(57)【要約】電力変換装置（１００）は、電力変換部（２、４）およびコイル（３１）が設置された基板（６）を有する本体（１０）と、基板（６）を保持すると共に基板（６）の放熱を行う第１放熱部（１１）とを備え、基板（６）は１枚で構成され、コイル（３１）は基板（６）と一体形成され、第１放熱部（１１）は、基板（６）の基板第１面（６Ｘ）に固定され、該第１放熱部（１１）の放熱第２面（１１Ｙ）が、基板（６）のコイル（３１）が形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部（１１Ａ）を有し、該第１放熱部（１１）の放熱第１面（１１Ｘ）が、電力変換装置（１００）の第１方向側（Ｙ１）の最外周面として形成されたものである。
2018037690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換部およびコイルが設置された基板を有する本体と、前記基板を保持すると共に前記基板の放熱を行う第１放熱部とを備えた電力変換装置であって、
前記基板は、１枚で構成され、
前記コイルは、前記基板と一体形成されると共に前記電力変換部に接続され、
前記第１放熱部は、
前記基板の厚み方向の第１方向側の、前記基板の基板第１面に固定され、
前記第１方向側と相反する第２方向側の、該第１放熱部の放熱第２面が、前記基板の前記コイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部を有し、
該第１放熱部の前記第１方向側の放熱第１面が、前記電力変換装置の前記第１方向側の最外周面として形成された
電力変換装置。
【請求項２】
前記電力変換部は、複数の電力変換素子を有し、
各前記電力変換素子の内の少なくとも一つは、前記基板第１面に固定され、
前記第１放熱部の前記放熱第２面は、前記基板第１面の前記電力変換素子に対向して当接する素子冷却部を有する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記基板は、前記コイルの中心において、前記基板の厚み方向に開口する開口部を有し、
前記本体は、前記開口部に配置された前記コイルの磁心となるコアを有し、
前記第１放熱部の前記放熱第２面は、前記コアに対向して当接するコア冷却部を有する
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２方向側の前記基板の基板第２面に固定され、前記基板の放熱を行う第２放熱部を備え、
前記第２放熱部は、前記第１方向側の放熱第１面が、前記基板の前記コイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部を有し、
該第２放熱部の前記第２方向側の放熱第２面が、前記電力変換装置の前記第２方向側の最外周面として形成された
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２方向側の、前記基板の基板第２面に固定される第２放熱部を備え、
各前記電力変換素子の内の少なくとも一つは、前記基板第２面に固定され、
前記第２放熱部の前記第１方向側の放熱第１面が、
前記基板の前記コイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部と、前記基板第２面の前記電力変換素子に対向して当接する素子冷却部とを有する
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記コイル冷却部と前記基板の前記コイルが形成されている箇所との間に、伝熱性を有する第１熱抵抗低減部が設けられた
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記コイル冷却部と前記基板の前記コイルが形成されている箇所との間に、伝熱性を有する第１熱抵抗低減部が設けられ、
前記素子冷却部と前記電力変換素子との間に、伝熱性を有する第２熱抵抗低減部が設けられた
請求項２または請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第１放熱部は、前記第２方向側に突出する突設部を、該第１放熱部の前記放熱第２面に備え、前記突設部に囲まれた収容部を有するものであって、
前記本体は、前記収容部内に収容され、
前記第１熱抵抗低減部は、前記収容部内に充填された熱抵抗低減部材により形成された
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１放熱部は、前記第２方向側に突出する突設部を、該第１放熱部の第２面側に備え、前記突設部に囲まれた収容部を有するものであって、
前記本体は、前記収容部内に収容され、
前記第１熱抵抗低減部と前記第２熱抵抗低減部は、前記収容部内に充填された熱抵抗低減部材により一体形成された
請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記本体は、前記収容部内に充填された熱抵抗低減部材により全体が封止された
請求項８または請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記基板は、導体パターンが形成される配線層を備え、
前記コイルは、前記導体パターンにより形成された
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記基板は、複数の前記配線層を絶縁層を介して多層に積層した多層基板であり、
前記コイルは、前記複数の配線層の内、前記コイル冷却部に近接する側の配線層に形成された
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記基板は、前記コイルを形成する導体パターン上において、ソルダーレジストが被着されないレジスト抜き領域を有する
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記第１放熱部は、前記放熱第２面に、前記第１方向側に窪んで前記コアを収納する第１凹設部を備えた
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記電力変換部は、第１電力変換部および第２電力変換部を有するものであって、前記第１電力変換部は、前記電力変換素子である複数の第１電力変換素子を有し直流交流電力変換を行うものであり、
前記第２電力変換部は、前記電力変換素子である複数の第２電力変換素子を有し交流直流電力変換を行うものであり、
前記コイルは、第１変圧器コイルおよび第２変圧器コイルを有し、
前記第１電力変換部に前記第１変圧器コイルが接続され、
前記第２電力変換部に前記第２変圧器コイルが接続され、
前記第１変圧器コイルと前記第２変圧器コイルとの間でエネルギの授受を行い、
前記本体は、
前記第１変圧器コイルと前記第２変圧器コイルとが同心に形成され、
前記基板と一体形成されると共に前記第２電力変換部に接続されるリアクトルコイルを有するリアクトルを備え、
前記コイル冷却部は、
前記基板の前記コイルが形成されている箇所に対向して当接すると共に、前記基板の前記リアクトルコイルが形成されている箇所に対向して当接する
請求項２、請求項５、請求項７、請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記第２電力変換素子は、一方向導通素子である
請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記複数の電力変換素子は、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子であり、
前記電力変換部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とが直列に接続されたものであり、
前記コイルは、一端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続部に接続されたものである
請求項２、請求項５、請求項７、請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記本体と、前記第１放熱部あるいは前記第２放熱部の少なくとも一方との間に制振バネを設けた
請求項４または請求項５に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向ＤＣＤＣコンバータ等の電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置として、導電膜をパターニングしてコイルパターンとして形成された１次巻線を有する第１回路基板と、同じく導電膜をパターニングしてコイルパターンとして形成された２次巻線を有する第２回路基板と、を積層配置し、１次巻線及び２次巻線の双方が巻回されるように、第１回路基板及び第２回路基板を貫通するコアが設けられ、トランスＴ（コア）からの熱を逃がすための放熱部材が設けられた絶縁型スイッチング電源装置が、知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、電力変換装置としての電源ユニットに用いられる、次のような放熱基板が開示されている。金属板の上に、配線パターン状にリードフレームを埋め込んだシート状の伝熱樹脂部を固定する。このシート状の伝熱樹脂部に埋め込んだリードフレームを配線パターンとして、このリードフレームの表面にパワーデバイス、コンデンサ等を実装する。金属板とシート状の伝熱樹脂部の上下には、半円状のフェライトコアがそれぞれ設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１２／１０８２２１
【特許文献２】特開２００８−６０１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の従来の電力変換装置としての絶縁型スイッチング電源装置は以上のように構成され、コアに放熱部材を接触させ放熱を行っている。しかし、放熱部材はコアに接触しているだけであるため、第１回路基板および第２回路基板において生じる熱は、放熱部材へ効果的に伝熱されない。従って、例えば電動自動車に用いられる車載高圧バッテリを充電する車載用充電器、車載鉛バッテリを充電する車載用降圧コンバータ等の比較的大電力を使用する電力変換装置、等においては、基板に形成された巻線としてのコイルパターンで発生した熱を効果的に放熱することは困難であるという問題点があった。
また、第１回路基板と第２回路基板の２枚の基板を積層配置しているため、電力変換装置が高さ方向に大型化するという問題点があった。【０００６】
また上記特許文献２に記載の従来の電力変換装置としての電源ユニットに用いられる放熱基板は、金属板の上下にフェライトコアを設けた構成となっている。そのため、このような放熱基板を他の電気機器に搭載する場合には、フェライトコアを保護するための筐体に放熱基板を収納してから電気機器に搭載する必要がある。この場合、放熱基板の金属板と筐体との間には、金属板と筐体との密着性および熱伝導性を確保する為にシリコングリス等が塗布される。放熱基板において生じた熱は、放熱基板の金属板から筐体に伝熱されて放熱される。しかしながら金属板に比較してシリコングリスの熱抵抗は高いため、シリコングリスを介することにより放熱性が低下するという問題点があった。【０００７】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、基板に形成された電力変換装置のコイルに発生する熱を、効果的に放熱できる薄型の電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、
電力変換部およびコイルが設置された基板を有する本体と、前記基板を保持すると共に前記基板の放熱を行う第１放熱部とを備えた電力変換装置であって、
前記基板は、１枚で構成され、
前記コイルは、前記基板と一体形成されると共に前記電力変換部に接続され、
前記第１放熱部は、
前記基板の厚み方向の第１方向側の、前記基板の基板第１面に固定され、
前記第１方向側と相反する第２方向側の、該第１放熱部の放熱第２面が、前記基板の前記コイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部を有し、
該第１放熱部の前記第１方向側の放熱第１面が、前記電力変換装置の前記第１方向側の最外周面として形成された
ものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置は、電力変換装置の本体に用いる基板を１枚構成とし、コイル冷却部を有する第１放熱部を備えるので、コイルに発生する熱を効果的に放熱できる薄型の電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１である電力変換装置の本体を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態６である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態７である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態８である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態９である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１０である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態１１である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態１１である電力変換装置の要部を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態１１である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１２である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１３である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態１５である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態１６である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態１７である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態１８である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態１９である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図２４】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図２５】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の要部を示す斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図３２】本発明の実施の形態２０である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態２１である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図３４】本発明の実施の形態２２である電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図３５】本発明の実施の形態２３である電力変換装置の要部の構成を示す断面図である。
