WO2023238349A1 - 電子ユニット - Google Patents
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- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
Definitions
- the present invention relates to an electronic unit mounted on a vehicle.
- each capacitor can be projection welded to an electrode plate, but for capacitors mounted on a printed circuit board, projection welding is not possible. It is usually difficult to provide the structure to do so. Therefore, in an electronic unit in which a capacitor is mounted on a printed circuit board, the capacitor is likely to be broken due to vibration.
- the longitudinal direction of electric vehicle 100 will be referred to as the X direction, the lateral direction as the Y direction, and the vertical direction (height direction) as the Z direction. More specifically, the positive side in the X direction is in front of electric vehicle 100, and the negative side in the X direction is behind electric vehicle 100.
- the positive side in the Y direction is the left side of electric vehicle 100, and the negative side in the Y direction is the right side of electric vehicle 100.
- the positive side in the Z direction is above electric vehicle 100, and the negative side in the Z direction is below electric vehicle 100.
- the XY plane is a horizontal plane
- the Z direction is a vertical direction. In this embodiment, for simplicity, the slope of the road surface is not considered. Therefore, any direction within the horizontal plane (XY plane) is the horizontal direction (road surface direction).
- the positive side in the Z direction is vertically upward, and the negative side in the Z direction is vertically downward.
- the first drive unit 11 is a drive unit in which an electric motor 14, a speed reducer 15, and an inverter 16, which is an electronic unit, are integrally configured.
- the wheel 60 (see FIG. 6) is driven.
- the first drive unit 11 is generally arranged under the floor of the luggage compartment 17. Therefore, in order to make the cargo space 17 as wide as possible, in the first drive unit 11, the inverter 16 is attached to the electric motor 14 so as to be inclined forward (to the positive side in the X direction) with respect to the horizontal direction.
- the speed reducer 15 may be omitted. That is, the first drive unit 11 may be configured by the electric motor 14 and the inverter 16.
- the second drive unit 12 is a drive unit in which an electric motor 18, a reduction gear 19, and an inverter 20, which is an electronic unit, are integrally configured, and uses electric power supplied from the battery unit 10 to drive the front wheels of the electric vehicle 100. (not shown).
- the second drive unit 12 is arranged in a so-called motor room 21. Therefore, the second drive unit 12 is disposed substantially horizontally above the electric motor 18 and the speed reducer 19. Note that the speed reducer 19 may be omitted. That is, the second drive unit 12 may be configured by the electric motor 18 and the inverter 20.
- FIG. 2 is an external perspective view of the first drive unit 11.
- the inverter 16 is fixed to the electric motor 14 at four fastening points: a first fastening point 22A, a second fastening point 22B, a third fastening point 22C, and a fourth fastening point 22D.
- the first fastening point 22A and the second fastening point 22B are relatively upward fastening points
- the third fastening point 22C and the fourth fastening point 22D are relatively downward fastening points. It is a point.
- the inverter 16 includes an electronic circuit 23 including one or more capacitors 32 (see FIG. 3).
- the electronic circuit 23 is attached to the casing of the inverter 16 via a vibration isolator (not shown), as is normally done. Therefore, vertical vibrations caused by the road surface and vibrations generated by the electric motor 14 (hereinafter referred to as rotational vibrations) are attenuated by the vibration isolating material and transmitted (input) to the capacitor 32 .
- rotational vibrations vertical vibrations caused by the road surface and vibrations generated by the electric motor 14
- vertical vibrations and rotational vibrations are transmitted to the capacitor 32 from each fastening point of the inverter 16.
- the electronic circuit 23 is provided particularly near the third fastening point 22C. Therefore, vertical vibration and rotation start are generally transmitted from the third fastening point 22C.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the electronic circuit 23.
- the electronic circuit 23 includes a printed circuit board 31 and electronic components attached to the printed circuit board 31. That is, the printed circuit board 31 on which electronic components are mounted is the electronic circuit 23.
- the electronic components mounted on the printed circuit board 31 include, for example, an IC (Integrated Circuit) chip (not shown), a capacitor 32, a coil 55 (see FIG. 5), and a connector (see FIG. 5) that connects the electronic circuit 23 with an external circuit. (not shown), etc.
- the electronic circuit 23 includes at least a capacitor 32 mounted on a printed circuit board 31 as an electronic component.
- first direction La1 direction an arbitrary direction parallel to the surface of the printed circuit board 31
- second direction La2 a direction perpendicular to this first direction La1
- a direction perpendicular to the first direction La 1 and the second direction La 2 (the surface of the printed circuit board 31) is defined as a third direction Lo.
- the surface of the printed circuit board 31 is a surface on which electronic components such as the capacitor 32 are mounted, for example.
- the capacitor 32 is one of the electronic components mounted on the printed circuit board 31.
- the capacitor 32 when the capacitor 32 is attached to the printed circuit board 31, the capacitor 32 is arranged in the vertical direction perpendicular to the surface of the printed circuit board 31 rather than in the horizontal direction parallel to the surface of the printed circuit board 31 (for example, the first direction La 1 ). (third direction Lo). That is, in this embodiment, the capacitor 32 is a tall, vertically elongated electronic component as a whole.
- the capacitor 32 is, for example, a wet electrolytic capacitor. However, the capacitor 32 may be any other type of capacitor as long as it is formed in a vertically elongated shape. Capacitor 32 includes a main body portion 33 and a lead portion 34 .
- the main body part 33 is a part in which a cathode, an anode, an electrolyte, etc. are housed, and is generally configured in a vertically elongated columnar shape. Specifically, the height HB of the main body portion 33 is longer than its width WB . As a result, the capacitor 32 is an electronic component that is longer in the vertical direction than in the horizontal direction, that is, it is a tall electronic component.
- the side surface forming the outer periphery of the main body portion 33 (hereinafter referred to as the outer circumferential surface 35 of the capacitor 32) is formed of a generally cylindrical curved surface.
- the main body portion 33 has an explosion-proof valve 36.
