第一の領域（３）が加熱される場合に、前記第二の領域（４）の温度が、前記第一の領域（３）の温度よりも少なくとも２５℃低くなるように作用するコンポーネント（１）。
2. 前記冷却領域（５）は、空気により充填される請求項１に記載のコンポーネント（１）。
3. 前記冷却領域（５）は、プラスチックで構成される層を有する請求項１又は２に記載のコンポーネント（１）。
4. 少なくとも一つの前記ディスクリート素子（１３）はコンデンサである請求項１～３のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
5. 前記第一の領域（３）に少なくとも一つのインダクタが設けられ、少なくとも一つの母線（１４）が前記第一の領域（３）を通過するとき、前記インダクタは、当該少なくとも一つの母線（１４）を取り囲む請求項１～４のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
6. 前記第一の領域（３）は、前記第一の領域（３）を通過して延伸し少なくとも一つの母線（１４）を収容するのに適した管路（８）を備える請求項１～５のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
7. 少なくとも一つの前記ディスクリート素子（１３）が、ケーブル（１０）によって前記管路（８）に電気的に接続されており、
   ばね搭載の接続部品（１９）により、前記ケーブル（１０）と前記管路（８）を接続することができ、
   前記ばね搭載の接続部品（１９）は、ばね機構を含むねじを有する請求項６に記載のコンポーネント（１）。
8. 前記管路（８）は、前記管路（８）の内壁（１５）と少なくとも一つの母線（１４）を、空気層（１６）により互いに離間させるように、サイズが定められる請求項６又は７に記載のコンポーネント（１）。
9. 少なくとも一つの前記ディスクリート素子（１３）は、ケーブル（１０）又はプリント回路板によって前記管路（８）に電気的に接続される請求項６に記載のコンポーネント（１）。
10. 前記ケーブル（１０）は、冷却領域（５）を通過して延伸する請求項７又は９に記載のコンポーネント（１）。
11. 前記管路（８）は、絶縁材料と、前記ケーブル（１０）に接続されるための導電コンタクト（９）とを備える請求項９又は１０に記載のコンポーネント（１）。
12. 前記ケーブル（１０）は、前記第一の領域（３）と前記第二の領域（４）を機械的に遮断するように、前記管路（８）に接続されることができる請求項９～１１のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
13. 前記第一の領域（３）に設けられる少なくとも一つの母線（１４）を備える請求項１～１２のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
14. フィルタコンポーネントである請求項１～１３のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
15. ＥＭＣフィルタである請求項１～１４のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。

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