JP7062130B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置に関する。
特許第3611548号明細書(特許文献1)は、放熱板と、電気的絶縁性を有する伝熱シートと、磁性部品と、コイル導体を含むプリント基板とを備えるスイッチング電源を開示している。磁性部品は、第1コアと、第2コアとを含む。第1コアは、伝熱シートを介して、放熱板上に搭載されている。第2コアは、第1コア上に積層されており、かつ、第1コアに対して放熱板から遠位する側に配置されている。
特許第3611548号明細書
特許文献1に開示されたスイッチング電源では、第2コアは第1コアに対して放熱板から遠位する側に配置されている。第2コアは、第1コアよりも十分に冷却されない。磁性部品における損失が増加する。本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、向上された電力変換効率を有する電力変換装置を提供することである。
本発明の電力変換装置は、回路基板と、第1磁性コアと、筐体とを備える。回路基板は、絶縁基材と、第1コイル導体とを含む。絶縁基材は、第1主面と、第1主面とは反対側の第2主面と、第1側面と、第1側面とは反対側の第2側面とを含む。第1側面と第2側面とは、各々、第1主面と第2主面とを接続している。第1コイル導体は、第1主面または第2主面の少なくとも一つに設けられている。第1磁性コアは、第1磁性コア部材と、第2磁性コア部材とを含む。筐体は、回路基板及び第1磁性コアを収容する。第1コイル導体は、第1磁性コアの一部を囲むように延在している。筐体は、第1部分を含む。絶縁基材の第1側面は、筐体の第1部分に対向し、かつ、筐体の第1部分から離間されている。第1磁性コア部材及び第2磁性コア部材は、ともに、第1部分に熱的に接続されている。
第1磁性コア部材と第2磁性コア部材とは、筐体の第1部分によって冷却される。電力変換装置の動作中における第1磁性コアの最高温度が低下され得る。第1磁性コアにおける損失が低減される。電力変換装置の電力変換効率が向上され得る。
実施の形態1から実施の形態5の電力変換装置の回路図である。 実施の形態1の電力変換装置の筐体内部の概略側面図である。 実施の形態1の電力変換装置に含まれる回路基板の概略平面図である。 実施の形態1の電力変換装置に含まれる回路基板と第1磁性コアとの概略平面図である。 実施の形態1の電力変換装置に含まれる第1放熱板の概略斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置に含まれる回路基板と第1磁性コアと第1放熱板との概略平面図である。 実施の形態1に係る電力変換装置(第1締結部材及び第2締結部材を除く)の概略分解側面図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の概略分解側面図である。 実施の形態1及び実施の形態2の電力変換装置の筐体の概略側面図である。 実施の形態1及び実施の形態2の電力変換装置に含まれる固定板の概略図である。 実施の形態1の電力変換装置の動作時の第1磁性コアの温度分布を示す図である。 比較例の電力変換装置の動作時の第1磁性コアの温度分布を示す図である。 実施の形態1の変形例の第1磁性コアを示す図である。 実施の形態1の変形例の第1磁性コアを示す図である。 実施の形態1の変形例の第1磁性コアを示す図である。 実施の形態2の電力変換装置の筐体内部の概略側面図である。 実施の形態2の電力変換装置に含まれる回路基板の概略正面図である。 実施の形態2の電力変換装置に含まれる第1磁性コア及び第2磁性コアの概略側面図である。 実施の形態2の電力変換装置に含まれる回路基板と第1磁性コアと第2磁性コアとの概略正面図である。 実施の形態2に係る電力変換装置(第1締結部材及び第2締結部材を除く)の概略分解側面図である。 実施の形態2に係る電力変換装置の概略分解側面図である。 実施の形態3の電力変換装置の筐体内部の概略正面図である。 実施の形態3の電力変換装置の筐体内部の概略背面図である。 実施の形態3の電力変換装置に含まれる回路基板と第1磁性コアと第2磁性コアとの概略正面図である。 実施の形態4の電力変換装置の筐体内部の概略正面図である。 実施の形態4の電力変換装置の筐体内部の概略背面図である。 実施の形態4の電力変換装置に含まれる回路基板と第1磁性コアと第2磁性コアとの概略正面図である。 実施の形態5の電力変換装置の筐体内部の概略側面図である。
以下、本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.
