JP2011009634A - 磁気部品の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コアと、該コアに装着される巻線部とを有する磁気部品が、ヒートシンクの平坦な取付け面に取付けられる磁気部品の冷却装置において、巻線部およびコアの温度上昇を抑制するとともにパッケージのコンパクト化を可能とする。
【解決手段】複数の磁気部品１０，１１が、それらの巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａの軸線をヒートシンク２５Ａの取付け面２６と直交させるようにして共通のケース２４Ａ内に収容され、該ケース２４Ａが取付け面２６に取付けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コアと、該コアに装着される巻線部とを有する磁気部品が、ヒートシンクの平坦な取付け面に取付けられる磁気部品の冷却装置に関する。

コアにコイルが巻装されて成るリアクトルが、それを収容する金属ケースを介して冷却フィンの主面に接触するように配設されるようにしたリアクトル装置が、特許文献１で知られている。

特開２００７−１７３７００号公報

ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、コアに巻装されたコイルの巻線部の軸線を冷却フィンの主面とほぼ平行としてリアクトルが配置されているので、コイルの一部と冷却フィンとの間の距離が大きくなり、コイルのうち冷却フィンから遠い部分および冷却フィン間の熱伝達が良好であるとは言い難い。このためコイルの一部に発熱特異部が生じることになり、コイルの被覆の耐熱温度を高く設定せざるを得ない。またコイル全体とヒートシンクとの間の熱伝達が良好ではないので、コイルの熱の大部分が、コイルからコアを介して冷却フィンに伝達されることになり、その結果、コアの温度上昇を招いている。このコアの温度上昇は、耐熱温度の低い材料たとえばフェライトをコアの材質として選択した場合には、特に問題となる。しかも上記特許文献１で開示されたものでは、１つの磁気部品が１つのケース内に収容されるものであり、パッケージがコンパクトであるとは言い難い。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、巻線部およびコアの温度上昇を抑制するとともにパッケージのコンパクト化を可能とした磁気部品の冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、コアと、該コアに装着される巻線部とを有する磁気部品が、ヒートシンクの平坦な取付け面に取付けられる磁気部品の冷却装置において、複数の前記磁気部品が、それらの巻線部の軸線を前記ヒートシンクの前記取付け面と直交させるようにして共通のケース内に収容され、該ケースが前記取付け面に取付けられることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、複数の前記磁気部品が、インダクタおよびトランスであることを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記ケースが、前記磁気部品が当接される支持板部と、前記磁気部品を覆って前記支持板部に連設されるカバー部とを備え、該カバー部よりも板厚を大にした前記支持板部が、前記取付け面に当接しつつ該取付け面に取付けられることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、ケース内に複数の磁気部品が収容されるので、パッケージのコンパクト化を図ることができる。しかもケース内に収容される複数の磁気部品が、それらの巻線部の軸線をヒートシンクの平坦な取付け面に直交させるように配設されるので、巻線部の軸線がヒートシンクとほぼ平行になっている場合と比べて、巻線部全体をヒートシンクに近づけることができ、巻線部全体の熱を平均してヒートシンク側に放熱するようにしてコイルの一部に発熱特異部が生じることがないようにして巻線部の温度上昇を抑制し、ひいてはコアの温度上昇も抑制することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、インダクタおよびトランスが共通なケース内に収容されるようにしてインダクタおよびトランスのパッケージをコンパクト化することができる。

さらに本発明の第３の特徴によれば、ケースが、磁気部品が当接される支持板部と、前記磁気部品を覆って前記支持板部に連設されるカバー部とを備え、板厚をカバー部よりも大きくした支持板部が取付け面に当接しつつ取付け面に取付けられるので、熱容量を大きくするとともに強度を大とした支持板部に、磁気部品の冷却機能と、取付け機能とを持たせることができる。

実施例１の電力変換装置の概略全体回路図である。 ケース内に収容されてヒートシンクに取付けられた状態のインダクタおよびトランスの縦断面図であって図３の２−２線断面図である。 図２の３−３線断面図である。 実施例２の図２に対応した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図４を参照しながら説明する。

本発明の実施例１について、図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１において、この電力変換装置は、直流電源５で得られる直流電力を、駆動輪を駆動する動力を発揮する電動モータ６に供給される三相交流電力に変換するようにして車両に搭載されるものであり、直流電源５で得られる直流電圧を昇降圧するコンバータ７と、該コンバータ７からの直流電圧を交流電圧に変換して電動モータ６を駆動するインバータ８とを備える。

