WO2023063344A1 - 電力変換装置、コネクタ固定構造、および、電力変換装置の製造方法 - Google Patents

電力変換装置、コネクタ固定構造、および、電力変換装置の製造方法 Download PDF

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瞬 福地
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富士電機株式会社
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    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/73Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall
    • H01R13/74Means for mounting coupling parts in openings of a panel

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device, a connector fixing structure, and a method of manufacturing a power conversion device.
  • the above Japanese Patent Laying-Open No. 2012-139012 discloses a power conversion device including a power semiconductor module that converts DC power from a battery into AC power.
  • This power conversion device acquires DC power from a battery through a DC terminal and outputs converted AC power through an AC terminal.
  • the DC terminals and the AC terminals are each supported by the supporting member. By fixing the supporting member to the case that accommodates the power semiconductor module, the AC terminals and the DC terminals are fixed while being restricted from moving.
  • JP-A-2019-80005 discloses an electronic circuit unit that includes a board on which a plurality of connectors are mounted and a housing that accommodates the board.
  • the multiple connectors are fixed to the substrate by screws, bolts, or the like.
  • the substrate is fixed inside the housing by resin potting.
  • the plurality of connectors are press-fitted into the engagement grooves provided in the housing, thereby being fixed to the housing while being restricted in movement.
  • JP 2012-139012 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-80005
  • the connector and the board may be separated due to the movement of the connector. Defects such as cracks in the solder for electrical connection, or abnormalities such as board warpage.
  • the connector (terminal) is configured to be fixed with its movement restricted.
  • the support member that supports the connector DC terminal and AC terminal
  • the support member is screwed to the housing. It is necessary to provide a screw hole for fixing by the housing and the support member.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress the complication of the device configuration and increase the working time of the manufacturing work. It is an object of the present invention to provide a power conversion device, a connector fixing structure, and a method of manufacturing the power conversion device capable of suppressing .
  • a power conversion device includes a board on which an element for power conversion is mounted; A sheet metal top plate member arranged so as to cover the board, and a sheet metal bottom plate member arranged so as to face the top plate member, wherein the sheet metal bottom plate member It has a bottom plate bent portion that is bent at the end on the side where the connector is arranged and that contacts the connector to suppress the movement of the connector.
  • the bottom plate member made of sheet metal is bent at the end on the side where the connector is arranged, and contacts the connector to suppress the movement of the connector. It has a bottom plate bent portion.
  • the bottom plate bent portion obtained by bending the bottom plate member made of sheet metal without using a fastening member such as a screw.
  • bending (pressing) sheet metal it is possible to perform processing with high precision while shortening the processing time compared to cutting. An increase in processing time for providing can be suppressed.
  • the connector preferably has a bottom plate groove into which the bottom plate bent portion is inserted, and the bottom plate bent portion is inserted into the bottom plate groove of the connector.
  • the movement of the connector is restrained by contacting the inner surface of the portion.
  • the movement of the connector can be effectively suppressed by inserting the bent portion of the bottom plate into the groove on the side of the bottom plate of the connector.
  • defects such as cracks in the solder or abnormalities such as warping of the board due to movement of the connector.
  • the bent portion of the bottom plate has a protrusion projecting in the thickness direction of the bent portion of the bottom plate so as to suppress the movement of the connector at the portion inserted into the groove on the bottom plate side of the connector.
  • the top plate member has the top plate bent portion that is bent at the end on the side where the connector is arranged, and the connector is the top plate bent portion.
  • the bent portion of the top plate has a flat surface, and when it is inserted into the groove on the top plate, it abuts on the inner surface of the groove on the top plate side. restrain movement.
  • the power conversion device preferably further includes a frame member to which the substrate is attached, the top plate member is arranged to cover the substrate attached to the frame member, and the bottom plate member is arranged to cover the substrate attached to the frame member. It is arranged so as to cover the frame member while facing the plate member.
  • the power conversion device preferably further includes a cooling fan that blows cooling air for cooling the elements mounted on the substrate, and the bottom plate member distributes the cooling air from the cooling fan to the outside. It has vents for ventilation.
  • the bent portion of the bottom plate is provided by bending the bottom plate member stepwise at the end on the side where the connector is arranged, and the vent hole is formed by the steps of the stepped bent bottom plate member. provided in the part.
  • the connector has a connector projecting portion that projects toward the bottom plate member, and the bottom plate bent portion contacts the connector projecting portion so that the bent portion of the bottom plate is bent. It has a recessed notch that suppresses movement of the connector in a direction orthogonal to the thickness direction and the direction in which the top plate member and the bottom plate member face each other.
  • the connector projecting portion and the notch portion of the bottom plate bent portion allow the connector to move in a direction orthogonal to the thickness direction of the bottom plate bent portion and the direction in which the top plate member and the bottom plate member face each other. can be suppressed.
  • the movement of the connector can be further suppressed by the contact of the notch with the projecting portion of the connector. can be suppressed more.
  • the connectors preferably include a first connector for supplying DC power from an external battery mounted on the vehicle to the board, and a power supply from the element mounted on the board. and a second connector for supplying the AC power converted by the conversion operation to an external load, wherein the bottom plate bent portion abuts on the first connector and the second connector, respectively. Constrain movement of each of the connectors. With this configuration, even when vibration is applied to the power conversion device due to movement of the vehicle, etc., movement of the first connector and the second connector can be effectively suppressed by the bent portion of the bottom plate. can.
  • the bottom plate member made of sheet metal is bent at the end on the side where the connector is arranged, and contacts the connector to suppress the movement of the connector. It has a bottom plate bent portion.
  • the bottom plate bent portion obtained by bending the bottom plate member made of sheet metal without using a fastening member such as a screw.
  • bending (pressing) sheet metal it is possible to perform processing with high precision while shortening the processing time compared to cutting. An increase in processing time for providing can be suppressed.
  • a method for manufacturing a power conversion device includes a step of fixing a connector to the substrate for electrically connecting the outside of the device to a substrate on which an element for performing power conversion is mounted; A step of arranging a top plate member made of sheet metal so as to cover the top surface side of the substrate, and bending an end portion of the bottom plate member made of sheet metal arranged on the bottom surface side of the substrate on the side where the connector is arranged by press working. and disposing a bottom plate member made of sheet metal so as to face the top plate member so that the bent bottom plate portion of the bottom plate member abuts against the connector to suppress the movement of the connector.