図1を参照して、本実施の形態の電力変換装置1の回路構成の一例を説明する。電力変換装置1は、例えば、DC-DCコンバータである。電力変換装置1は、入力端子に入力される直流電圧Vinを直流電圧Voutに変換して、直流電圧Voutを出力端子から出力する。電力変換装置1は、例えば、電気自動車に搭載されてもよい。電力変換装置1は、例えば、リチウムイオン電池から出力される直流電圧Vin(例えば、100V以上300V以下)を、鉛蓄電池を充電するために適した直流電圧Vout(例えば、12~15V)に変換してもよい。
電力変換装置1は、複数のスイッチング素子3と、トランス4と、複数のダイオード5と、平滑リアクトル6と、平滑コンデンサ7とを含む。
複数のスイッチング素子3は、入力された直流電圧Vinを第1交流電圧に変換して、第1交流電圧をトランス4に出力する。例えば、複数のスイッチング素子3は、各々、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)または絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)である。
トランス4は、一次側コイル導体4aと、磁性コア4bと、二次側コイル導体4cとを含む。トランス4は、二次側コイル導体4cの第2巻き数N2に対する一次側コイル導体4aの第1巻き数N1の比N1/N2に応じて、複数のスイッチング素子3から出力された第1交流電圧を、第2交流電圧に変換する。トランス4では、一次側コイル導体4aと二次側コイル導体4cとは、互いに電気的に絶縁されている。二次側コイル導体4cは、磁性コア4bを介して、一次側コイル導体4aに磁気的に結合している。
複数のダイオード5は、トランス4から出力される第2交流電圧を、直流電圧に変換する。平滑リアクトル6と平滑コンデンサ7とは、平滑回路を構成している。平滑回路は、複数のダイオード5で変換された直流電圧を平滑にする。電力変換装置1は、平滑回路から出力された直流電圧Voutを出力端子から出力する。
図2から図10を参照して、本実施の形態の電力変換装置1の構成を説明する。電力変換装置1は、回路基板10と、第1磁性コア8aと、筐体9とを主に備える。電力変換装置1は、第1押圧部16をさらに備えてもよい。電力変換装置1は、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)をさらに備えてもよい。
図2に示されるように、筐体9は、回路基板10及び第1磁性コア8aを収容する。
筐体9は、第1部分9aを含む。筐体9の第1部分9aは、例えば、底板であってもよい。第1部分9aは、第1支持面9dを有する。第1支持面9dは、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とを支持している。第2部分9bは、第1部分9aに対向している。筐体9の第2部分9bは、例えば、頂板であってもよい。第2部分9bは、第2支持面9eを有する。第2支持面9eは、第1支持面9dに対向している。第2支持面9eは、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とを支持している。第1部分9aは、壁9cを含んでもよい。壁9cは、第1部分9aの外周縁に設けられている。壁9cは、第1部分9aに一体化されてもよい。壁9cと第2部分9bと間には、わずかなギャップがある。
第1部分9aは、第2部分9bよりも大きな熱コンダクタンスを有してもよい。一般に、ある部材の熱コンダクタンスは、部材の断面積(部材の厚さ)に比例する。第1部分9aは、第2部分9bよりも大きな放熱能力を有してもよい。例えば、第1部分9aと第2部分9bとは、互いに同じ材料で構成されており、かつ、第1部分9aは、第2部分9bよりも大きな厚さ(すなわち、大きな断面積)を有してもよい。
図2及び図3に示されるように、回路基板10は、絶縁基材10sと、第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)を含む。回路基板10には、図1に示される複数のスイッチング素子3と、トランス4と、複数のダイオード5と、平滑コンデンサ7とが実装されてもよい。これら電気部品及び磁気部品は、回路基板10上に形成されている配線(図示せず)によって互いに電気的に接続されている。第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、コイル導体11とコイル導体12とを含む。コイル導体11は、一次側コイル導体4a(図1を参照)に対応している。コイル導体12は、二次側コイル導体4c(図1を参照)に対応している。第1磁性コア8aは、磁性コア4b(図1を参照)に対応している。第1磁性コア8aと、第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)とは、トランス4(図1を参照)を構成している。
絶縁基材10sは、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)のような樹脂材料で形成されている。絶縁基材10sは、酸化アルミニウム(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)などのセラミック材料で形成されてもよい。
絶縁基材10sは、第1主面10aと、第1主面10aとは反対側の第2主面10bと、第1側面10cと、第1側面10cとは反対側の第2側面10dとを含む。第1主面10a及び第2主面10bは、各々、第1方向(x方向)と、第1方向(x方向)に垂直な第2方向(y方向)とに延在している。第1側面10cと第2側面10dとは、各々、第1主面10aと第2主面10bとを接続している。第1側面10c及び第2側面10dは、第1方向(x方向)において、互いに対向している。絶縁基材10sの第1側面10cは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)に対向し、かつ、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。絶縁基材10sの第2側面10dは、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)に対向し、かつ、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。
