(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部および内部空隙部に絶縁物が充填され、渦巻状に整形された平板コイル導体と、該平板コイル導体の一方の平面を覆う第１磁性体板と、該平板コイル導体の他方の平面を覆う中央部に貫通穴を有する第２磁性体板とを一体化して形成されたリアクトルと、
モジュール化して形成され、電力用半導体素子の直列接続回路で構成された電力変換回路と、
前記電力変換回路と同一モジュール内に形成され、該電力変換回路を駆動する制御回路と、
前記直列接続回路のいずれかの一端に接続され、且つ中央部に貫通穴を有し前記リアクトルとほぼ同一の外周形状の電極板と、
該電極板と前記電力変換回路との間に挿設され、且つ中央部に貫通穴を有し前記リアクトルと同一の外周形状の第１絶縁板と、
前記電極板と前記リアクトルとの間に挿設され、且つ中央部に貫通穴を有し該リアクトルと同一の外周形状の第２絶縁板とを備え、
前記直列接続回路の中間接続点と前記平板コイル導体の中央端部とを、前記それぞれの貫通穴を介して接続してなることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はリアクトルと、電力用半導体素子の直列接続回路で構成された電力変換回路と、該電力変換回路を駆動する制御回路とを備え、これらを一体化して形成される電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、この種の電力変換装置として代表的な降圧型チョッパ装置の従来例を示す模式的分解構成図である。
また図５は、図４に示した降圧型チョッパ装置の模式的断面構成図であり、さらに図６は、図４に示した構成による降圧型チョッパ装置の回路構成図である。
【０００３】
図４に示した模式的分解構成図において、リアクトル１０は図示の如く渦巻状に整形された平板コイル導体１１と、平板コイル導体１１の一方の平面を覆う磁性体板１２と、平板コイル導体１１の他方の平面を覆い図示の如く中央部に貫通穴を有する磁性体板１３とを一体化して形成され、また、半導体基板２０には電力用半導体素子としてのＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとの直列接続回路で構成された電力変換回路２１と、電力変換回路２１を駆動する制御回路２２とが搭載され、さらに、リアクトル１０と半導体基板２０との間には図示の如く中央部に貫通穴を有する絶縁板３１が挿入されている。
【０００４】
図４に示したリアクトル１０と絶縁板３１と半導体基板２０とが、図５に示す模式的断面構成図の如く積層され、この断面構成図に示す如く、平板コイル導体１１の外周部および内部空隙部には絶縁物１４が充填されている。
【０００５】
さらに図４に示した平板コイル導体１１の中央端部（符号Ｍ1 部）と、ＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとの接続点（符号Ｍ2 部）とは、磁性体板１３，絶縁板３１それぞれの前記貫通穴を通過する図示しない接続導体を介して接続されている。
【０００６】
従って、図４，図５に示した構成の降圧型チョッパ装置は図６に示す如き回路構成となり、ＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとの直列接続回路の両端（符号Ｐi ，Ｎi 部）には外部直流電源１から直流電圧が供給され、リアクトル１０の外周端部（符号Ｐo 部）と、外部直流電源１の負極端子（符号Ｎi 部）との間に負荷２が接続され、制御回路２２によりＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとを交互にオンオフさせることで、外部直流電源１の直流電圧より降圧した直流電圧を負荷２に供給することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来の降圧型チョッパ装置の回路構成において、コンデンサ３により、負荷２の両端電圧を平滑する作用を行っているが、このコンデンサ３は、リアクトル１０と半導体基板２０と絶縁板３１とを一体化した構造の外部に設置する必要があり、降圧型チョッパ装置など電力変換装置全体の大型，コストアップの要因となっている。
この発明の目的は上記問題点を解決し、小型，低価格の降圧型チョッパ装置などの電力変換装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の電力変換装置は、外周部および内部空隙部に絶縁物が充填され、渦巻状に整形された平板コイル導体と、該平板コイル導体の一方の平面を覆う第１磁性体板と、該平板コイル導体の他方の平面を覆う中央部に貫通穴を有する第２磁性体板とを一体化して形成されたリアクトルと、モジュール化して形成され、電力用半導体素子の直列接続回路で構成された電力変換回路と、前記電力変換回路と同一モジュール内に形成され、該電力変換回路を駆動する制御回路と、前記直列接続回路のいずれかの一端に接続され、且つ中央部に貫通穴を有し前記リアクトルとほぼ同一の外周形状の電極板と、該電極板と前記電力変換回路との間の挿設され、且つ中央部に貫通穴を有し前記リアクトルと同一の外周形状の第１絶縁板と、前記電極板と前記リアクトルとの間に挿設され、且つ中央部に貫通穴を有し該リアクトルと同一の外周形状の第２絶縁板とを備え、前記直列接続回路の中間接続点と前記平板コイル導体の中央端部とを、前記それぞれの貫通穴を介して接続してなることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、近接して敷設された前記平板コイル導体と前記電極板との間に介在する浮遊容量を積極的に利用した電力変換装置にすることで、この電力変換装置をより小型，低価格にすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の電力変換装置として代表的な降圧型チョッパ装置の実施例を示す模式的分解構成図である。
また図２は、図１に示した降圧型チョッパ装置の模式的断面構成図である。
さらに図３は、図１に示した降圧型チョッパ装置の等価回路構成図である。
なお、図１〜図３において、図４〜図６に示した従来例装置と同一機能，構造を有するものには同一符号を付している。
【００１１】
すなわち図１に示した模式的分解構成図において、リアクトル１０は図示の如く渦巻状に整形された平板コイル導体１１と、平板コイル導体１１の一方の平面を覆う磁性体板１２と、平板コイル導体１１の他方の平面を覆い図示の如く中央部に貫通穴を有する磁性体板１３とを一体化して形成され、また、半導体基板２０には電力用半導体素子としてのＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとの直列接続回路で構成された電力変換回路２１と、電力変換回路２１を駆動する制御回路２２とが搭載され、さらに、図示の如く中央部に貫通穴を有しリアクトル１０とほぼ同一の外周形状の電極板２３の端部（符号ＮO 部）がＭＯＳＦＥＴ２１ａ，２１ｂとの直列接続回路の一端（符号Ｎi 部）に接続され、また、この電極板２３と半導体基板２０との間には図示の如く中央部に貫通穴を有しリアクトル１０と同一の外周形状の絶縁板２４が挿設され、さらに、電極板２３とリアクトル１０との間には図示の如く中央部に貫通穴を有しリアクトル１０と同一の外周形状の絶縁板３１が挿設されている。
【００１２】
図１に示したリアクトル１０と絶縁板３１と電極板２３と絶縁板２４と半導体基板２０とが、図２に示す模式的断面構成図の如く積層され、この断面構成図に示す如く、平板コイル導体１１の外周部および内部空隙部には絶縁物１４が充填されている。
【００１３】
さらに図１に示した平板コイル導体１１の中央端部（符号Ｍ1 部）と、ＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとの接続点（符号Ｍ2 部）とは、磁性体板１３，絶縁板３１，電極板２３，絶縁板２４それぞれの前記貫通穴を通過する図示しない接続導体を介して接続されている。
【００１４】
従って、図１，図２に示した構成の降圧型チョッパ装置は図３に示す如き回路構成となり、ＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとの直列接続回路の両端（符号Ｐi ，Ｎi 部）には外部直流電源１から直流電圧が供給され、リアクトル１０の外周端部（符号Ｐo 部）と、外部直流電源１の負極端子（符号Ｎi 部）と同電位の電極板２３の端部（符号ＮO 部）との間に負荷２が接続され、制御回路２２によりＭＯＳＦＥＴ２１ａとＭＯＳＦＥＴ２１ｂとを交互にオンオフさせることで、外部直流電源１の直流電圧より降圧した直流電圧を負荷２に供給することができる。
【００１５】
このとき、図２に示した如く、積層された平板コイル導体１１と電極板２３との間に介在する浮遊容量ＣS が負荷２の両端電圧を平滑する作用を行っている。近年、電力変換装置を構成する高速動作の電力用半導体素子により、前記浮遊容量ＣS のみで負荷２の両端電圧を平滑することが可能になってきている。
【００１６】
【発明の効果】
この発明によれば、上述の如く、積層した平板コイル導体と電極板との間に介在する浮遊容量を積極的に利用した電力変換装置にすることで、この電力変換装置をより小型，低価格にすることができ、例えば、携帯電話などの内部電源として好適な電力変換装置である。
なお、この発明の電力変換装置として降圧型チョッパ装置の例について記載したが、昇圧型チョッパ装置などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す電力変換装置の模式的分解構成図
【図２】図１の模式的断面構成図
【図３】図１の等価回路構成図
【図４】従来例を示す電力変換装置の模式的分解構成図
【図５】図４の模式的断面構成図
【図６】図４の回路構成図
【符号の説明】
１…直流電源、２…負荷、３…コンデンサ、１０…リアクトル、１１…平板コイル導体、１２，１３…磁性体板、２０…半導体基板、２１…電力変換回路、２１ａ，２１ｂ…ＭＯＳＦＥＴ、２２…制御回路、２３…電極板、２４，３１…絶縁板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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