JP7053382B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来から、携帯発電機等に用いられるインバータ式発電機には、エンジンの駆動にともなってエンジンに接続されたオルタネータに交流電圧を発生させ、発生した交流電圧を整流回路による整流および電解コンデンサによる平滑化によって直流電圧に変換し、変換された直流電圧をモジュールで交流電圧に変換するものがあった。

また、インバータ式発電機においては、モジュールで変換される交流電圧のノイズのレベルに応じて、モジュールの出力側にノイズを低減するためのノイズフィルタを接続することがあった。ノイズフィルタは、モジュールや整流回路と比較して大型の巻線部品を有する。

このようなインバータ式発電機において、各電子部品は、アルミニウム等の金属製の収納ケースに収納された状態で樹脂封止されていた。

特開２００３－１０２２００号公報

しかしながら、従来は、巻線部品と収納ケースとの絶縁性を確保し且つ巻線部品を含む電子部品の配置面積を抑えながら巻線部品の配置の容易性を向上させることについて、有効な提案がなされていないのが実情であった。

そこで、本発明は、巻線部品と収納ケースとの絶縁性を確保し且つ巻線部品を含む電子部品の配置面積を抑えながら、巻線部品の配置の容易性を向上させることができる電力変換装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電力変換装置は、
入力電圧を電力変換した出力電圧を出力する電力変換装置であって、
電子部品配置面を有する収納ケースと、
前記電子部品配置面に対向する第１面および前記第１面と反対側の第２面を有し、前記収納ケース内に収納された配線基板と、
前記電子部品配置面上に配置された状態で前記収納ケース内に収納され、前記配線基板の配線に接続され、絶縁体で覆われた電子部品と、
露出した状態で前記配線基板の前記第２面上に配置された巻線部品と、を備え、
前記巻線部品は、前記第１面および前記第２面に交差する方向において前記配線基板に対して前記電子部品の反対側に配置されている。

前記電力変換装置において、
前記電子部品配置面上に配置された状態で前記収納ケース内に収納され、前記電子部品の入力側において前記配線基板の配線に接続された第２の電子部品と、
前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記第２の電子部品の動作を制御する制御部と、
前記配線基板の前記第２面上に配置された接地電極と、を更に備え、
前記接地電極は、前記巻線部品と前記制御部との間に配置されていてもよい。

前記電力変換装置において、
前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記接地電極に接続された接地線を更に備え、
前記接地線は、前記巻線部品と前記制御部との間に配置されていてもよい。

前記電力変換装置において、
前記巻線部品は、絶縁性を有する台座を介して前記配線基板の前記第２面上に配置されていてもよい。

前記電力変換装置において、
前記巻線部品は、前記配線基板の前記第２面に対する前記巻線部品の投影面積が最小となる姿勢で配置されていてもよい。

前記電力変換装置において、
前記第２の電子部品は、前記制御部により制御され、前記入力電圧を整流して出力する整流回路を含んでもよい。

前記電力変換装置において、
前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記整流回路が出力した電圧を平滑化する平滑化キャパシタを更に備えてもよい。

前記電力変換装置において、
前記第２の電子部品は、前記平滑化キャパシタが平滑化した電圧を変換して出力するモジュールを含んでもよい。

前記電力変換装置において、
前記電子部品は、前記モジュールが出力した電圧を調整して出力するＬＣフィルタを構成するリアクタであってもよい。

前記電力変換装置において、
前記ＬＣフィルタは、前記配線基板の前記第２面上に配置されたキャパシタを有し、
前記キャパシタは、前記巻線部品に隣接して配置されていてもよい。

前記電力変換装置において、
前記巻線部品は、
前記ＬＣフィルタが出力した電圧をフィルタリングして出力してもよい。

前記電力変換装置において、
前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記第２の電子部品の入力側に接続され、前記入力電圧が供給される第１入力端子と、
前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記入力電圧よりも低い第２入力電圧が供給される第２入力端子と、
前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記第２入力電圧を電力変換した補助電源電圧を前記制御部に供給する補助電源と、を更に備えてもよい。

