JP2021005976A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成でコアの脱落を抑制できる電力変換装置を得ること。【解決手段】電力変換装置１００は、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成する環状のコア４と、コア４の孔と連通する第１孔と、第１孔を形成する壁面の近くに形成される第２孔と、第２孔との見通し線上に第１孔が存在するように壁面の近くに形成される第３孔とを有し、コア４と熱的に接続される導電性の板（第１板状部材１０ａ）と、第１孔及び第２孔に挿入された状態でコアを板に結束する第１結束部材１１ａと、第１孔及び第３孔に挿入された状態でコア４を板に結束する第２結束部材１１ｂと、を備える。【選択図】図４Ｂ
Description
本発明は、電力変換装置に関する。
電力変換装置では、半導体スイッチング素子のスイッチング動作によって高周波の電磁ノイズが発生するため、周辺機器へ電磁ノイズ障害を及ぼすことがないように種々の対策が行われている。例えば、系統電源ラインへの電磁ノイズの流出を低減するため、電力変換装置の入力端にはノイズフィルタが備えられている。一般的なノイズフィルタは、リアクトル（コモンモードチョークコイル）、線間コンデンサ、接地コンデンサ等で構成される。また電力変換装置では、電力変換装置の入出力電線にフェライト製のコアを追加して電磁ノイズを抑制することもある。このコアは、電力変換装置への通電に伴い高温になるため、特許文献１には、発熱するコアを筐体に接触させることで冷却する技術が開示されている。特許文献１に開示される技術では、電力変換装置（インバータ装置）の動作電源入力側に設けられる配線口板金に、インダクタ用のコアが嵌め込まれる形で固定されている。
しかしながら、特許文献１に開示される従来技術では、インダクタ用のコアが板金に嵌め込まれる構造のため、インバータ装置の振動によってコアが脱落して周囲部品に接触して、短絡が生じる懸念がある。従って、コアの固定構造を複雑にすることなく、コアの脱落を抑制する上での改善の余地がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成でコアの脱落を抑制できる電力変換装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成する環状のコアと、前記コアの孔と連通する第１孔と、前記第１孔を形成する壁面の近くに形成される第２孔と、前記第２孔との見通し線上に前記第１孔が存在するように前記壁面の近くに形成される第３孔とを有し、前記コアと熱的に接続される導電性の板を備える。電力変換装置は、前記第１孔及び前記第２孔に挿入された状態で前記コアを前記板に結束する第１結束部材と、前記第１孔及び前記第３孔に挿入された状態で前記コアを前記板に結束する第２結束部材と、を備える。
本発明によれば、簡易な構成でコアの脱落を抑制できるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、各形態において、平行、直角、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。図１以降において、Ｘ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＸ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＸ軸方向とする。Ｙ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＹ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＹ軸方向とする。Ｚ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＺ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＺ軸方向とする。