- the explosion-proof valve 36 has a structure to release gas generated inside the main body 33 and prevent the capacitor 32 from exploding.
- a sealing part 37 for sealing the contents of the main body 33, such as an electrolyte, is formed at the lower part of the main body 33, which is the end on the printed circuit board 31 side.
- An explosion-proof valve 36 is formed.
- the explosion-proof valve 36 may be formed on the upper surface of the main body portion 33.
- the capacitor 32 is connected to the printed circuit board 31 via the pedestal 38.
- the pedestal 38 is interposed between the capacitor 32 and the printed circuit board 31 and supports the capacitor 32.
- the pedestal 38 supports part or all of the outer peripheral surface 35 of the capacitor 32.
- the pedestal 38 limits the inclination of the capacitor 32 (particularly the main body portion 33).
- the pedestal 38 suppresses the relative shaking (vibration) of the capacitor 32 with respect to the printed circuit board 31, for example, when vertical vibration or rotational vibration is transmitted to the printed circuit board 31. That is, the pedestal 38 is a vibration isolating member for the capacitor 32, and in principle, large shaking due to vertical vibration or rotational vibration is suppressed by the pedestal 38.
- the adhesive 40 is provided between at least the outer peripheral surface 35 of the capacitor 32 perpendicular to the surface of the printed circuit board 31 and the inner peripheral surface 39 of the pedestal 38 perpendicular to the surface of the printed circuit board 31. Coated or filled. That is, the capacitor 32 and the pedestal 38 are bonded to each other by the adhesive 40 at the outer circumferential surface 35 of the capacitor 32 and the inner circumferential surface 39 of the pedestal 38 . This suppresses the shaking (vibration) of the capacitor 32 more firmly and reliably than when the pedestal 38 supports the capacitor 32 without using the adhesive 40.
- breakage can be particularly reliably prevented in areas where stress is likely to be concentrated due to shaking (vibration) of the main body 33, such as the base end of the lead part 34 (the end connected to the main body 33) and the connection part with the printed circuit board 31. Prevented.
- the adhesive 40 for bonding the capacitor 32 and the pedestal 38 is filled in the entire area where the outer circumferential surface 35 of the capacitor 32 and the inner circumferential surface 39 of the pedestal 38 face each other at the bonded portion. However, it is sufficient that the adhesive 40 for bonding the capacitor 32 and the pedestal 38 is filled in at least a portion of the area where the outer circumferential surface 35 of the capacitor 32 and the inner circumferential surface 39 of the pedestal 38 face each other.
- the adhesive 40 for bonding the capacitor 32 and the pedestal 38 is not only filled in the space formed between the capacitor 32 and the pedestal 38, but also at a position higher than the pedestal 38 in the vertical direction. It has been coated up to. That is, the adhesive 40 is applied along the outer peripheral surface 35 of the capacitor 32 to a position higher than the upper surface 41 of the pedestal 38 . As a result, the supporting performance of the capacitor 32 by the pedestal 38 is particularly improved, and shaking (vibration) of the capacitor 32 is suppressed more firmly and reliably.
- the adhesive 40 is made to protrude from the pedestal 38 in the vertical direction (third direction Lo), but in the horizontal direction (first direction La 1 or second direction La 2 ).
- the adhesive 40 may be allowed to protrude.
- the contact area S2 between the capacitor 32 and the adhesive 40 may be made larger than the contact area S1 between the base 38 and the adhesive 40 by causing the adhesive 40 to protrude in both the vertical and horizontal directions.
- the adhesive 40 for bonding the capacitor 32 and the pedestal 38 is applied so as to protrude from the pedestal 38 in the vertical direction.
- the adhesive 40 is made of any material.
- a potting agent or a coating agent 42 for the printed circuit board 31 can be used as the adhesive 40.
- the coating agent on the printed circuit board 31 forms an insulating film for moisture proofing, prevention of foreign matter adhesion, and the like.
- the coating agent 42 of the printed circuit board 31 is used as the adhesive 40.
- FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of a typical pedestal 38.
- the pedestal 38 has a generally square bottom surface, and has a first columnar section 51a, a second columnar section 51b, and a third columnar section extending along the vertical direction of the capacitor 32 at its four corners.
- a portion 51c and a fourth columnar portion 51d are provided, respectively.
- each of the columnar parts 51a to 51d has the same height, but the height is lower than the height of the capacitor 32. That is, the pedestal 38 supports the capacitor 32 in a portion in the vertical direction by each of the columnar portions 51a to 51d.
- the portion where the adhesive 40 can be filled or applied is one or more portions among the portions corresponding to each of the columnar portions 51a to 51d. It is.
- the adhesive portion is one or more portions among the portions corresponding to each of the columnar portions 51a to 51d. It is.
- the adhesive 40 may be applied to one or more portions of the third adhesive portion 52c corresponding to the third adhesive portion 51c and the fourth adhesive portion 52d corresponding to the fourth columnar portion 51d.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between adjacent electronic components and the adhesive portion of the capacitor 32 and the pedestal 38.
- a coil 55 is arranged adjacent to the capacitor 32 on the printed circuit board 31.
- the adhesive 40 is not applied to the second adhesive part 52b and the third adhesive part 52c, which are relatively close to the coil 55, and are relatively far from the coil 55.
- the adhesive 40 is applied to the first adhesive portion 52a and the fourth adhesive portion 52d.
- the adhesive portion to which the adhesive 40 is applied is selected, for example, as follows. As shown in FIG. 5, on the surface of the printed circuit board 31, a line connecting the center C1 of the capacitor 32 and the center C2 of the coil 55 is defined as a center line CL. In this case, a straight line passing through the center C1 of the capacitor 32 and perpendicular to the center line CL (hereinafter referred to as dividing line DL) divides the capacitor 32 into a first region A1 far from the coil 55 and a second region A1 near the coil 55. Divide into area A2 . Therefore, the adhesive 40 is applied to the first adhesive portion 52a and the fourth adhesive portion 52d belonging to the first area A1 far from the coil 55. This prevents the capacitor 32 from breaking without impairing the performance or function of the coil 55.