前記電力変換装置において、
前記第１入力端子と前記第２入力端子とは、互いに隣接して配置されていてもよい。

前記電力変換装置において、
使用状態において、前記制御部は、前記巻線部品よりも鉛直上方に位置してもよい。

前記電力変換装置において、
使用状態において、前記第２入力端子は、前記第１入力端子よりも鉛直上方に位置してもよい。

本発明の一態様に係る電力変換装置は、入力電圧を電力変換した出力電圧を出力する電力変換装置であって、電子部品配置面を有する収納ケースと、電子部品配置面に対向する第１面および第１面と反対側の第２面を有し、収納ケース内に収納された配線基板と、電子部品配置面上に配置された状態で収納ケース内に収納され、配線基板の配線に接続され、絶縁体で覆われた電子部品と、露出した状態で配線基板の第２面上に配置された巻線部品と、を備え、巻線部品は、第１面および第２面に交差する方向において配線基板に対して電子部品の反対側に配置されている。
本発明によれば、収納ケースと巻線部品との間に絶縁体で覆われた電子部品と配線基板とを介在させることができるので、巻線部品と収納ケースとの絶縁性を確保し、且つ、巻線部品を含む電子部品の配置面積を抑えることができる。さらに、巻線部品と収納ケースとの絶縁性が確保されているので、巻線部品の絶縁距離を確保するための煩雑な作業を行うことを要しない。
したがって、本発明によれば、巻線部品と収納ケースとの絶縁性を確保し且つ巻線部品を含む電子部品の配置面積を抑えながら、巻線部品の配置の容易性を向上させることができる。

第１の実施形態に係る電力変換装置１００が適用される発電システム１０００のブロック図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す平面図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、配線基板１０に搭載された入出力端子ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、ＴＯＵＴ、電子部品Ｃｆ、Ｗ、Ｃｆｘおよび補助電源Ｐを示す斜視図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、収納ケースＨを示す斜視図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、収納ケースＨおよび収納ケースＨ上の電子部品Ｙ、Ｍ、Ｒを示す斜視図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す分解斜視図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す側面図である。 第２の実施形態に係る電力変換装置１００の使用状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００が適用される発電システム１０００のブロック図である。図２は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示すブロック図である。図３は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す平面図である。図４は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。図５は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、配線基板１０に搭載された入出力端子ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、ＴＯＵＴ、電子部品Ｃｆ、Ｗ、Ｃｆｘおよび補助電源Ｐを示す斜視図である。図６は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、収納ケースＨを示す斜視図である。図７は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、収納ケースＨおよび収納ケースＨ上の電子部品Ｙ、Ｍ、Ｒを示す斜視図である。図８は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す分解斜視図である。図９は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００を示す側面図である。

発電システム１０００は、例えば、図１に示すように、エンジンＥと、エンジンＥに接続された図示しないオルタネータ（主電源）によって駆動されるファンＸと、エンジンＥに接続され、オルタネータから供給された電圧を電力変換して出力する電力変換装置１００とを備える。発電システム１０００は、例えば、携帯発電機などに適用することができる。

この発電システム１０００において、ファンＸが駆動することにより、外部から気流Ａが発電システム１０００の内部に流れ込み、電力変換装置１００及びエンジンＥの周囲に誘導される。これにより、電力変換装置１００及びエンジンＥが気流Ａにより冷却され、電力変換装置１００及びエンジンＥが発した熱が気流Ｂとともに外部に放出されることなる。