【図３６】本発明の実施の形態２３である電力変換装置の要部の構成を示す断面図である。
【図３７】本発明の実施の形態２４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図３８】本発明の実施の形態２４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図３９】本発明の実施の形態２４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図４０】本発明の実施の形態２４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図４１】本発明の実施の形態２４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図４２】本発明の実施の形態２４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図３は、本発明を実施するための実施の形態１を示すものである。
図１は電力変換装置の回路を示す回路図である。
図２は電力変換装置を構成する本体１０を示す斜視図である。
図３は電力変換装置の構成を示す断面図である。
まず、電力変換装置１００の回路構成について図１により説明する。
【００１２】
図１において、電力変換装置１００は絶縁型ＤＣＤＣコンバータであり、コンデンサ１、電力変換部としての第１電力変換部２、変圧器３０、電力変換部としての第２電力変換部４、コンデンサ５が接続されて構成される。
電力変換素子としてのスイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｂとが直列に接続されて第１レグが形成される。また、電力変換素子としてのスイッチング素子２ｃとスイッチング素子２ｄとが直列に接続されて第２レグが形成される。第１電力変換部２は、この第１レグと第２レグとが並列に接続されたものである。
また、電力変換素子としてのスイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂとが直列に接続されて第３レグが形成される。また、電力変換素子としてのスイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｄとが直列に接続されて第４レグが形成される。第２電力変換部４は、この第３レグと第４レグとが並列に接続されたものである。
【００１３】
それぞれのスイッチング素子２ａ〜２ｄ、スイッチング素子４ａ〜４ｄは、スイッチング素子本体と帰還ダイオードとを有する。より具体的には、この実施の形態においては、スイッチング素子２ａ〜２ｄ、スイッチング素子４ａ〜４ｄはそれぞれダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられる。なお、これらのスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、コレクタ・エミッタ間にダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いた半導体素子でもよい。
【００１４】
変圧器３０は単相変圧器であり、コイルとしての変圧器コイル３１を有する。変圧器コイル３１は、第１変圧器コイル３１ａおよび第２変圧器コイル３１ｂを有する。
コンデンサ１に対して並列に、第１電力変換部２の第１レグおよび第２レグが接続される。スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｂとの接続点に変圧器３０の１次側変圧器コイルである第１変圧器コイル３１ａの一端が接続され、他端はスイッチング素子２ｃとスイッチング素子２ｄとの接続点に接続される。変圧器３０の２次側変圧器コイルである第２変圧器コイル３１ｂの一端は、第２電力変換部４のスイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂとの接続点に接続され、他端はスイッチング素子４ｃとスイッチング素子４ｄとの接続点に接続される。第２電力変換部４を構成している並列に接続された第３レグおよび第４レグに対して並列に、コンデンサ５が接続されている。
【００１５】
第１電力変換部２は、図示しない直流電源からコンデンサ１に供給される直流電力を高周波交流電力に変換する。そして第１電力変換部２は、変換された高周波交流電力を変圧器３０の第１変圧器コイル３１ａの両端に印加する。すなわち、直流交流電力変換を行う。第２変圧器コイル３１ｂの両端には第１変圧器コイル３１ａと第２変圧器コイル３１ｂとの巻数比に応じた交流の電圧が誘起される。この実施の形態においては、巻数比１：１であり、一次側と二次側とを絶縁している。第２電力変換部４は、第２変圧器コイル３１ｂの両端に誘起された交流の電圧を整流し、コンデンサ５に出力する。すなわち、交流直流電力変換を行う。コンデンサ５には図示しないバッテリ等の負荷が並列に接続され、直流電源から負荷へ電圧が変換された直流の電力が供給される。
【００１６】
次に、図１に示した電力変換装置１００の回路を構成する部品である、第１電力変換部２、変圧器３０、第２電力変換部４が基板に実装された状態の、電力変換装置１００の本体１０の構成を図２により説明する。
電力変換装置１００の本体１０は、絶縁材料で形成された板状の一枚構成の基板６と、変圧器３０と、第１電力変換部２と、第２電力変換部４とを有する。
変圧器３０は、コアとしての変圧器コア３４を有する。
【００１７】
基板６の厚み方向Ｙに対して下方向を、第１方向側Ｙ１とする。また、基板６の厚み方向Ｙに対して上方向、即ち第１方向側Ｙ１と相反する方向を、第２方向側Ｙ２とする。
基板６における第１方向側Ｙ１の面を、基板第１面６Ｘとする。また、基板６における第２方向側Ｙ２の面を、基板第２面６Ｙとする。基板６の厚み方向Ｙは、電力変換装置１００の高さ方向と同一方向を示す。
また、基板６の厚み方向Ｙに対して垂直な方向を幅方向Ｘとする。幅方向Ｘは、電力変換装置１００の幅の方向と同一方向を示す。
また、基板６の厚み方向Ｙおよび幅方向Ｘに対して垂直な方向を奥行き方向Ｚとする。奥行き方向Ｚは、電力変換装置１００の奥行き方向と同一方向を示す。
なお、本実施の形態１以降の各実施の形態の説明において、上記にて示した電力変換装置１００における各方向と同様の方向については、厚み方向Ｙ、幅方向Ｘ、奥行き方向Ｚ、としてそれぞれを同様に示す。
【００１８】
基板６の基板第１面６Ｘ、基板第２面６Ｙには、導体パターンが形成される配線層が設けられており、基板第１面６Ｘと基板第２面６Ｙとの間には絶縁層６Ｚが配される。
基板６は、当該基板６の厚み方向Ｙに開口する開口部としての貫通孔６ｂを有する。この貫通孔６ｂは、長方形であり、孔形成部６ａにより形成される。
基板６の基板第２面６Ｙ側には、孔形成部６ａと同心に巻数１ターンの第１変圧器コイル３１ａとして機能する変圧器コイルパターン１４ａが、導体パターンにより渦状に形成される。図２に示すように貫通孔６ｂは、この変圧器コイルパターン１４ａの中心に設けられる。
【００１９】
また、図２においては図示しないが、基板６の基板第１面６Ｘ側には、巻数１ターンの第２変圧器コイル３１ｂとして機能する変圧器コイルパターン１４ｂが導体パターンにより渦状に形成される。この変圧器コイルパターン１４ｂは、孔形成部６ａと同心にすなわち変圧器コイルパターン１４ａと同心に、かつ基板６を介して厚み方向Ｙに第１変圧器コイル３１ａと対向して形成される。このように、変圧器３０の変圧器コイル３１は、変圧器コイルパターン１４ａおよび変圧器コイルパターン１４ｂにより基板６と一体形成される。
【００２０】
変圧器３０の変圧器コア３４は、単相の３脚変圧器コアであり、基板６の奥行き方向Ｚにおける断面形状がＥ形の第１変圧器コア部材３４ａと平板状の第２変圧器コア部材３４ｂとを有する。第１変圧器コア部材３４ａと第２変圧器コア部材３４ｂは、それぞれ軟磁性のフェライトをモールドして形成される。変圧器コア３４は、図２に示されるように、第１変圧器コア部材３４ａの中央の脚が貫通孔６ｂを貫通し、両側の脚が基板６の外側に位置されて、基板６に装着される。すなわち、変圧器コイルパターン１４ａの中心と変圧器コイルパターン１４ｂの中心とを第１変圧器コア部材３４ａの中央脚が貫く。
こうして、変圧器コア３４は、貫通孔６ｂに配置されて、変圧器コイル３１（第１変圧器コイル３１ａ、第２変圧器コイル３１ｂ）の磁心となる。
【００２１】
基板６の基板第１面６Ｘ側であってかつ図２における左方には、スイッチング素子２ａ〜２ｄが全体として長方形に分布して装着（固定）される。基板６の基板第１面６Ｘ側の右方には、スイッチング素子４ａ〜４ｄが全体として長方形に分布して装着される。そして、図示を省略するが、基板第１面６Ｘ側に形成された導体パターンにより、スイッチング素子２ａ〜２ｄが、図１に示した第１電力変換部２を形成するように接続される。こうして、第１電力変換部２と第１変圧器コイル３１ａとが接続される。
【００２２】
同じく図示を省略するが、基板第２面６Ｙ側に形成された導体パターンにより、スイッチング素子４ａ〜４ｄが図１に示した第２電力変換部４を形成するように接続される。こうして、第２電力変換部４と第２変圧器コイル３１ｂとが接続される。
なお、この実施の形態においては、コンデンサ１およびコンデンサ５は、基板６に実装されず、別に設けられる。
【００２３】
以下、上記のように構成された本体１０を備えた電力変換装置１００の構造の構成について図３を用いて説明する。
なお、断面図である図３において、断面のハッチングを省略する。本実施の形態に限らず、全ての断面図において、断面のハッチングを省略する。
電力変換装置１００は、図２に示した本体１０と、第１放熱部１１と、第１熱抵抗低減部１２Ａと、第２熱抵抗低減部１２Ｂと、第３熱抵抗低減部１２Ｃとを有する。
以降、第１熱抵抗低減部１２Ａ、第２熱抵抗低減部１２Ｂ、第３熱抵抗低減部１２Ｃのそれぞれを区別する必要がない場合は、熱抵抗低減部１２と称して用いる。
【００２４】
先ず、第１放熱部１１について説明する。
第１放熱部１１の第１方向側Ｙ１の面を、放熱第１面１１Ｘとする。また、第１放熱部１１の第２方向側Ｙ２の面を、放熱第２面１１Ｙとする。
第１放熱部１１は、基板６の基板第１面６Ｘ側に固定される金属製の板状の部材である。第１放熱部１１は、基板６を第１方向側Ｙ１から保持すると共に、基板６（本体１０）において生じる熱を表面から大気中へ放散する。
【００２５】
第１放熱部１１は、このように基板６の放熱を行うと共に、本体１０を保持する筐体の役割を担う。そのため、第１放熱部１１の放熱第１面１１Ｘは、電力変換装置１００の第１方向側Ｙ１の最外周面となるように形成される。このような構成とすることで、電力変換装置１００を他の電気機器に搭載する際に、最外周面である放熱第１面１１Ｘを、他の電気機器に固定する際の搭載面として利用できる。
【００２６】
第１放熱部１１の放熱第２面１１Ｙは、基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所に対向するように形成されたコイル冷却部１１Ａを有する。基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所と、コイル冷却部１１Ａとは、第１熱抵抗低減部１２Ａを介して当接する。
【００２７】
更に放熱第２面１１Ｙは、基板第１面６Ｘに固定された各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄに対向するように形成された素子冷却部１１Ｂを有する。各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄと、素子冷却部１１Ｂとは、第２熱抵抗低減部１２Ｂを介して当接する。
【００２８】
放熱第２面１１Ｙには、第１方向側Ｙ１に窪んで、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１を収納する第１凹設部１１Ｚが設けられる。そして放熱第２面１１Ｙは、この第１凹設部１１Ｚ内に、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１の端部に対向するように形成されたコア冷却部１１Ｃを有する。変圧器コア３４と、コア冷却部１１Ｃとは、第３熱抵抗低減部１２Ｃを介して当接する。
このように、第１放熱部１１は、本体１０の凹凸に沿うように、厚み方向Ｙの寸法を変化させて多段に形成される。
【００２９】
なお、図において、第１放熱部１１の放熱第１面１１Ｘは平坦な形状のものを示したが、凹凸形状でもよい。また、第１放熱部１１は、放熱性を向上させるための冷却水を流す冷却水経路を有してもよい。
【００３０】
前述したように、本体１０と第１放熱部１１との間には、熱抵抗低減部１２が設けられる。この熱抵抗低減部１２は、絶縁性、弾力性、伝熱性を有し、本体１０と第１放熱部１１との間の熱抵抗を低減すると共に密着性を確保する。
基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所と、コイル冷却部１１Ａとの間に設けられた第１熱抵抗低減部１２Ａにより、両者間の熱抵抗の低減と、密着性が確保される。
また、スイッチング素子２ａ〜２ｄおよびスイッチング素子４ａ〜４ｄと、素子冷却部１１Ｂとの間に設けられた第２熱抵抗低減部１２Ｂにより、両者間の熱抵抗の低減と、密着性が確保される。
また、変圧器コア３４の第１方向側と、コア冷却部１１Ｃとの間に設けられた第３熱抵抗低減部１２Ｃにより、両者間の熱抵抗の低減と、密着性が確保される。
