JP2023057422A - 電力変換装置、磁気部品、および、電力変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制可能な電力変換装置、磁気部品、および、電力変換装置の製造方法を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００における磁気部品２０は、棒状の中央部２５を有し、コア２１および巻線部材２２を保持するボビン２３を含む。そして、ボビン２３の中央部２５は、円環形状を有するコア２１を貫通するように巻線部材２２に差し込まれた状態で、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するとともに、冷却部材４０と当接するように構成されている。そして、充填剤５０は、中央部２５が冷却部材４０と当接した状態で、巻線部材２２と冷却部材４０との間に充填されている。【選択図】図６

Description

この発明は、電力変換装置、磁気部品、および、電力変換装置の製造方法に関する。

従来、コイル（巻線）を有する磁気部品が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、磁性体で構成されたコアと、コアに巻回されるコイルとを備える磁気部品が記載されている。この磁気部品は、コアおよびコイルを保持固定するボビンを備える。そして、上記特許文献１に記載の磁気部品は、コアおよびコイルがボビンに保持された状態で基板に搭載されている。この磁気部品のコイルは、基板上の他の電気回路と電気的に接続される。

ここで、上記特許文献１には記載されていないが、上記特許文献１に記載の磁気部品のように、電気回路に接続されたコイルは、電流が流されることにより発熱する。そのため、磁気部品のコイルを冷却する必要がある。

そこで、従来では、放熱部材を備える巻線部（コイル）の放熱構造が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

上記特許文献２の巻線部の放熱構造では、巻線部が実装される回路基板と放熱部材とが、対向配置されている。そして、巻線部は、回路基板の放熱部材側に実装されている。また、回路基板に実装されている巻線部と、放熱部材との間には、弾性を有する放熱シートが熱伝導部材として配置されている。ここで、回路基板に実装されている巻線部では、線材の巻き方によって、回路基板と放熱部材とが対向する方向における巻線部の寸法にばらつきが生じる。これに対して、上記特許文献２の巻線部の放熱構造では、巻線部の寸法にばらつきがある場合にも放熱性能にばらつきが生じることを抑制するために、調整ねじによって巻線部と放熱部材との間隔を調整するように構成されている。具体的には、調整ねじの回転トルクを調整しながら、巻線部を放熱部材に対して一定の力の大きさで押し付ける。これにより、上記特許文献２の巻線部の放熱構造は、巻線部の寸法のばらつきに起因する巻線部と放熱シートとの接触面積のばらつき、および、巻線部が放熱シートに押し付けられる接触圧力のばらつきを抑制することによって、巻線部と放熱部材との間の熱抵抗のばらつきを抑制するように構成されている。

特開２０１６－３１９４１号公報 特開２０１９－２１６１９５号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の巻線部の放熱構造では、調整ねじを用いて巻線部を放熱部材に対して押し付けるため、調整ねじを設けて調整作業を行う必要があるために装置構成および製造プロセスが複雑化する。そのため、巻線部の大きさのばらつきに起因する巻線部と放熱部材（冷却部材）との間の熱抵抗のばらつきを抑制することによって巻線部（巻線部材）の冷却性能のばらつきを抑制するために、装置構成および製造プロセスが複雑化するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制可能な電力変換装置、磁気部品、および、電力変換装置の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電力変換装置は、入力された電力を変換するスイッチング素子を含む電力変換部が実装される基板と、基板に配置され、円環形状を有するコアと、コアに巻回された巻線部材と、棒状の中央部を有し、コアおよび巻線部材を保持するボビンとを含む磁気部品と、基板と共に磁気部品を挟むように基板と対向して配置され、磁気部品の巻線部材を冷却する冷却部材と、巻線部材と冷却部材との間に充填された充填剤と、を備え、ボビンの中央部は、円環形状を有するコアを貫通するように巻線部材に差し込まれた状態で、巻線部材から所定の長さ分突出するとともに、冷却部材と当接するように構成されており、充填剤は、中央部が冷却部材と当接した状態で、巻線部材と冷却部材との間に充填されている。

