(57)【要約】【課題】空冷による冷却性能に優れた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、一次コイルと二次コイルとを有するトランス２と、トランス２の一次コイル側に接続された第１回路部３と、トランス２の二次コイル側に接続された第２回路部４と、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４を内側に配置した筐体５と、を備えている。筐体５の内側には、筐体５の外部と繋がる空気流路６が、下側開口部６１と上側開口部６２との間に、上下方向に形成されている。空気流路６には、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４の少なくとも一つが配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルとを有するトランス（２）と、
該トランス（２）の上記一次コイル側に接続された第１回路部（３）と、
上記トランス（２）の上記二次コイル側に接続された第２回路部（４）と、
上記トランス（２）、上記第１回路部（３）、及び上記第２回路部（４）を内側に配置した筐体（５）と、を備え、
該筐体（５）の内側には、該筐体（５）の外部と繋がる空気流路（６）が、下側開口部（６１）と上側開口部（６２）との間に、上下方向に形成されており、
上記空気流路（６）には、上記トランス（２）、上記第１回路部（３）、及び上記第２回路部（４）の少なくとも一つが配置されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記空気流路（６）は、水平方向の全周が囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置（１）。
【請求項３】
上記筐体（５）は、上記トランス（２）、上記第１回路部（３）、及び上記第２回路部（４）を搭載したベースプレート（５１）と、該ベースプレート（５１）に固定されて、上記トランス（２）、上記第１回路部（３）、及び上記第２回路部（４）を覆うカバー（５２）とからなり、上記空気流路（６）は、上記ベースプレート（５１）の一部と上記カバー（５２）の一部とによって水平方向の全周が囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置（１）。
【請求項４】
上記トランス（２）は、上記空気流路（６）に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
【請求項５】
上記空気流路（６）を囲む流路壁部（５１２）の一部は、上記トランス（２）を位置決めする位置決め部としても機能するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置（１）。
【請求項６】
上記空気流路（６）には、上記トランス（２）、上記第１回路部（３）、及び上記第２回路部（４）が配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の電力変換装置（１）。
【請求項７】
上記第１回路部（３）及び上記第２回路部（４）の少なくとも一方を制御する制御回路を有する回路基板（１１）を備え、該回路基板（１１）は、上記空気流路（６）に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
【請求項８】
上記空気流路（６）の下端面と上端面とにそれぞれ下壁部（５２４）と上壁部（５２５）とが設けてあり、上記下壁部（５２４）と上記上壁部（５２５）とにそれぞれ複数の孔部（６１１、６２１）を設置しており、上記下側開口部（６１）及び上記上側開口部（６２）は、それぞれ上記複数の孔部（６１１、６２１）によって構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
【請求項９】
上記空気流路（６）の下端面と上端面とは、下壁部（５２４）と上壁部（５２５）とによってそれぞれ閉塞されており、上記下側開口部（６１）及び上記上側開口部（６２）は、上記カバー（５２）における上記ベースプレート（５１）と反対側の面における上端部と下端部とにおいてそれぞれ水平方向へ向かって開口していることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置（１）。
【請求項１０】
上記ベースプレート５１の下端部と上端部とには、上記搭載面（５１１）側に立設した下端突出板部（５１３）と上端突出板部（５１４）とが設けてあり、上記下端突出板部（５１３）及び上記上端突出板部（５１４）は、それぞれ上記カバー（５２）との間に隙間を設けており、各隙間をそれぞれ上記下側開口部（６１）及び上記上側開口部（６２）としていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスを備えた電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されているように、ベースプレートに搭載した電力変換回路をカバーによって覆った構造のものがある。カバーは、電力変換回路を、水やその他の異物から保護するために設けてある。
