WO2021085267A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2021085267A1
WO2021085267A1 PCT/JP2020/039557 JP2020039557W WO2021085267A1 WO 2021085267 A1 WO2021085267 A1 WO 2021085267A1 JP 2020039557 W JP2020039557 W JP 2020039557W WO 2021085267 A1 WO2021085267 A1 WO 2021085267A1
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WO
WIPO (PCT)
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external connection
connection terminal
housing
metal housing
insulator
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/039557
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English (en)
French (fr)
Inventor
秀樹 宮林
健次 越智
一馬 川井
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2021085267A1 publication Critical patent/WO2021085267A1/ja
Priority to US17/733,312 priority Critical patent/US11765844B2/en

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0026Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
    • H05K5/0069Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having connector relating features for connecting the connector pins with the PCB or for mounting the connector body with the housing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007Casings
    • H05K9/002Casings with localised screening
    • H05K9/0022Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
    • H05K9/0024Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans or caps or conformal shields

Definitions

  • This disclosure relates to electronic devices.
  • the power conversion device as an electronic device is used for applications such as conversion of the magnitude of DC power, conversion of DC to AC power, conversion of AC to DC power, and conversion of AC frequency.
  • the power conversion device has a switching element used for power conversion. Then, when the switching element operates, noise is generated inside the power conversion device. Therefore, a device has been devised so that this noise does not affect the equipment arranged outside the power conversion device.
  • a device is devised to prevent noise generated inside the housing as a shield material from being emitted to an external device connected to the output line.
  • a filter capacitor is provided on an output terminal block attached to the outside of the housing, and this filter capacitor is connected to the output line.
  • the present disclosure is intended to provide an electronic device capable of enhancing the effect of reducing noise propagation.
  • An external connection terminal that protrudes from the inside of the metal housing to the outside and connects the input terminal or output terminal of the circuit board to the outside. At least a part thereof is arranged between the metal housing and the external connection terminal, and an insulator that insulates the metal housing and the external connection terminal is provided.
  • the metal housing is formed with a housing extending portion extending inward or outward from the main body of the metal housing while facing the external connection terminal. Izue At least a portion of the insulator is in an electronic device located between the external connection terminal and the housing extension.
  • a housing extending portion is formed in a metal housing, and at least a part of an insulator is arranged between an external connection terminal and the housing extending portion. Then, the noise propagated from the external device to the electronic device via the external connection terminal or the noise propagated from the electronic device to the external device via the external connection terminal is reduced by the external connection terminal, the housing extension portion and the insulator.
  • a pseudo-capacitor is formed.
  • the noise reduction structure using this pseudo capacitor is realized without using a capacitor as an electronic component, and it is possible to eliminate the equivalent series inductance and equivalent series resistance peculiar to the capacitor. Moreover, the wiring used for connecting the capacitor can be eliminated. As a result, it is possible to obtain the effect of reducing noise propagation even for high frequency noise for which the effect of reducing noise propagation could not be obtained by the capacitor as an electronic component.
  • a capacitor as an electronic component may be used in combination to reduce noise propagation.
  • the combined use of the pseudo-capacitor and the capacitor may have a greater effect of reducing noise.
  • the effect of reducing noise propagation can be enhanced.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the inside of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view schematically showing the inside of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic electrical configuration diagram when forming a pseudo capacitor in the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the periphery of the external connection terminal of the power conversion device and the extension portion of the housing according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective sectional view showing the periphery of the external connection terminal of the power conversion device and the extension portion of the housing according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective sectional view showing the periphery of the external connection terminal and the housing extension portion of the other power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the periphery of the external connection terminal of the power conversion device and the extension portion of the housing according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the periphery of the external connection terminal and the housing extension portion of the other power conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the periphery of the external connection terminal and the housing extension portion of the other power conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the periphery of the external connection terminal and the housing extension portion of the other power conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the periphery of the external connection terminal and the housing extension portion of the other power conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective sectional view showing the periphery of the external connection terminal of the power conversion device and the extension portion of the housing according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective sectional view showing the periphery of the external connection terminal and the housing extension portion of the other power conversion device according to the third embodiment.
  • the electronic device of this embodiment constitutes a power conversion device 1 that converts the magnitude of DC power, in other words, a DC-DC converter.
  • the power conversion device 1 includes a circuit board 3, a metal housing 2, an external connection terminal 4, and an insulator 5.
  • the circuit board 3 has an electric circuit in which the switching element 32A is used.
  • the metal housing 2 houses the circuit board 3 and is grounded to the ground G.
  • the ground G1 of the circuit board 3 is connected to the metal housing 2.
  • the external connection terminal 4 projects from the inside of the metal housing 2 to the outside, and is used to connect the output terminal 34 of the circuit board 3 to the outside.
  • a part of the insulator 5 is arranged between the metal housing 2 and the external connection terminal 4, and insulates the metal housing 2 and the external connection terminal 4.
  • the metal housing 2 is formed with a housing extending portion 22 extending from the main body 21 of the metal housing 2 toward the inner D1 of the metal housing 2 in a state of facing the external connection terminal 4. ing.
  • a part of the insulator 5 is arranged between the external connection terminal 4 and the housing extending portion 22.
  • the power conversion device 1 of this embodiment will be described in detail below.
  • the power conversion device 1 of the present embodiment uses the electric circuit of the circuit board 3 to transfer the DC voltage V1 of the battery 61 mounted on the vehicle to the battery 62 mounted on the vehicle, the low power device 63, and the like. It is to convert to the DC voltage V2 used for.
  • the battery 61 has a voltage of several hundred volts used in a motor for driving a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like.
  • the battery 62 has a voltage of about several volts to several tens of volts, and the low power device 63 or the like uses a voltage of about several volts to several tens of volts.
  • a battery 62, a low power device 63, and the like as external devices are connected to the output terminal 34 of the circuit board 3 of the power conversion device 1.
  • the noise N generated in response to the operation of the switching element 32A or the like on the circuit board 3 propagates to the battery 62, the low power device 63, etc. as the external device connected to the external connection terminal 4. It has a structure to prevent it. Specifically, in the power conversion device 1, noise N propagates from the inside to the outside of the metal housing 2 via the external connection terminal 4 by the external connection terminal 4, the housing extension portion 22, and the insulator 5. A pseudo capacitor 10 is formed to suppress this.
  • the pseudo capacitor 10 is configured by using the external connection terminal 4 and the metal housing 2 as a pair of electrodes and using a part of the insulator 5 as a dielectric.
  • each portion of the external connection terminal 4 and the metal housing 2 used as a pair of electrodes is shown by an alternate long and short dash line F.
  • the facing area of the pair of electrodes by the external connection terminal 4 and the metal housing 2 is the facing area between the outer circumference of the external connection terminal 4 and the through hole 211 of the main body 21, and the outer circumference of the external connection terminal 4 and the housing extension. It is the sum of the facing area between the center holes 221 of the protruding portion 22.
  • the area where the external connection terminal 4 and the metal housing 2 face each other is increased, while the thickness t2 of the insulator 5 is reduced.