  • a power converter, a connector fixing structure, and a power converter capable of suppressing complication of the device configuration and suppressing an increase in the working time of manufacturing work can provide a manufacturing method of
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a vehicle equipped with a power conversion device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a perspective view for demonstrating the structure of the power converter device by this embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining a board, a frame member, a top plate member, a bottom plate member, and connectors in the power conversion device of the present embodiment
  • Figure 3 is a cross-sectional view taken along line 200-200 of Figure 2
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining cooling fins of a frame member; It is a perspective view for demonstrating a baseplate member.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4;
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4;
  • FIG. 4A is a top view of the connector as seen from the top side, and FIG. 4B is a bottom view of the connector as seen from the bottom side;
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 300-300 of FIG. 7;
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining a fixing structure of the cooling fan; It is a flowchart figure for demonstrating the manufacturing method of the power converter device by this embodiment.
  • FIG. 1 A configuration of a power conversion device 100 provided with a connector fixing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • FIG. 1 A configuration of a power conversion device 100 provided with a connector fixing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • FIG. 1 A configuration of a power conversion device 100 provided with a connector fixing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • the power conversion device 100 of this embodiment is an inverter device mounted on a vehicle 101 .
  • Vehicle 101 is, for example, a vehicle such as an electric vehicle equipped with battery 102 .
  • the power conversion device 100 is configured to convert DC power input from a battery 102 mounted on a vehicle 101 into AC power and supply the converted AC power to a load 103 .
  • the load 103 is, for example, an electrical appliance driven by a 100V AC power supply.
  • the power conversion device 100 includes a board 10, a frame member 20, a top plate member 30, a bottom plate member 40, a cooling fan 50, and a connector 60.
  • the substrate 10 is mounted with an element 11 for power conversion. Specifically, a plurality of elements 11 are electrically connected to the substrate 10 by soldering. Further, the substrate 10 is configured by a printed circuit board. The substrate 10 is arranged along the XY plane in the power conversion device 100 . Further, the substrate 10 is arranged closer to the Z1 direction side (the top plate member 30 side) of the power conversion device 100 .
  • the element 11 is an example of "element” and "electronic component" in the claims.
  • the element 11 is arranged on the surface of the substrate 10 on the Z2 direction side (bottom side).
  • the element 11 is a semiconductor element (switching element) including, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
  • switching element including, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • MOSFET Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • the substrate 10 is attached to the frame member 20 as shown in FIG. Specifically, the board 10 is screwed and attached to the frame member 20 by a fastening member such as a screw (not shown).
  • the frame member 20 is configured to partition the interior of the power converter 100 into a Z1 direction side (top surface side) and a Z2 direction side (bottom surface side).
  • the substrate 10 is arranged on the Z1 direction side of the frame member 20 .
  • the frame member 20 configures the side portion of the power conversion device 100 .
  • a connector 60 is arranged on a side portion of the frame member 20 on the Y1 direction side.
  • a cooling fan 50 is arranged on the side surface portion of the frame member 20 on the Y2 direction side.
  • the frame member 20 has a cooling surface 21.
  • the cooling surface 21 is provided on the side of the frame member 20 on which the substrate 10 is arranged (Z1 direction side).
  • the cooling surface 21 cools the element 11 .
  • the element 11 is arranged so as to be in close contact with the cooling surface 21 via a heat transfer member such as a heat transfer sheet (not shown).
  • the element 11 is cooled by exchanging heat with the frame member 20 via the cooling surface 21 .
  • the plurality of elements 11 may be insulated by an insulating plate such as a ceramic plate and fixed to the cooling surface 21 by an adhesive member.
  • an improvement in heat dissipation performance can be expected compared to a heat dissipation structure in which the plurality of elements 11 are fixed to the cooling surface 21 via a heat dissipation member such as silicon grease.
  • the power conversion device 100 includes a substrate 10 on which an element 11 for power conversion is mounted, and the substrate 10 is attached, and the element 11 is bonded via an insulating plate (heat transfer member). a frame member 20 including a cooling surface 21 secured by the member. The element 11 is fixed to the cooling surface 21 via an insulating plate (heat transfer member) made of ceramic or the like and an adhesive member.
  • the frame member 20 also has cooling fins 22, as shown in FIGS.
  • the cooling fins 22 radiate heat from the elements 11 .
  • the cooling fins 22 are plate-like members arranged along the YZ plane.
  • a plurality of cooling fins 22 are provided on the Z2 direction side of the frame member 20 .
  • the cooling air from the cooling fan 50 allows the plurality of cooling fins 22 to exchange heat with the outside air.
  • the heat of the frame member 20 transferred from the element 11 is radiated by the cooling fins 22 exchanging heat with the outside air.
  • the frame member 20 is produced by, for example, cutting (shaving) a metal such as an aluminum alloy. That is, in the frame member 20, the cooling surface 21 and the cooling fins 22 are integrally formed.
  • the number of cooling fins 22 on the downstream side (Y1 direction side) is greater than that on the upstream side (Y2 direction side) where cooling fans 50, which will be described later, are arranged.
  • the cooling fins 22 on the upstream side (Y2 direction side) are high in height (size in the Z direction) because the elements 11 mounted on the substrate 10 are fixed.
  • the cooling fins 22 on the downstream side (Y1 direction side) are low in height (size in the Z direction) (see FIG. 4).
  • an element 11 having a relatively small height in the Z direction is arranged on the upstream side (Y2 direction side) of the substrate 10, and a magnetic component such as a transformer and a reactor (not shown) or a capacitor having a relatively high height in the Z direction.
  • a magnetic component such as a transformer and a reactor (not shown) or a capacitor having a relatively high height in the Z direction.
  • the power conversion device 100 includes a frame member 20 to which the substrate 10 is attached and to which the cooling fins 22 are provided on the rear surface side (bottom surface side) facing the mounting surface (cooling surface 21) of the substrate 10.
  • the number of cooling fins 22 with relatively low height is greater than the number of cooling fins 22 with relatively high height.
