JP2018148058A - 回路装置および電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスなど回路部品におけるコアの温度上昇が抑制され得る電力変換装置に適用される回路装置を提供する。【解決手段】励磁用コイル４０の巻線層ＣＳで外周面を囲まれた中央脚部３２ｂと、中央脚部３２ｂとの間に巻線層ＣＳを介在して中央脚部３２ｂの両側に中央脚部３２ｂに沿って並設され端部を前記中央脚部３２ｂの端部に連接される側方脚部３２ａ，３２ｃとを有するトランス用コアを備えた回路装置において、中央脚部３２ｃに磁軸方向に沿った孔部３９を設け、孔部３９に前記トランス用コア材より熱伝導率の大きな伝熱部材５０を埋設するとともに、伝熱部材５０が前記トランス用コア外部の放熱部材５５に熱的および機械的に接続されるようにした。【選択図】図３

Description

この発明は、電力変換装置に適用される回路装置に関するもので、特に電力変換装置に使用されるトランスなど回路部品のコアの放熱構造に関する。

トランスおよび平滑コイルを含む電力変換装置が知られている（特許文献１および特許文献２を参照）。装置の動作時に、装置に含まれるトランスおよび平滑コイルのコアは発熱して、コアの温度が上昇する。コアの温度が上昇するにつれて、渦電流損およびヒステリシス損などのコアにおける損失が増大する。
そこで、コアの温度が上昇することを抑制するため、特許文献１に記載された装置では、上下一対のコア同士間にコア材より熱伝導の高い伝熱部材を設け、その伝熱部材を介し温度上昇の大きい上側コアの熱を下側コアに伝えて放散させている。
また、特許文献２に記載された装置では、コアの隅部にスリットを設け、そこに伝熱冷却板を挿入して、コアの熱を外部へ放散させている。

特開２０１５−２３０９１４号公報 特開２０１５−１０３５３７号公報

しかし、特許文献１に記載された装置では、伝熱部材がコアの内部に埋設されているため、熱を効率良くコアの外部に伝達されず、コアの温度が上昇することを抑制することができなかった。
また、特許文献２に記載された装置では、コアの最も温度上昇の大きいコア中央部の熱をコア外部に放散させることが出来ず、コアの温度が上昇することを抑制することができなかった。

この発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、コアの温度上昇が抑制され得る回路装置を提供することである。

この発明の回路装置は、コイルを巻装され前記コイルの巻線層で外周面を囲まれた中央脚部と、前記中央脚部の両側に並設され前記中央脚部との間に前記巻線層を介在する側方脚部とを有し、前記中央脚部の端部と前記側方脚部の端部とは互いに連接されるトランス用コアを備えたものにおいて、前記中央脚部に磁軸方向に沿った孔部を設け、前記孔部に前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材を埋設して前記伝熱部材を前記中央脚部の磁軸方向に延在させるとともに、前記伝熱部材からの伝熱を前記トランス用コアの外部へ導出する放熱部材に前記伝熱部材が熱的および機械的に接続されるようにしたものである。

この発明に係る回路装置では、放熱部材に接続された伝熱部材がコアの温度上昇の最も高い箇所に配置されているため、回路装置の動作時にコアで発生する熱を効率良く放熱部材に伝達でき、コアの温度上昇が確実に抑制され得る。

この発明における実施の形態１に係る電力変換装置の回路図である。 この発明における実施の形態１に係る電力変換装置に使用される回路部品の概略平面図である。 この発明における実施の形態１に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。 この発明における実施の形態１の変形例１に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。 この発明における実施の形態１の変形例２に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。 この発明における実施の形態１の変形例３に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。 この発明における実施の形態１に係るコア内温度分布を示す概略構成図である。 この発明における実施の形態２に係る回路部品の概略断面図である。 この発明における実施の形態３に係る回路部品の概略平面図である。 この発明における実施の形態３に係る回路部品の、図９に示すＢ−Ｂ線における概略断面図である。

以下、この発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
実施の形態１．
この発明における実施の形態１を図１から図７までに基づいて説明する。図１は実施の形態１に係る電力変換装置の回路図である。図２は実施の形態１に係る電力変換装置に使用される回路部品の概略平面図である。図３は実施の形態１に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。図４は実施の形態１の変形例１に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。図５は実施の形態１の変形例２に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。図６は実施の形態１の変形例３に係る回路部品の、図２に示すＡ−Ａ線における概略断面図である。図７は実施の形態１に係るコア内温度分布を示す概略構成図である。

図１を参照して、本実施の形態１に係る電力変換装置１における回路構成の一例を説明する。本実施の形態１に係る電力変換装置１は、自動車用のＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。電力変換装置１は、入力端子１０と、入力端子１０に接続されるインバータ回路１１と、インバータ回路１１に接続されるトランス１２と、トランス１２に接続される整流回路１３と、整流回路１３に接続される平滑回路１４と、平滑回路１４に接続される出力端子１７とを備える。

