(57)【要約】  電磁誘導機器の高放熱化が可能でありながら、電磁誘導機器のインダクタンス値の耐久性、耐振性が高い電力変換装置を提供する。また、小型軽量化された電力変換装置を提供する。電力変換装置は、磁性を有する上部コア（４）と下部コア（５）がコイル体（６）を挟んで電磁結合された電磁誘導機器（２）と、電磁誘導機器（２）が搭載された筐体（３）と、筐体（３）と電磁誘導機器（２）との間に充填されたポッティング樹脂材（８）と、上部コア（４）を覆うように電磁誘導機器（２）の上方に配置され、端部が筐体（３）に取り付けられた固定部材（９）とを備え、電磁誘導機器（２）は、固定部材（９）により筐体（３）に固定されている。
2019097574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、
前記電磁誘導機器が搭載された筐体と、
前記筐体と前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、
前記上部コアを覆うように前記電磁誘導機器の上方に配置され、端部が前記筐体に取り付けられた固定部材と、を備え、
前記電磁誘導機器は、前記固定部材により前記筐体に固定されたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ポッティング樹脂材の表面は、前記上部コアと前記下部コアとの突合せ面に対して平行となるように充填されており、
前記電磁誘導機器は、前記突合せ面が前記筐体の底面に対して平行になるように平面的に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ポッティング樹脂材の充填高さは、前記突合せ面より下側の高さまたは前記上部コアと前記コイル体との隙間空間に前記ポッティング樹脂材が充填されない高さに設定されたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記突合せ面が、前記コイル体よりも上方になるように構成された請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記固定部材は、前記電磁誘導機器に荷重を印加するばね部材で構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記上部コアと前記固定部材との間に空間を有し、前記空間が完全に充填される高さまで前記ポッティング樹脂材が充填されたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記固定部材は、前記筐体に固定される固定部と前記ポッティング樹脂材に接触される直線部により構成された段差形状を有することを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記コイル体は、複数の巻線が成形樹脂により包まれて構成され、前記成形樹脂には突起部または凹部が形成されており、
前記上部コアと前記コイル体との隙間空間に面するように前記コイル体の前記突起部または前記凹部が配設されたことを特徴とする請求項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９】
前記上部コアと前記固定部材との間に金属部材からなる放熱板が配置されたことを特徴とする請求項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】
前記電磁誘導機器の上方に配置された前記固定部材の形成領域は、コア形成領域に限定されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記上部コアには穴部が設けられており、
前記穴部は前記コイル体の上方に配置されたことを特徴とする請求項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】
磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、
開口された一面から前記電磁誘導機器を収納する金属ケースと、
前記金属ケースが搭載された筐体と、
前記金属ケースと前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、を備え、
前記電磁誘導機器は、前記金属ケースにより前記筐体に固定されており、前記金属ケースの開口面が、前記筐体の底面に対して垂直方向となるように配置されたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、例えば、モータを駆動源の一つとする電気自動車またはハイブリッド車に搭載され、トランス、リアクトル等により構成されるインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、車載充電器等の電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車またはハイブリッド車に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータまたは車載充電器などの電力変換装置では、電圧の昇圧動作や降圧動作を行う受動部品として電磁誘導機器が搭載されている。この電磁誘導機器は、トランス、リアクトル、チョークコイル等であり、エネルギーの蓄積、放出、または直流電流の平滑化等で使用される。このような電磁誘導機器に関して、小型化もしくは通電時に発生する熱を効率的に放熱できる構造にすることが、電力変換装置を小型化、高効率化する上で非常に重要である。【０００３】
電力変換装置を構成する主要部品であるトランス、リアクトル等の電磁誘導機器を小型化させる手法としては、当該部品の駆動周波数を高周波化させることが有効策として挙げられる。駆動周波数を高めることにより、電磁誘導機器の能力を表す指数であるインダクタンス値（所定の電流が流れる場合に発生する磁束量）を小さくさせることが可能となる。インダクタンス値は、トランス、リアクトルを構成するコイルの巻数の二乗に比例し、コア材の断面積に比例するため、高周波化することにより、トランス、リアクトルの巻数、コア断面積を小さくすることが可能となる。【０００４】
小型化のための高周波化により、特に、コア断面積を小さくする手法を取る際、コア材の熱損失の周波数特性による熱損失増加が顕著となる。さらに、コア断面積を小さくしたことによるコア熱抵抗の増加により、コアの温度上昇が著しく増加する課題が存在する。そのため、トランス、リアクトルの高周波化においては、放熱性を高め、温度上昇を如何に抑制させるかが重要である。【０００５】
トランス、リアクトルを構成するコア材の放熱性を高めることを目的とした電力変換装置としては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１に開示された電力変換装置は、ケース内に植立したリブによって形成された収納空間にトランス及びインダクタ素子を配置している。そして、特許文献１の電力変換装置は、トランス及びインダクタ素子とケース内の収納空間の隙間に放熱性と絶縁性を有した樹脂を充填することで、トランス及びインダクタ素子から発生する熱損失を効率良く冷却器に放熱させる構成である。【０００６】
コアの放熱性を高めるその他の構成としては、例えば特許文献２が挙げられる。特許文献２に開示されたリアクトル装置では、トランス上部を形成する上部コアの上面及び両側面に放熱板を接触させ、トランスをケースの空間内に収納後、放熱板の下端部が浸かるまでポッティング樹脂材を充填する構成である。これにより、特に上部コアにて発生する熱損失を上面の放熱板を介して、ポッティング樹脂材、ケースに効率的に放熱することが可能となる。更に、ポッティング樹脂材の充填量を放熱板の下端部が浸かる高さに制限することで、ポッティング樹脂材の充填量を抑制することができ、コスト低減及び軽量化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３-９４０２３号公報