  • the thickness in the X direction of the cooling fins 22 relatively low in the Z direction on the downstream side (Y1 direction side) is It may be thin rather than thick.
  • the cooling fan 50 blows cooling air for cooling the element 11 mounted on the substrate 10 .
  • two cooling fans 50 are arranged on the Y2 direction side of the frame member 20 .
  • the cooling fan 50 is configured to take in outside air from the power conversion device 100 from the Y2 direction side and blow cooling air to the cooling fins 22 of the frame member 20 .
  • the cooling air from the cooling fan 50 cools the plurality of cooling fins 22 by flowing through the space on the Z2 direction side of the frame member 20 .
  • the details of the fixing structure of the cooling fan 50 will be described later.
  • the top plate member 30 is a sheet metal member arranged to cover the substrate 10 attached to the frame member 20 .
  • the top plate member 30 is arranged on the Z1 direction side (top surface side) of the frame member 20 so as to cover the frame member 20 and the substrate 10 along the XY plane. Further, the top plate member 30 is formed by pressing sheet metal.
  • the top plate member 30 made of sheet metal has a top plate bent portion 31 .
  • Top plate bent portion 31 is provided by bending the end of top plate member 30 on the side (Y1 direction side) where connector 60 is arranged.
  • the top plate bent portion 31 has a flat surface along the XZ plane.
  • the top plate bent portion 31 is formed by bending the Y1 direction side end portion of the plate-like top plate member 30 made of sheet metal along the Z2 direction.
  • the top plate bent portion 31 suppresses the movement of the connector 60 . Details of suppression of movement of the connector 60 by the top plate bent portion 31 (details of the fixing structure of the connector 60) will be described later.
  • the bottom plate member 40 is a sheet metal member arranged to face the top plate member 30 .
  • the bottom plate member 40 is arranged on the Z2 direction side (bottom side) of the frame member 20 so as to cover the frame member 20 while facing the top plate member 30 along the XY plane. Further, the bottom plate member 40 is arranged so as to cover the cooling fins 22 on the Z2 direction side of the frame member 20, so that it functions as a guide for circulating the cooling air from the cooling fan 50 in the Y1 direction side. It is configured.
  • the bottom plate member 40 made of sheet metal has a bottom plate bent portion 41 .
  • the bottom plate bent portion 41 is provided by bending the end portion of the bottom plate member 40 on the side (Y1 direction side) where the connector 60 is arranged.
  • the bottom plate bent portion 41 is formed by bending the Y1 direction side end portion of the plate-like bottom plate member 40 made of sheet metal along the Z1 direction.
  • the bottom plate bent portion 41 suppresses the movement of the connector 60 . Details of suppression of movement of the connector 60 by the bottom plate bent portion 41 (details of the fixing structure of the connector 60) will be described later.
  • the bottom plate member 40 made of sheet metal has a ventilation hole 42 in this embodiment.
  • a plurality of (four) ventilation holes 42 are provided on the Y1 direction side of the bottom plate member 40 . Ventilation holes 42 are provided to circulate cooling air from cooling fan 50 to the outside. The cooling air from the cooling fan 50 is taken in from the Y2 direction side, flows through the Z2 direction side of the frame member 20 in the Y1 direction, and then is discharged to the outside through the ventilation holes 42 .
  • the bottom plate bending portion 41 is provided by bending the bottom plate member 40 stepwise in two stages at the end portion of the bottom plate member 40 on the Y1 direction side.
  • the ventilation hole 42 is provided in a stepped portion 43 (see FIGS. 6 and 7) of the bottom plate member 40 which is bent in two stages. Specifically, in the first step, the bottom plate member 40 is bent obliquely from the direction along the XY plane to the Z1 direction, and then bent again along the XY plane to form the stepped portion 43. .
  • the bottom plate member 40 is bent substantially perpendicularly in the Z1 direction along the Y1 direction side surface portion of the frame member 20 on which the connector 60 is arranged, thereby forming the bottom plate bent portion 41. is provided.
  • the ventilation hole 42 is provided in this oblique first stage stepped portion 43 .
  • the connector 60 includes three connectors 61, 62 and 63.
  • the connector 60 (connectors 61 and 62) electrically connects the outside of the power converter 100 and the substrate 10.
  • FIG. The connector 61 is an example of a "first connector” in the claims.
  • the connector 62 is an example of a "second connector” in the claims.
  • the connector 61 is an input connector provided to supply DC power from the battery 102 to the board 10 .
  • battery 102 and connector 61 are connected by a connection wire such as an external harness.
  • DC power from the battery 102 is input to the board 10 via the connector 61 .
  • the connector 62 is an output connector provided to supply the external load 103 with AC power converted by the power conversion operation of the element 11 mounted on the substrate 10 .
  • the load 103 and the connector 62 are connected by an external connection wire such as a harness.
  • AC power converted by the switching operation of the element 11 is output from the board 10 via the connector 62 and supplied to the load 103 .
  • the connector 63 is a signal connector provided for inputting a control signal for controlling the power conversion operation by the element 11 to the substrate 10 .
  • a control signal for starting the power conversion operation is input to the board 10 via the connector 63 from the signal line connected to the connector 63 .
  • the element 11 of the substrate 10 starts power conversion operation based on the control signal input via the connector 63 .
  • the connector 60 (connector fixing structure) As shown in FIGS. 3 and 7, the connector 60 (connectors 61 to 63) is fixed to the substrate 10 in this embodiment.
  • the connection terminals of the connector 61 are soldered to the substrate 10 in a state in which the leg portions 61a for fixing the connector 61 are inserted into the holes 10a provided in the substrate 10, whereby the connector 61 is It is fixed while being electrically connected to the substrate 10 .
  • the connector 62 is fixed to the substrate 10 by inserting the leg portion 62a provided in the connector 62 into the hole portion 10a provided in the substrate 10.
  • Legs 61a and 62a are, for example, snap-fit structures having claws.
  • the connector 63 is fixed to the substrate 10 by a fastening member 63a such as a screw.
  • a space 23 for arranging the connectors 61 to 63 is provided in the side portion of the frame member 20 on the Y1 direction side, and the connectors 61 to 63 are not directly fixed to the frame member 20. .