このような電力変換装置１００は、例えば、図２～図４に示すように、収納ケースＨと、配線基板１０と、封止樹脂１１と、第１入力端子ＴＩＮ１と、第２入力端子ＴＩＮ２と、整流回路Ｙと、平滑化キャパシタＣと、モジュールＭと、ＬＣフィルタＦＸ（リアクタＲ、キャパシタＣｆｘ）と、ノイズフィルタＦと、出力端子ＴＯＵＴと、制御部ＣＯＮと、補助電源Ｐと、放熱フィンＺと、封止樹脂１１とを備える。

ＬＣフィルタＦＸのリアクタＲは、電子部品の一例である。整流回路ＹおよびモジュールＭは、第２の電子部品の一例である。なお、図３において、電子部品Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｒは、破線または実線で模式的に表現されている。

ノイズフィルタＦは、巻線部品Ｗと、キャパシタＣｆとを備える。巻線部品Ｗは、例えば、コモンモードのチョークコイルであってもよい。キャパシタＣｆは、複数のキャパシタを含んでいてもよい。

以下、これらの電力変換装置１００の各構成部の詳細について順に説明する。

（収納ケースＨ）
収納ケースＨは、電力変換装置１００の各構成部を収納するケースである。収納ケースＨは、例えば、アルミニウムなどの金属で構成されている。図４に示すように、収納ケースＨは、電子部品配置面Ａ１と、電子部品配置面Ａ１の反対側の裏面Ａ２とを有する。電子部品配置面Ａ１は、上面または内面ということもでき、裏面Ａ２は、下面または外面ということもできる。

図６に示すように、収納ケースＨの電子部品配置面Ａ１上には、各電子部品Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｒのそれぞれを配置するための具体的な領域が設けられている。具体的には、電子部品配置面Ａ１上には、整流回路Ｙを配置するための第１領域と、モジュールＭを配置するための第２領域と、リアクタＲを配置するための第３領域とが設けられている。より具体的には、電子部品配置面Ａ１上には、裏面Ａ２側に向かって凹むように、第１領域の一例である第１凹部Ｓ１ｂと、第２領域の一例である第２凹部Ｓ２ｂと、第３領域の一例である第３凹部Ｓ３ｂとが設けられている。第２凹部Ｓ２ｂは、第１凹部Ｓ１ｂに隣接して設けられている。また、第３凹部Ｓ３ｂは、第２凹部Ｓ２ｂに隣接して設けられている。なお、図４および図６に示すように、各凹部Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂの反対側の裏面Ａ２上の領域は、凹部Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂが設けられていない電子部品配置面Ａ１上の領域の反対側に位置する裏面Ａ２上の領域よりも突出した凸部Ｓ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ａとなっている。

また、収納ケースＨには、裏面Ａ２から突出するように放熱フィンＺが設けられている。放熱フィンＺは、外部から供給された気流Ａにより冷却されることで、発熱源である電子部品（例えば、整流回路ＹおよびモジュールＭ）が発する熱を外部に放出する。放熱フィンＺは、例えば、アルミニウム等の金属材料を用いたダイカスト法などの金型鋳造法によって、収納ケースＨと一体成型されていてもよい。

（配線基板１０）
配線基板１０は、電子部品配置面Ａ１に対向する第１面Ｓ１および第１面Ｓ１と反対側の第２面Ｓ２を有し、収納ケースＨ内に収納されている。

配線基板１０には、電力変換装置１００の端子と電子部品あるいは電子部品同士を電気的に接続するための複数の配線１０Ｙａ、１０Ｃａ、１０Ｃｂ、１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｆａ、１０ａ、１０ｂおよび複数の電極１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｒが設けられている。

また、配線基板１０の第２面Ｓ２には、接地電極ＧＮＤおよび接地電極ＧＮＤに接続された接地線ＧＬが設けられている。

なお、図３では、配線基板１０に設けられた配線および電極を簡略化して表現している。

（第１入力端子ＴＩＮ１）
第１入力端子ＴＩＮ１は、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、第１入力端子ＴＩＮ１は、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの配線基板１０の第１側端部１０１側の第１配線領域ＷＡ１上に配置されている。

