(57)【要約】  電力変換装置（３００）は、板状の巻線部材（１，２１）と、巻線部材（１，２１）に取り付けられたコア（１２，２９）とを有するプレーナ型のコイル部品（１００，２００）と、コイル部品（１００，２００）が縦置配置にて収容された凹部（３５，３６）を有する筐体（３１）と、凹部（３５，３６）とコイル部品（１００，２００）間に充填された充填剤（５５，６４）とを備える。
2017187478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の巻線部材と、前記巻線部材に取り付けられたコアとを有するプレーナ型のコイル部品と、
前記コイル部品が縦置配置にて収容された凹部を有する筐体と、
前記凹部と前記コイル部品間に充填された充填剤と、
を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記コアは焼成品であり、前記コアと前記巻線部材間に前記充填剤が充填されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記巻線部材は、多層基板と、前記多層基板のうちの内部層に設けられたコイルパターンとにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記筐体はダイカスト成形品であり、前記凹部に複数個の前記コイル部品が収容されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
複数個の前記コイル部品のうち、少なくとも１個の前記コイル部品により変圧器が構成されており、かつ、少なくとも１個の前記コイル部品によりリアクトルが構成されていることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記凹部の開口部と対向配置された主回路用プリント基板を備え、
前記コイル部品の端子が前記主回路用プリント基板と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記コイル部品は、前記凹部内に設けられた位置決め部材により前記凹部に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記凹部に複数個の前記コイル部品が収容されており、前記コイル部品間に隔壁部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記コイル部品は、前記凹部内に設けられた放熱保持部材により保持されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項１０】
車載用であることを特徴とする請求項１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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置には、変圧器及びリアクトルが用いられている。変圧器及びリアクトルには、フェライト磁石などの永久磁石により構成された鉄心（以下「コア」という。）と、このコアにエナメル線などの絶縁電線を巻回してなる巻線とを有する部品、いわゆる「コイル部品」が用いられている。【０００３】
従来のコイル部品は小型化が困難であるため、電力変換装置が大型になる問題があった。この問題に対し、巻線の機能を果たす略板状の部材（以下「巻線部材」という。）と、この巻線部材に取り付けられたコアとを有する薄型のコイル部品、いわゆる「プレーナ型」のコイル部品が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３４４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プレーナ型のコイル部品は、巻線部材が通電により発熱するため、放熱が求められる。一般に、巻線部材に対してコアの熱伝導率は低い（例えば、コアに用いられるフェライト磁石の熱伝導率は４〜５ワット毎メートル毎ケルビン［Ｗ／ｍＫ］であり、巻線部材に用いられる銅箔の熱伝導率に対する１００分の１程度の値である。）ため、巻線部材からコアへの放熱は困難である。そこで、巻線部材が発した熱は、コアよりも熱伝導率の高い部材、例えば金属製の筐体に逃がすのが好適である。特許文献１の誘導機器は、巻線部材（二次コイルＣ１１）と筐体（筐体１１０）間に放熱部材（熱伝導部材１５０，１５１）を介在させることにより、巻線部材が発した熱を筐体に逃がしている（特許文献１の段落［００４８］〜［００４９］、図４等参照）。【０００６】
ここで、プレーナ型のコイル部品を用いた従来の電力変換装置は、筐体に対してコイル部品が横置配置されている。すなわち、薄型のコイル部品のうちのいずれか片面のみが筐体の底面部と対向配置された状態にて、コイル部品が筐体にネジ止めされている。この構造は、電力変換装置の高さ方向の薄型化が可能である一方、電力変換装置の底面積が大きくなるため、設置面積が大きくなる問題があった。また、この構造は、コイル部品と筐体間の対向面積が小さいため、コイル部品の放熱効率が低い問題があった。【０００７】
この問題に対して、従来にない新規な構造として、プレーナ型のコイル部品を筐体凹部内に縦置配置することが考えられる。しかしながら、単にプレーナ型のコイル部品を凹部内に縦置配置した場合、コイル部品を筐体にネジ止めするのが難しくなる。この結果、コイル部品の固定が不安定となり、耐振性が低下する問題があった。【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、プレーナ型のコイル部品を用いた電力変換装置において、コイル部品の放熱効率を向上するとともに、設置面積を低減し、かつ、耐振性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電力変換装置は、板状の巻線部材と、巻線部材に取り付けられたコアとを有するプレーナ型のコイル部品と、コイル部品が縦置配置にて収容された凹部を有する筐体と、凹部とコイル部品間に充填された充填剤とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電力変換装置は、上記のように構成したので、コイル部品の放熱効率を向上するとともに、設置面積を低減することができ、かつ、耐振性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品の要部を示す分解斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品の要部を示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品の要部を示す分解斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品の要部を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を上面から見た説明図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を正面から見た説明図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を側面から見た説明図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品が第２凹部に収容された状態を上面から見た説明図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品が第２凹部に収容された状態を正面から見た説明図である。
【図５Ｃ】本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品が第２凹部に収容された状態を側面から見た説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電力変換回路の要部を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電力変換回路の動作を示すタイミング図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態２に係る第１コイル部品及び第２コイル部品が第３凹部に収容された状態を上面から見た説明図である。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態２に係る第１コイル部品及び第２コイル部品が第３凹部に収容された状態を正面から見た説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。
