JP7392751B2 - 電力変換装置、および、電子部品の冷却構造 - Google Patents

Description

この発明は、電力変換装置、および、電子部品の冷却構造に関する。

従来、装置外部と基板とを電気的に接続するためのコネクタ（端子）を有する装置が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。

上記特許文献１には、バッテリからの直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュールを備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、直流端子を介してバッテリからの直流電力を取得するとともに、変換された交流電力を、交流端子を介して出力する。上記特許文献１に記載の電力変換装置では、直流端子および交流端子は、各々、支持部材によって支持されている。そして、この支持部材がパワー半導体モジュールを収容するケースに固定されることにより、交流端子および直流端子は、移動を規制されて固定されている。

また、上記特許文献２には、複数のコネクタが実装された基板と、基板を収容する筐体とを備える電子回路ユニットが開示されている。複数のコネクタは、ネジまたはボルトなどによって基板に固定されている。そして、基板は、樹脂ポッティングによって筐体内部に固定されている。また、上記特許文献２に記載の電子回路ユニットでは、複数のコネクタは、筐体に設けられた係合溝に圧入されることによって、移動を規制されて筐体に固定されている。

特開２０１２－１３９０１２号公報 特開２０１９－８０００５号公報

ここで、装置外部と基板とを電気的に接続するためのコネクタ（端子）に対して負荷（荷重）が加えられた場合には、コネクタが移動することに起因して、コネクタと基板とを電気的に接続するはんだの割れなどの不良、または、基板の反りなどの異常が生じる。これに対して、上記特許文献１および２では、コネクタ（端子）は、移動を規制されて固定されるように構成されている。しかしながら、上記特許文献１に記載の電力変換装置では、コネクタ（直流端子および交流端子）を支持する支持部材を筐体に固定しているため、支持部材を筐体にネジ止めなどによって固定するためのネジ穴を、筐体と支持部材とに設ける必要がある。そのため、支持部材と筐体とにネジ穴などのコネクタを固定するための構成を設けるとともに、支持部材と筐体とをネジ止めする必要があるため、装置構成が複雑化する。また、上記特許文献１には明記されていないが、装置を製造する際にネジなどの締結部材を用いてコネクタを筐体に固定する場合には、締結部材を締結する作業の手間に起因して製造作業の作業時間が増大する。

また、上記特許文献２に記載の電子回路ユニットのように、基板に固定されているコネクタを、筐体に設けられた係合溝に圧入させて固定する場合には、コネクタの移動を抑制するために筐体の係合溝を精度よく加工する必要がある。上記特許文献２には明記されていないが、筐体がアルミなどの金属に対して切削加工を行うことによって製造されている場合には、筐体を精度よく加工するために、切削加工の加工時間が増大するため、装置を製造する製造作業の作業時間が増大する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置構成が複雑化することを抑制することができるとともに、製造作業の作業時間の増大を抑制可能な電力変換装置、および、電子部品の冷却構造を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電力変換装置は、冷却風を送風する冷却ファンと、冷却ファンが取り付けられるフレーム部材と、フレーム部材を覆うように配置される板金製の天板部材と、天板部材と対向し、フレーム部材を覆うように配置される板金製の底板部材と、を備え、フレーム部材は、電力変換を行うための素子からの熱を放熱する第１の冷却フィンと、天板部材と底板部材とが対向する高さ方向における大きさが素子よりも大きい電子部品を冷却するための第２の冷却フィンとを含み、第１の冷却フィンは、第２の冷却フィンよりも高さ方向における大きさが大きく、第１の冷却フィンは、底板部材から離間しているとともに、第２の冷却フィンは底板部材と接触している。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１の冷却フィンおよび第２の冷却フィンは、板状であり、第１の冷却フィンの板厚は、第２の冷却フィンの板厚よりも大きい。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１の冷却フィンは、第２の冷却フィンよりも冷却ファンの近くに設けられている。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１の冷却フィンおよび第２の冷却フィンは、複数ずつ設けられており、第２の冷却フィンの個数は、第１の冷却フィンの個数より多い。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、フレーム部材は、天板部材と対向し、素子および電子部品が配置される冷却面を有し、第１の冷却フィンおよび第２の冷却フィンは、フレーム部材の底板部材側に配置されている。

この発明の第２の局面による電子部品の冷却構造は、冷却風を送風する冷却ファンと、冷却ファンが取り付けられるフレーム部材と、を備え、フレーム部材は、板金製の天板部材と、天板部材と対向するように配置される板金製の底板部材とに覆われるように配置され、第１の電子部品からの熱を放熱する第１の冷却フィンと、天板部材と底板部材とが対向する高さ方向における大きさが第１の電子部品よりも大きい第２の電子部品を冷却するための第２の冷却フィンとを含み、第１の冷却フィンは、第２の冷却フィンよりも高さ方向における大きさが大きく、第１の冷却フィンは、底板部材から離間しているとともに、第２の冷却フィンは底板部材と接触している。