  • the area where the external connection terminal 4 and the metal housing 2 face each other is increased to the extent that the periphery of the external connection terminal 4 in the external connection terminal 4 and the metal housing 2 does not become too large.
  • the thickness t2 of the insulator 5 is reduced to the extent that the insulating property can be ensured.
  • FIG. 3 shows a schematic electrical configuration diagram when the pseudo capacitor 10 is formed in the power conversion device 1.
  • the circuit board 3 is housed inside the metal housing 2.
  • An external connection terminal 4A on the input side is connected to the input terminal 33 of the circuit board 3 via wiring, and an external connection terminal 4 on the output side is connected to the output terminal 34 of the circuit board 3 via internal wiring 401. Is connected.
  • the metal housing 2 is formed with a through hole through which the external connection terminal 4A on the input side is inserted and a through hole 211 through which the external connection terminal 4 on the output side is inserted.
  • the external connection terminal 4A on the input side is insulated from the metal housing 2 via an insulating material.
  • the pseudo capacitor 10 of this embodiment is formed by using the external connection terminal 4 and the insulator 5 on the output side.
  • the pseudo capacitor 10 may be formed by using an external connection terminal 4A on the input side, a housing extending portion extending from the metal housing 2 around the external connection terminal 4A, and an insulating material.
  • the pseudo capacitor 10 can reduce the noise N propagating from the outside to the inside of the power conversion device 1 via the external connection terminal 4A on the input side.
  • the pseudo capacitor 10 is provided at both the portion where the external connection terminal 4A on the input side and the housing extension portion are formed and the portion where the external connection terminal 4 and the housing extension portion 22 on the output side are formed. It may be formed.
  • Ground G As shown in FIG. 3, the ground G1 of the circuit board 3, the ground G2 of the battery 62 as an external device, the low power device 63, and the like are connected to the ground G common to the metal housing 2.
  • the ground G1 of the circuit board 3 is connected to the metal housing 2 via wiring.
  • the ground G1 of the circuit board 3 is connected to the ground G via an attachment portion 35 for attaching the circuit board 3 to the metal housing 2.
  • the ground G1 of the circuit board 3 may be connected to the ground G via a wiring connected from the circuit board 3 to the metal housing 2.
  • the ground G1 of the circuit board 3 can be arranged as close as possible to the housing extending portion 22 forming the pseudo capacitor 10. With this configuration, the noise N can be quickly returned from the external connection terminal 4 and the pseudo-capacitor 10 to the circuit board 3 via the metal housing 2.
  • the metal housing 2 has conductivity and is made of an aluminum material such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the metal housing 2 is used to house and protect the circuit board 3 and the like inside.
  • the metal housing 2 is composed of a housing component 20 divided into two parts. The two housing components 20 accommodate the circuit board 3 inside, and are combined by screws or the like in a state where the gap between the housing components 20 is sealed.
  • the main body 21 of the metal housing 2 has a bottom portion 23 facing the plate surface 301 of the circuit board 3 and a side wall portion 24 rising from the bottom portion 23 at the outer edge of the bottom portion 23. ..
  • the main body portion 21 of the metal housing 2 refers to a portion of the metal housing 2 other than the housing extending portion 22.
  • the plate surface 301 of the circuit board 3 refers to the surface of the circuit board 3 having the largest area.
  • the bottom 23 of the metal housing 2 forms the surface of the metal housing 2 having the largest area.
  • the metal housing 2 may be formed with a pedestal portion on which the external connection terminal 4 is arranged in a state parallel to the bottom portion 23.
  • the metal housing 2 is formed with a through hole 211 for inserting the external connection terminal 4.
  • the through hole 211 of this embodiment is formed in the bottom portion 23 of the metal housing 2.
  • the through hole 211 may be formed in the pedestal portion of the metal housing 2.
  • the main body 21 of the metal housing 2 is grounded to the ground (earth) G, and the potential of the ground G is 0V.
  • the housing extending portion 22 faces the external connection terminal 4 in a range of half a circumference or more around the external connection terminal 4 on the peripheral edge of the through hole 211 of the metal housing 2. Is formed.
  • the periphery of the external connection terminal 4 means the outer peripheral side of the external connection terminal 4 around the central axis O.
  • the housing extending portion 22 of this embodiment is formed on the entire circumference around the external connection terminal 4. With this configuration, the capacitance C of the pseudo capacitor 10 can be appropriately secured.
  • the housing extending portion 22 of the present embodiment is formed in a tubular shape having a center hole 221 communicating with the through hole 211 of the metal housing 2.
  • the center hole 221 is continuously formed in the through hole 211.
  • the through hole 211 and the center hole 221 of the housing extending portion 22 are formed as circular holes.
  • the housing extending portion 22 of this embodiment is formed in a state orthogonal to the bottom portion 23 of the metal housing 2 facing the plate surface 301 of the circuit board 3.
  • the central axis O passing through the center of the external connection terminal 4 is orthogonal to the bottom 23 of the metal housing 2.
  • the housing extending portion 22 is formed in a state orthogonal to the bottom portion 23 having the widest area in the metal housing 2 and parallel to the side wall portion 24. Therefore, when the housing component 20 of the metal housing 2 is molded by a method such as die casting, the housing extending portion 22 can be formed along the direction in which the housing component 20 is released from the molding die. Therefore, it is easy to add the shape of the housing extending portion 22 to the housing component 20.
  • the housing extending portion 22 is formed from the main body portion 21 of the metal housing 2 in a state where the magnetic flux M generated in response to the switching operation of the switching element 32A provided on the circuit board 3 intersects. It extends toward the inner D1 of the metal housing 2.
  • the housing extending portion 22 can shield the radiation noise generated inside the metal housing 2, and the radiation noise can be less likely to affect the external connection terminal 4. Therefore, it is possible to make it more difficult for noise to propagate from the external connection terminal 4 to the outside of the metal housing 2.
  • a magnetic field is generated around the lead portion conducted by the switching element 32A.
  • the magnetic flux M of this magnetic field is generated in the direction of forming the housing extending portion 22 of the metal housing 2, in other words, in the direction intersecting the direction D of the central axis O of the external connection terminal 4.
  • the magnetic flux M generated by the operation of the switching element 32A is directed in the direction orthogonal to the forming direction of the housing extending portion 22.
  • Example connection terminal 4 As shown in FIGS. 1 and 4, the external connection terminal 4 is connected to the output terminal 34 of the circuit board 3 via an internal wiring 401 such as a bus bar.
  • a connection portion 42 for connecting the external wiring 402 is formed at a portion of the external connection terminal 4 that is arranged outside the metal housing 2.
  • the connection portion 42 of the external connection terminal 4 is arranged so as to project outward D2 from the outer surface of the metal housing 2.
  • the insertion portion 41 inserted through the through hole 211 and the center hole 221 of the external connection terminal 4 is formed in a round shaft shape having a circular cross section.
  • the insertion portion 41 of the external connection terminal 4 is continuously inserted into the through hole 211 and the center hole 221.
