CN109565244B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

电力转换装置(100)具备主体(10)和第一散热部(11),主体(10)具有设置有电力转换部(2、4)及线圈(31)的基板(6),第一散热部(11)保持基板(6)并且进行基板(6)的散热,基板(6)由一片构成,线圈(31)与基板(6)一体形成,第一散热部(11)固定于基板(6)的基板第一面(6X),该第一散热部(11)的散热第二面(11Y)具有与基板(6)的形成有线圈(31)的部位相向并抵接的线圈冷却部(11A)。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及双向DCDC转换器等电力转换装置。
背景技术
作为以往的电力转换装置,已知如下绝缘型开关电源装置:将具有一次绕组的第一电路基板和具有二次绕组的第二电路基板层叠配置,以卷绕一次绕组及二次绕组双方的方式设置贯通第一电路基板及第二电路基板的铁芯,并设置有用于释放来自变压器T(铁芯)的热的散热构件,所述一次绕组为将导电膜图案化而形成为线圈图案,所述二次绕组为相同地将导电膜图案化而形成为线圈图案(例如参照专利文献1)。
另外,公开了在作为电力转换装置的电源单元中使用的以下散热基板。在金属板上固定呈布线图案状埋入引线框架而成的片状传热树脂部。将埋入该片状传热树脂部的引线框架作为布线图案,在该引线框架的表面上安装功率器件、电容器等。在金属板和片状传热树脂部的上下分别设置有半圆状的铁氧体芯(例如参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开编号WO2012/108221
专利文献2:日本特开2008-60111号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献1记载的作为以往的电力转换装置的绝缘型开关电源装置如以上那样构成,使散热构件与铁芯接触并进行散热。但是,由于散热构件仅与铁芯接触,所以在第一电路基板及第二电路基板产生的热无法高效地向散热构件传热。因此,例如,存在如下问题点:在对用于电动机动车的车载高压电池进行充电的车载用充电器、对车载铅电池进行充电的车载用降压转换器等使用比较大的电力的电力转换装置等中,难以将在作为形成于基板的绕组的线圈图案产生的热高效地散热。
另外,由于层叠配置有第一电路基板和第二电路基板这两片基板,所以存在电力转换装置在高度方向上大型化的问题点。
另外,在上述专利文献2记载的作为以往的电力转换装置的电源单元中使用的散热基板成为在金属板的上下设置铁氧体芯的结构。因此,在将这样的散热基板搭载于其他电气设备的情况下,需要将散热基板收纳在用于保护铁氧体芯的框体后再搭载于电气设备。在该情况下,在散热基板的金属板与框体之间,为了确保金属板与框体的贴紧性及热传导性而涂布硅脂等。在散热基板产生的热从散热基板的金属板传热到框体并散热。然而,由于硅脂的热阻与金属板相比较高,所以存在如下问题点:由于经由硅脂,从而散热性下降。
本发明为解决上述问题点而做出,其目的在于得到能够将在形成于基板的电力转换装置的线圈产生的热高效地散热的较薄的电力转换装置。
用于解决课题的手段
本发明的电力转换装置具备主体和第一散热部,该主体具有设置有电力转换部及线圈的基板,该第一散热部保持所述基板并且进行所述基板的散热,其中,
所述基板由一片构成,
所述线圈与所述基板一体形成,并且与所述电力转换部连接,
所述第一散热部
固定于所述基板的厚度方向的第一方向侧的、所述基板的基板第一面,
与所述第一方向侧相反的第二方向侧的该第一散热部的散热第二面具有线圈冷却部,该线圈冷却部与所述基板的形成有所述线圈的部位相向并抵接,
该第一散热部的所述第一方向侧的散热第一面形成为所述电力转换装置的所述第一方向侧的最外周面。
发明的效果
由于本发明的电力转换装置将电力转换装置的主体所使用的基板设为一片结构,并具备具有线圈冷却部的第一散热部,所以能够得到能将线圈产生的热高效地散热的较薄的电力转换装置。
附图说明
图1是示出作为本发明的实施方式1的电力转换装置的电路结构的电路图。
图2是示出作为本发明的实施方式1的电力转换装置的主体的立体图。
图3是示出作为本发明的实施方式1的电力转换装置的结构的剖视图。
图4是示出作为本发明的实施方式2的电力转换装置的结构的剖视图。
图5是示出作为本发明的实施方式3的电力转换装置的结构的剖视图。
图6是示出作为本发明的实施方式4的电力转换装置的结构的剖视图。
图7是示出作为本发明的实施方式5的电力转换装置的结构的剖视图。
图8是示出作为本发明的实施方式6的电力转换装置的结构的剖视图。
图9是示出作为本发明的实施方式7的电力转换装置的结构的剖视图。
图10是示出作为本发明的实施方式8的电力转换装置的结构的剖视图。
图11是示出作为本发明的实施方式9的电力转换装置的结构的剖视图。
图12是示出作为本发明的实施方式10的电力转换装置的电路结构的电路图。
图13是示出作为本发明的实施方式11的电力转换装置的电路结构的电路图。
图14是示出作为本发明的实施方式11的电力转换装置的主要部分的立体图。
图15是示出作为本发明的实施方式11的电力转换装置的结构的剖视图。
图16是示出作为本发明的实施方式12的电力转换装置的结构的剖视图。
图17是示出作为本发明的实施方式13的电力转换装置的结构的剖视图。
图18是示出作为本发明的实施方式14的电力转换装置的结构的剖视图。
图19是示出作为本发明的实施方式15的电力转换装置的结构的剖视图。
图20是示出作为本发明的实施方式16的电力转换装置的结构的剖视图。
图21是示出作为本发明的实施方式17的电力转换装置的结构的剖视图。
图22是示出作为本发明的实施方式18的电力转换装置的结构的剖视图。
图23是示出作为本发明的实施方式19的电力转换装置的电路结构的电路图。
图24是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的电路结构的电路图。
图25是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的主要部分的立体图。
图26是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图27是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图28是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图29是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图30是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图31是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图32是示出作为本发明的实施方式20的电力转换装置的结构的剖视图。
图33是示出作为本发明的实施方式21的电力转换装置的电路结构的电路图。
图34是示出作为本发明的实施方式22的电力转换装置的电路结构的电路图。
图35是示出作为本发明的实施方式23的电力转换装置的主要部分的结构的剖视图。
图36是示出作为本发明的实施方式23的电力转换装置的主要部分的结构的剖视图。
图37是示出作为本发明的实施方式24的电力转换装置的结构的剖视图。
图38是示出作为本发明的实施方式24的电力转换装置的结构的剖视图。
图39是示出作为本发明的实施方式24的电力转换装置的结构的剖视图。
图40是示出作为本发明的实施方式24的电力转换装置的结构的剖视图。
图41是示出作为本发明的实施方式24的电力转换装置的结构的剖视图。
图42是示出作为本发明的实施方式24的电力转换装置的结构的剖视图。
具体实施方式
实施方式1.
图1~图3示出用于实施本发明的实施方式1。
图1是示出电力转换装置的电路的电路图。
图2是示出构成电力转换装置的主体10的立体图。
图3是示出电力转换装置的结构的剖视图。
首先,利用图1说明电力转换装置100的电路结构。
在图1中,电力转换装置100是绝缘型DCDC转换器,将电容器 1、作为电力转换部的第一电力转换部2、变压器30、作为电力转换部的第二电力转换部4及电容器5连接而构成。
作为电力转换元件的开关元件2a和开关元件2b串联连接而形成第一腿(leg)。另外,作为电力转换元件的开关元件2c和开关元件 2d串联连接而形成第二腿。第一电力转换部2为该第一腿和第二腿并联连接而成。
另外,作为电力转换元件的开关元件4a和开关元件4b串联连接而形成第三腿。另外,作为电力转换元件的开关元件4c和开关元件 4d串联连接而形成第四腿。第二电力转换部4为该第三腿和第四腿并联连接而成。
各个开关元件2a~2d和开关元件4a~4d具有开关元件主体和反馈二极管。更具体而言,在该实施方式中,开关元件2a~2d和开关元件4a~4d分别能够使用内置二极管的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)。此外,这些开关元件不限于 MOSFET,也可以是使用在集电极、发射极之间反并联连接二极管而成的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的半导体元件。
变压器30是单相变压器,具有作为线圈的变压器线圈31。变压器线圈31具有第一变压器线圈31a及第二变压器线圈31b。
相对于电容器1并联连接有第一电力转换部2的第一腿及第二腿。作为变压器30的一次侧变压器线圈的第一变压器线圈31a的一端连接到开关元件2a与开关元件2b的连接点,另一端连接到开关元件2c 与开关元件2d的连接点。作为变压器30的二次侧变压器线圈的第二变压器线圈31b的一端连接到第二电力转换部4的开关元件4a与开关元件4b的连接点,另一端连接到开关元件4c与开关元件4d的连接点。相对于构成第二电力转换部4的并联连接的第三腿及第四腿,并联连接有电容器5。
第一电力转换部2将从未图示的直流电源向电容器1供给的直流电力转换为高频交流电力。而且,第一电力转换部2将转换得到的高频交流电力施加到变压器30的第一变压器线圈31a的两端。即,进行直流交流电力转换。在第二变压器线圈31b的两端感应产生第一变压器线圈31a与第二变压器线圈31b的匝数比所对应的交流电压。在该实施方式中,匝数比为1∶1,并使一次侧与二次侧绝缘。第二电力转换部4将在第二变压器线圈31b的两端感应产生的交流电压整流,并向电容器5输出。即,进行交流直流电力转换。在电容器5并联连接有未图示的电池等负载,并从直流电源向负载供给转换电压得到的直流电力。