【図１１Ａ】本発明の実施の形態３に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を上面から見た説明図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施の形態３に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を正面から見た説明図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施の形態３に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を側面から見た説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品の要部を示す分解斜視図である。図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る第１コイル部品の要部を示す斜視図である。図１を参照して、実施の形態１の第１コイル部品１００について説明する。
【００１４】
巻線部材１は、略長方形状のプリント基板と、このプリント基板に設けられた巻線状の金属パターン（以下「コイルパターン」という。）とにより構成されている。プリント基板の基材には、例えばガラスエポキシ樹脂が用いられている。コイルパターンには、例えば銅箔が用いられている。図１は、プリント基板に多層基板を用いて、この多層基板のうちの内部層にコイルパターンを設けた例を示している。すなわち、内部層のうちの第１導体層に第１コイルパターンが設けられており、内部層のうちの第２導体層に第２コイルパターンが設けられている。第１導体層と第２導体層間の絶縁体層により、第１コイルパターンと第２コイルパターン間は電気的に絶縁されている。プリント基板の中央部には貫通孔２が穿たれており、プリント基板の一方の長辺部（以下「上辺部」という。）には切欠き部３が形成されている。
【００１５】
プリント基板の上辺部には、一対の第１端子４ａ，４ｂが取り付けられている。第１端子４ａ，４ｂは、根元部に略Ｌ字状の第１折曲部５ａ，５ｂを有し、かつ、中央部に略Ｚ字状の第２折曲部６ａ，６ｂを有しており、先端部がプリント基板の上方に向けて延在している。第１端子４ａ，４ｂに少なくとも１つの折曲部を設けることにより、巻線部材１のプリント基板と、後述する主回路用プリント基板３８間に生ずる機械的な応力を緩和することができる。第１端子４ａ，４ｂは、第１コイルパターンと電気的に接続されている。
【００１６】
プリント基板の上辺部には、一対の第２端子７ａ，７ｂが取り付けられている。第２端子７ａ，７ｂの形状は、第１端子４ａ，４ｂと同様であり、略Ｌ字状の第１折曲部８ａ，８ｂ及び略Ｚ字状の第２折曲部９ａ，９ｂを有している。第２端子７ａ，７ｂは、第２コイルパターンと電気的に接続されている。以下、第１端子４ａ，４ｂ及び第２端子７ａ，７ｂを総称して、単に「端子」ということがある。
【００１７】
プリント基板の貫通孔２には、互いに対向配置された一対のＥ型コア１０，１１の中脚部１０ａ，１１ａが通されている。Ｅ型コア１０，１１の一方の外脚部１０ｂ，１１ｂは切欠き部３に通されており、他方の外脚部１０ｃ，１１ｃはプリント基板の他方の長辺部（以下「下辺部」という。）と対向している。Ｅ型コア１０，１１は、いずれもフェライト磁石などの永久磁石により構成されている。すなわち、Ｅ型コア１０，１１はいずれも焼成品である。Ｅ型コア１０，１１は、図示しない粘着テープなどを用いて一体に固定されている。Ｅ型コア１０，１１により、コア１２が構成されている。
【００１８】
巻線部材１、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ及びコア１２により、プレーナ型の第１コイル部品１００が構成されている。すなわち、第１コイルパターンは１次巻線の機能を果たすものであり、第２コイルパターンは２次巻線の機能を果たすものであり、第１コイル部品１００は変圧器の機能を果たすものである。
【００１９】
図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品の要部を示す分解斜視図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る第２コイル部品の要部を示す斜視図である。図２を参照して、実施の形態１の第２コイル部品２００について説明する。
【００２０】
巻線部材２１は、略長方形状のプリント基板と、このプリント基板に設けられたコイルパターンとにより構成されている。プリント基板の基材には、例えばガラスエポキシ樹脂が用いられている。コイルパターンには、例えば銅箔が用いられている。図２は、プリント基板に多層基板を用いて、この多層基板のうちの内部層にコイルパターンを設けた例を示している。プリント基板の中央部には貫通孔２２が穿たれており、プリント基板の上辺部には切欠き部２３が形成されている。
【００２１】
プリント基板の上辺部には、一対の端子２４ａ，２４ｂが取り付けられている。端子２４ａ，２４ｂの形状は、第１コイル部品１００の端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂと同様であり、略Ｌ字状の第１折曲部２５ａ，２５ｂ及び略Ｚ字状の第２折曲部２６ａ，２６ｂを有している。端子２４ａ，２４ｂは、コイルパターンと電気的に接続されている。
【００２２】
プリント基板の貫通孔２２には、互いに対向配置された一対のＥ型コア２７，２８の中脚部２７ａ，２８ａが通されている。Ｅ型コア２７，２８の一方の外脚部２７ｂ，２８ｂは切欠き部２３に通されており、他方の外脚部２７ｃ，２８ｃはプリント基板の下辺部と対向している。Ｅ型コア２７，２８は、第１コイル部品１００のＥ型コア１０，１１と同様の焼成品である。Ｅ型コア２７，２８は、図示しない粘着テープなどを用いて一体に固定されている。Ｅ型コア２７，２８により、コア２９が構成されている。
【００２３】
巻線部材２１、端子２４ａ，２４ｂ及びコア２９により、プレーナ型の第２コイル部品２００が構成されている。すなわち、コイルパターンは巻線の機能を果たすものであり、第２コイル部品２００はリアクトルの機能を果たすものである。
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。図３を参照して、実施の形態１の電力変換装置３００について説明する。
【００２５】
筐体３１は、外形が略直方体状であり、アルミニウムなどの金属を用いた鋳造品、いわゆる「ダイカスト成形品」である。筐体３１は、図示しない放熱機構を有している。具体的には、例えば、筐体３１の表面部に図示しないヒートシンクが設けられている。または、例えば、筐体３１に図示しない貫通孔が穿たれており、この貫通孔内を冷却液が流れるようになっている。または、例えば、筐体３１は、図示しない放熱装置と熱的に接続自在な接続部を有している。
【００２６】
筐体３１の上面部には、第１半導体素子３２が載置されている。第１半導体素子３２は、例えば４個のダイオードにより構成されている。また、筐体３１の上面部には、４個の第２半導体素子３３ａ〜３３ｄが載置されている。個々の第２半導体素子３３ａ〜３３ｄは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されている。さらに、筐体３１の上面部には、４個の第３半導体素子３４ａ〜３４ｄが載置されている。個々の第３半導体素子３４ａ〜３４ｄは、例えばダイオードにより構成されている。
【００２７】
筐体３１は、上面側に開口した有底状の第１凹部３５を有している。第１凹部３５内には、第１コイル部品１００が収容されている。第１コイル部品１００は、第１凹部３５内にて縦置配置されており、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂが第１凹部３５の開口部から突出している。第１凹部３５内の詳細な状態は、図４を参照して後述する。
【００２８】
筐体３１は、上面側に開口した有底状の第２凹部３６を有している。第２凹部３６内には、第２コイル部品２００が収容されている。第２コイル部品２００は、第２凹部３６内にて縦置配置されており、端子２４ａ，２４ｂが第２凹部３６の開口部から突出している。第２凹部３６内の詳細な状態は、図５を参照して後述する。
【００２９】
筐体３１の上面部は、樹脂製又は金属製の蓋３７により覆われている。蓋３７は、図示しないネジなどを用いて筐体３１に固定されている。蓋３７は、筐体３１と同様の放熱機構を有するものであっても良い。
【００３０】
筐体３１の上面部と蓋３７との間に、主回路用プリント基板３８が配置されている。すなわち、主回路用プリント基板３８は、第１凹部３５及び第２凹部３６の開口部と対向配置されている。
【００３１】
