(57)【要約】【課題】変圧器や電動機の小型化及び軽量化を図ることが可能なコイル駆動装置を提供する。【解決手段】コイル駆動装置は、パワーモジュールＰ１，Ｐ２、及び、当該パワーモジュールＰ１，Ｐ２に電気的に接続されたコイル４１１を含む電気回路５１Ａと、パワーモジュールＰ１，Ｐ２が実装されている共にコイル４１１が固定された基板５２と、を有する回路基板５０Ａを備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子、及び、前記半導体素子に電気的に接続されたコイルを含む電気回路と、
前記半導体素子が実装されている共に前記コイルの少なくとも一部が固定された基板と、を有する回路基板を備えていることを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル駆動装置であって、
前記コイル駆動装置は、前記基板に熱的に接続された放熱手段を備え、
前記基板は、前記基板を貫通する開口を有しており、
前記コイルは、前記開口を囲繞するように、前記基板の少なくとも一方の主面上に設けられていることを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のコイル駆動装置であって、
前記放熱手段は、高熱伝導性材料から構成された放熱部材を有し、
前記基板は、前記基板の端部に突起を有し、
前記突起は、前記放熱部材に挿入されていることを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のコイル駆動装置であって、
相互に積層された複数の前記回路基板を備えており、
複数の前記回路基板が有する前記電気回路同士が電気的に並列接続されていることを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のコイル駆動装置であって、
前記コイルは、
前記基板の主面上において外側から内側に巻かれた巻線部と、
前記巻線部の内側端から前記基板の内部を通過して前記基板の端部に引き出された内部配線と、を有することを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかに記載のコイル駆動装置であって、
前記コイルは、
前記基板の一方の主面上において外側から内側に巻かれた第１の巻線部と、
前記基板の他方の主面上において内側から外側に巻かれた第２の巻線部と、
前記基板を貫通し、前記第１の巻線部の内側端と前記第２の巻線部の内側端とを電気的に接続する貫通配線と、を有することを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜４の何れかに記載のコイル駆動装置であって、
前記コイルは、
前記基板の主面上において外側から内側に巻かれた巻線部と、
前記巻線部の内側端から前記基板の端部に引き出された引出配線部と、を有し、
前記引出配線部は、前記巻線部を乗り越えるジャンパ部を含み、
前記回路基板に積層された他の回路基板は、前記ジャンパ部に対応する部分に凹部を有することを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載のコイル駆動装置であって、
前記回路基板に積層された他の回路基板は、前記回路基板の半導体素子に対応する位置に配線パターンを有し、
前記回路基板同士が積層されることで、前記半導体素子と前記配線パターンとが電気的に接続されることを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項９】
コアと、
請求項２〜８の何れかに記載のコイル駆動装置と、を備え、
前記コアの凸部が、前記基板の前記開口に挿入されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１０】
請求項９に記載の変圧器であって、
前記変圧器は、電子部品又は電気接続部材の少なくとも一方を備え、
前記回路基板は、前記電子部品又は電気接続部材の少なくとも一方が電気的に接続された端子を前記基板の端部に有しており、
前記電子部品又は電気接続部材の少なくとも一方が前記基板の端部の近傍に配置されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１１】
ステータとロータを備えた電動機であって、
前記電動機は、請求項２〜８の何れかに記載のコイル駆動装置を備えており、
前記ステータのティースが、前記基板の前記開口に挿入されていることを特徴とする電動機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電動機であって、
前記電動機は、電子部品又は電気接続部材の少なくとも一方を備えており、