- FIG. 5 shows the coil 55 as a representative electronic component to which the adhesive 40 (coating agent 42) is prohibited
- the adhesive 40 is also used when an electronic component that must ensure electrical conductivity, such as a connector that connects the electronic circuit 23 to an external circuit, etc., is placed adjacent to the capacitor 32. Similarly, it is applied selectively to the opposite side of the electronic component. That is, when an electronic component to which the adhesive 40 is prohibited from adhering is placed adjacent to the capacitor 32 in order to ensure function and performance, the adhesive 40 is prevented from adhering to the electronic component in the same way as described above. Then, the area to which the adhesive 40 is applied is selected.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the first drive unit 11 showing the positional relationship between the third fastening point 22C and the capacitor 32.
- the third fastening point 22C is indicated by an asterisk.
- the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 is preferably arranged on the vertical line VL or as close to the vertical line VL as possible.
- the vertical line VL is a straight line that is parallel to the vertical direction (Z direction) and passes through the third fastening point 22C, which is the starting point for transmitting vertical vibrations and rotational vibrations to the electronic circuit 23.
- the capacitor 32 when the capacitor 32 is arranged on the vertical line VL of the third fastening point 22C, which is the starting point of vibration transmission, the moment generated in the capacitor 32 due to the vertical vibration caused by the road surface is minimized. Therefore, when the capacitor 32 is located on the vertical line VL of the third fastening point 22C, the capacitor 32 is least susceptible to shaking at least against vertical vibrations caused by the road surface. This makes it especially possible to prevent breakage in areas where stress is likely to be concentrated due to shaking (vibration) of the main body 33, such as the base end of the lead portion 34 (connection end with the main body 33) and the connection portion with the printed circuit board 31. Prevented.
- the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 is placed on the vertical line VL passing through the second fastening point 22B, or as close to the vertical line VL as possible. It is preferable that the
- the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 will be affected by the fastening point located vertically below. It is particularly preferable that it be located vertically upward. That is, as shown in FIG. 6, it is particularly preferable to position the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 vertically above the third fastening point 22C, which is the lower fastening point.
- the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 on the outer peripheral surface 35 is used in the inverter 16 for driving the electric motor 14, but the present invention is not limited to this.
- the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 on the outer circumferential surface 35 is also suitable for electronic units other than the inverter 16.
- the electric vehicle 100 may include a generator.