その一方で、電力変換装置は、駆動時においてトランスを含めた各種部品が発熱するため、この熱を放熱する必要がある。そして、電力変換装置の構成部品の冷却は、空冷方式にて行うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８０５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トランス等の発熱部品がカバーで覆われている場合、発熱部品をカバーの外から空冷することとなり、その冷却効率を向上させることが困難である。また、単にカバーの内部に空気を流したとしても、発熱部品の熱がカバーの内側空間にこもるため、発熱部品の冷却を効率よく行うことが困難である。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、空冷による冷却性能に優れた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】
【０００６】
本発明の一態様は、一次コイルと二次コイルとを有するトランスと、
該トランスの上記一次コイル側に接続された第１回路部と、
上記トランスの上記二次コイル側に接続された第２回路部と、
上記トランス、上記第１回路部、及び上記第２回路部を内側に配置した筐体と、を備え、
該筐体の内側には、該筐体の外部と繋がる空気流路が、下側開口部と上側開口部との間に、上下方向に形成されており、
上記空気流路には、上記トランス、上記第１回路部、及び上記第２回路部の少なくとも一つが配置されていることを特徴とする電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置は、筐体の外部と繋がる空気流路を筐体の内側に備え、該空気流路に、トランス、第１回路部、及び第２回路部の少なくとも一つが配置されている。これにより、筐体内の発熱部を空冷することができる。
そして、空気流路は、下側開口部と上側開口部との間に、上下方向に形成されている。これにより、下側開口部から導入された空気が、空気流路を通って上昇し、上側開口部から筐体の外へ排出される。この間に、筐体内の発熱部（トランス、第１回路部、第２回路部の少なくとも一つ）を空気によって冷却することができる。すなわち、空気流路における空気は、発熱部との間で熱交換をすることで、温度上昇する。高温となった空気は、上昇気流を生じ、自然に空気流路を上昇して上側開口部へ向かい、空気流路から排出される。これに伴い、下側開口部から外部の空気が空気流路に導入され、同様に上昇気流となって上側開口部から排出される。この煙突効果による連続した空気の流れによって、自然に、電力変換装置における発熱部の冷却を効率的に行うことができる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、空冷による冷却性能に優れた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】
【０００９】
【図１】実施例１における、電力変換装置の斜視図。
【図２】実施例１における、電力変換装置の一部断面正面図。
【図３】実施例１における、電力変換装置の下面図。
【図４】図３のIV−IV線矢視断面。
【図５】実施例２における、電力変換装置の下面図。
【図６】実施例３における、電力変換装置の斜視図。
【図７】実施例３における、電力変換装置の一部断面正面図。
【図８】実施例４における、電力変換装置の一部断面正面図。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面。
【図１０】実施例５における、電力変換装置の斜視図。
【図１１】図１０のXI−XI線矢視断面。
【図１２】実施例６における、電力変換装置の斜視図。
【図１３】実施例６における、電力変換装置の一部断面正面図。
【図１４】実施例７における、電力変換装置の水平面による断面図。
【図１５】実施例７における、電力変換装置の一部断面正面図。
【図１６】実施例８における、電力変換装置の鉛直面による断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記空気流路には、上述のように、トランス、第１回路部、及び第２回路部の少なくとも一つが配置されているが、これらは、その全体が空気流路に配置されていても、一部分が空気流路に配置されていてもよい。
また、上記空気流路は、水平方向の全周が囲まれていることが好ましい（請求項２）。この場合には、空気流路内において煙突効果による上昇気流が形成されやすくなる。これにより、空気流路に配された発熱部の空冷を一層効率的に行うことができる。また、空気流路に配された発熱部を、水や異物から保護しやすくなる。なお、上記水平方向の全周とは、空気流路が水平方向の全周にわたって完全に囲まれている状態以外にも、全周の大部分が囲まれている場合も含む。すなわち、上記の効果が充分に得られる程度に、空気流路に対して水平方向の全周のうち一部が部分的に開放された状態をも含む。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
上記電力変換装置の実施例につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、一次コイルと二次コイルとを有するトランス２と、トランス２の一次コイル側に接続された第１回路部３と、トランス２の上記二次コイル側に接続された第２回路部４と、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４を内側に配置した筐体５と、を備えている。