【特許文献２】特開２０１４-３６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の電力変換装置においては、放熱上必要な高さまで充填樹脂の高さを確保させる必要があり、例えば、コアの突合せ面がポッティング充填樹脂の水面に対して平行なコアを有するトランス、リアクトルの場合、電力変換装置の駆動時ポッティング樹脂の昇温に伴う熱膨張により、コア突合せ面部でコア同士が引き離され、インダクタンス値が低下してしまうという問題があった。トランス、リアクトルのインダクタンス値が低下することにより、電力変換装置としての特性変化、具体的には電力効率の低下、及び構成部品の熱損失増加による温度上昇、更には温度上昇に伴う電力変換装置の破損等の問題に繋がることになる。【０００９】
また、特許文献２のリアクトル装置においては、ポッティング樹脂材の充填高さを上下コアの突合せ面より下部で制限することにより、内部のポッティング樹脂材の熱膨張時におけるコア突合せ面の引き離し力は抑制することができる。しかし、上部コアがポッティング樹脂材に充填されておらず、上面の放熱板により間接的にポッティング樹脂材及びケースに保持されている構成であることから、車両走行時等の振動、衝撃条件で耐振性が確保できずに上部コアが浮く、または破損してしまう問題点があった。【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、トランス、リアクトル等の電力変換装置を構成する電磁誘導機器の高放熱化が可能でありながら、且つ電磁誘導機器のインダクタンス値の耐久性、及びコアの耐振性が高いことを実現できる電力変換装置を提供することを目的とする。また、その結果、小型軽量化された電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る電力変換装置は、磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、前記電磁誘導機器が搭載された筐体と、前記筐体と前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、前記上部コアを覆うように前記電磁誘導機器の上方に配置され、端部が前記筐体に取り付けられた固定部材と、を備え、前記電磁誘導機器は、前記固定部材により前記筐体に固定されたことを特徴とするものである。
また、この発明に係る電力変換装置は、磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、開口された一面から前記電磁誘導機器を収納する金属ケースと、前記金属ケースが搭載された筐体と、前記金属ケースと前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、を備え、前記電磁誘導機器は、前記金属ケースにより前記筐体に固定されており、前記金属ケースの開口面が、前記筐体の底面に対して垂直方向となるように配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の電力変換装置によれば、固定部材により電磁誘導機器が筐体に固定されることにより、電力変換装置の駆動時、ポッティング樹脂の昇温よる熱膨張により、コア突合せ面で上下コアが引き離されインダクタンス値が低下することを抑制することができ、電力変換装置を安定的に駆動させることが可能となる。また、電力変換装置が車両走行時の振動、衝撃条件に曝される場合においても、電磁誘導機器としての耐振性を確保することが可能な電力変換装置を提供することができる。また、ポッティング樹脂材を充填し、筐体接続することにより、コアの放熱性を高めることが可能となり、電力変換装置として小型軽量化、低コスト化が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１における電力変換装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電力変換装置の分解図である。
【図３】図１および図２に示す電力変換装置における電磁誘導機器の分解図である。
【図４】図３に示すコイル体を構成する１次巻線を示す斜視図である。
【図５】図３に示すコイル体を構成する２次巻線を示す斜視図である。
【図６】図１に示す電力変換装置におけるＡ‐Ａ線断面を示す断面図である。
【図７】比較例としての電力変換装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示す電力変換装置におけるＢ‐Ｂ線断面を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１における電力変換装置の全体を示す分解斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における電力変換装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における電磁誘導機器の変形例を示す分解図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における電力変換装置を示す斜視図である。
【図１３】図１２の電力変換装置におけるＣ‐Ｃ線断面を示す断面図である。
【図１４】図１２及び図１３における電力変換装置を構成する固定部材を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における電力変換装置を示す斜視図である。
【図１６】図１５の電力変換装置を構成するトランスモジュールを示す斜視図である。
【図１７】図１６のトランスモジュールにおける分解図である。
【図１８】図１５の電力変換装置におけるＤ‐Ｄ線断面を示す断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態４における電磁誘導機器を示す斜視図である。
【図２０】図１９の電磁誘導機器における分解図である。
【図２１】図１９の電磁誘導機器を搭載した電力変換装置における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１について説明する。
なお、各図面中において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを示す。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における電力変換装置を示す斜視図あり、図２は、図１に示す電力変換装置における分解図である。また、図３は、図１、図２の電力変換装置に搭載される電磁誘導機器の分解図であり、図４は、図３に示すコイル体を構成する１次巻線である。さらにまた、図５は、図３に示すコイル体を構成する２次巻線であり、図６は、図１に示す電力変換装置におけるＡ‐Ａ線断面を示す断面図である。なお、図１、図６において、電力変換装置内に搭載される基板等その他部品に関しては、図示が省略されている。
【００１６】
図１に示すように、電力変換装置１は、電磁誘導機器であるトランス２が筐体３に搭載され、筐体３と筐体３の反対側に存在する蓋がねじ締結等により結合、嵌合され密閉構造体となることで構成される。筐体３の底面においては、金属製のフィン、もしくはパイプ等の流路が設けられ、その中を水、空気等冷却用冷媒が通る冷却器（図示せず）が接続されている。また、筐体３は、アルミダイカスト等の所定の剛性、熱伝導性を有する金属材料の鋳造品、若しくは切削品にて構成されている。
図３に示すように、電磁誘導機器であるトランス２は、閉磁路を構成するＩ型コア４、Ｅ型コア５と、Ｅ型コア５の中脚部５ａを囲むように配置された１次巻線６ａ、２次巻線６ｂを含むコイル体６を備えている。