図3及び図4に示されるように、絶縁基材10sの第1側面10cに凹部10eが設けられている。絶縁基材10sの第2側面10dに凹部10fが設けられている。絶縁基材10sに、開口10gが設けられている。開口10gは、凹部10eと凹部10fとの間に設けられている。凹部10e,10fと開口10gとは、第1方向(x方向)に配列されている。絶縁基材10sに、孔10h,10iが設けられている。孔10hは、第1側面10cに近位している。孔10hは、例えば、第2方向(y方向)における凹部10eの両側に設けられている。孔10iは、第2側面10dに近位している。孔10iは、例えば、第2方向(y方向)における凹部10fの両側に設けられている。
第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、第1主面10aまたは第2主面10bの少なくとも一つに設けられている。特定的には、コイル導体11は、回路基板10の第1主面10a上に設けられており、コイル導体12は、回路基板10の第2主面10b上に設けられている。回路基板10は、例えば、両面配線基板である。絶縁基材10sは、コイル導体11をコイル導体12から電気的に絶縁している。第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、第1磁性コア8aの一部を囲むように延在している。具体的には、コイル導体11は、開口10gの周りに、渦巻き状に延在している。コイル導体11は、第1磁性コア8aの一部(例えば、第1磁性コア8aの中央脚部)を囲んでいる。コイル導体12は、開口10gの周りに、渦巻き状に延在している。コイル導体12は、第1磁性コア8aの一部(例えば、第1磁性コア8aの中央脚部)を囲んでいる。
コイル導体11の第1巻き数は、コイル導体12の第2巻き数と異なっている。第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、すず(Sn)、銅(Cu)合金、ニッケル(Ni)合金、金(Au)合金、銀(Ag)合金またはすず(Sn)合金のような導電性材料で形成されている。第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、例えば、1μm以上5000μm以下の厚さを有する薄い導体層である。コイル導体11,12の一部は、ソルダーレジストのような絶縁膜(図示せず)によって覆われてもよい。
第1磁性コア8aは、第1磁性コア部材13と、第2磁性コア部材14とを含む。第1磁性コア部材13は、第2磁性コア部材14とは別体である。例えば、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、各々、珪素鋼板、パーマロイまたはフェライトのような磁性材料で形成されている。
第1磁性コア部材13は、第1面13aと、第1面13aとは反対側の第3面13bと、回路基板10の第1主面10aに面する第5面13cと、第5面13cとは反対側の第6面13dとを含む。第1面13aと第3面13bは、第2方向(y方向)と第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に垂直な第3方向(z方向)とに延在している。第1面13aは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)に対向している。第3面13bは、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)に対向している。第5面13cと第6面13dとは、第1方向(x方向)と第2方向(y方向)とに延在している。第6面13dは、第1面13aと第3面13bとを接続してもよい。
第2磁性コア部材14は、第2面14aと、第2面14aとは反対側の第4面14bと、回路基板10の第2主面10bに面する第7面14cと、第7面14cとは反対側の第8面14dとを含む。第2面14aと第4面14bは、第2方向(y方向)と第3方向(z方向)とに延在している。第2面14aは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)に対向している。第4面14bは、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)に対向している。第7面14cと第8面14dとは、第1方向(x方向)と第2方向(y方向)とに延在している。第8面14dは、第2面14aと第4面14bとを接続してもよい。
第1方向(x方向)において、第1磁性コア部材13の第1面13a及び第2磁性コア部材14の第2面14aは、第1放熱部材17、第2放熱部材18及び回路基板10の第1側面10cよりも、筐体9の第1部分9aに向けて突出している。第1方向(x方向)において、第1磁性コア部材13の第3面13b及び第2磁性コア部材14の第4面14bは、第1放熱部材17、第2放熱部材18及び回路基板10の第2側面10dよりも、筐体9の第2部分9bに向けて突出している。第2磁性コア部材14の第2面14aは、第1磁性コア部材13の第1面13aと面一であってもよい。第2磁性コア部材14の第4面14bは、第1磁性コア部材13の第3面13bと面一であってもよい。
第1磁性コア8aは、例えば、EE型磁性コアである。第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14は、各々、E字の形状を有している。具体的には、第1磁性コア部材13は、一対の側脚部13e,13fと、中央脚部13gとを含む。中央脚部13gは、一対の側脚部13e,13fの間に設けられている。一対の側脚部13e,13fと中央脚部13gとは、第1方向(x方向)に配列されている。一対の側脚部13e,13fと中央脚部13gとは、第5面13cから回路基板10に向けて突出している。第2磁性コア部材14は、一対の側脚部14e,14fと、中央脚部14gとを含む。中央脚部14gは、一対の側脚部14e,14fの間に設けられている。一対の側脚部14e,14fと中央脚部14gとは、第1方向(x方向)に配列されている。一対の側脚部14e,14fと中央脚部14gとは、第7面14cから回路基板10に向けて突出している。