インバータ回路１１は、一次側スイッチング素子１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを含
む。トランス１２は、インバータ回路１１に接続される一次側コイル導体１２Ａと、一次
側コイル導体１２Ａに磁気的に結合した二次側コイル導体１２Ｂとによって構成されている。二次側コイル導体１２Ｂは、整流回路１３に接続されている。
整流回路１３は、二次側スイッチング素子１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを含んでおり、平滑回路１４は、平滑用インダクタンスを有するコイル１５と、平滑用キャパシタンスを有するコンデンサ１６とを含む。
ここで、一次側スイッチング素子１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄおよび二次側スイッチング素子１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。

本実施の形態１に係る電力変換装置１によれば、例えば、入力端子１０に入力された約１００Ｖから約６００Ｖの直流電圧を、約１２Ｖから約１６Ｖの直流電圧に変換して、出力端子１７から出力される。具体的には、入力端子１０に入力された直流の高電圧は、インバータ回路１１によって第１の交流電圧に変換される。第１の交流電圧は、トランス１２によって、第１の交流電圧よりも低い第２の交流電圧に変換される。第２の交流電圧は、整流回路１３によって整流される。平滑回路１４は、整流回路１３から出力された電圧を平滑して、低い直流電圧を出力端子１７に出力する。

次に、図２および図３を参照して、本実施の形態１における回路装置としての回路部品２０を説明する。電力変換装置１のうち平滑コイル１５を含む領域が本実施の形態の回路部品２０である。本実施の形態での回路部品２０は、トランス１２、リアクトルもしくはモータのような電力用の部品、または、電磁ノイズ除去部品であってもよい。
本実施の形態における回路部品２０は、コア３０と、励磁用コイル４０と、第１の伝熱部材５０と、第１の放熱部材５５とを主に備える。本実施の形態での回路部品２０は、基板２１をさらに備えていてもよい。

基板２１は、第１の主面２１ａと、第１の主面２１ａと反対側の第２の主面２１ｂとを有する。基板２１は、例えばプリント基板であり、基板２１は第１の主面２１ａ上にコイル４０が配置される片面配線基板であってもよいし、第１の主面２１ａおよび第２の主面２１ｂ上にコイル４０が配置される両面配線基板であってもよい。また、基板２１は第１の主面２１ａおよび第２の主面２１ｂ上ならびに基板２１の内部に多層のコイル４０を含む多層基板であってもよい。基板２１は、ＦＲ−４基板のようなガラスエポキシ基板であってもよい。
基板２１は、第１の主面２１ａと第２の主面２１ｂとの間を貫通する複数の貫通孔２４，２５，２６を有している。貫通孔２４は、第２のコア部３２の第１の脚部３２ａを受け入れる。貫通孔２５は、第２のコア部３２の第２の脚部（中央脚部）３２ｂを受け入れる。貫通孔２６は、第２のコア部３２の第３の脚部３２ｃを受け入れる。基板２１は、図示しない支柱および抑え器具によって、第１の放熱部材５５の上方に支持されてもよい。

コア３０は、頂部３３と、頂部３３と反対側の底部３４と、頂部３３と底部３４との間
の側部３５とを有している。頂部３３は、基板２１の第１の主面２１ａに沿って延在する平面であってもよい。底部３４は、基板２１の第２の主面２１ｂに沿って延在する平面であってもよい。側部３５は、頂部３３と底部３４とを接続する側面であってもよい。
コア３０は、第１のコア部３１と第２のコア部３２とを含んでもよい。第１のコア部３
１は、基板２１の第２の主面２１ｂの下方に位置してもよい。第２のコア部３２は、基板２１の第１の主面２１ａの上方に位置してもよい。第１のコア部３１は、第１の放熱部材５５上に載置されてもよい。第２のコア部３２は、第１のコア部３１上に配置されてもよい。

第２のコア部３２は、第１の脚部３２ａ、第２の脚部３２ｂおよび第３の脚部３２ｃを有している。第２の脚部３２ｂは、第１の脚部３２ａと第３の脚部３２ｃとの間に位置している中央脚部を構成するものであり、上下方向に延びる磁軸を有する。第１の脚部３２ａおよび第３の脚部３２ｃは中央脚部としての第２の脚部３２ｂの両側に脚部３２ｂに沿って延在する側方脚部を構成している。
第２のコア部３２の第１の脚部３２ａは、第１の主面２１ａ側から、貫通孔２４を貫通している。第２のコア部３２の第２の脚部３２ｂは、第１の主面２１ａ側から、貫通孔２５を貫通している。第２のコア部３２の第３の脚部３２ｃは、第１の主面２１ａ側から、貫通孔２６を貫通している。コア３０は、第１の主面２１ａと第２の主面２１ｂとの間を貫通する貫通部を含む。コア３０の貫通部は、第２のコア部３２の第２の脚部３２ｂであってもよい。