【００１７】
電磁誘導機器であるトランス２を構成するＩ型コア４とＥ型コア５は、フェライト等の磁性材料により形成され、Ｅ型コア５の中脚部５ａ、側脚部５ｂとＩ型コア４が突合わせられることにより閉磁路が構成される。コイル体６を構成する１次巻線６ａ、２次巻線６ｂは、Ｅ型コア５の中脚部５ａを囲むための中央孔６ａｂ，６ｂｂを有し、例えば規定の電気抵抗率を有する銅の巻線が、所定の巻き数巻回されて構成され、巻線間絶縁板（図示せず）を介して積層されている。また、Ｉ型コア４の上面にはコア用放熱プレート７が放熱グリス（図示せず）を介して装着され、電磁誘導機器であるトランス２として一体化されている。
【００１８】
また、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５においては、コイル体６の中央に設けられた中央孔６ｃにＥ型コア５の中脚部５ａを通しながら相対するＩ型コア４と突き合わされた状態で、コア長手方向に複数回粘着テープ（図示無し）にて巻回され仮固定される。
図２に示すように、電磁誘導機器であるトランス２は、電力変換装置１を構成する筐体３の小部屋壁３ａの内部に平面的に配置された後、小部屋壁３ａと電磁誘導機器であるトランス２の隙間に対してポッティング樹脂材８が充填される。平面的に配置されるとは、Ｉ型コア４とＥ型コア５とが結合されたコア突合せ面１１が、筐体３の底面に対して平行になるように配置される状態を示す。その後、筐体３の突起部３ｂに別途固定された固定部材９がトランス２のコア用放熱プレート７に接触することで、筐体３に対してトランス２は固定される。
【００１９】
電磁誘導機器であるトランス２を構成するコイル体６は、１次巻線６ａ、２次巻線６ｂ、巻線間絶縁板（図示せず）、巻線用放熱プレート６ｄが積層配置され、周囲を成型樹脂６ｅにより成型して包まれる形態で構成されている。この発明の実施の形態１では、最下部から２次巻線６ｂ、巻線間絶縁板、１次巻線６ａ、巻線用放熱プレート６ｄの順番で積層されている。１次巻線６ａと巻線用放熱プレート６ｄとの間には、所定の距離を有する隙間が設けられて積層配置されており、この隙間には成型樹脂６ｅが充填されている。
図４、図５に示すように、１次巻線６ａおよび２次巻線６ｂは、銅、アルミニウム等の金属平板をプレス金型等により打抜いた、断面が矩形であり、且つ平面方向において隣り合う金属間で所定の隙間を有した渦巻き形状の板金により構成されている。巻線の中央には、Ｅ型コア５の中脚部５ａを貫通させるための中央孔６ａｂ、６ｂｂが設けられている。
【００２０】
なお、巻線においては金属平板をプレス金型等で打抜く構成でなく、レーザー加工、エッチング等で成型したものであっても適用可能である。また、１次巻線６ａ、２次巻線６ｂの端子部６ａａ、６ｂａは共に巻線の外周部と内周部に設けられ、板金外周部、及び中央孔の一部を利用して折り曲げることで構成される。巻線間絶縁板（図示せず）は、絶縁性を有した樹脂材料を成型した板であり、裏表両方には突起部（図示せず）が設けられており、巻線間絶縁板に対して１次巻線６ａと２次巻線６ｂを積層する際、各巻線は突起部間の隙間に収納され位置が決まる。
【００２１】
さらに、絶縁板の内周、外周部にも突起部（図示せず）が設けられており、１次巻線６ａ、２次巻線６ｂが巻線間絶縁板に配置された際、各巻線間の沿面距離が所定の数値になるように突起高さが設定されている。巻線用放熱プレート６ｄは、１次巻線６ａ上に積層される際、１次巻線６ａとの間に所定の厚みの樹脂が介在する隙間を設けて配置される。コイル体６は、各部品が積層された状態で所定の熱伝導性、及び絶縁性を有した成型樹脂６ｅによりインサート成型することで一体化される。コイル体６の成型樹脂６ｅに関して、図２の筐体３の凸部３ｃと対面する２次巻線６ｂがポッティング樹脂材８と接触できるように、成型樹脂６ｅから２次巻線６ｂの一部を露出させる形態で成型されている（図示せず）。
【００２２】
巻線用放熱プレート６ｄは、所定の熱伝導性を有したアルミニウム、銅等の金属板をプレス成型により形成され、成型樹脂６ｅから露出する両端箇所においては折り曲げ部６ｄａが設けられている。また、Ｉ型コア４上に配置されるコア用放熱プレート７は、所定の熱伝導性を有したアルミニウム、銅等の金属板をプレス成型により形成され、両端部においては折り曲げ部７ａが設けられている。
電磁誘導機器であるトランス２を筐体３の小部屋壁３ａの内部に格納後、ディスペンサ装置等によりポッティング樹脂材８を充填し、所定の硬化条件にて硬化させ含浸する。１次巻線６ａ、２次巻線６ｂおよびＩ型コア４、Ｅ型コア５と小部屋壁３ａとの隙間に関しては、コイル体６と筐体３の構造により決定される。例えば、コイル体６に位置決め用の樹脂ピンを成型樹脂６ｅで設け、筐体３に樹脂ピンを挿入する為の位置決め用穴を設けることで位置決めを行ってもよい。但し、コイル体６に対してＩ型コア４、Ｅ型コア５が固定されておらず、コア２１が筐体３の底面に接触する構成であってもよい。
【００２３】
なお、ポッティング樹脂材８は、所定の熱伝導性、及び絶縁性を有したシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の材料で構成されている。また、図６に示すように、この発明の実施の形態１の構成において、ポッティング樹脂材８の充填高さは、コイル体６の上部までを完全に充填させない高さ、具体的にはＩ型コア４とポッティング樹脂材８が接触せず、空間２０を有する高さで制約されている。
図６に示すように、筐体３に対して電磁誘導機器であるトランス２が格納され、ポッティング樹脂材８にて充填された後、筐体３の突起部３ｂにねじ１０により固定された固定部材９により、トランス２は筐体３に対して固定される。固定部材９は、筐体３に対して固定される時点で、トランス２を構成するコア用放熱プレート７の上部に対して接触し、所定の荷重が印加されることで固定される。
【００２４】
この発明の実施の形態１における固定部材９は、ステンレス等の金属板をプレス成型により形成されたばね材であり、固定箇所において所定の変位により所定の荷重が印加される部材である。固定部材９は、Ｉ型コア４を覆うようにトランス２の上方に配置されるとともに、その端部が筐体３の突起部３ｂに締結部材であるねじ１０により取り付けられている。そして、電磁誘導機器であるトランス２は、固定部材９により筐体３に固定されている。なお、トランス２の上方に配置された固定部材９の形成領域は、コア２１の形成領域に限定されている。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態１の電力変換装置１では、特に、電磁誘導機器であるトランス２を構成するＩ型コア４、Ｅ型コア５で発生した熱損失を効率的に筐体３、冷却器（図示なし）に放熱させることが可能となり、高放熱化によるトランス２の小型化が実現可能となる。図６に示すように、下部コアであるＥ型コア５で発生した熱は、相対する筐体３を介して冷却器（図示なし）に放熱されると同時に、上部コアであるＩ型コア４で発生した熱に関しては放熱グリス（図示せず）、コア用放熱プレート７、ポッティング樹脂材８、筐体３を介して冷却器に放熱される。このように、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５の其々に対して放熱経路を設けることにより、電磁誘導機器であるトランス２のコア２１から発生される熱損失を効率的に冷却器に放熱することができる。
【００２６】
また、図６に示すように、電磁誘導機器であるトランス２の上部に対して、筐体３に固定された固定部材９により所定の荷重を印加させ続けることにより、電力変換装置１及びトランス２が駆動時、コア２１及び巻線の発熱に伴ってポッティング樹脂材８が昇温することで熱膨張する際、コア突合せ面１１での隙間発生を抑制することが可能となる。つまり、Ｉ型コアとＥ型コア５との間での隙間発生によるトランス２のインダクタンス値の低下を抑制することが可能となり、電力変換装置１としての効率悪化等の特性劣化を防止することが実現可能であり、電力変換装置１の機能を安定させることが可能となる。