前記電子部品又は前記電気接続部材の少なくとも一方は、前記ステータのバックヨークに配置されていることを特徴とする電動機。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の電動機であって、
前記電動機は、前記回路基板に実装されている前記半導体素子と、他の回路基板に実装されているは導体素子を逆位相で動作させる駆動回路を備えたことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子とコイルを備えたコイル駆動装置、並びにそれを用いた変圧器及び電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータと制御装置の間の配線を短縮すると共に小型化及び軽量化を図るために、制御装置を収容するカバーを、モータを収容するブランケットに固定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６７２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術では、相互に独立したブランケットとカバーを一体化する構造であるため、モータの発熱部品（例えばステータコイル）を放熱する手段と、制御装置の発熱部品（例えばパワーモジュール）を放熱する手段を個別に設ける必要があり、小型化及び軽量化には限界があるという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、変圧器や電動機の小型化及び軽量化を図ることが可能なコイル駆動装置、並びに、それを用いた変圧器及び電動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、半導体素子と、当該半導体素子に電気的に接続されたコイルの少なくとも一部と、を同一の基板に設けることによって、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体素子と、コイルの少なくとも一部とが同一基板に設けられているので、当該基板を介して半導体素子とコイルを同じ放熱手段によって冷却することが可能となり、変圧器や電動機の小型化及び軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの全体構成を示す上面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明の第１実施形態における回路基板の上面図、正面図及び側面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の第１実施形態における回路基板の第１変形例を示す正面図及び側面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明の第１実施形態における回路基板の第２変形例を示す正面図、側面図及び背面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の第１実施形態における回路基板の第３変形例を示す上面図、正面図及び側面図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の第１実施形態において放熱部材を取り付けた回路基板を示す正面図及び側面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第１実施形態において回路基板を積層する工程を示す図であり、図８（ｂ）は、本発明の第１実施形態において回路基板にコアの凸部を挿入する工程を示す図である。
【図９】図９は、図３（ｂ）のＡ部の断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明の第１実施形態における回路基板の第４変形例を示す背面図及び正面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、本発明の第１実施形態においてコンデンサを取り付けた回路基板を示す上面図、正面図及び側面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す回路基板をＤＣ／ＤＣコンバータに組み込んだ状態を示す正面図及び側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１実施形態における回路基板の第５変形例を示す正面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの変形例を示す上面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態におけるモータを示す正面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態において回路基板にステータのティースを挿入する工程を示す図である。