第１入力端子ＴＩＮ１は、配線基板１０の配線１０Ｙａを介して整流回路Ｙの入力に接続されている。

このような第１入力端子ＴＩＮ１には、主電源であるオルタネータから第１入力電圧ＶＩＮ１が供給される。

（第２入力端子ＴＩＮ２）
第２入力端子ＴＩＮ２は、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、第２入力端子ＴＩＮ２は、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの第１配線領域ＷＡ１上に配置されている。より詳しくは、第２入力端子ＴＩＮ２は、第１入力端子ＴＩＮ１よりも配線基板１０の第１側端部１０１側に配置されている。より詳しくは、第２入力端子ＴＩＮ２は、第１入力端子ＴＩＮ１と隣接して配置されている。

第２入力端子ＴＩＮ２は、配線基板１０の配線１０Ｐａを介して補助電源Ｐの入力側に接続されている。

このような第２入力端子ＴＩＮ２には、図示しない外部電源から、第１入力電圧ＶＩＮ１よりも低い第２入力電圧ＶＩＮ２が供給される。

（電子部品）
整流回路Ｙは、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの配線基板１０の第１側端部１０１側の第１配線領域ＷＡ１において、配線基板１０の配線１０Ｙａ、１０Ｃａ、１０ａに接続されている。

より詳しくは、整流回路Ｙは、収納ケースＨの電子部品配置面Ａ１上の第１凹部Ｓ１ｂに配置された状態で、収納ケースＨに収納されている。整流回路Ｙは、第１入力端子ＴＩＮ１の出力側かつモジュールＭの入力側において、配線１０Ｙａ、１０Ｃａ、１０ａに接続されている。より詳しくは、整流回路Ｙは、配線１０Ｙａを介して第１入力端子ＴＩＮ１の出力に接続されている。また、整流回路Ｙは、配線１０Ｃａを介して平滑化キャパシタＣの入力に接続されている。また、整流回路Ｙは、配線１０ａを介して制御部ＣＯＮに接続されている。

より詳しくは、整流回路Ｙは、第１入力電圧ＶＩＮ１、整流電圧、又は制御信号を入出力するための複数の端子ＹＴを有する。これらの端子ＹＴは、配線基板１０の電極１０Ｙにはんだ材等によって電気的に接続されている。整流回路Ｙは、封止樹脂１１とは異なる封止樹脂によってモールドされている。

このような整流回路Ｙは、制御部ＣＯＮにより制御され、第１入力電圧ＶＩＮ１を整流して出力する。

平滑化キャパシタＣは、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、平滑化キャパシタＣは、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの第２側端部１０２側の第２配線領域ＷＡ２上に配置されている。なお、第１配線領域ＷＡ１は、第１側端部１０１に沿った方向において第２配線領域ＷＡ２よりも大きくてもよい。

平滑化キャパシタＣは、整流回路Ｙの出力側かつモジュールＭの入力側に接続されている。より詳しくは、平滑化キャパシタＣは、配線１０Ｃａおよび電極１０Ｙを介して整流回路Ｙの出力に接続され、また、配線１０Ｃｂおよび電極１０Ｍを介してモジュールＭの入力に接続されている。

このような平滑化キャパシタＣは、整流回路Ｙが出力した電圧を平滑化し、平滑化した電圧を出力する。

モジュールＭは、電子部品配置面Ａ１上に配置された状態で収納ケースＨ内に収納されている。より詳しくは、モジュールＭは、収納ケースＨの電子部品配置面Ａ１上の第２凹部Ｓ２ｂに、整流回路Ｙに隣接して配置されている。