接着,利用图2说明在基板上安装有第一电力转换部2、变压器 30及第二电力转换部4的状态下的电力转换装置100的主体10的结构,所述第一电力转换部2、变压器30及第二电力转换部4是构成图 1所示的电力转换装置100的电路的部件。
电力转换装置100的主体10具有由绝缘材料形成的板状的一片结构的基板6、变压器30、第一电力转换部2及第二电力转换部4。
变压器30具有作为铁芯的变压器铁芯34。
相对于基板6的厚度方向Y,将下方设为第一方向侧Y1。另外,相对于基板6的厚度方向Y,将上方即与第一方向侧Y1相反的方向设为第二方向侧Y2。
将基板6中的第一方向侧Y1的面设为基板第一面6X。另外,将基板6中的第二方向侧Y2的面设为基板第二面6Y。基板6的厚度方向Y示出与电力转换装置100的高度方向相同的方向。
另外,将与基板6的厚度方向Y垂直的方向设为宽度方向X。宽度方向X示出与电力转换装置100的宽度的方向相同的方向。
另外,将与基板6的厚度方向Y及宽度方向X垂直的方向设为进深方向Z。进深方向Z示出与电力转换装置100的进深方向相同的方向。
此外,在本实施方式1以后的各实施方式的说明中,关于与上述示出的电力转换装置100中的各方向相同的方向,用厚度方向Y、宽度方向X及进深方向Z同样地示出各方向。
在基板6的基板第一面6X、基板第二面6Y上设置有形成导体图案的布线层,在基板第一面6X与基板第二面6Y之间配置有绝缘层 6Z。
基板6具有作为在该基板6的厚度方向Y上开口的开口部的贯通孔6b。该贯通孔6b为长方形,通过孔形成部6a而形成。
在基板6的基板第二面6Y侧,与孔形成部6a同心地利用导体图案呈旋涡状形成变压器线圈图案14a,变压器线圈图案14a作为匝数为一匝的第一变压器线圈31a发挥功能。如图2所示,贯通孔6b设置在该变压器线圈图案14a的中心。
另外,虽然在图2中未图示,在基板6的基板第一面6X侧,利用导体图案呈旋涡状形成变压器线圈图案14b,变压器线圈图案14b 作为匝数为一匝的第二变压器线圈31b发挥功能。该变压器线圈图案 14b与孔形成部6a同心即与变压器线圈图案14a同心且经由基板6在厚度方向Y上与第一变压器线圈31a相向地形成。这样,变压器30 的变压器线圈31利用变压器线圈图案14a及变压器线圈图案14b而与基板6一体形成。
变压器30的变压器铁芯34是单相的三脚变压器铁芯,具有基板 6的进深方向Z上的剖面形状为E形的第一变压器铁芯构件34a和平板状的第二变压器铁芯构件34b。第一变压器铁芯构件34a和第二变压器铁芯构件34b分别为将软磁性的铁氧体模制而形成。如图2所示,变压器铁芯34的第一变压器铁芯构件34a的中央的脚贯通贯通孔6b,两侧的脚位于基板6的外侧并安装于基板6。即,第一变压器铁芯构件34a的中央脚贯穿变压器线圈图案14a的中心和变压器线圈图案 14b的中心。
这样,变压器铁芯34配置于贯通孔6b并成为变压器线圈31(第一变压器线圈31a、第二变压器线圈31b)的磁心。
在基板6的基板第一面6X侧且图2中的左方,开关元件2a~2d 整体上呈长方形分布并安装(固定)。在基板6的基板第一面6X侧的右方,开关元件4a~4d整体上呈长方形分布并安装。而且,虽然省略图示,利用形成于基板第一面6X侧的导体图案,以形成图1所示的第一电力转换部2的方式连接开关元件2a~2d。这样,第一电力转换部2与第一变压器线圈31a连接。
相同地,虽然省略图示,利用形成于基板第二面6Y侧的导体图案,以形成图1所示的第二电力转换部4的方式连接开关元件4a~4d。这样,第二电力转换部4与第二变压器线圈31b连接。
此外,在该实施方式中,电容器1及电容器5另外设置,而不安装于基板6。
以下,使用图3说明具备如上述那样构成的主体10的电力转换装置100的构造的结构。
此外,在作为剖视图的图3中,省略剖面的阴影线。不限于本实施方式,在全部剖视图中省略剖面的阴影线。
电力转换装置100具有图2所示的主体10、第一散热部11、第一热阻降低部12A、第二热阻降低部12B及第三热阻降低部12C。
以后,在无需区分第一热阻降低部12A、第二热阻降低部12B及第三热阻降低部12C中的每一个的情况下,称为热阻降低部12并使用。
首先,说明第一散热部11。
将第一散热部11的第一方向侧Y1的面设为散热第一面11X。另外,将第一散热部11的第二方向侧Y2的面设为散热第二面11Y。
第一散热部11是固定于基板6的基板第一面6X侧的金属制板状构件。第一散热部11从第一方向侧Y1保持基板6,并且将在基板6 (主体10)产生的热从表面向大气中释放。
第一散热部11像这样进行基板6的散热,并且承担保持主体10 的框体的作用。因此,第一散热部11的散热第一面11X以成为电力转换装置100的第一方向侧Y1的最外周面的方式形成。通过设为这样的结构,在将电力转换装置100搭载于其他电气设备时,能够将作为最外周面的散热第一面11X作为固定于其他电气设备时的搭载面利用。
第一散热部11的散热第二面11Y具有线圈冷却部11A,所述线圈冷却部11A以与基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位相向的方式形成。基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位与线圈冷却部11A经由第一热阻降低部12A抵接。
而且,散热第二面11Y具有元件冷却部11B,所述元件冷却部11B 以与固定于基板第一面6X的各开关元件2a~2d、4a~4d相向的方式形成。各开关元件2a~2d、4a~4d与元件冷却部11B经由第二热阻降低部12B抵接。
在散热第二面11Y上设置有向第一方向侧Y1凹陷并收纳变压器铁芯34的第一方向侧Y1的第一凹设部11Z。而且,散热第二面11Y 在该第一凹设部11Z内具有铁芯冷却部11C,所述铁芯冷却部11C以与变压器铁芯34的第一方向侧Y1的端部相向的方式形成。变压器铁芯34与铁芯冷却部11C经由第三热阻降低部12C抵接。
这样,第一散热部11以沿着主体10的凹凸的方式使厚度方向Y 的尺寸变化并形成为多段。
此外,在图中,示出第一散热部11的散热第一面11X为平坦的形状,但也可以是凹凸形状。另外,第一散热部11也可以具有用于使散热性提高的供冷却水流动的冷却水路径。
如上所述,在主体10与第一散热部11之间设置有热阻降低部12。该热阻降低部12具有绝缘性、弹性及传热性,降低主体10与第一散热部11之间的热阻,并且确保贴紧性。
利用设置在基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位与线圈冷却部11A之间的第一热阻降低部12A,确保两者间的热阻的降低和贴紧性。
另外,利用设置在开关元件2a~2d及开关元件4a~4d与元件冷却部11B之间的第二热阻降低部12B,确保两者间的热阻的降低和贴紧性。
另外,利用设置在变压器铁芯34的第一方向侧与铁芯冷却部11C 之间的第三热阻降低部12C,确保两者间的热阻的降低和贴紧性。
热阻降低部12使用绝缘性、弹性及热传导性优异的合成树脂材料例如硅橡胶制的薄片状材料。此外,热阻降低部12不限于硅橡胶制的薄片状材料。例如,热阻降低部12也可以使用能够弹性变形的薄且热传导率大的绝缘材料,例如使高热传导石墨微粒在丙烯酸聚合物中在膜厚方向上定向且使之贯通而成的片、由硅脂等凝胶状绝缘材料形成的材料等。
此外,在该实施方式中,作为热阻降低部12,仅示出设置在线圈冷却部11A、元件冷却部11B、铁芯冷却部11C与主体10之间的第一热阻降低部12A、第二热阻降低部12B及第三热阻降低部12C。然而,不限定于该结构,也可以在散热第二面11Y与主体10之间的整个面上设置热阻降低部12。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置100,第一散热部11具有线圈冷却部11A,所述线圈冷却部11A与基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位相向并抵接。这样,在电力转换装置100的工作期间在变压器线圈图案14a、14b产生的热直接传热到与基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位抵接的该线圈冷却部 11A并散热。这样,能够将在主体10的变压器线圈31产生的热高效地散热,并抑制电力转换装置100的温度上升。
而且,第一散热部11的散热第一面11X形成为电力转换装置100 的第一方向侧Y1的最外周面,能够作为用于将电力转换装置100固定于其他电气设备的搭载面利用。另外,该散热第一面11X的形状也能够设为与作为搭载对象的电气设备的凹凸形状对应的形状。因此,在将电力转换装置100搭载于其他电气设备时,无需使用用于收纳电力转换装置100的其他框体。由此,不需要涂布于电力转换装置100 的第一散热部11与其他框体之间的热阻高的硅脂等。这样,能够使电力转换装置100的散热性提高。
而且,通过将设置第一电力转换部2及变压器30的基板6设为一片结构的基板,从而能够降低电力转换装置100的高度并提供较薄的电力转换装置100。
而且,散热第二面11Y具有与固定于基板第一面6X的各开关元件2a~2d、4a~4d相向并抵接的元件冷却部11B。
这样,在电力转换装置100的工作期间在各开关元件2a~2d、4a~ 4d产生的热直接传热到与各开关元件2a~2d、4a~4d抵接的该元件冷却部11B并散热。这样,能够将在主体10的各开关元件2a~2d、 4a~4d产生的热高效地散热,并进一步抑制电力转换装置100的温度上升。
而且,散热第二面11Y具有与变压器铁芯34的端部相向并抵接的铁芯冷却部11C。这样,在电力转换装置100的工作期间在变压器铁芯34产生的热直接传热到与变压器铁芯34抵接的该铁芯冷却部 11C并散热。这样,能够将在主体10的变压器铁芯34产生的热高效地散热,并进一步抑制电力转换装置100的温度上升。
而且,通过在主体10与第一散热部11之间设置热阻降低部12,从而降低主体10与第一散热部11之间的热阻,并且确保贴紧性。由此,能够将在变压器线圈图案14a、14b、开关元件2a~2d、4a~4d 及变压器铁芯34产生的热经由第一热阻降低部12A、第二热阻降低部12B及第三热阻降低部12C高效地传热到第一散热部11。