主回路用プリント基板３８は、複数個の貫通孔、いわゆる「スルーホール」を有している。第１半導体素子３２の端子、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄの端子、第３半導体素子３４ａ〜３４ｄの端子、第１コイル部品１００の端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ及び第２コイル部品２００の端子２４ａ，２４ｂは、それぞれ、主回路用プリント基板３８のスルーホールに通された状態にて半田付けされている。図３において、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄ用のスルーホール及び第３半導体素子３４ａ〜３４ｄ用のスルーホールは図示を省略している。
【００３２】
主回路用プリント基板３８には、入力端子３９及び出力端子４０が実装されている。また、主回路用プリント基板３８には、第１キャパシタ４１、第２キャパシタ４２、電圧電流検出回路４３、フォトカプラ４４及び制御回路４５が実装されている。図３において、第１キャパシタ４１、第２キャパシタ４２、電圧電流検出回路４３、フォトカプラ４４及び制御回路４５は図示を省略している。
【００３３】
入力端子３９、第１半導体素子３２、第１キャパシタ４１、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄ、第１コイル部品１００、第３半導体素子３４ａ〜３４ｄ、第２コイル部品２００、第２キャパシタ４２、電圧電流検出回路４３、フォトカプラ４４及び制御回路４５は、主回路用プリント基板３８に設けられた銅箔などの金属パターンにより電気的に接続されている。これにより、電力変換用の主回路（以下「電力変換回路」という。）が構成されている。電力変換回路の回路構成は、図６を参照して後述する。
【００３４】
このようにして、電力変換装置３００の要部が構成されている。なお、図３に示す各構成部材のうち、蓋３７は必須の構成部材ではない。電力変換装置３００は、蓋３７を除去することにより、軽量化及び部品点数の削減を図るものであっても良い。
【００３５】
次に、図４を参照して、第１凹部３５内の状態について説明する。図４に示す如く、第１凹部３５は略十字状の開口形状を有しており、かつ、底面部の中央部に深底部５１を有している。すなわち、第１凹部３５は第１コイル部品１００の概形に合わせた形状である。これにより、第１凹部３５内における第１コイル部品１００の固定を安定させるとともに、第１凹部３５と第１コイル部品１００間の熱伝導抵抗を小さくすることができる。また、第１コイル部品１００は、第１凹部３５内にて縦置配置されている。すなわち、プレーナ型の第１コイル部品１００の両面部のそれぞれが第１凹部３５の壁面部と対向しており、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂが第１凹部３５の開口部から上方に突出している。
【００３６】
第１凹部３５内には、第１コイル部品１００とともに、一対の略板状の位置決め部材５２ａ，５２ｂが配置されている。位置決め部材５２ａ，５２ｂは第１凹部３５の壁面部に当接しており、かつ、位置決め部材５２ａ，５２ｂに設けられた溝部５３ａ，５３ｂに巻線部材１の両端部がそれぞれ嵌合している。位置決め部材５２ａ，５２ｂにより、第１凹部３５に対して第１コイル部品１００が位置決めされている。当該位置決めされた状態において、第１コイル部品１００と第１凹部３５の壁面部との間には間隙部５４ａ，５４ｂが設けられており、第１コイル部品１００と第１凹部３５の底面部との間にも間隙部５４ｃが設けられている。
【００３７】
なお、巻線部材１及び筐体３１はいずれも硬質であるため、位置決め部材５２ａ，５２ｂは耐熱樹脂などの軟質材料を用いるのが好適である。すなわち、位置決め部材５２ａ，５２ｂの変形により、巻線部材１及び筐体３１の寸法誤差を吸収して、巻線部材１に加わる機械的な負荷を低減することができる。
【００３８】
第１凹部３５内には、充填剤５５が充填されている。充填剤５５は、絶縁性であり、かつ、硬化後も適度の可撓性を有し、熱伝導性に優れる樹脂充填剤を用いるのが好適である。具体的には、例えば、シリコーン樹脂が好適である。
【００３９】
充填剤５５は、第１コイル部品１００と第１凹部３５間の間隙部５４ａ〜５４ｃに充填されている。これにより、第１凹部３５に対して第１コイル部品１００が固定されている。また、第１コイル部品１００と第１凹部３５間が電気的に絶縁され、かつ、熱的に接続されている。さらに、充填剤５５は、巻線部材１とコア１２間の間隙部５６ａ〜５６ｄにも充填されている。これにより、巻線部材１とコア１２間が電気的に絶縁され、かつ、熱的に接続されている。
【００４０】
なお、一般に、上記特性を有する樹脂充填剤は高価である。そこで、充填剤５５は、第１凹部３５内のうちの一部のみに充填されたものであっても良い。図４の例では、第１凹部３５のうちの７〜８割程度の嵩まで充填剤５５が充填されている。これにより、充填剤５５の使用量を減らして、電力変換装置３００の製造コストを低減することができる。また、第１凹部３５は第１コイル部品１００の概形に合わせた形状であるため、充填剤５５の使用量をさらに減らすことができる。
【００４１】
次に、図５を参照して、第２凹部３６内の状態について説明する。図５に示す如く、第２凹部３６は略直方体状である。すなわち、第２凹部３６は単純な形状であるため、ダイカスト成形により容易に成形することができる。
【００４２】
第２凹部３６内には、第２コイル部品２００とともに、一対の略板状の位置決め部材６１ａ，６１ｂが収容されている。位置決め部材６１ａ，６１ｂは第２凹部３６の壁面部に当接しており、かつ、位置決め部材６１ａ，６１ｂに設けられた溝部６２ａ，６２ｂに巻線部材２１の両端部がそれぞれ嵌合している。位置決め部材６１ａ，６１ｂにより、第２凹部３６に対して第２コイル部品２００が位置決めされている。当該位置決めされた状態において、第２コイル部品２００と第２凹部３６の壁面部との間には間隙部６３ａ，６３ｂが設けられており、第２コイル部品２００と第２凹部３６の底面部との間にも間隙部６３ｃが設けられている。位置決め部材６１ａ，６１ｂは、第１凹部３５における位置決め部材５２ａ，５２ｂと同様に、耐熱樹脂などの軟質材料を用いるのが好適である。
【００４３】
第２凹部３６内には、充填剤６４が充填されている。すなわち、充填剤６４は第２コイル部品２００と第２凹部３６間の間隙部６３ａ〜６３ｃに充填されており、かつ、巻線部材２１とコア２９間の間隙部６５ａ〜６５ｄにも充填されている。充填剤６４は、第１凹部３５における充填剤５５と同様の樹脂充填剤を用いるのが好適である。また、充填剤６４の使用量を減らす観点から、充填剤６４は第２凹部３６内のうちの一部のみに充填されたものであっても良い。図５の例では、第２凹部３６のうちの７〜８割程度の嵩まで充填剤６４が充填されている。
【００４４】
次に、図６を参照して、電力変換回路４００の回路構成について説明する。図６に示す如く、入力端子３９と出力端子４０間に、第１整流回路７１、第１平滑回路７２、フルブリッジ回路７３、変圧回路７４、第２整流回路７５、第２平滑回路７６及び電圧電流検出回路４３が順次接続されている。
【００４５】
第１整流回路７１は、第１半導体素子３２により構成されている。第１平滑回路７２は、第１キャパシタ４１により構成されている。フルブリッジ回路７３は、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄにより構成されている。変圧回路７４は、変圧器の機能を果たす第１コイル部品１００により構成されている。第２整流回路７５は、第３半導体素子３４ａ〜３４ｄにより構成されている。第２平滑回路７６は、リアクトルの機能を果たす第２コイル部品２００と、第２キャパシタ４２とを用いたＬＣフィルタにより構成されている。
【００４６】
電圧電流検出回路４３は、電力変換回路４００による出力電圧Ｖｏの電圧値、及び出力電流Ｉｏの電流値を検出するものである。電圧電流検出回路４３は、検出値に対応する電気信号（以下「フィードバック信号」という。）をフォトカプラ４４に出力するものである。電圧電流検出回路４３は、例えば、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などにより構成されている。
【００４７】
フォトカプラ４４は、電圧電流検出回路４３と制御回路４５間を電気的に絶縁した状態にて、電圧電流検出回路４３から入力されたフィードバック信号を制御回路４５に出力するものである。フォトカプラ４４は、例えば、電圧電流検出回路４３と電気的に接続された発光素子と、制御回路４５と電気的に接続された受光素子とにより構成されている。
【００４８】