【図１７】図１７は、図１５のB-B線に沿った断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２実施形態におけるステータの変形例を示す部分斜視図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す回路基板の回路図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２実施形態における駆動回路による制御を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
<<第１実施形態>>
以下に、本発明に係るコイル駆動装置をＤＣ／ＤＣコンバータに適用した例について、図１〜図１４を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの回路図、図２は本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの全体構成を示す図、図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明の第１実施形態における回路基板を示す図である。
【００１２】
本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、図１に示すように、一次側回路２０と、二次側回路３０と、を備えており、入力直流電力を所望の電圧の直流電力に変換する装置である。例えば、一次側回路２０の端子２１，２２の間には直流電源１１が接続され、二次側回路３０の端子３１，３２の間には負荷１２が接続されている。
【００１３】
一次側回路２０は、４つのパワーモジュールＰ１〜Ｐ４と、コンデンサＣ１と、トランス４０の一次コイル４１と、を含んでおり、いわゆるフルブリッジ回路（Ｈブリッジ回路）を構成している。
【００１４】
具体的には、第１及び第２のパワーモジュールＰ１，Ｐ２の直列回路と、第３及び第４のパワーモジュールＰ３，Ｐ４の直列回路と、コンデンサＣ１とが、端子２１，２２の間に並列接続されている。そして、一次コイル４１の一端が第１のパワーモジュールＰ１と第２のパワーモジュールＰ２の間に接続され、当該一次コイル４１の他端が第３のパワーモジュールＰ３と第４のパワーモジュールＰ４の間に接続されている。
【００１５】
二次側回路３０も、４つのパワーモジュールＰ５〜Ｐ８と、コンデンサＣ２と、トランス４０の二次コイル４２と、を含んでおり、一次側回路２０と同様のフルブリッジ回路を構成している。具体的には、第５及び第６のパワーモジュールＰ５，Ｐ６の直列回路と、第７及び第８のパワーモジュールＰ７，Ｐ８の直列回路と、コンデンサＣ２とが、端子３１，３２の間に並列接続されている。そして、二次コイル４２の一端が第５のパワーモジュールＰ５と第６のパワーモジュールＰ６の間に接続され、当該二次コイル４２の他端が第７のパワーモジュールＰ７と第８のパワーモジュールＰ８の間に接続されている。
【００１６】
なお、一次側回路２０及び二次側回路３０の回路構成は特にこれに限定されず、例えば、フォワード方式、フライバック方式、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式であってもよい。
【００１７】
パワーモジュールＰ１〜Ｐ８は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ８と、当該スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ８に逆並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ８と、をそれぞれ備えている。本例では、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ８として用いているが、特にこれに限定されない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）やバイポーラトランジスタをスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ８として用いてもよい。
【００１８】
本実施形態では、図２に示すように、一次側回路２０が２つの回路基板５０Ａ，５０Ｂで形成されており、二次側回路３０も２つの回路基板５０Ｃ、５０Ｄで形成されている。
【００１９】
第１の回路基板５０Ａは、第１及び第２のパワーモジュールＰ１，Ｐ２と、第１のコイル４１１（図１における一次コイル４１の上側部分）と、からなる第１の電気回路５１Ａを有している。また、第２の回路基板５０Ｂは、第３及び第４のパワーモジュールＰ３，Ｐ４と、第２のコイル４１２（図１における一次コイル４１の下側部分）と、からなる第２の電気回路５１Ｂを有している。そして、第１の回路基板５０Ａの第１のコイル４１１と、第２の回路基板５０Ｂの第２のコイル４１２とを電気的に接続することで、一次側回路２０が構成されている。