另外,通过设置该热阻降低部12,从而能够得到保护主体10免受第一散热部11的摩擦的影响的效果。
此外,也可以仅对各开关元件2a~2d、4a~4d中的开关损耗大且温度上升大的开关元件设置第二热阻降低部12B。由此,能够减少第二热阻降低部12B的使用量而实现成本削减。
而且,变压器线圈31具有的第一变压器线圈31a及第二变压器线圈31b利用变压器线圈图案14a及变压器线圈图案14b与基板6一体形成。即,在基板6的基板第二面6Y上,成为变压器线圈31不向第二方向侧Y2突出的结构。由此,能够降低电力转换装置100的高度并提供较薄的电力转换装置100。
此外,变压器线圈31不限定于利用导体图案而与基板6一体形成的结构。例如,也可以通过将导体的剖面中的长片侧贴附在基板第二面6Y上,从而将导体与基板6一体形成。在该情况下,在基板第二面6Y上,也形成为变压器线圈31不向第二方向侧Y2突出的结构。
另外,这样,由于是变压器线圈31与基板6一体形成而变压器线圈31不突出的结构,所以基板6上的凹凸变少。由此,由于能够提高线圈冷却部11A的与基板6抵接的第二方向侧Y2的端部与基板6的形成有变压器线圈31的部位的贴紧性,所以散热性提高。
另外,能够简化线圈冷却部11A的与基板6抵接的第二方向侧 Y2的端部的形状。
而且,第一散热部11具有收纳变压器铁芯34的第一方向侧Y1 的第一凹设部11Z。由此,能够降低变压器铁芯34的距散热第二面 11Y的第二方向侧Y2的高度。这样,能够降低电力转换装置100的高度并提供更薄的电力转换装置100。
此外,在构成第一电力转换部2、第二电力转换部4的开关元件2a~2d、4a~4d使用电力损耗少的元件的情况下,也可以设为在第一散热部11不设置元件冷却部11B的结构。由此,能够简化第一散热部11的构造。
另外,也可以使用作为单向导通元件的二极管元件来代替构成第二电力转换部4的开关元件4a~4d。在该情况下,能够防止由开关元件的开关损耗引起的热上升,并进一步抑制电力转换装置100的温度上升。
另外,在上述说明中,示出具有变压器铁芯34的结构的变压器 30,但也可以设为不设置变压器铁芯34的结构。在该情况下,第一散热部11设为不设置用于收纳变压器铁芯34的第一方向侧Y1的第一凹设部11Z及铁芯冷却部11C的结构,基板6形成为不设置贯通孔6b的结构。由此,能够进一步简化第一散热部11及基板6的构造。
另外,例如,在对基板第一面6X、基板第二面6Y覆盖具有绝缘性的阻焊膜(solderresist)的情况下,可以在形成变压器线圈图案14a、 14b的导体图案上设置图2所示的不覆盖阻焊膜的去阻焊膜区域94。一般来说,由于阻焊膜的热阻高,所以通过像这样在变压器线圈图案 14a、14b上设置不覆盖阻焊膜的去阻焊膜区域,从而能够抑制由阻焊膜导致的热阻的恶化。这样,通过设置去阻焊膜区域,从而能够使在变压器线圈图案14a、14b产生的热高效地传热到线圈冷却部11A并散热。
由此,能够向第一散热部11传递在作为电力转换装置100的主体 10的主要发热部的开关元件2a~2d、变压器线圈图案14a、14b(第一变压器线圈31a、第二变压器线圈31b)、开关元件4a~4d产生的热,并高效地散热。
根据以上内容,能够提供大电力且较薄的电力转换装置。
实施方式2.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式2。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图4是示出作为实施方式2的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置200具有主体210、与实施方式1结构相同的第一散热部11及热阻降低部12。主体210具有基板206、变压器230、与实施方式1结构相同的第一电力转换部2及第二电力转换部4。
变压器230具有作为线圈的变压器线圈231。变压器线圈231具有第一变压器线圈231a和第二变压器线圈231b。
第一变压器线圈231a、第二变压器线圈231b与实施方式1同样地利用导体图案形成,但基板206中的配置结构与实施方式1不同。
在实施方式1中,以第一变压器线圈31a和第二变压器线圈31b 在基板6的厚度方向Y上相向的方式形成。在本实施方式中,以第一变压器线圈231a和第二变压器线圈231b在与基板206的厚度方向Y 垂直的宽度方向X上排列的方式同心且呈旋涡状形成。
而且,第一散热部11的线圈冷却部11A与基板6的形成有第一变压器线圈231a和第二变压器线圈231b的部位抵接。
在这样的第一变压器线圈231a、第二变压器线圈231b的配置结构中,也能够与实施方式1同样地高效地散热。
实施方式3.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式3。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图5是示出作为实施方式3的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置300具有主体310、与实施方式1结构相同的第一散热部11及热阻降低部12。主体310具有基板306、变压器330、与实施方式1结构相同的第一电力转换部2及第二电力转换部4。
变压器330具有作为线圈的变压器线圈331。变压器线圈331具有第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b。
基板306是将四个布线层经由绝缘层6Z层叠而成的四层基板。
第一变压器线圈331a、第二变压器线圈331b与实施方式1同样地利用导体图案形成,但基板306中的配置结构与实施方式1不同。
在本实施方式中,第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b 的匝数分别为二匝。各匝分别形成在不同的布线层。而且,第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b在基板306的厚度方向Y上相向并同心且呈旋涡状形成。
而且,第一散热部11的线圈冷却部11A与基板306的形成有第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b的部位抵接。
在这样的第一变压器线圈331a、第二变压器线圈331b的配置结构中,也能够与实施方式1同样地进行高效地散热。
此外,在本实施方式中,示出了具有四个布线层的四层基板,但不限定于此。例如也可以使用具有六个布线层的六层基板。在该情况下,第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b分别能够设为匝数为三匝。
实施方式4.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式4。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图6是示出作为实施方式4的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置400具有主体410、与实施方式1结构相同的第一散热部11及热阻降低部12。主体410具有基板406、变压器430、与实施方式1结构相同的第一电力转换部2及第二电力转换部4。
变压器430具有作为线圈的变压器线圈431。变压器线圈431具有第一变压器线圈431a和第二变压器线圈431b。
第一变压器线圈431a、第二变压器线圈431b与实施方式1同样地利用导体图案形成,但基板406中的配置结构与实施方式1不同。
在本实施方式中,第一变压器线圈431a和第二变压器线圈431b 的匝数分别为二匝。
第一变压器线圈431a的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。另外,第二变压器线圈431b的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。而且,该第一变压器线圈431a和第二变压器线圈431b以在基板406 的厚度方向Y上相向的方式同心地形成。
在这样的第一变压器线圈431a、第二变压器线圈431b的配置结构中,也能够与实施方式1同样地进行高效地散热。
实施方式5.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式5。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图7是示出作为实施方式5的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置500具有第一散热部511及热阻降低部512、与实施方式1结构相同的主体10。
第一散热部511在第二方向侧Y2的散热第二面511Y上在宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备向第二方向侧Y2突出的突设部 511a。这样,形成由突设部511a包围的收容部511b。该收容部511b 包含收纳变压器铁芯34的第一方向侧Y1的第一凹设部11Z。
电力转换装置500的主体10的第一方向侧Y1收容在第一散热部 511的收容部511b内。
在主体10与第一散热部511之间,填充作为热阻降低构件的树脂。
该树脂能够使用热传导率大且高绝缘性的热固性灌封(potting) 材料等。利用填充的树脂形成热阻降低部512。
在图7中,用斜线阴影线示出热阻降低部512的区域。如图7所示,在第一散热部511与主体10之间的整个面上形成热阻降低部512。
这样,通过将作为热阻降低构件的树脂填充到收容部511b,从而得到实施方式1所示的第一热阻降低部12A、第二热阻降低部12B及第三热阻降低部12C一体形成的热阻降低部512。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置500,能够得到实施方式1所示的第一热阻降低部12A、第二热阻降低部12B及第三热阻降低部12C一体形成的本实施方式5的热阻降低部512。由此,无需单独地设置热阻降低部,能够将电力转换装置500设为简单的结构,能够简化制造工序。
另外,由于主体10与第一散热部511的接触面积也增加,所以能够将在主体10产生的热高效地传热到第一散热部511。
实施方式6.
