(57)【要約】【課題】リアクトルを効率よく冷却することができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は、通電により磁束を発生するコイル５１と、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなると共にコイル５１を内部に埋設してなるコア５２と、底面部５３１と底面部５３１の端縁から立設された筒状の側面部５３２とからなると共にコイル５１及びコア５２を内側に収容するリアクトルケース５３とを有するリアクトル５と、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた冷却管３１ｂを有する冷却器３とを備えている。冷却器３の冷却管３１ｂは、リアクトルケース５３の側面部５３２に対して接触する接触冷却面３１０を有する。直交方向Ｚにおける冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の中心位置Ａ１は、直交方向Ｚにおけるリアクトルケース５３の側面部５３２の中心位置Ｂ１と側面部５３２の底面部５３１側の端部位置Ｂ２との間にある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁束を発生するコイルと、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなると共に上記コイルを内部に埋設してなるコアと、底面部と該底面部の端縁から立設された筒状の側面部とからなると共に上記コイル及び上記コアを内側に収容するリアクトルケースとを有するリアクトルと、
内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた冷却管を有する冷却器とを備え、
該冷却器の上記冷却管は、上記リアクトルケースの上記側面部に対してその少なくとも一部が接触する接触冷却面を有し、
上記リアクトルケースの上記底面部に直交する直交方向における上記冷却管の上記接触冷却面の中心位置Ａ１は、上記直交方向における上記リアクトルケースの上記側面部の中心位置Ｂ１と該側面部の上記底面部側の端部位置Ｂ２との間にあることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記直交方向における上記冷却管の上記接触冷却面の上記底面部側の端部位置Ａ２は、上記直交方向における上記リアクトルケースの上記側面部の上記底面部側の上記端部位置Ｂ２と同じであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置において、上記リアクトルケースの上記側面部には、上記冷却管の上記接触冷却面を接触させる被接触面が設けられており、上記接触冷却面と上記被接触面とは、共に平坦な面であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記リアクトルは、上記リアクトルケースの上記底面部から上記コイルの内側を貫通するように立設された中芯部を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記冷却器は、複数の上記冷却管を積層してなり、隣り合う該冷却管同士の間には、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールが配置されており、上記リアクトルケースの上記側面部には、上記冷却器における積層方向の一方の端部に配置された上記冷却管が接触している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】
本発明は、リアクトルを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられるインバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置が知られている。
このような電力変換装置としては、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール、その半導体モジュールを冷却する冷却管、さらに入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成するリアクトル等を備えたものがある。
【０００３】
リアクトルとしては、通電により磁束を発生するコイルと、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなると共にコイルを内部に埋設してなるコアとを有するものがある。リアクトルは、コイルへの通電によりコイル自身が発熱する。そして、コイルの発熱によってリアクトルの温度が上昇すると、作動安定性が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、リアクトルにおけるコイル及びコアを収容するリアクトルケースに半導体モジュールを冷却するための冷却管を接触させた電力変換装置が開示されている。これによれば、コイルの発熱によって温度上昇するリアクトルをリアクトルケースに接触させた冷却管によって冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９８９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の電力変換装置において、リアクトルケースは、底面部とその底面部の端縁から立設された筒状の側面部とからなり、底面部の反対側は、開口していることから熱抵抗が高い。そのため、コイルに発生した熱は、コアを介して熱抵抗の低い（熱伝導の良い）リアクトルケースの底面部及び側面部に伝達される。