  • the connector 60 (connectors 61 to 63) fixed to the substrate 10 causes the load (
  • the top plate member 30 and the bottom plate member 40 are configured to prevent movement beyond a predetermined range.
  • the top plate bent portion 31 of the top plate member 30 made of sheet metal and the bottom plate bent portion 41 of the bottom plate member 40 made of sheet metal are connected to each of the connectors 60 (connectors 61 to 63). It is configured to restrain the movement of each of the connectors 60 (connectors 61 to 63) by abutting.
  • the fixing structure of the connector 60 will be described by taking the connector 61 of the connectors 60 as an example.
  • 7 to 9 show a structure for suppressing the movement of the connector 61, the connectors 62 and 63 are also configured to be prevented from moving by a similar structure.
  • the connector 61 has a groove portion 61b into which the top plate bent portion 31 is inserted on the top surface side (Z1 direction side).
  • the groove portion 61b is provided on the Z1 direction side of the connector 61 along the plane (XZ plane) in which the top plate bent portion 31 extends in the Z direction.
  • the connector 61 has a groove 61c into which the bottom plate bent portion 41 is inserted on the bottom side (Z2 direction side).
  • the groove portion 61c is provided on the Z2 direction side of the connector 61 along the plane (XZ plane) along which the bottom plate bent portion 41 extends in the Z direction, opposite to the groove portion 61b on the Z1 direction side.
  • the groove 61b and the groove 61c are examples of the "top plate side groove” and the "bottom plate side groove” in the claims, respectively.
  • the top plate bending portion 31 is inserted into the groove portion 61b and contacts the inner surface of the groove portion 61b, so that the bottom plate member 40 and the top plate member 30 are bent along the direction (Z direction) in which the bottom plate member 40 and the top plate member 30 face each other. Movement of the connector 61 is suppressed. Specifically, the Z2 direction side end of the top plate bending portion 31 abuts the bottom portion (Z2 direction side surface) of the groove portion 61b to suppress the movement of the connector 61 in the Z1 direction side.
  • the top plate bent portion 31 is configured to When a load is applied to move the connector 61 in the Z1 direction, the top plate bent portion 31 causes the connector 61 to move beyond a predetermined range in which abnormalities such as solder joints and warping of the board 10 do not occur.
  • the connector 61 is configured to abut on the Z1 direction side so that the connector 61 does not move.
  • the top plate bending portion 31 is not provided with a portion that increases the width in the Y direction, unlike the convex portion 41a of the bottom plate bending portion 41, which will be described later. It is formed by folding to have a Further, a gap is provided between the top plate bent portion 31 and the groove portion 61b.
  • the top plate member 30 top plate bent portion 31 is configured so as not to contact the connector 61 (groove portion 61b).
  • the bottom plate bent portion 41 suppresses the movement of the connector 61 by contacting the inner surface of the groove portion 61c when inserted into the groove portion 61c.
  • the bottom plate bent portion 41 has a convex portion 41 a at a portion that is inserted into the groove portion 61 c of the connector 61 .
  • the convex portion 41 a is provided so as to protrude in the thickness direction (Y direction) of the portion of the bottom plate bent portion 41 to be inserted into the connector 61 .
  • the convex portion 41a of the bottom plate bent portion 41 suppresses movement of the connector 61 in the thickness direction (Y direction) of the portion of the bottom plate bent portion 41 that is inserted into the connector 61 .
  • two convex portions 41a are provided along the X direction in the bottom plate bent portion 41 (see FIG. 6). Further, the convex portion 41a is a bead (squeeze) formed by drawing by pressing. The convex portion 41a is formed by pushing out the bottom plate bent portion 41 extending along the XZ plane in the Y1 direction. Further, the convex portion 41a has a linear shape (rectangular shape with rounded corners) extending along the X direction. A width W1 (see FIG. 7) of the groove portion 61c of the connector 61 in the Y direction is slightly larger than a width W2 (see FIG. 7) of the bottom plate bent portion 41 including the protrusion 41a in the Y direction.
  • the bent portion 41 of the bottom plate is bent beyond a predetermined range in which an abnormality such as an abnormality in the solder joint or warping of the substrate 10 does not occur.
  • the protrusion 41a is configured to abut on the connector 61 so that the connector 61 does not move. Therefore, in the power conversion device 100 of the present embodiment, the projection 41 a provided on the bottom plate bent portion 41 suppresses the movement of the connector 61 in the Y direction (thickness direction of the bottom plate bent portion 41 ),
  • the bending portion 31 is configured to suppress movement of the connector 61 along the Z direction (the direction in which the bottom plate member 40 and the top plate member 30 face each other). Note that when a force such as vibration or load (load) that moves the connector 61 is not applied to the connector 61, the bottom plate member 40 ( The bottom plate bent portion 41) is configured so as not to contact the connector 61 (groove portion 61c).
  • the connector 61 has a connector projecting portion 61d and a connector projecting portion 61e that project toward the top plate member 30 and the bottom plate member 40, respectively.
  • the connector projecting portion 61d is provided so as to project in the Z1 direction toward the top plate member 30 at the central portion in the X direction of the bottom portion (surface on the Z2 direction side) of the groove portion 61b.
  • the connector projecting portion 61e is provided so as to project toward the bottom plate member 40 in the Z2 direction at the center portion in the X direction of the bottom portion (surface on the Z1 direction side) of the groove portion 61c.
  • the bottom plate bent portion 41 has a recessed notch portion 41b.
  • the cutout portion 41b contacts the connector projecting portion 61e, so that the direction perpendicular to the thickness direction of the bottom plate bent portion 41 and the direction in which the top plate member 30 and the bottom plate member 40 face each other (the Y direction and the Z direction). ), which is the direction perpendicular to the direction of the connector 61 .
  • the top plate bent portion 31 has a concave notch portion 31a. The notch 31a restrains the movement of the connector 61 in the X direction by coming into contact with the connector protrusion 61d.
  • the top-plate bent portion 31 and the bottom-plate bent portion 41 are provided with a predetermined thickness that does not cause abnormalities such as abnormal solder joints or warping of the board 10 when a load is applied to move the connector 61 along the X direction.
  • the notch 31a and the notch 41b are configured to contact the connector protrusion 61d and the connector protrusion 61e, respectively, so that the connector 61 does not move beyond the range.