制御回路４５は、例えば、マイクロコントローラ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのプロセッサにより構成されている。制御回路４５は、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄのゲート端子に所定電圧の信号（以下「オン信号」という。）Ｓａ〜Ｓｄを出力することにより、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄをオン状態に設定するものである。また、制御回路４５は、オン信号Ｓａ〜Ｓｄの出力を停止することにより、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄをオフ状態に設定するものである。
【００４９】
制御回路４５は、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄのオンオフにより、いわゆる「ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御」を実行するものである。このとき、制御回路４５は、フォトカプラ４４から入力されたフィードバック信号を用いて、出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏが適切な値となるようにオン信号Ｓａ〜Ｓｄのパルス幅を設定するようになっている。
【００５０】
入力端子３９、第１整流回路７１、第１平滑回路７２、フルブリッジ回路７３、変圧回路７４、第２整流回路７５、第２平滑回路７６、電圧電流検出回路４３、出力端子４０、フォトカプラ４４及び制御回路４５により、電力変換回路４００が構成されている。すなわち、図６に示す電力変換回路４００は、いわゆる「絶縁型フルブリッジＡＣ／ＤＣコンバータ」により構成されたものである。
【００５１】
次に、図６及び図７を参照して、電力変換回路４００の動作について、電力変換装置３００をいわゆる「ＯＢＣ（Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｃｈａｒｇｅｒ）」に応用した例を中心に説明する。すなわち、電力変換装置３００は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの電気自動車に搭載されている。出力端子４０は、当該電気自動車に搭載された駆動用バッテリと電気的に接続されている。入力端子３９は、当該電気自動車の外部に設けられた交流電源と電気的に接続されている。
【００５２】
入力端子３９には、交流電圧が入力される。この入力電圧Ｖｉｎは、第１整流回路７１により整流され、次いで、第１平滑回路７２により平滑される。第１平滑回路７２による平滑後の電圧（以下「１次平滑電圧」という。）Ｖｃは、フルブリッジ回路７３に入力される。
【００５３】
制御回路４５は、図７に示す如く、２個の第２半導体素子３３ａ，３３ｂに対するオン信号Ｓａ，Ｓｂと、残余の第２半導体素子３３ｃ，３３ｄに対するオン信号Ｓｃ，Ｓｄとを交互に出力する。これにより、第２半導体素子３３ａ，３３ｂと第２半導体素子３３ｃ，３３ｄとが交互にオン状態となる。この結果、フルブリッジ回路７３による出力電圧、すなわち変圧回路７４の１次電圧ＶＴは、図７に示す如く、矩形波による交流電圧となる。なお、変圧回路７４の１次電圧ＶＴは、励磁エネルギーによる逆起電力のため、オン信号Ｓａ〜Ｓｄに対して位相差が生ずる。このため、オン信号Ｓａ，Ｓｂとオン信号Ｓｃ，Ｓｄ間にオフ時間Δｔが設けられている。
【００５４】
変圧回路７４の２次電圧は、第２整流回路７５により全波整流される。第２整流回路７５による整流後の電圧（以下「２次整流電圧」という。）Ｖ２Ｒは、第２平滑回路７６により平滑される。第２平滑回路７６による平滑後の電圧が出力電圧Ｖｏとなる。出力電圧Ｖｏにより、出力端子４０に接続された駆動用バッテリが充電される。
【００５５】
次に、図１〜図５を参照して、電力変換装置３００の効果について説明する。以下、第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００を総称して、単に「コイル部品」ということがある。また、第１凹部３５及び第２凹部３６を総称して、単に「凹部」ということがある。
【００５６】
電力変換装置３００は、凹部３５，３６内にてプレーナ型のコイル部品１００，２００が縦置配置されている。これにより、筐体に対してプレーナ型のコイル部品を横置配置した従来の電力変換装置に対して、電力変換装置３００の底面積が小さくなり、設置面積を低減することができる。
【００５７】
また、縦置配置されたコイル部品１００，２００が、充填剤５５，６４により凹部３５，３６内に固定されている。この構造により、凹部３５，３６内におけるコイル部品１００，２００の固定を安定させて、耐振性を向上することができる。
【００５８】
また、プレーナ型のコイル部品１００，２００の両面部のそれぞれが凹部３５，３６の壁面部と対向しており、かつ、コイル部品１００，２００と凹部３５，３６間が充填剤５５，６４により熱的に接続されている。これにより、コイル部品１００，２００から筐体３１への放熱効率を向上することができる。
【００５９】
なお、一般に、巻線部材１，２１のプリント基板に用いられるガラスエポキシ樹脂の熱伝導率は０．５［Ｗ／ｍＫ］程度であり、コア１２，２９に用いられるフェライト磁石の熱伝導率（４〜５［Ｗ／ｍＫ］程度）よりもさらに低い。しかしながら、プリント基板は肉厚が薄い（１〜２ミリメートル程度）ため、放熱の妨げになることなく、コイル部品１００，２００の放熱効率を向上することができる。
【００６０】
また、コイル部品１００，２００が有底状の凹部３５，３６内に収容されているため、コイル部品１００，２００の発した放射ノイズが金属製の筐体３１によりシールドされる。これにより、当該放射ノイズが電力変換装置３００外に漏れるのを抑制して、低放射ノイズの電力変換装置３００を得ることができる。
【００６１】
また、凹部３５，３６の開口部に対向して主回路用プリント基板３８が配置されている。このため、主回路用プリント基板３８に設けられた金属パターンも放射ノイズをシールドする機能を果たす。これにより、電力変換装置３００外に漏れる放射ノイズをさらに低減して、より低放射ノイズの電力変換装置３００を得ることができる。
【００６２】
また、コイル部品１００，２００の端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが凹部３５，３６の開口部から突出しており、この端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが当該開口部と対向配置された主回路用プリント基板３８のスルーホールに通されている。これにより、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂと主回路用プリント基板３８間を接続する専用の配線部材を不要として、電力変換装置３００の部品点数を削減することができる。この結果、電力変換装置３００を製造するとき、配線部材を接続する作業、及び配線部材を固定する作業が不要となり、電力変換装置３００の製造コストを低減することができる。また、巻線部材１，２１と主回路用プリント基板３８間の配線長が短くなるため、電力変換装置３００外に漏れる放射ノイズをより低減することができる。さらに、巻線部材１，２１と主回路用プリント基板３８間の電気長が短くなるため、電力変換回路４００に流れる高周波電流に対する電気的損失を低減することができる。
【００６３】
また、従来、プレーナ型のコイル部品は、コイルパターンとコア間を電気的に絶縁するために、プリント基板とコア間の間隙部の幅を大きくしており、十分な薄型化が難しい問題があった。または、プリント基板とコア間に専用の絶縁部材を設けており、部品点数が増加する問題があった。これに対して、実施の形態１の電力変換装置３００は、凹部３５，３６内において巻線部材１，２１とコア１２，２９間の間隙部５６ａ〜５６ｄ，６５ａ〜６５ｄに充填剤５５，６４が充填されている。すなわち、充填剤５５，６４により巻線部材１，２１とコア１２，２９間が電気的に絶縁されるため、巻線部材１，２１とコア１２，２９間の間隙部５６ａ〜５６ｄ，６５ａ〜６５ｄの幅を小さくして、コイル部品１００，２００をより薄型にすることができる。かつ、間隙部５６ａ〜５６ｄ，６５ａ〜６５ｄに設ける専用の絶縁部材を不要として、電力変換装置３００の部品点数を削減することができる。
【００６４】
また、従来、プレーナ型のコイル部品は、プリント基板にガラスエポキシ樹脂を用いているため、ガラス繊維の吸湿により、プリント基板内の絶縁体層の絶縁性能が低下する問題があった。これに対して、実施の形態１の電力変換装置３００は、凹部３５，３６内にて巻線部材１，２１の周囲に充填剤５５，６４が充填されている。これにより、巻線部材１，２１のプリント基板による吸湿を抑制して、絶縁性能の低下を抑制することができる。すなわち、巻線部材１，２１の耐湿性を向上することができる。