第1磁性コア8aは、非磁性スペーサ15a,15b,15cをさらに含んでもよい。非磁性スペーサ15aは、第1磁性コア部材13の側脚部13eと第2磁性コア部材14の側脚部14eとに挟まれている。非磁性スペーサ15bは、第1磁性コア部材13の側脚部13fと第2磁性コア部材14の側脚部14fとに挟まれている。非磁性スペーサ15cは、第1磁性コア部材13の中央脚部13gと第2磁性コア部材14の中央脚部14gとに挟まれている。非磁性スペーサ15a,15b,15cは、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14よりも低い熱伝導率を有する材料で形成されている。非磁性スペーサ15a,15b,15cは、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)で形成されている。
第1磁性コア8aは、回路基板10によって位置決めされている。第1磁性コア8aの一対の側脚部と中央脚部とは、回路基板10の凹部10e,10f及び開口10gに嵌合している。具体的には、非磁性スペーサ15aは、回路基板10の凹部10eに嵌合している。非磁性スペーサ15bは、回路基板10の凹部10fに嵌合している。非磁性スペーサ15cは、回路基板10の開口10gに嵌合している。
第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14は、ともに、第1部分9a(第1支持面9d)に熱的に接続されている。具体的には、第1磁性コア部材13の第1面13aと第2磁性コア部材14の第2面14aとは、第1部分9a(第1支持面9d)に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第1磁性コア部材13の第1面13aと第1部分9a(第1支持面9d)との間、及び、第2磁性コア部材14の第2面14aと第1部分9a(第1支持面9d)との間に、介在してもよい。伝熱層は、0.1W/(m・K)以上の熱伝導率を有している。伝熱層は、1.0W/(m・K)以上の熱伝導率を有してもよく、10.0W/(m・K)以上の熱伝導率を有してもよい。伝熱層は、例えば、シリコーンゴムシートまたはウレタンゴムシートのような伝熱シートであってもよい。伝熱層は、例えば、シリコーンゲル、シリコーングリースまたはシリコーン接着剤で形成されてもよい。
第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14は、ともに、第2部分9b(第2支持面9e)に熱的に接続されている。具体的には、第1磁性コア部材13の第3面13bと第2磁性コア部材14の第4面14bとは、第2部分9b(第2支持面9e)に直接接触してもよい。第1磁性コア部材13の第3面13bと第2磁性コア部材14の第4面14bとは、電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)を介して、第2部分9b(第2支持面9e)に熱的に接続されてもよい。
第1押圧部16は、第1部分9aを第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に向けて押圧して、より確実に、第1部分9aを第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に熱的に接続させる。第1押圧部16によって、第1部分9aは、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に押圧接触してもよい。第1押圧部16は、第2部分9bを、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に向けて押圧して、第2部分9bを、より確実に、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に熱的に接続させる。第1押圧部16によって、第2部分9bは、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に押圧接触してもよい。
特定的には、第1押圧部16は、第1放熱部材17と、第2放熱部材18と、第1締結部材19a,19bとを含む。第1押圧部16は、第2締結部材20a,20bをさらに含んでもよい。
第1放熱部材17は、第1磁性コア部材13に熱的に接続されている。第1放熱部材17は、第1磁性コア部材13に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13との間に介在してもよい。第1放熱部材17は、第1部分9aから離間されている。第1放熱部材17は、第2部分9bから離間されている。
図2及び図5に示されるように、第1放熱部材17は、基部17aと、一対のフランジ17b,17cとを含む。基部17aは、第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に延在している。基部17aは、第1磁性コア部材13の第6面13dに対向している。基部17aは、第1磁性コア部材13の第6面13dに熱的に接続されている。
フランジ17bは、第1部分9a(第1支持面9d)に近位する基部17aの一端に設けられている。フランジ17bは、第1部分9a(第1支持面9d)に面しており、第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。フランジ17bは、基部17aから、回路基板10から離れる方向(-z方向)に延在している。フランジ17cは、第2部分9b(第2支持面9e)に近位する基部17aの他端に設けられている。フランジ17cは、第2部分9b(第2支持面9e)に面しており、第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。フランジ17cは、基部17aから、回路基板10から離れる方向(-z方向)に延在している。フランジ17b,17cは、第1放熱部材17における放熱フィンとして機能し得る。
基部17aに、孔17h,17iが設けられている。孔17hは、基部17aのうち、フランジ17bに近位する領域に設けられている。孔17iは、基部17aのうち、フランジ17cに近位する領域に設けられている。フランジ17bに、孔17jが設けられている。フランジ17cに、孔17kが設けられている。