【００３１】
熱抵抗低減部１２は、絶縁性、弾力性、熱伝導性に優れた合成樹脂材、例えばシリコーンゴム製の薄いシート状のものを用いる。なお、熱抵抗低減部１２は、シリコーンゴム製の薄いシート状のものに限られるものではない。例えば、熱抵抗低減部１２には、弾性変形可能な薄く熱伝導率の大きい絶縁材料、例えば高熱伝導黒鉛粒子をアクリルポリマ中で膜厚方向に配向し、かつ貫通させたシート、シリコーングリースなどのゲル状の絶縁材料で形成されたもの、等を使用してもよい。
【００３２】
なお、この実施の形態においては、熱抵抗低減部１２として、コイル冷却部１１Ａ、素子冷却部１１Ｂ、コア冷却部１１Ｃ、と本体１０との間に設けられた第１熱抵抗低減部１２Ａ、第２熱抵抗低減部１２Ｂ、第３熱抵抗低減部１２Ｃ、のみを示した。しかしながらこの構成に限定するものではなく、放熱第２面１１Ｙと本体１０との間の全面にわたって熱抵抗低減部１２を設けてもよい。
【００３３】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置１００によると、第１放熱部１１が、基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部１１Ａを有する。こうして、電力変換装置１００の動作中において変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂに生じる熱は、基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所に当接するこのコイル冷却部１１Ａに直接伝熱されて放熱される。こうして本体１０の変圧器コイル３１において生じる熱を効果的に放熱し、電力変換装置１００の温度上昇を抑制できる。
【００３４】
更に、第１放熱部１１の放熱第１面１１Ｘは、電力変換装置１００の第１方向側Ｙ１の最外周面として形成されており、電力変換装置１００を他の電気機器に固定するための搭載面として利用できる。また、この放熱第１面１１Ｘの形状は、搭載先の電気機器の凹凸形状に応じた形状にすることもできる。そのため、他の電気機器に電力変換装置１００を搭載する際において、電力変換装置１００を収納するための別の筐体を用いる必要がない。これにより、電力変換装置１００の第１放熱部１１と、別の筐体との間に塗布される熱抵抗の高いシリコングリス等が不要となる。こうして、電力変換装置１００の放熱性を向上させることができる。
更に、第１電力変換部２および変圧器３０が設置される基板６を１枚構成の基板とすることで電力変換装置１００の高さを低減し、薄型の電力変換装置１００を提供できる。
【００３５】
更に、放熱第２面１１Ｙは、基板第１面６Ｘに固定された各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄに対向して当接する素子冷却部１１Ｂを有する。
こうして、電力変換装置１００の動作中において各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄに生じる熱は、各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄに当接するこの素子冷却部１１Ｂに直接伝熱されて放熱される。こうして本体１０の各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄにおいて生じる熱を効果的に放熱し、電力変換装置１００の温度上昇を更に抑制できる。
【００３６】
更に、放熱第２面１１Ｙは、変圧器コア３４の端部に対向して当接するコア冷却部１１Ｃを有する。こうして、電力変換装置１００の動作中において変圧器コア３４に生じる熱は、変圧器コア３４に当接するこのコア冷却部１１Ｃに直接伝熱されて放熱される。こうして本体１０の変圧器コア３４において生じる熱を効果的に放熱し、電力変換装置１００の温度上昇を更に抑制できる。
【００３７】
更に、本体１０と第１放熱部１１との間に熱抵抗低減部１２を設けることにより、本体１０と第１放熱部１１との間の熱抵抗を低減すると共に密着性を確保している。これにより、変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂ、スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄ、変圧器コア３４において生じる熱を、第１熱抵抗低減部１２Ａ、第２熱抵抗低減部１２Ｂ、第３熱抵抗低減部１２Ｃを介して効果的に第１放熱部１１に伝熱できる。
また、この熱抵抗低減部１２を設けることにより、第１放熱部１１による摩擦から本体１０を保護する効果が得られる。
【００３８】
なお、各スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄの内、スイッチング損失が大きく、温度上昇が大きいスイッチング素子に対してのみ、第２熱抵抗低減部１２Ｂを設けてもよい。これにより第２熱抵抗低減部１２Ｂの使用量を減らして、コスト削減を図ることができる。
【００３９】
更に、変圧器コイル３１が有する第１変圧器コイル３１ａおよび第２変圧器コイル３１ｂは、変圧器コイルパターン１４ａおよび変圧器コイルパターン１４ｂにより基板６と一体形成される。即ち、基板６の基板第２面６Ｙにおいて、変圧器コイル３１が第２方向Ｙ側に突出しない構成となる。これにより電力変換装置１００の高さを低減し、薄型の電力変換装置１００を提供できる。
なお、変圧器コイル３１は、導体パターンにより基板６と一体形成する構成に限定するものではない。例えば、導体の断面における長片側を基板第２面６Ｙ上に貼り付けることにより、導体と基板６とを一体形成してもよい。この場合においても、基板第２面６Ｙにおいて、変圧器コイル３１が第２方向Ｙ側に突出しない構成にできる。
また、このように、変圧器コイル３１と基板６とが一体形成されて、変圧器コイル３１が突出しない構成であるため、基板６における凹凸が少ない。これにより、コイル冷却部１１Ａの、基板６に当接する第２方向側Ｙ１の端部と、基板６の変圧器コイル３１が形成されている箇所との密着性を向上できるため、放熱性が向上される。
また、コイル冷却部１１Ａの、基板６に当接する第２方向側Ｙ１の端部の形状を簡素化できる。
【００４０】
更に、第１放熱部１１は、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１を収納する第１凹設部１１Ｚを有する。これにより、変圧器コア３４の、放熱第２面１１Ｙからの第２方向側Ｙ２の高さを低減できる。こうして、電力変換装置１００の高さを低減し、更に薄型の電力変換装置１００を提供できる。
【００４１】
なお、第１電力変換部２や第２電力変換部４を構成するスイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄに電力損失が少ないものを用いる場合、第１放熱部１１に、素子冷却部１１Ｂを設けない構成としてもよい。これにより第１放熱部１１の構造を簡略化することができる。
また、第２電力変換部４を構成するスイッチング素子４ａ〜４ｄの代わりに一方向導通素子としてのダイオード素子を用いてもよい。この場合、スイッチング素子のスイッチング損失に起因する熱上昇を防止し、電力変換装置１００の温度上昇を更に抑制できる。
【００４２】
また、上記では、変圧器コア３４を有する構成の変圧器３０を示したが、変圧器コア３４を設けない構成としてもよい。この場合、第１放熱部１１は、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１を収納するための第１凹設部１１Ｚ、およびコア冷却部１１Ｃを設けない構成とし、基板６は貫通孔６ｂを設けない構成とできる。これにより第１放熱部１１および基板６の構造を更に簡略化することができる。
【００４３】
また、例えば、基板第１面６Ｘ、基板第２面６Ｙに対して、絶縁性を有するソルダーレジストを被着する場合は、変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂを形成する導体パターン上において、図２に示すような、ソルダーレジストが被着されないレジスト抜き領域９４を設けてもよい。一般的にソルダーレジストの熱抵抗は高いため、このようにソルダーレジストが被着されないレジスト抜き領域を変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂ上に設けることで、ソルダーレジストによる熱抵抗の悪化を抑制できる。こうして、レジスト抜き領域を設けることで、変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂにおいて生じる熱を効果的にコイル冷却部１１Ａに伝熱させて放熱できる。
【００４４】
これにより、電力変換装置１００の本体１０の主要な発熱部であるスイッチング素子２ａ〜２ｄ、変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂ（第１変圧器コイル３１ａ、第２変圧器コイル３１ｂ）、スイッチング素子４ａ〜４ｄで発生した熱を第１放熱部１１へ伝達し、効果的に放熱することが可能となる。
以上により、大電力で薄型な電力変換装置を提供することが可能となる。
【００４５】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図４は、実施の形態２である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置２００は、本体２１０と、実施の形態１と同様の構成の第１放熱部１１および熱抵抗低減部１２とを有する。本体２１０は、基板２０６と、変圧器２３０と、実施の形態１と同様の構成の第１電力変換部２および第２電力変換部４とを有する。
変圧器２３０は、コイルとしての変圧器コイル２３１を有する。変圧器コイル２３１は、第１変圧器コイル２３１ａ、第２変圧器コイル２３１ｂを有する。
【００４６】
第１変圧器コイル２３１ａ、第２変圧器コイル２３１ｂは、実施の形態１と同様に導体パターンにより形成されるが、基板２０６における配置構成が実施の形態１と異なる。
実施の形態１では、基板６の厚み方向Ｙに対して、第１変圧器コイル３１ａと第２変圧器コイル３１ｂとが対向するように形成されていた。本実施の形態では、基板２０６の厚み方向Ｙに対して垂直な幅方向Ｘに、第１変圧器コイル２３１ａと第２変圧器コイル２３１ｂとが並ぶように同心に渦状に形成される。
そして、基板６の第１変圧器コイル２３１ａと第２変圧器コイル２３１ｂとが形成されている箇所に、第１放熱部１１のコイル冷却部１１Ａが当接する。
【００４７】
このような第１変圧器コイル２３１ａ、第２変圧器コイル２３１ｂの配置構成においても、実施の形態１と同様に効果的に放熱できる。
【００４８】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図５は、実施の形態３である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置３００は、本体３１０と、実施の形態１と同様の構成の第１放熱部１１および熱抵抗低減部１２とを有する。本体３１０は、基板３０６と、変圧器３３０と、実施の形態１と同様の構成の第１電力変換部２および第２電力変換部４とを有する。
変圧器３３０は、コイルとしての変圧器コイル３３１を有する。変圧器コイル３３１は、第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂを有する。
基板３０６は、４つの配線層を、絶縁層６Ｚを介して積層した４層基板である。
【００４９】
第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂは、実施の形態１と同様に導体パターンにより形成されるが、基板３０６における配置構成が実施の形態１と異なる。
本実施の形態では、第１変圧器コイル３３１ａと第２変圧器コイル３３１ｂは、それぞれ巻数２ターンであり、各ターンはそれぞれ別の配線層に形成される。そして、第１変圧器コイル３３１ａと第２変圧器コイル３３１ｂは、基板３０６の厚み方向Ｙに対して対向して同心に渦状に形成される。
そして、基板３０６の第１変圧器コイル３３１ａと第２変圧器コイル３３１ｂとが形成されている箇所に、第１放熱部１１のコイル冷却部１１Ａが当接する。
【００５０】
このような第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂの配置構成においても、実施の形態１と同様に効果的に放熱を行うことができる。
なお、本実施の形態では、４つの配線層を有する４層基板を示したが、これに限定するものではない。例えば６つの配線層を有する６層基板を用いてもよい。この場合、第１変圧器コイル３３１ａと第２変圧器コイル３３１ｂは、それぞれ巻数３ターンとすることができる。
【００５１】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図６は、実施の形態４である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置４００は、本体４１０と、実施の形態１と同様の構成の第１放熱部１１および熱抵抗低減部１２とを有する。本体４１０は、基板４０６と、変圧器４３０と、実施の形態１と同様の構成の第１電力変換部２および第２電力変換部４を有する。
変圧器４３０は、コイルとしての変圧器コイル４３１を有する。変圧器コイル４３１は、第１変圧器コイル４３１ａ、第２変圧器コイル４３１ｂを有する。
【００５２】
第１変圧器コイル４３１ａ、第２変圧器コイル４３１ｂは、実施の形態１と同様に導体パターンにより形成されるが、基板４０６における配置構成が実施の形態１と異なる。
本実施の形態では、第１変圧器コイル４３１ａと第２変圧器コイル４３１ｂは、それぞれ巻数２ターンである。
第１変圧器コイル４３１ａの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。また、第２変圧器コイル４３１ｂの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。更に、この第１変圧器コイル４３１ａと第２変圧器コイル４３１ｂは、基板４０６の厚み方向Ｙに対して対向するように同心に形成される。
【００５３】
このような第１変圧器コイル４３１ａ、第２変圧器コイル４３１ｂの配置構成においても、実施の形態１と同様に効果的に放熱を行うことができる。
【００５４】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図７は、実施の形態５である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置５００は、第１放熱部５１１および熱抵抗低減部５１２と、実施の形態１と同様の構成の本体１０とを有する。