第２のコア部３２の第１の脚部３２ａおよび第３の脚部３２ｃは、第１のコア部３１の主面に接してもよい。第２のコア部３２の第２の脚部（中央脚部）３２ｂは、第１のコア部３１の主面に接してもよい。第２の脚部（中央脚部）３２ｂは、第１の脚部３２ａおよび第３の脚部３２ｃと同じ長さを有してもよいし、第１の脚部３２ａおよび第３の脚部３２ｃよりも短い長さを有してもよい。

本実施の形態では、第１のコア部３１は、底部３４から第１のコア部３１と第２のコア部３２との接合面３６に向けて貫通する第１の孔部３８を有する。さらに、第１の孔部３８は第２のコア部３２の第２の脚部３２ｂに向かって貫通している。この第１の孔部３８は磁軸方向に平行、すなわち磁軸方向に沿って形成されている。
また、第１の孔部３８は、第１のコア部３１の底部が大きく、第１のコア部３１の上部が小さくなるようなテーパー角度を有している。なお、第１の孔部３８の断面形状は、円形、楕円形、多角形であってもよい。

第２のコア部３２は、第２のコア部３２の第２の脚部３２ｂに、第１のコア部３１と第２のコア部３２との接合面３６から頂部３３に向かう第２の孔部３９を有する。第２の孔部３９は第１の孔部３８と軸を同じとしている。図３に示すように第２の孔部３９は頂部３３に向け貫通してもよい。第２の孔部３９は、第２のコア部３２の底部が大きく、第２のコア部３２の上部が小さくなるようなテーパー角度を有している。なお、第２の孔部３９の断面形状は、円形、楕円形、多角形であってもよい。
コア３０は、図３に示すように第１のコア部３１はＩ形状を有し、第２のコア部３２はＥ形状を有しているＥＩ型コアであってもよい。

（変形例１）
図４は、実施の形態１における変形例１を示しており、第２の孔部３９は頂部３３に向け貫通していないが、孔部３８，３９に埋設されてコア３０の中央脚部３２ｂに磁軸方向で延在する伝熱部材５０の延在方向の長さ寸法ＨＳは、中央脚部３２ｂでの磁軸方向におけるコア３０の高さ寸法ＨＦに対して２０％以上の適正値（ＨＳ/ＨＦ≧0.2）を有していることが望ましい。この変形例１の場合も、第１のコア部３１はＩ形状を有し、第２のコア部３２はＥ形状を有している。

（変形例２）
図５は、実施の形態１における変形例２を示しており、図３に示すものとは逆に第１のコア部３１はＥ形状を有し、第２のコア部３２はＩ形状を有している。

（変形例３）
図６は、実施の形態１における変形例３を示しており、第１のコア部３１および第２のコア部３２はともにＥ形状を有している。
また、コア３０は、ＥＥＲ型コアまたはＥＲ型コアであってもよい。コア３０は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトもしくはＮｉ−Ｚｎ系フェライトのようなフェライトコア、アモルファスコアまたはアイアンダストコア等の軟磁性材料であってもよい。

コイル４０は、基板２１の第１の主面２１ａ上に配置される。コイル４０は、薄膜状のコイルパターンであってもよい。コイル４０は、例えば、１００μｍの厚さを有する薄い導体層であってもよい。コイル４０は、巻線であってもよい。コイル４０の一部は、第１のコア部３１と第２のコア部３２との間に挟まれてもよい。
コイル４０は、基板２１よりも低い電気抵抗率および基板２１よりも低い熱抵抗率を有する材料で構成される。コイル４０は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）合金、ニッケル（Ｎｉ）合金、金（Ａｕ）合金、銀（Ａｇ）合金などの金属で形成されてもよい。
コイル４０は、コア３０の少なくとも一部を囲むもので、具体的には、コイル４０は、コア３０の貫通部（第２の脚部３２ｂ）を囲んでいる。コイル４０が、コア３０の少なくとも一部を囲むことは、コイル４０が、コア３０の少なくとも一部の周りに約１ターン以上巻回されていることを意味する。約１ターンは、半ターンを意味する。本実施の形態では、コイル４０は、コア３０の貫通部（第２の脚部３２ｂ）の周りに約１ターン巻回されている。

コア３０の第１の孔部３８および第２の孔部３９には、第１の伝熱部材５０が埋設される。第１の伝熱部材５０は、コア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面に埋設させる形状を有し、コア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面に面接触している。第１の伝熱部材５０は、第１の伝熱部材５０に対向するコア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面の全てに接触してもよい。
第１の伝熱部材５０がコア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面に面接触することにより、コア３０を位置決めすることと、第１のコア３１と第２のコア３２との接合位置を決めることができる。

第１の伝熱部材５０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ＳＵＳ３０４等の鉄（Ｆｅ）合金、りん青銅等の銅（Ｃｕ）合金またはＡＤＣ１２等のアルミニウム（Ａｌ）合金といった金属で構成されてもよい。第１の伝熱部材５０は、熱伝導性フィラーを含有する、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）もしくはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料で構成されてもよい。第１の伝熱部材５０は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、好ましくは１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、さらに好ましくは１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上の熱伝導率を有してもよい。第１の伝熱部材５０は、剛性を有してもよいし、可撓性を有してもよい。