【００６５】
なお、コイル部品１００，２００の端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂは、各々が少なくとも１つの折曲部を有するものであれば良く、略Ｌ字状の第１折曲部５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ，２５ａ，２５ｂと略Ｚ字状の第２折曲部６ａ，６ｂ，９ａ，９ｂ，２６ａ，２６ｂとの組み合わせに限定されるものではない。
【００６６】
また、電力変換回路４００の制御方式は、ＰＷＭ制御に限定されるものではない。電力変換回路４００は、例えば、いわゆる「位相制御」方式の制御を実行するものであっても良い。また、電力変換回路４００の回路構成は、図６に示す絶縁型フルブリッジＡＣ／ＤＣコンバータに限定されるものではない。入力端子３９に接続された電源と、出力端子４０に接続された電力供給対象との間の電力変換を行うものであれば、如何なる回路構成によるものであっても良い。
【００６７】
また、第１半導体素子３２は４個のダイオードに限定されるものではなく、第２半導体素子３３ａ〜３３ｄは４個のＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、第３半導体素子３４ａ〜３４ｄは４個のダイオードに限定されるものではない。これらの半導体素子の種類及び個数は、電力変換回路４００の回路構成に応じたものであれば良い。
【００６８】
また、第１コイル部品１００は、図２に示す第２コイル部品２００と同様に構成されたもの、すなわちリアクトルの機能を果たすものであっても良い。また、第２コイル部品２００は、図１に示す第１コイル部品１００と同様に構成されたもの、すなわち変圧器の機能を果たすものであっても良い。また、電力変換装置３００におけるコイル部品１００，２００の個数は２個に限定されるものではない。電力変換装置３００におけるコイル部品１００，２００の個数及び種類は、電力変換回路４００の回路構成に応じたものであれば良い。
【００６９】
また、第１凹部３５は、図５に示す第２凹部３６と同様の形状、すなわち単純な略直方体状であっても良い。また、第２凹部３６は、図４に示す第１凹部３５と同様の形状、すなわち第２コイル部品２００の概形に合わせた形状であっても良い。図４に示す第１凹部３５の形状は、コイル部品１００，２００の固定を安定させるとともに、コイル部品１００，２００と筐体３１間の熱伝導抵抗を小さくし、かつ、充填剤５５，６４の使用量を減らすことができる。他方、図５に示す第２凹部３６の形状は、ダイカスト成形による成形が容易であり、筐体３１の製造コストを低減することができる。筐体３１における各々の凹部３５，３６の形状は、これらのメリットを勘案して、いずれの形状を採用したものであっても良い。
【００７０】
また、巻線部材１，２１は、プリント基板の表面層にコイルパターンが形成されており、当該コイルパターンが露出したものであっても良い。電力変換装置３００は、この場合であっても、充填剤５５，６４により当該コイルパターンとコア１２，２９間を電気的に絶縁し、かつ、当該コイルパターンと筐体３１間を電気的に絶縁することができる。ただし、コイルパターンとコア１２，２９間の物理的な接触を防ぐとともに、コイルパターンとコア１２，２９間の絶縁距離を確保する観点から、コイルパターンは多層基板の内部層に設けるのがより好適である。
【００７１】
また、巻線部材１，２１は、コア１２，２９に対するコイルの機能を果たす略板状の部材であれば良く、プリント基板にコイルパターンを設けた構造に限定されるものではない。すなわち、本願の請求の範囲に記載された「板状」の用語の意義は、厳密な板状に限定されるものではなく、略板状の形状をも包含するものである。
【００７２】
また、コイル部品１００，２００は凹部３５，３６内に縦置配置されたものであれば良く、コイル部品１００，２００の両面部と凹部３５，３６の壁面部とが厳密に平行な状態でなくとも良い。すなわち、コイル部品１００，２００は、凹部３５，３６の壁面部に対して傾いた状態にて縦置配置されたものであっても良い。
【００７３】
また、位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂの材料は耐熱樹脂に限定されるものではなく、金属であっても良い。ただし、巻線部材１，２１及び筐体３１の寸法誤差を吸収する観点、及び巻線部材１，２１の両端部と筐体３１との間を電気的に絶縁する観点から、耐熱樹脂を用いるのがより好適である。
【００７４】
また、位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂは、溝部５３ａ，５３ｂ，６２ａ，６２ｂを設けるのに代えて、例えばネジ止め又はスナップフィットなどにより巻線部材１，２１が固定されたものであっても良い。
【００７５】
また、位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂは、位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂの上端部から延在して筐体３１の上面部に沿うネジ止め用の腕部を設けて、当該腕部が筐体３１の上面部にネジ止めされたものであっても良い。
【００７６】
また、電力変換装置３００は、位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂを除去することにより、部品点数をさらに削減した構造であっても良い。この場合、凹部３５，３６に充填剤５５，６４ｂを充填するとき、専用の冶具を用いて凹部３５，３６内にコイル部品１００，２００を仮固定しておく。充填剤５５，６４ｂの硬化後は、この充填剤５５，６４ｂにより、凹部３５，３６に対してコイル部品１００，２００が位置決めされ、かつ固定された状態となる。
【００７７】
また、図４及び図５では、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂを除くコイル部品１００，２００の略全体が凹部３５，３６内に収容された例を示したが、コイル部品１００，２００はその一部のみが凹部３５，３６内に収容されて、残余の部位が凹部３５，３６の開口部から突出したものであっても良い。具体的には、例えば、巻線部材１，２１及びコア１２，２９の下半部のみが凹部３５，３６内に収容されて、上半部が凹部３５，３６の開口部から突出したものであっても良い。
【００７８】
また、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが凹部３５，３６の開口部から突出しておらず（すなわち凹部３５，３６内に収容されており）、主回路用プリント基板３８に設けた高背のコネクタにより端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが主回路用プリント基板３８と電気的に接続されたものであっても良い。これにより、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが凹部３５，３６の開口部から突出した構造と同様に、配線部材を不要にすることができ、電力変換装置３００外に漏れる放射ノイズを低減することができ、電力変換回路４００に流れる高周波電流に対する電気的損失を低減することができる。
【００７９】
以上のように、実施の形態１の電力変換装置３００は、板状の巻線部材１，２１と、巻線部材１，２１に取り付けられたコア１２，２９とを有するプレーナ型のコイル部品１００，２００と、コイル部品１００，２００が縦置配置にて収容された凹部３５，３６を有する筐体３１と、凹部３５，３６とコイル部品１００，２００間に充填された充填剤５５，６４とを備える。プレーナ型のコイル部品１００，２００を用いることで、巻線の断線が発生せず、また製造バラツキが小さくなるため、電力変換装置３００の信頼性を向上することができる。また、プレーナ型のコイル部品１００，２００を凹部３５，３６内に縦置配置することにより、コイル部品１００，２００の放熱効率を向上することができ、かつ、電力変換装置３００の設置面積を低減することができる。また、凹部３５，３６とコイル部品１００，２００間に充填剤５５，６４を充填することにより、凹部３５，３６内におけるコイル部品１００，２００の固定を安定させて、耐振性を向上することができる。放熱効率の向上、設置面積の低減及び耐振性の向上により、特に車載用の電力変換装置３００に対する要求仕様を満たすことができ、ＯＢＣなどの車載に適した電力変換装置３００を得ることができる。また、充填剤５５，６４により、巻線部材１，２１の絶縁性及び耐湿性を向上することができる。
【００８０】