  • the external connection terminal 4 and the insulator 5 are inserted into the through hole 211 formed in the main body 21 of the metal housing 2 and the center hole 221 of the housing extending portion 22.
  • the tip 411 of the insertion portion 41 of the external connection terminal 4 of this embodiment is located on the tip side of the extension tip 222 of the housing extension portion 22.
  • the tip 411 of the insertion portion 41 of the external connection terminal 4 arranged in the metal housing 2 protrudes from the extension tip 222 of the housing extension portion 22 arranged in the metal housing 2. There is. With this configuration, it is easy to connect the internal wiring 401 such as the bus bar drawn out from the circuit board 3 to the external connection terminal 4.
  • the housing extending portion 22 is formed with a notch portion 223 in which the internal wiring 401 such as a bus bar connected to the tip 411 of the insertion portion 41 of the external connection terminal 4 is arranged. You may be. By forming the notch portion 223, insulation between the external connection terminal 4 and the housing extending portion 22 is ensured.
  • the insulator 5 is made of an insulating resin material, and the external connection terminal 4 is insulated from the metal housing 2 in a state where the external connection terminal 4 is insulated from the metal housing 2. Is used to attach to the metal housing 2.
  • the insulator 5 has a mounting base 51 arranged from the outer side D2 on the main body 21 of the metal housing 2, and a tubular portion 52 formed so as to project from the mounting base 51.
  • the tubular portion 52 is a portion continuously arranged in the through hole 211 and the center hole 221.
  • the tubular portion 52 is a portion that serves as a dielectric when forming the pseudo capacitor 10, and includes the outer circumference of the external connection terminal 4 and the inner circumference of the through hole 211 of the main body portion 21 of the metal housing 2. It is a portion sandwiched between the inner circumference of the center hole 221 of the housing extending portion 22.
  • the tubular portion 52 of this embodiment is formed as a cylindrical portion.
  • the mounting base 51 and the tubular portion 52 are formed with insertion holes 511 used for fixing the insulator 5 to the main body 21 of the metal housing 2.
  • the insulator 5 is attached to the metal housing 2 by being fastened to the screw portion 212 because the screw 512 inserted through the insertion hole 511 is formed in the main body portion 21 of the metal housing 2.
  • a locking portion 43 is formed on the outer periphery of the external connection terminal 4, and the mounting base 51 is locked by the locking portion 43 so that the external connection terminal 4 with respect to the insulator 5 can be connected.
  • a positioning unit 513 for positioning may be formed.
  • the locking portion 43 and the positioning portion 513 for preventing the external connection terminal 4 from being displaced from the insulator 5 may be formed at various locations where the external connection terminal 4 and the insulator 5 come into contact with each other.
  • the external connection terminal 4 may be used as an insert component when molding the insulator 5, and may be integrally arranged with the insulator 5 when the insulator 5 is insert-molded.
  • the tubular portion 52 of the insulator 5 is formed to have a constant thickness t2. With this configuration, it is easy to keep the thickness of the dielectric forming the pseudo-capacitor 10 small, and the capacitance of the pseudo-capacitor 10 can be effectively increased.
  • the tubular portion 52 of the present embodiment is formed in a cylindrical shape so as to follow the outer circumference of the external connection terminal 4, the inner circumference of the through hole 211 of the main body portion, and the inner circumference of the center hole 221 of the housing extending portion 22. There is.
  • the thickness t2 of the portion of the insulator 5 arranged between the external connection terminal 4 and the housing extending portion 22, in other words, the thickness t2 of the tubular portion 52 is the housing extending. It is smaller than the thickness t1 of the protruding portion 22. With this configuration, the thickness t2 of the tubular portion 52 constituting the dielectric of the pseudo-capacitor 10 can be reduced, and the capacitance C of the pseudo-capacitor 10 can be increased. When the thicknesses t1 and t2 are not uniform, the thicknesses t1 and t2 may be the average value of the thicknesses.
  • the thickness t2 of the tubular portion 52 can be, for example, in the range of 0.3 to 2 mm.
  • the circuit board 3 is composed of a substrate portion 31 and various electronic components 32 provided on the substrate portion 31.
  • the electronic component 32 includes a power conversion component 321 that converts DC voltages V1 and V2, an input filter 322 connected to an input terminal 33 of the circuit board 3 and an input side of the power conversion component 321 and an output side of the power conversion component 321. And an output filter 323 connected to the output terminal 34 of the circuit board 3.
  • a power conversion circuit as an electric circuit is formed on the circuit board 3 by electronic components 32.
  • the switching element 32A as one of the electronic components 32 of the circuit board 3 is composed of an IGBT (insulated gate bipolar transistor), a MOS-FET (MOS type field effect transistor), and the like.
  • the housing extending portion 22 is formed in the metal housing 2, and the tubular portion 52 as a part of the insulator 5 is the external connection terminal 4 and the housing extending portion. It is arranged between 22 and 22. Then, the noise N propagating from the power conversion device 1 to the battery 62 as an external device, the low power device 63, etc. via the external connection terminal 4 is reduced by the external connection terminal 4, the housing extension portion 22, and the insulator 5. Pseudo-capacitor 10 is formed.
  • the noise reduction structure using this pseudo capacitor 10 is realized without using a capacitor as an electronic component, and can eliminate the equivalent series inductance and equivalent series resistance peculiar to the capacitor. Moreover, the wiring used for connecting the capacitor can be eliminated. As a result, the effect of reducing the propagation of noise N can be obtained even for the high frequency noise N for which the effect of reducing the propagation of noise N cannot be obtained depending on the capacitor as an electronic component.
  • the pseudo capacitor 10 uses a metal housing 2, an external connection terminal 4, and an insulator 5, and is different from a capacitor as a general electronic component, for example, in a high frequency band of several tens of MHz or more or several hundreds of MHz or more. Noise N can be effectively reduced.
  • the pseudo capacitor 10 can reduce noise N in a high frequency band of 10 MHz or higher, for example.
  • the pseudo capacitor 10 utilizes the metal housing 2, the external connection terminal 4, and the insulator 5, which are required when configuring the power conversion device 1, and is formed without adding another new component. can do. Therefore, the pseudo capacitor 10 can be formed by simply changing the structure of the components constituting the power conversion device 1.
  • the effect of reducing the propagation of noise N can be enhanced by simply changing the structure of the components constituting the power conversion device 1.
  • This embodiment shows a power conversion device 1 in which the method of forming the housing extending portion 22 of the metal housing 2, the external connection terminal 4, and the like is different from that of the first embodiment.
  • the housing extending portion 22 may be formed so as to extend from the main body portion 21 of the metal housing 2 to the outer side D2 of the metal housing 2.
  • the housing extending portion 22 can be formed on the peripheral edge of the through hole 211 of the main body portion 21 of the metal housing 2. In this case, while the outer shape of the metal housing 2 becomes large, the space inside the metal housing 2 can be increased.