第１放熱部５１１は、第２方向側Ｙ２の放熱第２面５１１Ｙにおいて、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、第２方向側Ｙ２に突出する突設部５１１ａを備える。こうして突設部５１１ａに囲まれた収容部５１１ｂが形成される。この収容部５１１ｂは、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１を収納する第１凹設部１１Ｚを含む。
【００５５】
電力変換装置５００の本体１０の第１方向側Ｙ１が、第１放熱部５１１の収容部５１１ｂ内に収容される。
本体１０と第１放熱部５１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。
この樹脂には、熱伝導率が大きくかつ高絶縁性の熱硬化性ポッティング材等が用いられる。充填された樹脂により、熱抵抗低減部５１２が形成される。
【００５６】
図７において、熱抵抗低減部５１２の領域を斜線のハッチングで示す。図７に示されるように、第１放熱部５１１と、本体１０との間の全面にわたって熱抵抗低減部５１２が形成される。
このように、熱抵抗低減部材としての樹脂を収容部５１１ｂに充填することで、実施の形態１に示した第１熱抵抗低減部１２Ａと、第２熱抵抗低減部１２Ｂと、第３熱抵抗低減部１２Ｃとが一体形成された熱抵抗低減部５１２を得る。
【００５７】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置５００によると、実施の形態１に示した第１熱抵抗低減部１２Ａと、第２熱抵抗低減部１２Ｂと、第３熱抵抗低減部１２Ｃとが一体形成された、本実施の形態５の熱抵抗低減部５１２を得ることができる。これにより、熱抵抗低減部を個別に設置する必要がなくなり、電力変換装置５００を簡素な構成にでき、製造工程を簡略化できる。
また、本体１０と第１放熱部５１１との接触面積も増えるので、本体１０において生じる熱を第１放熱部５１１へ効果的に伝熱できる。
【００５８】
実施の形態６．
以下、本発明の実施の形態６を、上記実施の形態５と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１、５と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図８は、実施の形態６である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置６００は、第１放熱部６１１および熱抵抗低減部６１２と、実施の形態１と同様の構成の本体１０を有する。
【００５９】
第１放熱部６１１は、第２方向側Ｙ２の放熱第２面６１１Ｙにおいて、図８における幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、本体１０の高さより所定寸法高く第２方向側Ｙ２に突出する突設部６１１ａを備える。こうして突設部６１１ａに囲まれた収容部６１１ｂが形成される。この収容部６１１ｂは、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１を収納する第１凹設部１１Ｚを含む。
本実施の形態の第１放熱部６１１は、突設部６１１ａの第２方向側Ｙ２の高さが、実施の形態５の突設部５１１ａの高さより高い。その他の第１放熱部６１１の構成は、実施の形態５の第１放熱部５１１と同様である。
【００６０】
電力変換装置６００の本体１０の全体が、収容部６１１ｂに収容される。
本体１０と第１放熱部６１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。
この樹脂には、熱伝導率が大きくかつ高絶縁性の熱硬化性ポッティング材等が用いられる。充填された樹脂により、熱抵抗低減部６１２が形成される。
【００６１】
図８において、熱抵抗低減部６１２の領域を斜線のハッチングで示す。図８に示されるように、第１放熱部６１１と、本体１０との間の全面にわたって熱抵抗低減部６１２が形成される。更に、熱抵抗低減部６１２は、本体１０の第２方向側Ｙ２の上端となる第１変圧器コア部材３４ａを覆う高さまで充填され、本体１０の全体を封止する。
【００６２】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置６００によると、実施の形態５と同様の効果を奏する。更に、電力変換装置６００は、収容部６１１ｂ内に熱抵抗低減部材が充填されて形成された熱抵抗低減部６１２により、本体１０の全体が封止される。これにより、例えば、基板６に生じた熱が、基板第２面６Ｙ側から熱抵抗低減部６１２を介して第１放熱部６１１の突設部６１１ａに伝熱する放熱経路が生じる。このように、多方向でより多くの放熱経路を確保できるため、本体１０で発生した熱をより効果的に第１放熱部６１１に伝熱できる。
こうして電力変換装置６００の温度上昇を更に抑制できる。
また、第１電力変換部２、変圧器３０、第２電力変換部４等が熱抵抗低減部６１２にてモールドされた状態になるので、耐震性、防塵性を向上できる。
【００６３】
実施の形態７．
以下、本発明の実施の形態７を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図９は、実施の形態７である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置７００は、本体７１０と、実施の形態１と同様の構成の第１放熱部１１および熱抵抗低減部１２とを有する。本体７１０は、第１電力変換部７０２、第２電力変換部７０４、基板７０６と、実施の形態１と同様の構成の変圧器３０とを有する。
【００６４】
第１電力変換部７０２は、スイッチング素子２ａおよびスイッチング素子２ｂが基板７０６の基板第２面７０６Ｙ側に装着され、スイッチング素子２ｃおよびスイッチング素子２ｄが基板第１面７０６Ｘ側に装着される。
第２電力変換部７０４は、スイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｂが基板第２面７０６Ｙ側に装着され、スイッチング素子４ｃおよびスイッチング素子４ｄが基板第１面７０６Ｘ側に装着される。
【００６５】
実施の形態１では、スイッチング素子２ａ〜２ｄ、スイッチング素子４ａ〜４ｄの全てを基板第１面６Ｘ側に固定した。本実施の形態７では、このように、第１電力変換部７０２および第２電力変換部７０４のスイッチング素子を、基板第１面７０６Ｘ側および基板第２面７０６Ｙ側に分けて固定する。このように第１電力変換部７０２および第２電力変換部７０４を構成するスイッチング素子の内、少なくとも１つのスイッチング素子を基板第１面７０６Ｘ側に固定し、残りを基板第２面７０６Ｙ側に固定する構成とすることで、電力変換装置７００の幅方向Ｘの長さを短縮できる。よって、電力変換装置７００を小型化できる。
なお、基板第２面７０６Ｙ側に固定されるスイッチング素子には、第１放熱部１１の素子冷却部１１Ｂが当接しない。そのため、基板第２面７０６Ｙ側に固定されるスイッチング素子は、スイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄの内、スイッチング損失が小さく、温度上昇が小さいものを設置すればよい。
【００６６】
実施の形態８．
以下、本発明の実施の形態８を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１０は、実施の形態８である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置８００は、本体８１０と、第２放熱部８１１と、熱抵抗低減部８１２と、実施の形態１と同様の構成の第１放熱部１１および熱抵抗低減部１２とを有する。
実施の形態１では、本体１０の第２電力変換部４は、基板６の基板第１面６Ｘ側に設けられていた。本実施の形態では、本体８１０の第２電力変換部８０４は、基板６の基板第２面６Ｙ側に設けられる。第２電力変換部８０４が基板第２面６Ｙ側に設けられること以外は、第２電力変換部８０４は、図１の第２電力変換部４と同様のものである。
【００６７】
また、この実施の形態においては、互いの接続を容易にするために、第１電力変換部２と第１変圧器コイル３１ａとが基板第１面６Ｘ側に設けられ、第２変圧器コイル３１ｂと第２電力変換部４とが基板第２面６Ｙ側に設けられる。
第２放熱部８１１は、実施の形態１に示した第１放熱部１１と同様のものであり、基板６を保持すると共に、基板６（本体８１０）において生じる熱を表面から大気中へ放散する。第２放熱部８１１は、基板６の基板第２面６Ｙ側に固定される。こうして、第２放熱部８１１は、本体８１０の第２方向側Ｙ２において、第１放熱部１１と面対称に配置される。
【００６８】
第２放熱部８１１は、第１放熱部１１と同様に、本体８１０を保持する筐体の役割を担う。そのため、第２放熱部８１１の放熱第２面８１１Ｙは、電力変換装置８００の第２方向側Ｙ２の最外周面となるように形成される。
なお、図において、第２放熱部８１１の放熱第２面８１１Ｙは平坦な形状のものを示したが、凹凸形状でもよい。また、第２放熱部８１１は、放熱性を向上させるための冷却水を流す冷却水経路を有してもよい。
【００６９】
第２放熱部８１１の第１方向側Ｙ１の放熱第１面８１１Ｘは、基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所に対向するように形成されたコイル冷却部８１１Ａを有する。基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所と、コイル冷却部８１１Ａとは、第１熱抵抗低減部８１２Ａを介して当接する。
こうして、基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所は、基板第１面６Ｘにおいて第１放熱部１１のコイル冷却部１１Ａと当接すると共に、基板第２面６Ｙにおいて第２放熱部８１１のコイル冷却部８１１Ａと当接する。
【００７０】
更に第２放熱部８１１の放熱第１面８１１Ｘは、基板第２面６Ｙに固定された第２電力変換部８０４の各スイッチング素子４ａ〜４ｄに対向するように形成された素子冷却部８１１Ｂを有する。第２電力変換部８０４の各スイッチング素子４ａ〜４ｄと、第２放熱部８１１の素子冷却部８１１Ｂとは、第２熱抵抗低減部８１２Ｂを介して当接する。
【００７１】
第２放熱部８１１の放熱第１面８１１Ｘには、第２方向側Ｙ２に窪んで、変圧器コア３４の第２方向側Ｙ２を収納する第１凹設部８１１Ｚが設けられる。そして第２放熱部８１１の放熱第１面８１１Ｘは、この第１凹設部８１１Ｚ内に、変圧器コア３４の第２方向側Ｙ２の端部に対向するように形成されたコア冷却部８１１Ｃを有する。変圧器コア３４と、第２放熱部８１１のコア冷却部８１１Ｃとは、第３熱抵抗低減部８１２Ｃを介して当接する。
こうして、変圧器コア３４は、第１方向側Ｙ１側の端部が第１放熱部１１のコア冷却部１１Ｃと当接すると共に、第２方向側Ｙ２の端部が第２放熱部８１１のコア冷却部８１１Ｃと当接する。
【００７２】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置８００によると、基板６の変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所は、基板第１面６Ｘにおいて第１放熱部１１のコイル冷却部１１Ａと当接すると共に、基板第２面６Ｙにおいて第２放熱部８１１のコイル冷却部８１１Ａと当接する。こうして、電力変換装置８００の動作中において変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂに生じる熱は、基板第１面６Ｘと基板第２面６Ｙの両面から、第１放熱部１１と第２放熱部８１１により放熱される。こうして変圧器コイルパターン１４ａ、１４ｂが形成されている箇所に対する放熱容積が大きくなるため、電力変換装置８００の温度上昇を更に抑制できる。
【００７３】
更に、第２放熱部８１１の放熱第２面８１１Ｙは、電力変換装置８００の第２方向側Ｙ２の最外周面として形成されており、電力変換装置８００を他の電気機器に固定するための搭載面として利用できる。また、この放熱第２面８１１Ｙの形状は、搭載先の電気機器の凹凸形状に応じた形状にすることもできる。こうして、第１放熱部１１の放熱第１面１１Ｘと第２放熱部８１１の放熱第２面８１１Ｙの両面を搭載面として利用できるため、搭載先の電気機器の多様な形状に対応できる。
また、他の電気機器に電力変換装置８００を搭載する際において、電力変換装置８００の第２方向側Ｙ２を収納するための別の筐体を用いる必要がない。これにより、電力変換装置８００の第２放熱部８１と、別の筐体との間に塗布される熱抵抗の高いシリコングリス等が不要となる。こうして、電力変換装置８００の放熱性を向上できる。
【００７４】
更に、基板第２面６Ｙ側に固定された第２電力変換部８０４の各スイッチング素子４ａ〜４ｄは、第２放熱部８１１の素子冷却部８１１Ｂと当接する。こうして、第１電力変換部２のスイッチング素子２ａ〜２ｄにおいて生じる熱は、第１放熱部１１により放熱され、第２電力変換部８０４のスイッチング素子４ａ〜４ｄに生じる熱は、第２放熱部８１１により放熱される。このようにスイッチング素子２ａ〜２ｄ、４ａ〜４ｄに対する放熱容積が大きくなるため、電力変換装置８００の温度上昇を更に抑制できる。
【００７５】
また、変圧器コア３４は、第１放熱部１１の第１方向側Ｙ１の端部がコア冷却部１１Ｃと当接し、第２方向側Ｙ２の端部が第２放熱部８１１のコア冷却部８１１Ｃと当接する。こうして変圧器コア３４において生じる熱は、変圧器コア３４の第１方向側Ｙ１の端部および第２方向側Ｙ２の端部の両端から、第１放熱部１１と第２放熱部８１１により放熱される。こうして変圧器コア３４に対する放熱容積が大きくなるため、電力変換装置８００の温度上昇を更に抑制できる。
【００７６】
更に、第２放熱部１１は、変圧器コア３４の第２方向側Ｙ２を収納する第１凹設部８１１Ｚを有する。これにより、電力変換装置８００の高さを低減し、更に薄型の電力変換装置８００を提供できる。
【００７７】
この実施の形態においては、本体８１０の第１方向側Ｙ１および第２方向側Ｙ２に第１放熱部１１および第２放熱部８１１を設け、かつこれらの間に熱伝導率が大きく絶縁性の高い熱抵抗低減部１２および熱抵抗低減部８１２を設けた。これにより本体８１０にて発生した熱を熱抵抗低減部１２および熱抵抗低減部８１２を介して第１放熱部１１および第２放熱部８１１に伝熱して放熱させるようにしたので、効果的に冷却できる。
【００７８】
実施の形態９．