第2放熱部材18は、第2磁性コア部材14に熱的に接続されている。第2放熱部材18は、第2磁性コア部材14に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第2放熱部材18と第2磁性コア部材14との間に介在してもよい。第2放熱部材18は、第1部分9aから離間されている。第2放熱部材18は、第2部分9bから離間されている。
図2に示されるように、第2放熱部材18は、基部18aと、一対のフランジ18b,18cとを含む。基部18aは、第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に延在している。基部18aは、第2磁性コア部材14の第8面14dに対向している。基部18aは、第2磁性コア部材14の第8面14dに熱的に接続されている。
フランジ18bは、第1部分9a(第1支持面9d)に近位する基部18aの一端に設けられている。フランジ18bは、第1部分9a(第1支持面9d)に面しており、第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。フランジ18bは、基部18aから、回路基板10から離れる方向(+z方向)に延在している。フランジ18cは、第2部分9b(第2支持面9e)に近位する基部18aの他端に設けられている。フランジ18cは、第2部分9b(第2支持面9e)に面しており、第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。フランジ18cは、基部18aから、回路基板10から離れる方向(+z方向)に延在している。フランジ18b,18cは、第2放熱部材18における放熱フィンとして機能し得る。
基部18aに、孔18h,18iが設けられている。孔18hは、基部18aのうち、フランジ18bに近位する領域に設けられている。孔18iは、基部18aのうち、フランジ18cに近位する領域に設けられている。フランジ18bに、孔18jが設けられている。フランジ18cに、孔18kが設けられている。
第1締結部材19a,19bは、第1放熱部材17及び第2放熱部材18を、筐体9の第1部分9aに締結している。具体的には、第1締結部材19aは、第1放熱部材17のフランジ17bを第1部分9aに締結している。第1締結部材19aは、フランジ17bに設けられた孔17jを通って、第1部分9aに固定される。第1締結部材19bは、第2放熱部材18のフランジ18bを第1部分9aに締結している。第1締結部材19bは、フランジ18bに設けられた孔18jを通って、第1部分9aに固定される。第1締結部材19a,19bは、例えば、ねじ、ボルトまたはリベットである。
第2締結部材20a,20bは、第1放熱部材17及び第2放熱部材18を、筐体9の第2部分9bに締結している。具体的には、第2締結部材20aは、第1放熱部材17のフランジ17cを第2部分9bに締結している。第2締結部材20aは、フランジ17cに設けられた孔17kを通って、第2部分9bに固定される。第2締結部材20bは、第2放熱部材18のフランジ18cを第2部分9bに締結している。第2締結部材20bは、フランジ18cに設けられた孔18kを通って、第2部分9bに固定される。第2締結部材20a,20bは、例えば、ねじ、ボルトまたはリベットである。
第1結合部材(22a,22b,23a,23b)は、第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とを結合する。第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化されて、組立体ユニットを形成する。特定的には、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)は、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを結合する。第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化されて、組立体ユニットを形成する。
第1結合部材(22a,22b,23a,23b)は、例えば、ボルト22a,23aと、ナット22b,23bとを含んでもよい。ボルト22aは、回路基板10の孔10hを通って、ナット22bに締結される。特定的には、ボルト22aは、第1放熱部材17の孔17hと回路基板10の孔10hと第2放熱部材18の孔18hとを通って、ナット22bに締結される。ボルト23aは、回路基板10の孔10iを通って、ナット23bに締結される。特定的には、ボルト23aは、第1放熱部材17の孔17iと回路基板10の孔10iと第2放熱部材18の孔18iとを通って、ナット23bに締結される。
図9に示されるように、筐体9の第2部分9bは、例えば、固定部材30を用いて、筐体9の第1部分9aに固定される。特定的には、第2部分9bは、第1部分9aに含まれる筐体9の壁9cに固定される。固定部材30は、例えば、固定板31と、ねじ32,33とを含む。
図9及び図10に示されるように、固定板31には、細長い孔31aと、孔31bとが設けられている。ねじ32は、細長い孔31aを通って、壁9cに締結される。ねじ32は、固定板31を筐体9の壁9cに固定する。ねじ33は、孔31bを通って、筐体9の第2部分9bに締結される。ねじ33は、固定板31を筐体9の第2部分9bに固定する。第1押圧部16によって第2部分9bを第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に向けて押圧する際、第2部分9bと壁9cとの間のギャップの長さが変化して、壁9cに対する第2部分9bの位置が変動し得る。細長い孔31aは、壁9cに対する第2部分9bの位置の変動を吸収して、固定板31とねじ32,33とによって第2部分9bが筐体9の第1部分9a(壁9c)に固定されることを可能にする。
図3から図10を参照して、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法の一例を説明する。
図3及び図4に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、回路基板10に第1磁性コア8aを実装することを備える。具体的には、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14と非磁性スペーサ15a,15b,15cとを互いに積層して、第1磁性コア8aを形成する。第1磁性コア8aの一対の側脚部と中央脚部とを、回路基板10の凹部10e,10f及び開口10gに嵌合する。