すなわち、リアクトル全体として見れば、リアクトルケースの底面部側に多くの熱が伝達される。一方、冷却管は、リアクトルケースの側面部における高さ方向の中央部分に接触している。それ故、リアクトルケースの底面部側に伝達された熱に対し、冷却管による冷却が効率よく行われているとは言えなかった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点を鑑みてなされたもので、リアクトルを効率よく冷却することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、通電により磁束を発生するコイルと、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなると共に上記コイルを内部に埋設してなるコアと、底面部と該底面部の端縁から立設された筒状の側面部とからなると共に上記コイル及び上記コアを内側に収容するリアクトルケースとを有するリアクトルと、
内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた冷却管を有する冷却器とを備え、
該冷却器の上記冷却管は、上記リアクトルケースの上記側面部に対してその少なくとも一部が接触する接触冷却面を有し、
上記リアクトルケースの上記底面部に直交する直交方向における上記冷却管の上記接触冷却面の中心位置Ａ１は、上記直交方向における上記リアクトルケースの上記側面部の中心位置Ｂ１と該側面部の上記底面部側の端部位置Ｂ２との間にあることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電力変換装置において、上記リアクトルの上記リアクトルケースの上記側面部には、上記冷却器の上記冷却管の上記接触冷却面の少なくとも一部が接触している。そして、上記直交方向における上記冷却管の上記接触冷却面の中心位置Ａ１は、上記直交方向における上記リアクトルケースの上記側面部の中心位置Ｂ１と該側面部の上記底面部側の端部位置Ｂ２との間にある。
【００１０】
すなわち、冷却機能を最も有効に発揮することができる上記冷却管の上記接触冷却面の上記中心位置Ａ１が上記リアクトルケースの上記側面部における上記中心位置Ｂ１よりも上記底面部側の領域に位置するように、上記冷却管を上記リアクトルケースの上記側面部に接触させている。
【００１１】
そのため、通電によって上記コイルに発生した熱がより多く伝達される上記リアクトルケースの上記底面部側を上記冷却管によって十分に冷却することができる。これにより、上記リアクトルを効率よく冷却することができ、上記コイルの発熱による上記リアクトルの温度上昇を抑制することができる。
【００１２】
このように、本発明によれば、リアクトルを効率よく冷却することができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、電力変換装置の構造を示す上面説明図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。
【図３】実施例１における、冷却器の冷却管とリアクトルケースの側面部との接触部分を示す説明図。
【図４】実施例２における、冷却器の冷却管とリアクトルケースの側面部との接触部分を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、上記電力変換装置としては、例えば、インバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
【００１５】
また、上記直交方向における上記冷却管の上記接触冷却面の上記中心位置Ａ１は、上記直交方向における上記リアクトルケースの上記側面部の上記中心位置Ｂ１と該側面部の上記底面部側の上記端部位置Ｂ２との間にある。
例えば、上記接触冷却面の上記中心位置Ａ１が上記側面部の上記中心位置Ｂ１と上記端部位置Ｂ２との間から外れた位置にある場合には、上記接触冷却面において冷却機能を最も有効に発揮することができる上記中心位置Ａ１が上記側面部における上記中心位置Ｂ１よりも上記底面部側とは反対側の位置又は上記側面部と接触しない位置となる。そのため、上記リアクトルケースの上記底面部側を上記冷却管によって十分に冷却することができないおそれがある。
【００１６】
また、上記直交方向における上記冷却管の上記接触冷却面の上記底面部側の端部位置Ａ２は、上記直交方向における上記リアクトルケースの上記側面部の上記底面部側の上記端部位置Ｂ２と同じであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記リアクトルケースの上記底面部と上記側面部とが合流する部分、すなわち上記底面部から上記側面部に熱が伝達される部分に、上記冷却管の上記接触冷却面を確実に接触させることができると共に、該接触冷却面の全面を上記リアクトルケースの上記側面部に接触させることができる。これにより、上記リアクトルケースの上記底面部側を十分かつ確実に冷却することができ、上記リアクトルの冷却をより一層効率よく行うことができる。
【００１７】
また、上記リアクトルケースの上記側面部には、上記冷却管の上記接触冷却面を接触させる被接触面が設けられており、上記接触冷却面と上記被接触面とは、共に平坦な面であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記冷却管の上記接触冷却面を上記リアクトルケースの上記側面部に対して容易に接触させることができると共に、その接触面積を十分に確保することができる。これにより、上記冷却管による上記リアクトルの冷却効果を高めることができる。
【００１８】
また、上記リアクトルは、上記リアクトルケースの上記底面部から上記コイルの内側を貫通するように立設された中芯部を有することが好ましい（請求項４）。