以下、本発明の実施の形態９を、上記実施の形態１、５、８と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１、５、８と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１１は、実施の形態９である電力変換装置の構成を示す断面図である。
電力変換装置９００は、第２放熱部９１１と、熱抵抗低減部９１２と、実施の形態５と同様の構成の第１放熱部５１１と、実施の形態８と同様の構成の本体８１０とを有する。
【００７９】
第２放熱部９１１は、第１方向側Ｙ１の放熱第１面９１１Ｘにおいて、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、第１方向側Ｙ１に突出する突設部９１１ａを備える。こうして突設部９１１ａに囲まれ、第１方向側Ｙ１に開口された収容部９１１ｂが形成される。第２放熱部９１１は、前記以外は図７に示された第１放熱部５１１と同様の構成である。
【００８０】
図１１に示すように、第１放熱部５１１の突設部５１１ａと、第２放熱部９１１の突設部９１１ａとを、厚み方向Ｙに対向させて当接させる。こうして、第１放熱部５１１の収容部５１１ｂと、第２放熱部９１１の収容部９１１ｂとにより、収容部９１３が形成される。
【００８１】
電力変換装置９００の本体８１０が収容部９１３に収容される。
本体８１０と、第１放熱部５１１との間、および本体８１０と第２放熱部９１１との間には、熱伝導率が大きくかつ高絶縁性の熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、熱抵抗低減部９１２が形成される。
図１１において、熱抵抗低減部９１２の領域を斜線のハッチングで示す。
図に示すように、熱抵抗低減部６１２により、本体８１０の全体が封止される
【００８２】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置９００によると、本体９１０の第１方向側Ｙ１と第２方向側Ｙ２に第１放熱部５１１および第２放熱部９１１を設け、かつこれらの間に熱伝導率が大きく絶縁性の高い熱抵抗低減部９１２を設けた。
これにより、実施の形態１、５、８と同様の効果を奏し、さらに、多方向で多くの放熱経路と大きな放熱容積を確保できる。こうして電力変換装置９００を簡素な構成にできると共に、電力変換装置９００の温度上昇を更に抑制できる。
【００８３】
実施の形態１０．
以下、本発明の実施の形態１０を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１２は、実施の形態１０である電力変換装置の回路を構成を示す回路図である。
電力変換装置１０００は、変圧器１０３０と、電力変換部としての第２電力変換部１００４と、実施の形態１と同様の構成の第１電力変換部２と、コンデンサ１と、コンデンサ５とを有する。変圧器１０３０は、コイルとしての変圧器コイル１０３１を有する。
【００８４】
変圧器コイル１０３１は、実施の形態１と同様の第１変圧器コイル３１ａと、二次コイルとしてセンタータップを有する第２変圧器コイル１０３１ｂとを有する。第２電力変換部１００４は、第２変圧器コイル１０３１ｂの一端にスイッチング素子４ａのドレインが接続され、他端にスイッチング素子４ｂのドレインが接続される。スイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｂのソースは共通に接続される。第２変圧器コイル１０３１ｂのセンタータップとスイッチング素子４ａおよびスイッチング素子４ｂのソースとの間にコンデンサ５が接続される。コンデンサ５の両端には、図示しない負荷が接続される。
【００８５】
図３に示す基板６と同様の基板に第１電力変換部２、変圧器１０３０、第２電力変換部１００４が実装され、電力変換装置１０００の本体となる。その他の構成については、図１〜図３に示した実施の形態と同様である。
【００８６】
このように回路構成が異なるものであっても、実施の形態１に示した電力変換装置１００と同様の配置をすることにより、電力変換装置１０００の本体に発生する熱を、効果的に放熱できる。
【００８７】
実施の形態１１．
以下、本発明の実施の形態１１を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１３〜図１５は、実施の形態１１の電力変換装置の構成を示すものである。
図１３は電力変換装置の回路を示す回路図である。
図１４は電力変換装置を構成する本体１１１０を示す斜視図である。
図１５は電力変換装置の構成を示す断面図である。
まず、電力変換装置１１００の回路構成について図１３により説明する。
【００８８】
図１３において、電力変換装置１１００は、図１の電力変換装置１００の第２電力変換部４側にリアクトル５０を介して別置きのコンデンサ５を接続したものである。
第１電力変換部２は、図示しない直流電源がコンデンサ１に印加する直流電圧を高周波交流電圧に変換し、高周波交流電圧を変圧器３０を構成する第１変圧器コイル３１ａの両端に印加する。第２変圧器コイル３１ｂの両端には第１変圧器コイル３１ａと第２変圧器コイル３１ｂとの巻数比に応じた交流電圧が誘起される。第２電力変換部４は、第２変圧器コイル３１ｂの両端に誘起された交流電圧を整流し、リアクトル５０を介してコンデンサ５に出力する。コンデンサ５には図示しないバッテリ等の負荷が接続されることにより、直流電源から負荷へ電力伝送を行う。
【００８９】
次に、電力変換装置１１００の構成を図１４および図１５により説明する。
電力変換装置１１００の本体１１１０は、絶縁材料で形成された平板状の基板１１０６と、変圧器３０と、第１電力変換部２と、第２電力変換部４と、リアクトル５０とを有する。
本実施の形態の本体１１１０は、実施の形態１の図２および図３に示した電力変換装置１００と一体にリアクトル５０を設けたものである。
基板１１０６は、実施の形態１の基板６を幅方向Ｘに延長した構成である。そして基板６の延長された部分にリアクトル５０が実装される。
【００９０】
リアクトル５０は、リアクトルコイル５１およびリアクトルコア５４を有する。
基板１１０６は、当該基板１１０６の厚み方向Ｙに開口する開口部としての貫通孔１１０６ｂおよび貫通孔１１０６ｄを有する。貫通孔１１０６ｂおよび貫通孔１１０６ｄは、実施の形態１に示した貫通孔６ｂと同様の構成であり、それぞれ孔形成部１１０６ａ、孔形成部１１０６ｃにより形成される。
【００９１】
基板１１０６の第２方向側Ｙ２の基板第２面１１０６Ｙには、孔形成部１１０６ａと同心に巻数１ターンの第１変圧器コイル３１ａとして機能する変圧器コイルパターン１４ａが導体パターンにより渦状に形成される。
また、基板１１０６の基板第１面１１０６Ｘには、巻数１ターンの第２変圧器コイル３１ｂとして機能する変圧器コイルパターン１４ｂが導体パターンにより渦状に形成される。この変圧器コイルパターン１４ｂは、孔形成部１１０６ａと同心にすなわち変圧器コイルパターン１４ａと同心に、かつ基板１１０６を介して厚み方向Ｙに第１変圧器コイル３１ａと対向して形成される。このように、変圧器コイルパターン１４ａおよび変圧器コイルパターン１４ｂは、基板１１０６と一体形成される。
【００９２】
基板１１０６の基板第２面１１０６Ｙ側であって図における幅方向Ｘの右側には、孔形成部１１０６ｃと同心に巻数１ターンのリアクトルコイル５１ａが導体パターンにより渦状に形成される。
また、基板１１０６の基板第１面１１０６Ｘ側には、巻数１ターンのリアクトルコイル５１ｂが導体パターンにより渦状に形成される。
このリアクトルコイル５１ｂは、孔形成部１１０６ｃと同心にすなわちリアクトルコイル５１ａと同心に、かつ基板１１０６を介して厚み方向Ｙにリアクトルコイル５１ａと対向して形成される。
基板１１０６の基板第１面１１０６Ｘ側および基板第２面１１０６Ｙ側に形成されたリアクトルコイル５１ａおよびリアクトルコイル５１ｂが直列に接続されて、巻数２ターンのリアクトルコイル５１を構成する。
【００９３】
リアクトルコア５４は、３脚リアクトルコアであり、基板１１０６の奥行き方向Ｚにおける断面形状がＥ形の第１リアクトルコア部材５４ａと平板状の第２リアクトルコア部材５４ｂとを有する。第１リアクトルコア部材５４ａと第２リアクトルコア部材５４ｂは、それぞれ軟磁性のフェライトをモールドして形成される。
図１４に示すように、リアクトルコア５４の第１リアクトルコア部材５４ａは、中央脚が貫通孔１１０６ｄを貫通し、両側の脚が基板１１０６の外側に位置される。そして、この第１リアクトルコア部材５４ａに対して下方から第２リアクトルコア部材５４ｂが組み合わされてリアクトルコア５４が構成され、基板１１０６に装着される。
【００９４】
電力変換装置１１００は、図１４に示した本体１１１０と、第１放熱部１１１１と、熱抵抗低減部１２とを有する。
第１放熱部１１１１の放熱第２面１１１１Ｙは、基板１１０６のリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所に対向するように形成されたコイル冷却部１１１１Ａを有する。基板１１０６のリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所と、コイル冷却部１１１１Ａとは、第１熱抵抗低減部１２Ａを介して当接する。
【００９５】
第１放熱部１１１１の放熱第２面１１１１Ｙには、第１方向側Ｙ１に窪んで、リアクトルコア５４の第１方向側Ｙ１を収納する第１凹設部１１１１Ｚが設けられる。そして放熱第２面１１１１Ｙは、この第１凹設部１１１１Ｚ内に、リアクトルコア５４の第１方向側Ｙ１の端部に対向するように形成されたコア冷却部１１１１Ｃを有する。リアクトルコア５４と、コア冷却部１１１１Ｃとは、第３熱抵抗低減部１２Ｃを介して当接する。
【００９６】
このようにリアクトル５０を設けた場合においても、実施の形態１と同様の効果を奏する。更に、基板１１０６にコイル冷却部１１１１Ａとコア冷却部１１１１Ｃを設けることで、リアクトルコイル５１およびリアクトルコア５４で発生する熱を第１放熱部１１１１に効率的に伝達し、冷却できる。こうして電力変換装置１１００の温度上昇を更に抑制できる。
【００９７】
実施の形態１２．
以下、本発明の実施の形態１２を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１６は、実施の形態１２である電力変換装置１２００の構成を示す断面図である。
【００９８】
本実施の形態の本体１２１０は、幅方向Ｘに、変圧器コイル２３１の第１変圧器コイル２３１ａと第２変圧器コイル２３１ｂとが並ぶように同心に渦状に形成され、更に、リアクトル６０のリアクトルコイル６１ａとリアクトルコイル６１ｂとが並ぶように同心に渦状に形成される。その他の構成は実施の形態１１の電力変換装置１１００と同様である。
本実施の形態の電力変換装置１２００において、幅方向Ｘの左側の構成は、実施の形態２の図４に示した電力変換装置２００と同様の構成となる。
【００９９】
リアクトルコイル６１ａとリアクトルコイル６１ｂとが形成されている箇所には、第１放熱部１１１１のコイル冷却部１１１１Ａが当接する。
このようなリアクトルコイル６１ａ、６１ｂの配置構成においても、実施の形態１１と同様に効果的に放熱できる。
【０１００】
実施の形態１３．
以下、本発明の実施の形態１３を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１７は、実施の形態１３である電力変換装置１３００の構成を示す断面図である。
本実施の形態の本体１３１０の基板１３０６は、４つの配線層を、絶縁層６Ｚを介して積層した４層基板である。
【０１０１】
本体１３１０は、変圧器コイル３３１の第１変圧器コイル３３１ａと第２変圧器コイル３３１ｂが、それぞれ巻数２ターンであり、各ターンはそれぞれ別の配線層に形成される。そして、第１変圧器コイル３３１ａと第２変圧器コイル３３１ｂは、基板１３０６の厚み方向Ｙに対して対向して同心に渦状に形成される。
【０１０２】
また、本体１３１０は、リアクトル７０のリアクトルコイル７１ａとリアクトルコイル７１ｂが、それぞれ巻数２ターンであり、各ターンはそれぞれ別の配線層に形成される。そして、リアクトルコイル７１ａとリアクトルコイル７１ｂは、基板１３０６の厚み方向Ｙに対して対向して同心に渦状に形成される。
本実施の形態の電力変換装置１３００において、幅方向Ｘの左側の構成は、実施の形態３の図５に示した電力変換装置３００と同様の構成となる。
【０１０３】
基板１３０６のリアクトルコイル７１ａとリアクトルコイル７１ｂとが形成されている箇所には、第１放熱部１１１１のコイル冷却部１１１１Ａが当接する。
このようなリアクトルコイル７１ａ、７１ｂの配置構成においても、実施の形態１１と同様に効果的に放熱できる。
【０１０４】
実施の形態１４．
以下、本発明の実施の形態１４を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１８は、実施の形態１４である電力変換装置１４００の構成を示す断面図である。
【０１０５】
本体１４１０は、第１変圧器コイル４３１ａと第２変圧器コイル４３１ｂが、それぞれ巻数２ターンである。また、リアクトル８０のリアクトルコイル８１ａとリアクトルコイル８１ｂは、それぞれ巻数２ターンである。
【０１０６】
第１変圧器コイル４３１ａの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。また、第２変圧器コイル４３１ｂの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。更に、この第１変圧器コイル４３１ａと第２変圧器コイル４３１ｂは、基板１２０６の厚み方向Ｙに対して対向するように同心に形成される。
【０１０７】
リアクトルコイル８１ａの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。また、リアクトルコイル８１ｂの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。更に、このリアクトルコイル８１ａとリアクトルコイル８１ｂは、基板１２０６の厚み方向Ｙに対して対向するように同心に形成される。
本実施の形態の電力変換装置１４００において、幅方向Ｘの左側の構成は、実施の形態４の図６に示した電力変換装置４００と同様の構成となる。
【０１０８】
基板１２０６のリアクトルコイル８１ａとリアクトルコイル８１ｂとが形成されている箇所には、第１放熱部１１１１のコイル冷却部１１１１Ａが当接する。
このようなリアクトルコイル８１ａ、８１ｂの配置構成においても、実施の形態１１と同様に効果的に放熱できる。
【０１０９】
実施の形態１５．