図3及び図4に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とを含む組立体ユニットを形成することを備える。具体的には、ボルト22aを、回路基板10の孔10hに通す。ボルト23aを回路基板10の孔10iに通す。ナット22bをボルト22aに締結する。ナット23bをボルト23aに締結する。こうして、第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化される。第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とを含む組立体ユニットが形成される。
特定的には、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを含む組立体ユニットを形成することを備える。具体的には、第1放熱部材17の基部17aを第1磁性コア部材13の第6面13dに対向させる。第2放熱部材18の基部18aを第2磁性コア部材14の第8面14dに対向させる。ボルト22aを、第1放熱部材17の孔17hと回路基板10の孔10hと第2放熱部材18の孔18hとに通す。ボルト23aを第1放熱部材17の孔17iと回路基板10の孔10iと第2放熱部材18の孔18iとに通す。ナット22bをボルト22aに締結する。ナット23bをボルト23aに締結する。こうして、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化される。第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを含む組立体ユニットが形成される。
図8に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、組立体ユニットを筐体9に固定することを備える。具体的には、第1締結部材19a,19bを用いて、組立体ユニットを筐体9の第1部分9aに固定する。第1放熱部材17のフランジ17bは、第1締結部材19aを用いて、第1部分9aに固定される。第2放熱部材18のフランジ18bは、第1締結部材19bを用いて、第1部分9aに固定される。第2締結部材20a,20bを用いて、組立体ユニットを筐体9の第2部分9bに固定する。第1放熱部材17のフランジ17cは、第2締結部材20aを用いて、第2部分9bに固定される。第2放熱部材18のフランジ18cは、第2締結部材20bを用いて、第2部分9bに固定される。
第1方向(x方向)において、第1磁性コア部材13の第1面13a及び第2磁性コア部材14の第2面14aは、第1放熱部材17、第2放熱部材18及び回路基板10の第1側面10cよりも、筐体9の第1部分9aに向けて突出している。第1放熱部材17(フランジ17b)と回路基板10の第1側面10cと第2放熱部材18(フランジ18b)とは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。そのため、第1放熱部材17(フランジ17b)と第1部分9aとの間、回路基板10と第1部分9aとの間、並びに、第2放熱部材18(フランジ18b)と第1部分9aとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、第1締結部材19aを用いて、第1部分9aに向けて押圧される。
第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、組立体ユニットを形成している。そのため、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを筐体9の第1部分9aに固定する作業が容易になる。第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とを第1部分9aに向けて押圧する作業が容易になる。
第1方向(x方向)において、第1磁性コア部材13の第3面13b及び第2磁性コア部材14の第4面14bは、第1放熱部材17、第2放熱部材18及び回路基板10の第2側面10dよりも、筐体9の第2部分9bに向けて突出している。第1放熱部材17(フランジ17c)と回路基板10の第2側面10dと第2放熱部材18(フランジ18c)とは、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。そのため、第1放熱部材17(フランジ17c)と第2部分9bとの間、回路基板10と第2部分9bとの間、並びに、第2放熱部材18(フランジ18c)と第2部分9bとの間に機械的干渉が生じることなく、第2部分9bは、第2締結部材20aを用いて、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とに向けて押圧される。
第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、組立体ユニットを形成している。そのため、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを筐体9の第2部分9bに固定する作業が容易になる。第2部分9bを第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とに向けて押圧する作業が容易になる。
図9に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、固定部材30を用いて、筐体9の第2部分9bを筐体9の第1部分9aに固定することを備える。特定的には、第2部分9bは、筐体9の第1部分9aに含まれる筐体9の壁9cに固定される。固定部材30は、例えば、固定板31と、ねじ32,33とを含む。図9及び図10に示されるように、固定板31には、細長い孔31aと、孔31bとが設けられている。ねじ32は、細長い孔31aを通って、壁9cに締結される。ねじ32は、固定板31を筐体9の壁9cに固定する。ねじ33は、孔31bを通って、筐体9の第2部分9bに締結される。ねじ33は、固定板31を筐体9の第2部分9bに固定する。