【００１２】
筐体５の内側には、筐体５の外部と繋がる空気流路６が、下側開口部６１と上側開口部６２との間に、上下方向（鉛直方向）に形成されている。
空気流路６には、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４の少なくとも一つが配置されている。本例においては、空気流路６が３つ形成されており、各空気流路６（６０１、６０２、６０３）に、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４がそれぞれ配置されている。第１回路部３が配置された空気流路６０２と、第２回路部４が配置された空気流路６０３とは、トランス２が配置された空気流路６０１を挟んで水平方向の両側に、それぞれ並んで配置されている。
【００１３】
本例の電力変換装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されて、直流電源の電圧を、補機類への供給電圧へ降圧するよう構成されている。
そして、第１回路部３は、直流電源から供給される直流電力を、交流電力に変換するスイッチング回路を構成し、スイッチング素子を内蔵した半導体部品３０を有する。スイッチング素子としては、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等を用いることができる。
【００１４】
また、第２回路部４は、トランス２から出力された二次電流を整流して直流電力として出力するための整流回路を構成しており、ダイオード４０を有する。なお、ダイオードの代わりに、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を用いてもよい。すなわち、これらのスイッチング素子を用いて、同期整流回路を構成して、第２回路部としてもよい。なお、図示を省略したが、第２回路部４には、ダイオード４０の他に、チョーク、フィルタ等が設けてある。
【００１５】
図１、図３に示すごとく、筐体５は、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４を搭載したベースプレート５１と、ベースプレート５１に固定されて、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４を覆うカバー５２とからなる。ベースプレート５１は、トランス２等の部品を搭載した搭載面５１１を有する。図４に示すごとく、筐体５は、ベースプレート５１の搭載面５１１の法線方向が水平方向を向くような姿勢で、車両等に搭載されている。空気流路６は、ベースプレート５１の一部とカバー５２の一部とによって水平方向の全周が囲まれている。
【００１６】
ベースプレート５１は、搭載面５１１から、一対のベース側隔壁部５１２を有する。一対のベース側隔壁部５１２は、トランス２の左右両側において、上下方向に平行に形成されている。また、カバー５２は、一対のベース側隔壁部５１２に対向するように突出した一対のカバー側隔壁部５２２と、水平方向の両端部にベースプレート５１側へ突出した一対の側壁部５２３とを有する。
【００１７】
図１、図３に示すごとく、一対のベース側隔壁部５１２及び一対のカバー側隔壁部５２２は、空気流路６０１を囲む流路壁部の一部を構成している。また、一方の側壁部５２３と一方のベース側隔壁部５１２と一方のカバー側隔壁部５２２とが、空気流路６０２を囲む流路壁部の一部を構成している。さらに、他方の側壁部５２３と他方のベース側隔壁部５１２と他方のカバー側隔壁部５２２とが、空気流路６０３を囲む流路壁部の一部を構成している。
【００１８】
すなわち、各空気流路６は、それぞれ、ベースプレート５１の各部とカバー５２の各部とによって、水平方向の四方を囲まれた構成となっている。そして、空気流路６は、上下の両端がそれぞれ上下に向かって開放されており、下側開口部６１と上側開口部６２とを有する。なお、本例において、ベースプレート５１及びカバー５２は、金属によって構成されている。
【００１９】
また、図３に示すごとく、電力変換装置１は、第１回路部３を制御する制御回路を有する回路基板１１を備えている。すなわち、回路基板１１に設けられた制御回路は、第１回路部３におけるスイッチング回路を制御し、スイッチング素子のオンオフ制御を行う。そして、回路基板１１は、空気流路６（６０２）に配置されている。すなわち、回路基板１１は、第１回路部３と同じ空気流路６０２に配置されている。また、回路基板１１は、空気流路６を妨げないように、ベースプレート５１の搭載面５１１に平行に配設されている。
【００２０】
また、第２回路部４が配された空気流路６０３にも、回路基板１２が配置されている。この回路基板１２には、第２回路部４の一部の配線等が形成されている。ただし、第２回路部４が上述の同期整流回路を構成する場合には、同期整流回路を構成するスイッチング素子を制御する制御回路を、この回路基板１２にも形成することができる。また、回路基板１２を、回路基板１１と一体化してもよい。なお、回路基板１２も、回路基板１１と同様に、ベースプレート５１の搭載面５１１に平行に配設されている。
【００２１】
次に、本例の作用効果につき説明する。