以下,以与上述实施方式5不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式6。与上述实施方式1、5相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图8是示出作为实施方式6的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置600具有第一散热部611及热阻降低部612、与实施方式1结构相同的主体10。
第一散热部611在第二方向侧Y2的散热第二面611Y上在图8中的宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备比主体10的高度高规定尺寸并向第二方向侧Y2突出的突设部611a。这样,形成由突设部 611a包围的收容部611b。该收容部611b包含收纳变压器铁芯34的第一方向侧Y1的第一凹设部11Z。
本实施方式的第一散热部611的突设部611a的第二方向侧Y2的高度比实施方式5的突设部511a的高度高。第一散热部611的其他结构与实施方式5的第一散热部511相同。
电力转换装置600的主体10的整体收容于收容部611b。
在主体10与第一散热部611之间,填充作为热阻降低构件的树脂。
该树脂能够使用热传导率大且高绝缘性的热固性灌封材料等。利用填充的树脂形成热阻降低部612。
在图8中,用斜线阴影线示出热阻降低部612的区域。如图8所示,在第一散热部611与主体10之间的整个面上形成热阻降低部612。而且,热阻降低部612填充到覆盖第一变压器铁芯构件34a的高度,并将主体10的整体密封,所述第一变压器铁芯构件34a成为主体10的第二方向侧Y2的上端。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置600,达到与实施方式5相同的效果。而且,电力转换装置600的主体10的整体利用将热阻降低构件填充在收容部611b内而形成的热阻降低部612密封。由此,例如,产生如下散热路径:在基板6产生的热从基板第二面6Y侧经由热阻降低部612传热到第一散热部611的突设部611a。这样,由于能够在多方向确保更多的散热路径,所以能够将在主体10 产生的热更高效地传热到第一散热部611。
这样,能够进一步抑制电力转换装置600的温度上升。
另外,由于成为第一电力转换部2、变压器30及第二电力转换部 4等由热阻降低部612模制的状态,所以能够提高耐振性、防尘性。
实施方式7.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式7。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图9是示出作为实施方式7的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置700具有主体710、与实施方式1结构相同的第一散热部11及热阻降低部12。主体710具有第一电力转换部702、第二电力转换部704、基板706及与实施方式1结构相同的变压器30。
第一电力转换部702的开关元件2a及开关元件2b安装于基板706 的基板第二面706Y侧,开关元件2c及开关元件2d安装于基板第一面706X侧。
第二电力转换部704的开关元件4a及开关元件4b安装于基板第二面706Y侧,开关元件4c及开关元件4d安装于基板第一面706X侧。
在实施方式1中,开关元件2a~2d和开关元件4a~4d全部固定于基板第一面6X侧。在本实施方式7中,像这样将第一电力转换部 702及第二电力转换部704的开关元件分开固定在基板第一面706X侧及基板第二面706Y侧。通过设为将这样构成第一电力转换部702及第二电力转换部704的开关元件中的至少一个开关元件固定在基板第一面706X侧,并将剩余开关元件固定在基板第二面706Y侧的结构,从而能够缩短电力转换装置700的宽度方向X的长度。因此,能够使电力转换装置700小型化。
此外,第一散热部11的元件冷却部11B不与固定于基板第二面 706Y侧的开关元件抵接。因此,固定于基板第二面706Y侧的开关元件设置为开关元件2a~2d、4a~4d中的开关损耗少且温度上升小的开关元件即可。
实施方式8.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式8。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图10是示出作为实施方式8的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置800具有主体810、第二散热部811、热阻降低部 812、与实施方式1结构相同的第一散热部11及热阻降低部12。
在实施方式1中,主体10的第二电力转换部4设置在基板6的基板第一面6X侧。在本实施方式中,主体810的第二电力转换部804 设置在基板6的基板第二面6Y侧。除了第二电力转换部804设置在基板第二面6Y侧以外,第二电力转换部804与图1的第二电力转换部4相同。
另外,在该实施方式中,为了使相互的连接变容易,第一电力转换部2和第一变压器线圈31a设置于基板第一面6X侧,第二变压器线圈31b和第二电力转换部4设置于基板第二面6Y侧。
第二散热部811与实施方式1所示的第一散热部11相同,保持基板6,并且将在基板6(主体810)产生的热从表面向大气中释放。第二散热部811固定于基板6的基板第二面6Y侧。这样,第二散热部 811在主体810的第二方向侧Y2与第一散热部11面对称地配置。
第二散热部811与第一散热部11同样地承担保持主体810的框体的作用。因此,第二散热部811的散热第二面811Y以成为电力转换装置800的第二方向侧Y2的最外周面的方式形成。
此外,在图中,示出了第二散热部811的散热第二面811Y为平坦的形状,但也可以是凹凸形状。另外,第二散热部811也可以具有用于使散热性提高的供冷却水流动的冷却水路径。
第二散热部811的第一方向侧Y1的散热第一面811X具有线圈冷却部811A,所述线圈冷却部811A以与基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位相向的方式形成。基板6的形成有变压器线圈图案 14a、14b的部位与线圈冷却部811A经由第一热阻降低部812A抵接。
这样,基板6的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位在基板第一面6X上与第一散热部11的线圈冷却部11A抵接,并且在基板第二面6Y上与第二散热部811的线圈冷却部811A抵接。
而且,第二散热部811的散热第一面811X具有元件冷却部811B,所述元件冷却部811B以与固定于基板第二面6Y的第二电力转换部 804的各开关元件4a~4d相向的方式形成。第二电力转换部804的各开关元件4a~4d与第二散热部811的元件冷却部811B经由第二热阻降低部812B抵接。
在第二散热部811的散热第一面811X上设置有向第二方向侧Y2 凹陷并收纳变压器铁芯34的第二方向侧Y2的第一凹设部811Z。而且,第二散热部811的散热第一面811X在该第一凹设部811Z内具有铁芯冷却部811C,所述铁芯冷却部811C以与变压器铁芯34的第二方向侧Y2的端部相向的方式形成。变压器铁芯34与第二散热部811 的铁芯冷却部811C经由第三热阻降低部812C抵接。
这样,变压器铁芯34的第一方向侧Y1侧的端部与第一散热部11 的铁芯冷却部11C抵接,并且变压器铁芯34的第二方向侧Y2的端部与第二散热部811的铁芯冷却部811C抵接。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置800,基板6 的形成有变压器线圈图案14a、14b的部位在基板第一面6X上与第一散热部11的线圈冷却部11A抵接,并且在基板第二面6Y上与第二散热部811的线圈冷却部811A抵接。这样,在电力转换装置800的工作期间在变压器线圈图案14a、14b产生的热利用第一散热部11和第二散热部811从基板第一面6X和基板第二面6Y这两个面散热。这样,由于与形成有变压器线圈图案14a、14b的部位相对的散热容积变大,所以能够进一步抑制电力转换装置800的温度上升。
而且,第二散热部811的散热第二面811Y形成为电力转换装置 800的第二方向侧Y2的最外周面,能够作为用于将电力转换装置800 固定于其他电气设备的搭载面利用。另外,该散热第二面811Y的形状也能够设为与作为搭载对象的电气设备的凹凸形状对应的形状。这样,由于能够将第一散热部11的散热第一面11X和第二散热部811 的散热第二面811Y这两个面作为搭载面利用,所以能够应对作为搭载对象的电气设备的多种形状。
另外,在将电力转换装置800搭载于其他电气设备时,无需使用用于收纳电力转换装置800的第二方向侧Y2的其他框体。由此,不需要涂布于电力转换装置800的第二散热部81与其他框体之间的热阻高的硅脂等。这样,能够提高电力转换装置800的散热性。
而且,固定于基板第二面6Y侧的第二电力转换部804的各开关元件4a~4d与第二散热部811的元件冷却部811B抵接。这样,在第一电力转换部2的开关元件2a~2d产生的热利用第一散热部11散热,在第二电力转换部804的开关元件4a~4d产生的热利用第二散热部 811散热。这样,由于与开关元件2a~2d、4a~4d相对的散热容积变大,所以能够进一步抑制电力转换装置800的温度上升。
另外,变压器铁芯34的第一方向侧Y1的端部与第一散热部11 的铁芯冷却部11C抵接,第二方向侧Y2的端部与第二散热部811的铁芯冷却部811C抵接。这样,在变压器铁芯34产生的热从变压器铁芯34的第一方向侧Y1的端部及第二方向侧Y2的端部这两端利用第一散热部11和第二散热部811散热。这样,由于与变压器铁芯34相对的散热容积变大,所以能够进一步抑制电力转换装置800的温度上升。
而且,第二散热部811具有收纳变压器铁芯34的第二方向侧Y2 的第一凹设部811Z。由此,能够降低电力转换装置800的高度并提供更薄的电力转换装置800。
在该实施方式中,在主体810的第一方向侧Y1及第二方向侧Y2 设置第一散热部11及第二散热部811,且在它们之间设置热传导率大且绝缘性高的热阻降低部12及热阻降低部812。由此,由于使在主体 810产生的热经由热阻降低部12及热阻降低部812传热到第一散热部 11及第二散热部811并散热,所以能够高效地冷却。
实施方式9.
以下,以与上述实施方式1、5、8不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式9。与上述实施方式1、5、8相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图11是示出作为实施方式9的电力转换装置的结构的剖视图。
电力转换装置900具有第二散热部911、热阻降低部912、与实施方式5结构相同的第一散热部511及与实施方式8结构相同的主体 810。
第二散热部911在第一方向侧Y1的散热第一面911X上在宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备向第一方向侧Y1突出的突设部 911a。这样,形成由突设部911a包围并向第一方向侧Y1开口的收容部911b。第二散热部911除上述结构以外与图7所示的第一散热部511 结构相同。
如图11所示,使第一散热部511的突设部511a与第二散热部911 的突设部911a在厚度方向Y上相向并抵接。这样,利用第一散热部 511的收容部511b和第二散热部911的收容部911b形成收容部913。
电力转换装置900的主体810收容于收容部913。
在主体810与第一散热部511之间及主体810与第二散热部911 之间,填充作为热传导率大且高绝缘性的热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成热阻降低部912。
在图11中,用斜线阴影线示出热阻降低部912的区域。
如图所示,主体810的整体利用热阻降低部612密封。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置900,在主体 810的第一方向侧Y1和第二方向侧Y2设置第一散热部511及第二散热部911,且在它们之间设置热传导率大且绝缘性高的热阻降低部 912。
由此,达到与实施方式1、5、8相同的效果,并且能够在多方向确保较多的散热路径和较大的散热容积。这样,能够将电力转换装置 900设为简单的结构,并且能够进一步抑制电力转换装置900的温度上升。
实施方式10.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式10。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图12是示出作为实施方式10的电力转换装置的电路的电路图。
电力转换装置1000具有变压器1030、作为电力转换部的第二电力转换部1004、与实施方式1结构相同的第一电力转换部2、电容器 1及电容器5。变压器1030具有作为线圈的变压器线圈1031。
变压器线圈1031具有与实施方式1相同的第一变压器线圈31a 和作为二次线圈的具有中心抽头的第二变压器线圈1031b。第二电力转换部1004的开关元件4a的漏极与第二变压器线圈1031b的一端连接,第二电力转换部1004的开关元件4b的漏极与另一端连接。开关元件4a及开关元件4b的源极共通地连接。在第二变压器线圈1031b 的中心抽头与开关元件4a及开关元件4b的源极之间连接电容器5。在电容器5的两端连接未图示的负载。
在与图3所示的基板6相同的基板上安装第一电力转换部2、变压器1030及第二电力转换部1004,并成为电力转换装置1000的主体。其他结构与图1~图3所示的实施方式相同。
这样,即使电路结构不同,通过设为与实施方式1所示的电力转换装置100相同的配置,从而能够将在电力转换装置1000的主体产生的热高效地散热。
实施方式11.