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００の外観図である。電力変換装置１００は、例えば雨、塵埃などの浸入を抑制する密閉構造の筐体１１０を有するインバータである。筐体１１０の上下方向はＸ軸方向に等しく、筐体１１０の左右方向はＹ軸方向に等しく、筐体１１０の奥行き方向はＺ軸方向に等しい。筐体１１０は有底の箱形状の収納体である。筐体１１０のプラスＺ軸方向側には、筐体１１０の開口部を覆う正面パネル１２０が設けられる。正面パネル１２０は、筐体１１０に固定されるヒンジ１３０を介して開閉可能に設けられる。
図１は本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００の外観図である。電力変換装置１００は、例えば雨、塵埃などの浸入を抑制する密閉構造の筐体１１０を有するインバータである。筐体１１０の上下方向はＸ軸方向に等しく、筐体１１０の左右方向はＹ軸方向に等しく、筐体１１０の奥行き方向はＺ軸方向に等しい。筐体１１０は有底の箱形状の収納体である。筐体１１０のプラスＺ軸方向側には、筐体１１０の開口部を覆う正面パネル１２０が設けられる。正面パネル１２０は、筐体１１０に固定されるヒンジ１３０を介して開閉可能に設けられる。
なお電力変換装置１００は、所謂インバータ（直流を可変電圧、可変周波数の交流に変換する装置）に限定されず、後述する各種リアクトルを備えると共に電力変換用のスイッチング素子を備える装置であればよい。すなわち、電力変換装置１００は、直流電力を交流電力に変換するコンバータ、直流電力を電力用半導体素子でスイッチング（オン・オフ）することで直流電力の値を制御する直流チョッパ、入力周波数より低い周波数の交流を得るサイクロコンバータなどでもよい。
図２は図１に示される電力変換装置１００を構成する回路の一例を示す図である。例えば電力変換装置１００は、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility：電磁両立性）フィルタ１０１、三相交流電圧を整流するダイオード整流器１０２、及び三相インバータ主回路１０３を備える。
ＥＭＣフィルタ１０１は、ノイズを除去するため、線間コンデンサ１、コモンモードチョークコイル２（Ｌｃ）、接地コンデンサ３などを備える。
三相インバータ主回路１０３は、コア４（Ｌｃｏｒｅ）、直流リアクトル５（ＬＤＣ）、平滑コンデンサ７、及び複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を備え、整流された電圧を三相交流電圧へ変換する。三相インバータ主回路１０３で変換された三相交流電圧が負荷（モータ２００など）に印加される。
コア４は、ダイオード整流器１０２と三相インバータ主回路１０３とを接続する正極側直流母線及び負極側直流母線に設けられ、電磁ノイズの補助的な抑制を行う。
直流リアクトル５は、例えば正極側直流母線に設けられ、商用電圧に重畳される高調波電流を抑制すると共に力率改善を図るために設けられる。
複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６は、ダイオード整流器１０２から供給される直流電力を交流電力に変換する３相ブリッジ接続された半導体スイッチング素子である。以下では、複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のそれぞれを区別しない場合、「スイッチング素子」と称する。スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などである。スイッチング素子は、それぞれ、不図示のゲート駆動回路から入力されるＰＷＭ信号（ゲート駆動信号）に従って、オン又はオフ状態となる。ゲート駆動回路は、不図示の制御回路から入力されるＰＷＭ信号を、スイッチング素子を駆動可能な値の電圧の信号であるゲート駆動信号に変換して、スイッチング素子に入力する回路である。
コモンモードチョークコイル２、コア４、直流リアクトル５は、それぞれ例えば、複数のケイ素鋼板から打ち抜かれた環状の部材を積層して形成されたコア部、フェライトを焼結して形成されるコア部などに、巻線が巻き付けられることで形成される。スイッチング素子への通電が行われることによってスイッチング素子、コモンモードチョークコイル２、コア４、直流リアクトル５などが発熱する。