この発明の第１の局面による電力変換装置では、上記のように、ボビンの中央部は、円環形状を有するコアを貫通するように巻線部材に差し込まれた状態で、巻線部材から所定の長さ分突出するとともに、冷却部材と当接するように構成されている。これにより、ボビンの中央部が巻線部材から所定の長さ分突出しているので、ボビンの中央部が冷却部材と当接する位置まで磁気部品を移動させることによって、冷却部材に冷却される適切な位置に巻線部材を配置することができる。そのため、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、巻線部材の位置を調整する調整ねじなどを設けて調整作業を行うことなく、巻線部材を適切な位置に配置することができる。その結果、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制することができる。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、ボビンは、中央部の冷却部材と当接する端部に凹部を有する。このように構成すれば、ボビンの中央部を冷却部材に当接させる場合に、中央部の凹部を介して当接部分から充填剤を逃がすことができる。そのため、ボビンに保持されている巻線部材を冷却部材に押し付ける際に要する力の大きさを小さくすることができる。その結果、巻線部材を冷却部材に容易に押し付けることができるので、巻線部材の冷却部材に対する押し付けが不十分であることに起因して冷却性能が低下することを容易に抑制することができる。

この場合、好ましくは、凹部は、中央部の端部における一方側から他方側に貫通する溝状である。このように構成すれば、凹部が貫通しているので、凹部の一方側および他方側の両方から充填剤を逃がすことができる。そのため、巻線部材を冷却部材に押し付ける際に要する力の大きさより小さくすることができる。その結果、巻線部材を冷却部材により容易に押し付けることができるので、巻線部材の冷却部材に対する押し付けが不十分であることに起因して冷却性能が低下することをより容易に抑制することができる。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、基板は、冷却部材に対して磁気部品を押し付けるための孔部を有する。このように構成すれば、基板に磁気部品を配置した状態で、基板に設けられた孔部を介して磁気部品を冷却部材側に移動させることができる。そのため、先に基板に磁気部品を仮に組み付けた状態で、組み立て作業を行う作業者は、孔部を介して巻線部材を冷却部材に押し付けるように磁気部品を移動させることができるので、巻線部材を予め冷却部材に押し付けた状態の磁気部品を基板に配置する場合に比べて、磁気部品を適切な位置に容易に配置することができる。その結果、巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制するための配置を容易に行うことができる。

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、磁気部品は、電力変換部から出力される交流電力のノイズ成分を抑制するフィルタ回路を構成する。このように構成すれば、交流電力のノイズ成分を抑制するフィルタ回路において冷却性能のばらつきを抑制することができる。そのため、フィルタ回路を冷却するための冷却フィンなどの構成が大型化することを抑制することができるので、電力変換装置が大型化することを抑制することができる。

この発明の第２の局面による磁気部品は、電気回路が実装される基板に配置される磁気部品であって、円環形状を有するコアと、コアに巻回された巻線部材と、棒状の中央部を有し、コアおよび巻線部材を保持するボビンと、を備え、ボビンの中央部は、円環形状を有するコアを貫通するように巻線部材に差し込まれた状態で、巻線部材から所定の長さ分突出するように構成されている。

この発明の第２の局面による磁気部品では、上記のように、ボビンの中央部は、円環形状を有するコアを貫通するように巻線部材に差し込まれた状態で、巻線部材から所定の長さ分突出するように構成されている。これにより、ボビンの中央部が巻線部材から所定の長さ分突出しているので、ボビンの中央部が当接する位置まで磁気部品を移動させることによって、冷却される適切な位置に巻線部材を配置することができる。そのため、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、巻線部材の位置を調整する調整ねじなどを設けて調整作業を行うことなく、巻線部材を適切な位置に配置することができる。その結果、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制可能な磁気部品を提供することができる。

この発明の第３の局面による電力変換装置の製造方法は、入力された電力を変換するスイッチング素子を含む電力変換部が実装される基板と、基板に配置され、円環形状を有するコアとコアに巻回された巻線部材とを含む磁気部品と、巻線部材を冷却する冷却部材と、巻線部材と冷却部材との間に充填された充填剤とを備える電力変換装置の製造方法であって、コアおよび巻線部材を保持するボビンの棒状の中央部を、円環形状を有するコアを貫通するとともに、巻線部材から所定の長さ分突出するように、巻線部材に差し込む工程と、基板に配置された状態の磁気部品の巻線部材に対して、基板と対向して配置される冷却部材側に充填剤を配置する工程と、ボビンの中央部が巻線部材に差し込まれた状態で冷却部材と当接するように、磁気部品を配置する工程と、を備える。