  • the housing extending portion 22 may be formed so as to extend from the main body portion 21 of the metal housing 2 to the inner D1 and the outer D2 of the metal housing 2.
  • the extension length of the housing extension portion 22 can be increased, and the capacitance C of the pseudo capacitor 10 can be increased.
  • the housing extending portion 22 can be formed on the peripheral edge of the through hole 211 of the main body portion 21 of the metal housing 2.
  • the external connection terminal 4 has a shaft portion 44 parallel to the central axis O of the external connection terminal 4 and a diameter-expanded portion 45 having a diameter larger than that of the shaft portion 44.
  • the shaft portion 44 is inserted into the through hole 211 of the main body portion 21 of the metal housing 2 and the center hole 221 of the housing extending portion 22.
  • the enlarged diameter portion 45 is arranged outside the through hole 211 and the center hole 221.
  • a part 514 of the mounting base 51 of the insulator 5 is sandwiched between the enlarged diameter portion 45 and the extending tip 222 of the housing extending portion 22.
  • a part 514 of the enlarged diameter portion 45 and the mounting base portion 51 can be used as a dielectric material for forming the pseudo capacitor 10. With this configuration, the capacitance C of the pseudo capacitor 10 can be increased.
  • the external connection terminal 4 may be formed by a shaft portion 44 and a disk portion 46 having an outer diameter larger than that of the shaft portion 44.
  • a part 515 of the insulator 5 is sandwiched between the disk portion 46 and the extension tip 222 of the housing extension portion 22. Then, the disk portion 46 and a part 515 of the insulator 5 can be used as a dielectric for forming the pseudo capacitor 10. This also makes it possible to increase the capacitance C of the pseudo capacitor 10.
  • the tip of the disc portion 46 is parallel to the direction D of the central axis O.
  • a bent portion 47 that bends to the surface may be formed.
  • a part 515 of the insulator 5 is sandwiched between the disk portion 46 and the extension tip 222 of the housing extension portion 22, and the outer peripheral surface of the bent portion 47 and the housing extension portion 22.
  • Another part 516 of the insulator 5 is sandwiched between the 224 and the insulator 5.
  • the disk portion 46 and the bent portion 47, and a part 515 and another part 516 of the insulator 5 can be used as a dielectric for forming the pseudo capacitor 10. With this configuration, the capacitance C of the pseudo capacitor 10 can be further increased.
  • the housing extending portion 22 may be formed at a position facing the outer circumference of the diameter-expanded portion 45. it can. Further, in order to increase the capacitance C of the pseudo capacitor 10, the shapes of the external connection terminal 4 and the housing extending portion 22 can be appropriately deformed.
  • the other configurations, working effects, etc. of the power conversion device 1 of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Further, also in this embodiment, the components indicated by the same reference numerals as those shown in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the pseudo-capacitor 10 has a plurality of external connection terminals 4, a housing extension portion 22 facing the plurality of external connection terminals 4 and surrounding the plurality of external connection terminals 4, and a plurality of external connections. It may be formed by a part of an insulator 5 arranged between the terminal 4 and the housing extending portion 22.
  • the plurality of external connection terminals 4 may connect output terminals 34 having different voltages to each other to a battery 62 as an external device, a low power device 63, or the like.
  • two or more pseudo capacitors 10 using the external connection terminal 4 may be formed at different locations in the metal housing 2.
  • the external connection terminal 4 may be formed in a square cross section.