コモンモードチョークコイル２、コア４、直流リアクトル５などの発熱部品で発生した熱が、周囲の部品に伝わることで、周囲の部品の温度が許容温度を超過する可能性がある。周囲の部品は、例えば、線間コンデンサ１、接地コンデンサ３、平滑コンデンサ７（Ｃｄｃ）、ダイオード整流器１０２を構成する整流素子などである。電力変換装置１００は、発熱部品で発生した熱が周囲の部品へ伝わることを防ぐため、金属製の部材である遮熱板を備える。遮熱板の構造について図３Ａなどを用いて説明する。
図３Ａは、遮熱板１０が設置された電力変換装置１００の内部構造を示す図である。図３Ａに示すように、電力変換装置１００の外郭を構成する筐体１１０の内側には、直流リアクトル５、遮熱板１０、コモンモードチョークコイル２、制御基板８などが設けられる。制御基板８のマイナスＺ軸方向の不図示の端面には、スイッチング素子が設けられる。図３Ａに示される遮熱板１０には、図３Ｂに示されるコア４が固定される。遮熱板１０へのコア４の固定方法の詳細については後述する。
図３Ｂは、図３Ａに示される遮熱板１０を除いて、コア４、直流リアクトル５などを示す図である。直流リアクトル５は、筐体１１０の内部空間の内、筐体１１０のプラスＸ軸方向の端面（天井面１１０ａ）と、筐体１１０のマイナスＹ軸方向の端面（側面１１０ｂ）とが交わる角部１１０ｃ寄りの部分に設けられる。
例えば、発熱部品である直流リアクトル５、コア４などが、筐体１１０のマイナスＸ軸方向の端面（底面１１０ｄ）寄りの部分に設けられている場合、直流リアクトル５で発生した熱が筐体１１０の底面１１０ｄから天井面１１０ａに向かって上昇するため、直流リアクトル５の上部に存在する他の部品がその熱の影響を受け易くなる。
電力変換装置１００では、直流リアクトル５などが、筐体１１０の角部１１０ｃ寄りの部分に設けられているため、熱の影響を受けやすい部品が、相対的に直流リアクトル５などの発熱部品の下側に位置する。従って直流リアクトル５などで発生した熱の当該部品への影響が軽減される。なお、直流リアクトル５などで発生した熱は、筐体１１０の天井面１１０ａなどに伝わり、筐体１１０の外部に放射される。
また電力変換装置１００では、直流リアクトル５の周囲を囲むように遮熱板１０が設置されている。遮熱板１０は、放熱フィンベース６のプラスＺ軸方向の端面に固定される。放熱フィンベース６は、筐体１１０の内部部品で発生した熱を筐体１１０の外部に放射するための板状の放熱部材である。放熱フィンベース６の材料には、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金などの金属を例示できる。なお、放熱フィンベース６のマイナスＺ軸方向の端面には、不図示の複数のフィンが設けられる。直流リアクトル５の周囲に遮熱板１０が設置されることで、直流リアクトル５で発生した熱が、周囲の部品に伝わり難くなる。
また電力変換装置１００では、発熱部品の一部（例えばコア４など）が遮熱板１０に固定される。遮熱板１０の材料には、銅、アルミニウム、クロム、モリブデン、ニッケル、鉄、チタン、パラジウム、インジウム、タングステン、金、白金、銀、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、さらにこれらを複数含む合金、例えば、ニッケルと鉄の合金などを使用できる。放熱フィンベース６に遮熱板１０が固定されるため、発熱部品で発生した熱の一部は、遮熱板１０に伝わり、さらに放熱フィンベース６などに伝わる。従って、発熱部品の周囲に設けられる部品への熱の影響がより一層軽減される。
なお、遮熱板１０の熱伝導率は、例えば発熱部品（例えばコア４など）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で構成することが望ましい。この構成により、コア４など発生した熱が遮熱板１０に伝わり易くなり、コア４など発生した熱が周囲の部品へより一層伝わり難くなる。