【００２０】
同様に、第３の回路基板５０Ｃは、第５及び第６のパワーモジュールＰ５，Ｐ６と、第３のコイル４２１（図１における二次コイル４２の上側部分）と、からなる第３の電気回路５１Ｃを有している。また、第４の回路基板５０Ｄは、第７及び第８のパワーモジュールＰ７，Ｐ８と、第４のコイル４２２（図１における二次コイル４２の下側部分）と、からなる第４の電気回路５１Ｄを有している。そして、第３の回路基板５０Ｃの第３のコイル４２１と、第４の回路基板５０Ｄの第４のコイル４２２とを電気的に接続することで、二次側回路３０が構成されている。
【００２１】
第１〜第４の回路基板５０Ａ〜５０Ｄはいずれも同一の構成であるので、第１の回路基板５０Ａの構成を以下に詳細に説明し、第２〜第４の回路基板５０Ｂ〜５０Ｄの構成の説明については省略する。
【００２２】
第１の回路基板５０Ａは、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、第１の電気回路５１Ａと、基板５２と、を有しており、２つのパワーモジュールＰ１，Ｐ２が基板５２の第１の主面５２ａに実装されていると共に、第１のコイル４１１も当該第１の主面５２ａ上に設けられている。
【００２３】
この基板５２は、例えば、アルミニウム層の両面に樹脂絶縁膜を積層したＩＭＳ（Insulated Metal Substrate：金属絶縁基板）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックス板、或いは、樹脂材料から構成される絶縁基板から構成されている。この基板５２は、その略中央を貫通する開口５２ｃを有しており、第１のコイル４１１の巻線部４１１ａがこの開口５２ｃを囲繞するように、第１のコイル４１１は基板５２上に設けられている。
【００２４】
基板５２の上端部には、交流端子５１１と、高電位端子５１２と、低電位端子５１３と、が設けられている。交流端子５１１には、第１のコイル４１１の一端が接続されている。一方、高電位端子５１２に第１のパワーモジュールＰ１が接続され、低電位端子５１３には第２のパワーモジュールＰ２が接続されており、さらに、この第２のパワーモジュールＰ２には第１のコイル４１１の他端が接続されている。
【００２５】
なお、特に図示しないが、交流端子５１１、高電位端子５１２及び低電位端子５１３の少なくとも一つを、基板５２の下端部に設けてもよいし、基板５２の開口５２ｃの周縁に設けてもよい。端子５１１〜５１３を開口５２ｃの周縁に設ける場合には、後述するバスバ５４１〜５４３も開口５２ｃ内に配置する。
【００２６】
第１のコイル４１１は、基板５２上に積層された金属層をパターニングすることで形成された配線パターンであってもよいし、絶縁電線を巻回したものであってもよい。
【００２７】
第１のコイル４１１を配線パターンで構成する場合には、図３（ｂ）に示すように、基板５２の第１の主面５２ａ上において外側から内側に渦巻き状に巻くように巻線部４１１ａを形成すると共に、この巻線部４１１ａの内側端から第２のパワーモジュールＰ２まで延在する引出配線部４１１ｂを形成する。この引出配線部４１１ｂは、巻線部４１１ａを乗り越えるジャンパ部４１１ｃを有している（図９参照）。
【００２８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は本実施形態における回路基板の第１変形例を示す図、図５（ａ）〜図５（ｃ）は本実施形態における回路基板の第２変形例を示す図、図６（ａ）〜図６（ｃ）は本実施形態における回路基板の第３変形例を示す図である。
【００２９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、引出配線部４１１ｂに代えて、基板５２の内部に内部配線４１１ｄを形成し、この内部配線４１１ｄを介して、巻線部４１１ａの内側端と第２のパワーモジュールＰ２とを接続してもよい。これにより、第１及び第２の回路基板５０Ａ，５０Ｂを積層した際に、ジャンパ部４１１ｃによるコイル占有率の低下を防止することができる。
【００３０】
或いは、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、第１の巻線部４１１ａに加えて、基板５２の第２の主面５２ｂに第２の巻線部４１１ｅを設け、第１の巻線部４１１ａの内側端と第２の巻線部４１１ｅの内側端とをスルーホール４１１ｆを介して接続してもよい。これにより、第１及び第２の回路基板５０Ａ，５０Ｂを積層した際に、ジャンパ部４１１ｃによるコイル占有率の低下を防止することができる。なお、この場合には、第１及び第２のパワーモジュールＰ１，Ｐ２を基板５２の第２の主面５２ｂに実装する。