  • the housing extending portion 22 may be formed not on the entire circumference of the external connection terminal 4 but only on a part in the circumferential direction.
  • the housing extending portion 22 may be formed in a wall shape other than a tubular shape.
  • it is preferable that the housing extending portion 22 is formed in a range of half a circumference or more around the central axis O of the external connection terminal 4.
  • the housing extending portion 22 may be formed by using the side wall portion 24 of the main body portion 21 of the metal housing 2.
  • the housing extending portion 22 may be formed in a tubular shape by utilizing the side wall portion 24. In this case, the space occupied by the housing extending portion 22 in the metal housing 2 can be reduced.
  • the other configurations, working effects, etc. of the power conversion device 1 of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Further, also in this embodiment, the components indicated by the same reference numerals as those shown in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the electronic device may be a device other than the power conversion device 1 if it is necessary to reduce the propagation of noise N. Further, the power conversion device 1 may be a device other than the DC-DC converter.
  • the present disclosure is not limited to each embodiment, and it is possible to configure different embodiments without departing from the gist thereof.
  • the present disclosure includes various modified examples, modified examples within an equal range, and the like.
  • the technical concept of the present disclosure also includes combinations, forms, etc. of various components assumed from the present disclosure.

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Abstract

電子機器としての電力変換装置(1)は、回路基板、金属筐体(2)、外部接続端子(4)及び絶縁体(5)を備える。外部接続端子(4)は、金属筐体(2)の内部から外部に突出しており、回路基板の出力端子を外部と接続するために用いられる。絶縁体(5)は、金属筐体(2)と外部接続端子(4)との間に一部が配置されており、金属筐体(2)と外部接続端子(4)とを絶縁する。金属筐体(2)には、外部接続端子(4)と対向する状態で、金属筐体(2)の本体部(21)から金属筐体(2)の内方(D1)に向けて延出された筐体延出部(22)が形成されている。絶縁体(5)の一部は、外部接続端子(4)と筐体延出部(22)との間に配置されている。

Description

電子機器 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年10月30日に出願された日本の特許出願番号2019-197161号に基づくものであり、その記載内容を援用する。
 本開示は、電子機器に関する。
 電子機器としての電力変換装置は、直流の電力の大きさの変換、直流から交流への電力の変換、交流から直流への電力の変換、交流の周波数の変換等の用途に用いられる。電力変換装置は、電力の変換のために用いられるスイッチング素子を有している。そして、スイッチング素子が動作するときには、電力変換装置の内部においてノイズが生じることになる。そのため、このノイズが、電力変換装置の外部に配置された機器に影響を与えないようにする工夫がなされている。
 例えば、特許文献1の電子機器においては、シールド材としての筐体の内部に発生したノイズが、出力ラインに接続される外部機器に放出されることを防ぐ工夫がなされている。具体的には、この電子機器においては、筐体の外部に取り付けられた出力端子台にフィルタコンデンサが設けられており、このフィルタコンデンサが出力ラインと接続されている。
特開2012-135175号公報
 特許文献1の電子機器におけるフィルタコンデンサ等によって示される、ノイズの放出を防止するための電子部品としてのコンデンサを用いる場合には、次の課題があることが判明した。すなわち、電子部品としてのコンデンサを用いる場合には、ノイズの伝搬を低減する効果は、コンデンサに生じる等価直列インダクタンス(寄生インダクタンス)及び等価直列抵抗の影響、コンデンサを出力ラインに接続するための配線のインピーダンスによる影響等を受けやすいことが判明した。特に、電子部品としてのコンデンサによると、例えば、数MHz以下の周波数のノイズに対しては効果が得られる一方、数十MHz以上又は数百MHz以上の周波数のノイズに対しては効果がそれほど得られないことが判明した。
 本開示は、ノイズの伝搬を低減する効果を高めることができる電子機器を提供しようとするものである。
 本開示の一態様は、
 電気回路が形成された回路基板と、
 前記回路基板を収容し、グラウンドに接地されるとともに前記回路基板のグラウンドが接続された金属筐体と、
 前記金属筐体の内部から外部に突出し、前記回路基板の入力端子又は出力端子を外部と接続するための外部接続端子と、
 前記金属筐体と前記外部接続端子との間に少なくとも一部が配置され、前記金属筐体と前記外部接続端子とを絶縁する絶縁体と、を備え、
 前記金属筐体には、前記外部接続端子と対向する状態で、前記金属筐体の本体部から前記金属筐体の内方又は外方に向けて延出された筐体延出部が形成されており、
 前記絶縁体の少なくとも一部は、前記外部接続端子と前記筐体延出部との間に配置されている、電子機器にある。
 前記電子機器においては、金属筐体に筐体延出部が形成されるとともに、絶縁体の少なくとも一部が外部接続端子と筐体延出部との間に配置されている。そして、外部接続端子、筐体延出部及び絶縁体によって、外部機器から電子機器へ外部接続端子を介して伝搬するノイズ、又は電子機器から外部機器へ外部接続端子を介して伝搬するノイズを低減する疑似コンデンサが形成される。
 この疑似コンデンサを利用したノイズ低減構造は、電子部品としてのコンデンサを用いずに実現されるものであり、コンデンサに特有の等価直列インダクタンス及び等価直列抵抗をなくすことができる。また、コンデンサの接続に用いられる配線をなくすことができる。これらのことにより、電子部品としてのコンデンサによってはノイズの伝搬を低減する効果が得られなかった高い周波数のノイズに対しても、ノイズの伝搬を低減する効果を得ることができる。
 前記電子機器においては、ノイズの伝搬を低減するコンデンサを廃止する以外にも、ノイズの伝搬を低減するための、電子部品としてのコンデンサを併用してもよい。この場合には、疑似コンデンサとコンデンサとの併用により、ノイズを低減する効果がより多く得られることがある。
 それ故、前記電子機器によれば、ノイズの伝搬を低減する効果を高めることができる。
 本開示についての目的、特徴、利点等は、添付の図面を参照する後記の詳細な記述によって、より明確になる。本開示の図面を以下に示す。