本発明の一実施形態による電力変換装置が搭載された車両を説明するための模式図である。 本実施形態による電力変換装置の構成を説明するための斜視図である。 本実施形態の電力変換装置における基板、フレーム部材、天板部材、底板部材、および、コネクタを説明するための分解斜視図である。 図２の２００－２００線に沿った断面図である。 フレーム部材の冷却フィンを説明するための模式図である。 底板部材を説明するための斜視図である。 図４の部分拡大図である。 コネクタの固定構造を説明するための図であって、（Ａ）は、コネクタを天面側から見た天面図であり、（Ｂ）は、コネクタを底面側から見た底面図である。 図７の３００－３００線に沿った断面図である。 冷却ファンの固定構造を説明するための斜視図である。 本実施形態による電力変換装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態の電力変換装置の構成］
図１～図１０を参照して、本発明の一実施形態によるコネクタ固定構造が設けられた電力変換装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態の電力変換装置１００は、車両１０１に搭載されるインバータ装置である。なお、車両１０１は、たとえば、バッテリ１０２を搭載した電気自動車などの車両である。電力変換装置１００は、車両１０１に搭載されているバッテリ１０２から入力された直流電力を交流電力に変換するとともに、変換された交流電力を負荷１０３に対して供給するように構成されている。負荷１０３は、たとえば、１００Ｖの交流電源によって駆動する電化製品などである。

図２に示すように、電力変換装置１００は、基板１０、フレーム部材２０、天板部材３０、底板部材４０、冷却ファン５０、および、コネクタ６０を備える。

図３に示すように、基板１０には、電力変換を行うための素子１１が実装される。具体的には、基板１０には、複数の素子１１がはんだ付けによって電気的に接続されている。また、基板１０は、プリント基板により構成されている。そして、基板１０は、電力変換装置１００において、ＸＹ平面に沿うように配置される。また、基板１０は、電力変換装置１００のＺ１方向側（天板部材３０側）寄りに配置されている。なお、素子１１は、特許請求の範囲における「素子」および「電子部品」の一例である。

素子１１は、基板１０のＺ２方向側（底面側）の面に配置されている。素子１１は、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、または、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などを含む半導体素子（スイッチング素子）である。電力変換装置１００では、基板１０に実装された複数の素子１１がフルブリッジ接続されることによって、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路が構成されている。また、素子１１は、スイッチング動作を行うことにより発熱する。

図２に示すように、フレーム部材２０には、基板１０が取り付けられる。具体的には、図示しないネジなどの締結部材によって、基板１０は、フレーム部材２０にネジ止めされて取り付けられる。また、フレーム部材２０は、電力変換装置１００の内部をＺ１方向側（天面側）とＺ２方向側（底面側）とに区画するように構成されている。そして、基板１０は、フレーム部材２０のＺ１方向側に配置される。また、フレーム部材２０は、電力変換装置１００の側面部分を構成する。フレーム部材２０のＹ１方向側の側面部分にはコネクタ６０が配置される。また、フレーム部材２０のＹ２方向側の側面部分には冷却ファン５０が配置される。

また、図３および図４に示すように、フレーム部材２０は、冷却面２１を有する。冷却面２１は、フレーム部材２０の基板１０が配置される側（Ｚ１方向側）に設けられている。そして、冷却面２１は、素子１１を冷却する。具体的には、素子１１は、図示しない熱伝導シートなどの伝熱部材を介して冷却面２１と密着するように配置される。そして、素子１１は、冷却面２１を介してフレーム部材２０と熱交換することによって冷却される。

たとえば、複数の素子１１は、セラミック板等の絶縁板によって絶縁された状態で、接着部材によって冷却面２１に固定されていても良い。このような態様とすることによって、複数の素子１１をシリコングリース等の放熱部材を介して冷却面２１に固定する放熱構造の場合と比較して、放熱性能の向上を期待できる。また、上記態様を言い換えると、電力変換装置１００は、電力変換を行うための素子１１が実装される基板１０と、基板１０が取り付けられ、素子１１が絶縁板（伝熱部材）を介して接着部材によって固定される冷却面２１を含むフレーム部材２０と、を備える。そして、素子１１は、冷却面２１にセラミック等の絶縁板（伝熱部材）および接着部材を介して固定されている。

また、図４および図５に示すように、フレーム部材２０は、冷却フィン２２を有する。冷却フィン２２は、素子１１からの熱を放熱する。冷却フィン２２は、ＹＺ平面に沿うように配置された板状の部材である。また、冷却フィン２２は、フレーム部材２０のＺ２方向側に複数設けられている。冷却ファン５０からの冷却風によって、複数の冷却フィン２２は、外気と熱交換可能に構成されている。冷却フィン２２が外気と熱交換することによって、素子１１から伝熱したフレーム部材２０の熱が放熱される。フレーム部材２０は、たとえば、アルミニウム合金などの金属を切削加工（削り出し加工）することによって生成される。すなわち、フレーム部材２０では、冷却面２１と冷却フィン２２とが一体的に形成されている。

また、冷却フィン２２は、後述する冷却ファン５０が配置される上流側（Ｙ２方向側）の枚数よりも、下流側（Ｙ１方向側）の枚数が多くなるように設けられている。上流側（Ｙ２方向側）の冷却フィン２２は、基板１０に実装される素子１１が固定されるため高さ（Ｚ方向における大きさ）が高い。そして、下流側（Ｙ１方向側）の冷却フィン２２は、高さ（Ｚ方向における大きさ）が低い（図４参照）。このような態様とすることによって、高さが低い下流側（Ｙ２方向側）における冷却フィン２２の表面積の合計を大きくすることができる。たとえば、比較的Ｚ方向における高さの小さい素子１１を基板１０の上流側（Ｙ２方向側）に配置するとともに、図示しないトランスおよびリアクトルなどの磁気部品、または、コンデンサなどの比較的Ｚ方向における高さの大きい部品を基板１０の下流側（Ｙ１方向側）に配置する場合に、下流側（Ｙ１方向側）の放熱性能を向上させることができる。上記態様を言い換えると、電力変換装置１００は、基板１０が取り付けられ、基板１０の取り付け面（冷却面２１）に対向する裏面側（底面側）に冷却フィン２２が設けられるフレーム部材２０を備える。そして、高さが比較的低い冷却フィン２２の本数は、高さが比較的高い冷却フィン２２の本数よりも多い。なお、下流側（Ｙ１方向側）のＺ方向における高さが比較的低い冷却フィン２２のＸ方向における厚みは、上流側（Ｙ２方向側）の高さが比較的高い冷却フィン２２のＸ方向における厚みよりも、薄くても良い。