【００３１】
一方、第１のコイル４１１を絶縁電線で構成する場合には、基板５２の開口５２ｃの周縁に支持壁５２１を立設し、当該支持壁５２１に絶縁電線を巻き付ける。なお、第１のコイル４１１を配線パターンで構成する場合には、支持壁５２１を省略してもよい。
【００３２】
また、第１のコイル４１１を絶縁電線で構成する場合には、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、基板５２を小さくして、第１のコイル４１１の引出配線部４１１ｂのみを基板５２に接着固定し、巻線部４１１ａを基板５２に固定しなくてもよい。これにより、コイル占有率がさらに向上する。
【００３３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は本実施形態において放熱部材を取り付けた回路基板を示す図である。
【００３４】
以上に説明した第１の回路基板５０Ａは、空冷式或いは水冷式の放熱手段に熱的に接続されている。例えば、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、高熱伝導性材料で構成される板状の放熱部材５３を、第１の回路基板５０Ａの端部に熱的に接続してもよい。放熱部材５３を構成する高熱伝導性材料の具体例としては、グラファイトを例示することができるが、特にこれに限定されない。
【００３５】
この場合には、第１の回路基板５０Ａの端部に突起５２３を形成すると共に、放熱部材５３に挿入穴５３１を形成し、この突起５２３を挿入穴５３１に差し込むことが好ましい。グラファイトは平面方向に沿った熱伝導性能が特に高いため、突起５２３を挿入穴５３１に差し込むことで、平面方向に沿った接触面積を増やすことができ、放熱効果の向上を図ることができる。なお、端子５１１〜５１３やバスバ５４１〜５４３との干渉を回避するために、放熱部材５３の端部には切り欠き５３２が形成されている。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、パワーモジュールＰ１，Ｐ２とコイル４１１が同一の基板５２に設けられているので、当該基板５２を介してパワーモジュールＰ１，Ｐ２とコイル４１１を同じ放熱部材５３によって冷却することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００３７】
図８（ａ）は本実施形態において回路基板を積層する工程を示す図、図８（ｂ）は本実施形態において回路基板にコアの凸部を挿入する工程を示す図である。
【００３８】
図８（ａ）に示すように、第１の回路基板５０Ａと第２の回路基板５０Ｂは相互に積層されており、さらに、図８（ｂ）に示すように、当該積層体５０Ａ，５０Ｂの開口５２ｃにトランス４０の第１のコア４３の凸部４３１が挿入されている。同様に、第３及び第４の回路基板５０Ｃ，５０Ｄは相互に積層されており、当該積層体５０Ｃ，５０Ｄの開口５２ｃにトランス４０の第２のコア４４の凸部４４１が挿入されている。そして、図２に示すように、凸部４３１，４４１同士が対向するように第１のコア４３と第２のコア４４とが組み合わせられている。
【００３９】
この際、同図に示すように、第１及び第２の回路基板５０Ａ，５０Ｂにおいて、交流端子５１１同士は交流バスバ５４１を介して電気的に接続され、高電位端子５１２同士は高電位バスバ５４２を介して電気的に接続され、低電位端子５１３同士も低電位バスバ５４３を介して電気的に接続されている。
【００４０】
同様に、第３及び第４の回路基板５０Ｃ，５０Ｄにおいても、交流端子５１１同士は交流バスバ５４１を介して電気的に接続され、高電位端子５１２同士は高電位バスバ５４２を介して電気的に接続され、低電位端子５１３同士も低電位バスバ５４３を介して電気的に接続されている。
【００４１】
図９は図３（ｂ）のＡ部の断面図、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は本実施形態における回路基板の第４変形例を示す図、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は本実施形態においてコンデンサを取り付けた回路基板を示す図である。
【００４２】
図９に示すように、第１の回路基板５０Ａの第２の主面５２ｂにおいて第２の回路基板５０Ｂのジャンパ部４１１ｃに対応する部分に凹部５２２を設けてもよい。これにより、第１及び第２の回路基板５０Ａ，５０Ｂを積層した際に、ジャンパ部４１１ｃによるコイル占有率の低下を防止することができる。
【００４３】