以下,以与上述实施方式1不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式11。与上述实施方式1相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图13~图15示出实施方式11的电力转换装置的结构。
图13是示出电力转换装置的电路的电路图。
图14是示出构成电力转换装置的主体1110的立体图。
图15是示出电力转换装置的结构的剖视图。
首先,利用图13说明电力转换装置1100的电路结构。
在图13中,电力转换装置1100在图1的电力转换装置100的第二电力转换部4侧经由电抗器50连接分开设置的电容器5。
第一电力转换部2将未图示的直流电源施加到电容器1的直流电压转换为高频交流电压,并将高频交流电压施加到构成变压器30的第一变压器线圈31a的两端。在第二变压器线圈31b的两端感应产生第一变压器线圈31a与第二变压器线圈31b的匝数比所对应的交流电压。第二电力转换部4将在第二变压器线圈31b的两端感应产生的交流电压整流,并经由电抗器50向电容器5输出。通过在电容器5上连接未图示的电池等负载,从而从直流电源向负载进行电力传送。
接着,利用图14及图15说明电力转换装置1100的结构。
电力转换装置1100的主体1110具有由绝缘材料形成的平板状的基板1106、变压器30、第一电力转换部2、第二电力转换部4及电抗器50。
本实施方式的主体1110是与实施方式1的图2及图3所示的电力转换装置100一体地设置电抗器50而成的主体。
基板1106是在宽度方向X上将实施方式1的基板6延长而成的结构。而且,在基板6的延长的部分安装电抗器50。
电抗器50具有电抗器线圈51及电抗器铁芯54。
基板1106具有作为在该基板1106的厚度方向Y上开口的开口部的贯通孔1106b及贯通孔1106d。贯通孔1106b及贯通孔1106d与实施方式1所示的贯通孔6b结构相同,分别通过孔形成部1106a、孔形成部1106c而形成。
在基板1106的第二方向侧Y2的基板第二面1106Y上,与孔形成部1106a同心地利用导体图案呈旋涡状形成变压器线圈图案14a,所述变压器线圈图案14a作为匝数为一匝的第一变压器线圈31a发挥功能。
另外,在基板1106的基板第一面1106X上,利用导体图案呈旋涡状形成变压器线圈图案14b,所述变压器线圈图案14b作为匝数为一匝的第二变压器线圈31b发挥功能。该变压器线圈图案14b与孔形成部1106a同心即与变压器线圈图案14a同心且经由基板1106在厚度方向Y上与第一变压器线圈31a相向地形成。这样,变压器线圈图案 14a及变压器线圈图案14b与基板1106一体形成。
在基板1106的基板第二面1106Y侧且图14 及图 15 中的宽度方向X的右侧,与孔形成部1106c同心地利用导体图案呈旋涡状形成匝数为一匝的电抗器线圈51a。
另外,在基板1106的基板第一面1106X侧,利用导体图案呈旋涡状形成匝数为一匝的电抗器线圈51b。
该电抗器线圈51b与孔形成部1106c同心即与电抗器线圈51a同心且经由基板1106在厚度方向Y上与电抗器线圈51a相向地形成。
形成在基板1106的基板第一面1106X侧及基板第二面1106Y侧的电抗器线圈51a及电抗器线圈51b串联连接而构成匝数为二匝的电抗器线圈51。
电抗器铁芯54为三脚电抗器铁芯,具有基板1106的进深方向Z 上的剖面形状为E形的第一电抗器铁芯构件54a和平板状的第二电抗器铁芯构件54b。第一电抗器铁芯构件54a和第二电抗器铁芯构件54b 分别为将软磁性的铁氧体模制而形成。
如图14所示,电抗器铁芯54的第一电抗器铁芯构件54a的中央脚贯通贯通孔1106d,两侧的脚位于基板1106的外侧。而且,相对于该第一电抗器铁芯构件54a从下方组合第二电抗器铁芯构件54b而构成电抗器铁芯54,并安装于基板1106。
电力转换装置1100具有图14所示的主体1110、第一散热部1111 及热阻降低部12。
第一散热部1111的散热第二面1111Y具有线圈冷却部1111A,所述线圈冷却部1111A以与基板1106的形成有电抗器线圈51a、51b 的部位相向的方式形成。基板1106的形成有电抗器线圈51a、51b的部位与线圈冷却部1111A经由第一热阻降低部12A抵接。
在第一散热部1111的散热第二面1111Y上设置有向第一方向侧 Y1凹陷并收纳电抗器铁芯54的第一方向侧Y1的第一凹设部1111Z。而且,散热第二面1111Y在该第一凹设部1111Z内具有铁芯冷却部 1111C,所述铁芯冷却部1111C以与电抗器铁芯54的第一方向侧Y1的端部相向的方式形成。电抗器铁芯54与铁芯冷却部1111C经由第三热阻降低部12C抵接。
这样,在设置有电抗器50的情况下,也达到与实施方式1同样的效果。而且,通过在基板1106上设置线圈冷却部1111A和铁芯冷却部1111C,从而能够将在电抗器线圈51及电抗器铁芯54产生的热高效地传递到第一散热部1111并冷却。这样,能够进一步抑制电力转换装置1100的温度上升。
实施方式12.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式12。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图16是示出作为实施方式12的电力转换装置1200的结构的剖视图。
本实施方式的主体1210在宽度方向X上以变压器线圈231的第一变压器线圈231a和第二变压器线圈231b排列的方式同心且呈旋涡状形成,而且以电抗器60的电抗器线圈61a和电抗器线圈61b排列的方式同心且呈旋涡状形成。其他结构与实施方式11的电力转换装置 1100相同。
在本实施方式的电力转换装置1200中,宽度方向X的左侧的结构成为与实施方式2的图4所示的电力转换装置200相同的结构。
第一散热部1111的线圈冷却部1111A与形成有电抗器线圈61a 和电抗器线圈61b的部位抵接。
在这样的电抗器线圈61a、61b的配置结构中,也能够与实施方式 11同样地高效地散热。
实施方式13.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式13。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图17是示出作为实施方式13的电力转换装置1300的结构的剖视图。
本实施方式的主体1310的基板1306是将四个布线层经由绝缘层6Z层叠而成的四层基板。
主体1310的变压器线圈331的第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b的匝数分别为二匝,各匝分别形成在不同的布线层。而且,第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b在基板1306的厚度方向 Y上相向并同心且呈旋涡状形成。
另外,主体1310的电抗器70的电抗器线圈71a和电抗器线圈71b 的匝数分别为二匝,各匝分别形成在不同的布线层。而且,电抗器线圈71a和电抗器线圈71b在基板1306的厚度方向Y上相向并同心且呈旋涡状形成。
在本实施方式的电力转换装置1300中,宽度方向X的左侧的结构成为与实施方式3的图5所示的电力转换装置300相同的结构。
第一散热部1111的线圈冷却部1111A与基板1306的形成有电抗器线圈71a和电抗器线圈71b的部位抵接。
在这样的电抗器线圈71a、71b的配置结构中,也能够与实施方式 11同样地高效地散热。
实施方式14.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式14。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图18是示出作为实施方式14的电力转换装置1400的结构的剖视图。
主体1410的第一变压器线圈431a和第二变压器线圈431b的匝数分别为二匝。另外,电抗器80的电抗器线圈81a和电抗器线圈81b 的匝数分别为二匝。
第一变压器线圈431a的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。另外,第二变压器线圈431b的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。而且,该第一变压器线圈431a和第二变压器线圈431b以在基板1206 的厚度方向Y上相向的方式同心地形成。
电抗器线圈81a的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。另外,电抗器线圈81b的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。而且,该电抗器线圈81a和电抗器线圈81b以在基板1206的厚度方向Y上相向的方式同心地形成。
在本实施方式的电力转换装置1400中,宽度方向X的左侧的结构成为与实施方式4的图6所示的电力转换装置400相同的结构。
第一散热部1111的线圈冷却部1111A与基板1206的形成有电抗器线圈81a和电抗器线圈81b的部位抵接。
在这样的电抗器线圈81a、81b的配置结构中,也能够与实施方式 11同样地高效地散热。
实施方式15.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式15。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图19是示出作为实施方式15的电力转换装置的结构的剖视图。
第一散热部1511在第二方向侧Y2的散热第二面1511Y上在宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备向第二方向侧Y2突出的突设部1511a。这样,形成由突设部1511a包围的收容部1511b。
电力转换装置1500的主体1110的第一方向侧Y1收容在第一散热部1511的收容部1511b内。
在主体1110与第一散热部1511之间,填充作为热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成热阻降低部1512。
在图19中,用斜线阴影线示出热阻降低部1512的区域。如图19 所示,在第一散热部1511与主体1110之间的整个面上形成热阻降低部1512。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置1500,达到与实施方式11相同的效果。而且,由于无需单独地设置热阻降低部,所以能够将电力转换装置1500设为简单的结构,能够简化制造工序。