- the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 on the outer peripheral surface 35 is also suitable for an inverter for driving such a generator. That is, the capacitor 32 bonded to the pedestal 38 on the outer circumferential surface 35 can be used in an inverter that drives the electric motor 14 or a rotating electrical machine that is a generator.
- the coating agent 42 is used as the adhesive 40.
- the coating agent 42 of the printed circuit board 31 is used as the adhesive 40 for bonding the capacitor 32 and the pedestal 38
- the coating agent 42 is applied to the printed circuit board 31, the capacitor 32 and the pedestal 38 are also bonded together. be able to. Therefore, shaking and breakage of the capacitor 32 can be easily and reliably prevented.
- the coating agent 42 as the adhesive 40, there is also a secondary effect that prevention of shaking and breakage of the capacitor 32 can be realized at low cost.
- capacitor 32 and the pedestal 38 are not bonded to each other on the side surface of the outer peripheral surface 35 that faces other electronic components (coil 55 and connectors), and The capacitor 32 and the pedestal 38 are bonded to each other on the non-facing sides.
- the electronic unit according to the above embodiment particularly constitutes an inverter 16 that drives a rotating electrical machine (electric motor 14), and the inverter 16 is fastened at an angle from the horizontal direction with respect to the rotating electrical machine (electric motor 14). be done.
- the capacitor 32 is located on the vertical line VL passing through the fastening point (22C) of the inverter 16 to the rotating electric machine (electric motor 14) in the lateral cross section (XZ cross section perpendicular to the Y direction) of the vehicle (electric vehicle 100). do.
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Abstract
車両に搭載される電子ユニットは、複数の電子部品が取り付けられるプリント基板と、電子部品の1つであり、プリント基板に取り付けられた状態において、プリント基板の表面方向である横方向よりも、プリント基板の表面に垂直な方向である縦方向に長いキャパシタと、キャパシタとプリント基板の間に介在し、キャパシタを支持する台座と、を備える。そして、プリント基板の表面に垂直なキャパシタの外周面と台座の内周面において、キャパシタと台座が接着剤によって接着されている。
Description
本発明は、車両に搭載される電子ユニットに関する。
JP2000-100651Aは、インバータ回路等に用いられる電極板に関し、キャパシタの端子を平板電極にプロジェクション溶接することによって、はんだ付けやねじ止めによって接続する場合よりも強固にキャパシタを接続した電極板を開示している。
車載される電子ユニットにおいては、必要に応じて1または複数のキャパシタが用いられている。こうした電子ユニットは、車両が備える回転電機等が生じさせる振動や、車両が走行する路面が生じさせる振動の影響が避けられない。
特に、プリント基板からの突出長が比較的大きく、背が高い電子部品であるキャパシタは、上記の振動によって、その本体部とプリント基板とを電気的に接続するリード部において破断等してしまう場合がある。このようなキャパシタの破断は、例えばリード部の基端(本体部との接続端)やプリント基板との接続部分等、本体部の振動によって応力が集中しやすい部分において生じる。このため、リード部の先端がプリント基板に溶接されているとしても、キャパシタが破断してしまう場合がある。
また、平滑キャパシタ等、複数のキャパシタによって1つの大容量キャパシタを構成するキャパシタモジュールにおいては、各キャパシタを電極板にプロジェクション溶接することができるとしても、プリント基板に実装されるキャパシタについては、プロジェクション溶接を行うための構造を設けることは、通常、困難である。したがって、プリント基板にキャパシタを実装した電子ユニットにおいては、振動によるキャパシタの破断が生じやすい。
本発明は、回転電機や路面等が生じさせる振動によってキャパシタが破断し難い電子ユニットを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、車両に搭載される電子ユニットである。この電子ユニットは、複数の電子部品が取り付けられるプリント基板と、電子部品の1つであり、プリント基板に取り付けられた状態において、プリント基板の表面方向である横方向よりも、プリント基板の表面に垂直な方向である縦方向に長いキャパシタと、キャパシタとプリント基板の間に介在し、キャパシタを支持する台座と、を備える。そして、プリント基板の表面に垂直なキャパシタの外周面と台座の内周面において、キャパシタと台座が接着剤によって接着されている。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、電動車両100の概略構成を示す説明図である。図1に示すように、本実施形態において例示する車両は電動車両100であり、バッテリユニット10、第1駆動ユニット11、及び、第2駆動ユニット12を備える。
以下では、電動車両100の前後方向をX方向、横方向をY方向、上下方向(高さ方向)をZ方向とする。より具体的には、X方向正側が電動車両100の前であり、X方向負側が電動車両100の後である。Y方向正側が電動車両100の左であり、Y方向負側が電動車両100の右である。Z方向正側が電動車両100の上であり、Z方向負側が電動車両100の下である。また、原則として、XY面が水平面であり、Z方向が鉛直方向である。本実施形態では、簡単のため、路面の傾斜は考慮しない。したがって、水平面(XY面)内の任意方向が水平方向(路面方向)である。そして、Z方向正側が鉛直上方であり、Z方向負側が鉛直下方である。
