JPH0992992A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱性電気部品から他の電気部品への熱によ
る悪影響を極力回避することができて、機器の小形化を
図る。 【解決手段】 筐体２１に、発熱性電気部品であるパワ
ートランジスタ３０を配設する第１の領域２４と、コン
デンサ２５及びリレー２６を配設する第２の領域２５
と、ドライブ基板などを配設する第３の領域とを仕切る
仕切り部２２，２３を一体に設ける。また、筐体２１に
は、パワートランジスタ３０、コンデンサ２５及びリレ
ー２６が接続される部品接続部２８を有する配線用導体
２７をインサート成形により設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筐体の内部に、使
用中に発生する熱量が多い発熱性電気部品とそれ以外の
他の電気部品とを配設して構成される電気機器に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えばインバータ回路
を備えた電気機器の従来構成を図９に示す。筐体１は熱
可塑性樹脂により形成されていて、これの内部に、イン
バータ回路の中で最も発熱量の大きな発熱性電気部品と
して、例えばパワートランジスタ２が配設されている。
このパワートランジスタ２は、その温度上昇を抑制して
破損の防止や長期信頼性を確保するために、裏面の放熱
面に冷却フィン３がねじ４により取り付けられていて、
この冷却フィン３を筐体１にねじ４により取り付けるこ
とによって筐体１内に配設されている。

【０００３】パワートランジスタ２の主回路用の電極部
２ａは、大電流基板を用いたドライブ基板５にねじの締
め付けにより接続され、また、パワートランジスタ２の
制御用の電極部２ｂは、上記ドライブ基板５にコネクタ
６により接続されている。そのドライブ基板５には、主
回路の平滑用のコンデンサ７、リレー８、電源接続部９
等が実装されている。また、ドライブ基板５は、コネク
タ１０を介して、ユーザー（客先）の操作部と一体とな
った制御基板１１とも接続されている。そして、筐体１
の正面側（図９中右側）には、機器の安全を確保するた
めに正面カバー１２が装着され、筐体１の背面側（図９
中左側）には、本機器をユーザーの装置に取り付けるた
めの背面板１３がねじ４により取り付けられている。

【０００４】ところで、この種の電気機器においては、
近年、機器の小形化に伴い、パワートランジスタ及びこ
れを駆動するためのドライブ回路や保護回路をワンパッ
ケージに収納し、パワートランジスタ周辺の小形化を図
ったり、主回路配線部分の空間スペースを削減して一層
コンパクト化するために、大電流基板や回路基板を用い
て配線相互間及び配線と電気部品間の絶縁ギャップを最
小として、機器の小形化が図られている。

【０００５】しかしながら、さらに機器の小形化を図る
ためには、上記したような各部品の集約やスペースの有
効活用も必要であるが、機器内部に使用しているパワー
トランジスタなどの発熱性電気部品から発生する熱をい
かに効果的に機器外部へ放出させて機器内部の温度上昇
を抑制するか、また自己発熱する発熱性電気部品の温度
上昇をどのようにして低く抑制するかが問題となってい
る。

【０００６】図９の従来構成のものの場合、パワートラ
ンジスタ２で発生した熱のほとんどは裏面から冷却フィ
ン３へ伝達されて放出されるが、パワートランジスタ２
の樹脂パッケージ表面からも機器内部に放熱される。こ
のとき、パワートランジスタ２の電極２ａ，２ｂが接続
されたドライブ基板５は、パワートランジスタ２と非常
に近い距離に配置されているため、そのパワートランジ
スタ２から放出される熱の影響を受けることになる。こ
のため、ドライブ基板５の温度は上昇し、このドライブ
基板５上に実装された電気部品もその熱の影響を受ける
ことになるため、温度条件の厳しい環境でそれらドライ
ブ基板５自身や実装部品を使用せざるを得ない状況であ
った。また、ドライブ基板５自身や実装部品の周囲温度
をいくらかでも低く抑制するために、ドライブ基板５の
実装密度を低く抑えたり、実装部品間の距離を取って空
気の流れを良くするなどの対応策も行っていた。上記し
たような事情から、機器の小形化は機器内部に発生する
熱をどのようにして機器外部に放出させるかという問題
でもあった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、発熱性電気部品
から他の電気部品への熱による悪影響を極力回避するこ
とができて、機器の小形化を図ることができる電気機器
を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、合成樹脂製の筐体の内部に、使用中に
発生する熱量が多い発熱性電気部品とそれ以外の他の電
気部品とを配設して構成される電気機器において、前記
筐体に、前記発熱性電気部品を配設する領域と他の電気
部品を配設する領域とを仕切る仕切り部を一体に設ける
と共に、前記発熱性電気部品が接続される部品接続部を
有する配線用導体をインサート成形により設けたことを
特徴とするものである。