電力変換装置１は、筐体５の外部と繋がる空気流路６を筐体５の内側に備え、空気流路６に、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４が配置されている。これにより、筐体５内の発熱部を空冷することができる。
【００２２】
そして、空気流路６は、下側開口部６１と上側開口部６２との間に、上下方向に形成されている。これにより、下側開口部６１から導入された空気が、空気流路６を通って上昇し、上側開口部６２から筐体５の外へ排出される。この間に、筐体５内の発熱部（トランス２、第１回路部３、第２回路部４）を空気によって冷却することができる。すなわち、空気流路６における空気は、発熱部との間で熱交換をすることで、温度上昇する。高温となった空気は、上昇気流を生じ、自然に空気流路６を上昇して上側開口部６２へ向かい、空気流路６から排出される。これに伴い、下側開口部６１から外部の空気が空気流路６に導入され、同様に上昇気流となって上側開口部６２から排出される。この煙突効果による連続した空気の流れによって、自然に、電力変換装置１における発熱部の冷却を効率的に行うことができる。
【００２３】
また、空気流路６は、水平方向の全周が囲まれているため、空気流路６内において煙突効果による上昇気流が形成されやすくなる。これにより、空気流路６に配された発熱部の空冷を一層効率的に行うことができる。また、空気流路６に配された発熱部を、水や異物から保護しやすくなる。
【００２４】
また、筐体５は、ベースプレート５１とカバー５２とからなり、空気流路６は、ベースプレート５１の一部とカバー５２の一部とによって水平方向の全周が囲まれている。これにより、空気流路６を形成しつつ、容易に筐体５内にトランス２、半導体部品３０、ダイオード４０等の部品を組み付けることができる。
【００２５】
また、本例の電力変換装置１は、空気流路６に、トランス２、第１回路部３、及び第２回路部４が配置されているため、これらを効率的に空冷することができ、装置全体として、冷却効率を向上させることができる。
また、第１回路部３を制御する制御回路を有する回路基板１１が、空気流路６に配置されているため、回路基板１１をも、効率的に空冷することができる。
【００２６】
以上のごとく、本例によれば、空冷による冷却性能に優れた電力変換装置を提供することができる。
【００２７】
（実施例２）
本例は、図５に示すごとく、空気流路６を囲む流路壁部の一部が、トランス２を位置決めする位置決め部としても機能するよう構成されている電力変換装置１の例である。
すなわち、流路壁部の一部を構成する一対のベース側隔壁部５１２が、トランス２を位置決めする位置決め部としても機能する。つまり、一対のベース側隔壁部５１２の間にトランス２が挟持されるように搭載される。これにより、一対のベース側隔壁部５１２によって、水平方向であって、かつベースプレート５１の搭載部５１１に平行な方向において、トランス２を位置決めしている。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００２８】
本例の場合には、流路壁部（ベース側隔壁部５１２）を、トランス２の位置決め部としても利用することができる。それゆえ、筐体５の構成の簡素化を図ることができる。その結果、電力変換装置１の軽量化、コスト低減を図ることができる。
その他は、実施例１と同様である。
【００２９】
（実施例３）
本例は、図６、図７に示すごとく、トランス２を空気流路６に配置し、第１回路部３及び第２回路部４は空気流路６に配置していない、電力変換装置１の例である。
すなわち、本例の電力変換装置１は、実施例１において示した３つの空気流路６（６０１、６０２、６０３）のうち、トランス２が配置された一つの空気流路６０１のみを設けている。そして、第１回路部３が配置された空間と、第２回路部４が配置された空間とは、いずれも筐体５によって、水平方向のみならず上下方向（鉛直方向）も塞がれている。つまり、カバー５２が、空気流路６（６０１）を除く内部空間における下端と上端とに、下壁部５２４と上壁部５２５とを有する。
【００３０】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００３１】
本例の場合には、特に温度上昇しやすいトランス２を空気流路６に配置することにより、その放熱を効率的に行うことができる。その一方で、第１回路部３及び第２回路部４への水や異物の混入をより確実に防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３２】
（実施例４）
本例は、図８、図９に示すごとく、トランス２と第１回路部３と第２回路部４とを、上下方向（鉛直方向）に並べると共に、これらを一つの空気流路６に配置した例である。
第１回路部３がトランス２の上方、第２回路部４がトランス２の下方に、それぞれ位置するような姿勢で、電力変換装置１が配置されている。そして、上下方向（鉛直方向）に、一本の空気流路６が形成されており、その下端部と上端部と設けられた下側開口部６１と上側開口部６２とにおいて、空気流路６が筐体５の外部と連結されている。
【００３３】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００３４】