この発明の第３の局面による電力変換装置の製造方法では、上記のように、コアおよび巻線部材を保持するボビンの棒状の中央部を、円環形状を有するコアを貫通するとともに、巻線部材から所定の長さ分突出するように、巻線部材に差し込む工程と、ボビンの中央部が巻線部材に差し込まれた状態で冷却部材と当接するように、磁気部品を配置する工程と、を備える。これにより、ボビンの中央部が巻線部材から所定の長さ分突出しているので、ボビンの中央部が冷却部材と当接する位置まで磁気部品を移動させることによって、冷却部材に冷却される適切な位置に巻線部材を配置することができる。そのため、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、巻線部材の位置を調整する調整ねじなどを設けて調整作業を行うことなく、巻線部材を適切な位置に配置することができる。その結果、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制可能な電力変換装置の製造方法を提供することができる。

上記第３の局面による電力変換装置の製造方法において、好ましくは、ボビンの中央部を巻線部材に差し込む工程は、ボビンの中央部を巻線部材に差し込むためのボビン配置用治具に巻線部材を配置する工程と、ボビンの中央部が巻線部材から所定の長さ分突出するように、ボビンの中央部の先端がボビン配置用治具の凹部の底面に当接するまで、ボビン配置用治具に配置されている巻線部材にボビンの中央部を差し込む工程とを含む。このように構成すれば、ボビン配置用治具を用いて巻線部材にボビンの中央部を差し込むことによって、ボビンの中央部を巻線部材から所定の長さ分突出するように容易に配置することができる。そのため、電力変換装置を製造する場合に磁気部品を容易に製造することができる。

本発明によれば、上記のように、巻線部材の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら、巻線部材の冷却性能のばらつきを抑制可能な電力変換装置、磁気部品、および、電力変換装置の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による電力変換装置が搭載された車両の構成を説明するための模式図である。 本実施形態による電力変換装置における磁気部品の構成を説明するための模式図である。 電力変換装置の基板を斜め下方向側から見た斜視図である。 本実施形態の電力変換装置における磁気部品を説明するための分解斜視図である。 ボビンの中央部の巻線部材からの突出を説明するための図である。 磁気部品、冷却部材、および、充填剤を示した断面図である。 本実施形態による電力変換装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。 本実施形態の磁気部品の組み立てを説明するための図であって、（Ａ）は、ボビンを巻線部材に差し込む前の図であり、（Ｂ）は、ボビンを巻線部材に差し込んだ後の図である。 磁気部品の基板への配置を説明するための斜視図である。 押し付け治具による磁気部品の冷却部材に対する押し付けの工程を説明するための図である。 押し付け治具による磁気部品の冷却部材に対する押し付けの工程の詳細を説明するための断面図であって、（Ａ）は、磁気部品が押し付けられる前の状態を示した図であり、（Ｂ）は、磁気部品が押し付けられた後の状態を示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態の電力変換装置の構成］
図１～図６を参照して、本発明の一実施形態による磁気部品２０を備える電力変換装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態の電力変換装置１００は、車両１０１に搭載されるインバータ装置である。なお、車両１０１は、たとえば、バッテリ１０２を搭載した電気自動車などの車両である。電力変換装置１００は、車両１０１に搭載されているバッテリ１０２から入力された直流電力を交流電力に変換するとともに、変換された交流電力を負荷１０３に対して供給するように構成されている。負荷１０３は、たとえば、１００Ｖの交流電源によって駆動する電化製品などである。

また、電力変換装置１００は、電力変換部１０を備える。電力変換部１０は、直流電力を交流電力に変換する電力変換動作を行うインバータ回路である。また、電力変換部１０は、複数のスイッチング素子Ｓｗを含む。スイッチング素子Ｓｗは、スイッチング動作を行うことによって、入力された電力を変換する。スイッチング素子Ｓｗは、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、または、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などを含む半導体素子である。電力変換部１０では、複数のスイッチング素子Ｓｗがフルブリッジ接続されることによってインバータ回路が構成されている。

また、電力変換装置１００は、磁気部品２０を備える。磁気部品２０は、電力変換部１０の出力側に接続される交流リアクトルである。磁気部品２０は、電力変換部１０から出力される交流電力に含まれるノイズ成分（高調波成分）を抑制するフィルタ回路を構成する。電力変換装置１００では、電力変換部１０によって二相の交流電力が出力される。磁気部品２０は、電力変換部１０から出力される二相の交流電力に対応するように、２つ設けられている。また、磁気部品２０は、電力変換部１０から出力された交流電力の交流電流が流れることによって発熱する。