バッテリユニット10は、電動車両100を駆動するための電力を蓄積する1または複数のバッテリを含む。本実施形態においては、電動車両100は、第1駆動ユニット11及び第2駆動ユニット12という2つの駆動ユニットを備えているので、バッテリユニット10はこれらの駆動ユニットに対してそれぞれ電力を供給する。また、本実施形態においては、バッテリユニット10は、概ね、車室13の床下に配置される。
第1駆動ユニット11は、電動機14、減速機15、及び、電子ユニットであるインバータ16が一体に構成された駆動ユニットであり、バッテリユニット10から供給される電力を用いて、電動車両100の後輪60(図6参照)を駆動する。本実施形態においては、第1駆動ユニット11は、概ね、荷室17の床下に配置される。したがって、荷室17をできる限り広くするために、第1駆動ユニット11では、水平方向を基準として、インバータ16が前方(X方向正側)に傾斜して電動機14に取り付けられている。なお、減速機15は省略され得る。すなわち、第1駆動ユニット11は、電動機14とインバータ16によって構成され得る。
第1駆動ユニット11は、通常行われるように、弾性ブッシュを含むマウントブラケットを介して、サスペンションメンバに固定される(いずれも図示しない)。電動車両100が走行する路面によって振動が生じた場合、その振動は、これらの構成によって減衰され、第1駆動ユニット11に伝達(入力)される。電動車両100は路面によって概ね上下方向に振動するので、以下では、路面によって生じる振動を上下振動という。
第2駆動ユニット12は、電動機18、減速機19、及び、電子ユニットであるインバータ20が一体に構成された駆動ユニットであり、バッテリユニット10から供給される電力を用いて、電動車両100の前輪(図示しない)を駆動する。本実施形態においては、第2駆動ユニット12は、いわゆるモータルーム21に配置される。したがって、第2駆動ユニット12では、電動機18及び減速機19の上に、概ね水平に配置されている。なお、減速機19は省略され得る。すなわち、第2駆動ユニット12は、電動機18とインバータ20によって構成され得る。
第2駆動ユニット12は、第1駆動ユニット11と同様に、弾性ブッシュを含むマウントブラケットを介して、サスペンションメンバに固定される(いずれも図示しない)。したがって、路面によって生じる上下振動は、これらの構成によって減衰され、第2駆動ユニット12に伝達(入力)される。
図2は、第1駆動ユニット11の外観斜視図である。図2に示すように、インバータ16は、第1締結点22A、第2締結点22B、第3締結点22C、及び、第4締結点22Dの4つの締結点において、電動機14に固定される。これらの締結点のうち、第1締結点22A及び第2締結点22Bは、相対的に上方にある上方締結点であり、第3締結点22C及び第4締結点22Dは、相対的に下方締結点である。
本実施形態では、上方締結点である第1締結点22A及び第2締結点22Bは、鉛直方向においてほぼ同じ位置(高さ)に設けられている。すなわち、第1締結点22A及び第2締結点22Bは、水平方向(Y方向)に沿って並んで設けられている。同様に、下方締結点である第3締結点22C及び第4締結点22Dは、鉛直方向においてほぼ同じ位置(高さ)に設けられている。すなわち、第3締結点22C及び第4締結点22Dは、水平方向(Y方向)に沿って並んで設けられている。但し、第3締結点22C及び第4締結点22Dは、第1締結点22A及び第2締結点22Bよりも前方(X方向正側)にある。
インバータ16は、1または複数のキャパシタ32(図3参照)を含む電子回路23を備える。電子回路23は、通常行われるように、防振材(図示しない)を介してインバータ16の筐体に取り付けられる。したがって、路面による上下振動や電動機14が生じさせる振動(以下、回転振動という)は、防振材によって減衰され、キャパシタ32に伝達(入力)される。なお、上下振動や回転振動は、インバータ16の各締結点からキャパシタ32に伝達される。但し、本実施形態では、電子回路23は特に第3締結点22Cの近傍に設けられている。したがって、上下振動や回転始動は概ね第3締結点22Cから伝達される。
図3は、電子回路23の構成を示す説明図である。図3に示すように、電子回路23は、プリント基板31と、プリント基板31に取り付けられた電子部品と、によって構成される。すなわち、電子部品が実装されたプリント基板31が電子回路23である。プリント基板31に実装される電子部品は、例えば、IC(Integrated Circuit)チップ(図示しない)、キャパシタ32、コイル55(図5参照)、及び、電子回路23を外部の回路等と接続するコネクタ(図示しない)等である。本実施形態では、電子回路23は、電子部品として、少なくともキャパシタ32がプリント基板31に実装されているものとする。
プリント基板31は、1または複数層に形成された配線パターンを有する平板状の基板である。本実施形態では、プリント基板31は、いわゆるリジッド基板であり、柔軟性を有しない絶縁体基材を用いて形成される。但し、プリント基板31は、全部または一部がフレキシブルであってもよい。
以下では、プリント基板31の表面に平行な任意方向を第1方向La1方向とし、この第1方向La1に垂直な方向を第2方向La2とする。第1方向La1及び第2方向La2(プリント基板31の表面)に垂直な方向を第3方向Loとする。プリント基板31の表面とは、例えばキャパシタ32等の電子部品が実装される表面である。
電子部品について、横方向とは、第1方向La1方向または第2方向La2等、プリント基板31の表面に平行な方向をいう。電子部品の幅とは、横方向における長さをいう。電子部品について、縦方向とは、プリント基板31の表面に垂直な第3方向Loをいう。電子部品の高さとは、縦方向の長さをいう。電子部品の上面とは、第3方向Loにおける正側の表面をいう。電子部品の下面とは、第3方向Loにおける負側の表面をいう。電子部品の側面とは、上面と下面を接続する表面をいう。電子部品の側面は、例えば、第3方向Loに平行な表面(プリント基板31の表面に垂直な表面)によって形成される。
キャパシタ32は、プリント基板31に実装される電子部品の1つである。本実施形態では、キャパシタ32は、プリント基板31に取り付けられた状態において、プリント基板31の表面に平行な横方向(例えば第1方向La1)よりも、プリント基板31の表面に垂直な縦方向(第3方向Lo)に長い。すなわち、本実施形態では、キャパシタ32は、全体として、背が高く、縦長形状の電子部品である。
キャパシタ32は、例えば、湿式の電解キャパシタである。但し、キャパシタ32は、縦長の形状に形成されたものであれば、その他の形態のキャパシタであってもよい。キャパシタ32は、本体部33と、リード部34と、を含む。
本体部33は、陰極、陽極、及び、電解液等が収容された部分であり、概ね、縦長の円柱形状に構成される。具体的には、本体部33の高さHBは、その幅WBよりも長い。これにより、キャパシタ32は、全体として横方向よりも縦方向が長い形状の電子部品、すなわち背が高い電子部品となっている。そして、本体部33の外周を形成する側面(以下、キャパシタ32の外周面35という)は、概ね円筒状の曲面で形成される。
本体部33は防爆弁36を有する。防爆弁36は、本体部33の内部で生じるガスを逃がし、キャパシタ32の爆発を防ぐための構造である。本実施形態では、プリント基板31側の端部である本体部33の下部に、本体部33の内容物である電解液等を封止する封止部37が形成され、この封止部37に防爆弁36が形成される。但し、防爆弁36は、本体部33の上面に形成される場合がある。
リード部34は、本体部33の陰極、または、陽極に接続され、かつ、本体部33から突出された電極であって、プリント基板31の配線パターンと電気的に接続する部分である。本実施形態では、リード部34は、本体部33からL字型に屈曲して延設されており、屈曲後のプリント基板31の表面に平行な部分において、はんだ付けまたは溶接等により、プリント基板31の配線パターンと電気的に接続される。