なお、コア４は、遮熱板１０において、例えば図３Ａに示される筐体１１０の側面１１０ｂ寄りの位置に固定することが望ましい。このように構成することによって、例えばダイオード整流器１０２から三相インバータ主回路１０３へ伸びる直流母線を、筐体１１０の側面１１０ｂ寄りに位置に配線できるため、筐体１１０の内部空間の余剰スペースを有効に利用しながら、コア４への直流母線の接続が容易化される。
次に、図４Ａなどを用いて、遮熱板１０の構造と、遮熱板１０への発熱部品の固定方法について説明する。
図４Ａは遮熱板１０の斜視図である。図４Ａにはコア４が遮熱板１０に固定される前の状態が示される。図４Ｂは図４Ａの遮熱板１０にコア４が固定された状態を示す図である。
遮熱板１０は、ＸＹ平面をＺ軸方向に平面視して、Ｌ字形状に形成される導電性の部材である。遮熱板１０は、Ｙ軸方向に延伸すると共にＺ軸方向に起立する板状の第１板状部材１０ａと、第１板状部材１０ａのプラスＹ軸方向の端部からプラスＸ軸方向に延伸すると共にＺ軸方向に起立する板状の第２板状部材１０ｂと、複数の固定部材１０ｃとを備える。
固定部材１０ｃは、遮熱板１０を放熱フィンベース６に固定するための部材である。複数の固定部材１０ｃは、第１板状部材１０ａ及び第２板状部材１０ｂのそれぞれのマイナスＺ軸方向の端部から、Ｚ軸方向と直交する方向に延伸する。固定部材１０ｃには、ねじが挿入される挿入口が形成される。ねじは、遮熱板１０を放熱フィンベース６に固定するための締結部材である。
第１板状部材１０ａには、孔１０ｄが形成される。孔１０ｄは、環状のコア４の内周面（壁面）により形作られる空間（コア４に形成される孔）と連通する第１孔である。孔１０ｄの形状は、例えばコア４に形成される孔と同様の形状（円）である。孔１０ｄの大きさは、コア４に形成される孔と連通し、かつ、コア４に巻かれる配線を通すことができる寸法であればよい。
図４Ｂに示すように、第１板状部材１０ａには、コア４が固定される。このとき、コア４のマイナスＸ軸方向の端面が、第１板状部材１０ａに接した状態で固定される。第１板状部材１０ａへのコア４の固定には、複数の結束部材が利用される。
図５、図６Ａ、図６Ｂなどを用いて、結束部材を利用した第１板状部材１０ａへのコア４の固定方法について説明する。図５は第１板状部材１０ａの拡大図である。図６Ａは結束部材を利用して第１板状部材１０ａにコア４が固定された状態を示す断面図である。図６Ａには、第１板状部材１０ａ、コア４、及び結束部材を含むＸＺ平面に平行な断面が示される。図６Ｂは第１板状部材１０ａに挿入される結束部材の拡大図である。
第１板状部材１０ａには、孔１０ｄの周囲に設けられる２つの孔１０ｅ１、１０ｅ２が形成される。２つの孔１０ｅ１、１０ｅ２は、孔１０ｄを形成する内周面（壁面１０ｄ１）の近くに形成される第２孔及び第３孔である。２つの孔１０ｅ１、１０ｅ２は、孔１０ｄと繋がらずに、第１板状部材１０ａに独立して形成される穴である。２つの孔１０ｅ１、１０ｅ２は、例えば、第１板状部材１０ａをＹＺ平面で平面視したとき、孔１０ｄを跨ぐように、孔１０ｄの中心ＣＬを通る仮想線に対して線対称の位置に形成される。仮想線ＶＬは、ＹＺ平面に平行で、かつ、Ｙ軸方向に伸びる線である。仮想線ＶＬは、孔１０ｄを上下の領域に二等分する線でもある。
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、孔１０ｄ及び孔１０ｅ１には、コア４の下側を第１板状部材１０ａに結束するための第１結束部材１１ａが挿入される。孔１０ｄ及び孔１０ｅ２には、コア４の上側を第１板状部材１０ａに結束するための第２結束部材１１ｂが挿入される。この状態で、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂが締め付けられることで、逆戻り不能にロックされる。これにより、コア４が第１板状部材１０ａに密着した状態で互いに結束される。第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂは、例えば、樹脂製、金属製などの結束バンドである。結束バンドには、耐候性、耐熱性、耐薬品性など物理的、化学的性能が要求される。そのため結束バンドには、ナイロン、ポリプロピレン、ステンレススチールなどの素材が使用される。なお、孔１０ｅ１と孔１０ｅ２は、互いに見通し線ＧＬ上に孔１０ｄが存在するように、孔１０ｄを形作る壁面１０ｄ１の近くに形成されていればよい。