本例の場合には、一つの空気流路６によってトランス２と第１回路部３と第２回路部４とを空冷することができる。また、空気流路６を、比較的、鉛直方向に長い形状とすることができるため、煙突効果がより生じやすくなり、冷却効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、トランス２と第１回路部３と第２回路部４との位置関係は、特に限定されるものではなく、上記と異なる位置関係とすることもできる。
【００３５】
（実施例５）
本例は、図１０、図１１に示すごとく、空気流路６の下側開口部６１及び上側開口部６２を、水平方向に向かって開放させてある例である。
すなわち、空気流路６の下端面と上端面とは、筐体５の下壁部５２４と上壁部５２５とによってそれぞれ閉塞されている。そして、カバー５２におけるベースプレート５１と反対側の面に、その上端部と下端部とにおいて、それぞれ開口部を設け、それらを下側開口部６１及び上側開口部６２としている。
その他は、実施例３と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例３において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例３と同様の構成要素等を表す。
【００３６】
本例の場合には、上方から落下する水や異物に対して、トランス２を保護しやすい。その他、実施例３と同様の作用効果を有する。
【００３７】
（実施例６）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、空気流路６の下側開口部６１及び上側開口部６２を、下壁部５２４、上壁部５２５にそれぞれ設けた複数の孔部６１１、６２１によって構成した例である。
その他は、実施例３と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例３において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例３と同様の構成要素等を表す。
【００３８】
本例の場合には、ビス等の異物がトランス２に落下することを防ぎやすくなる。その他、実施例３と同様の作用効果を有する。
【００３９】
（実施例７）
本例は、図１４、図１５に示すごとく、空気流路６を、トランス２の一つの面に対向するように設けた例である。
本例においては、カバー５２に設けた一対のカバー側隔壁部５２２を、トランス２に向かって突出形成してある。これにより、一対のカバー側隔壁部５２２と、トランス２の表面２１と、カバー５２の内向面５２６との間に、空気流路６が形成されている。
その他は、実施例３と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例３において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例３と同様の構成要素等を表す。
【００４０】
本例の場合には、トランス２の表面２１を、空気流路６の流路面の一部に利用することができる。これにより、筐体５の構成を簡素化することができる。その他、実施例３と同様の作用効果を有する。
【００４１】
（実施例８）
本例は、図１６に示すごとく、ベースプレート５１の下端部と上端部とに、搭載面５１１側に立設した下端突出板部５１３と上端突出板部５１４とを設けた例である。
下端突出板部５１３及び上端突出板部５１４は、それぞれカバー５２との間に隙間を設けている。この隙間を、空気流路６の下側開口部６１及び上側開口部６２としている。
【００４２】
そして、鉛直方向から見たとき、下端突出板部５１３はカバー５２における下壁部５２４とオーバーラップし、上端突出板部５１４は上壁部５２５とオーバーラップしている。また、下端突出板部５１３は下壁部５２４の上方に位置し、上端突出板部５１３は上壁部５２５の下方に位置している。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００４３】
本例の場合には、水や異物が筐体５内に侵入することを防ぎやすい。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４４】
上述した実施例以外にも、電力変換装置の構成としては種々の構成を採り得る。また、上述した複数の実施例を適宜組み合わせた構成とすることもできる。
また、上記実施例は、ＤＣ−ＤＣコンバータについての実施例であるが、ＡＣ−ＤＣコンバータ等、他の電力変換装置とすることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１  電力変換装置
２  トランス
３  第１回路部
４  第２回路部
５  筐体
６  空気流路
６１  下側開口部
６２  上側開口部
【図１】
2015027162.tif 000003
【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】
2015027162.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015027162.tif 000012
【図１１】
2015027162.tif 000013
【図１２】
2015027162.tif 000014
【図１３】
2015027162.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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