また、コア１２，２９は焼成品であり、コア１２，２９と巻線部材１，２１間に充填剤５５，６４が充填されている。これにより、コア１２，２９と巻線部材１，２１間の間隙部５６ａ〜５６ｄ，６５ａ〜６５ｄの幅を小さくして、かつ、専用の絶縁部材を不要としつつ、コア１２，２９と巻線部材１，２１間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００８１】
また、巻線部材１，２１は、多層基板と、多層基板のうちの内部層に設けられたコイルパターンとにより構成されている。これにより、コイルパターンとコア１２，２９間の絶縁距離を確保して、コイルパターンとコア１２，２９間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００８２】
また、電力変換装置３００は、凹部３５，３６の開口部と対向配置された主回路用プリント基板３８を備え、コイル部品１００，２００の端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが主回路用プリント基板３８と電気的に接続されている。これにより、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂと主回路用プリント基板３８間を接続する配線部材を不要として、部品点数を削減するとともに製造コストを低減することができる。また、主回路用プリント基板３８に設けられた電力変換回路４００用の金属パターンにより、コイル部品１００，２００の発した放射ノイズが電力変換装置３００外に漏れるのを抑制することができる。さらに、巻線部材１，２１と主回路用プリント基板３８間の電気長を短くして、電力変換回路４００に流れる高周波電流に対する電気的損失を低減することができる。
【００８３】
また、コイル部品１００，２００は、凹部３５，３６内に設けられた位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂにより凹部３５，３６に対して位置決めされている。これにより、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂを主回路用プリント基板３８のスルーホールに通すとき、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，２４ａ，２４ｂが破損するのを防ぐことができる。また、充填剤５５，６４の充填前にコイル部品１００，２００を仮固定することができる。さらに、位置決め部材５２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂに耐熱樹脂を用いることにより、巻線部材１，２１と筐体３１間の絶縁性を向上することができる。
【００８４】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。図９Ａは、本発明の実施の形態２に係る第１コイル部品及び第２コイル部品が第３凹部に収容された状態を上面から見た説明図である。図９Ｂは、本発明の実施の形態２に係る第１コイル部品及び第２コイル部品が第３凹部に収容された状態を正面から見た説明図である。図８及び図９を参照して、実施の形態２の電力変換装置３０１について説明する。なお、図１〜図５に示す電力変換装置３００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図８に示す如く、筐体３１は、上面側に開口した有底状の第３凹部８１を有している。第３凹部８１内には、第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００とともに、略板状の隔壁部材８２が収容されている。隔壁部材８２は、例えば、筐体３１と同様のアルミニウムなどの金属により構成されている。
【００８６】
略板状の隔壁部材８２と、プレーナ型の第１コイル部品１００と、プレーナ型の第２コイル部品２００とは、各々の長手方向の向きを揃えた状態にて、いずれも縦置配置にて第３凹部８１内に収容されている。すなわち、第１コイル部品１００は、いずれか片面部が第３凹部８１の壁面部と対向しており、かつ、他方の片面部が隔壁部材８２の表面部と対向している。第２コイル部品２００は、いずれか片面部が第３凹部８１の壁面部と対向しており、かつ、他方の片面部が隔壁部材８２の裏面部と対向している。第１コイル部品１００の端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ及び第２コイル部品２００の端子２４ａ，２４ｂは、第３凹部８１の開口部から上方に突出している。
【００８７】
図９に示す如く、第３凹部８１は略十字状の開口形状を有しており、かつ、底面部の中央部に深底部８３ａを有している。すなわち、第３凹部８１の形状は、第３凹部８１内に収容された第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００の概形に合わせた形状である。これにより、第３凹部８１内における第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００の固定を安定させるとともに、第１コイル部品１００と筐体３１間及び第２コイル部品２００と筐体３１間の熱伝導抵抗を小さくすることができる。
【００８８】
第３凹部８１内には、第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００とともに、一対の略板状の位置決め部材８４ａ，８４ｂが収容されている。位置決め部材８４ａ，８４ｂは第３凹部８１の壁面部に当接しており、かつ、位置決め部材８４ａ，８４ｂに設けられた第１溝部８５ａ，８５ｂに巻線部材１の両端部がそれぞれ嵌合しており、第２溝部８６ａ，８６ｂに巻線部材２１の両端部がそれぞれ嵌合している。位置決め部材８４ａ，８４ｂにより、第３凹部８１に対して第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００が位置決めされている。当該位置決めされた状態において、第１コイル部品１００と第３凹部８１の壁面部との間には間隙部８７ａが設けられており、かつ、第２コイル部品２００と第３凹部８１の壁面部との間にも間隙部８７ｂが設けられている。また、第１コイル部品１００と第３凹部８１の底面部との間には間隙部８７ｃが設けられており、かつ、第２コイル部品２００と第３凹部８１の底面部との間にも間隙部８７ｄが設けられている。
【００８９】
また、隔壁部材８２と第１コイル部品１００間には間隙部８７ｅが設けられており、かつ、隔壁部材８２と第２コイル部品２００間にも間隙部８７ｆが設けられている。隔壁部材８２は、第３凹部８１の底面部のうちの深底部８３ａと異なる部位（以下「浅底部」という。）８３ｂに当接している。これにより、隔壁部材８２と筐体３１間が電気的に接続され、かつ、熱的に接続されている。隔壁部材８２と深底部８３ａ間には、間隙部８７ｇが設けられている。
【００９０】
第３凹部８１内には、充填剤８８が充填されている。充填剤８８は、例えば、実施の形態１の充填剤５５，６４と同様の樹脂充填剤を用いるのが好適である。充填剤８８は、第１コイル部品１００と第３凹部８１間の間隙部８７ａ，８７ｃに充填されており、かつ、巻線部材１とコア１２間の間隙部８９ａ〜８９ｄにも充填されている。充填剤８８は、第２コイル部品２００と第３凹部８１間の間隙部８７ｂ，８７ｄに充填されており、かつ、巻線部材２１とコア２９間の間隙部８９ｅ〜８９ｈにも充填されている。
【００９１】
また、充填剤８８は、隔壁部材８２と第１コイル部品１００間の間隙部８７ｃ、隔壁部材８２と第２コイル部品２００間の間隙部８７ｄ、及び隔壁部材８２と深底部８３ａ間の間隙部８７ｇにも充填されている。これにより、第３凹部８１内において隔壁部材８２が固定されている。また、隔壁部材８２と第１コイル部品１００間が電気的に絶縁され、かつ、熱的に接続されている。隔壁部材８２と第２コイル部品２００間が電気的に絶縁され、かつ、熱的に接続されている。
【００９２】
なお、充填剤８８は、第３凹部８１内のうちの一部のみに充填されたものであっても良い。図９の例では、第３凹部８１のうちの７〜８割程度の嵩まで充填剤８８が充填されている。これにより、充填剤８８の使用量を減らして、電力変換装置３０１の製造コストを低減することができる。また、第３凹部８１は第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００の概形に合わせた形状であるため、充填剤８８の使用量をさらに減らすことができる。
【００９３】
このようにして、電力変換装置３０１の要部が構成されている。なお、電力変換装置３０１における電力変換回路の回路構成及び動作は、実施の形態１にて図６及び図７を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００９４】