そして、図２に示すように、電力変換装置１００は、基板３０、冷却部材４０、充填剤５０を備える。電力変換装置１００では、基板３０に配置された磁気部品２０が、冷却部材４０によって冷却される。

図３に示すように、基板３０には、電力変換を行うためのスイッチング素子Ｓｗを含む電力変換部１０が実装される。具体的には、基板３０には、複数のスイッチング素子Ｓｗがはんだ付けによって電気的に接続されている。また、本実施形態では、磁気部品２０は、基板３０に配置される。具体的には、磁気部品２０の後述する巻線部材２２（図２参照）が基板３０の導体パターンに電気的に接続されることによって、磁気部品２０は、交流リアクトルとして機能する。なお、基板３０には、電力変換部１０および磁気部品２０に加えて、入力側の直流リアクトルなどの電気回路が実装されていてもよい。また、基板３０は、プリント基板により構成されている。そして、基板３０は、電力変換装置１００において、ＸＹ平面に沿うように配置されている。電力変換部１０のスイッチング素子Ｓｗ、および、磁気部品２０は、基板３０のＺ２方向側（電力変換装置１００の底面側）の面に配置されている。

図４に示すように、磁気部品２０は、コア２１と、巻線部材２２と、ボビン２３とを有する。本実施形態では、コア２１は、円環形状を有するトロイダルコアである。コア２１は、磁気部品２０が配置される基板３０の面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に沿って貫通するように開口部分が設けられている。巻線部材２２は、コア２１に巻回されている。具体的には、巻線部材２２は、円環形状を有するコア２１の円周方向を軸として、コア２１の周りを巻回されている。

ボビン２３は、コア２１および巻線部材２２を保持する。また、ボビン２３は、絶縁性を有する樹脂材料によって形成されている。そして、ボビン２３は、円盤状の台座部２４と棒状の中央部２５とが組み合わされた形状を有する。円盤状の台座部２４は、巻線部材２２のＺ１方向側に配置される。また、台座部２４は、巻線部材２２を基板３０に接続するために、巻線部材２２が差し込まれる２つの貫通孔２４ａを有する。そして、台座部２４は、棒状の中央部２５のＺ１方向側の端部に接続されている。中央部２５は、円環形状を有するコア２１を貫通するように巻線部材２２に差し込まれる。また、中央部２５は、Ｚ方向に沿って延びる略四角柱状の形状を有する。

そして、本実施形態では、ボビン２３は、中央部２５のＺ２方向側の端部に凹部２５ａを有する。凹部２５ａは、中央部２５のＺ２方向側の端部における一方側（Ｙ１方向側）から他方側（Ｙ２方向側）に貫通する溝状である。具体的には、凹部２５ａは、中央部２５のＺ１方向側の端部において、Ｘ方向における中央部分を、Ｙ方向に沿って貫通する溝として形成されている。また、中央部２５のＺ２方向側の端部は、凹部２５ａを含めて面取りがされている。

そして、図５に示すように、ボビン２３の中央部２５は、巻線部材２２に差し込まれた状態で、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するように構成されている。具体的には、中央部２５は、コア２１に巻回された状態の巻線部材２２に対して、Ｚ１方向側に巻線部材２２から所定の長さＬ分突出した状態で接着部材によって接着されている。

また、図２に示すように、本実施形態では、冷却部材４０は、基板３０のＺ２方向側において、基板３０と共に磁気部品２０を挟むように、基板３０と対向して配置される。すなわち、基板３０のＺ２方向側の面に配置されている磁気部品２０は、基板３０と冷却部材４０とが対向する方向（Ｚ方向）において、基板３０と冷却部材４０とに挟まれるように配置される。そして、本実施形態では、冷却部材４０は、磁気部品２０の巻線部材２２を冷却する。

冷却部材４０は、冷却面４１を有する。冷却面４１は、冷却部材４０の基板３０側（Ｚ１方向側）に設けられている。基板３０に配置された状態の磁気部品２０の巻線部材２２は、冷却面４１と熱交換を行うことによって冷却される。具体的には、巻線部材２２は、伝熱部材である充填剤５０を介して冷却面４１と熱交換を行う。

また、冷却部材４０は、冷却フィン４２を有する。冷却フィン４２は、磁気部品２０からの熱を放熱する。冷却フィン４２は、冷却部材４０のＺ２方向側において、ＹＺ平面に沿うように複数配置された板状の部材である。複数の冷却フィン４２は、図示しない冷却ファンからの冷却風によって、外気と熱交換可能に構成されている。冷却フィン４２が外気と熱交換することによって、磁気部品２０から伝熱した冷却部材４０の熱が放熱される。