また、図６に示すように、ポッティング樹脂材８の充填高さをＩ型コア４とポッティング樹脂材８を接触させず、空間２０を有する高さで制約することにより、コア突合せ面１１での隙間発生の要因となるコイル体６とＩ型コア４の隙間にポッティング樹脂材８が充填されることを防ぎ、ポッティング樹脂材８の熱膨張自体を抑制することが可能となる。これにより、トランス２のインダクタンス値の低下をより確実に抑制することが可能となり、電力変換装置１の機能を更に安定化させることが可能となる。
【００２７】
図７は、比較例による電力変換装置を示す斜視図であり、図８は図７に示す電力変換装置におけるＢ‐Ｂ線断面の断面図である。図７および図８に示すように、比較例による電力変換装置１は、筐体３内に小部屋壁３ａを設置し、その内部にトランス２を立てた状態で格納し、ポッティング樹脂材８にて充填する構造である。図８に示すように、比較例による電力変換装置１は、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５がコア２１‐コイル体６間のポッティング樹脂材８と、コア２１‐筐体３の小部屋壁３ａ間のポッティング樹脂材８により挟まれる構成になっている。そのため、電力変換装置１が駆動し、トランス２が発熱したことによるポッティング樹脂材８の熱膨張により、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５を押さえる荷重が左右両面から加わることで、コア突合せ面１１での引き離し力が発生しない。コア同士に引き離し力が発生しないことから、トランス２のインダクタンス値が低下することがなく、電力変換装置１としての機能を安定することが可能となる。また、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５、及びコイル体６がポッティング樹脂材８を介して筐体３の小部屋壁３ａに接続されていることから、コア２１、及びコイル体６から発生する熱損失がポッティング樹脂材８を介して筐体、冷却器に効率的に放熱することが可能となる効果がある。
【００２８】
しかし、比較例による電力変換装置１は、筐体３に対して、トランス２を縦方向に立てた状態で格納することから、筐体３の高さが大きくなり、その結果、電力変換装置１としての低背化、小型化が実現できないという問題点がある。
この発明の実施の形態１によれば、比較例を示す図７および図８のように、筐体３に対してトランス２を縦方向に立てた状態で配置せず、図６に示すように、筐体３に対してトランス２を平面的に配置させることにより、筐体３としての高さを低減させることが可能となり、電力変換装置１として低背化、及び低背化による小型化が実現可能となる。また、低背小型化による電力変換装置１としての軽量化、及び低コスト化も実現可能となる。さらに、電力変換装置１を低背化にすることが可能になることから、搭載車両におけるレイアウト性の向上、及び省スペース化も可能となる。
【００２９】
また、トランス２上部に対して予め筐体３に固定させた固定部材９を接触させ、所定の荷重を印加させ続けることにより、トランス２を筐体３に対して固定することが可能となり、電力変換装置１が車両走行時の振動または衝撃条件に曝される場合においても、トランス２、電力変換装置１としての強度、耐振性を確保することが実現可能となる。
さらにまた、固定部材９をステンレス等のばね部材により構成することにより、トランス２を構成するコア２１、コア用放熱プレート７などでの寸法バラツキを吸収しながら、所定の荷重を印加させることが可能である。これにより製造時の生産性を向上させることが可能となり、製造段階でのコストを低減することが可能となる。
【００３０】
また、図６に示すように、閉磁路を形成するコア２１を中央で分割し、Ｅ型コア５とＩ型コア４で構成する。ここで、コア２１として、Ｅ型コア５を２個使用するのではなく、一方をＥ型コア５、他方をＩ型コア４で構成する。また、Ｉ型コア４は、筐体３の底面から離れた側である上部に配置する。これにより、コア突合せ面１１の高さ位置を出来るだけ筐体３の底面から離れた高い位置に配置させることが可能となり、それによりポッティング樹脂材８の充填高さ（表面の位置）を、ポッティング樹脂材８の熱膨張によるコア２１の隙間の発生を抑制する範囲において、高く設定することが可能となる。これにより、巻線用放熱プレート６ｄとポッティング樹脂材８、コア用放熱プレート７とポッティング樹脂材８の接触面積を増加させることが可能となり、トランス２の放熱性を更に高めることが可能となる。
【００３１】
ポッティング樹脂材８の充填高さをトランス２が完全に埋まる高さではなく、Ｉ型コア４とポッティング樹脂材８を接触させず、空間２０を有する高さで制約することにより、電力変換装置１の一台あたりに使用するポッティング樹脂材８の使用量を低減させることが可能となり、電力変換装置１として低コスト化が可能となる。さらに、ポッティング樹脂材８の使用量を少なくできることから、軽量化が可能となり、結果として電力変換装置１として軽量化が実現可能となる。
また、ポッティング樹脂材８の充填高さは空間２０を有するものであれば、コイル体６が完全に充填される高さに設定してもよい。コイル体６を構成する巻線用放熱プレート６ｄがポッティング樹脂材８に完全に充填されることで、巻線と巻線用放熱プレート６ｄ間で仮に絶縁破壊が発生した場合であっても、巻線用放熱プレート６ｄと筐体３間で確実に絶縁性を有するポッティング樹脂材８が介在する為、トランス２と筐体３間での絶縁破壊の発生を防止することが可能となる。
【００３２】
また、トランス２を構成するＩ型コア４の上部にコア用放熱プレート７を装着させ、コア用放熱プレート７に対して、ばね材である固定部材９を接触、固定させることにより、コア用放熱プレート７で固定部材９の荷重による発生応力を分散させることが可能となる。その結果、コア２１に対して固定部材９を直接接触させるよりも、コア２１に掛かる応力を低減させることが可能となり、コア２１の破壊を抑制することができ、コア２１およびトランス２の長期信頼性を向上させることが可能となる。また、電力変換装置１としての信頼性も高まる。さらに、コア用放熱プレート７と固定部材９を複合させて使用することにより、トランス２におけるインダクタンス値の低下の抑制と、トランス２の放熱性確保を両立させることが実現できる。
【００３３】
また、コア用放熱プレート７、巻線用放熱プレート６ｄにおいて、両端部に折り曲げ部７ａ、６ｄａを設けることにより、ポッティング樹脂材８の充填高さを低い位置に設定した場合においても、折り曲げ部７ａおよび折り曲げ部６ｄａの長さを調整することにより、コア用放熱プレート７、巻線用放熱プレート６ｄを確実にポッティング樹脂材８に充填させることが可能となる。これにより、コア２１、巻線からの熱損失をコア用放熱プレート７および巻線用放熱プレート６ｄからポッティング樹脂材８に伝熱することが可能となる。さらに、折り曲げ部７ａおよび折り曲げ部６ｄａを設けることで、平面での投影面積を抑制することが可能となり、トランス２としての小型化も実現可能となる。
なお、この発明の実施の形態１では、Ｉ型コア４‐コア用放熱プレート７間に放熱グリスを介在させているが、Ｉ型コア４‐コア用放熱プレート７間での熱抵抗が問題にならない、もしくは別部材により一体化、接合させる等の場合には排除してもよい。
【００３４】