  • the top plate bent portion 31 is provided with three notch portions 31a corresponding to the connectors 61 to 63, respectively.
  • three bottom plate bent portions 41 are provided so as to correspond to each of the three connectors 61-63.
  • Each of the three bottom plate bent portions 41 is provided with a notch portion 41b corresponding to each of the three connectors 61-63.
  • one protrusion 41a is arranged on each side of the notch 41b in the X direction.
  • the cooling fan 50 is fastened and fixed to the frame member 20 by fastening members 50a such as screws.
  • the cooling fan 50 is provided on the side portion of the frame member 20 on the Y2 direction side, which faces the side portion of the frame member 20 on the Y1 direction side where the connector 60 is provided.
  • Cooling fan 50 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the cooling fan 50 is fixed to the frame member 20 by fastening members 50a at least at two diagonal corners among the four corners.
  • the bottom plate member 40 made of sheet metal is provided with a cooling fan side bent portion 44 so as to cover the cooling fan 50 from the Y2 direction side by bending the end portion on the Y2 direction side.
  • the cooling-fan-side bent portion 44 is not fixed to the cooling fan 50 and is provided in a cantilever beam manner. Further, the cooling fan side bent portion 44 is processed so as to avoid the fastening member 50 a of the cooling fan 50 . Specifically, the cooling fan side bent portion 44 has a notch portion 44a for the fastening member 50a so as to suppress contact with the fastening member 50a. By adopting such a mode, it is possible to suppress transmission of vibration to the cooling fan-side bent portion 44 (bottom plate member 40) when the cooling fan 50 operates. Noise generated from the power converter 100 is suppressed.
  • the power conversion device 100 blows cooling air for cooling the bottom plate member 40 made of sheet metal, the frame member 20 to which the substrate 10 is attached, and the element 11 mounted on the substrate 10, and the frame and a cooling fan 50 fixed to the member 20 by a fastening member 50a such as a screw.
  • bottom plate member 40 made of sheet metal includes cooling fan side bent portion 44 provided with notch portion 44 a so as to avoid the fastening portion of fastening member 50 a of cooling fan 50 .
  • the bottom plate member 40 made of sheet metal is bent at the end on the side where the connectors 60 (connectors 61 to 63) are arranged, and contacts the connectors 60 to prevent the connectors 60 from moving. It has a bottom plate bent portion 41 to suppress.
  • the bottom plate bent portion 41 obtained by bending the bottom plate member 40 made of sheet metal without using a fastening member such as a screw.
  • the sheet metal bending process pressing process
  • the connector 61 (connector 60) has the groove 61c (bottom plate side groove) into which the bottom plate bent portion 41 is inserted, and the bottom plate bent portion 41 is the groove portion of the connector 61.
  • the movement of the connector 61 is suppressed by contacting the inner surface of the groove 61c while being inserted into the connector 61c. Accordingly, by inserting the bottom plate bent portion 41 into the groove portion 61c of the connector 61, the movement of the connector 61 can be effectively suppressed. As a result, it is possible to effectively suppress defects such as solder cracks or abnormalities such as warping of the substrate 10 due to the movement of the connector 61 .
  • the bottom plate bent portion 41 has a thickness that suppresses the movement of the connector 61 at the portion that is inserted into the groove portion 61c (bottom plate side groove portion) of the connector 61. It has a projection 41a projecting in the direction (Y direction). Accordingly, by providing the convex portion 41a, the convex portion 41a of the bottom plate bent portion 41 contacts the connector 61, whereby the movement of the connector 61 can be more effectively suppressed. As a result, since the movement of the connector 61 can be more effectively suppressed, defects such as solder cracks or abnormalities such as warping of the board 10 caused by the movement of the connector 61 can be more effectively suppressed. can be done.
  • the top plate member 30 has the top plate bent portion 31 that is bent at the end on the side where the connectors 60 (connectors 61 to 63) are arranged, and the connector 61 ( The connector 60) has a groove portion 61b (top plate side groove portion) into which the top plate bent portion 31 is inserted.
  • the movement of the connector 61 is suppressed by contacting the inner surface of the connector 61 . Accordingly, in addition to suppressing the movement of the connector 61 by the protrusion 41 a provided on the bottom plate bent portion 41 , the top plate bent portion 31 can more effectively suppress the movement of the connector 61 . Therefore, when a load is applied to the connector 61, the movement of the connector 61 can be suppressed more effectively. Anomalies can be suppressed more effectively.
  • the frame member 20 to which the substrate 10 is attached is provided, the top plate member 30 is arranged so as to cover the substrate 10 attached to the frame member 20, is arranged to cover the frame member 20 while facing the top plate member 30 .
  • the connector can be formed by the bottom plate member 40 instead of the frame member 20 . Movement of 60 (connectors 61 to 63) can be suppressed.
  • the bottom plate member 40 arranged so as to cover the frame member 20 suppresses an increase in the working time of the manufacturing work and allows the connector to be manufactured. 60 movement can be suppressed.
  • the cooling fan 50 for blowing cooling air for cooling the element 11 mounted on the substrate 10 is provided, and the bottom plate member 40 directs the cooling air from the cooling fan 50 to the outside. It has a vent hole 42 for circulating to.
  • the bottom plate bent portion 41 that suppresses the movement of the connector 60 is provided by bending the bottom plate member 40
  • the bent portion of the bottom plate member 40 is cooled by providing the ventilation hole 42. It is possible to suppress blocking of the flow path of the wind. Therefore, even when the bottom plate member 40 is bent in order to suppress the movement of the connector 60, it is possible to suppress the cooling efficiency of the cooling fan 50 from decreasing.
  • the bottom plate bending portion 41 is provided by bending the bottom plate member 40 stepwise at the end on the side where the connectors 60 (connectors 61 to 63) are arranged.
  • the ventilation hole 42 is provided in a stepped portion 43 of the bottom plate member 40 which is bent in a stepped manner. Accordingly, by providing the ventilation holes 42 in the stepped portion 43 of the bottom plate member 40 that is bent in a stepped manner, the ventilation holes 42 having a larger opening area can be provided. Therefore, it is possible to further prevent the bent portion of the bottom plate member 40 from blocking the flow path of the cooling air. As a result, the cooling efficiency of the cooling fan 50 can be further suppressed.