冷却ファン５０は、基板１０に実装された素子１１を冷却するための冷却風を送風する。具体的には、冷却ファン５０は、フレーム部材２０のＹ２方向側に２つ配置されている。そして、冷却ファン５０は、Ｙ２方向側から電力変換装置１００の外部の外気を取り込むとともに、フレーム部材２０の冷却フィン２２に対して冷却風を送風するように構成されている。冷却ファン５０からの冷却風は、フレーム部材２０のＺ２方向側の空間を流通することによって、複数の冷却フィン２２を冷却する。なお、冷却ファン５０の固定構造の詳細は後述する。

図２および図３に示すように、天板部材３０は、フレーム部材２０に取り付けられた状態の基板１０を覆うように配置される板金製の部材である。また、天板部材３０は、フレーム部材２０のＺ１方向側（天面側）において、ＸＹ平面に沿ってフレーム部材２０および基板１０を覆うように配置されている。また、天板部材３０は、板金をプレス加工することによって形成される。

そして、本実施形態では、板金製の天板部材３０は、天板折り曲げ部３１を有している。天板折り曲げ部３１は、コネクタ６０が配置される側（Ｙ１方向側）の天板部材３０の端部が、折り曲げられることによって設けられている。天板折り曲げ部３１は、ＸＺ平面に沿う平坦面を有する。具体的には、天板折り曲げ部３１は、板金製の板状の天板部材３０のＹ１方向側の端部がＺ２方向に沿って折り曲げられることによって形成される。また、天板折り曲げ部３１は、コネクタ６０の移動を抑制する。天板折り曲げ部３１によるコネクタ６０の移動の抑制の詳細（コネクタ６０の固定構造の詳細）は後述する。

底板部材４０は、天板部材３０と対向するように配置される板金製の部材である。底板部材４０は、フレーム部材２０のＺ２方向側（底面側）において、ＸＹ平面に沿って天板部材３０と対向した状態でフレーム部材２０を覆うように配置されている。また、底板部材４０は、フレーム部材２０のＺ２方向側の冷却フィン２２を覆うように配置されていることにより、冷却ファン５０からの冷却風をＹ１方向側へと流通させるガイドとして機能するように構成されている。

そして、本実施形態では、板金製の底板部材４０は、底板折り曲げ部４１を有している。底板折り曲げ部４１は、コネクタ６０が配置される側（Ｙ１方向側）の底板部材４０の端部が折り曲げられることによって設けられている。具体的には、底板折り曲げ部４１は、板金製の板状の底板部材４０のＹ１方向側の端部がＺ１方向に沿って折り曲げられることによって形成される。また、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６０の移動を抑制する。底板折り曲げ部４１によるコネクタ６０の移動の抑制の詳細（コネクタ６０の固定構造の詳細）は後述する。

また、図３、図６、および、図７に示すように、本実施形態では、板金製の底板部材４０は、通気孔４２を有する。通気孔４２は、底板部材４０のＹ１方向側に複数（４つ）設けられている。通気孔４２は、冷却ファン５０からの冷却風を外部に流通させるために設けられている。冷却ファン５０からの冷却風は、Ｙ２方向側から取り込まれて、フレーム部材２０のＺ２方向側をＹ１方向に向かって流通した後、通気孔４２から外部に吐き出される。

なお、本実施形態では、底板折り曲げ部４１は、底板部材４０のＹ１方向側の端部において、底板部材４０を階段状に２段階に折り曲げるようにして設けられている。そして、通気孔４２は、２段階に階段状に折り曲げられた底板部材４０の段差部分４３（図６および図７参照）に設けられている。具体的には、底板部材４０では、１段階目において、ＸＹ平面に沿う方向からＺ１方向側に斜めに折り曲げられたあと、再度ＸＹ平面に沿うように折り曲げられることによって段差部分４３が形成される。そして、２段階目において、コネクタ６０が配置されるフレーム部材２０のＹ１方向側の側面部分に沿うように、底板部材４０がＺ１方向に向かって略直角に折り曲げられることによって、底板折り曲げ部４１が設けられている。通気孔４２は、この斜めの１段階目の段差部分４３に設けられている。

図２に示すように、コネクタ６０は、３つのコネクタ６１、コネクタ６２、および、コネクタ６３を含む。本実施形態では、コネクタ６０（コネクタ６１～６２）は、電力変換装置１００の外部と基板１０とを電気的に接続する。なお、コネクタ６１は、特許請求の範囲における「第１コネクタ」の一例である。また、コネクタ６２は、特許請求の範囲における「第２コネクタ」の一例である。

具体的には、コネクタ６１は、バッテリ１０２からの直流電力を基板１０に供給するために設けられている入力用のコネクタである。たとえば、外部のハーネスなどの接続線材によって、バッテリ１０２とコネクタ６１とが接続される。そして、バッテリ１０２からの直流電力が、コネクタ６１を介して基板１０に入力される。また、コネクタ６２は、基板１０に実装された素子１１による電力変換動作によって変換された交流電力を外部の負荷１０３に供給するために設けられている出力用のコネクタである。たとえば、コネクタ６１と同様に、外部のハーネスなどの接続線材によって、負荷１０３とコネクタ６２とが接続される。そして、素子１１のスイッチング動作によって変換された交流電力が、コネクタ６２を介して基板１０から出力されて負荷１０３に供給される。