図12に示される比較例の電力変換装置と対比しながら、図11を参照して、本実施の形態の電力変換装置1の作用の一例を説明する。図11及び図12において、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に施されている濃淡は、電力変換装置の動作中における第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14の温度分布を示す。第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14のうち色が濃い部分ほど、当該部分における温度が高いことを示している。
図11に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1では、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、ともに、筐体9の第1部分9aに接触して、筐体9の第1部分9aに熱的に接続されている。第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、ともに、筐体9の第2部分9bに接触して、筐体9の第2部分9bに熱的に接続されている。そのため、筐体9の第2部分9bが筐体9の第1部分9aよりも低い放熱能力を有していても、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、ともに、同じ態様で冷却される。第1磁性コア8aが、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14よりも低い熱伝導率を有する非磁性スペーサを含んでいても、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、ともに、同じ態様で冷却される。本実施の形態の電力変換装置1は、電力変換装置1の動作中において、第1磁性コア8aの最高温度が相対的に低く、第1磁性コア8aにおける損失を低減させることができる。
これに対し、図12に示されるように、比較例の電力変換装置では、第1磁性コア部材13のみが、筐体9の第1部分9aに接触して、筐体9の第1部分9aに熱的に接続されている。第2磁性コア部材14は、筐体9の第1部分9aから離れている。第2磁性コア部材14のみが、筐体9の第2部分9bに接触して、筐体9の第2部分9bに熱的に接続されている。第1磁性コア部材13は、筐体9の第2部分9bから離れている。そのため、筐体9の第2部分9bが筐体9の第1部分9aよりも低い放熱能力を有している場合に、第2磁性コア部材14が不十分に冷却される。第1磁性コア8aが、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14よりも低い熱伝導率を有する非磁性スペーサを含む場合に、第2磁性コア部材14が不十分に冷却される。比較例の電力変換装置は、電力変換装置の動作中において、第1磁性コア8aの最高温度が相対的に高く、第1磁性コア8aにおける損失が増加する。
図13に示されるように、本実施の形態の一つの変形例では、第1磁性コア8aは、非磁性スペーサ15a,15b,15cを含んでおらず、第1磁性コア部材13は第2磁性コア部材14に直接接触してもよい。図14に示されるように、本実施の形態の別の変形例では、第1磁性コア8aは、非磁性スペーサ15a,15bを含んでおらず、第1磁性コア部材13の一対の側脚部13e,13fは第2磁性コア部材14の一対の側脚部14e,14fに直接接触してもよい。図15に示されるように、本実施の形態の別の変形例では、第1磁性コア8aは、非磁性スペーサ15cを含んでおらず、第1磁性コア部材13の中央脚部13gは第2磁性コア部材14の中央脚部14gに直接接触してもよい。第1磁性コア8aは、EE型磁性コアに限られず、例えば、EI型コアであってもよい。
本実施の形態の電力変換装置1の効果を説明する。
本実施の形態の電力変換装置1は、回路基板10と、第1磁性コア8aと、筐体9とを備える。回路基板10は、絶縁基材10sと、第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)とを含む。絶縁基材10sは、第1主面10aと、第1主面10aとは反対側の第2主面10bと、第1側面10cと、第1側面10cとは反対側の第2側面10dとを含む。第1側面10cと第2側面10dとは、各々、第1主面10aと第2主面10bとを接続している。第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、第1主面10aまたは第2主面10bの少なくとも一つに設けられている。第1磁性コア8aは、第1磁性コア部材13と、第2磁性コア部材14とを含む。筐体9は、回路基板10及び第1磁性コア8aを収容する。第1コイル導体(コイル導体11,コイル導体12)は、第1磁性コア8aの一部を囲むように延在している。筐体9は、第1部分9aを含む。絶縁基材10sの第1側面10cは、筐体9の第1部分9aに対向し、かつ、筐体9の第1部分9aから離間されている。第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14は、ともに、第1部分9aに熱的に接続されている。
そのため、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、筐体9の第1部分9aによって冷却される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。電力変換装置1の出力が増加され得る。電力変換装置1が小型化され得る。第1磁性コア8aの飽和磁束密度及び透磁率が低下することが抑制されて、電力変換装置1からの出力電圧にスパイクノイズが重畳することが防止され得る。