このように、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂによる結束によって、コア４が第１板状部材１０ａに密着した状態で固定される。第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂによる結束後、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂの先端部分（バンド部の先端）が切除され、図６Ａのような状態になる。例えば電力変換装置１００の周囲の温度変化によって、結束部材が経年劣化して僅かに緩くなった場合でも、コア４に鉛直方向に重力が加わった状態で、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂの少なくとも一方によってコア４を固定することができる。従って、電力変換装置１００の運転時の振動などでコア４が脱落するようなことを防止できる。
また、コア４が第１板状部材１０ａに密着した状態で固定されことで、例えばコア４が第１板状部材１０ａの孔１０ｄに嵌め込みで固定されている場合に比べて、コア４と第１板状部材１０ａとの接触面積が増加する。従って、コア４で発生した熱を第１板状部材１０ａに効果的に伝えることができ、周囲部品への熱の影響を低減できる。
また、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂを挿入できる簡易な構造を第１板状部材１０ａに形成するだけで、容易にコア４を固定することができる。
また、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂは汎用品であるため、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂの入手が容易であり、コア４のサイズなどに合わせて、第１結束部材１１ａ及び第２結束部材１１ｂの長さ、幅などを簡単に変更することも可能である。なお、遮熱板１０の形状は、発熱部材で発生した熱による周囲の部品への影響を軽減できる遮へい構造を有していればよく、Ｌ字形状以外にも、湾曲したＵ字形状のものでもよいし、平坦な板状のものでもよい。また、結束部材の数は、２つ以上であればよい。
なお、図６Ｂに示すように、孔１０ｅ２の幅Ｗ２は、第２結束部材１１ｂの固定部１１ｂ１の幅Ｗ１よりも狭くすることが望ましい。第２結束部材１１ｂの固定部１１ｂ１は、第２結束部材１１ｂのヘッド部であり、第２結束部材１１ｂのバンド部１１ｂ２が挿入される部分である。幅Ｗ２が幅Ｗ１よりも狭くなることで、第２結束部材１１ｂの締め込みの際、固定部１１ｂ１が孔１０ｅ２に通ることを抑制できる。従って、強固に結束することができる。
図７Ａは実施の形態１の変形例に係る電力変換装置１００が備える遮熱板１０の斜視図である。図７Ｂは図７Ａの遮熱板１０にコア４が固定された状態を示す図である。図７Ａに示すように、変形例に係る電力変換装置１００は、コア４と第１板状部材１０ａとの間に挟まれる非導電性の絶縁板１２を備える。
絶縁板１２は、例えば絶縁性及び高熱伝導性を有するシートである。具体的には、絶縁板１２は、絶縁性のシートに、熱伝導性の高い粒子、熱伝導性の高い粉体などを混合することにより製造された部材である。絶縁性のシートの材料には、シリコーンゴム、ポリイソブチレンゴム、アクリルゴムなどを例示できる。熱伝導性の高い粒子、熱伝導性の高い粉体などの材料には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ又はマイカを例示できる。絶縁板１２を設けることによって、金属同士の摩擦を無くすことができるため、切子（キリコ：金属クズ）の発生を抑制できる。切子の発生が抑制されることによって、例えば隣接するスイッチング素子など、活動部同士の短絡を抑制できる。