また、この発明の実施の形態１では、コア２１の構成をＥ型コア５とＩ型コア４を使用しており、筐体３に接触する側をＥ型コア５とし、反対側にＩ型コア４を配置しているが、ポッティング樹脂材８の熱膨張によるコア突合せ面１１での引き離し力が小さい場合等では、Ｅ型コア５とＩ型コア４を逆の構成に変更してもよい。また、ＥＩ構成でなく、２個共にＥ型コア５、ＥＥＲ型、ＰＱ型、ＵＵ型等、ポッティング樹脂材８が充填された際の表面方向に対して、平行にコア突合せ面１１を形成させながら閉磁路を構成できるコア形状であれば変更可能である。
【００３５】
なお、この発明の実施の形態１では、ポッティング樹脂材８の充填高さを制約しているが、ポッティング樹脂材８の熱膨張によるコア突合せ面１１での引き離し力が小さい場合、もしくは固定部材９により十分に荷重を印加することができ、コア突合せ面１１での隙間発生を抑制可能である等の場合においては、ポッティング樹脂材８の充填高さを高くしてもよい。
【００３６】
また、この発明の実施の形態１では、コア放熱用にコア用放熱プレート７を配置しているが、コア２１での熱損失が小さく、積極的な放熱が必要ない等の場合では、コア用放熱プレート７を排除して構成してもよい。
【００３７】
なお、この発明の実施の形態１では、トランス２を構成する１次巻線６ａ、２次巻線６ｂを銅、アルミニウム等の金属平板をプレス金型等により打抜いた板金により構成しているが、従来の丸線、平角線を巻回して構成した巻線を使用してもよい。
【００３８】
なお、この発明の実施の形態１では、電力変換装置１を構成する電磁誘導機器をトランス２としているが、リアクトル、チョークコイルであっても適用可能である。
【００３９】
図９は、この発明の実施の形態１における電力変換装置の全体を示す分解斜視図である。図９に示すように、筐体３内にはトランス２の他にフィルタ回路部１２、コンデンサ部１３、リアクトル部１４が搭載され、トランス２及びリアクトル部１４を取り囲む様に筐体３の水路部３ｆが配置されている。水路部３ｆの内部には水路パイプ３ｅから冷却用の流体が供給される。トランス２は筐体３の小部屋領域内に格納された後、ポッティング樹脂材８を充填し硬化される。その後、トランス２の上方に対して、固定部材９を配置して、固定部材９の端部に形成された固定部９ａがねじ１０によって筐体３の突起部３ｂ上に締結されることで、トランス２は筐体３に固定される。
また、図９に示すように、水路部３ｆの上部には、例えば、トランス２の出力電力を外部機器に供給するコンバータ等の電力変換装置１を構成するための複数個のスイッチング素子１９が搭載されている。前述のように、搭載された部品の上部には部品間の配線及び制御を実施する基板部１５が搭載され、各部品の端子と半田付け等により接続される。その後、基板部１５の上部に筐体３と接合される蓋１６が搭載され、ねじ締め等により筐体３と蓋１６は嵌合される。このように構成された電力変換装置１では、主要の発熱部品であるトランス２及びリアクトル部１４を取り囲む様に水路部３ｆが配置されているため、トランス２及びリアクトル部１４より発生した熱損失を両側の水路部３ｆより効率良く放熱することができ、且つスイッチング素子１９も放熱可能であることから、電力変換装置１として小型化、低コスト化が実現可能となる。
【００４０】
図１０は、この発明の実施の形態１における電力変換装置の変形例を示す断面図である。図１０に示すように、この発明の実施の形態１における電力変換装置の変形例においては、コイル体６を構成する成型樹脂６ｅに対して、成型樹脂６ｅの形状を変更して突起部６ｅａが形成されている。図１０に示すように、成型樹脂６ｅに突起部６ｅａを形成することにより、コイル体６の表面に突起部６ｅａまたはこの突起部６ｅａから構成された凹部２２を設け、Ｉ型コア４とコイル体６との空間２０に面するように、コイル体６の突起部６ｅａを配設する。このように構成することにより、ポッティング樹脂材８を充填する際、充填段階で溢れたポッティング樹脂材８がコイル体６を乗り越えてＩ型コア４‐コイル体６間の空間２０に充填されることを防止する効果を得ることが出来る。この発明の実施の形態１における電力変換装置の変形例では、空間２０において、より確実に充填を防止できることから、トランス２としてのインダクタンス低下をより確実に防止することが可能となる。
【００４１】
また、図１１は、この発明の実施の形態１における電磁誘導機器の変形例を示す分解図である。図１１に示すように、この発明の実施の形態１においては、トランス２を構成するＩ型コア４、Ｅ型コア５が分割された構成の場合でも適用可能である。この場合、コア用放熱プレート７を放熱グリス、接着剤等を介してコア２１に装着させることにより、分割された其々のコア２１での高さ寸法公差から発生する高さズレを吸収させることができ、分割されたコア２１其々に固定部材９からの所定の荷重を確実に印加させることが可能となる。なお、分割されるコア２１に関しては、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５の両方が分割される必要はなく、いずれか一方だけが分割されている場合であっても適用可能である。
【００４２】
なお、この発明の実施の形態１において、コア用放熱プレート７には折り曲げ部７ａを設けているが、コア２１の放熱上、折り曲げ部７ａをポッティング樹脂材８に含浸させる必要が無い場合、折り曲げ部７ａを排除して、ストレート形状等その他の形状にしても適用可能である。
【００４３】
また、この発明の実施の形態１において、固定部材９は固定部９ａを２ヶ所設けた両端固定のばね部材として構成したが、トランス２を所定の荷重印加で固定できるのであれば、例えば片側固定のばね等、別形状であっても適用可能である。
【００４４】
実施の形態２．
図１２は、この発明の実施の形態２による電力変換装置を示す斜視図であり、図１３は、図１２の電力変換装置におけるＣ‐Ｃ線断面を示す分解図である。また、図１４は、図１２及び図１３における電力変換装置を構成する固定部材を示す斜視図である。なお、図１２において、電力変換装置内に搭載された基板等その他部品に関しては省略されている。
この発明の実施の形態２における電力変換装置１は、トランス２を固定する固定部材９がトランス２と接触しておらず、固定部材９は、ポッティング樹脂材８を介してトランス２の上方に配置されている。また、この発明の実施の形態２による電力変換装置１において、ポッティング樹脂材８は、トランス２を含め固定部材９が含浸する高さまで充填されている。この発明の実施の形態２においては、電磁誘導機器であるトランス２等その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００４５】
図１２、図１３に示すように、トランス２が電力変換装置１を構成する筐体３の小部屋壁３ａ内に平面的に（コア突合せ面１１が、筐体３の底面に対して平行になるように）配置された後、固定部材９が筐体３の突起部３ｂに搭載され、両端の固定部９ａがねじ１０により締結固定される。なお、固定部材９の直線部９ｂが配置される領域は、コア用放熱プレート７上であり、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５が搭載される領域程度に限定されている（巻線用放熱プレート６ｄ上には配置されない）。筐体３に対して固定された固定部材９とトランス２との間には、所定の隙間が設けられる構成である。その後、ポッティング樹脂材８を固定部材９とトランス２間の隙間内が完全に充填される高さまで充填し、所定の硬化条件にて加熱硬化されることで、トランス２は筐体３と固定部材９に挟まれた状態でポッティング樹脂材８および固定部材９により筐体３に対して固定される。
【００４６】
図１４に示すように、トランス２を固定する固定部材９は、所定の剛性を有した鉄、ステンレス等の金属板から構成されており、金属板のプレス成型により形成される。また、固定部材９は、筐体３の突起部３ｂに搭載され固定される固定部９ａと、トランス２の上部に所定の隙間を設けて配置され、ポッティング樹脂材８により含浸される直線部９ｂに分けられるように曲げ加工を施されて形成される。
【００４７】