次に、電力変換装置３０１の製造方法について、第３凹部８１内に隔壁部材８２、位置決め部材８４ａ，８４ｂ、第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００を配置する工程、及び第３凹部８１内に充填剤８８を充填する工程を中心に説明する。
【００９５】
まず、第３凹部８１内に、位置決め部材８４ａ，８４ｂ、第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００を配置する。これにより、第３凹部８１に対して第１コイル部品１００及び第２コイル部品２００が位置決めされるとともに、充填剤８８の充填前に仮固定された状態となる。
【００９６】
次いで、第３凹部８１内に充填剤８８を充填する。このときの充填量は、図９に例示した最終的な充填量（第３凹部８１の７〜８割程度の嵩）から、隔壁部材８２の体積に対応する量を減算した量である。
【００９７】
次いで、第１コイル部品１００と第２コイル部品２００間に隔壁部材８２を挿入する。このとき、充填剤８８に隔壁部材８２が埋め込まれることで、第３凹部８１内にて隔壁部材８２が位置決めされる。また、隔壁部材８２を埋め込むことにより充填剤８８の嵩が増加して、図９に例示した状態となる。この状態にて、充填剤８８を硬化させる。
【００９８】
次に、図８及び図９を参照して、電力変換装置３０１の効果について説明する。電力変換装置３０１は、一つの第３凹部８１に２個のコイル部品１００，２００が収容されている。これにより、第３凹部８１は、実施の形態１の第１凹部３５及び第２凹部３６に対して、開口形状のアスペクト比（以下、単に「アスペクト比」という。）の値を小さくすることができる。一般に、ダイカスト成形により高アスペクト比の凹部を形成することは困難であり、製造コストの増加につながる。第３凹部８１のアスペクト比の値を小さくすることで、筐体３１の成形が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００９９】
また、電力変換装置３０１は、第１コイル部品１００の両面部の各々が第３凹部８１の壁面部又は隔壁部材８２と対向しており、第２コイル部品２００の両面部の各々が第３凹部８１の壁面部又は隔壁部材８２と対向している。これにより、両面部が凹部３５，３６の壁面部と対向した実施の形態１の電力変換装置３００と同様に、コイル部品１００，２００の放熱効率を向上することができる。
【０１００】
また、金属製の隔壁部材８２は第２コイル部品２００が発した放射ノイズをシールドするものである。これにより、当該放射ノイズが第１コイル部品１００に伝搬するのを防ぎ、当該放射ノイズによる伝導ノイズが変圧回路７４の出力に重畳されるのを防ぐことができる。この結果、伝導ノイズを低減した電力変換装置３０１を得ることができる。
【０１０１】
また、凹部が高アスペクト比であり、かつ、充填剤の粘度が高い場合、凹部内にプレーナ型のコイル部品が縦置配置された状態にて、凹部とコイル部品間の間隙部に充填材を充填する作業が困難となる。これに対して、実施の形態２の電力変換装置３０１は、低アスペクト比な第３凹部８１に位置決め部材８４ａ，８４ｂ及びコイル部品１００，２００を配置した状態にて充填剤８８を充填し、その後、隔壁部材８２を挿入するものである。これにより、充填剤８８の粘度が高い場合であっても充填作業が容易であり、電力変換装置３０１の製造コストをさらに低減することができる。
【０１０２】
なお、隔壁部材８２は浅底部８３ｂに当接せず、隔壁部材８２と浅底部８３ｂ間に間隙部を設けたものであっても良い。この間隙部の幅は、隔壁部材８２と浅底部８３ｂ間が電気的に接続される程度に、すなわち容量結合により高周波的に導通する程度に小さい値に設定するのが好適である。これにより、隔壁部材８２が浅底部８３ｂに当接した構造と同様に、隔壁部材８２によるシールド効果を向上することができる。
【０１０３】
また、第３凹部８１の形状は、隔壁部材８２、位置決め部材８４ａ，８４ｂ及びコイル部品１００，２００を収容可能なものであれば良く、図９に例示した形状に限定されるものではない。第３凹部８１は、例えば、単純な略直方体状であっても良い。これにより、筐体３１の成形をさらに容易にすることができる。
【０１０４】
また、隔壁部材８２の材料は金属に限定されるものではなく、熱伝導性を有する耐熱樹脂を用いたものであっても良い。ただし、上記放射ノイズのシールド効果を高める観点から、隔壁部材８２の材料は金属を用いるのがより好適である。
【０１０５】
また、位置決め部材８４ａ，８４ｂに隔壁部材８２用の凹部を設けて、隔壁部材８２の両端部がこの凹部に嵌合することにより、隔壁部材８２が位置決めされるものであっても良い。
【０１０６】
また、隔壁部材８２の形状は略板状に限定されるものではない。隔壁部材８２の形状は、コイル部品１００，２００の形状及び大きさ、第３凹部８１の形状及び大きさ、並びに充填剤８８の使用量などに応じたものであれば良く、電力変換装置３０１の要求仕様に応じて如何なる形状のものを用いても良い。具体的には、例えば、隔壁部材８２の底面部の中央部に凸部を設けて、隔壁部材８２と深底部８３ａ間及び隔壁部材８２と浅底部８３ｂ間の両方が電気的に接続されたものであっても良い。
【０１０７】
また、第３凹部８１に収容されるコイル部品の個数は複数個であれば良く、２個に限定されるものではない。
【０１０８】
その他、電力変換装置３０１は、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。
【０１０９】
以上のように、実施の形態２の電力変換装置３０１は、筐体３１がダイカスト成形品であり、第３凹部８１に複数個のコイル部品１００，２００が収容されている。これにより、第３凹部８１のアスペクト比を低くして、ダイカスト成形による筐体３１の成形を容易にすることができる。
【０１１０】
また、第３凹部８１に複数個のコイル部品１００，２００が収容されており、コイル部品１００，２００間に隔壁部材８２が設けられている。これにより、実施の形態１の電力変換装置３００と同様に、コイル部品１００，２００の放熱効率を向上することができる。また、第２コイル部品２００の発した放射ノイズが第１コイル部品１００に伝搬するのを抑制して、伝導ノイズを低減した電力変換装置３０１を得ることができる。
【０１１１】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。図１１Ａは、本発明の実施の形態３に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を上面から見た説明図である。図１１Ｂは、本発明の実施の形態３に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を正面から見た説明図である。図１１Ｃは、本発明の実施の形態３に係る第１コイル部品が第１凹部に収容された状態を側面から見た説明図である。図１０及び図１１を参照して、実施の形態３の電力変換装置３０２について説明する。なお、図１〜図５に示す電力変換装置３００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１２】
筐体３１は、上面側に開口した有底状の第１凹部９１を有している。第１凹部９１は、第２凹部３６と同様の形状、すなわち単純な略直方体状である。第１凹部９１内には、第１コイル部品１００が収容されている。第１コイル部品１００は、第１凹部９１内にて縦置配置されており、端子４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂが第１凹部９１の開口部から突出している。
【０１１３】
ここで、第１凹部９１内には、第１コイル部品１００とともに、放熱保持部材９２が収容されている。放熱保持部材９２は、アルミニウムなどの板金により構成されている。放熱保持部材９２は、第１凹部９１の底面部に沿うベース面部９３と、ベース面部９３に垂設されてコア１２の両面部に沿う一対のコア保持部９４ａ，９４ｂと、ベース面部９３に垂設されて巻線部材１の両面部に沿う二対の巻線放熱部９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂとを有している。第１凹部９１内には、実施の形態１，２の充填剤５５，６４，８８と同様の充填剤９７が充填されている。
【０１１４】
放熱保持部材９２は、第１凹部９１内にて第１コイル部品１００を保持するものである。すなわち、放熱保持部材９２は、第１凹部９１に対して第１コイル部品１００を位置決めする機能を果たすとともに、充填剤９７の充填前に第１コイル部品１００を仮固定する機能を果たすものである。また、放熱保持部材９２は、特に巻線放熱部９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂにより、巻線部材１から筐体３１への放熱効率を向上させるものである。これらの各機能を同一部材にて実現することにより、各機能をそれぞれ別部材にて実現した構造に対して、部品点数を削減することができる。また、第１凹部９１が第２凹部３６と同様の単純な形状であるため、筐体３１の成形が容易であり、筐体３１の製造コストを低減することができる。