以下、本発明の実施の形態１５を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１９は、実施の形態１５である電力変換装置の構成を示す断面図である。
【０１１０】
第１放熱部１５１１は、第２方向側Ｙ２の放熱第２面１５１１Ｙにおいて、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、第２方向側Ｙ２に突出する突設部１５１１ａを備える。こうして突設部１５１１ａに囲まれた収容部１５１１ｂが形成される。
【０１１１】
電力変換装置１５００の本体１１１０の第１方向側Ｙ１が、第１放熱部１５１１の収容部１５１１ｂ内に収容される。
本体１１１０と第１放熱部１５１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、熱抵抗低減部１５１２が形成される。
図１９において、熱抵抗低減部１５１２の領域を斜線のハッチングで示す。図１９に示されるように、第１放熱部１５１１と、本体１１１０との間の全面にわたって熱抵抗低減部１５１２が形成される。
【０１１２】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置１５００によると、実施の形態１１と同様の効果を奏する。更に、熱抵抗低減部を個別に設置する必要がなくなるため、電力変換装置１５００を簡素な構成にでき、製造工程を簡略化できる。
また、本体１１１０と第１放熱部１５１１との接触面積も増えるので、本体１１１０において生じる熱を第１放熱部１５１１へ効果的に伝熱できる。
【０１１３】
実施の形態１６．
以下、本発明の実施の形態１６を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図２０は、実施の形態１６である電力変換装置１６００の構成を示す断面図である。
【０１１４】
第１放熱部１６１１は、第２方向側Ｙ２の放熱第２面１６１１Ｙにおいて、図２０における幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、本体１１１０の高さより所定寸法高く第２方向側Ｙ２に突出する突設部１６１１ａを備える。こうして突設部１６１１ａに囲まれた収容部１６１１ｂが形成される。
本実施の形態の第１放熱部１６１１は、突設部１６１１ａの第２方向側Ｙ２の高さが、実施の形態１５の突設部１５１１ａの高さより高い。その他の第１放熱部１６１１の構成は、実施の形態５の第１放熱部１５１１と同様である。
【０１１５】
電力変換装置１６００の本体１１１０の全体が、収容部１６１１ｂに収容される。
本体１１１０と第１放熱部１６１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、熱抵抗低減部１６１２が形成される。
【０１１６】
図２０において、熱抵抗低減部１６１２の領域を斜線のハッチングで示す。図２０に示されるように、第１放熱部１６１１と、本体１１１０との間の全面にわたって熱抵抗低減部１６１２が形成される。更に、熱抵抗低減部１６１２は、本体１１１０の第２方向側Ｙ２の上端となる第１変圧器コア部材３４ａと、第１リアクトルコア部材５４ａを覆う高さまで充填され、本体１１１０の全体を封止する。
【０１１７】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置１６００によると、実施の形態１１と同様の効果を奏する。更に、熱抵抗低減部を個別に設置する必要がなくなるため、電力変換装置１６００を簡素な構成にでき、製造工程を簡略化できる。
更に、電力変換装置１６００は、収容部１６１１ｂ内に熱抵抗低減部材が充填されて形成された熱抵抗低減部１６１２により、本体１１１０の全体が封止される。これにより、多方向でより多くの放熱経路を確保できるため、本体１１１０で発生した熱をより効果的に第１放熱部１６１１に伝熱できる。
また、第１電力変換部２、変圧器３０、第２電力変換部４、リアクトル５０が熱抵抗低減部１６１２にてモールドされた状態になるので、耐震性、防塵性を向上できる。
【０１１８】
実施の形態１７．
以下、本発明の実施の形態１７を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図２１は、実施の形態１７である電力変換装置１７００の構成を示す断面図である。
【０１１９】
本実施の形態の本体１７１０の第２電力変換部８０４は、基板１１０６の基板第２面１１０６Ｙ側に設けられる。また、この実施の形態においては、互いの接続を容易にするために、第１電力変換部２と第１変圧器コイル３１ａとが基板第１面１１０６Ｘ側に設けられ、第２変圧器コイル３１ｂと第２電力変換部８０４とが基板第２面１１０６Ｙ側に設けられる。
第２電力変換部８０４が基板第２面１１０６Ｙ側に設けられること以外は、第２電力変換部８０４は、実施の形態１１の図１５に示す第２電力変換部４と同様のものである。
【０１２０】
第２放熱部１７１１は、第１放熱部１１１１と同様のものであり、基板１１０６を保持すると共に、基板１１０６（本体１７１０）において生じる熱を表面から大気中へ放散する。第２放熱部１７１１は、基板１１０６の基板第２面１１０６Ｙ側に固定され、本体１７１０の第２方向側Ｙ２において、第１放熱部１１１１と面対称に配置される。
【０１２１】
第２放熱部１７１１の放熱第１面１７１１Ｘには、第２方向側Ｙ２に窪んで、リアクトルコア５４の第２方向側Ｙ２を収納する第１凹設部１７１１Ｚが設けられる。そして第２放熱部１７１１の放熱第１面１７１１Ｘは、この第１凹設部１７１１Ｚ内に、リアクトル５０の第２方向側Ｙ２の端部に対向するように形成されたコア冷却部１７１１Ｃを有する。リアクトルコア５４と、第２放熱部１７１１のコア冷却部１７１１Ｃとは、第３熱抵抗低減部１７１２Ｃを介して当接する。
こうして、リアクトルコア５４は、第１方向側Ｙ１側の端部が第１放熱部１１１１のコア冷却部１１１１Ｃと当接すると共に、第２方向側Ｙ２の端部が第２放熱部１７１１のコア冷却部１７１１Ｃと当接する。
【０１２２】
第２放熱部１７１１は、第１放熱部１１１１と同様に、本体１７１０を保持する筐体の役割を担う。そのため、第２放熱部１７１１の放熱第２面１７１１Ｙは、電力変換装置１７００の第２方向側Ｙ２の最外周面となるように形成される。
なお、図において、第２放熱部１７１１の放熱第２面１７１１Ｙは平坦な形状のものを示したが、凹凸形状でもよい。また、第２放熱部１７１１は、放熱性を向上させるための冷却水を流す冷却水経路を有してもよい。
【０１２３】
第２放熱部１７１１の放熱第１面１７１１Ｘは、基板１１０６のリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所に対向するように形成されたコイル冷却部１７１１Ａを有する。基板１１０６のリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所と、コイル冷却部１７１１Ａとは、第１熱抵抗低減部１７１２Ａを介して当接する。
こうして、基板１１０６のリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所は、基板第１面１１０６Ｘにおいて第１放熱部１１１１のコイル冷却部１１１１Ａと当接すると共に、基板第２面１１０６Ｙにおいて第２放熱部１７１１のコイル冷却部１７１１Ａと当接する。
本実施の形態の電力変換装置１７００において、幅方向Ｘの左側の構成は、実施の形態８の図１０に示した電力変換装置８００と同様の構成となる。
【０１２４】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置１７００によると、実施の形態１１と同様の効果を奏する。更に、基板１１０６のリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所は、基板第１面１１０６Ｘにおいて第１放熱部１１１１のコイル冷却部１１１１Ａと当接すると共に、基板第２面１１０６Ｙにおいて第２放熱部１７１１のコイル冷却部１７１１Ａと当接する。
【０１２５】
こうして、電力変換装置１７００の動作中においてリアクトルコイル５１ａ、５１ｂに生じる熱は、基板第１面１１０６Ｘと基板第２面１１０６Ｙの両面から、第１放熱部１１１１と第２放熱部１７１１により放熱される。
こうしてリアクトルコイル５１ａ、５１ｂが形成されている箇所に対する放熱容積が大きくなるため、電力変換装置１７００の温度上昇を更に抑制できる。
【０１２６】
更に、第２放熱部１７１１の放熱第２面１７１１Ｙは、電力変換装置１７００の第２方向側Ｙ２の最外周面として形成されており、電力変換装置１７００を他の電気機器に固定するための搭載面として利用できる。また、この放熱第２面１７１１Ｙの形状は、搭載先の電気機器の凹凸形状に応じた形状にすることもできる。こうして、第１放熱部１１１１の放熱第１面１１１１Ｘと第２放熱部１７１１の放熱第２面１７１１Ｙの両面を搭載面として利用できるため、搭載先の電気機器の多様な形状に対応できる。
また、他の電気機器に電力変換装置１７００を搭載する際において、電力変換装置１７００の第２方向側Ｙ２を収納するための別の筐体を用いる必要がない。これにより、電力変換装置１７００の第２放熱部１７１１と、別の筐体との間に塗布される熱抵抗の高いシリコングリス等が不要となる。こうして、電力変換装置１７００の放熱性を向上できる。
【０１２７】
また、リアクトルコア５４は、第１放熱部１１１１の第１方向側Ｙ１の端部がコア冷却部１１１１Ｃと当接し、第２方向側Ｙ２の端部が第２放熱部１７１１のコア冷却部１７１１Ｃと当接する。こうしてリアクトルコア５４において生じる熱は、リアクトルコア５４の第１方向側Ｙ１の端部および第２方向側Ｙ２の端部の両端から、第１放熱部１１１１と第２放熱部１７１１により放熱される。こうしてリアクトルコア５４に対する放熱容積が大きくなるため、電力変換装置１７００の温度上昇を更に抑制できる。
【０１２８】
更に、第２放熱部１７１１は、リアクトルコア５４の第２方向側Ｙ２を収納する第１凹設部１７１１Ｚを有する。これにより、電力変換装置１７００の高さを低減し、更に薄型の電力変換装置１７００を提供できる。
【０１２９】
実施の形態１８．
以下、本発明の実施の形態１８を、上記実施の形態１１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図２２は、実施の形態１８である電力変換装置１８００の構成を示す断面図である。
【０１３０】
本体１７１０の第２放熱部１８１１は、第１方向側Ｙ１の放熱第１面１８１１Ｘにおいて、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、第１方向側Ｙ１に突出する突設部１８１１ａを備える。こうして突設部１８１１ａに囲まれ、第１方向側Ｙ１に開口された収容部１８１１ｂが形成される。第２放熱部１８１１は、前記以外は実施の形態１５の図１９に示された第１放熱部１５１１と同様の構成である。
【０１３１】
図２２に示すように、第１放熱部１５１１の突設部１５１１ａと、第２放熱部１８１１の突設部１８１１ａとを、厚み方向Ｙに対向させて当接させる。こうして、第１放熱部１５１１の収容部１５１１ｂと、第２放熱部１８１１の収容部１８１１ｂとにより、収容部１８１３が形成される。
【０１３２】
電力変換装置１８００の本体１７１０が収容部１８１３に収容される。
本体１７１０と、第１放熱部１５１１との間、および本体１７１０と第２放熱部１８１１との間には、熱伝導率が大きくかつ高絶縁性の熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、熱抵抗低減部１８１２が形成される。
図２２において、熱抵抗低減部１８１２の領域を斜線のハッチングで示す。
図に示すように、熱抵抗低減部１８１２により、本体１７１０の全体が封止される
【０１３３】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置１８００によると、実施の形態１１と同様の効果を奏する。更に、本体１７１０の第１方向側Ｙ１と第２方向側Ｙ２に第１放熱部１５１１および第２放熱部１８１１を設け、かつこれらの間に熱伝導率が大きく絶縁性の高い熱抵抗低減部１８１２を設けた。
これにより、多方向で多くの放熱経路と、大きな放熱容積を確保できる。こうして電力変換装置１８００を簡素な構成にできると共に、電力変換装置１８００の温度上昇を更に抑制できる。
【０１３４】
実施の形態１９．
図２３は、実施の形態１９である電力変換装置の回路を示す回路図である。
図２３において、電力変換装置１９００は、リアクトル９０を有する。
リアクトル９０は、リアクトルコイルおよび図示しないリアクトルコアを有する。
リアクトル９０のリアクトルコイルは、実施の形態１１の図１４および図１５に示したリアクトルコイル５１ａ、リアクトルコイル５１ｂと同様の構成である。
【０１３５】
第２変圧器コイル１０３１ｂのセンタータップとコンデンサ５との間に、リアクトル９０が直列に挿入される。コンデンサ５の両端には、図示しない負荷が接続される。
実施の形態１１の図１５に示す基板１１０６と同様の基板に第１電力変換部２、変圧器１０３０、第２電力変換部１００４、リアクトル９０が実装され、電力変換装置１９００の本体とされる。その他の構成については、図１２に示した実施の形態と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３６】
このように第２電力変換部の回路構成が異なるものであっても、同様の配置をすることにより、電力変換装置１９００の本体に発生する熱を、効果的に放熱できる。
【０１３７】
実施の形態２０．
図２４〜図３２は、実施の形態２０の電力変換装置の構成を示すものである。
図２４は電力変換装置の回路を示す回路図である。
図２５は電力変換装置を構成する本体を示す斜視図である。
図２６は電力変換装置の構成を示す断面図である。
図２７〜図３２は、図２６とは異なる構成の電力変換装置を示す図である。
まず、電力変換装置２０００の回路構成について図２４により説明する。
【０１３８】
図２４において、電力変換装置２０００は、コンデンサ１、電力変換部としての第１電力変換部２００２、リアクトル２０５０を有する。
第１電力変換部２００２は、直列に接続された電力変換素子および第１スイッチング素子としてのスイッチング素子２ａ並びに電力変換素子および第２スイッチング素子としてのスイッチング素子２ｂを有する。
【０１３９】
直列に接続されたスイッチング素子２ａおよびスイッチング素子２ｂが、コンデンサ１に並列に接続される。そして、直列に接続されたスイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｂとの接続点にリアクトル２０５０の一端が接続される。リアクトル２０５０の他端とスイッチング素子２ｂのソースとの間にコンデンサ２００５が接続される。コンデンサ２００５と並列に、図示しない負荷が接続される。