コンバータ７は、入力コンデンサ９と、磁気部品であるインダクタ１０と、一次コイル１２および二次コイル１３を有する磁気部品としての二相トランス１１と、第１および第２スイッチング素子モジュール１４，１５とを備える。

入力コンデンサ９は、直流電源５のプラス側端子に接続されるプラスライン１６と、直流電源５のマイナス側端子に接続されるグランドライン１７との間に設けられ、インダクタ１０の一端はプラスライン１６に接続される。また二相トランス１１における一次コイル１２および二次コイル１３の一端はインダクタ１０の他端に並列接続される。

第１スイッチング素子モジュール１４は、インバータ８に連なる共通プラスライン１８および二相トランス１１の一次コイル１２間に配設される第１プラス側スイッチング素子１９と、前記一次コイル１２および前記グランドライン１７間に配設される第１マイナス側スイッチング素子２０とを備え、第２スイッチング素子モジュール１５は、前記共通プラスライン１８および二相トランス１１の二次コイル１３間に配設される第２プラス側スイッチング素子２１と、前記二次コイル１３および前記グランドライン１７間に配設される第２マイナス側スイッチング素子２２とをそれぞれ備える。而して第１および第２スイッチング素子モジュール１４，１５における第１および第２プラス側スイッチング素子１９，２１ならびに第１および第２マイナス側スイッチング素子２０，２１は、この実施の形態では、ＩＧＢＴ（Insulatead Gate Bipolar Transistor）と、エミッタからコレクタに向かう側を順方向として各ＩＧＢＴに並列接続されるダイオードとから成るものである。

図２および図３において、前記インダクタ１０および二相トランス１１は、金属製である共通のケース２４Ａ内に収容され、ヒートシンク２５Ａの平坦な取付け面２６に前記ケース２４Ａが取付けられる。

前記インダクタ１０の巻線部１０ａは日字形のコア２８に装着される。また二相トランス１１における一次コイル１２および二次コイル１３の巻線部１２ａ，１３ａはそれらの軸線を同軸として並列配置されており、両巻線部１２ａ，１３ａが日字形のコア３０に装着される。而してインダクタ１０における巻線部１０ａおよびコア２８、ならびに二相トランス１１における一次コイル１２および二次コイル１３の巻線部１２ａ，１３ａおよびコア３０は、合成樹脂から成る樹脂被覆部２７で覆われる。

ところで前記樹脂被覆部２７で覆われた前記インダクタ１０および前記二相トランス１１は、それらの巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａの軸線を前記ヒートシンク２５Ａの取付け面２６に直交させる姿勢で前記ケース２４Ａ内に収容されるものであり、ケース２４Ａは、前記インダクタ１０および前記二相トランス１１のコア２８，３０が当接される支持板部３１Ａと、前記インダクタ１０および前記二相トランス１１を覆って前記支持板部３１Ａに連設されるカバー部３２とを備える。

図３で示すように、前記ケース２４Ａの一側面は開放されており、その開放端を覆う端子台３３が前記ケース２４Ａに固定される。而して前記端子台３３には、前記インダクタ１０の一端に連なる接続端子（図示せず）と、前記インダクタ１０の他端に連なる接続端子３４と、前記二相トランス１１の一次および二次コイル１２，１３の一端に共通に連なるとともバスバー（図示せず）を介して前記インダクタ１０の他端に連なる前記接続端子３４に接続される接続端子３５と、前記二相トランス１１における一次および二次コイル１２，１３の他端にそれぞれ個別に連なる接続端子（図示せず）とが固定されており、前記インダクタ１０および前記二相トランス１１は、ケース２４Ａに固定される前記端子台３３で支持される。而して前記接続端子３４，３５は相互に近接した位置にあり、それらの接続端子３４，３５を接続するバスバーは短くてすむ。

ところでケース２４Ａにおける支持板部３１Ａは、前記カバー部３２よりも板厚を大にして形成されており、前記カバー部３２よりも側方に突出するようにして前記支持板部３１Ａに一体に連なる複数個たとえば４個の取付け腕部３８，３８…が、前記ヒートシンク２５Ａの取付け面２６にボルト３９，３９…でそれぞれ締結される。すなわち前記インダクタ１０および前記二相トランス１１のコア２８，３０が当接される支持板部３１Ａは、カバー部３２よりも板厚を大にして形成されるとともに前記取付け面２６に当接しつつ該取付け面２６に取付けられることになる。