  • the connector 61 (connector 60) has the connector projecting portion 61e that projects toward the bottom plate member 40, and the bottom plate bent portion 41 contacts the connector projecting portion 61e.
  • the connector 61 there is a recessed notch 41b that suppresses movement of the connector 61 in the direction (X direction) orthogonal to the thickness direction of the bottom plate bent portion 41 and the direction in which the top plate member 30 and the bottom plate member 40 face each other. are doing.
  • the direction (X direction) can be suppressed.
  • the movement of the connector 61 can be further suppressed by the contact of the notch 41b with the connector projecting portion 61e. Abnormalities such as warpage can be further suppressed.
  • the connector 60 includes the connector 61 (first connector) for supplying DC power from the external battery 102 mounted on the vehicle 101 to the substrate 10 and the substrate 10 and a connector 62 (second connector) for supplying the AC power converted by the power conversion operation by the element 11 mounted on the external load 103 to the external load 103. Movement of each of connector 61 and connector 62 is suppressed by contacting with each. Thus, even when power converter 100 is vibrated due to movement of vehicle 101 or the like, bottom plate bent portion 41 can effectively suppress movement of connectors 61 and 62 .
  • step S1 the top plate member 30 and the bottom plate member 40 made of sheet metal are formed by press working.
  • the end portion of the top plate member 30 made of sheet metal that is disposed on the top surface side (Z1 direction side) of the substrate 10 is located on the side (Y1 direction side) where the connector 60 is disposed. is bent by press working to form the top plate bent portion 31 .
  • the end portion of the bottom plate member 40 made of sheet metal arranged on the bottom surface side (Z2 direction side) of the substrate 10 on the side (Y1 direction side) where the connector 60 is arranged is bent by press working to form a bottom plate bent portion 41. is formed.
  • step S2 the connector 60 (connectors 61 to 63) for electrically connecting the outside of the apparatus and the board 10 on which the element 11 for power conversion is mounted is fixed to the board 10. Similarly, a circuit configuration including a plurality of elements 11 is mounted on substrate 10 .
  • step S3 the substrate 10 is attached to the frame member 20 formed by cutting.
  • step S4 the top plate member 30 made of sheet metal is arranged so as to cover the top surface side (Z1 direction side) of the substrate 10 attached to the frame member 20. As shown in FIG.
  • step S5 the bottom plate member 40 made of sheet metal is arranged so as to cover the bottom surface side (Z2 direction side) of the frame member 20 while facing the top plate member 30 .
  • the bent bottom plate portion 41 of the bottom plate member 40 contacts the connector 60 (connectors 61 to 63) to suppress the movement of the connector 60, and the sheet metal plate is arranged so as to face the top plate member 30.
  • step S4 the step of arranging the top plate member 30 in step S4 or the step of arranging the bottom plate member 40 in step S5 may be performed first.
  • the end of the bottom plate member 40 made of sheet metal, which is disposed on the bottom surface side of the substrate 10, on the side where the connector 60 is disposed is bent by press working.
  • Step S1 the bent bottom plate member 41 of the bottom plate member 40 contacts the connector 60 to suppress the movement of the connector 60, and the bottom plate member 40 made of sheet metal is bent so as to face the top plate member 30. and a step of arranging (step S5).
  • the sheet metal bending process pressing process
  • movement of the connector 60 can be suppressed by the bottom plate bent portion 41 formed by bending the bottom plate member 40. , the movement of the connector 60 can be suppressed while suppressing an increase in the number of parts.
  • the connector 61 (connector 60) has the groove 61c into which the bottom plate bent portion 41 is inserted, but the present invention is not limited to this.
  • the groove 61c may not be provided in the connector 60, and the bottom plate bent portion 41 may be in contact with the bottom surface of the connector 60 (surface on the Z2 direction side).
  • a groove may be provided on the bottom plate bent portion 41 side, and a projection provided on the connector 60 side may be inserted into the groove on the bottom plate bent portion 41 side.
  • the bottom plate bent portion 41 is provided with the convex portion 41a, but the present invention is not limited to this.
  • the bottom plate bent portion 41 may be formed to have a flat surface without providing the convex portion 41a.
  • the width (thickness) of the entire bottom plate bent portion 41 may be increased.
  • the top plate member 30 has the top plate bent portion 31 having a flat surface
  • the bottom plate member 40 has the bottom plate bent portion 41 provided with the convex portion 41a.
  • the present invention is not limited to this.
  • the top plate member 30 is provided with a top plate bent portion 31 having a convex portion
  • the bottom plate member 40 is provided with a bottom plate bent portion 41 having a flat surface (without the convex portion 41a).
  • the top plate member 30 and the bottom plate member 40 are arranged so as to sandwich the frame member 20 to which the substrate 10 is attached, but the present invention is not limited to this.
  • side plate members that constitute the side portions may be provided.
  • cooling fan 50 for blowing cooling air is provided, and the bottom plate member 40 is provided with the ventilation holes 42 for circulating the cooling air from the cooling fan 50, but the present invention is not limited to this. is not limited to this.
  • cooling fan 50 may not be provided.
  • the ventilation holes may be provided in the frame member 20 that constitutes the side portion instead of the bottom plate member 40 .
  • the bottom plate bent portion 41 is provided by bending the bottom plate member 40 stepwise, but the present invention is not limited to this.
  • the bottom plate bent portion 41 may be provided by bending the bottom plate member 40 once.
  • the connector 61 has the connector projecting portion 61d and the connector projecting portion 61e projecting toward the top plate member 30 and the bottom plate member 40, respectively, and the top plate bent portion 31 and the bottom plate bent portion 41 are provided.
  • the top plate member 30 and the bottom plate member 40 may not be provided with the notch portion 31a and the notch portion 41b.
  • the notch portion 31a (notch portion 41b) may be provided in only one of the top plate bent portion 31 and the bottom plate bent portion 41.
  • FIG. Two or more notch portions 31 a (notch portions 41 b ) may be provided for the top plate bent portion 31 and the bottom plate bent portion 41 .
  • the power conversion device 100 is an inverter device that converts DC power from the battery 102 mounted on the vehicle 101, but the present invention is not limited to this.