【０００９】上記した構成によれば、発熱性電気部品を
配設する領域と他の電気部品を配設する領域との間を仕
切り部により仕切ることにより、発熱性電気部品の熱が
他の電気部品側へ伝わり難くなる。また、発熱性電気部
品を他の電気部品と分離して配設するため、その発熱性
電気部品を自然冷却や強制冷却しやすい構造とすること
が可能となり、発熱性電気部品にとっても放熱特性を良
くすることが可能になる。

【００１０】さらに、筐体に配線用導体をインサート成
形し、この配線用導体の部品接続部に電流容量の大きな
発熱性電気部品を接続するようにしたことにより、高価
な大電流基板を用いる必要をなくすことができるように
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をインバータ回路を
備えた電気機器に適用した第１実施例について、図１及
び図２を参照して説明する。この機器の筐体２１は、合
成樹脂のうち熱可塑性樹脂、例えばポリエーテルイミド
を主体にして形成されている。この筐体２１には仕切り
部２２及び２３が一体に設けられていて、筐体２１の内
部が、図２に示すように、これら仕切り部２２及び２３
により第１，第２及び第３の領域２４，２５及び２６に
仕切られている。

【００１２】また、筐体２１には、複数の配線用導体２
７がインサート成形により設けられている。これら配線
用導体２７は、筐体２１を成形する前に予め金属導体を
必要な形状にカット及び曲げなどの加工を行い、これを
成形用の金型にセットして、筐体２１の成形時にインサ
ート成形したものである。配線用導体２７は筐体２１の
後部壁２１ａ及び仕切り部２２にわたって配置されてお
り、この配線用導体２７には、後部壁２１ａ及び仕切り
部２２部分に部品接続部２８が設けられていると共に、
後部壁２１ａの下部に電源接続部２９が設けられてい
る。これら部品接続部２８及び電源接続部２９部分に
は、部品接続用の穴が形成されている。

【００１３】筐体２１のうち第１の領域２４には、イン
バータ回路の中で最も発熱量の大きな発熱性電気部品と
して、例えばパワートランジスタ３０が配設されてい
る。このパワートランジスタ３０は、裏面の放熱面に冷
却フィン３１が取り付けられていて、この冷却フィン３
１を筐体２１の外部に臨ませた状態で筐体２１内に配設
されている。

【００１４】パワートランジスタ３０の主回路用の電極
部（エミッタ、コレクタ）３０ａは、仕切り部２２にお
いて配線用導体２７の部品接続部２８にそれぞれねじ３
２により接続され、また、制御用の電極部（ベース）３
０ｂにはプリント回路フィルム３３が接続されている。
プリント回路フィルム３３は、仕切り部２２に形成され
た開口部３４に挿通されて第３の領域２６に導出されて
おり、ここでこの第３の領域２６に配設されたドライブ
基板３５に接続されている。このドライブ基板３５は、
ユーザー（客先）の操作部と一体となった制御基板３６
とも接続されている。

【００１５】筐体２１の第２の領域２５には、主回路の
平滑用のコンデンサ３７及びリレー３８が配設されてい
る。このうちコンデンサ３７は、配線用導体２７の部品
接続部２８にねじ３２により接続されている。また、リ
レー３８は、図示はしないが、配線用導体２７の部品接
続部２８にハンダ付けにより接続されている。そして、
筐体２１の正面側（図１中右側）には、機器の安全を確
保するために正面カバー３９が装着されている。正面カ
バー３９の下部には、ユーザー側の接続線（図示せず）
を挿通するための開口部３９ａが形成されている。その
接続線は、電源接続部２９及び制御基板３６の回路など
に接続される。

【００１６】上記した実施例によれば、発熱性電気部品
であるパワートランジスタ３０を配設する第１の領域２
４と他の電気部品を配設する第２及び第３の領域２５及
び２６との間を仕切り部２２により仕切るようにしたこ
とにより、パワートランジスタ３０の熱が他の電気部品
側へ伝わり難くできる。しかもこの場合、コンデンサ３
７及びリレー３８を配設した第２の領域２５と、ドライ
ブ基板３５及び制御基板３６を配設した第３の領域２６
との間を仕切り部２３により仕切っているので、コンデ
ンサ３７及びリレー３８から発生する熱がドライブ基板
３５及び制御基板３６側に伝わることも防止できる。こ
れに伴い、機器を小形化する上で常に問題となってい
た、発熱性電気部品の他の電気部品への熱の悪影響を極
力回避することが可能となり、放熱及び対流を考慮した
電気部品相互間の空間スペースを削減することが可能と
なる。