図８Ａは絶縁板１２の第１構成例を示す図である。図８Ａに示す絶縁板１２には、孔１２ａが形成される。孔１２ａは、第１板状部材１０ａの孔１０ｄと連通する孔である。孔１２ａの形状は、例えば第１板状部材１０ａの孔１０ｄと同様の形状（円）である。孔１２ａの大きさは、コア４に形成される孔と連通し、かつ、コア４に巻かれる配線を通すことができる寸法であればよい。絶縁板１２は、結束部材の対応する位置に、２つの凹部１３が形成される。凹部１３は、絶縁板１２の周縁部１２ｂに形成され、絶縁板１２の外部から中心部に向かって窪む形状である。凹部１３を設けることによって、絶縁板１２の上下方向への移動だけでなく、左右方向への移動も抑制できる。
図８Ｂは絶縁板１２の第２構成例を示す図である。図８Ｂに示す絶縁板１２には、図８Ａに示す２つの凹部１３が形成されていない。２つの凹部１３が形成されていない場合、絶縁板１２の上下方向への移動を抑制できる共に、絶縁板１２の上下方向の幅を小さくでき、さらに加工が容易なため、絶縁板１２の材料コストと製造コストを低減しながら、活動部同士の短絡を抑制できる。
以上に説明したように実施の形態１に係る電力変換装置１００は、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成する環状のコアと、コアの孔と連通する第１孔と、第１孔を形成する壁面の近くに形成される第２孔と、第２孔との見通し線上に第１孔が存在するように壁面の近くに形成される第３孔とを有し、コアと熱的に接続される導電性の板（第１板状部材１０ａ）と、第１孔及び第２孔に挿入された状態でコアを板に結束する第１結束部材と、第１孔及び第３孔に挿入された状態でコアを板に結束する第２結束部材と、を備える。この構成により、簡易な結束構造でコア４を固定することができ、電力変換装置１００の運転時の振動などでコア４が脱落するようなことを防止できる。従って、コア４の脱落による短絡故障の発生を大幅に抑制できる。
実施の形態２
図９は本発明の実施の形態２に係る電力変換装置１００が備えるコア４の放熱構造を示す図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について述べる。
図９は本発明の実施の形態２に係る電力変換装置１００が備えるコア４の放熱構造を示す図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について述べる。
実施の形態２に係る電力変換装置１００は、コア４と、第１板（第１板状部材１０ａ）とを備える。第１板（第１板状部材１０ａ）は、コア４の孔と連通する第１孔（孔１０ｄ）を有し、コア４と熱的に接続される導電性の板である。
また、実施の形態２に係る電力変換装置１００は、第１熱伝導部材２１と第２熱伝導部材２２とを備える。第１熱伝導部材２１は、コア４の一端４ａ側に配置され、コア４と熱的に接続される環状の熱伝導部材である。第２熱伝導部材２２は、コア４の他端４ｂ側に配置され、コア４と熱的に接続される環状の熱伝導部材である。第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２は、例えばコア４の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で構成することが望ましい。
また、実施の形態２に係る電力変換装置１００は、導電性の第２板５０を備える。第２板５０は、第１板状部材１０ａと同様の材料で構成され、板状部材を折り曲げることで箱形に形成された部材である。第２板５０は、第１熱伝導部材２１、コア４及び第２熱伝導部材２２がこの順で積層された積層体３０の第１板（第１板状部材１０ａ）側とは反対側に設けられる。第２板５０は、積層体３０を第１板（第１板状部材１０ａ）に接触させた状態で、第１板（第１板状部材１０ａ）に対して、例えば複数のねじ４０で固定され、コア４と熱的に接続される。