そして、冷却部材４０は、たとえば、アルミニウム合金などの金属を切削加工（削り出し加工）することによって生成される。すなわち、冷却部材４０では、冷却面４１と冷却フィン４２とが一体的に形成されている。なお、本実施形態では、冷却部材４０は、磁気部品２０が間に配置されるように所定の間隔を隔てながら基板３０に対して固定された状態で配置されている。たとえば、図示しないねじなどの締結部材によって、基板３０が冷却部材４０に対してねじ止めされて固定される。

本実施形態では、図６に示すように、磁気部品２０のボビン２３は、中央部２５のＺ２方向側の端部が冷却部材４０と当接するように構成されている。具体的には、ボビン２３は、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出している中央部２５が、冷却部材４０の冷却面４１と当接するように構成されている。なお、磁気部品２０の巻線部材２２は、冷却部材４０の冷却面４１とは直接的に接触しないように構成されている。

また、本実施形態では、充填剤５０は、巻線部材２２と冷却部材４０との間に充填されている。具体的には、充填剤５０は、中央部２５が冷却部材４０と当接した状態で、巻線部材２２と冷却部材４０との間に充填されている。充填剤５０は、流動性を有するペースト状の樹脂材料を硬化させることによって形成されるギャップフィラーである。充填剤５０は、巻線部材２２と冷却部材４０との間を絶縁する。また、充填剤５０は、巻線部材２２からの熱を冷却部材４０へと伝熱させる伝熱部材である。また、充填剤５０は、流動性を有している状態で巻線部材２２と冷却部材４０との間に充填された後に硬化することによって、巻線部材２２を固定して冷却部材４０に対する巻線部材２２（磁気部品２０）の移動を抑制する。

また、図２に示すように、本実施形態では、基板３０は、冷却部材４０に対して磁気部品２０を押し付けるための孔部３１を有する。具体的には、孔部３１は、Ｚ１方向側に配置されている基板３０側から、Ｚ２方向側に配置されている冷却部材４０側に向かって磁気部品２０を押し付けるように移動させるために設けられている。言い換えると、孔部３１は、磁気部品２０のボビン２３の中央部２５を、冷却部材４０の冷却面４１に当接させるように移動させるために設けられている。また、孔部３１は、後述する押し付け治具６２（図１０参照）によって磁気部品２０のボビン２３の台座部２４をＺ１方向側から押しつけるために、押し付け治具６２が差し込まれる。また、孔部３１は、１つの磁気部品２０に対して４つ設けられている。

［本実施形態の構成の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、ボビン２３の中央部２５は、円環形状を有するコア２１を貫通するように巻線部材２２に差し込まれた状態で、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するとともに、冷却部材４０と当接するように構成されている。これにより、ボビン２３の中央部２５が巻線部材２２から所定の長さＬ分突出しているので、ボビン２３の中央部２５が冷却部材４０と当接する位置まで磁気部品２０を移動させることによって、冷却部材４０に冷却される適切な位置に巻線部材２２を配置することができる。そのため、巻線部材２２の大きさにばらつきがある場合にも、巻線部材２２の位置を調整する調整ねじなどを設けて調整作業を行うことなく、巻線部材２２を適切な位置に配置することができる。その結果、巻線部材２２の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材２２の冷却性能のばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ボビン２３は、中央部２５の冷却部材４０と当接する端部に凹部２５ａを有する。これにより、ボビン２３の中央部２５を冷却部材４０に当接させる場合に、中央部２５の凹部２５ａを介して当接部分から充填剤５０を逃がすことができる。そのため、ボビン２３に保持されている巻線部材２２を冷却部材４０に押し付ける際に要する力の大きさを小さくすることができる。その結果、巻線部材２２を冷却部材４０に容易に押し付けることができるので、巻線部材２２の冷却部材４０に対する押し付けが不十分であることに起因して冷却性能が低下することを容易に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、凹部２５ａは、中央部２５の端部における一方側（Ｙ１方向側）から他方側（Ｙ２方向側）に貫通する溝状である。これにより、凹部２５ａが貫通しているので、凹部２５ａの一方側および他方側の両方から充填剤５０を逃がすことができる。そのため、巻線部材２２を冷却部材４０に押し付ける際に要する力の大きさより小さくすることができる。その結果、巻線部材２２を冷却部材４０により容易に押し付けることができるので、巻線部材２２の冷却部材４０に対する押し付けが不十分であることに起因して冷却性能が低下することをより容易に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板３０は、冷却部材４０に対して磁気部品２０を押し付けるための孔部３１を有する。これにより、基板３０に磁気部品２０を配置した状態で、基板３０に設けられた孔部３１を介して磁気部品２０を冷却部材４０側に移動させることができる。そのため、先に基板３０に磁気部品２０を仮に組み付けた状態で、組み立て作業を行う作業者は、孔部３１を介して巻線部材２２を冷却部材４０に押し付けるように磁気部品２０を移動させることができるので、巻線部材２２を予め冷却部材４０に押し付けた状態の磁気部品２０を基板３０に配置する場合に比べて、磁気部品２０を適切な位置に容易に配置することができる。その結果、巻線部材２２の冷却性能のばらつきを抑制するための配置を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、磁気部品２０は、電力変換部１０から出力される交流電力のノイズ成分を抑制するフィルタ回路を構成する。これにより、交流電力のノイズ成分を抑制するフィルタ回路において冷却性能のばらつきを抑制することができる。そのため、フィルタ回路を冷却するための冷却フィン４２などの構成が大型化することを抑制することができるので、電力変換装置１００が大型化することを抑制することができる。