この場合には、通電によって上記コイルに発生した熱を該コイルの内側にある上記中芯部をも介して上記リアクトルケースの上記底面部に伝達させることができる。これにより、上記冷却管による上記リアクトルの冷却をより一層効率よく行うことができる。
【００１９】
また、上記冷却器は、複数の上記冷却管を積層してなり、隣り合う該冷却管同士の間には、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールが配置されており、上記リアクトルケースの上記側面部には、上記冷却器における積層方向の一方の端部に配置された上記冷却管が接触していることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記冷却器における上記複数の冷却管によって上記半導体モジュールを冷却することができると共に、上記複数の冷却管のうちの１つの冷却管を利用して上記リアクトルの冷却を行うことができる。また、これによって、上記電力変換装置全体として小型化を図ることができる。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１〜図３に示すごとく、通電により磁束を発生するコイル５１と、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなると共にコイル５１を内部に埋設してなるコア５２と、底面部５３１と底面部５３１の端縁から立設された筒状の側面部５３２とからなると共にコイル５１及びコア５２を内側に収容するリアクトルケース５３とを有するリアクトル５と、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた冷却管３１ｂを有する冷却器３とを備えている。
【００２１】
同図に示すごとく、冷却器３の冷却管３１ｂは、リアクトルケース５３の側面部５３２に対してその少なくとも一部が接触する接触冷却面３１０を有し、リアクトルケース５３の底面部５３１に直交する直交方向Ｚにおける冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の中心位置Ａ１は、直交方向Ｚにおけるリアクトルケース５３の側面部５３２の中心位置Ｂ１と側面部５３２の底面部５３１側の端部位置Ｂ２との間にある。
以下、これを詳説する。
【００２２】
図１に示すごとく、電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である電気モータに通電する駆動電力を生成するためのインバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等に適用されるものである。
電力変換装置１は、リアクトル５及び冷却器３を備え、さらに電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２を備えている。
【００２３】
同図に示すごとく、冷却器３は、複数の冷却管３１と、その長手方向Ｘの両端部３１１、３１２において隣り合う冷却管３１同士を連結する複数の連結管３２とを有する。冷却器３は、アルミニウム又はその合金からなる。
冷却管３１は、中空板状に形成されており、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路（図示略）を有する。隣り合う冷却管３１同士の間には、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子やＦＷＤ等のダイオードを内蔵してなる半導体モジュール２が配置されている。
【００２４】
同図に示すごとく、冷却器３の積層方向Ｙの一方の端部（第１端部）３０１に配置された冷却管３１ａには、外部から冷却媒体を導入するための冷媒導入管３３と、外部に冷却媒体を排出するための冷媒排出管３４とが接続されている。
冷却器３は、冷却管３１内の冷媒流路を流通する冷却媒体が発熱した半導体モジュール２の両主面２０１、２０２において熱交換を行うことにより、半導体モジュール２を冷却することができるよう構成されている。
【００２５】
図１、図２に示すごとく、リアクトル５は、通電により磁束を発生するコイル５１と、コイル５１への通電により発生した磁束の磁路を構成するコア５２と、コイル５１及びコア５２を内側に収容するリアクトルケース５３とを有する。
コイル５１は、導体線としての銅線を螺旋状に巻回してなり、円筒状に形成されている。コイル５１は、コア５２の内部に埋設されている。
コア５２は、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂に磁性粉末としての鉄粉を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなる。コア５２は、コイル５１を覆うように、またリアクトルケース５３内を充填するように配設されている。
【００２６】
同図に示すごとく、リアクトルケース５３は、底面部５３１と、底面部５３１の端縁から立設された筒状の側面部５３２とを有し、内側にコイル５１及びコア５２を収容している。リアクトルケース５３は、アルミニウム又はその合金からなる。
リアクトルケース５３には、底面部５３１からコイル５１の内側を貫通するように立設された中芯部５４が設けられている。リアクトルケース５３と中芯部５４とは、一体的に形成されている。
【００２７】
同図に示すごとく、リアクトルケース５３の側面部５３２には、冷却器３における積層方向Ｙのもう一方の端部（第２端部）３０２に配置された冷却管３１ｂが接触している。