コア３０の底部には、第１の放熱部材５５が設けられ、第１の伝熱部材５０の底部５０ｂに熱的および機械的に接続されている。第１の伝熱部材５０は、ビス止め、溶接、接着剤等の固定手段によって、第１の放熱部材５５に熱的および機械的に接続される。
また、第１の伝熱部材５０と第１の放熱部材５５は同じ材質による一体物であってもよい。第１の放熱部材５５は、コア３０、コイル４０および第１の伝熱部材５０を収容する電力変換装置１の筐体の一部を構成してもよい。第１の放熱部材５５は、コア３０を支持してもよい。第１の放熱部材５５は、コア３０の底部３４に面接触してもよい。

そのため、コア３０で発生する熱の一部は、低い熱抵抗で第１の放熱部材５５に伝達され得る。第１の放熱部材５５は、ヒートシンクであってもよい。第１の放熱部材５５は、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）合金またはアルミニウム（Ａｌ）合金のような金属材料で構成されてもよい。第１の放熱部材５５は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、好ましくは１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、さらに好ましくは１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上の熱伝導率を有してもよい。第１の放熱部材５５は、好ましくは、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム（Ａｌ）合金のような高熱伝導材料で構成されてもよい。第１の放熱部材５５は、接地されてもよい。

次に本実施の形態における電力変換装置として適用される回路装置の効果を説明する。
本実施の形態の電力変換装置１に使用される回路部品は、コア３０と、コア３０の少なくとも一部を囲むコイル４０と、コア３０に設けられた第１の孔部３８と第２の孔部３９に面接触する第１の伝熱部材５０と、第１の伝熱部材５０に熱的および機械的に接続される第１の放熱部材５５とを備える。

図７は電力変換動作時にコア３０内部に発生する熱による温度分布を示した模式図である。コイル４０に流れる電流により発生する交番磁界は、第２コア３２の中央脚部３２ｂ近傍に最も集中するため、コアのヒステリシス損失によって生ずる発熱が中央脚部３２ｂ内部が最も大きくなり、なお且つ、中央脚部３２ｂの周囲はコイル４０および基板２１で周囲を覆われているため放熱しにくい状態にある。このため、中央脚部３２ｂ近傍が最も温度が高くなる。また、熱は上部に逃げるため温度分布は上下非対称となる。

第１の伝熱部材５０はコア３０内部の温度の高い中央脚部３２ｂ近傍に磁軸に沿った方向に設けられた第１の孔部３８および第２の孔部３９の内面に面接触し、なお且つ、第１の放熱部材５５にも熱的に接続されているため、第１の伝熱部材５０とコア３０との間の熱抵抗は減少され得る。
回路部品２０および電力変換装置１の動作時にコア３０で発生する熱は、コア３０に面接触する第１の伝熱部材５０を介して、より低い熱抵抗で、第１の放熱部材５５に伝達される。このように、本実施の形態の回路部品２０および電力変換装置１によれば、コア３０の温度上昇が効果的に抑制され得る。

本実施の形態に係る回路部品２０および電力変換装置１において、第１の放熱部材５５に熱的および機械的に接続された第１の伝熱部材５０は、コア３０に設けられた第１の孔部３８と第２の孔部３９の内面に面接触するため、第１の放熱部材５５に対するコアの位置決めを容易に行うことができる上、第１のコア部３１と第２のコア部３２との位置合わせも容易に行うことができる。

また、第１の伝熱部材５０の外面と第１の孔部３８および第２の孔部３９の内面を頂点の径が小さくなる方向の同一角度のテーパー形状とすることにより、コア３０の自重等による上部からの抑えにより、第１の伝熱部材５０の外面と第１の孔部３８および第２の孔部３９の内面の密着度が大きくなり、より熱抵抗を小さくすることができる。また、第１の伝熱部材５０、第１の孔部３８と第２の孔部３９の断面形状を楕円、多角形等の真円形状以外の形状にすることにより、第１の放熱部材５５に対するコア３０の回転ズレを防止することができる。なお、第１の孔部３８と第２の孔部３９の断面形状が円形であれば、組立性は向上するし、面接触させ易い。