［電力変換装置の製造方法］
次に、図７～図１１を参照して、本実施形態による電力変換装置１００の製造方法について説明する。図７には、電力変換装置１００の製造方法の各工程を示すフローチャートが示されている。

まず、図８に示すように、磁気部品２０の組み立て（製造）が行われる。具体的には、図８（Ａ）に示すように、ステップＳ１において、コア２１に巻回された状態の巻線部材２２がボビン配置用治具６１に配置される。ボビン配置用治具６１は、巻線部材２２に対してボビン２３の中央部２５を差し込むために、巻線部材２２を保持するための治具である。また、ボビン配置用治具６１は、中央部２５が差し込まれる部分に凹部６１ａを有する。凹部６１ａの底面は、巻線部材２２を支える面よりも所定の長さＬ分だけ低くなっている。

そして、図８（Ｂ）に示すように、ステップＳ２において、ボビン２３の中央部２５が、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するように、ボビン２３の中央部２５の先端（端部）がボビン配置用治具６１の凹部６１ａの底面と当接するまで、ボビン配置用治具６１に配置されている巻線部材２２に差し込まれる。そして、ステップＳ３に示すように、巻線部材２２とボビン２３とが接着部材により接着されて互いに固定される。すなわち、ボビン２３は、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出した状態で、接着部材により巻線部材２２に固定される。

次に、図９に示すように、ステップＳ４において、巻線部材２２とボビン２３とが接着された状態の磁気部品２０が、基板３０に配置される。具体的には、磁気部品２０の巻線部材２２の先端が、基板３０の導体パターンと電気的に接続させるための所定のスルーホールに挿入される。なお、ステップＳ４において、磁気部品２０は、はんだ付けが行われず、基板３０に対して仮組みされた状態である。

そして、ステップＳ５において、基板３０に配置された状態の磁気部品２０の巻線部材２２に対して、基板３０と対向して配置される冷却部材４０側に充填剤５０が配置される。具体的には、磁気部品２０の冷却部材４０によって冷却される側に、流動性を有するペースト状の状態の充填剤５０が塗布される。

次に、ステップＳ６において、基板３０と対向するように冷却部材４０が配置される。冷却部材４０は、基板３０との間に磁気部品２０を挟み込むように配置される。また、図示しないねじなどの締結部材によって、基板３０と冷却部材４０とが互いに所定の間隔で離間した状態で固定される。

そして、図１０に示すように、ステップＳ７において、図９の状態から天地を入れ替えた後に、ボビン２３の中央部２５が冷却部材４０と当接するように磁気部品２０が配置される。具体的には、押し付け治具６２を基板３０の孔部３１に挿入することによって、磁気部品２０の全体が、冷却部材４０側に押し付けられるように移動される。

詳細には、図１１に示すように、磁気部品２０ごとに４つずつ設けられた孔部３１に押し付け治具６２の棒状の部分が差し込まれる。そして、押し付け治具６２によって、ボビン２３の台座部２４が基板３０側から冷却部材４０側に向かって押し付けられる。そして、ボビン２３の中央部２５が冷却部材４０の冷却面４１に当接するまで、押し付け治具６２を冷却部材４０側に移動させることによって、磁気部品２０が冷却部材４０に冷却される位置に配置される。これにより、中央部２５が冷却部材４０に当接した状態で、充填剤５０が、冷却部材４０と巻線部材２２との間に満遍なく充填される。