また、コネクタ６３は、素子１１による電力変換動作を制御する制御信号を基板１０に対して入力するために設けられた信号用コネクタである。たとえば、図示しない外部の操作部によって、電力変換装置１００から交流電力の出力を開始させる操作が受け付けられる。その場合に、コネクタ６３に接続された信号線からコネクタ６３を介して基板１０に電力変換動作を開始させるための制御信号が入力される。基板１０の素子１１は、コネクタ６３を介して入力された制御信号に基づいて電力変換動作を開始する。

（コネクタ固定構造）
図３および図７に示すように、本実施形態では、コネクタ６０（コネクタ６１～６３）は、基板１０に固定されている。たとえば、基板１０に設けられた孔部１０ａに対してコネクタ６１を固定するための脚部６１ａが挿入された状態で、コネクタ６１の接続端子が基板１０にはんだ付けされることによって、コネクタ６１が基板１０に電気的に接続された状態で固定されている。コネクタ６２も同様に、コネクタ６２に設けられた脚部６２ａが基板１０に設けられた孔部１０ａに挿入されることによって基板１０に固定されている。脚部６１ａおよび６２ａは、たとえば、爪部を有するスナップフィット構造である。また、コネクタ６３は、ネジなどの締結部材６３ａによって、基板１０に固定されている。なお、フレーム部材２０のＹ１方向側の側面部分にはコネクタ６１～６３を配置するための空間２３が設けられており、コネクタ６１～６３は、フレーム部材２０に対して直接的に固定されていない。

そして、図７～図９に示すように、電力変換装置１００では、基板１０に固定されているコネクタ６０（コネクタ６１～６３）は、コネクタ６０の移動に起因して基板１０に対して負荷（荷重）が加えられることによるはんだ不良および基板１０の反りなどの異常を抑制するために、天板部材３０および底板部材４０によって所定の範囲を超えて移動しないように構成されている。具体的には、本実施形態では、板金製の天板部材３０の天板折り曲げ部３１と、板金製の底板部材４０の底板折り曲げ部４１とが、コネクタ６０（コネクタ６１～６３）の各々と当接することによって、コネクタ６０（コネクタ６１～６３）の各々の移動を抑制するように構成されている。なお、以下の説明では、コネクタ６０のうちのコネクタ６１を例にして、コネクタ６０の固定構造について説明する。図７～図９では、コネクタ６１の移動を抑制する構造を図示しているが、コネクタ６２および６３においても同様の構造によって移動が抑制されるように構成されている。

図７および図８に示すように、本実施形態では、コネクタ６１は、天面側（Ｚ１方向側）に天板折り曲げ部３１が差し込まれる溝部６１ｂを有している。溝部６１ｂは、天板折り曲げ部３１がＺ方向に延びる面（ＸＺ平面）に沿って、コネクタ６１のＺ１方向側に設けられている。また、コネクタ６１は、底面側（Ｚ２方向側）に底板折り曲げ部４１が差し込まれる溝部６１ｃを有している。溝部６１ｃは、Ｚ１方向側の溝部６１ｂとは反対に、底板折り曲げ部４１がＺ方向に延びる面（ＸＺ平面）に沿って、コネクタ６１のＺ２方向側に設けられている。なお、溝部６１ｂおよび溝部６１ｃは、それぞれ、特許請求の範囲における「天板側溝部」および「底板側溝部」の一例である。

本実施形態では、天板折り曲げ部３１は、溝部６１ｂに差し込まれた状態で溝部６１ｂの内表面と当接することによって、底板部材４０と天板部材３０とが対向する方向（Ｚ方向）に沿ったコネクタ６１の移動を抑制する。具体的には、天板折り曲げ部３１は、Ｚ２方向側の端部が、溝部６１ｂの底部分（Ｚ２方向側の面）と当接することによってＺ１方向側へのコネクタ６１の移動を抑制するように構成されている。コネクタ６１をＺ１方向側へ移動させる負荷が加えられた場合に、天板折り曲げ部３１は、はんだ接合部の異常または基板１０の反りなどの異常が生じない所定の範囲を超えてコネクタ６１が移動しないように、Ｚ１方向側からコネクタ６１に当接するように構成されている。なお、天板折り曲げ部３１は、後述する底板折り曲げ部４１の凸部４１ａのように、Ｙ方向の幅を大きくする部分は設けられておらず、天板部材３０をＸＺ平面に沿う平坦面を有するように折り曲げることによって形成されている。また、天板折り曲げ部３１と溝部６１ｂとの間には隙間が設けられており、コネクタ６１に対して振動または負荷（荷重）などのコネクタ６１を移動させる力が加えられていない場合には、天板部材３０（天板折り曲げ部３１）は、コネクタ６１（溝部６１ｂ）と当接しないように構成されている。

また、本実施形態では、底板折り曲げ部４１は、溝部６１ｃに差し込まれた状態で溝部６１ｃの内表面と当接することによって、コネクタ６１の移動を抑制する。具体的には、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６１の溝部６１ｃに差し込まれる部分において、凸部４１ａを有する。凸部４１ａは、底板折り曲げ部４１のコネクタ６１に差し込まれる部分における厚み方向（Ｙ方向）に突出するように設けられている。底板折り曲げ部４１は、凸部４１ａが設けられることによって、底板折り曲げ部４１のコネクタ６１に差し込まれる部分における厚み方向（Ｙ方向）において、コネクタ６１の移動を抑制する。