第１板状部材１０ａには、複数のねじ４０により第２板５０が固定される。このとき、積層体３０を構成する第１熱伝導部材２１、コア４及び第２熱伝導部材２２が密着するように、第１板状部材１０ａへ第２板５０が固定される。コア４で発生した熱は、第１熱伝導部材２１を介して第１板状部材１０ａに伝わり、さらに第２熱伝導部材２２と第２板５０を介して、第１板状部材１０ａに伝わる。すなわち、第１板状部材１０ａに第２板５０が固定されることで、コア４で発生した熱の伝導経路が増加する。なお、コア４の両端面がコア４の製作公差によって平らでない場合でも、第１熱伝導部材２１と第２熱伝導部材２２がコア４に押しつけられることで、コア４への接触面積を確保することができる。
実施の形態２に係る電力変換装置１００によれば、コア４で発生した熱の伝導経路が増加することで、相対的に、コア４で発生した熱が周囲部品へ伝わり難くなる。従って、周囲の部品の温度が許容温度を超過する可能性をより一層低減し得る。
また、実施の形態２に係る電力変換装置１００は、２つの板材を利用して、コア４を含む積層体３０を挟み込む構造を有するため、第１板状部材１０ａに結束部材を通すための加工を行う必要がない。例えばねじ４０にタッピングビスを利用することで、第１板状部材１０ａにタップなどを施すことなく、容易にコア４の放熱構造を得ることができる。
図１０は実施の形態２の変形例に係る電力変換装置１００が備えるコア４の放熱構造を示す図である。図１０に示される電力変換装置１００は、複数の積層体３０、３１と、複数の積層体３０、３１の間に挟まれ、複数の積層体３０、３１のそれぞれを構成するコア４と熱的に接続される導電性の第３板６０とを備える。
積層体３１は、コア４の一端４ａ側に配置され、２つのコア４と熱的に接続される環状の第３熱伝導部材２３と、コア４の他端４ｂ側に配置され、２つのコア４と熱的に接続される環状の第４熱伝導部材２４とを備える。第３熱伝導部材２３及び第４熱伝導部材２４は、例えばコア４の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で構成することが望ましい。
積層体３１では、第３熱伝導部材２３、コア４、第４熱伝導部材２４がこの順で積層される。図１０に示される電力変換装置１００では、図９の遮熱板１０に代えて、遮熱板１０Ａが用いられている。遮熱板１０Ａは、第２板５０と同様に箱形に形成された導電性部材である。遮熱板１０Ａと第２板５０の間には、積層体３０、３１が同軸に配列され、さらに積層体３０、３１の間に第３板６０が挟まれるように配置される。この状態で、複数のねじ４０を利用して、遮熱板１０Ａと第２板５０が互いに接続される。
このとき、第１熱伝導部材２１、コア４及び第２熱伝導部材２２が密着し、第３熱伝導部材２３、コア４及び第４熱伝導部材２４が密着し、第２熱伝導部材２２と第３熱伝導部材２３が第３板６０と密着するようにしながら、遮熱板１０Ａに第２板５０が固定される。ねじ４０は、第２板５０、第３板６０、遮熱板１０Ａの順で挿入される。遮熱板１０Ａ及び第２板５０は、台座７０を備え、台座７０に不図示のねじが挿入されることで、図３Ｂに示される放熱フィンベース６に、遮熱板１０Ａ及び第２板５０が固定される。これにより、２つのコア４で発生した熱は、遮熱板１０Ａ、第３板６０、及び第２板５０に伝わり、さらに放熱フィンベース６に伝わる。
当該変形例によれば、複数のコア４を用いる場合でも、図９に示すようなコア４の放熱構造を複数箇所に設ける必要がないため、コア４の放熱構造の設計の自由度を向上させながら、個々のコア４で発生した熱が周囲部品へ伝わり難くすることができる。
なお、第１熱伝導部材２１、第２熱伝導部材２２、第３熱伝導部材２３、第４熱伝導部材２４は、積層方向に弾性を有する皿バネ座金で構成してもよい。この構成により、ねじ４０のねじ込み量に対するコア４との接触面積の変動量が小さくなり、ねじ４０の締め付けトルク管理が容易化される。従って、電力変換装置１００の製造時間を短縮することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１ ：線間コンデンサ
２ ：コモンモードチョークコイル
３ ：接地コンデンサ
４ ：コア
４ａ ：一端
４ｂ ：他端
５ ：直流リアクトル
６ ：放熱フィンベース
７ ：平滑コンデンサ
８ ：制御基板
１０ ：遮熱板
１０Ａ ：遮熱板
１０ａ ：第１板状部材
１０ｂ ：第２板状部材
１０ｃ ：固定部材
１０ｄ ：孔
１０ｄ１ ：壁面