第１電力変換部２００２は、例えば降圧型ＤＣＤＣコンバータとして動作する場合、図示しない直流電源からコンデンサ１に印加される直流電圧を別の直流電圧に変換し、図示しないバッテリ等の負荷へ供給する。
【０１４０】
次に、電力変換装置２０００の構成を図２５および図２６により説明する。
電力変換装置２０００の本体２０１０は、第１電力変換部２００２と、絶縁材料で形成された平板状の基板２００６と、リアクトル２０５０とを有する。
なお、コンデンサ１およびコンデンサ２００５は、本体２０１０とは別に設置されるため、図２５においては図示しない。
【０１４１】
リアクトル２０５０は、コイルとしてのリアクトルコイル２０５１およびコアとしてのリアクトルコア２０５４を有する。
基板２００６は、該基板２００６の厚み方向Ｙに開口する開口部としての貫通孔２００６ｂを有する。貫通孔２００６ｂは、実施の形態１に示した貫通孔６ｂと同様の構成であり、孔形成部２００６ａにより形成される。
【０１４２】
基板２００６の第２方向側Ｙ２の基板第２面２００６Ｙには、孔形成部２００６ａと同心に巻数１ターンのリアクトルコイル２０５１ａが導体パターンにより渦状に形成される。また、基板２００６の基板第１面２００６Ｘには、巻数１ターンのリアクトルコイル２０５１ｂが導体パターンにより渦状に形成される。
【０１４３】
この基板２００６の基板第１面２００６Ｘ側および基板第２面２００６Ｙ側に形成された二つのリアクトルコイル２０５１ａ、リアクトルコイル２０５１ｂは、直列に接続され、２ターンのリアクトルコイル２０５１を構成する。
リアクトルコイル２０５１は、一端がスイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｂとの接続点に接続され、他端はコンデンサ５の一方の端子に接続されている。
【０１４４】
リアクトルコア２０５４は、３脚リアクトルコアであり、基板２００６の奥行き方向Ｚにおける断面形状がＥ形の第１リアクトルコア部材２０５４ａと平板状の第２リアクトルコア部材２０５４ｂとを有する。第１リアクトルコア部材２０５４ａと第２リアクトルコア部材２０５４ｂとは、それぞれ軟磁性のフェライトをモールドして形成される。
【０１４５】
図２５に示すように、リアクトルコア２０５４は、第１リアクトルコア部材２０５４ａの中央脚が貫通孔２００６ｂを貫通し、両側の脚が基板２００６の外側に位置される。そして、この第１リアクトルコア部材２０５４ａに対して下方から第２リアクトルコア部材２０５４ｂが組み合わされてリアクトルコア２０５４が構成され、基板２００６に装着される。
【０１４６】
電力変換装置２０００は、図２５に示した本体２０１０と、第１放熱部２０１１と、熱抵抗低減部２０１２（２０１２Ａ、２０１２Ｂ、２０１２Ｃ）とを有する。
第１放熱部２０１１の放熱第２面２０１１Ｙは、基板２００６のリアクトルコイル２０５１が形成されている箇所に対向するように形成されたコイル冷却部２０１１Ａを有する。基板２００６のリアクトルコイル２０５１ａ、２０５１ｂが形成されている箇所と、コイル冷却部２０１１Ａとは、第１熱抵抗低減部２０１２Ａを介して当接する。
【０１４７】
第１放熱部２０１１の放熱第２面２０１１Ｙには、第１方向側Ｙ１に窪んで、リアクトルコア２０５４の第１方向側Ｙ１を収納する第１凹設部２０１１Ｚが設けられる。そして放熱第２面２０１１Ｙは、この第１凹設部２０１１Ｚ内に、リアクトルコア２０５４の第１方向側Ｙ１の端部に対向するように形成されたコア冷却部２０１１Ｃを有する。リアクトルコア２０５４と、コア冷却部２０１１Ｃとは、第３熱抵抗低減部２０１２Ｃを介して当接する。
【０１４８】
このように上記各実施の形態と回路構成が異なるものであっても、同様の配置をすることにより、電力変換装置２０００の本体２０１０に発生する熱を、効果的に放熱できる。
【０１４９】
以下、電力変換装置の他の構成例を、図２７〜図３２を用いて説明する。
図２７に示す電力変換装置２１００は、その本体２１１０において、リアクトル２１５０はリアクトルコイル２１５１ａとリアクトルコイル２１５１ｂを有する。
リアクトルコイル２１５１ａとリアクトルコイル２１５１ｂとが幅方向Ｘに並ぶように同心に渦状に形成される。
リアクトルコイル２１５１ａとリアクトルコイル２１５１ｂとが形成されている箇所には、第１放熱部２０１１のコイル冷却部２０１１Ａが当接する。
【０１５０】
図２８に示す電力変換装置２２００は、その本体２２１０において、リアクトル２２５０は、リアクトルコイル２２５１ａとリアクトルコイル２２５１ｂを有する。
リアクトルコイル２２５１ａとリアクトルコイル２２５１ｂは、それぞれ巻数２ターンである。
リアクトルコイル２２５１ａの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。また、リアクトルコイル２２５１ｂの各ターンは、幅方向Ｘに並ぶように、同一配線層において同心に渦状に形成される。更に、このリアクトルコイル２２５１ａとリアクトルコイル２２５１ｂは、基板２１０６の厚み方向Ｙに対して対向するように同心に形成される。
リアクトルコイル２２５１ａとリアクトルコイル２２５１ｂとが形成されている箇所には、第１放熱部２０１１のコイル冷却部２０１１Ａが当接する。
【０１５１】
図２９に示す電力変換装置２３００は、その第１放熱部２３１１が、第２方向側Ｙ２の放熱第２面２３１１Ｙにおいて、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、第２方向側Ｙ２に突出する突設部２３１１ａを備える。こうして突設部２３１１ａに囲まれた収容部２３１１ｂが形成される。
電力変換装置２３００の本体２０１０の第１方向側Ｙ１が、第１放熱部２３１１の収容部２３１１ｂ内に収容される。
本体２０１０と第１放熱部２３１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、斜線のハッチングで示す熱抵抗低減部２３１２が形成される。
【０１５２】
図３０に示す電力変換装置２４００は、その第１放熱部２４１１が、第２方向側Ｙ２の放熱第２面２４１１Ｙにおいて、図３０における幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、本体２０１０の高さより所定寸法高く第２方向側Ｙ２に突出する突設部２４１１ａを備える。こうして突設部２４１１ａに囲まれた収容部２４１１ｂが形成される。
電力変換装置２４００の本体２０１０の全体が、収容部２４１１ｂに収容される。
本体２０１０と第１放熱部２４１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、熱抵抗低減部２４１２が形成される。
熱抵抗低減部２４１２は、本体２０１０の第２方向側Ｙ２の上端となる第１リアクトルコア部材２０５４ａを覆う高さまで充填され、本体２０１０の全体を封止する。
【０１５３】
図３１に示す電力変換装置２５００は、その第２放熱部２５１１が、基板２００６の基板第２面２００６Ｙ側に固定され、本体２０１０の第２方向側Ｙ２において、第１放熱部２０１１と面対称に配置される。
リアクトル２０５０のリアクトルコイル２０５１ａとリアクトルコイル２０５１ｂとが形成されている箇所には、第２放熱部２５１１のコイル冷却部２５１１Ａが、第１熱抵抗低減部２５１２Ａを介して当接する。
【０１５４】
図３２に示す電力変換装置２６００は、その第２放熱部２６１１が、第１方向側Ｙ１の放熱第１面２６１１Ｘにおいて、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｚの四方の端部に、第１方向側Ｙ１に突出する突設部２６１１ａを備える。こうして突設部２６１１ａに囲まれ、第１方向側Ｙ１に開口された収容部２６１１ｂが形成される。
図３２に示すように、第１放熱部２３１１の突設部２３１１ａと、第２放熱部２６１１の突設部２６１１ａとを、厚み方向Ｙに対向させて当接させる。こうして、第１放熱部２３１１の収容部２３１１ｂと、第２放熱部２６１１の収容部２６１１ｂとにより、収容部２６１３が形成される。
電力変換装置２６００の本体２０１０が収容部２６１３に収容される。
本体２０１０と、第１放熱部２３１１との間、および本体２０１０と第２放熱部２６１１との間には、熱抵抗低減部材としての樹脂が充填される。充填された樹脂により、熱抵抗低減部２６１２が形成される。
【０１５５】
このように上記各実施の形態と回路構成が異なるものであっても、また、リアクトルコイルの配置構成が異なる場合においても、同様の配置をすることにより、電力変換装置の本体に発生する熱を、効果的に放熱できる。
【０１５６】
実施の形態２１．
図３３は、実施の形態２１の電力変換装置の回路を示す回路図である。
電力変換装置２７００は、リアクトル１５およびリアクトル１６を有する。
リアクトル１５の一端は、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｂとの接続点に接続され、他端に図示しない負荷の一端が接続される。リアクトル１６の一端は、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃとの接続点に接続され、他端に図示しない負荷の他端が接続される。
【０１５７】
図２および図３に示す基板６と同様の基板に第１電力変換部２、リアクトル１５、リアクトル１６が実装され、電力変換装置の本体とされる。その他の構成については、図２および図３に示した実施の形態と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５８】
このように単相インバータとして構成されたものであっても、同様の配置をすることにより、電力変換装置の本体に発生する熱を、効果的に放熱できる。
【０１５９】
実施の形態２２．
図３４は、実施の形態２２である電力変換装置の回路を示す回路図である。
電力変換装置２８００は、リアクトル１７、コンデンサ１８、リアクトル１９を有する。図１の回路に加えて、第１変圧器コイル３１ａと並列にリアクトル１７を接続し、コンデンサ１８とリアクトル１９との直列回路を第１変圧器コイル３１ａと直列に接続する。
これにより、励磁電流を用いてソフトスイッチング動作を行うＬＬＣ型ＤＣＤＣコンバータを構成することが可能である。
【０１６０】
図２および図３に示す基板６と同様の基板に第１電力変換部２、リアクトル１７、リアクトル１９、変圧器３０、第２電力変換部４が実装され、電力変換装置本体とされる。
なお、コンデンサ１、コンデンサ５、コンデンサ１８は、電力変換装置本体とは別置きにされる。その他の構成については、図２および図３に示した実施の形態と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【０１６１】
このように上記各実施の形態と回路構成が異なるものであっても、同様の配置をすることにより、電力変換装置の本体に発生する熱を、効果的に放熱できる。
【０１６２】
実施の形態２３．
以下、本発明の実施の形態２３を、上記実施の形態３と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態３と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図３５は、本実施の形態２３である電力変換装置において、基板３００６の第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂが形成されている箇所を拡大して示す断面図である。
【０１６３】
基板３００６は、６つの配線層６Ｖを、絶縁層６Ｚを介して多層に積層した６層基板である。
基板３００６の第１方向側Ｙ１の基板第１面３００６Ｘ側には、第１放熱部１１が固定される。そして、基板３００６の第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂが形成されている箇所には、第１放熱部１１のコイル冷却部１１Ａが当接する。
図に示すように、基板３００６において、第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂは、６つの配線層６Ｖの内、コイル冷却部１１Ａに近接する側の配線層６Ｖに形成される。
【０１６４】
図３６は、図３５に示した電力変換装置の他の構成例である。
基板３００６の第２方向側Ｙ２の基板第２面３００６Ｙ側には、第２放熱部８１１が固定される。こうして、基板３００６の第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂが形成されている箇所には、第１放熱部１１のコイル冷却部１１Ａと、第２放熱部８１１のコイル冷却部８１１Ａとが、それぞれ第１方向側Ｙ１と第２方向側Ｙ２から当接する。
図に示すように、基板３００６において、第１変圧器コイル３３１ａは、コイル冷却部８１１Ａに近接する側の配線層６Ｖに形成される。そして第２変圧器コイル３３１ｂは、コイル冷却部１１Ａに近接する側の配線層６Ｖに形成される。
【０１６５】
上記のように構成された本実施の形態の電力変換装置によると、第１変圧器コイル３３１ａ、第２変圧器コイル３３１ｂは、複数の配線層の内、コイル冷却部１１Ａ、８１１Ａに近接する側の配線層に形成される。こうして、基板３００６において、第１変圧器コイル３３１ａとコイル冷却部８１１Ａとの間、第２変圧器コイル３３１ｂとコイル冷却部１１Ａとの間の距離を短くする。こうして、基板３００６による熱抵抗を低減することで、放熱性を向上させることができる。これにより、電力変換装置の温度上昇を更に抑制できる。
【０１６６】
なお、上記では、配線層６Ｖを６つ備えた６層基板を示したがこれに限定するものではなく、２層以上の基板であれば同様に適用できる。例えば、２層基板の場合では、２つの配線層６Ｖの内、コイル冷却部に近接する方の配線層に、第１変圧器コイル３３１ａとコイル冷却部８１１Ａとが並ぶように形成すればよい。
【０１６７】
実施の形態２４．
以下、本発明の実施の形態２４を、上記各実施の形態と異なる箇所を中心に図３７〜図４２を用いて説明する。上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
例えば、電動自動車に用いられる車載高圧バッテリを充電する車載用充電器、車載鉛バッテリを充電する車載用降圧コンバータ、等の比較的大電力を使用する電力変換装置においては、上記各実施の形態で示したように電力変換装置の本体で発生する熱を放熱することに加えて、電力変換装置の耐振動性が課題となる。
本実施の形態の電力変換装置は、上記各実施の形態で示した電力変換装置の耐震性を向上させ、耐振動性を要求される電気自動車等に適用可能にするものである。