モジュールＭは、第１入力端子ＴＩＮ１の出力側かつリアクタＲの入力側において配線基板１０の配線１０Ｃｂ、１０ｂ、１０Ｒａに接続されている。より詳しくは、モジュールＭは、第２面Ｓ２のうちの第２配線領域ＷＡ２において、配線１０Ｃｂ、１０ｂ、１０Ｒａに接続されている。より詳しくは、モジュールＭは、整流電圧、交流電圧、又は制御信号を入出力するための複数の端子ＭＴを有する。これらの端子ＭＴは、配線基板１０の電極１０Ｍにはんだ材等によって電気的に接続されている。そして、モジュールＭは、配線１０Ｃｂおよび電極１０Ｍを介して平滑化キャパシタＣの出力に接続されている。また、モジュールＭは、配線１０Ｒａおよび電極１０Ｍを介してリアクタＲの入力に接続されている。また、モジュールＭは、配線１０ｂおよび電極Ｍを介して制御部ＣＯＮに接続されている。

また、モジュールＭは、封止樹脂１１とは異なる封止樹脂によってモールドされている。

このようなモジュールＭは、制御部ＣＯＮにより制御され、平滑化キャパシタＣが平滑化した電圧（すなわち、整流回路Ｙが整流した電圧）を変換して出力する。

リアクタＲは、電子部品配置面Ａ１上の第３凹部Ｓ３ｂにモジュールＭに隣接して配置された状態で収納ケースＨ内に収納されている。リアクタＲは、モジュールＭが出力した電圧が入力され、調整した電圧を出力するための複数の端子ＲＴを有する。これらの端子ＲＴは、配線基板１０の電極１０Ｒにはんだ材等によって電気的に接続されている。

リアクタＲは、配線基板１０の配線１０Ｒａおよび電極１０Ｍを介してモジュールＭの出力に接続されている。また、リアクタＲは、配線基板１０の配線１０Ｒｂおよび電極１０Ｒを介してノイズフィルタＦの入力に接続されている。

また、リアクタＲは、樹脂等の絶縁体Ｉで覆われている。

このようなリアクタＲは、モジュールＭが出力した電圧を調整して出力する。

ノイズフィルタＦは、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、ノイズフィルタＦは、第２面Ｓ２のうちの第２配線領域ＷＡ２上に配置されている。ノイズフィルタＦは、モジュールＭの出力側かつ出力端子ＴＯＵＴの入力側に配置されている。

ノイズフィルタＦの巻線部品Ｗは、円環状のコアＷ１と、コアＷ１に巻き付けられたワイヤＷ２とを有する。巻線部品Ｗは、露出した状態で配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。巻線部品Ｗは、第１面Ｓ１および第２面Ｓ２に直交する方向において配線基板１０に対してリアクタＲの反対側に配置されている。

また、巻線部品Ｗは、絶縁性を有する台座ＰＥを介して配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている

また、巻線部品Ｗは、配線基板１０の第２面Ｓ２に対する巻線部品Ｗの投影面積が最小となる姿勢で配置されている。図５の例において、巻線部品Ｗは、コアＷ１の中心軸ＣＡが第２面Ｓ２に平行になるように立てた状態で第２面Ｓ２上に配置されている。

ノイズフィルタＦは、リアクタＲおよびキャパシタＣｆｘで構成されるＬＣフィルタＦＸが出力した電圧をフィルタリングする過程でキャパシタＣｆｘ、Ｃｆとの間で電圧を入出力するための図示しない複数の端子を有する。これらの端子は、配線基板１０の電極にはんだ材等によって電気的に接続されている。ノイズフィルタＦは、配線１０Ｒｂを介してリアクタＲの出力に接続され、また、配線１０Ｆａを介して出力端子ＴＯＵＴの入力に接続されている。

このようなノイズフィルタＦは、ＬＣフィルタＦＸが出力した電圧をフィルタリング（すなわち、調整）して出力する。

ここで、露出した巻線部品Ｗは、制御部ＣＯＮにとってノイズ源となり得る。このような巻線部品Ｗによるノイズの影響を緩和するため、接地電極ＧＮＤは、巻線部品Ｗと制御部ＣＯＮとの間に配置されている。同様に、接地線ＧＬも、巻線部品Ｗと制御部ＣＯＮとの間に配置されている。