そして、ステップＳ８において、磁気部品２０の巻線部材２２が基板３０にはんだ付けされることによって、電気的に接続される。なお、充填剤５０は、巻線部材２２と冷却部材４０との間に充填された状態で、時間経過とともに硬化するように構成されている。

［本実施形態の電力変換装置の製造方法の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態による電力変換装置１００の製造方法では、上記のように、コア２１および巻線部材２２を保持するボビン２３の棒状の中央部２５を、円環形状を有するコア２１を貫通するとともに、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するように、巻線部材２２に差し込む工程（ステップＳ１～Ｓ３）と、ボビン２３の中央部２５が巻線部材２２に差し込まれた状態で冷却部材４０と当接するように、磁気部品２０を配置する工程（ステップＳ７）と、を備える。これにより、ボビン２３の中央部２５が巻線部材２２から所定の長さＬ分突出しているので、ボビン２３の中央部２５が冷却部材４０と当接する位置まで磁気部品２０を移動させることによって、冷却部材４０に冷却される適切な位置に巻線部材２２を配置することができる。そのため、巻線部材２２の大きさにばらつきがある場合にも、巻線部材２２の位置を調整する調整ねじなどを設けて調整作業を行うことなく、巻線部材２２を適切な位置に配置することができる。その結果、巻線部材２２の大きさにばらつきがある場合にも、装置構成および製造プロセスの複雑化を抑制しながら巻線部材２２の冷却性能のばらつきを抑制可能な電力変換装置１００の製造方法を提供することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ボビン２３の中央部２５を巻線部材２２に差し込むためのボビン配置用治具６１に巻線部材２２を配置する工程（ステップＳ１）と、ボビン２３の中央部２５が巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するように、ボビン２３の中央部２５の先端がボビン配置用治具６１の凹部６１ａの底面に当接するまで、ボビン配置用治具６１に配置されている巻線部材２２にボビン２３の中央部２５を差し込む工程（ステップＳ２）とを含む。このように構成すれば、ボビン配置用治具６１を用いて巻線部材２２にボビン２３の中央部２５を差し込むことによって、ボビン２３の中央部２５を巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するように容易に配置することができる。そのため、電力変換装置１００を製造する場合に磁気部品２０を容易に製造することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ボビン２３の中央部２５の冷却部材４０と当接する端部に凹部２５ａが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、中央部２５の端部に凹部２５ａが設けられていいなくともよい。また、中央部２５の端部が、凹部２５ａを有さずに徐々に細くなるように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、中央部２５の凹部２５ａが、一方側（Ｙ１方向側）から他方側（Ｙ２方向側）に貫通する溝状である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、凹部２５ａを、当接部分の中心部分のみが窪むように形成してもよい。

また、上記実施形態では、基板３０に、磁気部品２０を押し付けるための孔部３１が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、基板３０に孔部３１を設けず、基板３０と冷却部材４０との間の側方から磁気部品２０を冷却部材４０側に押し付けるように移動させてもよい。

また、上記実施形態では、磁気部品２０が、電力変換部１０から出力される交流電力のノイズ成分を抑制するフィルタ回路を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁気部品２０は、電力変換部１０に入力される直流電力のノイズ成分を除去するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、電力変換装置１００が、車両１０１に搭載されたバッテリ１０２からの直流電力を変換して交流電力を出力するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置１００を、入力された交流電力を変換して出力するように構成してもよい。その場合には、磁気部品２０を入力側の交流リアクトルとして用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、磁気部品２０が電力変換装置１００に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁気部品２０を、電力変換装置以外の装置に用いてもよい。たとえば、磁気部品２０を、無停電電源装置に用いてもよい。

１０ 電力変換部
２０ 磁気部品
２１ コア
２２ 巻線部材
２３ ボビン
２５ 中央部
２５ａ 凹部
３０ 基板
３１ 孔部
４０ 冷却部材
５０ 充填剤
６１ ボビン配置用治具
１００ 電力変換装置