このように構成されたこの発明の実施の形態２の電力変換装置１では、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、トランス２と固定部材９との間にポッティング樹脂材８が完全に充填される高さまで充填される構成であるため、コア突合せ面１１での隙間が発生することを防止することが実現可能となる。特に、Ｉ型コア４がＩ型コア４‐コイル体６間のポッティング樹脂材８と、コア用放熱プレート７‐固定部材９間のポッティング樹脂材８とにより挟まれる構成になるため、電力変換装置１が駆動し、トランス２が発熱したことによるポッティング樹脂材８の熱膨張により上下両側からＩ型コア４を押さえる荷重が加わる。これにより、Ｉ型コア４が、上方向に引き離され、コア突合せ面１１での隙間が発生することを防止することが実現可能となる。そのため、トランス２のインダクタンス値が低下することがなく、電力変換装置１としての機能を安定することが実現可能となる。
【００４８】
また、ポッティング樹脂材８の充填高さを固定部材９の直線部９ｂが含浸する高さまで充填することから、トランス２はポッティング樹脂材８に対して完全充填される構成となり、コア用放熱プレート７とポッティング樹脂材８、及び巻線用放熱プレート６ｄとポッティング樹脂材８との接触（放熱）面積が実施の形態１に対してよりも増加する。これにより、さらにコア２１、巻線での放熱性を向上させることができ、トランス２としてさらに小型化させることができる。また、トランス２の小型化により、電力変換装置１としても小型化、軽量化、低コスト化が実現可能となる。
【００４９】
また、固定部材９をトランス２に直接接触させずに固定させる構成であるため、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５に発生する応力をさらに大幅に低減させることが可能となり、コア破損等の故障確率を下げることが可能となり、電力変換装置１としての信頼性を高めることができる。
【００５０】
また、図１４に示すように、固定部材９を固定部９ａ、直線部９ｂで分れるように高さとしての段差を設け、直線部９ｂのみポッティング樹脂材８に充填させることにより、筐体３の突起部３ｂのねじ締結用のねじ穴内にポッティング樹脂材８が侵入することを防止させることが可能となり、製造段階での生産性向上、及び製造コストを低減させることが実現可能となる。
【００５１】
また、固定部材９の直線部９ｂが配置される領域をトランス２の投影面全体ではなく、コア用放熱プレート７上であり、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５が搭載される領域程度に限定することにより、固定部材９の体積を必要最低限に抑制することができ、重量増加抑制、及びコストを抑制させることが可能となる。
【００５２】
なお、この発明の実施の形態２では、固定部材９とコア用放熱プレート７の２つの金属部材を使用しているが、コア２１での熱損失が問題にならない程度の場合は、コア用放熱プレート７の機能を固定部材９に統合させ、コア用放熱プレート７を排除させることも可能である。この場合、トランス２としての構成部品を減らすことが可能となり、さらなる低背小型化、及び軽量化、低コスト化が実現可能となる。
【００５３】
実施の形態３.
図１５は、この発明の実施の形態３における電力変換装置を示す斜視図であり、図１６は、図１５の電力変換装置を構成するトランスモジュールを示す斜視図である。また、図１７は、図１６のトランスモジュールの分解図であり、図１８は、図１５の電力変換装置におけるＤ‐Ｄ線断面を示す断面図である。なお、図１５において、電力変換装置内に搭載された基板等その他の部品に関しては省略されている。この発明の実施の形態３の電力変換装置を構成するトランス２は、予めケース１８に格納され、ポッティング樹脂材８により充填されたトランスモジュール１７として構成されており、そのトランスモジュール１７が筐体３に搭載され固定されている。
【００５４】
図１６、図１７に示すように、トランス２は、予めケース１８に格納された後、ポッティング樹脂材８により充填されることにより、ケース１８に固定、一体化されることでトランスモジュール１７として構成されている。なお、トランス２は、ケース１８に対して治具、若しくはトランス２を構成するコイル体６の成型樹脂６ｅに設けられた位置決めピン（図示せず）を、別途、ケース１８に設けられた位置決め穴（図示せず）に挿入することにより、ケースに対して位置が決定される。尚、ケース１８は、アルミダイカスト等の所定の剛性、熱伝導性を有する金属材料の鋳造品、若しくは切削品にて構成されている。なお、トランス２のコイル体６を構成する１次巻線用の端子部６ａａ、２次巻線用の端子部６ｂａは、ケース１８の開口部１８ｂから引き出され、ケース１８に対して所定の距離を確保される形態で構成されている。なお、この発明の実施の形態３におけるトランス２では、コア用放熱プレート７、及び巻線用放熱プレート６ｄを設けずに構成されている。
【００５５】
事前に構成されたトランスモジュール１７を筐体３底面に放熱グリス（図示せず）を介して配し、トランスモジュール１７を構成するケース１８に設けられた固定部１８ａを筐体３に対してねじ１０により締結固定することで筐体３に固定される。尚、搭載されるトランスモジュール１７のケース１８の開口部１８ｂは、筐体３の底面に対して垂直方向になるように配置され、筐体３に固定される。
【００５６】
図１８に示すように、この発明の実施の形態３の電力変換装置１では、トランス２を構成するＩ型コア４、Ｅ型コア５が共にコア２１‐コイル体６間のポッティング樹脂材８、及びケース１８-コア２１間のポッティング樹脂材８に挟まれる構成である。このような構成により、電力変換装置１が駆動し、トランス２が発熱したことによるポッティング樹脂材８の熱膨張により上下両側からコア２１を押さえる荷重が加わることで、コア突合せ面１１での隙間が発生することを防止することが実現可能となる。そのため、このように構成されたこの発明の実施の形態３の電力変換装置１では、実施の形態１、実施の形態２と同様の効果を奏すると共に、トランス２のインダクタンス値が低下することがなく、電力変換装置１としての機能を安定することが実現可能となる。
【００５７】
また、ケース１８の開口部１８ｂを筐体３の底面に対して垂直方向になるように配置していることから、筐体３の底面に対して平面的に配置されたＩ型コア４、Ｅ型コア５其々の対面にケース１８の壁を存在させることが出来、且つケース１８をアルミダイカスト等、所定の熱伝導性を有する金属材料により構成していることから、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５から発生した熱損失をポッティング樹脂材８、ケース１８を介して、筐体３、冷却器に効率的に放熱することが可能となる。トランス２としての放熱性を向上させることが出来ることから、トランス２、電力変換装置１として小型化、軽量化、低コスト化が実現可能となる。
【００５８】
また、この発明の実施の形態３では、ケース１８を用いてトランスモジュール１７を構成していることから、ケース１８が固定部材として機能することで、トランス２のインダクタンス値の低下防止を実現できながら、トランス２の放熱性、耐振性確保を両立させることが実現可能となる。
【００５９】
また、トランス２は、ケース１８内に格納後、ポッティング樹脂材８により充填され、トランスモジュール１７として一体化されており、且つトランスモジュール１７が筐体３に対して締結固定されることから、耐振性を十分に確保することが実現可能となり、電力変換装置１としての信頼性も高まる。
【００６０】
また、トランス２のコイル体６を構成する１次巻線用の端子部６ａａ、２次巻線用の端子部６ｂａをケース１８の開口部１８ｂから引き出し、ケース１８に対して所定の距離を確保させる様に構成することで、トランス２とケース１８の電気的絶縁を確実に実施でき、電力変換装置１としての機能を安定化させることが出来る。