具体的には、冷却管３１ｂの一方の主面３１３は、リアクトルケース５３の側面部５３２に対して接触する接触冷却面３１０である。また、リアクトルケース５３の側面部５３２には、冷却管３１の接触冷却面３１０を接触させる被接触面５３３が設けられている。冷却管３１ｂの接触冷却面３１０とリアクトルケース５３の側面部５３２の被接触面５３３とは、共に平坦な面である。そして、冷却管３１ｂは、接触冷却面３１０をリアクトルケース５３の側面部５３２の被接触面５３３に接触させている。
【００２８】
図３に示すごとく、直交方向Ｚにおける冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の中心位置Ａ１は、直交方向Ｚにおけるリアクトルケース５３の側面部５３２の中心位置Ｂ１と側面部５３２の底面部５３１側の端部位置Ｂ２との間にある。
すなわち、冷却管３１ｂは、リアクトルケース５３の側面部５３２における中心位置Ｂ１よりも底面部５３１側の領域に接触している。
【００２９】
本例の電力変換装置１における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１において、リアクトル５のリアクトルケース５３の側面部５３２には、冷却器３の冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の少なくとも一部が接触している。そして、直交方向Ｚにおける冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の中心位置Ａ１は、直交方向Ｚにおけるリアクトルケース５３の側面部５３２の中心位置Ｂ１と側面部５３２の底面部５３１側の端部位置Ｂ２との間にある。
【００３０】
すなわち、冷却機能を最も有効に発揮することができる冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の中心位置Ａ１がリアクトルケース５３の側面部５３２における中心位置Ｂ１よりも底面部５３１側の領域に位置するように、冷却管３１ｂをリアクトルケース５３の側面部５３２に接触させている。
【００３１】
そのため、通電によってコイル５１に発生した熱がより多く伝達されるリアクトルケース５３の底面部５３１側を冷却管３１ｂによって十分に冷却することができる。これにより、リアクトル５を効率よく冷却することができ、コイル５１の発熱によるリアクトル５の温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
また、本例では、リアクトルケース５３の側面部５３２には、冷却管３１ｂの接触冷却面３１０を接触させる被接触面５３３が設けられており、接触冷却面３１０と被接触面５３３とは、共に平坦な面である。そのため、冷却管３１ｂの接触冷却面３１０をリアクトルケース５３の側面部５３２に対して容易に接触させることができると共に、その接触面積を十分に確保することができる。これにより、冷却管３１ｂによるリアクトル５の冷却効果を高めることができる。
【００３３】
また、リアクトル５は、リアクトルケース５３の底面部５３１からコイル５１の内側を貫通するように立設された中芯部５４を有する。そのため、通電によってコイル５１に発生した熱をコイル５１の内側にある中芯部５４をも介してリアクトルケース５３の底面部５３１に伝達させることができる。これにより、冷却管３１ｂによるリアクトル５の冷却をより一層効率よく行うことができる。
【００３４】
また、冷却器３は、複数の冷却管３１を積層してなり、隣り合う冷却管３１同士の間には、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２が配置されており、リアクトルケース５３の側面部５３２には、冷却器３における積層方向Ｙの第２端部３０２に配置された冷却管３１ｂが接触している。そのため、冷却器３における複数の冷却管３１によって半導体モジュール２を冷却することができると共に、複数の冷却管３１のうちの１つの冷却管３１ｂを利用してリアクトル５の冷却を行うことができる。また、これによって、電力変換装置１全体の小型化を図ることができる。
【００３５】
このように、本例によれば、リアクトル５を効率よく冷却することができる電力変換装置１を提供することができる。
【００３６】
（実施例２）
本例は、図４に示すごとく、リアクトルケース５３の側面部５３２に接触させる冷却管３１ｂの位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、直交方向Ｚにおける冷却管３１ｂの接触冷却面３１０の底面部５３１側の端部位置Ａ２は、直交方向Ｚにおけるリアクトルケース５３の側面部５３２の底面部５３１側の端部位置Ｂ２と同じである。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００３７】
本例の場合には、リアクトルケース５３の底面部５３１と側面部５３２とが合流する部分（合流部５３０、図４参照）、すなわち底面部５３１から側面部５３２に熱が伝達される部分に、冷却管３１ｂの接触冷却面３１０を確実に接触させることができると共に、接触冷却面３１０の全面をリアクトルケース５３の側面部５３２に接触させることができる。これにより、リアクトルケース５３の底面部５３１側を十分かつ確実に冷却することができ、リアクトル５の冷却をより一層効率よく行うことができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００３８】
１  電力変換装置
３  冷却器
３１ｂ  冷却管
３１０  接触冷却面
５  リアクトル
５１  コイル
５２  コア
５３  リアクトルケース
５３１  底面部
５３２  側面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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