JP6369195B2 - インバータのスイングアームへの取付構造 - Google Patents

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本発明は、小型電動車両に搭載されるインバータのスイングアームへの取付構造に関する。
特許文献１には、アルミニウムをベースとした基板を備えた電力変換装置が開示されている。同文献によれば、前記基板はネジ等により放熱器に固定される。
特開２００２−２９１２６１号公報
放熱器に対する基板の固定の状態によっては、十分な放熱効果が得られない可能性がある。
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型電動車両のインバータに備えられた基板の放熱効果を向上させることにある。
上記目的を達成するために、小型電動車両に搭載したインバータのスイングアームへの取付構造において、前記インバータの主回路基板の内側表面の中央部に接触する調整機構を前記インバータの内部に設け、前記主回路基板の外側表面を前記スイングアームに取り付け、前記調整機構により、前記主回路基板の外側表面を前記スイングアームに接触させた状態に保持し、前記主回路基板から間隔を置いて該主回路基板と平行に補強フレームを設け、該補強フレームに前記調整機構を固定している。
別の実施形態によれば、前記調整機構をボルトとし、前記補強フレームに一体化したナット部又は該補強フレームに固定したナットに前記調整機構を固定している。
さらに別の実施形態によれば、前記スイングアームに対し、前記主回路基板の外周縁部のみをネジにより固定している。
上述の如く、小型電動車両に搭載したインバータのスイングアームへの取付構造において、前記インバータの主回路基板の内側表面の中央部に接触する調整機構を前記インバータの内部に設け、前記主回路基板の外側表面を前記スイングアームに取り付け、前記調整機構により、前記主回路基板の外側表面を前記スイングアームに接触させた状態に保持し、前記主回路基板から間隔を置いて該主回路基板と平行に補強フレームを設け、該補強フレームに前記調整機構を固定している。
そのため、主回路基板及びスイングアームの寸法にバラツキがあったとしても、主回路基板をスイングアームに密着させることができ、放熱効果を向上させることができる。さらに、主回路基板が熱によりインバータの内側方向に膨らむように変形することを防止することにより、主回路基板とスイングアームとの接触面積の減少を防ぐことができる。その結果、放熱効果の低下を避けることができる。加えて、補強フレームには、インバータを構成する平滑コンデンサなどの別の部品を取り付けることができる。これにより、インバータそのものが階層構造となるため、インバータの冷却性を向上させることができる。
上述の如く、別の実施形態によれば、前記調整機構をボルトとし、前記補強フレームに一体化したナット部又は該補強フレームに固定したナットに前記調整機構を固定している。
このようにして調整機構を補強フレームに固定することにより、スイングアームに対する主回路基板の密着の程度をさらに高め、放熱効果を一層向上させることができる。加えて、主回路基板とスイングアームとの接触面積の減少を効率的に防ぐことにより、放熱効果の低下を回避することができる。
上述の如く、さらに別の実施形態によれば、前記スイングアームに対し、前記主回路基板の外周縁部のみをネジにより固定している。
このようにすることで、主回路基板の中央部をさらに別のネジにより固定する必要がないため、当該さらに別のネジに相当する主回路基板の面積の増加を防ぐことができる。また、インバータが組み立てられた状態において、主回路基板の外周縁部が該インバータの外部に露出している場合は、該インバータを分解することなくそのままスイングアームに取り付けることができる。
小型電動車両の車体構造の一部の斜視図である。 インバータの斜視図である。 インバータの主回路基板及びゲート駆動基板の斜視図である。 インバータの主回路基板の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線要部断面図である。 図６の部分拡大図である。 ボルトの拡大図である。 調整機構の別の形態の拡大断面図である。 調整機構のさらに別の形態の拡大断面図である。
図１に示しているように、燃料電池を搭載した二輪車、三輪車などの小型電動車両の車体構造の一部１を構成する金属製のスイングアーム２には、インバータ３及びモータ４が取り付けられている。スイングアーム２は、インバータ３及びモータ４の筐体の一部を構成しているとともに、インバータ３及びモータ４のための放熱器としての機能を有している。また、スイングアーム２は、スイングアームピボット２１を備えている。
インバータ３は、カバー９に覆われることにより、スイングアーム２に内蔵されている。このインバータ３は、燃料電池（不図示）から直流電力の供給を受け、供給された直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータ４に供給する。
図２〜図８に示しているように、インバータ３は、主回路基板３１を備えている。主回路基板３１の基材はアルミニウムである。主回路基板３１は、インバータ３の外側に面した外側表面３１ａと、インバータ３の内側に面した内側表面３１ｂとを有している。内側表面３１ｂには、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）といったスイッチング素子と、銅からなる配線とが設けられている。