【００６１】
なお、図示はしていないが、トランス２を構成するコイル体６に関して、ケース１８の壁面と対面する１次巻線６ａ、２次巻線６ｂがポッティング樹脂材８と接触できる様、成型樹脂６ｅから１次巻線６ａ、２次巻線６ｂの一部を露出させる形態で構成することにより、各巻線から発生した熱損失をポッティング樹脂材８、ケース１８を介して、筐体３、冷却器に効率良く放熱させることが可能となることから、実施の形態１、実施の形態２における巻線用放熱プレート６ｄを排除することが可能となり、部品点数削減、及び軽量化、低コスト化が実現可能となる。また、図示はしていないが、１次巻線６ａ、２次巻線６ｂに対面するケース１８の壁面部のみ凸部を設けて、各巻線部に壁面を近づける形状とすることで、巻線‐ケース１８間のポッティング樹脂材８の厚みを低減させることができ、巻線の放熱性を更に高めることが可能となる。
【００６２】
なお、この発明の実施の形態３では、ケース１８と筐体３との間に放熱グリスを介して接合させているが、これによりケース１８‐筐体３間の接触面での密着性を向上させることが可能となり、トランス２としての放熱性を向上させることが可能となる。なお、接触面での熱抵抗が問題にならない場合、若しくはケース１８と筐体３にて電気的に接続させたい場合等では、グリスを排除して構成しても適用可能である。
【００６３】
また、この発明の実施の形態３では、ケース１８を筐体３とは別部品にて構成しているが、ケース１８の機能を筐体３に統合させて構成することも適用可能である。この場合、ケース１８が無くなることで、部品点数を少なくすることができ、電力変換装置１として、低コスト化、軽量化が実現可能となる。
【００６４】
実施の形態４.
図１９は、この発明の実施の形態４における電力変換装置を構成する電磁誘導機器を示す斜視図であり、図２０は、図１９の電磁誘導機器であるトランスの分解図である。また、図２１は、図１９の電磁誘導機器を搭載した電力変換装置における断面図である。なお、図１９において電力変換装置を構成する筐体、基板等その他部品に関しては省略されている。
図１９、図２０に示すように、この発明の実施の形態４の電力変換装置１を構成するトランス２は、構成部品であるＩ型コア４およびコア用放熱プレート７において、それぞれ穴部４ａおよび貫通穴部７ｂを有している点で実施の形態１、実施の形態２と異なる。なお、実施の形態４のその他の構成については、実施の形態１、実施の形態２と同様である。
【００６５】
図１９、図２０に示すように、この発明の実施の形態４は、トランス２を構成するＩ型コア４において、Ｉ型コア４を貫通する穴部４ａが設けられ成型されている。また、Ｉ型コア４の上部に配置されるコア用放熱プレート７においても、穴部４ａの上部に対応して貫通穴部７ｂが設けられ成型されている。
【００６６】
以上のように、この発明の実施の形態４のトランス２を有する電力変換装置１では、例えば図２１に示すように、実施の形態１と同様の構成にてポッティング樹脂材８に充填、固定部材９にて筐体３に固定される。図２１に示すように、Ｉ型コア４に対して貫通された穴部４ａを設けることにより、コイル体６と対面する投影面積を実施の形態１の場合に対して低減させることが可能となるため、ポッティング樹脂材８をＩ型コア４とコイル体６間の空間部に充填した場合においても、ポッティング樹脂材８の熱膨張によるコア突合せ面１１での引き離し力を抑制することが可能となり、且つ発生した応力を穴部４ａ、貫通穴部７ｂを通って外部空間に解放させることが可能となる。そのため、ポッティング樹脂材８の充填高さを増加させることが可能となり、トランス２を構成するコア用放熱プレート７とポッティング樹脂材８、及び巻線用放熱プレート６ｄとポッティング樹脂材８との接触面積が増加されるため、トランス２としてさらに放熱性を高めることができ、トランス２として小型化、軽量化、低コスト化が実現可能となる。また、トランス２の小型化による電力変換装置１としての小型化、軽量化、低コスト化が実現可能となる。
【００６７】
また、ポッティング樹脂材８の熱膨張によるコア突合せ面１１での引き離し力を抑制することが可能となることから、固定部材９としての押え荷重を低減させることが出来、設計の自由度増加、及びコスト低減が実現可能となる。
【００６８】
なお、図２１では実施の形態１と同様な構造にて構成しているが、実施の形態２の様な固定部材９をトランス２に接触させない構成においても適用可能である。
【００６９】
また、この発明の実施の形態４において、対面するＩ型コア４とコイル体６との投影面積を低減する構造として、Ｉ型コア４に穴部４ａを設ける構成としたが、穴部４ａに限らず、対面するコアとコイル体６との投影面積を低減させることが出来れば、別形状で構成しても適用可能である。
【００７０】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、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、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  電力変換装置、２  トランス、３  筐体、４  Ｉ型コア、５  Ｅ型コア、６  コイル体、６ａ  １次巻線、６ｂ  ２次巻線、６ｄ  巻線用放熱プレート、７  コア用放熱プレート、８  ポッティング樹脂材、９  固定部材、１０  ねじ、１１  コア突合せ面、１２  フィルタ回路部、１３  コンデンサ部、１４  リアクトル部、１５  基板部、１６  蓋、１７  トランスモジュール、１８  ケース、１９  スイッチング素子、２０  空間、２１  コア、２２  凹部
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【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】
磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、
前記電磁誘導機器が搭載された筐体と、
前記筐体と前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、
前記上部コアを覆うように前記電磁誘導機器の上方に配置され、端部が前記筐体に取り付けられた固定部材と、を備え、
前記電磁誘導機器は、前記固定部材により前記筐体に固定されたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ポッティング樹脂材の表面は、前記上部コアと前記下部コアとの突合せ面に対して平行に形成されており、
前記電磁誘導機器は、前記突合せ面が前記筐体の底面に対して平行になる状態に平面的に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ポッティング樹脂材の充填高さは、前記突合せ面より下側の高さまたは前記上部コアと前記コイル体との間に隙間空間を有する高さに設定されたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記突合せ面が、前記コイル体よりも上方に構成された請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記固定部材は、前記電磁誘導機器に荷重を印加するばね部材で構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記上部コアと前記固定部材との間に空間を有し、前記空間が完全に充填される高さまで前記ポッティング樹脂材が充填されたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記固定部材は、前記筐体に固定される固定部と前記ポッティング樹脂材に接触される直線部により構成された段差形状を有することを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記コイル体は、複数の巻線が成形樹脂により包まれて構成され、前記成形樹脂には突起部または凹部が形成されており、