そして、本実施形態では、ボビン２３は、中央部２５のＺ２方向側の端部に凹部２５ａを有する。凹部２５ａは、中央部２５のＺ２方向側の端部における一方側（Ｙ１方向側）から他方側（Ｙ２方向側）に貫通する溝状である。具体的には、凹部２５ａは、中央部２５のＺ２方向側の端部において、Ｘ方向における中央部分を、Ｙ方向に沿って貫通する溝として形成されている。また、中央部２５のＺ２方向側の端部は、凹部２５ａを含めて面取りがされている。

そして、図５に示すように、ボビン２３の中央部２５は、巻線部材２２に差し込まれた状態で、巻線部材２２から所定の長さＬ分突出するように構成されている。具体的には、中央部２５は、コア２１に巻回された状態の巻線部材２２に対して、Ｚ２方向側に巻線部材２２から所定の長さＬ分突出した状態で接着部材によって接着されている。

この発明の第２の局面による磁気部品は、電気回路が実装される基板に配置される磁気部品であって、円環形状を有するコアと、コアに巻回された巻線部材と、巻線部材と巻線部材を冷却する冷却部材との間に充填される充填剤とは別個に設けられ、棒状の中央部を有し、コアおよび巻線部材を保持するボビンと、を備え、ボビンの中央部は、円環形状を有するコアを貫通するように巻線部材に差し込まれた状態で、巻線部材から所定の長さ分突出するように構成されている。

Claims (8)

1. 入力された電力を変換するスイッチング素子を含む電力変換部が実装される基板と、
   前記基板に配置され、円環形状を有するコアと、前記コアに巻回された巻線部材と、棒状の中央部を有し、前記コアおよび前記巻線部材を保持するボビンとを含む磁気部品と、
   前記基板と共に前記磁気部品を挟むように前記基板と対向して配置され、前記磁気部品の前記巻線部材を冷却する冷却部材と、
   前記巻線部材と前記冷却部材との間に充填された充填剤と、を備え、
   前記ボビンの前記中央部は、円環形状を有する前記コアを貫通するように前記巻線部材に差し込まれた状態で、前記巻線部材から所定の長さ分突出するとともに、前記冷却部材と当接するように構成されており、
   前記充填剤は、前記中央部が前記冷却部材と当接した状態で、前記巻線部材と前記冷却部材との間に充填されている、電力変換装置。
2. 前記ボビンは、前記中央部の前記冷却部材と当接する端部に凹部を有する、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記凹部は、前記中央部の前記端部における一方側から他方側に貫通する溝状である、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記基板は、前記冷却部材に対して前記磁気部品を押し付けるための孔部を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記磁気部品は、前記電力変換部から出力される交流電力のノイズ成分を抑制するフィルタ回路を構成する、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 電気回路が実装される基板に配置される磁気部品であって、
   円環形状を有するコアと、
   前記コアに巻回された巻線部材と、
   棒状の中央部を有し、前記コアおよび前記巻線部材を保持するボビンと、を備え、
   前記ボビンの前記中央部は、円環形状を有する前記コアを貫通するように前記巻線部材に差し込まれた状態で、前記巻線部材から所定の長さ分突出するように構成されている、磁気部品。
7. 入力された電力を変換するスイッチング素子を含む電力変換部が実装される基板と、前記基板に配置され、円環形状を有するコアと前記コアに巻回された巻線部材とを含む磁気部品と、前記巻線部材を冷却する冷却部材と、前記巻線部材と前記冷却部材との間に充填された充填剤とを備える電力変換装置の製造方法であって、
   前記コアおよび前記巻線部材を保持するボビンの棒状の中央部を、円環形状を有する前記コアを貫通するとともに、前記巻線部材から所定の長さ分突出するように、前記巻線部材に差し込む工程と、
   前記基板に配置された状態の前記磁気部品の前記巻線部材に対して、前記基板と対向して配置される前記冷却部材側に前記充填剤を配置する工程と、
   前記ボビンの前記中央部が前記巻線部材に差し込まれた状態で前記冷却部材と当接するように、前記磁気部品を配置する工程と、を備える、電力変換装置の製造方法。
8. 前記ボビンの前記中央部を前記巻線部材に差し込む工程は、
   前記ボビンの前記中央部を前記巻線部材に差し込むためのボビン配置用治具に前記巻線部材を配置する工程と、
   前記ボビンの前記中央部が前記巻線部材から所定の長さ分突出するように、前記ボビンの前記中央部の先端が前記ボビン配置用治具の凹部の底面に当接するまで、前記ボビン配置用治具に配置されている前記巻線部材に前記ボビンの前記中央部を差し込む工程とを含む、請求項７に記載の電力変換装置の製造方法。

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