【００１７】また、パワートランジスタ３０（発熱性電
気部品）を他の電気部品と分離して配設するようにして
いるため、機器内部の特にドライブ基板３５や制御基板
３６へのゴミの落下や侵入などを考慮する必要がなく、
そのパワートランジスタ３０を自然冷却や強制冷却しや
すい構造とすることが可能となり、パワートランジスタ
３０にとっても放熱特性を良くすることが可能になる。

【００１８】さらに、筐体２１に配線用導体２７をイン
サート成形し、この配線用導体２７の部品接続部２８に
電流容量の大きなパワートランジスタ３０、コンデンサ
３７及びリレー３８を接続するようにしたことにより、
高価な大電流基板を用いる必要をなくすことができるよ
うになる。従って、他の電流容量の小さな弱電回路部分
は、コストの低い普通のプリント基板、例えば基板材と
してガラス布エポキシを用いたＦＲ−４基板（ＦＲ−４
はＮＥＭＡ（米国電気製造業者協会）記号）で対応する
ようにすれば、回路基板の小形化とコストの低減を図る
ことができるようになる。

【００１９】図３は本発明の第２実施例を示したもので
あり、この第２実施例は上記した第１実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、筐体２１における後部壁２
１ａに、後面が開放して第２の領域２５内へ窪む収容凹
部４０ａを設け、この収容凹部４０ａ内に、コンデンサ
４０を収容するように配設している。このコンデンサ４
０は、パワートランジスタ３０よりは発熱量が小さいも
のの、使用中に発熱するものであり、本実施例において
は発熱性電気部品を構成しており、この場合、後面が筐
体２１の外部に臨むように配設されている。この第２実
施例によれば、特に、コンデンサ４０の放熱性を一層向
上できると共に、そのコンデンサ４０の熱がリレー３８
側にほとんど伝達されないようになる利点がある。

【００２０】図４は本発明の第３実施例を示したもので
あり、この第３実施例は上記した第１実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、配線用導体２７の電源接続
部４１は、筐体２１の後部壁２１ａの背面において接続
線（図示せず）を接続できるように設けていると共に、
バーリング加工による筒部４１ａの深さが深くなるよう
にしている。

【００２１】この場合、電源接続部４１に接続する接続
線を、筐体２１の背面において接続することができる。
また、その接続線は、電源接続部４１に対してねじによ
る接続ではなく、例えば挿入ジャック（図示せず）を挿
入することによって接続できるようになっている。

【００２２】ところで、従来の機器では、電源接続部と
しては、大電流基板の場合には平面的な配置、回路基板
の場合には立体的に構成することはできるが、いずれの
場合においても、筐体内の一部品という存在から、機器
の強度や部品のレイアウトなどの制約を受け、電源接続
部の配置位置は機器の下部あるいは上部という位置に限
定されていた。

【００２３】この点、本実施例においては、電源接続部
４１を筐体２１にインサート成形した配線用導体２７に
設けるようにしているので、電源接続部４１を筐体２１
にあって任意の位置、例えば背面に設けることが可能と
なる。特に、電源接続部４１を筐体２１の背面に設けた
場合には、機器の取付スペースの縮小が可能となる。ま
た、電源接続部４１を、例えば筐体２１の下部の全面に
わたって設けるようにした場合には、電源接続部４１を
配置する領域の幅方向を小さくすることができ、これに
伴い機器の幅方向の小形化が可能となる。

【００２４】図５及び図６は本発明の第４実施例を示し
たものであり、この第４実施例は上記した第１実施例と
は次の点が異なっている。すなわち、筐体４２の下部に
配線用導体２７がインサート成形された仕切り部４３が
設けられており、この仕切り部４３の下部に設けられた
押え部４４と、冷却フィン３１との間にパワートランジ
スタ３０が配設されている。パワートランジスタ３０の
主回路用の電極部３０ａは、配線用導体２７の部品接続
部２８にハンダ付けにより接続されていると共に、コネ
クタ４５によりドライブ基板３５に接続されている。

【００２５】この場合、筐体４２を冷却フィン３１にね
じ４６により固定する際に、パワートランジスタ３０を
押え部４４により冷却フィン３１側に押えて固定するこ
とにより、パワートランジスタ３０の放熱面を冷却フィ
ン３１に圧接させるようにしている。なお、パワートラ
ンジスタ３０の放熱面と冷却フィン３１との間には、絶
縁シート４７が配置されている。また、筐体４２の仕切
り部４３と冷却フィン３１との間には、通風部４８が形
成されている。