前記上部コアと前記コイル体との前記隙間空間に面するように前記コイル体の前記突起部または前記凹部が配設されたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記上部コアと前記固定部材との間に金属部材からなる放熱板が配置されたことを特徴とする請求項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】
前記電磁誘導機器の上方に配置された前記固定部材の形成領域は、コア形成領域に限定されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記上部コアには穴部が設けられており、
前記穴部は前記コイル体の上方に配置されたことを特徴とする請求項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】
磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、
開口された一面から前記電磁誘導機器を収納する金属ケースと、
前記金属ケースが搭載された筐体と、
前記金属ケースと前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、を備え、
前記電磁誘導機器は、前記金属ケースにより前記筐体に固定されており、前記金属ケースの開口面が、前記筐体の底面に対して垂直方向に配置されたことを特徴とする電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明に係る電力変換装置は、磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、前記電磁誘導機器が搭載された筐体と、前記筐体と前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、前記上部コアを覆うように前記電磁誘導機器の上方に配置され、端部が前記筐体に取り付けられた固定部材と、を備え、前記電磁誘導機器は、前記固定部材により前記筐体に固定されたことを特徴とするものである。
また、この発明に係る電力変換装置は、磁性を有する上部コアと下部コアがコイル体を挟んで電磁結合された電磁誘導機器と、開口された一面から前記電磁誘導機器を収納する金属ケースと、前記金属ケースが搭載された筐体と、前記金属ケースと前記電磁誘導機器との間に充填されたポッティング樹脂材と、を備え、前記電磁誘導機器は、前記金属ケースにより前記筐体に固定されており、前記金属ケースの開口面が、前記筐体の底面に対して垂直方向に配置されたことを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明の電力変換装置によれば、固定部材により電磁誘導機器が筐体に固定されることにより、電力変換装置の駆動時、ポッティング樹脂の昇温による熱膨張により、コア突合せ面で上下コアが引き離されインダクタンス値が低下することを抑制することができ、電力変換装置を安定的に駆動させることが可能となる。また、電力変換装置が車両走行時の振動、衝撃条件に曝される場合においても、電磁誘導機器としての耐振性を確保することが可能な電力変換装置を提供することができる。また、ポッティング樹脂材を充填し、筐体接続することにより、コアの放熱性を高めることが可能となり、電力変換装置として小型軽量化、低コスト化が実現可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、図６に示すように、電磁誘導機器であるトランス２の上部に対して、筐体３に固定された固定部材９により所定の荷重を印加させ続けることにより、電力変換装置１及びトランス２が駆動時、コア２１及び巻線の発熱に伴ってポッティング樹脂材８が昇温することで熱膨張する際、コア突合せ面１１での隙間発生を抑制することが可能となる。つまり、Ｉ型コア４とＥ型コア５との間での隙間発生によるトランス２のインダクタンス値の低下を抑制することが可能となり、電力変換装置１としての効率悪化等の特性劣化を防止することが実現可能であり、電力変換装置１の機能を安定させることが可能となる。
また、図６に示すように、ポッティング樹脂材８の充填高さをＩ型コア４とポッティング樹脂材８を接触させず、空間２０を有する高さで制約することにより、コア突合せ面１１での隙間発生の要因となるコイル体６とＩ型コア４の隙間にポッティング樹脂材８が充填されることを防ぎ、ポッティング樹脂材８の熱膨張自体を抑制することが可能となる。これにより、トランス２のインダクタンス値の低下をより確実に抑制することが可能となり、電力変換装置１の機能を更に安定化させることが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図７は、比較例による電力変換装置を示す斜視図であり、図８は図７に示す電力変換装置におけるＢ‐Ｂ線断面の断面図である。図７および図８に示すように、比較例による電力変換装置１は、筐体３内に小部屋壁３ａを設置し、その内部にトランス２を立てた状態で格納し、ポッティング樹脂材８にて充填する構造である。図８に示すように、比較例による電力変換装置１は、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５がコア２１‐コイル体６間のポッティング樹脂材８と、コア２１‐筐体３の小部屋壁３ａ間のポッティング樹脂材８により挟まれる構成になっている。そのため、電力変換装置１が駆動し、トランス２が発熱したことによるポッティング樹脂材８の熱膨張により、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５を押さえる荷重が左右両面から加わることで、コア突合せ面１１での引き離し力が発生しない。コア同士に引き離し力が発生しないことから、トランス２のインダクタンス値が低下することがなく、電力変換装置１としての機能を安定することが可能となる。また、Ｉ型コア４、Ｅ型コア５、及びコイル体６がポッティング樹脂材８を介して筐体３の小部屋壁３ａに接続されていることから、コア２１、及びコイル体６から発生する熱損失がポッティング樹脂材８を介して筐体３、冷却器に効率的に放熱することが可能となる効果がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
実施の形態２．
図１２は、この発明の実施の形態２による電力変換装置を示す斜視図であり、図１３は、図１２の電力変換装置におけるＣ‐Ｃ線断面を示す断面図である。また、図１４は、図１２及び図１３における電力変換装置を構成する固定部材を示す斜視図である。なお、図１２において、電力変換装置内に搭載された基板等その他部品に関しては省略されている。
この発明の実施の形態２における電力変換装置１は、トランス２を固定する固定部材９がトランス２と接触しておらず、固定部材９は、ポッティング樹脂材８を介してトランス２の上方に配置されている。また、この発明の実施の形態２による電力変換装置１において、ポッティング樹脂材８は、トランス２を含め固定部材９が含浸する高さまで充填されている。この発明の実施の形態２においては、電磁誘導機器であるトランス２等その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【国際調査報告】
2019097574.tif 000024
2019097574.tif 000025
2019097574.tif 000026
2019097574.tif 000027