另外,由于主体1110与第一散热部1511的接触面积也增加,所以能够将在主体1110产生的热高效地传热到第一散热部1511。
实施方式16.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式16。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图20是示出作为实施方式16的电力转换装置1600的结构的剖视图。
第一散热部1611在第二方向侧Y2的散热第二面1611Y上在图 20中的宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备突设部1611a,所述突设部1611a比主体1110的高度高规定尺寸并向第二方向侧Y2突出。这样,形成由突设部1611a包围的收容部1611b。
本实施方式的第一散热部1611的突设部1611a的第二方向侧Y2 的高度比实施方式15的突设部1511a的高度高。第一散热部1611的其他结构与实施方式5的第一散热部1511相同。
电力转换装置1600的主体1110的整体收容于收容部1611b。
在主体1110与第一散热部1611之间,填充作为热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成热阻降低部1612。
在图20中,用斜线阴影线示出热阻降低部1612的区域。如图20 所示,在第一散热部1611与主体1110之间的整个面上形成热阻降低部1612。而且,热阻降低部1612填充到覆盖第一变压器铁芯构件34a 和第一电抗器铁芯构件54a的高度,并将主体1110的整体密封,所述第一变压器铁芯构件34a成为主体1110的第二方向侧Y2的上端。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置1600,达到与实施方式11相同的效果。而且,由于无需单独地设置热阻降低部,所以能够将电力转换装置1600设为简单的结构,能够简化制造工序。
而且,电力转换装置1600的主体1110的整体利用将热阻降低构件填充在收容部1611b内而形成的热阻降低部1612密封。由此,由于能够在多方向确保更多的散热路径,所以能够将在主体1110产生的热更高效地传热到第一散热部1611。
另外,由于成为第一电力转换部2、变压器30、第二电力转换部 4及电抗器50由热阻降低部1612模制的状态,所以能够提高耐振性、防尘性。
实施方式17.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式17。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图21是示出作为实施方式17的电力转换装置1700的结构的剖视图。
本实施方式的主体1710的第二电力转换部804设置于基板1106 的基板第二面1106Y侧。另外,在该实施方式中,为了使相互的连接变容易,第一电力转换部2和第一变压器线圈31a设置于基板第一面 1106X侧,第二变压器线圈31b和第二电力转换部804设置于基板第二面1106Y侧。
除了第二电力转换部804设置在基板第二面1106Y侧以外,第二电力转换部804与实施方式11的图15所示的第二电力转换部4相同。
第二散热部1711与第一散热部1111相同,保持基板1106并且将在基板1106(主体1710)产生的热从表面向大气中释放。第二散热部 1711固定于基板1106的基板第二面1106Y侧,在主体1710的第二方向侧Y2与第一散热部1111面对称地配置。
在第二散热部1711的散热第一面1711X上设置有向第二方向侧 Y2凹陷并收纳电抗器铁芯54的第二方向侧Y2的第一凹设部1711Z。而且,第二散热部1711的散热第一面1711X在该第一凹设部1711Z 内具有铁芯冷却部1711C,所述铁芯冷却部1711C以与电抗器50的第二方向侧Y2的端部相向的方式形成。电抗器铁芯54与第二散热部 1711的铁芯冷却部1711C经由第三热阻降低部1712C抵接。
这样,电抗器铁芯54的第一方向侧Y1侧的端部与第一散热部 1111的铁芯冷却部1111C抵接,并且第二方向侧Y2的端部与第二散热部1711的铁芯冷却部1711C抵接。
第二散热部1711与第一散热部1111同样地承担保持主体1710 的框体的作用。因此,第二散热部1711的散热第二面1711Y以成为电力转换装置1700的第二方向侧Y2的最外周面的方式形成。
此外,在图中,示出了第二散热部1711的散热第二面1711Y为平坦的形状,但也可以是凹凸形状。另外,第二散热部1711也可以具有用于使散热性提高的供冷却水流动的冷却水路径。
第二散热部1711的散热第一面1711X具有线圈冷却部1711A,所述线圈冷却部1711A以与基板1106的形成有电抗器线圈51a、51b 的部位相向的方式形成。基板1106的形成有电抗器线圈51a、51b的部位与线圈冷却部1711A经由第一热阻降低部1712A抵接。
这样,基板1106的形成有电抗器线圈51a、51b的部位在基板第一面1106X上与第一散热部1111的线圈冷却部1111A抵接,并且在基板第二面1106Y上与第二散热部1711的线圈冷却部1711A抵接。
在本实施方式的电力转换装置1700中,宽度方向X的左侧的结构成为与实施方式8的图10所示的电力转换装置800相同的结构。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置1700,达到与实施方式11相同的效果。而且,基板1106的形成有电抗器线圈51a、 51b的部位在基板第一面1106X上与第一散热部1111的线圈冷却部 1111A抵接,并且在基板第二面1106Y上与第二散热部1711的线圈冷却部1711A抵接。
这样,在电力转换装置1700的工作期间在电抗器线圈51a、51b 产生的热利用第一散热部1111和第二散热部1711从基板第一面 1106X和基板第二面1106Y这两个面散热。
这样,由于与形成有电抗器线圈51a、51b的部位相对的散热容积变大,所以能够进一步抑制电力转换装置1700的温度上升。
而且,第二散热部1711的散热第二面1711Y形成为电力转换装置1700的第二方向侧Y2的最外周面,能够作为用于将电力转换装置 1700固定于其他电气设备的搭载面利用。另外,该散热第二面1711Y 的形状也能够设为与作为搭载对象的电气设备的凹凸形状对应的形状。这样,由于能够将第一散热部1111的散热第一面1111X和第二散热部1711的散热第二面1711Y这两个面作为搭载面利用,所以能够应对作为搭载对象的电气设备的多种形状。
另外,在将电力转换装置1700搭载于其他电气设备时,无需使用用于收纳电力转换装置1700的第二方向侧Y2的其他框体。由此,不需要涂布于电力转换装置1700的第二散热部1711与其他框体之间的热阻高的硅脂等。这样,能够提高电力转换装置1700的散热性。
另外,电抗器铁芯54的第一方向侧Y1的端部与第一散热部1111 的铁芯冷却部1111C抵接,电抗器铁芯54的第二方向侧Y2的端部与第二散热部1711的铁芯冷却部1711C抵接。这样,在电抗器铁芯54 产生的热从电抗器铁芯54的第一方向侧Y1的端部及第二方向侧Y2 的端部这两端利用第一散热部1111和第二散热部1711散热。这样,由于与电抗器铁芯54相对的散热容积变大,所以能够进一步抑制电力转换装置1700的温度上升。
而且,第二散热部1711具有收纳电抗器铁芯54的第二方向侧Y2 的第一凹设部1711Z。由此,能够降低电力转换装置1700的高度并提供更薄的电力转换装置1700。
实施方式18.
以下,以与上述实施方式11不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式18。与上述实施方式11相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图22是示出作为实施方式18的电力转换装置1800的结构的剖视图。
主体1710的第二散热部1811在第一方向侧Y1的散热第一面 1811X上在宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备向第一方向侧 Y1突出的突设部1811a。这样,形成由突设部1811a包围并向第一方向侧Y1开口的收容部1811b。第二散热部1811除上述结构以外与实施方式15的图19所示的第一散热部1511结构相同。
如图22所示,使第一散热部1511的突设部1511a与第二散热部 1811的突设部1811a在厚度方向Y上相向并抵接。这样,利用第一散热部1511的收容部1511b和第二散热部1811的收容部1811b形成收容部1813。
电力转换装置1800的主体1710收容于收容部1813。
在主体1710与第一散热部1511之间及主体1710与第二散热部 1811之间,填充作为热传导率大且高绝缘性的热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成热阻降低部1812。
在图22中,用斜线阴影线示出热阻降低部1812的区域。
如图所示,主体1710的整体利用热阻降低部1812密封。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置1800,达到与实施方式11相同的效果。而且,在主体1710的第一方向侧Y1和第二方向侧Y2设置第一散热部1511及第二散热部1811,且在它们之间设置热传导率大且绝缘性高的热阻降低部1812。
由此,能够在多方向确保较多的散热路径和较大的散热容积。这样,能够将电力转换装置1800设为简单的结构,并且能够进一步抑制电力转换装置1800的温度上升。
实施方式19.
图23是示出作为实施方式19的电力转换装置的电路的电路图。
在图23中,电力转换装置1900具有电抗器90。
电抗器90具有电抗器线圈及未图示的电抗器铁芯。
电抗器90的电抗器线圈与实施方式11的图14及图15所示的电抗器线圈51a和电抗器线圈51b结构相同。
在第二变压器线圈1031b的中心抽头与电容器5之间串联插入电抗器90。在电容器5的两端连接未图示的负载。
在与实施方式11的图15所示的基板1106相同的基板上安装第一电力转换部2、变压器1030、第二电力转换部1004及电抗器90,并设为电力转换装置1900的主体。关于其他结构,由于与图12所示的实施方式相同,所以对相当的部分标注相同的附图标记并省略说明。
这样,即使第二电力转换部的电路结构不同,通过设为相同的配置,从而也能够将在电力转换装置1900的主体产生的热高效地散热。
实施方式20.