【０１１５】
なお、放熱保持部材９２の形状は、図１１に例示する形状に限定されるものではない。放熱保持部材９２は、ベース面部９３、コア保持部９４ａ，９４ｂ及び巻線放熱部９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂの各部と同等の機能を果たす部位を有するものであれば、如何なる形状であっても良い。
【０１１６】
また、第２凹部３６内において、位置決め部材６１ａ，６１ｂを除去するとともに、図１１に示す放熱保持部材９２と同様の放熱保持部材を設けたものであっても良い。
【０１１７】
その他、実施の形態３の電力変換装置３０２は、実施の形態１，２にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。
【０１１８】
以上のように、実施の形態３の電力変換装置３０２は、第１コイル部品１００が、第１凹部９１内に設けられた放熱保持部材９２により保持されている。かかる放熱保持部材９２が放熱部材の機能を果たすことにより、電力変換装置３０２の部品点数を削減することができる。
【０１１９】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の電力変換装置は、例えば、電気自動車用のＯＢＣ、又は太陽光発電システム用のパワーコンディショナなどに用いることができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  巻線部材、２  貫通孔、３  切欠き部、４ａ，４ｂ  第１端子、５ａ，５ｂ  第１折曲部、６ａ，６ｂ  第２折曲部、７ａ，７ｂ  第２端子、８ａ，８ｂ  第１折曲部、９ａ，９ｂ  第２折曲部、１０  Ｅ型コア、１０ａ  中脚部、１０ｂ，１０ｃ  外脚部、１１  Ｅ型コア、１１ａ  中脚部、１１ｂ，１１ｃ  外脚部、１２  コア、２１  巻線部材、２２  貫通孔、２３  切欠き部、２４ａ，２４ｂ  端子、２５ａ，２５ｂ  第１折曲部、２６ａ，２６ｂ  第２折曲部、２７  Ｅ型コア、２７ａ  中脚部、２７ｂ，２７ｃ  外脚部、２８  Ｅ型コア、２８ａ  中脚部、２８ｂ，２８ｃ  外脚部、２９  コア、３１  筐体、３２  第１半導体素子、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ  第２半導体素子、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ  第３半導体素子、３５  第１凹部、３６  第２凹部、３７  蓋、３８  主回路用プリント基板、３９  入力端子、４０  出力端子、４１  第１キャパシタ、４２  第２キャパシタ、４３  電圧電流検出回路、４４  フォトカプラ、４５  制御回路、５１  深底部、５２ａ，５２ｂ  位置決め部材、５３ａ，５３ｂ  溝部、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ  間隙部、５５  充填剤、５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ  間隙部、６１ａ，６１ｂ  位置決め部材、６２ａ，６２ｂ  溝部、６３ａ，６３ｂ，６３ｃ  間隙部、６４  充填剤、６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ  間隙部、７１  第１整流回路、７２  第１平滑回路、７３  フルブリッジ回路、７４  変圧回路、７５  第２整流回路、７６  第２平滑回路、８１  第３凹部、８２  隔壁部材、８３ａ  深底部、８３ｂ  浅底部、８４ａ，８４ｂ  位置決め部材、８５ａ，８５ｂ  第１溝部、８６ａ，８６ｂ  第２溝部、８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄ，８７ｅ，８７ｆ，８７ｇ  間隙部、８８  充填剤、８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄ，８９ｅ，８９ｆ，８９ｇ，８９ｈ  間隙部、９１  第１凹部、９２  放熱保持部材、９３  ベース面部、９４ａ，９４ｂ  コア保持部、９５ａ，９５ｂ  巻線放熱部、９６ａ，９６ｂ  巻線放熱部、９７  充填剤、１００  第１コイル部品、２００  第２コイル部品、３００，３０１，３０２  電力変換装置、４００  電力変換回路。
【図１Ａ】
2017187478.tif 000003
【図１Ｂ】
2017187478.tif 000004
【図２Ａ】
2017187478.tif 000005
【図２Ｂ】
2017187478.tif 000006
【図３】
2017187478.tif 000007
【図４Ａ】
2017187478.tif 000008
【図４Ｂ】
2017187478.tif 000009
【図４Ｃ】
2017187478.tif 000010
【図５Ａ】
2017187478.tif 000011
【図５Ｂ】
2017187478.tif 000012
【図５Ｃ】
2017187478.tif 000013
【図６】
2017187478.tif 000014
【図７】
2017187478.tif 000015
【図８】
2017187478.tif 000016
【図９Ａ】
2017187478.tif 000017
【図９Ｂ】
2017187478.tif 000018
【図１０】
2017187478.tif 000019
【図１１Ａ】
2017187478.tif 000020
【図１１Ｂ】
2017187478.tif 000021
【図１１Ｃ】
2017187478.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月16日(2018.4.16)
【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】
板状の巻線部材と、前記巻線部材に取り付けられたコアとを有するプレーナ型のコイル部品と、
前記コイル部品が縦置配置にて収容された凹部を有する筐体と、
前記凹部と前記コイル部品間に充填された充填剤と、
を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記コアは焼成品であり、前記コアと前記巻線部材間に前記充填剤が充填されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記巻線部材は、多層基板と、前記多層基板のうちの内部層に設けられたコイルパターンとにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記筐体はダイカスト成形品であり、前記凹部に複数個の前記コイル部品が収容されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
複数個の前記コイル部品のうち、少なくとも１個の前記コイル部品により変圧器が構成されており、かつ、少なくとも１個の前記コイル部品によりリアクトルが構成されていることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記凹部の開口部と対向配置された主回路用プリント基板を備え、
前記コイル部品の端子が前記主回路用プリント基板と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記コイル部品は、前記凹部内に設けられた位置決め部材により前記凹部に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記凹部に複数個の前記コイル部品が収容されており、前記コイル部品間に隔壁部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記コイル部品は、前記凹部内に設けられた放熱保持部材により保持されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項１０】
車載用であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記コイル部品は、前記巻線部品と電気的に接続する端子を有し、
前記端子は、ばね性を有することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【国際調査報告】
2017187478.tif 000023
2017187478.tif 000024
2017187478.tif 000025
2017187478.tif 000026