キャパシタ32は、台座38を介して、プリント基板31と接続される。台座38は、キャパシタ32とプリント基板31の間に介在し、キャパシタ32を支持する。特に、台座38は、キャパシタ32の外周面35を、その一部または全部において支持する。これにより、台座38は、キャパシタ32(特に本体部33)の傾斜を制限する。台座38は、例えばプリント基板31に上下振動や回転振動が伝達されたときに、プリント基板31に対するキャパシタ32の相対的な揺れ(振動)を抑制する。すなわち、台座38は、キャパシタ32についての防振部材であり、上下振動や回転振動による大きな揺れは、原則として台座38によって抑制される。
台座38は、リード部34をプリント基板31側に貫通させる貫通孔を有する。リード部34のうち、この貫通孔を通って露呈された部分が、プリント基板31の配線パターンと接続される。また、台座38は、少なくともキャパシタ32がプリント基板31に取り付けられたときに、キャパシタ32及びプリント基板31と一体化する。但し、台座38は、キャパシタ32またはプリント基板31と初めから一体化されている場合がある。
さらに、本実施形態では、少なくとも、プリント基板31の表面に垂直なキャパシタ32の外周面35と、プリント基板31の表面に垂直な台座38の内周面39と、の間に、接着剤40が塗布または充填されている。すなわち、キャパシタ32の外周面35と台座38の内周面39において、キャパシタ32と台座38が接着剤40によって接着されている。これにより、接着剤40を用いずに台座38がキャパシタ32を支持する場合と比較して、より強固かつ確実に、キャパシタ32の揺れ(振動)が抑制される。その結果、リード部34の基端(本体部33との接続端)やプリント基板31との接続部分等、本体部33の揺れ(振動)によって応力が集中しやすい部分における破断が、特に確実に防止される。
但し、キャパシタ32の外周面35は、その全部ではなく、その一部において、台座38と接着されている。このため、防爆弁36及び防爆弁36から漏出させるガスの経路は、完全には封止されない。図3に示すとおり、本実施形態においては、外周面35のうち、キャパシタ32の右側面が接着剤40で台座38と接着されているが、左側面には接着剤40は塗布等されておらず、開放されている。なお、防爆弁36が本体部33の上面に形成されている場合、または、キャパシタ32の性質上、防爆弁36を有しない場合、キャパシタ32の外周面35は、その全部において、台座38と接着され得る。
図3においては、キャパシタ32と台座38を接着する接着剤40が、接着部分においてキャパシタ32の外周面35と台座38の内周面39が対向する範囲の全部に充填されている。しかし、キャパシタ32と台座38を接着する接着剤40は、キャパシタ32の外周面35と台座38の内周面39が対向する範囲の少なくとも一部に充填されていれば足りる。
また、図3に示すとおり、キャパシタ32と台座38を接着する接着剤40は、キャパシタ32と台座38の間に形成される空間に充填されるだけでなく、縦方向において台座38よりも高い位置まで塗布されている。すなわち、接着剤40は、キャパシタ32の外周面35に沿って、台座38の上面41よりも高い位置まで塗布される。これにより、台座38によるキャパシタ32の支持性能が特に向上し、さらに強固かつ確実に、キャパシタ32の揺れ(振動)が抑制される。
接着剤40の塗布高さに関する上記の条件は、キャパシタ32と接着剤40の接触面積S2が台座38と接着剤40の接触面積S1よりも大きい、という条件であるといってもよい。すなわち、接着剤40は、台座38からはみ出すように塗布されていることが好ましい。キャパシタ32と接着剤40の接触面積S2が台座38と接着剤40の接触面積S1よりも大きく、接着剤40が台座48からはみ出させると、台座38は、そのはみ出した接着剤40によって実質的に延設された状態となる。その結果、台座38によるキャパシタ32の支持性能が特に向上し、さらに強固かつ確実に、キャパシタ32の揺れ(振動)が抑制される。したがって、本実施形態においては、上記のように、縦方向(第3方向Lo)に接着剤40を台座38からはみ出させているが、横方向(第1方向La1または第2方向La2)接着剤40をはみ出させてもよい。もちろん、縦方向及び横方向の両方向に接着剤40をはみ出させることによって、キャパシタ32と接着剤40の接触面積S2を台座38と接着剤40の接触面積S1よりも大きくしてもよい。本実施形態においては、図3に示すとおり、キャパシタ32と台座38を接着する接着剤40は、台座38から縦方向にはみ出すように塗布される。
接着剤40は、任意の材料で構成される。例えば、ポッティング剤や、プリント基板31のコーティング剤42を、接着剤40として使用することができる。プリント基板31のコーティング剤は、防湿や異物の付着防止等のための絶縁被膜を形成する。本実施形態では、プリント基板31のコーティング剤42が、接着剤40として用いられる。
図4は、典型的な台座38の構成を示す斜視図である。図4に示すように、台座38は、概ね正方形の底面を有し、その四つ角に、キャパシタ32の縦方向に沿って延設された第1柱状部51a、第2柱状部51b、第3柱状部51c、及び、第4柱状部51dがそれぞれ設けられている。本実施形態では、各柱状部51a~51dはいずれも同じ高さであるが、その高さはキャパシタ32の高さよりは低い。すなわち、台座38は、これらの各柱状部51a~51dによって、縦方向の一部においてキャパシタ32を支持する。また、この形状の台座38では、原則として、接着剤40が充填または塗布され得る部分(以下、接着部という)は、各各柱状部51a~51dに対応する部分のうち、1または複数の部分である。接着剤40が台座38から縦方向にはみ出すように塗布される場合、第1柱状部51aに対応する第1接着部52a、第2柱状部51bに対応する第2接着部52b、第3柱状部51cに対応する第3接着部52c、及び、第4柱状部51dに対応する第4接着部52dのうち、1または複数の部分に接着剤40が塗布等され得る。
図5は、隣接する電子部品と、キャパシタ32と台座38の接着部との関係を示す説明図である。本実施形態では、図5に示すように、プリント基板31上において、コイル55がキャパシタ32に隣接して配置される。
コイル55は、コーティング剤42や接着剤40が付着すると、印加される電流にともなって生じる膨張や収縮によって、期待される正常な性能または機能を発揮しなくなる場合がある。このため、コイル55は、通常、コーティング剤42等の塗布が禁止される電子部品である。したがって、キャパシタ32に隣接してコイル55が配置される場合、接着剤40は、コイル55に対して反対側の部分に選択的に塗布される。具体的には、プリント基板31上において、コイル55がキャパシタ32に隣接して取り付けられるときには、外周面35のうちコイル55に面する側面において、キャパシタ32と台座38は接着されておらず、外周面35のうちコイル55に面しない側面において、キャパシタ32と台座38が接着される。図5においては、各接着部52a~52dのうち、相対的にコイル55に近い第2接着部52b及び第3接着部52cには接着剤40が塗布等されず、相対的にコイル55から遠い第1接着部52aと第4接着部52dに接着剤40が塗布等される。
接着剤40を塗布等すべき接着部は、例えば次のように選択される。図5に示すように、プリント基板31の表面において、キャパシタ32の中心C1と、コイル55の中心C2と、を結ぶ線を、中心線CLとする。この場合、キャパシタ32の中心C1を通り、中心線CLに垂直な直線(以下、分割線DLという)は、キャパシタ32を、コイル55から遠い第1領域A1と、コイル55に近い第2領域A2と、に分割する。したがって、コイル55から遠い第1領域A1に属する第1接着部52aと第4接着部52dに接着剤40が塗布等される。これにより、コイル55の性能や機能等を損なうことなく、キャパシタ32の破断が防止される。