【００２６】ところで、従来の機器では、複数のパワー
トランジスタを大電流基板や回路基板に接続する場合、
そのパワートランジスタを冷却フィンへ取り付ける際
に、パワートランジスタの主回路用電極の全てを前記大
電流基板や回路基板の取付孔に合うようにする必要があ
り、このため複数のパワートランジスタの取付位置精度
は大変重要であった。従って、作業効率を向上させるた
めに前記複数のパワートランジスタを冷却フィンへ取り
付ける時には、位置決め用の治具を使用したり、複数の
パワートランジスタを大電流基板や回路基板に取り付け
た後で冷却フィンに取り付けられるように、大電流基板
や回路基板にはねじを通す孔が必要であった。パワート
ランジスタが、これの放熱面が素子電極部の一部となる
ディスクリートタイプの場合には、ねじの締め付けによ
り冷却フィンへの固定は素子の電極部と冷却フィンとの
間の絶縁ギャップが確保できないため、従来では図１０
に示すように、パワートランジスタ２を冷却フィン３に
固定するために取付板１４を使用する必要があった。

【００２７】この点、本実施例においては、筐体４２を
冷却フィン３１に固定する際に、パワートランジスタ３
０をハンダ付けにより接続した配線用導体２７を有する
押え部４４により、そのパワートランジスタ３０を冷却
フィン３１に押し付けて固定することができるため、パ
ワートランジスタ３０を冷却フィン３１にねじにより締
め付け固定しなくても圧接された状態となり、従来と同
様の放熱効果を期待することができると共に、組立て時
に位置決め精度を考慮する必要がなく、作業を簡単に行
うことができるようになる。

【００２８】また、筐体４２にインサート成形された配
線用導体２７にパワートランジスタ３０の電極部３０ａ
をハンダ付けする際に、筐体４２とパワートランジスタ
３０の高さ調整用のために治具が必要となるが、図１０
に示すような取付板１４が不要となり、冷却フィン３１
の小形化と取付板１４のコストを削減することが可能と
なる。さらに、通風部４８を設けることにより、パワー
トランジスタ３０に風を当てることが可能となり、パワ
ートランジスタ３０の温度上昇を低く抑制することもで
きる。

【００２９】図７は本発明の第５実施例を示したもので
あり、この第５実施例は上記した第１実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、筐体２１を成形する前に、
筐体２１の第３の領域２６となる部分において、配線用
導体２７に、予め検出用或いは保護用の抵抗器４９をハ
ンダ付けしておき、この状態で配線用導体２７をインサ
ート成形するように筐体２１を成形するようにしてい
る。なお、成形の際に、抵抗器４９の出力信号ピン４９
ａ部分に成形の樹脂が付着しないようにしている。そし
て、成形後の筐体２１にドライブ基板３５をねじ５０止
めする際に、抵抗器４９の出力信号ピン４９ａをドライ
ブ基板３５にハンダ付けする。なお、この場合、筐体２
１には、ドライブ基板３５をねじ止めするための基板取
付用ボス５１が設けられている。

【００３０】この場合、配線用導体２７を流れる電流に
基づき抵抗器４９の両端に発生する電圧を検出し、これ
に基づきユーザーの負荷状態を検出したり、或いは、ユ
ーザー側の過負荷に対して機器の保護などを行う。

【００３１】上記した本実施例によれば、配線用導体２
７に接続した抵抗器４９をドライブ基板３５に接続する
ことにより、その配線用導体２７を介して検出できる機
器の運転状態を、外部に別部品を接続して検出する必要
がなく、簡単にドライブ基板３５に入力することができ
る。また、筐体２１への後付け部品を削減できて、組立
て性の向上を図ることができると共に、後付け部品の配
線用導体２７に必要な絶縁ギャップを確保する必要がな
く、機器内部の部品のための絶縁ギャップを削減するこ
とができ、これによっても機器の小形化を図ることがで
きる。

【００３２】図８は本発明の第６実施例を示したもので
あり、この第６実施例は上記した第５実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、筐体２１において、第３の
領域２６となる部分の表面に、ドライブ基板に代えて、
印刷による回路パターン５２を設けると共に、この回路
パターン５２を設けた部分に電気部品５３を実装して弱
電回路５４を形成している。また、パワートランジスタ
３０の制御用電極３０ｂに対応した部分の仕切り部２２
には、その電極３０ｂを接続するスルーホールを設け、
この部分をハンダ付けすることにより、電極３０ｂと弱
電回路５４とを接続している。