詳細には、凸部４１ａは、底板折り曲げ部４１においてＸ方向に沿って２つずつ設けられている（図６参照）。また、凸部４１ａは、プレス加工による絞り加工によって形成されるビート（しぼり）である。凸部４１ａは、ＸＺ平面に沿って広がる底板折り曲げ部４１を、Ｙ１方向に押し出すようにして形成されている。また、凸部４１ａは、Ｘ方向に沿って延びる直線形状（角丸長方形状）を有している。そして、Ｙ方向におけるコネクタ６１の溝部６１ｃの幅Ｗ１（図７参照）は、凸部４１ａを含む底板折り曲げ部４１のＹ方向における幅Ｗ２（図７参照）よりも僅かに大きい。そして、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６１をＹ方向に沿って移動させる負荷が加えられた場合に、はんだ接合部の異常または基板１０の反りなどの異常が生じない所定の範囲を超えてコネクタ６１が移動しないように、凸部４１ａがコネクタ６１に当接するように構成されている。したがって、本実施形態では、電力変換装置１００は、底板折り曲げ部４１に設けられた凸部４１ａによって、Ｙ方向（底板折り曲げ部４１の厚み方向）におけるコネクタ６１の移動が抑制されるとともに、天板折り曲げ部３１によってＺ方向（底板部材４０と天板部材３０とが対向する方向）に沿ったコネクタ６１の移動が抑制されるように構成されている。なお、コネクタ６１に対して、振動または負荷（荷重）などのコネクタ６１を移動させる力が加えられていない場合には、天板部材３０（天板折り曲げ部３１）と同様に、底板部材４０（底板折り曲げ部４１）は、コネクタ６１（溝部６１ｃ）と当接しないように構成されている。

また、図８および図９に示すように、本実施形態では、コネクタ６１は、天板部材３０と底板部材４０とのそれぞれに向かって突出するコネクタ突出部６１ｄおよびコネクタ突出部６１ｅを有する。具体的には、コネクタ突出部６１ｄは、溝部６１ｂの底部分（Ｚ２方向側の面）のＸ方向における中央部分において、天板部材３０に向かってＺ１方向側に突出するように設けられている。また、コネクタ突出部６１ｅは、溝部６１ｃの底部分（Ｚ１方向側の面）のＸ方向における中央部分において、底板部材４０に向かってＺ２方向側に突出するように設けられている。

そして、本実施形態では、底板折り曲げ部４１は、凹状の切り欠き部４１ｂを有している。切り欠き部４１ｂは、コネクタ突出部６１ｅと当接することによって、底板折り曲げ部４１の厚み方向と、天板部材３０と底板部材４０とが対向する方向とに直交する方向（Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向）であるＸ方向におけるコネクタ６１の移動を抑制する。同様に、天板折り曲げ部３１は、凹状の切り欠き部３１ａを有している。切り欠き部３１ａは、コネクタ突出部６１ｄと当接することによって、Ｘ方向におけるコネクタ６１の移動を抑制する。すなわち、天板折り曲げ部３１および底板折り曲げ部４１は、コネクタ６１をＸ方向に沿って移動させる負荷が加えられた場合に、はんだ接合部の異常または基板１０の反りなどの異常が生じない所定の範囲を超えてコネクタ６１が移動しないように、切り欠き部３１ａおよび切り欠き部４１ｂが、それぞれ、コネクタ突出部６１ｄおよびコネクタ突出部６１ｅに当接するように構成されている。

なお、図３に示すように、天板折り曲げ部３１は、コネクタ６１～６３の各々に対応する３つの切り欠き部３１ａが設けられている。

また、図６および図９に示すように、底板折り曲げ部４１は、３つのコネクタ６１～６３の各々に対応するように３つ設けられている。そして、３つの底板折り曲げ部４１の各々に、３つのコネクタ６１～６３の各々に対応するように切り欠き部４１ｂが設けられている。そして、底板折り曲げ部４１の各々において、凸部４１ａは、Ｘ方向において、切り欠き部４１ｂの両側に１つずつ配置されている。

（冷却ファンの固定構造）
図３および図１０に示すように、本実施形態では、冷却ファン５０は、フレーム部材２０に対してネジなどの締結部材５０ａによりねじ止めされることによって締結固定されている。具体的には、冷却ファン５０は、フレーム部材２０のコネクタ６０が設けられているＹ１方向側の側面部分に対向するＹ２方向側の側面部分に設けられている。冷却ファン５０は略直方体形状を有する。また、冷却ファン５０は、四隅のうちの少なくとも対角線上の二隅において、フレーム部材２０に締結部材５０ａにより固定されている。また、板金製の底板部材４０は、Ｙ２方向側の端部が折り曲げられることによって、Ｙ２方向側から冷却ファン５０を覆うように冷却ファン側折り曲げ部４４を備えている。冷却ファン側折り曲げ部４４は、冷却ファン５０には固定されておらず、片持ち梁状の態様で設けられる。また、冷却ファン側折り曲げ部４４は、冷却ファン５０の締結部材５０ａを避けるように加工されている。具体的には、冷却ファン側折り曲げ部４４は、締結部材５０ａとの当接を抑制するように、締結部材５０ａ用の切り欠き部４４ａを有している。このような態様とすることによって、冷却ファン５０の稼働時の振動が冷却ファン側折り曲げ部４４（底板部材４０）に伝わることを抑制することができるので、冷却ファン５０が稼働することに起因する電力変換装置１００から発生する騒音が抑制される。上記態様を言い換えると、電力変換装置１００は、板金製の底板部材４０と、基板１０が取り付けられるフレーム部材２０と、基板１０に実装された素子１１を冷却するための冷却風を送風し、フレーム部材２０にネジなどの締結部材５０ａにより固定される冷却ファン５０と、を備える。そして、電力変換装置１００では、板金製の底板部材４０は、冷却ファン５０の締結部材５０ａの締結箇所を避けるように切り欠き部４４ａが設けられた冷却ファン側折り曲げ部４４を含む。