（出力端子ＴＯＵＴ）
出力端子ＴＯＵＴは、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、出力端子ＴＯＵＴは、第２面Ｓ２のうちの第１配線領域ＷＡ１上に配置されている。

出力端子ＴＯＵＴは、配線基板１０の配線１０Ｆａを介してノイズフィルタＦの出力に接続されている。

このような出力端子ＴＯＵＴは、ノイズフィルタＦから供給された電圧を出力電圧ＶＯＵＴとして出力する。

（制御部ＣＯＮ）
制御部ＣＯＮは、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、制御部ＣＯＮは、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの第１配線領域ＷＡ１上に配置されている。より詳しくは、制御部ＣＯＮは、出力端子ＴＯＵＴよりも第１側端部１０１側に配置されている。既述したように、制御部ＣＯＮは、配線１０ａおよび電極Ｙを介して整流回路Ｙに接続され、また、配線１０ｂおよび電極１０Ｍを介してモジュールＭに接続されている。

このような制御部ＣＯＮは、電子部品Ｙ、Ｍの動作を制御する。より詳しくは、制御部ＣＯＮは、配線１０ａおよび電極１０Ｙを介して整流回路Ｙに制御信号を入出力することで、整流回路Ｙの動作を制御する。また、制御部ＣＯＮは、配線１０ｂおよび電極１０Ｍを介してモジュールＭに制御信号を入出力することで、モジュールＭの動作を制御する。

また、制御部ＣＯＮは、例えば、電子部品Ｍ、Ｙへの制御信号が適切に入力されたか否か等に基づいて、電子部品Ｍ、Ｙ等で構成されるパワーラインの異常を検知する。制御部ＣＯＮは発電システム１０００の表示部にアラームを表示することで、検知したパワーラインの異常をユーザに通知してもよい。また、制御部ＣＯＮは、検知したパワーラインの異常を発電システム１０００の制御部に通知してもよい。発電システム１０００の制御部は、制御部ＣＯＮから異常が通知された場合に、エンジンＥの停止等のシステム１０００の異常停止を実行してもよい。

（補助電源Ｐ）
補助電源Ｐは、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。より詳しくは、補助電源Ｐは、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの第１配線領域ＷＡ１上に配置されている。

補助電源Ｐは、第２入力電圧ＶＩＮ２を補助電源電圧に変換するトランスＴを備える。補助電源Ｐは、トランスＴ以外にも、キャパシタ等の素子を更に備えてもよい。

補助電源Ｐは、配線１０Ｐａを介して第２入力端子ＴＩＮ２の出力に接続されている。また、補助電源Ｐは、配線１０ｃを介して制御部ＣＯＮに接続されている。

このような補助電源Ｐは、第２入力電圧ＶＩＮ２を電力変換した補助電源電圧を制御部ＣＯＮに供給する。

（封止樹脂１１）
封止樹脂１１は、収納ケースＨの電子部品配置面Ａ１上で、整流回路Ｙ、モジュールＭ、およびリアクタＲを封止する。また、封止樹脂１１は、配線基板１０および配線基板１０の第２面Ｓ２上の制御部ＣＯＮを封止する。

また、封止樹脂１１は、第１入力端子ＴＩＮ１、第２入力端子ＴＩＮ２、平滑化キャパシタＣ、ノイズフィルタＦおよび出力端子ＴＯＵＴのそれぞれと配線基板１０との接続部分を封止する。