【００３３】上記した実施例によれば、次のような利点
がある。すなわち、従来では、主回路用の配線と弱電回
路を大電流基板または回路基板で対応していたが、本実
施例では、これら主回路用の配線と弱電回路５４を筐体
２１のみで対応することが可能になり、大電流基板また
は回路基板を削減することが可能になる。これに伴い、
機器内部の部品点数が少なくなり、機器の小形化と組立
て性の向上を図ることができるようになる。また、筐体
２１にインサート成形された配線用導体２７と、弱電回
路５４とを導電性部品等を用いて接続することにより、
配線用導体２７を介して検出される信号を非常に短距離
で弱電回路５４に伝達して処理することが可能になり、
その信号処理に関し、特にノイズに対する強化を図るこ
ともできる利点がある。

【００３４】なお、本発明は、インバータ回路を備えた
電気機器に限られず、筐体内に発熱性電気部品と他の電
気部品とを配設して構成される電気機器であれば、他の
機器にも適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載の電気機器によれば、発
熱性電気部品を配設する領域と他の電気部品を配設する
領域との間を仕切り部により仕切ることにより、発熱性
電気部品から他の電気部品への熱による悪影響を極力回
避することができて、機器の小形化を図ることができ
る。また、発熱性電気部品を自然冷却や強制冷却しやす
い構造とすることが可能となり、発熱性電気部品にとっ
ても放熱特性を良くすることが可能になる。さらに、筐
体に配線用導体をインサート成形し、この配線用導体の
部品接続部に電流容量の大きな発熱性電気部品を接続す
るようにしたことにより、高価な大電流基板を用いる必
要をなくすことができ、コストを低減できるようにな
る。

【００３６】請求項２に記載の電気機器によれば、発熱
性電気部品の放熱性を一層良くすることができる。請求
項３に記載の電気機器によれば、筐体にインサート成形
される配線用導体に電源接続部を設けるようにしたこと
により、その電源接続部を筐体にあって任意の位置、例
えば背面に設けることが可能となる。

【００３７】請求項４に記載の電気機器によれば、発熱
性電気部品を押さえ付けるための専用の押え部材を別途
必要としない。請求項５に記載の電気機器によれば、配
線用の基板を削減することが可能になり、これに伴い、
機器内部の部品点数が少なくなり、機器の小形化と組立
て性の向上を図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断側面図

【図２】正面カバーを外した状態の正面図

【図３】本発明の第２実施例を示す縦断側面図

【図４】本発明の第３実施例を示す縦断側面図

【図５】本発明の第４実施例を示す要部の破断斜視図

【図６】要部の縦断側面図

【図７】本発明の第５実施例を示す要部の破断斜視図

【図８】本発明の第６実施例を示す要部の破断斜視図

【図９】従来構成を示す図１相当図

【図１０】異なる従来構成を示す図６相当図

【符号の説明】

２１は筐体、２２，２３は仕切り部、２４，２５，２６
は第１、第２、第３の領域、２７は配線用導体、２８は
部品接続部、２９は電源接続部、３０はパワートランジ
スタ（発熱性電気部品）、３１は冷却フィン、３５はド
ライブ基板、３７はコンデンサ（電気部品）、３８はリ
レー（電気部品）、４０はコンデンサ（発熱性電気部
品）、４０ａは収容凹部、４１は電源接続部、４２は筐
体、４３は仕切り部、４４は押え部、５２は回路パター
ン、５３は電気部品である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂製の筐体の内部に、使用中に発
   生する熱量が多い発熱性電気部品とそれ以外の他の電気
   部品とを配設して構成される電気機器において、 前記筐体に、前記発熱性電気部品を配設する領域と他の
   電気部品を配設する領域との間を仕切る仕切り部を一体
   に設けると共に、前記発熱性電気部品が接続される部品
   接続部を有する配線用導体をインサート成形により設け
   たことを特徴とする電気機器。
2. 【請求項２】 発熱性電気部品を、筐体の外部に臨む状
   態で配設したことを特徴とする請求項１記載の電気機
   器。
3. 【請求項３】 配線用導体に電源接続部を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の電気機器。
4. 【請求項４】 筐体の配線用導体をインサート成形した
   部分に押え部を設け、この押え部により発熱性電気部品
   若しくは他の電気部品を押え固定するようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の電気機器。
5. 【請求項５】 筐体の表面に回路パターンを設けると共
   に、この回路パターンが設けられた部分に電気部品を実
   装したことを特徴とする請求項１記載の電気機器。