［本実施形態の構成の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、板金製の底板部材４０は、コネクタ６０（コネクタ６１～６３）が配置される側の端部において折り曲げられ、コネクタ６０と当接することによってコネクタ６０の移動を抑制する底板折り曲げ部４１を有する。これにより、基板１０にコネクタ６０を固定する場合に、ネジなどの締結部材を用いることなく、板金製の底板部材４０を折り曲げた底板折り曲げ部４１によってコネクタ６０の移動を抑制することができる。ここで、板金の折り曲げ加工（プレス加工）では、切削加工に比べて加工時間を短縮しながら精度よく加工することができるので、基板１０にコネクタ６０を固定する場合に、コネクタ６０の移動を抑制する構造を設けるための加工時間の増大を抑制することができる。その結果、装置構成が複雑化することを抑制することができるとともに、製造作業の作業時間の増大を抑制することができる。また、ネジなどの締結部材を用いてコネクタ６０を筐体（フレーム部材２０）に固定する場合に比べて、底板部材４０を折り曲げた底板折り曲げ部４１によってコネクタ６０の移動を抑制することができるので、部品点数の増加を抑制しながらコネクタ６０の移動を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、コネクタ６１（コネクタ６０）は、底板折り曲げ部４１が差し込まれる溝部６１ｃ（底板側溝部）を有しており、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６１の溝部６１ｃに差し込まれた状態で溝部６１ｃの内表面と当接することによってコネクタ６１の移動を抑制する。これにより、コネクタ６１の溝部６１ｃに底板折り曲げ部４１を差し込むことによって、コネクタ６１の移動を効果的に抑制することができる。その結果、コネクタ６１の移動に起因するはんだの割れなどの不良、または、基板１０の反りなどの異常を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６１の溝部６１ｃ（底板側溝部）に差し込まれる部分において、コネクタ６１の移動を抑制するように、底板折り曲げ部４１の厚み方向（Ｙ方向）に突出する凸部４１ａを有する。これにより、凸部４１ａを設けることによって、底板折り曲げ部４１の凸部４１ａがコネクタ６１と当接することによってコネクタ６１の移動をより効果的に抑制することができる。その結果、コネクタ６１の移動をより効果的に抑制することができるので、コネクタ６１の移動に起因するはんだの割れなどの不良、または、基板１０の反りなどの異常をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、天板部材３０は、コネクタ６０（コネクタ６１～６３）が配置される側の端部において折り曲げられた天板折り曲げ部３１を有し、コネクタ６１（コネクタ６０）は、天板折り曲げ部３１が差し込まれる溝部６１ｂ（天板側溝部）を有しており、天板折り曲げ部３１は、平坦面を有し、溝部６１ｂに差し込まれた状態で溝部６１ｂの内表面と当接することによって、コネクタ６１の移動を抑制する。これにより、底板折り曲げ部４１に設けられた凸部４１ａによってコネクタ６１の移動を抑制することに加えて、天板折り曲げ部３１によってコネクタ６１の移動をより一層効果的に抑制することができる。そのため、コネクタ６１に負荷が加えられた場合により一層効果的にコネクタ６１の移動を抑制することができるので、コネクタ６１の移動に起因するはんだの割れなどの不良、または、基板１０の反りなどの異常をより一層効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板１０が取り付けられるフレーム部材２０を備え、天板部材３０は、フレーム部材２０に取付けられた状態の基板１０を覆うように配置され、底板部材４０は、天板部材３０と対向した状態でフレーム部材２０を覆うように配置される。これにより、基板１０を固定するためのフレーム部材２０を切削加工による削り出しなどによって製造する場合にも、板金製の底板部材４０を折り曲げ加工することによって、フレーム部材２０ではなく底板部材４０によってコネクタ６０（コネクタ６１～６３）の移動を抑制することができる。そのため、基板１０を固定するフレーム部材２０を切削加工による削り出しなどによって設ける場合にも、フレーム部材２０を覆うように配置される底板部材４０によって、製造作業の作業時間の増大を抑制しながらコネクタ６０の移動を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板１０に実装された素子１１を冷却するための冷却風を送風する冷却ファン５０を備え、底板部材４０は、冷却ファン５０からの冷却風を外部に流通させるための通気孔４２を有する。これにより、底板部材４０を折り曲げることによってコネクタ６０（コネクタ６１～６３）の移動を抑制する底板折り曲げ部４１を設ける場合にも、通気孔４２を設けることによって底板部材４０の折り曲げられた部分が冷却風の流路を塞ぐことを抑制することができる。そのため、コネクタ６０の移動を抑制するために底板部材４０を折り曲げる場合にも、冷却ファン５０による冷却効率が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６０（コネクタ６１～６３）が配置される側の端部において底板部材４０を階段状に折り曲げるようにして設けられており、通気孔４２は、階段状に折り曲げられた底板部材４０の段差部分４３に設けられている。これにより、階段状に折り曲げられた底板部材４０の段差部分４３に通気孔４２を設けることによって、より大きい開口面積を有する通気孔４２を設けることができる。そのため、底板部材４０の折り曲げられた部分が冷却風の流路を塞ぐことをより抑制することができる。その結果、冷却ファン５０による冷却効率の低下をより抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、コネクタ６１（コネクタ６０）は、底板部材４０側に向かって突出するコネクタ突出部６１ｅを有し、底板折り曲げ部４１は、コネクタ突出部６１ｅと当接することによって、底板折り曲げ部４１の厚み方向と、天板部材３０と底板部材４０とが対向する方向とに直交する方向（Ｘ方向）におけるコネクタ６１の移動を抑制する凹状の切り欠き部４１ｂを有している。これにより、コネクタ突出部６１ｅと底板折り曲げ部４１の切り欠き部４１ｂとによって、底板折り曲げ部４１の厚み方向と、天板部材３０と底板部材４０とが対向する方向と、に直交する方向（Ｘ方向）におけるコネクタ６１の移動を抑制することができる。その結果、切り欠き部４１ｂがコネクタ突出部６１ｅと当接することによって、コネクタ６１の移動をより抑制することができるので、コネクタ６１の移動に起因するはんだの割れなどの不良、または、基板１０の反りなどの異常をより抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、コネクタ６０は、車両１０１に搭載されている外部のバッテリ１０２からの直流電力を基板１０に供給するためのコネクタ６１（第１コネクタ）と、基板１０に実装された素子１１による電力変換動作によって変換された交流電力を外部の負荷１０３に供給するためのコネクタ６２（第２コネクタ）と、を含み、底板折り曲げ部４１は、コネクタ６１およびコネクタ６２の各々と当接することによってコネクタ６１およびコネクタ６２の各々の移動を抑制する。これにより、車両１０１の移動などに起因して電力変換装置１００に振動が加えられた場合にも、底板折り曲げ部４１によって、コネクタ６１およびコネクタ６２の移動を効果的に抑制することができる。