なお、図5では、接着剤40(コーティング剤42)の付着が禁止される電子部品の代表として、コイル55を示してるが、これに限らない。電子回路23を外部の回路等と接続するコネクタ等、電気的な導通性能等を確保しなければならない電子部品が、キャパシタ32に隣接して配置されるときにも、接着剤40は、上記と同様にその電子部品に対して反対側の部分に選択的に塗布される。すなわち、機能や性能を確保するために、接着剤40の付着が禁止される電子部品がキャパシタ32に隣接して配置されるときには、上記と同様に、その電子部品に接着剤40が付着しないように、接着剤40の塗布部分が選択される。
図6は、第3締結点22Cとキャパシタ32の位置関係を示す第1駆動ユニット11の断面図である。図6においては、第3締結点22Cが星印で示される。図6に示すように、インバータ16が水平方向に対して傾斜して配置されるときには、台座38と接着されたキャパシタ32は、電動車両100の横方向断面(Y方向に垂直なXZ断面)において、鉛直線VL上、または、できる限り鉛直線VLの近傍に配置されることが好ましい。鉛直線VLは、電子回路23に上下振動及び回転振動の伝達起点となる第3締結点22Cを通る鉛直方向(Z方向)に平行な直線である。
このように、キャパシタ32が、振動の伝達起点となる第3締結点22Cの鉛直線VL上に配置される場合、路面による上下振動によってキャパシタ32に生じるモーメントが最も小さくなる。このため、第3締結点22Cの鉛直線VL上にキャパシタ32が位置するときには、キャパシタ32は、少なくとも路面による上下振動に対して最も揺れにくくなる。これにより、リード部34の基端(本体部33との接続端)やプリント基板31との接続部分等、本体部33の揺れ(振動)によって応力が集中しやすい部分における破断が、特に確実に防止される。
なお、電子回路23に対し、インバータ16の他の締結点から振動が伝達される場合も、上記と同様である。例えば、電子回路23に、主として第2締結点22Bから振動が伝達されるときには、台座38と接着されたキャパシタ32は、第2締結点22Bを通る鉛直線VL上、または、できる限りその近傍に配置されることが好ましい。
但し、上下振動は電動車両100の下方(路面)から入力されるので、締結点が複数ある場合、台座38と接着されたキャパシタ32は、それらの締結点のうち、鉛直下方にある締結点の鉛直上方に位置することが特に好ましい。すなわち、図6に示すように、下方締結点である第3締結点22Cの鉛直上方に、台座38と接着されたキャパシタ32を位置させることが特に好ましい。
上記実施形態では、第1駆動ユニット11のインバータ16が有するキャパシタ32の構造について説明したが、上記実施形態に係るキャパシタ32の構造は、第2駆動ユニット12のインバータ20が有するキャパシタにも好適である。すなわち、概ね水平(路面に平行)に配置されるインバータ20においても、外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32が用いられることが好ましい。この場合も、上下振動や回転振動によって、キャパシタ32のリード部34が破断し難くすることができる。
上記実施形態では、外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32が、電動機14を駆動するためのインバータ16に用いられる例を説明したが、これに限らない。例えば、外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32は、インバータ16以外の電子ユニットにおいても好適である。また、電動車両100は、電動機14の他、発電機を備える場合がある。外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32は、このような発電機を駆動するためのインバータにおいても好適である。すなわち、外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32は、電動機14または発電機である回転電機を駆動するインバータで用いられ得る。
以上のように、本実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)は、車両(電動車両100)に搭載される電子ユニットである。この電子ユニットは、複数の電子部品が取り付けられるプリント基板31と、電子部品の1つであり、プリント基板31に取り付けられた状態において、プリント基板31の表面に平行な横方向よりも、プリント基板31の表面に垂直な縦方向に長いキャパシタ32と、キャパシタ32とプリント基板31の間に介在し、キャパシタ32を支持する台座38と、を備える。そして、プリント基板31の表面に垂直なキャパシタ32の外周面35と台座38の内周面39において、キャパシタ32と台座38が接着剤40によって接着されている。
電動車両100に搭載されるインバータ16等の電子ユニットにおいては、上下振動や回転振動が入力されると、背が高いキャパシタ32が揺れ動き、そのリード部34が破断するおそれがある。このため、背が高いキャパシタ32は、通常、台座38を介在させることで振動が抑制される。しかし、キャパシタ32の取り付け位置等によっては、その本体部33を台座38で支持してもなお、キャパシタ32の揺れにより、リード部34が破断してしまう場合がある。そこで、接着剤40を用いて、キャパシタ32と台座38が上記のように接着される。これにより、上下振動や回転振動が入力されたとしても、キャパシタ32の破断が、より確実に防止される。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)は、プリント基板31の少なくとも一部が、コーティング剤42によってコーティングされており、かつ、接着剤40としてコーティング剤42が用いられている。このように、キャパシタ32と台座38を接着する接着剤40としてプリント基板31のコーティング剤42を用いると、プリント基板31にコーティング剤42を塗布するときに、併せてキャパシタ32と台座38を接着することができる。このため、簡便かつ確実に、キャパシタ32の揺れ及び破断を防止することができる。なお、接着剤40としてコーティング剤42を用いることで、キャパシタ32の揺れ及び破断の防止を、低コストで実現し得るという副次的効果もある。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)では、キャパシタ32は、外周面35の一部において台座38と接着されている。このように、キャパシタ32の外周面35と台座38の内周面39の全部を接着するのではなく、一部を接着することにより、キャパシタ32の防爆弁36が塞がれず、緊急時に防爆弁36から漏出させるガスの経路が確保される。このため、安全機能を維持しつつ、キャパシタ32の揺れ及び破断が防止される。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)では、プリント基板31上において、キャパシタ32とは異なる電子部品である他の電子部品(コイル55やコネクタ)が、キャパシタ32に隣接して取り付けられる。そして、外周面35のうち他の電子部品(コイル55やコネクタ)に面する側面において、キャパシタ32と台座38は接着されておらず、外周面35のうち他の電子部品(コイルやコネクタ)に面しない側面において、キャパシタ32と台座38が接着される。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)では、台座38は、縦方向の一部においてキャパシタ32を支持する。そして、接着剤40は、キャパシタ32と台座38の間に形成される空間に充填され、かつ、縦方向において台座38よりも高い位置まで塗布されている。