以下、第１の実施形態によってもたらされる作用について説明する。

第１の実施形態に係る電力変換装置１００は、第１入力電圧ＶＩＮ１を電力変換した出力電圧ＶＯＵＴを出力する。電力変換装置１は、電子部品配置面Ａ１を有する収納ケースＨと、電子部品配置面Ａ１に対向する第１面Ｓ１および第１面Ｓ１と反対側の第２面Ｓ２を有し、収納ケースＨ内に収納された配線基板１０と、電子部品配置面Ａ１上に配置された状態で収納ケースＨ内に収納され、配線基板１０の配線に接続され、絶縁体Ｉで覆われたリアクタＲと、露出した状態で配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置された巻線部品Ｗとを備える。巻線部品Ｗは、第１面Ｓ１および第２面Ｓ２に交差する方向において配線基板１０に対してリアクタＲの反対側に配置されている。

このような構成によれば、収納ケースＨと巻線部品Ｗとの間に絶縁体Ｉで覆われたリアクタＲと配線基板１０とを介在させることができるので、巻線部品Ｗと収納ケースＨとの絶縁性を確保し、且つ、巻線部品Ｗを含む電子部品の配置面積を抑えることができる。さらに、巻線部品Ｗと収納ケースＨとの絶縁性が確保されているので、例えば、コアＷ１と第２面Ｓ２との距離を調整するような巻線部品Ｗの絶縁距離を確保するための煩雑な作業を行うことを要しない。

したがって、第１の実施形態によれば、巻線部品Ｗと収納ケースＨとの絶縁性を確保し且つ巻線部品Ｗを含む電子部品の配置面積を抑えながら、巻線部品Ｗの配置の容易性を向上させることができる。

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１００は、電子部品配置面Ａ１上に配置された状態で収納ケースＨに収納され、リアクタＲの入力側において配線基板の配線に接続された整流回路ＹおよびモジュールＭと、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置され、整流回路ＹおよびモジュールＭの動作を制御する制御部ＣＯＮと、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置された接地電極ＧＮＤとを更に備える。接地電極ＧＮＤは、巻線部品Ｗと制御部ＣＯＮとの間に配置されている。

このような構成によれば、制御部ＣＯＮにとってノイズ源となり得る巻線部品Ｗと制御部ＣＯＮとの間に接地電極ＧＮＤが配置されていることで、ノイズを有効に緩和することができる。

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１００は、配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置され、接地電極ＧＮＤに接続された接地線ＧＬを備え、接地線ＧＬは、巻線部品Ｗと制御部ＣＯＮとの間に配置されている。

このような構成によれば、制御部ＣＯＮにとってノイズ源となり得る巻線部品Ｗと制御部ＣＯＮとの間に接地線ＧＬが配置されていることで、ノイズを更に有効に緩和することができる。

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、巻線部品Ｗは、絶縁性を有する台座ＰＥを介して配線基板１０の第２面Ｓ２上に配置されている。

このような構成によれば、台座ＰＥによって巻線部品Ｗと収納ケースＨとの絶縁性を更に有効に確保することができるので、巻線部品Ｗを更に容易に配置することが可能となる。

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、巻線部品Ｗは、配線基板１０の第２面Ｓ２に対する巻線部品Ｗの投影面積が最小となる姿勢で配置されている。

このような構成によれば、巻線部品Ｗの配置面積を更に抑えることができる。

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、第１入力端子ＴＩＮ１と第２入力端子ＴＩＮ２とは、互いに隣接して配置されている。

このような構成によれば、第２入力端子ＴＩＮ２を第１入力端子ＴＩＮ１とまとめて配置することで、第１入力端子ＴＩＮ１および第２入力端子ＴＩＮ２への電源ケーブルの接続状態を一目で容易に確認することができる。

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１００において、ＬＣフィルタＦＸのキャパシタＣｆｘは、第２面Ｓ２上において巻線部品Ｗに隣接して配置されている。

このような構成によれば、電子部品の配置面積を更に抑えることが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態に係る電力変換装置１００の使用状態を示す図である。