この発明における実施の形態１に係る回路装置は、図１から図７までに示すように、コイル４０を巻装され前記コイル４０の巻線層ＣＳで外周を囲まれた第２の脚部３２ｂからなる中央脚部と、前記中央脚部３２ｂの両側に中央脚部３２ｂに沿い中央脚部３２ｂと隣り合って並設され前記中央脚部３２ｂとの間に前記巻線層ＣＳを介在する第１の脚部３２ａおよび第３の脚部３２ｃからなる対をなす側方脚部とを有し、前記中央脚部３２ｂの端部と前記側方脚部３２ａ，３２ｃの端部とは第１のコア部３２の上部および第２のコア部３１により構成されるヨーク部ＹＫにより磁気的および機械的に結合されて互いに連接されるコア３０からなるトランス用コアを備えた電力変換装置に適用される回路装置において、第２の脚部３２ａからなる前記中央脚部に磁軸方向に沿って上下に延在する孔部３９を設け、前記孔部３９にコア３０からなる前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材５０を埋設するとともに、前記伝熱部材５０からの伝熱を前記トランス用コアの外部へ導出するため水平方向に延在する放熱部材５５に前記伝熱部材５０がその底部５０ｂにおける端面で面接触して熱的および機械的に接続されるようにしたことを特徴とする。
すなわち、一列に平行する３つの脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、隣り合う該脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間に形成された２つの空間部と、該３つの平行する脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの端部同士を接続する第１のコア部３１と第２のコア部３２の上部とからなるヨーク部ＹＫを備え、前記３つの脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの中央脚部３２ｂを周回するように少なくとも１つの回路のコイル４０を該２つの空間部の中に有したコア３０からなるトランス用コアを備えた電力変換装置において、前記中央脚部３２ｂに磁軸方向に沿った孔部３９を設け、該孔部３９にコア３０からなる前記トランス用コア材より熱伝導率の大きな伝熱部材５０を埋設するとともに、該伝熱部材５０がコア３０からなる前記トランス用コア外部の放熱部材５５に熱的および機械的に接続されるようにしたものである。
コア３０からなる前記トランス用コアの孔部３９の内面と前記伝熱部材５０は面接触するように構成されている。
コア３０からなる前記トランス用コアは第１のコア部３１と第２のコア部３２とにより構成され、第１のコア部３１は中央脚部３２ｂを構成する構成部分および側方脚部３２ａ，３２ｃを構成する構成部分が設けられたＥ型コアとして構成される。第１のコア部３１における中央脚部構成部分３２ｂおよび側方脚部構成部分３２ａ，３２ｃの一端部（上方端部）はヨーク部ＹＫにより互いに磁気的および機械的に結合され一体に形成されている。第２のコア部３２は第１のコア部３１における中央脚部構成部分３２ｂおよび側方脚部構成部分３２ａ，３２ｃの他端部（下方端部）に連接するＩ型コアとして構成され、第１のコア部３１における中央脚部構成部分３２ｂおよび側方脚部構成部分３２ａ，３２ｃの他端部（下方端部）は第２のコア部３２で構成されるヨーク部ＹＫにより互いに磁気的および機械的に結合される。第２のコア部３２を貫通し第１のコア部３１へ貫入して伝熱部材５０が埋設される孔部３８，３９が設けられている。前記トランス用コアはＥ型である第１のコア部３１とＩ型である第２のコア部３２とにより構成されるＥＩ型コアとしての形状を有するものであり、Ｅ型の第１のコア部３１と同様のコア部を向い合せにしたＥＥ型や、このＥＥ型のコア部における中央脚部を円柱状にしたＥＥＲ型とすることもでき、前記トランス用コアとして単一のコア部を用いる場合には、ＥＥ型のコア部における中央脚部として周面を円弧状とした突部を有するＥＲ型を採用することもできる。
そして、前記回路装置における前記コイル４０は、電力変換装置に内蔵して設けられた平滑用インダクタンスを有する平滑回路１４における平滑用インダクタンスとして用いられ、前記回路装置が電力変換装置に適用される。
この構成により、伝熱部材５０がコア３０の温度上昇の最も高い箇所に面接触し、なお且つ放熱部材５５に面接触により接続されているため、電力変換装置の動作時にコア３０で発生する熱を効率良く放熱部材に伝達できる。したがって、この発明の電力変換装置によれば、コア３０の温度上昇が確実に抑制され得る。また、伝熱部材５０が一対のコア３１，３２からなるコア３０の中心部に貫通する構造であるため、一対のコアの位置ズレ抑制効果も得られる。

また、この発明における実施の形態１に係る電力変換装置は、前項の構成において、コア３０からなる前記トランス用コアの孔部３９と前記伝熱部材５０は、円錐または角錐の先端頭部を切り落とした截頭円錐形または截頭角錐形からなるテーパー形状を有するものであり、コア３０からなる前記トランス用コアの孔部３９と前記伝熱部材５０の横断面形状は円形または楕円形あるいは多角形であることを特徴とする。
この構成により、円錐形または角錐形からなるテーパー形状を有し横断面形状は円形または楕円形あるいは多角形であり放熱部材５５に接続された伝熱部材５０がコア３０の温度上昇の最も高い箇所に配置されてコア３０に接しているため、回路装置の動作時にコア３０で発生する熱を効率良く放熱部材５５に伝達でき、コア３０の温度上昇が確実に抑制され得る。