图24~图32示出实施方式20的电力转换装置的结构。
图24是示出电力转换装置的电路的电路图。
图25是示出构成电力转换装置的主体的立体图。
图26是示出电力转换装置的结构的剖视图。
图27~图32是示出与图26不同的结构的电力转换装置的图。
首先,利用图24说明电力转换装置2000的电路结构。
在图24中,电力转换装置2000具有电容器1、作为电力转换部的第一电力转换部2002及电抗器2050。
第一电力转换部2002具有串联连接的作为电力转换元件及第一开关元件的开关元件2a和作为电力转换元件及第二开关元件的开关元件2b。
串联连接的开关元件2a及开关元件2b与电容器1并联连接。而且,电抗器2050的一端连接到串联连接的开关元件2a与开关元件2b 的连接点。在电抗器2050的另一端与开关元件2b的源极之间连接有电容器2005。与电容器2005并联地连接有未图示的负载。
在第一电力转换部2002例如作为降压型DCDC转换器工作的情况下,将从未图示的直流电源施加到电容器1的直流电压转换为其他直流电压,并向未图示的电池等负载供给。
接着,利用图25及图26说明电力转换装置2000的结构。
电力转换装置2000的主体2010具有第一电力转换部2002、由绝缘材料形成的平板状的基板2006及电抗器2050。
此外,由于电容器1及电容器2005与主体2010分开设置,所以在图25中未图示。
电抗器2050具有作为线圈的电抗器线圈2051及作为铁芯的电抗器铁芯2054。
基板2006具有作为在该基板2006的厚度方向Y上开口的开口部的贯通孔2006b。贯通孔2006b与实施方式1所示的贯通孔6b结构相同,通过孔形成部2006a而形成。
在基板2006的第二方向侧Y2的基板第二面2006Y上,与孔形成部2006a同心地利用导体图案呈旋涡状形成匝数为一匝的电抗器线圈 2051a。另外,在基板2006的基板第一面2006X上,利用导体图案呈旋涡状形成匝数为一匝的电抗器线圈2051b。
形成在该基板2006的基板第一面2006X侧及基板第二面2006Y 侧的两个电抗器线圈2051a、电抗器线圈2051b串联连接,构成二匝的电抗器线圈2051。
电抗器线圈2051的一端连接到开关元件2a与开关元件2b的连接点,电抗器线圈2051的另一端连接到电容器5的一方的端子。
电抗器铁芯2054为三脚电抗器铁芯,具有基板2006的进深方向 Z上的剖面形状为E形的第一电抗器铁芯构件2054a和平板状的第二电抗器铁芯构件2054b。第一电抗器铁芯构件2054a和第二电抗器铁芯构件2054b分别将软磁性的铁氧体模制而形成。
如图25所示,电抗器铁芯2054的第一电抗器铁芯构件2054a的中央脚贯通贯通孔2006b,两侧的脚位于基板2006的外侧。而且,相对于该第一电抗器铁芯构件2054a从下方组合第二电抗器铁芯构件 2054b而构成电抗器铁芯2054,并安装于基板2006。
电力转换装置2000具有图25所示的主体2010、第一散热部2011、热阻降低部2012(2012A、2012B、2012C)。
第一散热部2011的散热第二面2011Y具有线圈冷却部2011A,所述线圈冷却部2011A以与基板2006的形成有电抗器线圈2051的部位相向的方式形成。基板2006的形成有电抗器线圈2051a、2051b的部位与线圈冷却部2011A经由第一热阻降低部2012A抵接。
在第一散热部2011的散热第二面2011Y上设置有向第一方向侧 Y1凹陷并收纳电抗器铁芯2054的第一方向侧Y1的第一凹设部 2011Z。而且,散热第二面2011Y在该第一凹设部2011Z内具有铁芯冷却部2011C,所述铁芯冷却部2011C以与电抗器铁芯2054的第一方向侧Y1的端部相向的方式形成。电抗器铁芯2054与铁芯冷却部 2011C经由第三热阻降低部2012C抵接。
这样,即使电路结构与上述各实施方式不同,通过设为相同的配置,从而也能够将在电力转换装置2000的主体2010产生的热高效地散热。
以下,使用图27~图32说明电力转换装置的其他结构例。
图27所示的电力转换装置2100,在其主体2110上电抗器2150 具有电抗器线圈2151a和电抗器线圈2151b。
电抗器线圈2151a和电抗器线圈2151b以在宽度方向X上排列的方式同心且呈旋涡状形成。
第一散热部2011的线圈冷却部2011A与形成有电抗器线圈2151a 和电抗器线圈2151b的部位抵接。
图28所示的电力转换装置2200,在其主体2210上电抗器2250 具有电抗器线圈2251a和电抗器线圈2251b。
电抗器线圈2251a和电抗器线圈2251b的匝数分别为二匝。
电抗器线圈2251a的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。另外,电抗器线圈2251b的各匝以在宽度方向X上排列的方式在同一布线层中同心且呈旋涡状形成。而且,该电抗器线圈2251a和电抗器线圈2251b以在基板2106的厚度方向Y 上相向的方式同心地形成。
第一散热部2011的线圈冷却部2011A与形成有电抗器线圈2251a 和电抗器线圈2251b的部位抵接。
图29所示的电力转换装置2300的第一散热部2311在第二方向侧Y2的散热第二面2311Y上在宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备向第二方向侧Y2突出的突设部2311a。这样,形成由突设部2311a 包围的收容部2311b。
电力转换装置2300的主体2010的第一方向侧Y1收容在第一散热部2311的收容部2311b内。
在主体2010与第一散热部2311之间,填充作为热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成用斜线阴影线示出的热阻降低部2312。
图30所示的电力转换装置2400的第一散热部2411在第二方向侧 Y2的散热第二面2411Y上在图30中的宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备突设部2411a,所述突设部2411a比主体2010的高度高规定尺寸并向第二方向侧Y2突出。这样,形成由突设部2411a包围的收容部2411b。
电力转换装置2400的主体2010的整体收容于收容部2411b。
在主体2010与第一散热部2411之间,填充作为热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成热阻降低部2412。
热阻降低部2412填充到覆盖第一电抗器铁芯构件2054a的高度,并将主体2010的整体密封,所述第一电抗器铁芯构件2054a成为主体 2010的第二方向侧Y2的上端。
图31所示的电力转换装置2500的第二散热部2511固定于基板 2006的基板第二面2006Y侧,在主体2010的第二方向侧Y2与第一散热部2011面对称地配置。
第二散热部2511的线圈冷却部2511A经由第一热阻降低部2512A 而与形成有电抗器2050的电抗器线圈2051a和电抗器线圈2051b的部位抵接。
图32所示的电力转换装置2600的第二散热部2611在第一方向侧 Y1的散热第一面2611X上在宽度方向X及进深方向Z的四方的端部具备向第一方向侧Y1突出的突设部2611a。这样,形成由突设部2611a 包围并向第一方向侧Y1开口的收容部2611b。
如图32所示,使第一散热部2311的突设部2311a与第二散热部 2611的突设部2611a在厚度方向Y上相向并抵接。这样,利用第一散热部2311的收容部2311b和第二散热部2611的收容部2611b形成收容部2613。
电力转换装置2600的主体2010收容于收容部2613。
在主体2010与第一散热部2311之间及主体2010与第二散热部 2611之间填充作为热阻降低构件的树脂。利用填充的树脂形成热阻降低部2612。
这样,即使电路结构与上述各实施方式不同,另外,即使在电抗器线圈的配置结构不同的情况下,通过设为相同的配置,从而也能够将在电力转换装置的主体产生的热高效地散热。
实施方式21.
图33是示出实施方式21的电力转换装置的电路的电路图。
电力转换装置2700具有电抗器15及电抗器16。
电抗器15的一端连接到开关元件2a与开关元件2b的连接点,电抗器15的另一端连接到未图示的负载的一端。电抗器16的一端连接到开关元件2b与开关元件2c的连接点,电抗器16的另一端连接到未图示的负载的另一端。
在与图2及图3所示的基板6相同的基板上安装第一电力转换部 2、电抗器15及电抗器16,并设为电力转换装置的主体。关于其他结构,由于与图2及图3所示的实施方式相同,所以对相当的部分标注相同的附图标记并省略说明。
这样,即使构成为单相逆变器,通过设为相同的配置,从而也能够将在电力转换装置的主体产生的热高效地散热。
实施方式22.
图34是示出作为实施方式22的电力转换装置的电路的电路图。
电力转换装置2800具有电抗器17、电容器18及电抗器19。在图 1的电路的基础上,与第一变压器线圈31a并联地连接电抗器17,将电容器18与电抗器19的串联电路与第一变压器线圈31a串联连接。
由此,能够使用励磁电流构成进行软开关工作的LLC型DCDC 转换器。
在与图2及图3所示的基板6相同的基板上安装第一电力转换部 2、电抗器17、电抗器19、变压器30及第二电力转换部4,并设为电力转换装置主体。
此外,电容器1、电容器5及电容器18与电力转换装置主体分开设置。关于其他结构,由于与图2及图3所示的实施方式相同,所以对相当的部分标注相同的附图标记并省略说明。
这样,即使电路结构与上述各实施方式不同,通过设为相同的配置,从而也能够将在电力转换装置的主体产生的热高效地散热。
实施方式23.
以下,以与上述实施方式3不同的部位为中心,使用附图说明本发明的实施方式23。与上述实施方式3相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
图35是放大并示出在作为本实施方式23的电力转换装置中基板 3006的形成有第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b的部位的剖视图。
基板3006是将六个布线层6V经由绝缘层6Z层叠为多层而成的六层基板。
第一散热部11固定于基板3006的第一方向侧Y1的基板第一面3006X侧。而且,第一散热部11的线圈冷却部11A与基板3006的形成有第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b的部位抵接。
如图所示,在基板3006中,第一变压器线圈331a、第二变压器线圈331b形成于六个布线层6V中的接近线圈冷却部11A的一侧的布线层6V。
图36是图35所示的电力转换装置的其他结构例。
第二散热部811固定于基板3006的第二方向侧Y2的基板第二面 3006Y侧。这样,第一散热部11的线圈冷却部11A和第二散热部811 的线圈冷却部811A分别从第一方向侧Y1和第二方向侧Y2与基板 3006的形成有第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b的部位抵接。
如图所示,在基板3006中,第一变压器线圈331a形成于接近线圈冷却部811A的一侧的布线层6V。而且,第二变压器线圈331b形成于接近线圈冷却部11A的一侧的布线层6V。
根据如上述那样构成的本实施方式的电力转换装置,第一变压器线圈331a和第二变压器线圈331b形成于多个布线层中的接近线圈冷却部11A、811A的一侧的布线层。这样,在基板3006中,缩短第一变压器线圈331a与线圈冷却部811A之间、第二变压器线圈331b与线圈冷却部11A之间的距离。这样,能够通过降低基板3006的热阻,从而使散热性提高。由此,能够进一步抑制电力转换装置的温度上升。
此外,在上述说明中,示出了具备六个布线层6V的六层基板,但不限定于此,只要是二层以上的基板,则能够同样地应用。例如,在二层基板的情况下,以第一变压器线圈331a和线圈冷却部811A排列于两个布线层6V中的接近线圈冷却部的一方的布线层的方式形成即可。
实施方式24.