１０ｅ１ ：孔
１０ｅ２ ：孔
１１ａ ：第１結束部材
１１ｂ ：第２結束部材
１１ｂ１ ：固定部
１１ｂ２ ：バンド部
１２ ：絶縁板
１２ａ ：孔
１２ｂ ：周縁部
１３ ：凹部
２１ ：第１熱伝導部材
２２ ：第２熱伝導部材
２３ ：第３熱伝導部材
２４ ：第４熱伝導部材
３０ ：積層体
３１ ：積層体
４０ ：ねじ
５０ ：第２板
６０ ：第３板
７０ ：台座
１００ ：電力変換装置
１０１ ：ＥＭＣフィルタ
１０２ ：ダイオード整流器
１０３ ：三相インバータ主回路
１１０ ：筐体
１１０ａ ：天井面
１１０ｂ ：側面
１１０ｃ ：角部
１１０ｄ ：底面
１２０ ：正面パネル
１３０ ：ヒンジ
２００ ：モータ
ＣＬ ：中心
ＧＬ ：見通し線
Ｓ１ ：スイッチング素子
Ｓ２ ：スイッチング素子
Ｓ３ ：スイッチング素子
Ｓ４ ：スイッチング素子
Ｓ５ ：スイッチング素子
Ｓ６ ：スイッチング素子
ＶＬ ：仮想線
２ ：コモンモードチョークコイル
３ ：接地コンデンサ
４ ：コア
４ａ ：一端
４ｂ ：他端
５ ：直流リアクトル
６ ：放熱フィンベース
７ ：平滑コンデンサ
８ ：制御基板
１０ ：遮熱板
１０Ａ ：遮熱板
１０ａ ：第１板状部材
１０ｂ ：第２板状部材
１０ｃ ：固定部材
１０ｄ ：孔
１０ｄ１ ：壁面
１０ｅ１ ：孔
１０ｅ２ ：孔
１１ａ ：第１結束部材
１１ｂ ：第２結束部材
１１ｂ１ ：固定部
１１ｂ２ ：バンド部
１２ ：絶縁板
１２ａ ：孔
１２ｂ ：周縁部
１３ ：凹部
２１ ：第１熱伝導部材
２２ ：第２熱伝導部材
２３ ：第３熱伝導部材
２４ ：第４熱伝導部材
３０ ：積層体
３１ ：積層体
４０ ：ねじ
５０ ：第２板
６０ ：第３板
７０ ：台座
１００ ：電力変換装置
１０１ ：ＥＭＣフィルタ
１０２ ：ダイオード整流器
１０３ ：三相インバータ主回路
１１０ ：筐体
１１０ａ ：天井面
１１０ｂ ：側面
１１０ｃ ：角部
１１０ｄ ：底面
１２０ ：正面パネル
１３０ ：ヒンジ
２００ ：モータ
ＣＬ ：中心
ＧＬ ：見通し線
Ｓ１ ：スイッチング素子
Ｓ２ ：スイッチング素子
Ｓ３ ：スイッチング素子
Ｓ４ ：スイッチング素子
Ｓ５ ：スイッチング素子
Ｓ６ ：スイッチング素子
ＶＬ ：仮想線
Claims (5)
- ノイズ除去用のフィルタ回路を構成する環状のコアと、
前記コアの孔と連通する第１孔と、前記第１孔を形成する壁面の近くに形成される第２孔と、前記第２孔との見通し線上に前記第１孔が存在するように前記壁面の近くに形成される第３孔とを有し、前記コアと熱的に接続される導電性の板と、
前記第１孔及び前記第２孔に挿入された状態で前記コアを前記板に結束する第１結束部材と、
前記第１孔及び前記第３孔に挿入された状態で前記コアを前記板に結束する第２結束部材と、
を備える電力変換装置。 - 前記第２孔及び前記第３孔の少なくとも一方の幅は、前記第１結束部材及び第２結束部材の少なくとも一方のバンド部が挿入される固定部の幅よりも狭い請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記コアと前記板との間に設けられる非導電性の絶縁板を備える請求項１又は２に記載の電力変換装置。
- ノイズ除去用のフィルタ回路を構成する環状のコアと、
前記コアの孔と連通する第１孔を有し、前記コアと熱的に接続される導電性の第１板と、
前記コアの一端側に配置され、前記コアと熱的に接続される環状の第１熱伝導部材と、
前記コアの他端側に配置され、前記コアと熱的に接続される環状の第２熱伝導部材と、
前記第１熱伝導部材、前記コア及び前記第２熱伝導部材がこの順で積層された積層体の前記第１板側とは反対側に設けられ、前記積層体を前記第１板に接触させた状態で前記第１板に固定され、前記コアと熱的に接続される導電性の第２板と、
を備える電力変換装置。 - 複数の前記積層体と、
複数の前記積層体の間に挟まれ、複数の前記積層体のそれぞれを構成する前記コアと熱的に接続される導電性の第３板と、
を備える請求項４に記載の電力変換装置。
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