さらに、この発明における実施の形態１に係る電力変換装置は、前項または前々項の構成において、孔部３８，３９に埋設されてコア３０の中央脚部３２ｂに磁軸方向で延在する伝熱部材５０の延在方向の長さ寸法ＨＳ（図４参照）は、中央脚部３２ｂでの磁軸方向におけるコア３０の高さ寸法ＨＦに対して２０％以上の適正値（ＨＳ/ＨＦ≧0.2）を有するように構成されている。
この構成により、伝熱部材５０がコア３０の温度上昇の最も高い箇所で所要の範囲において放熱部材５５に接しているため、回路装置の動作時にコア３０で発生する熱を効率良く放熱部材５５に伝達でき、コア３０の温度上昇が確実に抑制され得る。

実施の形態２．
この発明における実施の形態１を図８に基づいて説明する。図８は実施の形態２に係る回路部品の概略断面図である。
図８を参照して、実施の形態２に係る回路装置としての回路部品２０ａを説明する。本実施の形態の回路部品２０ａは、実施の形態１の回路部品２０とほぼ同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態の回路部品２０ａは、コア３０の頂部３３の上面に第２の放熱部材５６を新たに備えている。第２の放熱部材５６は、第１の伝熱部材５０に熱的および機械的に接続される。第２の放熱部材５６は、ビス止め、溶接、接着剤等の固定手段によって、第１の伝熱部材５０に熱的および機械的に接続される。
そして、第１の放熱部材５５がコア３０の底面３４、すなわち第２のコア部３２の下面と面接触して水平方向に延在し熱的および機械的に接続されるのに対し、第２の放熱部材５６はコア３０の頂面３３、すなわち第１のコア部３３の上面と面接触して水平方向に延在し熱的および機械的に接続されるものである。
また、第１の伝熱部材５０と第２の放熱部材５６は同じ材質による一体物であってもよい。第２の放熱部材５６は、コア３０、コイル４０および第１の伝熱部材５０を収容する電力変換装置１の筐体の一部を構成してもよい。第２の放熱部材５６は、コア３０を支持してもよい。

そのため、コア３０で発生する熱の一部は、低い熱抵抗で第２の放熱部材５６に伝達され得る。第２の放熱部材５６は、ヒートシンクであってもよい。第２の放熱部材５６は、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）合金またはアルミニウム（Ａｌ）合金のような金属材料で構成されてもよい。第２の放熱部材５６は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、好ましくは１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、さらに好ましくは１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上の熱伝導率を有してもよい。第２の放熱部材５６は、好ましくは、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム（Ａｌ）合金のような高熱伝導材料で構成されてもよい。

続いて本実施の形態の回路部品２０ａの効果を説明する。本実施の形態の回路部品２０ａは、実施の形態１の回路部品２０と同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態の回路部品２０ａは、第２の放熱部材５６をコア３０の頂部３３の上面に備えている。また第２の放熱部材５６は第１の伝熱部材５０と熱的および機械的に接続されている。従ってコア３０から発生した熱を第１の伝熱部材５０を介して、コア３０の頂部３３および底部３４の両面から放散させことができる。本実施の形態の回路部品２０ａによれば、コア３０の温度上昇がより確実に抑制され得る。また、第２の放熱部材５６がコア３０の頂部３３の上面に面接触しているため、低い熱抵抗でコア３０の熱を放散することもできる。

この発明における実施の形態２に係る電力変換装置は、図８に示すように、前述した実施の形態１における構成において、前記放熱部材は第１の放熱部材５５および第２の放熱部材５６としてコア３０からなる前記トランス用コアの上下両側の外面に前記伝熱部材５０の延在方向と直交方向に延在して設けられ、前記伝熱部材５０の両側における頂部５０ａおよび底部５０での各端面が前記上下の各放熱部材５５，５６に熱的および機械的に面接触してそれぞれ接続されるようにしたことを特徴とする。
この構成により、コア３０から発生した熱を第１の伝熱部材５５および第２の伝熱部材５６を介して、コア３０の頂部３３および底部３４の両面から放散させことができ、コア３０の温度上昇がより確実に抑制され得る。また、第２の放熱部材５６がコア３０の頂部３３の上面に面接触しているため、低い熱抵抗でコア３０の熱を放散することもできる。

実施の形態３．
この発明における実施の形態３を図９および図１０に基づいて説明する。図９は実施の形態３に係る回路部品の概略平面図である。図１０は実施の形態３に係る回路部品の、図９に示すＢ−Ｂ線における概略断面図である。
図９および図１０を参照して、実施の形態３に係る回路装置としての回路部品２０ｂを説明する。本実施の形態の回路部品２０ｂは、実施の形態１の回路部品２０とほぼ同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態の回路部品２０ｂは、第１の伝熱部材５０と第１の放熱部材５５を熱的及
び機械的に接続する第２の伝熱部材５２と第３の伝熱部材５３を新たに備えている。
実施の形態１と同様に、第１の伝熱部材５０は、コア３０の底面３４側においてビス止め、溶接、接着剤等の固定手段によって、第１の放熱部材５５に直接熱的および機械的に接続されているが、新たにコア３０の頂部３３を経由し第１の放熱部材５５に熱を伝える中継用伝熱部材として第２の伝熱部材５２と第３の伝熱部材５３を有する。