インバータ３はさらに、主回路基板３１の内側表面３１ｂから間隔を置いて該主回路基板３１と平行に設けられたゲート駆動基板３２と、該ゲート駆動基板３２からさらに間隔を置いて主回路基板３１と平行に設けられた補強フレーム３３とを備えている。補強フレーム３３と主回路基板３１との間には、スペーサ３４が設けられている。このスペーサ３４は、ゲート駆動基板３２のスペーサ貫通孔３２ａを貫通している。
補強フレーム３３は、金属製であり、主回路基板３１よりも剛性が高くなるように構成されている。この補強フレーム３３には、主回路基板３１側とは反対側の表面に平滑コンデンサ３５が設けられている。この平滑コンデンサ３５には制御基板３６が設けられている。平滑コンデンサ３５と制御基板３６はいずれもインバータ３を構成する部品である。
以上のように、インバータ３は階層構造となっている。また、インバータ３には、モータ４に供給される電流を検出する電流センサ３７が取り付けられている。
インバータ３の内部には、主回路基板３１の調整機構であるボルト５が設けられている。このボルト５の基端部５ａは、ナット６と、補強フレーム３３に一体化されたナット部３３ａとにより、補強フレーム３３に固定されている。このように、ボルト５は、ダブルナット法により補強フレーム３３に固定されている。また、ボルト５は、ゲート駆動基板３２に設けられたボルト貫通孔３２ｂを貫通している。ボルト５の先端部５ｂは半球形状である。この先端部５ｂは、主回路基板３１の内側表面３１ｂの中央部３１ｂ１に設けられた凹部３１ｃに接触している。
主回路基板３１には、インバータ３が組み立てられた状態において該インバータ３の外部に露出する外周縁部３１ｄが設けられている。主回路基板３１において、この外周縁部３１ｄにのみ、ネジ貫通孔３１ｅが複数設けられている。インバータ３が組み立てられた後に、ネジ貫通孔３１ｅを貫通させて設けたネジ３１ｆにより、主回路基板３１の外側表面３１ａがスイングアーム２に取り付けられる。このようにしてインバータ３がスイングアーム２に取り付けられる。
上述の実施形態によれば、インバータ３がスイングアーム２に取り付けられた状態において、主回路基板３１の外側表面３１ａは、調整機構であるボルト５により、スイングアーム２に接触した状態に保持される。そのため、主回路基板３１及びスイングアーム２の厚みの寸法にバラツキがあったとしても、外側表面３１ａをスイングアーム２に密着させることができる。その結果、放熱効果を向上させることができる。
また、調整機構であるボルト５により、内側表面３１ｂに設けられた前記スイッチング素子が発熱したとしても、基材がアルミニウムである主回路基板３１がインバータ３の内側方向に膨らむように変形することを防止することができる。その結果、主回路基板３１とスイングアーム２の接触面積の減少を防ぎ、インバータ３の作動中における放熱効果の低下を防ぐことができる。加えて、主回路基板３１の変形に起因した、アルミニウムよりも線膨張係数が小さい銅からなる配線における断線の発生をも防ぐことができる。
調整機構であるボルト５の基端部５ｂは、ナット６及びナット部３３ａにより補強フレーム３３に固定されているため、スイングアーム２に対する主回路基板３１の密着の程度をさらに高め、放熱効果を一層向上させることができる。加えて、主回路基板３１とスイングアーム２との接触面積の減少を効率的に防ぐことにより、放熱効果の低下を回避することができる。
インバータ３は階層構造のため冷却性に優れている。さらに、金属製の補強フレーム３３を主回路基板３１と制御基板３６との間に設けているため、一方の基板が他方の基板から生じた電磁ノイズによる悪影響を受けてしまうことを防ぐことができる。
主回路基板３１のスイングアーム２へのネジ３１ｆによる固定箇所を、主回路基板３１の外周縁部３１ｄのみとしている。主回路基板３１の中央部をさらに別のネジにより固定する必要がないため、当該さらに別のネジに相当する主回路基板３１の面積の増加を防ぐことができる。さらに、インバータ３が組み立てられた状態において、主回路基板３１の外周縁部３１ｄがインバータ３の外部に露出しているため、組立てられたインバータ３を分解することなくそのままスイングアーム２に取り付けることができる。
調整機構であるボルト５の先端部５ｂが半球形状のため、主回路基板３１の内側表面３１ｂに傷がつくことを防止できる。また、先端部５３ａが、内側表面３１ｂの凹部３１ｃに接触しているため、振動などによる主回路基板３１とボルト５３とのずれを防止することができる。
［他の形態］
主回路基板３１の面積に合わせて、調整機構であるボルト５を複数設けることもできる。
補強フレーム３３に一体化されたナット部３３ａに代えて、図９に示すように、補強フレーム３３とは別体のナット７を設けることもできる。このナット７は、ナット固定用ボルト８により補強フレーム３３に固定することができる。
ボルト５を、シングルナット法により補強フレーム３３に固定してもよい。
ボルト５の先端部を凸型にし、該先端部が入る穴を主回路基板３１の内側表面３１ｂに設けてもよい。あるいは、図１０に示すように、ボルト５の先端にパッド５ｃを取付けて、ボルト５及びパッド５ｃにより調整機構を構成することができる。この場合、内側表面３１ｂに凹部３１ｃを設けることなく、パッド５ｃを内側表面３１ｂに接触させる。このような形態によっても、内側表面３１ｂに傷がつくことを防止できる。
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
１ 車体構造の一部