図1は、実施形態1にかかる、電力変換装置の内部を模式的に示す平面図である。 図2は、実施形態1にかかる、電力変換装置の内部を模式的に示す正面図である。 図3は、実施形態1にかかる、電力変換装置において疑似コンデンサを形成するときの概略的な電気構成図である。 図4は、実施形態1にかかる、電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す断面図である。 図5は、実施形態1にかかる、電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す斜視断面図である。 図6は、実施形態1にかかる、他の電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す斜視断面図である。 図7は、実施形態2にかかる、電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す断面図である。 図8は、実施形態2にかかる、他の電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す断面図である。 図9は、実施形態2にかかる、他の電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す断面図である。 図10は、実施形態2にかかる、他の電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す断面図である。 図11は、実施形態2にかかる、他の電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す断面図である。 図12は、実施形態3にかかる、電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す斜視断面図である。 図13は、実施形態3にかかる、他の電力変換装置の外部接続端子及び筐体延出部の周辺を示す斜視断面図である。
 前述した電子機器にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
<実施形態1>
 本形態の電子機器は、図1~図3に示すように、直流電力の大きさを変換する電力変換装置1、換言すればDC-DCコンバータを構成する。電力変換装置1は、回路基板3、金属筐体2、外部接続端子4及び絶縁体5を備える。回路基板3は、スイッチング素子32Aが用いられた電気回路を有する。金属筐体2は、回路基板3を収容しており、グラウンドGに接地されている。金属筐体2には、回路基板3のグラウンドG1が接続されている。
 図4及び図5に示すように、外部接続端子4は、金属筐体2の内部から外部に突出しており、回路基板3の出力端子34を外部と接続するために用いられる。絶縁体5は、金属筐体2と外部接続端子4との間に一部が配置されており、金属筐体2と外部接続端子4とを絶縁する。金属筐体2には、外部接続端子4と対向する状態で、金属筐体2の本体部21から金属筐体2の内方D1に向けて延出された筐体延出部22が形成されている。絶縁体5の一部は、外部接続端子4と筐体延出部22との間に配置されている。
 以下に、本形態の電力変換装置1について詳説する。
(電力変換装置1)
 図3に示すように、本形態の電力変換装置1は、回路基板3の電気回路によって、車両に搭載された電池61の直流電圧V1を、車両に搭載されたバッテリー62、小電力機器63等に用いられる直流電圧V2に変換するものである。電池61は、ハイブリッド車、電気自動車等を駆動するモータに使用される数百ボルトの電圧を有するものである。バッテリー62は数ボルトから数十ボルト程度の電圧を有するものであり、小電力機器63等は、数ボルトから数十ボルト程度の電圧を利用するものである。電力変換装置1の回路基板3の出力端子34には、外部機器としてのバッテリー62、小電力機器63等が接続される。
 電力変換装置1は、回路基板3におけるスイッチング素子32A等の動作を受けて発生するノイズNが、外部接続端子4に接続された外部機器としてのバッテリー62、小電力機器63等へ伝搬することを防止する構造を有する。具体的には、電力変換装置1においては、外部接続端子4、筐体延出部22及び絶縁体5によって、ノイズNが外部接続端子4を介して金属筐体2の内部から外部へ伝搬することを抑制する疑似コンデンサ10が形成されている。
 図4に示すように、疑似コンデンサ10は、外部接続端子4及び金属筐体2を一対の電極として用いるとともに、絶縁体5の一部を誘電体として用いて構成されている。図4においては、一対の電極として用いられる外部接続端子4及び金属筐体2の各部分を二点鎖線Fによって示す。
 疑似コンデンサ10の静電容量C[F]は、絶縁体5の誘電率をε[F/m]、外部接続端子4と金属筐体2とが対向して形成された一対の電極の対向面積をS[m2]、外部接続端子4と金属筐体2との間に配置された、誘電体を構成する絶縁体5の厚みt2をd[m]としたとき、C=ε・S/dによって表される。外部接続端子4と金属筐体2とによる一対の電極の対向面積は、外部接続端子4の外周及び本体部21の貫通穴211の間の対向面積と、外部接続端子4の外周及び筐体延出部22の中心穴221の間の対向面積との和となる。
 本形態においては、疑似コンデンサ10の静電容量Cをできるだけ大きくするために、外部接続端子4と金属筐体2とが対向する面積を増やす一方、絶縁体5の厚みt2を小さくする。ただし、外部接続端子4と金属筐体2とが対向する面積は、外部接続端子4、及び金属筐体2における、外部接続端子4の周囲が大きくなり過ぎない限度において大きくする。また、絶縁体5の厚みt2は、絶縁性を確保することができる限度において小さくする。
 図1及び図3に示すように、スイッチング素子32Aのスイッチング動作によって、通電及び通電の遮断が行われる配線の部分には、電圧(又は電流)の大きな変化が生じ、スイッチング動作によって生じる磁界に大きな変化が生じる。この磁界の変化がノイズNとなって発生する。そして、回路基板3の出力端子34から外部接続端子4へ重畳するノイズNは、疑似コンデンサ10、金属筐体2及び回路基板3のグラウンドG1を経由して回路基板3に戻る。これにより、外部接続端子4に重畳するノイズNが低減され、ノイズNが外部接続端子4を経由して金属筐体2の内部から外部へ伝搬することが防止される。
 図3には、電力変換装置1において疑似コンデンサ10を形成するときの概略的な電気構成図を示す。金属筐体2の内部には、回路基板3が収容されている。回路基板3の入力端子33には、入力側の外部接続端子4Aが配線を介して接続されており、回路基板3の出力端子34には、出力側の外部接続端子4が内部配線401を介して接続されている。金属筐体2には、入力側の外部接続端子4Aが挿通される貫通穴と、出力側の外部接続端子4が挿通される貫通穴211とが形成されている。入力側の外部接続端子4Aは、絶縁材を介して金属筐体2と絶縁されている。
(入力側の外部接続端子4A)
 本形態の疑似コンデンサ10は、出力側の外部接続端子4及び絶縁体5を用いて形成されている。一方、疑似コンデンサ10は、入力側の外部接続端子4A、金属筐体2から外部接続端子4Aの周りに延出された筐体延出部及び絶縁材を用いて形成されていてもよい。この場合には、疑似コンデンサ10によって、入力側の外部接続端子4Aを経由して電力変換装置1の外部から内部へ伝搬するノイズNを低減することができる。また、疑似コンデンサ10は、入力側の外部接続端子4A及び筐体延出部が形成された部位と、出力側の外部接続端子4及び筐体延出部22が形成された部位との両方に形成されていてもよい。
(グラウンドG)
 図3に示すように、回路基板3のグラウンドG1、及び外部機器としてのバッテリー62、小電力機器63等の各グラウンドG2は、金属筐体2と共通のグラウンドGに接続されている。回路基板3のグラウンドG1は、配線を介して金属筐体2に接続されている。回路基板3のグラウンドG1は、図2に示すように、回路基板3を金属筐体2に取り付けるための取付部35を介してグラウンドGに接続されている。また、回路基板3のグラウンドG1は、回路基板3から金属筐体2に接続される配線を介してグラウンドGに接続されていてもよい。
 回路基板3のグラウンドG1は、疑似コンデンサ10を形成する筐体延出部22にできるだけ近い位置に配置することができる。この構成により、ノイズNが、外部接続端子4及び疑似コンデンサ10から金属筐体2を経由して回路基板3へ迅速に戻るようにすることができる。
(金属筐体2)
 図1及び図2に示すように、金属筐体2は、導電性を有しており、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム材料によって構成されている。金属筐体2は、回路基板3等を内部に収容して保護するために用いられる。金属筐体2は、2つに分割された筐体部品20によって構成されている。2つの筐体部品20は、内部に回路基板3を収容し、筐体部品20同士の間の隙間が封止された状態で、ビス等によって組み合わされている。
 図2及び図5に示すように、金属筐体2の本体部21は、回路基板3の板面301と対向する底部23と、底部23の外縁において底部23から起立する側壁部24とを有する。金属筐体2の本体部21とは、金属筐体2における筐体延出部22以外の部分のことをいう。回路基板3の板面301とは、回路基板3における、面積が最も大きい表面のことをいう。金属筐体2の底部23は、金属筐体2における、面積が最も大きい表面を形成する。金属筐体2には、底部23と平行な状態で、外部接続端子4が配置される台座部が形成されていてもよい。