コア３０の頂部３３と第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触する第２の伝熱部材５２を備えている。第２の伝熱部材５２と第１の放熱部材５５を接続する支柱となる第３の伝熱部材５３が設けられている。第２の伝熱部材５２は第３の伝熱部材５３とビス、溶接、接着剤などの固定手段で熱的および機械的に接続される。第３の伝熱部材５３は第１の放熱部材５５とビス、溶接、接着剤などの固定手段で熱的および機械的に接続される。第２の伝熱部材５２は第２のコア部３２を第１のコア部３１に向けて押圧するよう配置してもよい。
また、第２の伝熱部材５２と第３の伝熱部材５３は同じ材質による一体物であってもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、コア３０、コイル４０および第１の伝熱部材５０を収容する電力変換装置１の筐体の一部を構成してもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、コア３０を支持してもよい。
そして、コア３０の頂部３３と第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触して水平方向に延在する第２の伝熱部材５２と対応して、コア３０の底部３３と第１の伝熱部材５０の底部５０ｂに面接触して水平方向に延在する追加の中継用伝熱部材として第４の伝熱部材（図示せず）を設け、第１の伝熱部材５０の両側に設けられた頂部５０ａおよび底部５０ｂでの端面が第１〜３の伝熱部材５０，５２，５３および第４の伝熱部材からなる角筒状の伝熱構成体を形成する中継用伝熱部材を介して第１の放熱部材５５に面接触によりそれぞれ接続されるようにすることもできる。コア３０の頂部３３と第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触する第２の伝熱部材５２と、コア３０の底部３３と第１の伝熱部材５０の底部５０ｂに面接触する第４の伝熱部材と、コア３０の両側面に沿って延在し第２の伝熱部材５２の両端部と第４の伝熱部材の両端部を熱的および機械的に面接触によりそれぞれ接続する第３の伝熱部材５３，５３とを設けることにより、コア３０の上下両面および左右両面を囲む第１〜３の伝熱部材５０，５２，５３および第４の伝熱部材からなる角筒状の伝熱構成体を形成し、この伝熱構成体の下面を第１の放熱部材５５に接続されるようにすることもできるものである。

第２の伝熱部材５２は、コア３０の頂部３３に面接触しているため、コア３０で発生する熱の一部は、低い熱抵抗で第２の伝熱部材５２に伝達され得る。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ＳＵＳ３０４等の鉄（Ｆｅ）合金、りん青銅等の銅（Ｃｕ）合金またはＡＤＣ１２等のアルミニウム（Ａｌ）合金といった金属で構成されてもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、熱伝導性フィラーを含有する、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）もしくはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料で構成されてもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、好ましくは１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上、さらに好ましくは１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ)以上の熱伝導率を有してもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、剛性を有してもよいし、可撓性を有してもよい。

本実施の形態における回路装置としての回路部品２０ｂの効果を説明する。本実施の形態での回路部品２０ｂは、実施の形態１の回路部品２０とほぼ同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態の回路部品２０ｂは、実施の形態１の回路部品２０に加え新たに第２の伝熱部材５２をコア３０の頂部３３および第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触して備えている。また、第２の伝熱部材５２は第３の伝熱部材５３と熱的および機械的に接続されている。また、第３の伝熱部材５３は第１の放熱部材５５と熱的および機械的に接続されている。従ってコア３０から発生した熱を第１の伝熱部材５０を介して、コア３０の頂部３３および底部３４の両面から放散させことができる。
従って、本実施の形態の回路部品２０ｂによれば、コア３０の温度上昇がより確実に抑制され得る。また、第２の伝熱部材５２がコア３０の頂部３３の上面に面接触しているため、低い熱抵抗でコア３０の熱を放散する
こともできる。

この発明における実施の形態３に係る電力変換装置は、前述した実施の形態１または実施の形態２における構成において、図９および図１０に示すように、前記伝熱部材５０の頂部５０ａおよび底部５０ｂにおける少なくとも片側の端面が他の伝熱部材である中継用伝熱部材５２，５３を介して前記放熱部材５５に熱的および機械的に接続されることを特徴とする。
前記放熱部材５５がコア３０からなる前記トランス用コアの外面を構成する少なくとも１つの面に面接触するように構成されている。
また、前記他の伝熱部材である中継用伝熱部材５２，５３が前記トランス用コアの外面を構成する少なくとも１つの面に面接触するように構成されている。
そして、第１の伝熱部材５０の延在方向における両端面が第１〜３の伝熱部材５０，５２，５３および第４の伝熱部材からなる角筒状の伝熱構成体を形成する中継用伝熱部材を介して第１の放熱部材５５に接続されるようにすることもできる。
この構成により、前記伝熱部材５０の少なくとも片側の端面が他の伝熱部材である中継用伝熱部材５２，５３を介して前記放熱部材５５に熱的および機械的に接続されることによって、コア３０の温度上昇がより確実に抑制され得る。また、第１の伝熱部材５０の両端面が第１〜３の伝熱部材５０，５２，５３および第４の伝熱部材からなる角筒状の伝熱構成体を形成する中継用伝熱部材を介して第１の放熱部材５５に接続されるコア３０の温度上昇がさらに確実に抑制され得る。そして、第２の伝熱部材５２がコア３０の頂部３３の上面に面接触している場合には、低い熱抵抗でコア３０の熱を放散することができる。