  • the power conversion device 100 may be an inverter device that converts and outputs AC power from an AC power supply.
  • the bottom plate bent portion 41 is press-worked to provide the projecting portion 41a, which is a beat that is linearly drawn, but the present invention is not limited to this.
  • the convex portion 41 a may be provided by increasing the thickness of a portion of the bottom plate bent portion 41 .
  • the shape of the convex portion 41a may be circular instead of linear.

Abstract

この電力変換装置は、電力変換を行うための素子が実装される基板と、基板に固定され、装置外部と基板とを電気的に接続するためのコネクタと、基板を覆うように配置される板金製の天板部材と、天板部材と対向するように配置される板金製の底板部材と、を備える。板金製の底板部材は、コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、コネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する。

Description

電力変換装置、コネクタ固定構造、および、電力変換装置の製造方法
 この発明は、電力変換装置、コネクタ固定構造、および、電力変換装置の製造方法に関する。
 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。このような装置は、たとえば、特開2012-139012号公報および特開2019-80005号公報に開示されている。
 上記特開2012-139012号公報には、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。上記特開2012-139012号公報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、上記特開2019-80005号公報には、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、上記特開2019-80005号公報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、上記特開2012-139012号公報および特開2019-80005号公報では、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、上記特開2012-139012号公報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、上記特開2012-139012号公報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、上記特開2019-80005号公報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。上記特開2019-80005号公報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、コネクタ固定構造、および、電力変換装置の製造方法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、電力変換を行うための素子が実装される基板と、基板に固定され、装置外部と基板とを電気的に接続するためのコネクタと、基板を覆うように配置される板金製の天板部材と、天板部材と対向するように配置される板金製の底板部材と、を備え、板金製の底板部材は、コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、コネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する。
 この発明の第1の局面による電力変換装置では、上記のように、板金製の底板部材は、コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、コネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する。これにより、基板にコネクタを固定する場合に、ネジなどの締結部材を用いることなく、板金製の底板部材を折り曲げた底板折り曲げ部によってコネクタ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、基板にコネクタを固定する場合に、コネクタ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を筐体に固定する場合に比べて、底板部材を折り曲げた底板折り曲げ部によってコネクタ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の移動を抑制することができる。
 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、コネクタは、底板折り曲げ部が差し込まれる底板側溝部を有しており、底板折り曲げ部は、コネクタの底板側溝部に差し込まれた状態で底板側溝部の内表面と当接することによってコネクタの移動を抑制する。このように構成すれば、コネクタの底板側溝部に底板折り曲げ部を差し込むことによって、コネクタの移動を効果的に抑制することができる。その結果、コネクタの移動に起因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を効果的に抑制することができる。
 この場合、好ましくは、底板折り曲げ部は、コネクタの底板側溝部に差し込まれる部分において、コネクタの移動を抑制するように、底板折り曲げ部の厚み方向に突出する凸部を有する。このように構成すれば、凸部を設けることによって、底板部材の底板折り曲げ部の厚み方向における長さを増加させることができるので、底板折り曲げ部の凸部がコネクタと当接することによってコネクタ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、コネクタの移動に起因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をより効果的に抑制することができる。
 上記底板折り曲げ部が凸部を有する電力変換装置において、好ましくは、天板部材は、コネクタ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を有し、コネクタは、天板折り曲げ部が差し込まれる天板側溝部を有しており、天板折り曲げ部は、平坦面を有し、天板側溝部に差し込まれた状態で天板側溝部の内表面と当接することによって、コネクタの移動を抑制する。このように構成すれば、底板折り曲げ部に設けられた凸部によってコネクタの移動を抑制することに加えて、天板折り曲げ部によってコネクタ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、コネクタに負荷が加えられた場合により一層効果的にコネクタの移動を抑制することができるので、コネクタの移動に起因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をより一層効果的に抑制することができる。
 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、基板が取り付けられるフレーム部材をさらに備え、天板部材は、フレーム部材に取付けられた状態の基板を覆うように配置され、底板部材は、天板部材と対向した状態でフレーム部材を覆うように配置される。このように構成すれば、基板を固定するためのフレーム部材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、板金製の底板部材を折り曲げ加工することによって、フレーム部材ではなく底板部材によってコネクタの移動を抑制することができる。そのため、基板を固定するフレーム部材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、フレーム部材を覆うように配置される底板部材によって、製造作業の作業時間の増大を抑制しながらコネクタの移動を抑制することができる。
 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、基板に実装された素子を冷却するための冷却風を送風する冷却ファンをさらに備え、底板部材は、冷却ファンからの冷却風を外部に流通させるための通気孔を有する。このように構成すれば、底板部材を折り曲げることによってコネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を設ける場合にも、通気孔を設けることによって底板部材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、コネクタの移動を抑制するために底板部材を折り曲げる場合にも、冷却ファン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。
 この場合、好ましくは、底板折り曲げ部は、コネクタが配置される側の端部において底板部材を階段状に折り曲げるようにして設けられており、通気孔は、階段状に折り曲げられた底板部材の段差部分に設けられている。このように構成すれば、階段状に折り曲げられた底板部材の段差部分に通気孔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を設けることができる。そのため、底板部材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、冷却ファンによる冷却効率の低下をより抑制することができる。
 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、コネクタは、底板部材側に向かって突出するコネクタ突出部を有し、底板折り曲げ部は、コネクタ突出部と当接することによって、底板折り曲げ部の厚み方向と、天板部材と底板部材とが対向する方向とに直交する方向におけるコネクタの移動を抑制する凹状の切り欠き部を有している。このように構成すれば、コネクタ突出部と底板折り曲げ部の切り欠き部とによって、底板折り曲げ部の厚み方向と、天板部材と底板部材とが対向する方向と、に直交する方向におけるコネクタの移動を抑制することができる。その結果、切り欠き部がコネクタ突出部と当接することによって、コネクタの移動をより抑制することができるので、コネクタの移動に起因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をより抑制することができる。