以下,以与上述各实施方式不同的部位为中心,使用图37~图42 说明本发明的实施方式24。与上述各实施方式相同的部分标注同一附图标记并省略说明。
例如,在对用于电动机动车的车载高压电池进行充电的车载用充电器、对车载铅电池进行充电的车载用降压转换器等使用比较大的电力的电力转换装置中,如以上述各实施方式示出那样,除了将在电力转换装置的主体产生的热散热之外,电力转换装置的耐振动性成为课题。
本实施方式的电力转换装置使在上述各实施方式中示出的电力转换装置的耐振性提高,能够应用于要求耐振动性的电动汽车等中。
图37是示出作为实施方式24的电力转换装置800A的结构的剖视图。
相对于实施方式8的图10所示的电力转换装置800,电力转换装置800A设置有减振弹簧93。
如图37所示,在本实施方式的电力转换装置800A中,减振弹簧 93设置于第二散热部811的散热第一面811X与基板6的基板第二面 6Y之间的空隙及第二散热部811的散热第一面811X与第一变压器铁芯构件34a的第二方向侧Y2的端部之间的空隙。而且,基板6及变压器铁芯34经由该减振弹簧93固定于第二散热部811。
而且,在本实施方式的电力转换装置800A中,减振弹簧93设置于第一散热部11的散热第二面11Y与基板6的基板第一面6X之间的空隙。而且,基板6经由该减振弹簧93固定于第一散热部11。
例如,在使用没有元件冷却部的第二散热部的情况下,在主体的第二方向侧Y2,在主体与第二散热部之间产生空隙。减振弹簧93配置于这样产生的空隙并固定主体和第二散热部,并使耐振性提高。
而且,在第一散热部与主体之间产生空隙的情况下,也在该空隙配置减振弹簧93并固定主体和第一散热部,使耐振性提高。
这样,通过在主体810与第一散热部11和第二散热部811中的至少一方之间设置减振弹簧93,从而能够保护主体810免受振动影响,并使电力转换装置800A的耐振性提高。
图38是示出与图37不同的电力转换装置900A的结构的剖视图。
相对于实施方式9的图11所示的电力转换装置900,电力转换装置900A设置有减振弹簧93。
减振弹簧93在热阻降低部912内设置于第二散热部911的散热第一面911X与基板6的基板第二面6Y之间的空隙及第二散热部911的散热第一面911X与第一变压器铁芯构件34a的第二方向侧Y2的端部之间的空隙。
另外,减振弹簧93设置于第一散热部11的散热第二面511Y与基板6的基板第一面6X之间的空隙。而且,在收容部511b内填充热阻降低构件,在主体810与第一散热部11及第二散热部911之间的空隙形成热阻降低部912。
这样,在利用树脂形成的热阻降低部912内设置减振弹簧93,在辅助热阻降低部912的弹性特性的同时能够保护主体810。由此,能够提高电力转换装置的耐振动性。
在以下的图39~42中,示出对实施方式17、18、25、26所示的具备第二散热部的电力转换装置设置减振弹簧的例子。
图39是示出在实施方式17的电力转换装置1700中设置减振弹簧而成的本实施方式的电力转换装置1700A的结构的剖视图。
图40是示出在实施方式18的电力转换装置1800中设置减振弹簧而成的本实施方式的电力转换装置1800A的结构的剖视图。
如上述图39、图40的电力转换装置1700A、1800A所示,通过对具备第二散热部的电力转换装置在第二散热部1711、1811与主体 1710之间的空隙设置减振弹簧93,从而能够将主体1710固定于第二散热部1711、1811。
而且,在主体1710与第一散热部1111、1511之间产生空隙的情况下,通过在该空隙设置减振弹簧93,从而能够将主体1710固定于第一散热部1111、1511。由此,能够提高电力转换装置的耐振性。
图41是示出在实施方式25的电力转换装置2500中设置减振弹簧而成的本实施方式的电力转换装置2500A的结构的剖视图。
图42是示出在实施方式26的电力转换装置2600中设置减振弹簧而成的本实施方式的电力转换装置2600A的结构的剖视图。
在上述图41、图42的电力转换装置2500A、2600A中,仅在第二散热部2511、2611与主体2010之间的空隙设置减振弹簧93,在第一散热部2011、2311与主体2010之间的空隙不设置减振弹簧93。在第一散热部具有元件冷却部的情况下,成为第一散热部与主体之间的空隙少的结构,能够以仅由第一散热部保护主体免受振动影响的方式进行保持。因此,能够通过仅在主体与第二散热部之间设置减振弹簧从而确保耐振性。由此,能够削减减振弹簧的使用数量。
此外,设置减振弹簧93的部位、数量不限于以上示出的例子。以保护电力转换装置的主体且电力转换装置的减振性提高的方式在主体与第一散热部和第二散热部中的至少一方之间设置减振弹簧93即可。
在所述各实施方式中,示出了利用硅形成开关元件及二极管元件,但也可以利用带隙比硅大的宽带隙半导体形成。作为宽带隙半导体,例如有碳化硅、氮化镓类材料或金刚石。
由于利用这样的宽带隙半导体形成的开关元件、二极管元件的耐电压性高,且容许电流密度也高,所以能够使开关元件、二极管元件小型化,通过使用这些小型化的开关元件、二极管元件,从而能够使组入这些元件的半导体模块小型化。
另外,由于耐热性也高,所以能够实现散热器的散热翅片的小型化、水冷部的空冷化,所以能够使半导体模块进一步小型化。
并且,由于电力损耗低,所以能够使开关元件、二极管元件高效率化,进而能够使半导体模块高效率化。
此外,优选的是,开关元件及二极管元件双方利用宽带隙半导体形成,但即使任一方的元件利用宽带隙半导体形成,也达到同样的效果。
此外,本发明在其发明的范围内,能够将上述各实施方式自由地组合,或者能够对各实施方式适当地进行变更、省略。

Claims (19)

1.一种电力转换装置,具备主体和第一散热部,该主体具有设置有电力转换部及线圈的基板,该第一散热部保持所述基板并且进行所述基板的散热,其中,
所述基板由一片构成,
所述线圈与所述基板一体形成,并且与所述电力转换部连接,
所述第一散热部
固定于所述基板的厚度方向的第一方向侧的、所述基板的基板第一面,
与所述第一方向侧相反的第二方向侧的该第一散热部的散热第二面具有线圈冷却部,该线圈冷却部与所述基板的形成有所述线圈的部位相向并抵接,
所述电力转换部具有多个电力转换元件,
所述多个电力转换元件中的一部分电力转换元件固定于所述基板第一面,除了所述一部分电力转换元件以外的剩余的电力转换元件固定于所述第二方向侧的所述基板的基板第二面,
所述第一散热部的所述散热第二面具有元件冷却部,该元件冷却部与固定于所述基板第一面的所述电力转换元件相向并抵接。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置,其中,
所述线圈与所述电力转换部的各所述电力转换元件连接,
固定于所述基板第一面的所述电力转换元件
具有从该电力转换元件经由所述基板的所述线圈向所述线圈冷却部散热的散热路径和从该电力转换元件向所述元件冷却部散热的散热路径。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
所述基板在所述线圈的中心具有在所述基板的厚度方向上开口的开口部,
所述主体具有配置于所述开口部的作为所述线圈的磁心的铁芯,
所述第一散热部的所述散热第二面具有与所述铁芯相向并抵接的铁芯冷却部。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
具备第二散热部,该第二散热部固定于所述第二方向侧的所述基板的基板第二面并进行所述基板的散热,
所述第二散热部的所述第一方向侧的散热第一面具有线圈冷却部,该线圈冷却部与所述基板的形成有所述线圈的部位相向并抵接。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
具备第二散热部,该第二散热部固定于所述第二方向侧的所述基板的基板第二面,
各所述电力转换元件中的至少一个固定于所述基板第二面,
所述第二散热部的所述第一方向侧的散热第一面,
具有线圈冷却部和元件冷却部,该线圈冷却部与所述基板的形成有所述线圈的部位相向并抵接,该元件冷却部与所述基板第二面的所述电力转换元件相向并抵接。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
在所述线圈冷却部与所述基板的形成有所述线圈的部位之间设置有具有传热性的第一热阻降低部。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
在所述线圈冷却部与所述基板的形成有所述线圈的部位之间设置有具有传热性的第一热阻降低部,
在所述元件冷却部与所述电力转换元件之间设置有具有传热性的第二热阻降低部。
8.根据权利要求6所述的电力转换装置,其中,
所述第一散热部在该第一散热部的所述散热第二面上具备向所述第二方向侧突出的突设部,并具有由所述突设部包围的收容部,
所述主体收容于所述收容部内,
所述第一热阻降低部利用填充在所述收容部内的热阻降低构件形成。
9.根据权利要求7所述的电力转换装置,其中,
所述第一散热部在该第一散热部的第二面侧具备向所述第二方向侧突出的突设部,并具有由所述突设部包围的收容部,
所述主体收容于所述收容部内,
所述第一热阻降低部和所述第二热阻降低部利用填充在所述收容部内的热阻降低构件一体形成。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的电力转换装置,其中,
所述主体的整体利用填充在所述收容部内的热阻降低构件密封。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
所述基板具备形成有导体图案的布线层,
所述线圈利用所述导体图案形成。
12.根据权利要求11所述的电力转换装置,其中,
所述基板是将多个所述布线层经由绝缘层层叠为多层而成的多层基板,
所述线圈形成于多个所述布线层中的接近所述线圈冷却部的一侧的布线层。
13.根据权利要求11所述的电力转换装置,其中,
所述基板在形成所述线圈的导体图案上具有不覆盖阻焊膜的去阻焊膜区域。
14.根据权利要求3所述的电力转换装置,其中,
所述第一散热部在所述散热第二面上具备向所述第一方向侧凹陷并收纳所述铁芯的第一凹设部。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换部具有第一电力转换部及第二电力转换部,所述第一电力转换部具有作为所述电力转换元件的多个第一电力转换元件并进行直流交流电力转换,
所述第二电力转换部具有作为所述电力转换元件的多个第二电力转换元件并进行交流直流电力转换,
所述线圈具有第一变压器线圈及第二变压器线圈,
所述第一变压器线圈与所述第一电力转换部连接,
所述第二变压器线圈与所述第二电力转换部连接,
在所述第一变压器线圈与所述第二变压器线圈之间进行能量的传输,
在所述主体上,所述第一变压器线圈和所述第二变压器线圈同心地形成,
所述主体具备电抗器,该电抗器具有与所述基板一体形成并且与所述第二电力转换部连接的电抗器线圈,
所述线圈冷却部
与所述基板的形成有所述线圈的部位相向并抵接,并且与所述基板的形成有所述电抗器线圈的部位相向并抵接。
16.根据权利要求15所述的电力转换装置,其中,
所述第二电力转换元件为单向导通元件。
17.根据权利要求1或权利要求2所述的电力转换装置,其中,
多个所述电力转换元件为第一开关元件及第二开关元件,
所述电力转换部为所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接而成,
所述线圈的一端连接到所述第一开关元件与所述第二开关元件的连接部。
18.根据权利要求4所述的电力转换装置,其中,
在所述主体与所述第一散热部和所述第二散热部中的至少一方之间设置有减振弹簧。
19.根据权利要求5所述的电力转换装置,其中,
在所述主体与所述第一散热部和所述第二散热部中的至少一方之间设置有减振弹簧。
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