このように、台座38からはみ出すように接着剤40が塗布されていることにより、台座38は、そのはみ出した接着剤40によって実質的に延設された状態となる。その結果、台座38によるキャパシタ32の支持性能が特に向上し、さらに確実に、キャパシタ32の揺れ及び破断が抑制される。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)では、キャパシタ32と接着剤40の接触面積S2は、台座38と接着剤40の接触面積S1よりも大きい。このように、キャパシタ32と接着剤40の接触面積S2が、台座38と接着剤40の接触面積S1よりも大きいことにより、台座38は、そのはみ出した接着剤40によって実質的に延設された状態となる。その結果、台座38によるキャパシタ32の支持性能が特に向上し、さらに確実に、キャパシタ32の揺れ及び破断が抑制される。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)では、台座38は、キャパシタ32を支持する複数の柱状部(51a~51d)を有する。そして、キャパシタ32は、少なくとも1つの柱状部(51a~51d)において台座38と接着されている。台座38の柱状部(51a~51d)はキャパシタ32の揺れを抑制するための構造であるから、上記のように、その柱状部(51a~51d)においてキャパシタ32と台座38を接着することにより、特に簡便かつ確実に、キャパシタ32の揺れ及び破断が抑制される。
上記実施形態に係る電子ユニットは、特に、回転電機(電動機14)を駆動するインバータ16を構成するものであって、インバータ16は、回転電機(電動機14)に対し、水平方向から傾斜して締結される。そして、キャパシタ32は、車両(電動車両100)の横方向断面(Y方向に垂直なXZ断面)において、回転電機(電動機14)に対するインバータ16の締結点(22C)を通る鉛直線VL上に位置する。このように、電子ユニット(インバータ16)が傾斜して配置される場合に、台座38と接着されたキャパシタ32がその締結点(22C)を通る鉛直線VL上に位置させると、上下振動によってキャパシタ32に生じるモーメントが低減されるので、キャパシタ32は上下振動に対して最も揺れにくくなる。これにより、より確実に、キャパシタ32の揺れ及び破断が防止される。
上記実施形態に係る電子ユニット(インバータ16)では、締結点(22A~22D)が複数ある場合、キャパシタ32は、これらの締結点(22A~22D)のうち、相対的に鉛直下方にある締結点(22C)の鉛直上方に位置する。上下振動は電動車両100の下方から入力されるので、上記のように、下方締結点(第3締結点22C)の鉛直上方に、台座38と接着されたキャパシタ32を位置させることにより、上下振動によるキャパシタ32の揺れ及び破断が特に防止されやすい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。
例えば、外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32は、二輪駆動の車両やハイブリッド車両等、電動車両100以外の車両においても好適である。また、車両以外においても、何らかの振動が入力され得る電子ユニットにおいても、外周面35において台座38と接着されたキャパシタ32は好適である。この他、第1駆動ユニット11のインバータ16は、前方に傾斜して電動機14に締結されているが、インバータ16の傾斜方向は任意である。インバータ16は電動機14に締結されているが、インバータ16は、減速機15その他の剛体に締結されていてもよい。このように、キャパシタ32の部分に関連しない構造等については、任意に変更可能である。
Claims (9)
- 車両に搭載される電子ユニットであって、
複数の電子部品が取り付けられるプリント基板と、
前記電子部品の1つであり、前記プリント基板に取り付けられた状態において、前記プリント基板の表面に平行な横方向よりも、前記プリント基板の表面に垂直な縦方向に長いキャパシタと、
前記キャパシタと前記プリント基板の間に介在し、前記キャパシタを支持する台座と、
を備え、
前記プリント基板の表面に垂直な前記キャパシタの外周面と前記台座の内周面において、前記キャパシタと前記台座が接着剤によって接着されている、
電子ユニット。 - 請求項1に記載の電子ユニットであって、
前記プリント基板の少なくとも一部は、コーティング剤によってコーティングされており、かつ、
前記接着剤として前記コーティング剤が用いられている、
電子ユニット。 - 請求項1に記載の電子ユニットであって、
前記キャパシタは、前記外周面の一部において前記台座と接着されている、
電子ユニット。 - 請求項3に記載の電子ユニットであって、
前記プリント基板上において、前記キャパシタとは異なる前記電子部品である他の電子部品が、前記キャパシタに隣接して取り付けられ、
前記外周面のうち前記他の電子部品に面する側面において、前記キャパシタと前記台座は接着されておらず、前記外周面のうち前記他の電子部品に面しない側面において、前記キャパシタと前記台座が接着されている、
電子ユニット。 - 請求項1に記載の電子ユニットであって、
前記台座は、前記縦方向の一部において前記キャパシタを支持し、
前記接着剤は、前記キャパシタと前記台座の間に形成される空間に充填され、かつ、前記縦方向において前記台座よりも高い位置まで塗布されている、
電子ユニット。 - 請求項1に記載の電子ユニットであって、
前記キャパシタと前記接着剤の接触面積は、前記台座と前記接着剤の接触面積よりも大きい、
電子ユニット。 - 請求項1に記載の電子ユニットであって、
前記台座は、前記キャパシタを支持する複数の柱状部を有し、
前記キャパシタは、少なくとも1つの前記柱状部において前記台座と接着されている、
電子ユニット。 - 請求項1に記載の電子ユニットであって、
回転電機を駆動するインバータを構成し、
前記インバータは、前記回転電機に対し、水平方向から傾斜して締結され、
前記キャパシタは、前記車両の横方向断面において、前記回転電機に対する前記インバータの締結点を通る鉛直線上に位置する、
電子ユニット。 - 請求項8に記載の電子ユニットであって、
前記締結点が複数ある場合、前記キャパシタは、前記締結点のうち、相対的に鉛直下方にある締結点の鉛直上方に位置する、
電子ユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/023361 WO2023238349A1 (ja) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 電子ユニット |
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JP2000012384A (ja) * | 1998-06-19 | 2000-01-14 | Elna Co Ltd | 表面実装用コンデンサ |
JP2001217148A (ja) * | 2000-02-03 | 2001-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | チップ形アルミ電解コンデンサ |
JP2002037949A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Mitsui Chemicals Inc | 硬化性組成物 |
JP2013193634A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | 電動車両 |
-
2022
- 2022-06-09 WO PCT/JP2022/023361 patent/WO2023238349A1/ja unknown
Patent Citations (4)
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