また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第１の回路基板５０Ａの第２の主面５２ｂに、高電位端子５１２及び低電位端子５１３と配線パターン５１４〜５１６を設けて、配線パターン５１４を介して第２の回路基板５０Ｂ上の第２のコイル４１２とパワーモジュールＰ０を接続し、配線パターン５１５を介してパワーモジュールＰ０と高電位端子５１２を接続し、配線パターン５１６を介してパワーモジュールＰ０と低電位端子５１３を接続してもよい。
【００４４】
これにより、第１及び第２の回路基板５０Ａ，５０Ｂを積層することで、第２のコイル４１２、パワーモジュールＰ０、及び端子５１２，５１３を接続することができ、ボンディング作業が不要となるので、工数低減を図ると共に省スペース化を図ることができる。なお、同図に示すパワーモジュールＰ０は、上述の第１のパワーモジュールＰ１と第２のパワーモジュールＰ２をワンチップ化すると共に、高電位電極と低電位電極を同一方向に導出させたラテラル型のモジュールである。
【００４５】
また、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、コンデンサＣ１を回路基板５０Ａ，５０Ｂの上端部の近傍に配置して、当該コンデンサＣ１を回路基板５０Ａ，５０Ｂの高電位端子５１２と低電位端子５１３に接続してもよい。コンデンサＣ１としては、積層セラミックコンデンサやフィルムコンデンサを用いることができる。
【００４６】
回路基板５０Ａ，５０Ｂを積層するとその端部にある程度のスペースが確保される。本実施形態では、こうしたスペースにコンデンサＣ１を配置することで、省スペース化を図ると共に、配線の短縮化による電気的動作の安定化を図ることができる。なお、コンデンサＣ１に代えて、或いは、コンデンサＣ１に加えて、第１〜第４のパワーモジュールＰ１〜Ｐ４を制御する駆動回路を、回路基板５０Ａ，５０Ｂの上端部の近傍に配置してもよい。
【００４７】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す回路基板をＤＣ／ＤＣコンバータに組み込んだ状態を示す図である。
【００４８】
第１〜第４の回路基板５０Ａ〜５０Ｄに放熱部材５３が取り付けられている場合には、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の筐体１３に貫通孔１３１を形成し、当該貫通孔１３１から放熱部材５３を筐体１３の外部に突出させる。なお、放熱部材５３と貫通孔１３１の内壁面との間には封止材が充填されている。
【００４９】
上述の実施形態では、２枚の回路基板５０Ａ，５０Ｂで一次側回路２０を構成したが、一次側回路２０を構成する回路基板の枚数は特に限定されない。同様に、二次側回路３０を構成する回路基板の枚数も特に限定されない。
【００５０】
図１３は本実施形態における回路基板の第５変形例を示す図、図１４は本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの変形例を示す図である。
【００５１】
例えば、図１３に示すような１枚の回路基板５０Ｅで一次側回路２０を構成してもよい。この回路基板５０Ｅは、同一の基板５２上に第１〜第４のパワーモジュールＰ１〜Ｐ４が実装されている。
【００５２】
或いは、図１４に示すように、６枚の回路基板５０Ｆ〜５０Ｋで一次側回路を構成してもよい。回路基板５０Ｆ，５０Ｈ，５０Ｊは、上述の第１の回路基板５０Ａと同様の構成であり、回路基板５０Ｇ，５０Ｉ，５０Ｋは、上述の第２の回路基板５０Ｂと同様の構成である。図１４に示す例では、図１に示す一次側回路２０を３つ有し、当該３つの一次側回路２０が並列接続されている。
【００５３】
このように、本実施形態では、個々の回路基板によって、コイルとそれに対応するパワーモジュールをユニット化しているので、コイルの大容量化を容易に行いことができる。また、コイルとパワーモジュールの接続点がそれぞれ独立しているので、並列化による電流バランスの問題が発生しない。さらに、回路基板を複数積層することで、コイルやパワーモジュールの発熱を分散することができると共に、放熱面積も容易に増やすこともできる。
【００５４】
本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０が本発明における変圧器の一例に相当し、本実施形態における第１〜第８のパワーモジュールＰ１〜Ｐ８が本発明における半導体素子の一例に相当し、本実施形態におけるコンデンサＣ１や駆動回路が本発明における電子部品の一例に相当し、本実施形態におけるバスバ５４１〜５４３が本発明における電気接続部材の一例に相当する。
【００５５】
<<第２実施形態>>
次に、本発明に係るコイル駆動装置をモータ６０に適用した例について、図１５〜図２０を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、ラジアルギャップ型モータに本発明を適用した例について説明するが、特にこれに限定されず、アキシャルギャップ型モータに本発明を適用してもよい。