 金属筐体2には、外部接続端子4を挿通させるための貫通穴211が形成されている。本形態の貫通穴211は、金属筐体2の底部23に形成されている。貫通穴211は、金属筐体2の台座部に形成されていてもよい。金属筐体2の本体部21は、グラウンド(アース)Gに接地されており、グラウンドGの電位は0Vとなっている。
(筐体延出部22)
 図4及び図5に示すように、筐体延出部22は、金属筐体2の貫通穴211の周縁の、外部接続端子4の周囲の半周以上の範囲において、外部接続端子4に対向して形成されている。外部接続端子4の周囲とは、中心軸線Oの周りの外部接続端子4の外周側のことをいう。本形態の筐体延出部22は、外部接続端子4の周囲の全周に形成されている。この構成により、疑似コンデンサ10の静電容量Cを適切に確保することができる。本形態の筐体延出部22は、金属筐体2の貫通穴211に連通された中心穴221を有する筒形状に形成されている。中心穴221は、貫通穴211に連続して形成されている。貫通穴211及び筐体延出部22の中心穴221は、円形状の穴として形成されている。
 図2に示すように、本形態の筐体延出部22は、金属筐体2における、回路基板3の板面301と対向する底部23に対して直交する状態で形成されている。外部接続端子4の中心を通る中心軸線Oは、金属筐体2の底部23に対して直交している。換言すれば、筐体延出部22は、金属筐体2における、最も広い面積を有する底部23に対して直交して、側壁部24と平行な状態で形成されている。そのため、金属筐体2の筐体部品20をダイキャスト等の工法によって成形する際に、成形型から筐体部品20が離型される方向に沿って筐体延出部22を形成することができ、筐体部品20に筐体延出部22の形状を追加することが容易である。
 図1に示すように、筐体延出部22は、回路基板3に設けられたスイッチング素子32Aのスイッチング動作を受けて発生する磁束Mが交差する状態で、金属筐体2の本体部21から金属筐体2の内方D1に向けて延出されている。この構成により、筐体延出部22によって金属筐体2の内部に生じる放射ノイズを遮蔽し、この放射ノイズが外部接続端子4に影響を及ぼしにくくすることができる。そのため、外部接続端子4から金属筐体2の外部へノイズがより伝搬しにくくすることができる。
 より具体的には、スイッチング素子32Aのスイッチング動作時には、スイッチング素子32Aによって導通されるリード部の周囲に磁界が発生する。この磁界の磁束Mは、金属筐体2の筐体延出部22の形成方向、換言すれば外部接続端子4の中心軸線Oの方向Dに対して交差する方向に生じる。本形態においては、スイッチング素子32Aの動作に伴って発生する磁束Mは、筐体延出部22の形成方向に直交する方向に向けられる。
(外部接続端子4)
 図1及び図4に示すように、外部接続端子4は、回路基板3の出力端子34に対して、バスバー等の内部配線401を介して接続されている。そして、外部接続端子4における、金属筐体2の外部に配置される部位には、外部配線402を接続するための接続部42が形成されている。外部接続端子4の接続部42は、金属筐体2の外表面から外方D2に突出して配置されている。
 外部接続端子4における、貫通穴211及び中心穴221に挿通される挿通部41は、円形状の断面を有する丸軸状に形成されている。外部接続端子4の挿通部41は、貫通穴211内及び中心穴221内に連続して挿通されている。外部接続端子4及び絶縁体5は、金属筐体2の本体部21に形成された貫通穴211内、及び筐体延出部22の中心穴221内に挿通されている。
 本形態の外部接続端子4の挿通部41の先端411は、筐体延出部22の延出先端222よりも先端側に位置する。換言すれば、金属筐体2内に配置された外部接続端子4の挿通部41の先端411は、金属筐体2内に配置された筐体延出部22の延出先端222よりも突出している。この構成により、外部接続端子4に、回路基板3から引き出されたバスバー等の内部配線401を接続することが容易である。
 また、図6に示すように、筐体延出部22には、外部接続端子4の挿通部41の先端411に接続されたバスバー等の内部配線401が配置される切欠き部223が形成されていてもよい。切欠き部223の形成によって、外部接続端子4と筐体延出部22との絶縁が確保される。
(絶縁体5)
 図4及び図5に示すように、絶縁体5は、絶縁性を有する樹脂材料によって構成されており、外部接続端子4を、金属筐体2との間で絶縁した状態で、外部接続端子4を金属筐体2に取り付けるために用いられる。絶縁体5は、金属筐体2の本体部21に外方D2から配置される取付基部51と、取付基部51から突出して形成された筒状部52とを有する。筒状部52は、貫通穴211内及び中心穴221内に連続して配置される部分である。換言すれば、筒状部52は、疑似コンデンサ10を形成するときの誘電体となる部分であり、外部接続端子4の外周と、金属筐体2の本体部21の貫通穴211の内周及び筐体延出部22の中心穴221の内周との間に挟まれる部分である。本形態の筒状部52は円筒部として形成されている。
 取付基部51及び筒状部52には、絶縁体5を金属筐体2の本体部21に固定するために用いられる挿通穴511が形成されている。絶縁体5は、挿通穴511に挿通されたネジ512が金属筐体2の本体部21に形成されためねじ部212に締め付けられて、金属筐体2に取り付けられる。
 また、図4に示すように、外部接続端子4の外周には係止部43を形成し、取付基部51には、係止部43に係止されて、絶縁体5に対する外部接続端子4の位置決めをする位置決め部513を形成してもよい。外部接続端子4が絶縁体5から位置ずれしないようにするための係止部43及び位置決め部513は、外部接続端子4と絶縁体5とが接触する種々の箇所に形成してもよい。また、外部接続端子4は、絶縁体5を成形するときのインサート部品とし、絶縁体5をインサート成形する際に絶縁体5に一体的に配置してもよい。
 絶縁体5の筒状部52は一定の厚みt2に形成されている。この構成により、疑似コンデンサ10を形成する誘電体の厚みを小さく維持することが容易であり、疑似コンデンサ10の静電容量を効果的に増加させることができる。本形態の筒状部52は、外部接続端子4の外周と、本体部の貫通穴211の内周及び筐体延出部22の中心穴221の内周とに倣って円筒形状に形成されている。
 図4に示すように、絶縁体5における、外部接続端子4と筐体延出部22との間に配置される部位の厚みt2、換言すれば筒状部52の厚みt2は、筐体延出部22の厚みt1よりも小さい。この構成により、疑似コンデンサ10の誘電体を構成する筒状部52の厚みt2を小さくし、疑似コンデンサ10の静電容量Cを大きくすることができる。厚みt1,t2が均一でない場合には、厚みt1,t2は厚みの平均値とすればよい。筒状部52の厚みt2は、例えば、0.3~2mmの範囲内にすることができる。
(回路基板3)
 図1及び図2に示すように、回路基板3は、基板部31と、基板部31に設けられた各種の電子部品32とによって構成されている。電子部品32は、直流電圧V1,V2を変換する電力変換部品321、回路基板3の入力端子33と電力変換部品321の入力側とに接続された入力フィルタ322、及び電力変換部品321の出力側と回路基板3の出力端子34とに接続された出力フィルタ323を有する。回路基板3には、電子部品32によって電気回路としての電力変換回路が形成されている。回路基板3の電子部品32の一つとしてのスイッチング素子32Aは、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、MOS-FET(MOS型の電界効果トランジスタ)等によって構成される。
(作用効果)
 本形態の電力変換装置1においては、金属筐体2に筐体延出部22が形成されるとともに、絶縁体5の一部としての筒状部52が外部接続端子4と筐体延出部22との間に配置されている。そして、外部接続端子4、筐体延出部22及び絶縁体5によって、電力変換装置1から外部機器としてのバッテリー62、小電力機器63等へ外部接続端子4を介して伝搬するノイズNを低減する疑似コンデンサ10が形成されている。
 この疑似コンデンサ10を利用したノイズ低減構造は、電子部品としてのコンデンサを用いずに実現されるものであり、コンデンサに特有の等価直列インダクタンス及び等価直列抵抗をなくすことができる。また、コンデンサの接続に用いられる配線をなくすことができる。これらのことにより、電子部品としてのコンデンサによってはノイズNの伝搬を低減する効果が得られなかった高い周波数のノイズNに対しても、ノイズNの伝搬を低減する効果が得られる。
 疑似コンデンサ10は、金属筐体2、外部接続端子4及び絶縁体5を利用したものであり、一般的な電子部品としてのコンデンサと異なり、例えば、数十MHz以上又は数百MHz以上の高周波帯のノイズNを効果的に低減させることができる。疑似コンデンサ10は、例えば、10MHz以上の高周波帯のノイズNを低減することができる。
 また、疑似コンデンサ10は、電力変換装置1を構成する際に必要となる、金属筐体2、外部接続端子4及び絶縁体5を利用しており、新たに別の部品を追加することなく形成することができる。そのため、疑似コンデンサ10は、電力変換装置1を構成する部品の簡単な構造の変更によって形成することができる。