［電力変換装置の製造方法］
次に、図３および図１１を参照して、本実施形態による電力変換装置１００の製造方法について説明する。

まず、ステップＳ１において、板金製の天板部材３０および底板部材４０が、プレス加工により形成される。

具体的には、図３に示すように、基板１０の天面側（Ｚ１方向側）に配置される板金製の天板部材３０のコネクタ６０が配置される側（Ｙ１方向側）の端部がプレス加工によって折り曲げられて、天板折り曲げ部３１が形成される。また、基板１０の底面側（Ｚ２方向側）に配置される板金製の底板部材４０のコネクタ６０が配置される側（Ｙ１方向側）の端部がプレス加工によって折り曲げられて、底板折り曲げ部４１が形成される。

次に、ステップＳ２において、装置外部と電力変換を行うための素子１１が実装された基板１０とを電気的に接続するためのコネクタ６０（コネクタ６１～６３）が、基板１０に固定される。同様に、基板１０に複数の素子１１を含む回路構成が実装される。

次に、ステップＳ３において、削り出し加工によって形成されたフレーム部材２０に基板１０が取り付けられる。

次に、ステップＳ４において、板金製の天板部材３０が、フレーム部材２０に取り付けられた状態の基板１０の天面側（Ｚ１方向側）を覆うように配置される。

次に、ステップＳ５において、板金製の底板部材４０が、天板部材３０と対向した状態で、フレーム部材２０の底面側（Ｚ２方向側）を覆うように配置される。具体的には、底板部材４０の折り曲げられた底板折り曲げ部４１がコネクタ６０（コネクタ６１～６３）と当接することによってコネクタ６０の移動を抑制するように、天板部材３０と対向するように板金製の底板部材４０が配置される。

なお、ステップＳ４における天板部材３０を配置する工程と、ステップＳ５における底板部材４０を配置する工程とは、いずれの工程を先に行ってもよい。

［本実施形態の電力変換装置の製造方法の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態による電力変換装置１００の製造方法では、上記のように、基板１０の底面側に配置される板金製の底板部材４０のコネクタ６０が配置される側の端部をプレス加工によって折り曲げる工程（ステップＳ１）と、底板部材４０の折り曲げられた底板折り曲げ部４１がコネクタ６０と当接することによってコネクタ６０の移動を抑制するように、天板部材３０と対向するように板金製の底板部材４０を配置する工程（ステップＳ５）と、を備える。これにより、基板１０にコネクタ６０を固定する場合に、ネジなどの締結部材を用いることなく、板金製の底板部材４０を折り曲げた底板折り曲げ部４１によってコネクタ６０の移動を抑制することができる。ここで、板金の折り曲げ加工（プレス加工）では、切削加工に比べて加工時間を短縮しながら精度よく加工することができるので、基板１０にコネクタ６０を固定する場合に、コネクタ６０の移動を抑制する構造を設けるための加工時間の増大を抑制することができる。その結果、装置構成が複雑化することを抑制することができるとともに、製造作業の作業時間の増大を抑制することが可能な電力変換装置１００の製造方法を提供することができる。また、ネジなどの締結部材を用いてコネクタ６０を筐体（フレーム部材２０）に固定する場合に比べて、底板部材４０を折り曲げた底板折り曲げ部４１によってコネクタ６０の移動を抑制することができるので、部品点数の増加を抑制しながらコネクタ６０の移動を抑制することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、コネクタ６１（コネクタ６０）が底板折り曲げ部４１が差し込まれる溝部６１ｃを有している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コネクタ６０に溝部６１ｃが設けられておらず、コネクタ６０の底面（Ｚ２方向側の面）に底板折り曲げ部４１が当接するようにしてもよい。また、底板折り曲げ部４１側に溝部を設けるとともに、コネクタ６０側に設けられた凸部を底板折り曲げ部４１側の溝部に挿入するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、底板折り曲げ部４１に凸部４１ａが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、底板折り曲げ部４１を、凸部４１ａを設けずに平坦面を有するように形成してもよい。また、底板折り曲げ部４１の全体の幅（厚み）を大きくするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、天板部材３０が、平坦面を有する天板折り曲げ部３１を有しており、底板部材４０が、凸部４１ａが設けられた底板折り曲げ部４１を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、天板部材３０に、凸部を有する天板折り曲げ部３１を設けるとともに、底板部材４０に、平坦面を有する（凸部４１ａを有していない）底板折り曲げ部４１を設けるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、天板部材３０と底板部材４０とが、基板１０が取り付けられるフレーム部材２０を挟み込むように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、天板部材３０および底板部材４０に加えて、側面部分を構成する側板部材を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、冷却風を送風する冷却ファン５０を備え、底板部材４０に冷却ファン５０からの冷却風を流通させるための通気孔４２が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷却ファン５０を設けないようにしてもよい。また、底板部材４０ではなく、側面部分を構成するフレーム部材２０に通気孔を設けてもよい。