既述したように、第１入力端子ＴＩＮ１、第２入力端子ＴＩＮ２、補助電源Ｐおよび制御部ＣＯＮは、配線基板１０の第２面Ｓ２のうちの第１配線領域ＷＡ１上に配置されている。そして、電力変換装置１００の使用状態において、図１０に示すように、制御部ＣＯＮは、第２配線領域ＷＡ２上に配置された巻線部品Ｗよりも鉛直上方ｄに位置する。また、第２入力端子ＴＩＮ２は、第１入力端子ＴＩＮ１よりも鉛直上方ｄに位置する。

このような構成によれば、第１配線領域ＷＡ１側を上に向けて電力変換装置１００を使用する場合に、モジュールＭ等から構成されるパワーラインが水ｗに浸漬した場合であっても、制御部ＣＯＮ等から構成される制御ラインの浸水を回避できる可能性を高めることができる。制御ラインの浸水を回避する可能性を高めることで、制御ラインの動作の確実性を向上させることができる。

上述した実施形態は、あくまで一例であって、発明の範囲を限定するものではない。発明の要旨を逸脱しない限度において、上述した実施形態に対して種々の変更を行うことができる。変更された実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 電力変換装置
１０ 配線基板
Ａ１ 電子部品配置面
Ｈ 収納ケース
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
Ｒ リアクタ
Ｗ 巻線部品

Claims (15)

1. 入力電圧を電力変換した出力電圧を出力する電力変換装置であって、
   電子部品配置面を有する収納ケースと、
   前記電子部品配置面に対向する第１面および前記第１面と反対側の第２面を有し、前記収納ケース内に収納された配線基板と、
   前記電子部品配置面上に配置された状態で前記収納ケース内に収納され、前記配線基板の配線に接続され、絶縁体で覆われた電子部品と、
   露出した状態で前記配線基板の前記第２面上に配置された巻線部品と、を備え、
   前記巻線部品は、前記第１面および前記第２面に交差する方向において前記配線基板に対して前記電子部品の反対側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記電子部品配置面上に配置された状態で前記収納ケース内に収納され、前記電子部品の入力側において前記配線基板の配線に接続された第２の電子部品と、
   前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記第２の電子部品の動作を制御する制御部と、
   前記配線基板の前記第２面上に配置された接地電極と、を更に備え、
   前記接地電極は、前記巻線部品と前記制御部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記接地電極に接続された接地線を更に備え、
   前記接地線は、前記巻線部品と前記制御部との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記巻線部品は、絶縁性を有する台座を介して前記配線基板の前記第２面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
5. 前記巻線部品は、前記配線基板の前記第２面に対する前記巻線部品の投影面積が最小となる姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
6. 前記第２の電子部品は、前記制御部により制御され、前記入力電圧を整流して出力する整流回路を含むことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
7. 前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記整流回路が出力した電圧を平滑化する平滑化キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記第２の電子部品は、前記平滑化キャパシタが平滑化した電圧を変換して出力するモジュールを含むことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記電子部品は、前記モジュールが出力した電圧を調整して出力するＬＣフィルタを構成するリアクタであることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記ＬＣフィルタは、前記配線基板の前記第２面上に配置されたキャパシタを有し、
    前記キャパシタは、前記巻線部品に隣接して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
11. 前記巻線部品は、
    前記ＬＣフィルタが出力した電圧をフィルタリングして出力することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
12. 前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記第２の電子部品の入力側に接続され、前記入力電圧が供給される第１入力端子と、
    前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記入力電圧よりも低い第２入力電圧が供給される第２入力端子と、
    前記配線基板の前記第２面上に配置され、前記第２入力電圧を電力変換した補助電源電圧を前記制御部に供給する補助電源と、を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
13. 前記第１入力端子と前記第２入力端子とは、互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。
14. 使用状態において、前記制御部は、前記巻線部品よりも鉛直上方に位置することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
15. 使用状態において、前記第２入力端子は、前記第１入力端子よりも鉛直上方に位置することを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。

Images