 それ故、電力変換装置1によれば、電力変換装置1を構成する部品の簡単な構造の変更によって、ノイズNの伝搬を低減する効果を高めることができる。
<実施形態2>
 本形態は、金属筐体2の筐体延出部22、外部接続端子4等の形成の仕方が、実施形態1の場合と異なる電力変換装置1について示す。
 図7に示すように、筐体延出部22は、金属筐体2の本体部21から金属筐体2の外方D2へ延出して形成されていてもよい。この場合にも、筐体延出部22は、金属筐体2の本体部21の貫通穴211の周縁に形成することができる。この場合には、金属筐体2の外形が大きくなる一方、金属筐体2の内部のスペースを増やすことができる。
 また、図8に示すように、筐体延出部22は、金属筐体2の本体部21から金属筐体2の内方D1及び外方D2へ延出して形成されていてもよい。この場合には、筐体延出部22の延出長さを長くすることができ、疑似コンデンサ10の静電容量Cを大きくすることができる。この場合にも、筐体延出部22は、金属筐体2の本体部21の貫通穴211の周縁に形成することができる。
 また、図9に示すように、外部接続端子4は、外部接続端子4の中心軸線Oと平行な軸部44と、軸部44よりも拡径した拡径部45とを有していてもよい。軸部44は、金属筐体2の本体部21の貫通穴211及び筐体延出部22の中心穴221に挿通される。拡径部45は、貫通穴211及び中心穴221の外部に配置される。この場合には、拡径部45と筐体延出部22の延出先端222との間に絶縁体5の取付基部51の一部514が挟まれる。そして、拡径部45及び取付基部51の一部514を、疑似コンデンサ10を形成するための誘電体として利用することができる。この構成により、疑似コンデンサ10の静電容量Cを増加させることができる。
 また、図10に示すように、外部接続端子4は、軸部44と、軸部44よりも外径が大きい円板部46とによって形成してもよい。この場合には、円板部46と筐体延出部22の延出先端222との間に絶縁体5の一部515が挟まれる。そして、円板部46及び絶縁体5の一部515を、疑似コンデンサ10を形成するための誘電体として利用することができる。これによっても、疑似コンデンサ10の静電容量Cを増加させることができる。
 また、図11に示すように、外部接続端子4を、軸部44と円板部46とを用いて形成する場合には、円板部46の先端には、中心軸線Oの方向Dに平行に屈曲する屈曲部47を形成してもよい。この場合には、円板部46と筐体延出部22の延出先端222との間に絶縁体5の一部515が挟まれるとともに、屈曲部47と筐体延出部22の外周面224との間に絶縁体5の他の一部516が挟まれる。そして、円板部46及び屈曲部47、並びに絶縁体5の一部515及び他の一部516を、疑似コンデンサ10を形成するための誘電体として利用することができる。この構成により、疑似コンデンサ10の静電容量Cをより増加させることができる。
 また、図示は省略するが、外部接続端子4が軸部44及び拡径部45を有する場合には、筐体延出部22を、拡径部45の外周に対向する位置に形成することもできる。また、疑似コンデンサ10の静電容量Cを増加させるために、外部接続端子4及び筐体延出部22の形状を適宜変形することができる。
 本形態の電力変換装置1における、その他の構成、作用効果等については、実施形態1の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態1に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態1の場合と同様である。
<実施形態3>
 本形態は、実施形態1,2とは異なる種々の工夫をした電力変換装置1について示す。
 図12に示すように、疑似コンデンサ10は、複数の外部接続端子4と、複数の外部接続端子4と対向するとともに複数の外部接続端子4を囲う筐体延出部22と、複数の外部接続端子4と筐体延出部22との間に配置された絶縁体5の一部とによって形成されていてもよい。複数の外部接続端子4は、互いに電圧が異なる出力端子34を外部機器としてのバッテリー62、小電力機器63等へ接続するものとしてもよい。
 また、図示は省略するが、外部接続端子4を用いた疑似コンデンサ10は、金属筐体2における別々の箇所に2つ以上形成されていてもよい。
 また、図13に示すように、外部接続端子4は、角形状の断面に形成されていてもよい。筐体延出部22は、外部接続端子4の全周ではなく、周方向の一部にのみ形成されていてもよい。換言すれば、筐体延出部22は、筒形状ではない壁形状に形成されていてもよい。ただし、筐体延出部22は、外部接続端子4の中心軸線Oの周りの半周分以上の範囲に形成することが好ましい。
 また、図示は省略するが、筐体延出部22は、金属筐体2の本体部21の側壁部24を利用して形成されていてもよい。換言すれば、筐体延出部22は、側壁部24を利用して筒形状に形成されていてもよい。この場合には、筐体延出部22が金属筐体2において占めるスペースを小さくすることができる。
 本形態の電力変換装置1における、その他の構成、作用効果等については、実施形態1の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態1に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態1の場合と同様である。
 電子機器は、ノイズNの伝搬を低減する必要があれば、電力変換装置1以外のものとしてもよい。また、電力変換装置1は、DC-DCコンバータ以外のものとしてもよい。
 本開示は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本開示は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本開示から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本開示の技術思想に含まれる。

Claims (8)

  1.  電気回路が形成された回路基板(3)と、
     前記回路基板を収容し、グラウンド(G)に接地されるとともに前記回路基板のグラウンド(G1)が接続された金属筐体(2)と、
     前記金属筐体の内部から外部に突出し、前記回路基板の入力端子(33)又は出力端子(34)を外部と接続するための外部接続端子(4)と、
     前記金属筐体と前記外部接続端子との間に少なくとも一部が配置され、前記金属筐体と前記外部接続端子とを絶縁する絶縁体(5)と、を備え、
     前記金属筐体には、前記外部接続端子と対向する状態で、前記金属筐体の本体部(21)から前記金属筐体の内方(D1)又は外方(D2)に向けて延出された筐体延出部(22)が形成されており、
     前記絶縁体の少なくとも一部は、前記外部接続端子と前記筐体延出部との間に配置されている、電子機器。
  2.  前記外部接続端子及び前記絶縁体は、前記金属筐体の前記本体部に形成された貫通穴(211)内に挿通されており、
     前記筐体延出部は、前記貫通穴の周縁の、前記外部接続端子の周囲の半周以上の範囲において、前記外部接続端子に対向して形成されている、請求項1に記載の電子機器。
  3.  前記外部接続端子は、前記回路基板の前記出力端子を外部と接続するためのものであり、
     前記外部接続端子、前記筐体延出部及び前記絶縁体によって、前記回路基板に設けられたスイッチング素子(32A)の動作を受けて発生するノイズ(N)が前記外部接続端子を介して前記金属筐体の外部へ伝搬することを抑制する疑似コンデンサ(10)が形成されている、請求項1又は2に記載の電子機器。
  4.  前記筐体延出部は、前記回路基板に設けられたスイッチング素子の動作を受けて発生する磁束(M)が交差する状態で、前記金属筐体の前記本体部から前記金属筐体の内方に向けて延出されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の電子機器。
  5.  前記絶縁体における、前記外部接続端子と前記筐体延出部との間に配置される部位の厚み(t2)は、前記筐体延出部の厚み(t1)よりも小さい、請求項1~4のいずれか1項に記載の電子機器。
  6.  前記筐体延出部は、前記金属筐体の前記本体部に形成された貫通穴(211)に連通された中心穴(221)を有する筒形状に形成されており、
     前記外部接続端子は、前記貫通穴内及び前記中心穴内に連続して挿通されており、
     前記絶縁体は、一定の厚みを有して、前記貫通穴及び前記中心穴に連続して配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の電子機器。
  7.  前記外部接続端子における、前記絶縁体の少なくとも一部を介して前記筐体延出部と対向する部位は、前記外部接続端子の中心軸線と平行な軸部(44)と、前記軸部よりも拡径した拡径部(45)又は円板部(46)とを有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の電子機器。
  8.  前記電子機器は、前記回路基板の前記電気回路によって、直流電力の大きさを変換する電力変換装置(1)を構成している、請求項1~7のいずれか1項に記載の電子機器。
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