なお、以上説明してきた実施の形態および変形例はすべて例示であって、矛盾のない限り、今回開示された実施の形態および変形例の少なくとも２つを組み合わせることが可能で、ほぼ同様の効果が得られる。

１ 電力変換装置、 １０ 入力端子、 １１ インバータ回路、 １１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 一次側スイッチング素子、 １２ トランス、 １２Ａ 一次側コイル導体、 １２Ｂ 二次側コイル導体、 １３ 整流回路、 １３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ 二次側スイッチング素子、 １４ 平滑回路、 １５ 平滑コイル、 １６ コンデンサ、 １７ 出力端子、 ２０，２０ａ，２０ｂ 回路部品、 ２１ 基板、 ２１ａ 第１の主面、 ２１ｂ 第２の主面、 ２４，２５，２６ 貫通孔、 ３０ コア、 ３１ 第１のコア部、 ３２ 第２のコア部、 ３２ａ 第１の脚部（側方脚部）、 ３２ｂ 第２の脚部（中央脚部）、 ３２ｃ 第３の脚部（側方脚部）、 ３３ 頂部、 ３４ 底部、 ３５ 側部、 ３６ 接合面、 ３８ 第１の孔部、３９ 第２の孔部、 ４０ コイル、 ５０ 第１の伝熱部材、 ５０ａ 頂部、 ５０ｂ 底部、 ５２ 第２の伝熱部材（中継用伝熱部材）、 ５３ 第３の伝熱部材（中継用伝熱部材）、 ５５ 第１の放熱部材、 ５６ 第２の放熱部材。

Claims (15)

1. コイルを巻装され前記コイルの巻線層で外周面を囲まれた中央脚部と、前記中央脚部の両側に並設され前記中央脚部との間に前記巻線層を介在する側方脚部とを有し、前記中央脚部の端部と前記側方脚部の端部とは互いに連接されるトランス用コアを備えたものにおいて、前記中央脚部に磁軸方向に沿った孔部を設け、前記孔部に前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材を埋設して前記伝熱部材を前記中央脚部の磁軸方向に延在させるとともに、前記伝熱部材からの伝熱を前記トランス用コアの外部へ導出する放熱部材に前記伝熱部材が熱的および機械的に接続されるようにしたことを特徴とする回路装置。
2. 前記トランス用コアの孔部の内面と前記伝熱部材は面接触することを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
3. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材は截頭円錐形または截頭角錐形からなるテーパー形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路装置。
4. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材の横断面形状は円形であることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
5. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材の横断面形状は楕円形であることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
6. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材の横断面形状は多角形であることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
7. 前記伝熱部材の延在方向の長さ寸法は、前記伝熱部材の延在方向におけるコア寸法の２０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載の回路装置。
8. 前記トランス用コアは、前記中央脚部と前記側方脚部とを構成する中央脚部構成部分および側方脚部構成部分を有し前記中央脚部構成部分および前記側方脚部構成部分の一端をヨーク部で連接した第１のコア部と、前記中央脚部構成部分および前記側方脚部構成部分の一端に連接される第２のコア部とにより構成されるものであって、前記孔部を前記第２のコア部を貫通し前記第１のコア部に貫入して設けるととともに、前記孔部に前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材を埋設することを特徴とする請求項１から請求項７までの何れかに記載の回路装置。
9. 前記伝熱部材の少なくとも片側の端面が前記放熱部材に接続されることを特徴とする請求項１から請求項８までの何れかに記載の電力変換装置。
10. 前記放熱部材を構成する第１の放熱部材が前記トランス用コアにおける一方側の外面に前記伝熱部材の延在方向と直交して配設されるとともに、前記放熱部材を構成する第２の放熱部材が前記トランス用コアを挟んで前記トランス用コアにおける他方側の外面に配設されるものであって、前記伝熱部材の両側の端面が前記第１および第２の放熱部材にそれぞれ接続されるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れかに記載の回路装置。
11. 前記伝熱部材の少なくとも片側の端面が中継用伝熱部材を介して前記放熱部材に接続されることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載の回路装置。
12. 前記伝熱部材における両側の端面が中継用伝熱部材を介して前記放熱部材に接続されることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載の回路装置。
13. 前記放熱部材が前記トランス用コアの少なくとも１つの面に面接触することを特徴とする請求項１から請求項１１までの何れかに記載の回路装置。
14. 前記中継用伝熱部材が前記トランス用コアの少なくとも１つの面に面接触することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の回路装置。
15. 平滑用インダクタンスを有する平滑回路を備え、前記平滑用インダクタンスとして前記回路装置における前記コイルを用いることを特徴とする請求項１から請求項１４までの何れかに記載の電力変換装置。

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