 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、コネクタは、車両に搭載されている外部のバッテリからの直流電力を基板に供給するための第1コネクタと、基板に実装された素子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に供給するための第2コネクタと、を含み、底板折り曲げ部は、第1コネクタおよび第2コネクタの各々と当接することによって第1コネクタおよび第2コネクタの各々の移動を抑制する。このように構成すれば、車両の移動などに起因して電力変換装置に振動が加えられた場合にも、底板折り曲げ部によって、第1コネクタおよび第2コネクタの移動を効果的に抑制することができる。
 この発明の第2の局面によるコネクタ固定構造は、電子部品が実装される基板と、基板に固定され、装置外部と基板とを電気的に接続するためのコネクタと、基板を覆うように配置される板金製の天板部材と、天板部材と対向するように配置される板金製の底板部材と、を備え、板金製の底板部材は、コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、コネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する。
 この発明の第2の局面によるコネクタ固定構造では、上記のように、板金製の底板部材は、コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、コネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する。これにより、基板にコネクタを固定する場合に、ネジなどの締結部材を用いることなく、板金製の底板部材を折り曲げた底板折り曲げ部によってコネクタ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、基板にコネクタを固定する場合に、コネクタ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コネクタ固定構造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を筐体に固定する場合に比べて、底板部材を折り曲げた底板折り曲げ部によってコネクタ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の移動を抑制することができる。
 この発明の第3の局面による電力変換装置の製造方法は、装置外部と電力変換を行うための素子が実装された基板とを電気的に接続するためのコネクタを、基板に固定する工程と、板金製の天板部材を、基板の天面側を覆うように配置する工程と、基板の底面側に配置される板金製の底板部材のコネクタ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と、底板部材の折り曲げられた底板折り曲げ部がコネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制するように、天板部材と対向するように板金製の底板部材を配置する工程と、を備える。
 この発明の第3の局面による電力変換装置の製造方法では、上記のように、基板の底面側に配置される板金製の底板部材のコネクタ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と、底板部材の折り曲げられた底板折り曲げ部がコネクタと当接することによってコネクタの移動を抑制するように、天板部材と対向するように板金製の底板部材を配置する工程と、を備える。これにより、基板にコネクタを固定する場合に、ネジなどの締結部材を用いることなく、板金製の底板部材を折り曲げた底板折り曲げ部によってコネクタ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、基板にコネクタを固定する場合に、コネクタ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を筐体に固定する場合に比べて、底板部材を折り曲げた底板折り曲げ部によってコネクタ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の移動を抑制することができる。
 本発明によれば、上記のように、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、コネクタ固定構造、および、電力変換装置の製造方法を提供することができる。
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、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、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、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、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請求の範囲によって示され、さらに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 (11)

  1.  電力変換を行うための素子が実装される基板と、
     前記基板に固定され、装置外部と前記基板とを電気的に接続するためのコネクタと、
     前記基板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するように配置される板金製の底板部材と、を備え、
     板金製の前記底板部材は、前記コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、前記コネクタと当接することによって前記コネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する、電力変換装置。
  2.  前記コネクタは、前記底板折り曲げ部が差し込まれる底板側溝部を有しており、
     前記底板折り曲げ部は、前記コネクタの前記底板側溝部に差し込まれた状態で前記底板側溝部の内表面と当接することによって前記コネクタの移動を抑制する、請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記底板折り曲げ部は、前記コネクタの前記底板側溝部に差し込まれる部分において、前記コネクタの移動を抑制するように、前記底板折り曲げ部の厚み方向に突出する凸部を有する、請求項2に記載の電力変換装置。
  4.  前記天板部材は、前記コネクタ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を有し、
     前記コネクタは、前記天板折り曲げ部が差し込まれる天板側溝部を有しており、
     前記天板折り曲げ部は、平坦面を有し、前記天板側溝部に差し込まれた状態で前記天板側溝部の内表面と当接することによって、前記コネクタの移動を抑制する、請求項3に記載の電力変換装置。
  5.  前記基板が取り付けられるフレーム部材をさらに備え、
     前記天板部材は、前記フレーム部材に取付けられた状態の前記基板を覆うように配置され、
     前記底板部材は、前記天板部材と対向した状態で前記フレーム部材を覆うように配置される、請求項1~4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  6.  前記基板に実装された前記素子を冷却するための冷却風を送風する冷却ファンをさらに備え、
     前記底板部材は、前記冷却ファンからの冷却風を外部に流通させるための通気孔を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  7.  前記底板折り曲げ部は、前記コネクタが配置される側の前記端部において前記底板部材を階段状に折り曲げるようにして設けられており、
     前記通気孔は、階段状に折り曲げられた前記底板部材の段差部分に設けられている、請求項6に記載の電力変換装置。
  8.  前記コネクタは、前記底板部材側に向かって突出するコネクタ突出部を有し、
     前記底板折り曲げ部は、前記コネクタ突出部と当接することによって、前記底板折り曲げ部の厚み方向と、前記天板部材と前記底板部材とが対向する方向とに直交する方向における前記コネクタの移動を抑制する凹状の切り欠き部を有している、請求項1~7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  9.  前記コネクタは、車両に搭載されている外部のバッテリからの直流電力を前記基板に供給するための第1コネクタと、前記基板に実装された前記素子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に供給するための第2コネクタと、を含み、
     前記底板折り曲げ部は、前記第1コネクタおよび前記第2コネクタの各々と当接することによって前記第1コネクタおよび前記第2コネクタの各々の移動を抑制する、請求項1~8のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  10.  電子部品が実装される基板と、
     前記基板に固定され、装置外部と前記基板とを電気的に接続するためのコネクタと、
     前記基板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するように配置される板金製の底板部材と、を備え、
     板金製の前記底板部材は、前記コネクタが配置される側の端部において折り曲げられ、前記コネクタと当接することによって前記コネクタの移動を抑制する底板折り曲げ部を有する、コネクタ固定構造。
  11.  装置外部と電力変換を行うための素子が実装された基板とを電気的に接続するためのコネクタを、前記基板に固定する工程と、
     板金製の天板部材を、前記基板の天面側を覆うように配置する工程と、
     前記基板の底面側に配置される板金製の底板部材の前記コネクタ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と、
     前記底板部材の折り曲げられた底板折り曲げ部が前記コネクタと当接することによって前記コネクタの移動を抑制するように、前記天板部材と対向するように板金製の前記底板部材を配置する工程と、を備える、電力変換装置の製造方法。
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