次にこの実施例１の作用について説明すると、複数の前記磁気部品であるインダクタ１０および二相トランス１１が、ヒートシンク２５Ａの取付け面２６に取付けられる共通のケース２４Ａ内に収容されるので、インダクタ１０および二相トランス１１のパッケージをコンパクト化することができる。

しかもケース２４Ａ内に収容されるインダクタ１０および二相トランス１１が、それらの巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａの軸線をヒートシンク２５Ａの平坦な取付け面２６に直交させるように配設されるので、巻線部の軸線がヒートシンクとほぼ平行になっている場合と比べて、巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａ全体をヒートシンク２５Ａに近づけることができ、巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａ全体の熱を平均してヒートシンク２５Ａ側に放熱するようにして巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａの一部に発熱特異部が生じることがないようにし、巻線部１０ａ，１２ａ，１３ａの温度上昇を抑制し、ひいてはコア２８，３０の温度上昇も抑制することができる。

またケース２４Ａは、インダクタ１０および二相トランス１１が当接される支持板部３１Ａと、インダクタ１０および二相トランス１１を覆って前記支持板部３１Ａに連設されるカバー部３２とを備え、該カバー部３２よりも板厚を大にした支持板部３１Ａが、取付け面２６に当接しつつ該取付け面２６に取付けられるので、熱容量を大きくするとともに強度を大とした支持板部３１Ａに、インダクタ１０および二相トランス１１の冷却機能と、取付け機能とを持たせることができる。

本発明の実施例２について、図４を参照しながら説明するが、実施例１に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

前記インダクタ１０および二相トランス１１は、金属製である共通のケース２４Ｂ内に収容され、ヒートシンク２５Ｂの平坦な取付け面２６に前記ケース２４Ｂが取付けられる。

このケース２４Ｂは、前記インダクタ１０および前記二相トランス１１のコア２８，３０が当接される支持板部３１Ｂと、前記インダクタ１０および前記二相トランス１１を覆って前記支持板部３１Ｂに連設されるカバー部３２とを備え、支持板部３１Ｂは、前記カバー部３２よりも板厚を大にして形成されており、支持板部３１Ｂに植設された複数のスタッドボルト４０…がヒートシンク２５Ｂを貫通する。而してヒートシンク２５Ｂからの前記スタッドボルト４０…の突出部にナット４１…を螺合して締め付けることで、前記インダクタ１０および前記二相トランス１１のコア２８，３０が当接される支持板部３１Ｂが、前記ヒートシンク２５Ｂの取付け面２６に当接しつつ該取付け面２６に取付けられることになる。

この実施例２によっても実施例１と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１０・・・磁気部品であるインダクタ
１０ａ，１２ａ，１３ａ・・・巻線部
１１・・・磁気部品であるトランス
２４Ａ，２４Ｂ・・・ケース
２５Ａ，２５Ｂ・・・ヒートシンク
２６・・・取付け面
２８，３０・・・コア
３１Ａ，３１Ｂ・・・支持板部
３２・・・カバー部

Claims (3)

1. コア（２８，３０）と、該コア（２８，３０）に装着される巻線部（１０ａ，１２ａ，１３ａ）とを有する磁気部品（１０，１１）が、ヒートシンク（２５Ａ，２５Ｂ）の平坦な取付け面（２６）に取付けられる磁気部品の冷却装置において、複数の前記磁気部品（１０，１１）が、それらの前記巻線部（１０ａ，１２ａ，１３ａ）の軸線を前記ヒートシンク（２５Ａ，２５Ｂ）の前記取付け面（２６）と直交させるようにして共通のケース（２４Ａ，２４Ｂ）内に収容され、該ケース（２４Ａ，２４Ｂ）が前記取付け面（２６）に取付けられることを特徴とする磁気部品の冷却装置。
2. 複数の前記磁気部品が、インダクタ（１０）およびトランス（１１）であることを特徴とする請求項１記載の磁気部品の冷却装置。
3. 前記ケース（２４Ａ，２４Ｂ）が、前記磁気部品（１０，１１）が当接される支持板部（３１Ａ，３１Ｂ）と、前記磁気部品（１０，１１）を覆って前記支持板部（３１Ａ，３１Ｂ）に連設されるカバー部（３２）とを備え、該カバー部（３２）よりも板厚を大にした前記支持板部（３１Ａ，３１Ｂ）が、前記取付け面（２６）に当接しつつ該取付け面（２６）に取付けられることを特徴とする請求項１または２記載の磁気部品の冷却装置。

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