２ スイングアーム
２１ スイングアームピボット

３ インバータ
３１ 主回路基板
３１ａ 外側表面
３１ｂ 内側表面
３１ｂ１ 中央部
３１ｃ 凹部
３１ｄ 外周縁部
３１ｅ ネジ貫通孔
３１ｆ ネジ
３２ ゲート駆動基板
３２ａ スペーサ貫通孔
３２ｂ ボルト貫通孔
３３ 補強フレーム
３３ａ ナット部
３４ スペーサ
３５ 平滑コンデンサ
３６ 制御基板
３７ 電流センサ

４ モータ

５ ボルト
５ａ 基端部
５ｂ 先端部
５ｃ パッド

６ ナット
７ ナット
８ ナット固定用ボルト
９ カバー

Claims (3)

  1. 小型電動車両に搭載したインバータのスイングアームへの取付構造において、
    前記インバータの主回路基板の内側表面の中央部に接触する調整機構を前記インバータの内部に設け、
    前記主回路基板の外側表面を前記スイングアームに取り付け、前記調整機構により、前記主回路基板の外側表面を前記スイングアームに接触させた状態に保持し、
    前記主回路基板から間隔を置いて該主回路基板と平行に補強フレームを設け、該補強フレームに前記調整機構を固定したことを特徴とするインバータのスイングアームへの取付構造。
  2. 前記調整機構をボルトとし、前記補強フレームに一体化したナット部又は該補強フレームに固定したナットに前記調整機構を固定したことを特徴とする請求項１に記載のインバータのスイングアームへの取付構造。
  3. 前記スイングアームに対し、前記主回路基板の外周縁部のみをネジにより固定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータのスイングアームへの取付構造。
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