【０１６８】
図３７は、実施の形態２４である電力変換装置８００Ａの構成を示す断面図である。
電力変換装置８００Ａは、実施の形態８の図１０に示した電力変換装置８００に対して、制振バネ９３を設けたものである。
【０１６９】
図３７に示すように、本実施の形態の電力変換装置８００Ａにおいて、制振バネ９３は、第２放熱部８１１の放熱第１面８１１Ｘと、基板６の基板第２面６Ｙとの間の空隙、および第２放熱部８１１の放熱第１面８１１Ｘと、第１変圧器コア部材３４ａの第２方向側Ｙ２の端部との間の空隙に設けられる。そして基板６および変圧器コア３４は、この制振バネ９３を介して第２放熱部８１１に固定される。
更に、本実施の形態の電力変換装置８００Ａでは、制振バネ９３は、第１放熱部１１の放熱第２面１１Ｙと、基板６の基板第１面６Ｘとの間の空隙に設けられる。そして、基板６は、この制振バネ９３を介して第１放熱部１１に固定される。
【０１７０】
例えば、素子冷却部を有さない第２放熱部を用いる場合、本体の第２方向側Ｙ２において、本体と第２放熱部との間に空隙が生じる。制振バネ９３はこのように生じた空隙に配置されて本体と第２放熱部とを固定し、耐震性を向上させる。
更に、第１放熱部と本体との間に空隙が生じる場合においても、制振バネ９３をこの空隙に配置して本体と第１放熱部とを固定し、耐震性を向上させる。
【０１７１】
このように、制振バネ９３を、本体８１０と、第１放熱部１１あるいは第２放熱部８１１の少なくとも一方との間に設けることで、振動から本体８１０を保護し、電力変換装置８００Ａの耐震性を向上させることができる。
【０１７２】
図３８は、図３７とは異なる電力変換装置９００Ａの構成を示す断面図である。
電力変換装置９００Ａは、実施の形態９の図１１に示した電力変換装置９００に対して、制振バネ９３を設けたものである。
【０１７３】
制振バネ９３は、熱抵抗低減部９１２内において、第２放熱部９１１の放熱第１面９１１Ｘと基板６の基板第２面６Ｙの間の空隙、および第２放熱部９１１の放熱第１面９１１Ｘと、第１変圧器コア部材３４ａの第２方向側Ｙ２の端部との間の空隙、に設けられる。
また、制振バネ９３は、第１放熱部１１の放熱第２面５１１Ｙと、基板６の基板第１面６Ｘとの間の空隙に設けられる。そして、収容部５１１ｂ内に熱抵抗低減部材が充填され、本体８１０と第１放熱部１１および第２放熱部９１１との間の空隙に熱抵抗低減部９１２が形成される。
このように、樹脂により形成される熱抵抗低減部９１２内に制振バネ９３を設け、熱抵抗低減部９１２の弾性特性を補助しつつ、本体８１０を保護できる。これにより、電力変換装置の耐振動性を向上できる。
【０１７４】
以下の図３９〜４２において、実施の形態１７、１８、２５、２６に示した第２放熱部を備えた電力変換装置に対して制振バネを設けた例を示す。
図３９は、実施の形態１７の電力変換装置１７００に制振バネを設けた、本実施の形態の電力変換装置１７００Ａの構成を示す断面図である。
図４０は、実施の形態１８の電力変換装置１８００に制振バネを設けた、本実施の形態の電力変換装置１８００Ａの構成を示す断面図である。
【０１７５】
上記図３９、図４０の電力変換装置１７００Ａ、１８００Ａに示すように、第２放熱部を備えた電力変換装置に対し、第２放熱部１７１１、１８１１と本体１７１０との間の空隙に制振バネ９３を設けることで、本体１７１０を第２放熱部１７１１、１８１１に固定できる。
更に、本体１７１０と第１放熱部１１１１、１５１１との間に空隙が生じる場合、この空隙に制振バネ９３を設けることで、本体１７１０を第１放熱部１１１１、１５１１に固定できる。これにより、電力変換装置の耐震性を向上できる。
【０１７６】
図４１は、実施の形態２５の電力変換装置２５００に制振バネを設けた、本実施の形態の電力変換装置２５００Ａの構成を示す断面図である。
図４２は、実施の形態２６の電力変換装置２６００に制振バネを設けた、本実施の形態の電力変換装置２６００Ａの構成を示す断面図である。
上記図４１、図４２の電力変換装置２５００Ａ、２６００Ａでは、第２放熱部２５１１、２６１１と本体２０１０との間の空隙にのみ制振バネ９３を設け、第１放熱部２０１１、２３１１との間の空隙には制振バネ９３を設けていない。第１放熱部が素子冷却部を有する場合では、第１放熱部と本体との間の空隙が少ない構成となり、第１放熱部のみで振動から本体を保護するように保持できる。よって、本体と第２放熱部との間にのみ制振バネを設けることで耐震性を確保できる。これにより、制振バネの使用数を削減できる。
【０１７７】
なお、制振バネ９３を設ける位置、数は上記に示した例に限るものではない。電力変換装置の本体を保護して、電力変換装置の制振性が向上するように、本体と第１放熱部あるいは第２放熱部の少なくとも一方との間に制振バネ９３を設ければよい。
【０１７８】
前記各実施の形態では、スイッチング素子およびダイオード素子が珪素によって形成されたものを示したが、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。
【０１７９】
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子やダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子やダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。
【０１８０】
また耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。
【０１８１】
さらに電力損失が低いため、スイッチング素子やダイオード素子の高効率化が可能であり、ひいては半導体モジュールの高効率化が可能になる。
【０１８２】
なお、スイッチング素子およびダイオード素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、同様の効果を奏する。
【０１８３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月29日(2017.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換部およびコイルが設置された基板を有する本体と、前記基板を保持すると共に前記基板の放熱を行う第１放熱部とを備えた電力変換装置であって、
前記基板は、１枚で構成され、
前記電力変換部は、第１電力変換部および第２電力変換部を有するものであって、
前記第１電力変換部は、電力変換素子である複数の第１電力変換素子を有し直流交流電力変換を行うものであり、
前記第２電力変換部は、電力変換素子である複数の第２電力変換素子を有し交流直流電力変換を行うものであり、
各前記電力変換素子の内の少なくとも一つは、前記基板の厚み方向の第１方向側の、前記基板の基板第１面に固定され、
前記コイルは、第１変圧器コイルおよび第２変圧器コイルを有して、前記基板と一体形成され、
前記第１電力変換部に前記第１変圧器コイルが接続され、
前記第２電力変換部に前記第２変圧器コイルが接続され、
前記第１変圧器コイルと前記第２変圧器コイルとの間でエネルギの授受を行い、
前記本体は、
前記第１変圧器コイルと前記第２変圧器コイルとが同心に形成され、
前記基板と一体形成されると共に前記第２電力変換部に接続されるリアクトルコイルを有するリアクトルを備え、
前記第１放熱部は、
前記基板第１面に固定され、
前記第１方向側と相反する第２方向側の、該第１放熱部の放熱第２面が、前記基板第１面の前記電力変換素子に対向して当接する素子冷却部と、前記基板の前記コイルが形成されている箇所および前記基板の前記リアクトルコイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部とを有し、
該第１放熱部の前記第１方向側の放熱第１面が、前記電力変換装置の前記第１方向側の最外周面として形成された
電力変換装置。
【請求項２】
前記基板は、前記コイルの中心において、前記基板の厚み方向に開口する開口部を有し、
前記本体は、前記開口部に配置された前記コイルの磁心となるコアを有し、
前記第１放熱部の前記放熱第２面は、前記コアに対向して当接するコア冷却部を有する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２方向側の前記基板の基板第２面に固定され、前記基板の放熱を行う第２放熱部を備え、
各前記電力変換素子の内の少なくとも一つは、前記基板第２面に固定され、
前記第２放熱部は、前記第１方向側の放熱第１面が、前記基板の前記コイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部と、前記基板第２面の前記電力変換素子に対向して当接する素子冷却部とを有し、
該第２放熱部の前記第２方向側の放熱第２面が、前記電力変換装置の前記第２方向側の最外周面として形成された
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コイル冷却部と前記基板の前記コイルが形成されている箇所との間に、伝熱性を有する第１熱抵抗低減部が設けられた
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記素子冷却部と前記電力変換素子との間に、伝熱性を有する第２熱抵抗低減部が設けられた
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１放熱部は、前記第２方向側に突出する突設部を、該第１放熱部の前記放熱第２面に備え、前記突設部に囲まれた収容部を有するものであって、
前記本体は、前記収容部内に収容され、
前記第１熱抵抗低減部は、前記収容部内に充填された熱抵抗低減部材により形成された
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１放熱部は、前記第２方向側に突出する突設部を、該第１放熱部の第２面側に備え、前記突設部に囲まれた収容部を有するものであって、
前記本体は、前記収容部内に収容され、
前記第１熱抵抗低減部と前記第２熱抵抗低減部は、前記収容部内に充填された熱抵抗低減部材により一体形成された
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記本体は、前記収容部内に充填された熱抵抗低減部材により全体が封止された
請求項６または請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記基板は、導体パターンが形成される配線層を備え、
前記コイルは、前記導体パターンにより形成された
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記基板は、複数の前記配線層を絶縁層を介して多層に積層した多層基板であり、
前記コイルは、前記複数の配線層の内、前記コイル冷却部に近接する側の配線層に形成された
請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記基板は、前記コイルを形成する導体パターン上において、ソルダーレジストが被着されないレジスト抜き領域を有する
請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１放熱部は、前記放熱第２面に、前記第１方向側に窪んで前記コアを収納する第１凹設部を備えた
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第２電力変換素子は、一方向導通素子である
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記複数の電力変換素子は、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子であり、
前記電力変換部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とが直列に接続されたものであり、
前記コイルは、一端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続部に接続されたものである
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記本体と、前記第１放熱部あるいは前記第２放熱部の少なくとも一方との間に制振バネを設けた
請求項３に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、
電力変換部およびコイルが設置された基板を有する本体と、前記基板を保持すると共に前記基板の放熱を行う第１放熱部とを備えた電力変換装置であって、
前記基板は、１枚で構成され、
前記電力変換部は、第１電力変換部および第２電力変換部を有するものであって、
前記第１電力変換部は、電力変換素子である複数の第１電力変換素子を有し直流交流電力変換を行うものであり、
前記第２電力変換部は、電力変換素子である複数の第２電力変換素子を有し交流直流電力変換を行うものであり、
各前記電力変換素子の内の少なくとも一つは、前記基板の厚み方向の第１方向側の、前記基板の基板第１面に固定され、
前記コイルは、第１変圧器コイルおよび第２変圧器コイルを有して、前記基板と一体形成され、
前記第１電力変換部に前記第１変圧器コイルが接続され、
前記第２電力変換部に前記第２変圧器コイルが接続され、
前記第１変圧器コイルと前記第２変圧器コイルとの間でエネルギの授受を行い、
前記本体は、
前記第１変圧器コイルと前記第２変圧器コイルとが同心に形成され、
前記基板と一体形成されると共に前記第２電力変換部に接続されるリアクトルコイルを有するリアクトルを備え、
前記第１放熱部は、
前記基板第１面に固定され、
前記第１方向側と相反する第２方向側の、該第１放熱部の放熱第２面が、前記基板第１面の前記電力変換素子に対向して当接する素子冷却部と、前記基板の前記コイルが形成されている箇所および前記基板の前記リアクトルコイルが形成されている箇所に対向して当接するコイル冷却部とを有し、
該第１放熱部の前記第１方向側の放熱第１面が、前記電力変換装置の前記第１方向側の最外周面として形成された
ものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置は、上記のように構成されたものなので、コイルおよびリアクトルコイルに発生する熱を効果的に放熱できる薄型の電力変換装置を得ることができる。
【国際調査報告】
2018037690.tif 000045
2018037690.tif 000046
2018037690.tif 000047
2018037690.tif 000048