【００５６】
図１５は本実施形態におけるモータを示す正面図、図１６は本実施形態において回路基板にステータのティースを挿入する工程を示す図、図１７は図１５のB-B線に沿った断面図、図１８は本実施形態におけるステータの変形例を示す部分斜視図、図１９は図１８に示す回路基板の回路図、図２０は本実施形態における駆動回路による制御を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図１５に示すように、本実施形態におけるモータ６０は、筒状のステータ６１と、当該ステータ６１に挿入されたロータ６２と、を備えた三相誘電モータである。ステータ６１の内周には複数（本例では６本）のティース６１１が突出している。そして、図１６に示すように、回路基板５０の開口５２ｃにティース６１１が挿入されることで、それぞれのティース６１１に回路基板５０が取り付けられている。
【００５８】
本例では、図１５に示すように、１つのティース６１１に対して、積層された２枚の回路基板５０が取り付けられており、この２枚の回路基板５０が電気的一相分の回路を形成している。
【００５９】
なお、この回路基板５０は、第１実施形態で説明した回路基板５０Ａと同一の構成のものであるので、回路基板５０において第１実施形態と同一の構成である部分に同一の符号を付して、当該回路基板５０の構成の説明は省略する。また、特に図示しないが、第１実施形態の回路基板５０Ａと同様に、この回路基板５０の端部は、上述の放熱部材５３等の放熱手段に熱的に接続されている。
【００６０】
このように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、パワーモジュールＰ１，Ｐ２とコイル４１１が同一の基板５２に設けられているので、当該基板５２を介してパワーモジュールＰ１，Ｐ２とコイル４１１を同じ放熱手段によって冷却することができるので、モータ６０の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００６１】
また、第１実施形態と同様に、回路基板５０に突起５２３を形成すると共に、放熱部材５３に挿入穴５３１を形成し、この突起５２３を挿入穴５３１に差し込むことで、放熱効果の向上を図ることができる（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）。
【００６２】
また、第１実施形態と同様に、引出配線部４１１ｂに代えて、基板５２の内部に内部配線４１１ｄを形成してもよい（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。或いは、第１実施形態と同様に、第１の巻線部４１１ａに加えて、基板５２の第２の主面５２ｂに第２の巻線部４１１ｅを設け、第１の巻線部４１１ａの内側端と第２の巻線部４１１ｅの内側端とをスルーホール４１１ｆを介して接続してもよい（図５（ａ）〜図５（ｃ）参照）。これにより、回路基板５０を積層した際に、ジャンパ部４１１ｃによるコイル占有率の低下を防止することができる。
【００６３】
また、第１実施形態と同様に、基板５２を小さくして、第１のコイル４１１の引出配線部４１１ｂのみを基板５２に接着固定し、巻線部４１１ａを基板５２に固定しなくてもよい（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）。これにより、コイル占有率がさらに向上する。
【００６４】
また、第１実施形態と同様に、回路基板５０の第１の主面５２ｂにおいて他の回路基板５０のジャンパ部４１１ｃに対応する部分に凹部５２２を設けてもよい（図９参照）。これにより、回路基板５０を積層した際に、ジャンパ部４１１ｃによるコイル占有率の低下を防止することができる。
【００６５】
また、第１実施形態と同様に、回路基板５０の第２の主面５２ｂに、高電位端子５１２及び低電位端子５１３と配線パターン５１４〜５１６を設けてもよい（図１０（ａ）及び図１０（ｂ）参照）。これにより、ボンディング作業が不要となるので、工数低減を図ると共に省スペース化を図ることができる。
【００６６】
本実施形態では、ティース６１１を回路基板５０の開口５２ｃに挿入しているため、回路基板５０の一部がティース６１１よりも上方に突出している。これに対し、ティース６１１に隣接するバックヨーク６１２は、当該回路基板５０よりも低く且つ平坦となっている。本実施形態では、図１５に示すように、このバックヨーク６１２に高電位バスバ６４１と低電位バスバ６４２が設けられている。いずれのバスバ６４１，６４２も環状形状を有しており、図１７に示すように、絶縁材６４３を介して高電位バスバ６４１の上に低電位バスバ６４２が積層されている。
【００６７】