また、上記実施形態では、底板部材４０を階段状に折り曲げることによって底板折り曲げ部４１を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、底板部材４０を１度折り曲げることによって底板折り曲げ部４１を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、コネクタ６１は、天板部材３０と底板部材４０とのそれぞれに向かって突出するコネクタ突出部６１ｄおよびコネクタ突出部６１ｅを有するとともに、天板折り曲げ部３１および底板折り曲げ部４１が、それぞれ、切り欠き部３１ａおよび切り欠き部４１ｂを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、天板部材３０および底板部材４０に切り欠き部３１ａおよび切り欠き部４１ｂを設けないようにしてもよい。また、天板折り曲げ部３１および底板折り曲げ部４１のいずれか一方のみに切り欠き部３１ａ（切り欠き部４１ｂ）を設けるようにしてもよい。また、天板折り曲げ部３１および底板折り曲げ部４１に対して２つ以上の切り欠き部３１ａ（切り欠き部４１ｂ）が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、電力変換装置１００を、車両１０１に搭載されているバッテリ１０２からの直流電力を変換するインバータ装置である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置１００は、交流電源からの交流電力を変換して出力するインバータ装置であってもよい。

また、上記実施形態では、底板折り曲げ部４１をプレス加工することによって、直線状に絞り加工されたビートである凸部４１ａが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、底板折り曲げ部４１の一部の肉厚を大きくすることによって、凸部４１ａを設けるようにしてもよい。また、凸部４１ａの形状は、直線状ではなく円形などでもよい。

１０ 基板
１１ 素子（電子部品）
２０ フレーム部材
３０ 天板部材
３１ 天板折り曲げ部
４０ 底板部材
４１ 底板折り曲げ部
４１ａ 凸部
４１ｂ 切り欠き部
４２ 通気孔
４３ 段差部分
５０ 冷却ファン
６０ コネクタ
６１ コネクタ（第１コネクタ）
６１ｂ 溝部（天板側溝部）
６１ｃ 溝部（底板側溝部）
６１ｅ コネクタ突出部
６２ コネクタ（第２コネクタ）
１００ 電力変換装置
１０１ 車両
１０２ バッテリ
１０３ 負荷

Claims (6)

1. 冷却風を送風する冷却ファンと、
   前記冷却ファンが取り付けられるフレーム部材と、
   前記フレーム部材を覆うように配置される板金製の天板部材と、
   前記天板部材と対向し、前記フレーム部材を覆うように配置される板金製の底板部材と、を備え、
   前記フレーム部材は、電力変換を行うための素子からの熱を放熱する第１の冷却フィンと、前記天板部材と前記底板部材とが対向する高さ方向における大きさが前記素子よりも大きい電子部品を冷却するための第２の冷却フィンとを含み、
   前記第１の冷却フィンは、前記第２の冷却フィンよりも前記高さ方向における大きさが大きく、
   前記第１の冷却フィンは、前記底板部材から離間しているとともに、前記第２の冷却フィンは前記底板部材と接触している、電力変換装置。
2. 前記第１の冷却フィンおよび前記第２の冷却フィンは、板状であり、
   前記第１の冷却フィンの板厚は、前記第２の冷却フィンの板厚よりも大きい、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第１の冷却フィンは、前記第２の冷却フィンよりも前記冷却ファンの近くに設けられている、請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１の冷却フィンおよび前記第２の冷却フィンは、複数ずつ設けられており、
   前記第２の冷却フィンの個数は、前記第１の冷却フィンの個数より多い、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記フレーム部材は、前記天板部材と対向し、前記素子および前記電子部品が配置される冷却面を有し、
   前記第１の冷却フィンおよび前記第２の冷却フィンは、前記フレーム部材の前記底板部材側に配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 冷却風を送風する冷却ファンと、
   前記冷却ファンが取り付けられるフレーム部材と、を備え、
   前記フレーム部材は、
   板金製の天板部材と、前記天板部材と対向するように配置される板金製の底板部材とに覆われるように配置され、
   第１の電子部品からの熱を放熱する第１の冷却フィンと、前記天板部材と前記底板部材とが対向する高さ方向における大きさが前記第１の電子部品よりも大きい第２の電子部品を冷却するための第２の冷却フィンとを含み、
   前記第１の冷却フィンは、前記第２の冷却フィンよりも前記高さ方向における大きさが大きく、
   前記第１の冷却フィンは、前記底板部材から離間しているとともに、前記第２の冷却フィンは前記底板部材と接触している、電子部品の冷却構造。

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