さらに、本実施形態では、このバスバ６４１，６４２の上にコンデンサ６５が実装されている。具体的には、コンデンサ６５の高電位端子６５１が高電位バスバ６４１に接続されている。また、この高電位端子６５１は、配線６６を介して２枚の回路基板５０の高電位端子５１２に接続されている。
【００６８】
同様に、コンデンサ６５の低電位端子６５２も低電位バスバ６４２に接続されている。また、特に図示しないが、この低電位端子６５２は、配線を介して２枚の回路基板５０の低電位端子５１３に接続されている。因みに、モータ６０が有する全ての回路基板５０の交流端子５１１は、特に図示しない接続部材を介して電気的に接続されている。
【００６９】
このように、本実施形態では、ステータ６１のバックヨーク６１２にバスバ６４１，６４２やコンデンサ６５を配置することで、省スペース化を図ると共に、配線の短縮化による電気的動作の安定化を図ることができる。コンデンサ６５に代えて、或いは、コンデンサ６５に加えて、後述する駆動回路をバックヨーク６１１に配置してもよい。
【００７０】
なお、１つのティース６１１に取り付けられる回路基板５０の枚数は特に限定されない。例えば、図１８に示すように、一つのティース６１１に対して４枚の回路基板５０を取り付けてもよい。この場合には、図１９に示すように、４つの回路基板５０の電気回路５１Ａを並列接続することで、電気的一相分の回路を形成する。
【００７１】
このように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、個々の回路基板によって、コイルとそれに対応するパワーモジュールをユニット化しているので、コイルの大容量化を容易に行いことができる。また、コイルとパワーモジュールの接続点がそれぞれ独立しているので、並列化による電流バランスの問題が発生しない。また、回路基板を複数積層することで、コイルやパワーモジュールの発熱を分散することができると共に、放熱面積も容易に増やすことができる。
【００７２】
また、図１９に示す例では複数の電気回路５１Ａが並列接続されているので、駆動回路が、電気回路５１Ａのスイッチング素子に対して次のような制御を行うことで、リプル電流を低減することができる。
【００７３】
具体的には、駆動回路は、図２０に示すように、ある回路基板５０に実装されているスイッチング素子と、別の回路基板５０に実装されているスイッチング素子を逆位相で動作させる。このように、あるスイッチング素子がターンオンする際に、別のスイッチング素子をターンオフさせることで、リプル電流を相殺することができ、結果的にコンデンサ６５の小型化を図ることができる。
【００７４】
因みに、特に図示しないが、図１９における高電位端子と低電位端子の間に直流電源や平滑コンデンサが接続されており、当該直流電源から供給された直流電力が回路基板５０に実装されたパワーモジュールのスイッチングによって交流電力に変換される。
【００７５】
本実施形態におけるモータ６０が本発明における電動機の一例に相当し、本実施形態におけるパワーモジュールＰ１，Ｐ２が本発明における半導体素子の一例に相当し、本実施形態におけるコンデンサ６５や駆動回路が本発明における電子部品の一例に相当し、本実施形態におけるバスバ６４１〜６４３が本発明における電気接続部材の一例に相当する。
【００７６】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７７】
上述の実施形態では、本発明に係るコイル駆動装置をＤＣ／ＤＣコンバータやモータに適用した例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、本発明に係るコイル駆動装置をソレノイドバルブ（電磁弁）や電動ポンプに適用してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０…一次側回路
Ｐ１〜Ｐ４…第１〜第４のパワーモジュール
Ｃ１…コンデンサ
３０…二次側回路
Ｐ５〜Ｐ８…第５〜第８のパワーモジュール
Ｃ２…コンデンサ
４０…トランス
４１…一次コイル
４１１…第１のコイル
４１２…第２のコイル
４２…二次コイル
４３…第１のコア
４４…第２のコア
５０，５０Ａ〜５０Ｋ…回路基板
５１Ａ〜５１Ｄ…電気回路
５１１…交流端子
５１２…高電位端子
５１３…低電位端子
５２…基板
５２ｃ…開口
５２３…突起
５３…放熱部材
５４１…交流バスバ
５４２…高電位バスバ
５４３…低電位バスバ
６０…モータ
６１…ステータ
６１１…ティース
６１２…バックヨーク
６４１…高電位バスバ
６４２…低電位バスバ
６４３…絶縁材
６５…コンデンサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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