本実施の形態の電力変換装置1では、第1磁性コア部材13は、第1部分9aに対向する第1面13aを含む。第2磁性コア部材14は、第1部分9aに対向する第2面14aを含む。第1面13a及び第2面14aは、回路基板10の第1側面10cよりも、第1部分9aに向けて突出している。そのため、回路基板10と第1部分9aとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、筐体9の第1部分9aによって冷却される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1は、第1押圧部16をさらに備える。第1押圧部16によって、第1部分9aは、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に向けて押圧されて、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に熱的に接続されている。そのため、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、より確実に筐体9の第1部分9aに熱的に接続される。第1磁性コア部材13から筐体9の第1部分9aへの放熱と、第2磁性コア部材14から筐体9の第1部分9aへの放熱とが促進される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1では、第1押圧部16は、第1放熱部材17と、第2放熱部材18と、第1締結部材19a,19bとを含む。第1放熱部材17は、第1磁性コア部材13に熱的に接続されており、かつ、第1部分9aから離間されている。第2放熱部材18は、第2磁性コア部材14に熱的に接続されており、かつ、第1部分9aから離間されている。第1締結部材19a,19bは、第1放熱部材17及び第2放熱部材18を第1部分9aに締結している。
第1放熱部材17は第1磁性コア部材13に熱的に接続されており、第2放熱部材18は第2磁性コア部材14に熱的に接続されている。そのため、第1磁性コア部材13で発生した熱は、第1部分9aに加えて第1放熱部材17からも放散される。第2磁性コア部材14で発生した熱は、第1部分9aに加えて第2放熱部材18からも放散される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
さらに、第1放熱部材17及び第2放熱部材18は、第1部分9aから離間されている。そのため、第1放熱部材17(フランジ17b)と第1部分9aとの間、回路基板10と第1部分9aとの間、並びに、第2放熱部材18(フランジ18b)と第1部分9aとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、第1部分9aに向けて押圧され得る。第1磁性コア部材13から筐体9の第1部分9aへの放熱と、第2磁性コア部材14から筐体9の第1部分9aへの放熱とが促進される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1では、筐体9は、第1部分9aに対向する第2部分9bをさらに含む。第2側面10dは、第2部分9bに対向しており、かつ、第2部分9bから離間されている。第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14は、ともに、第2部分9bにさらに熱的に接続されている。
そのため、第1磁性コア部材13で発生した熱は、第1部分9aに加えて第2部分9bからも放散される。第2磁性コア部材14で発生した熱は、第1部分9aに加えて第2部分9bからも放散される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1では、第1磁性コア部材13は、第2部分9bに対向する第3面13bを含む。第2磁性コア部材14は、第2部分9bに対向する第4面14bを含む。第3面13b及び第4面14bは、回路基板10の第2側面10dよりも、第2部分9bに向けて突出している。そのため、回路基板10と第2部分9bとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、筐体9の第1部分9a及び第2部分9bによって冷却される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1では、第1部分9aは、第2部分9bよりも大きな熱コンダクタンスを有している。第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、ともに、筐体9の第1部分9aと第2部分9bとに熱的に接続されているため、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、筐体9の第1部分9aと第2部分9bとによって、冷却される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1は、第1押圧部16をさらに備える。第1押圧部16によって、第1部分9aは、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に向けて押圧されて、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に熱的に接続されている。第1押圧部16によって、第2部分9bは、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に向けて押圧されて、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14に熱的に接続されている。
そのため、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、より確実に、筐体9の第1部分9aと第2部分9bとに熱的に接続される。第1磁性コア部材13から筐体9の第1部分9a及び第2部分9bへの放熱と、第2磁性コア部材14から筐体9の第1部分9a及び第2部分9bへの放熱とが促進される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1では、第1押圧部16は、第1放熱部材17と、第2放熱部材18と、第1締結部材19a,19bと、第2締結部材20a,20bとを含む。第1放熱部材17は、第1磁性コア部材13に熱的に接続されており、かつ、第1部分9aと第2部分9bとから離間されている。第2放熱部材18は、第2磁性コア部材14に熱的に接続されており、かつ、第1部分9aと第2部分9bとから離間されている。第1締結部材19a,19bは、第1放熱部材17及び第2放熱部材18を第1部分9aに締結している。第2締結部材20a,20bは、第1放熱部材17及び第2放熱部材18を第2部分9bに締結している。
第1放熱部材17は第1磁性コア部材13に熱的に接続されており、第2放熱部材18は第2磁性コア部材14に熱的に接続されている。そのため、第1磁性コア部材13で発生した熱は、第1部分9a及び第2部分9bに加えて第1放熱部材17からも放散される。第2磁性コア部材14で発生した熱は、第1部分9a及び第2部分9bに加えて第2放熱部材18からも放散される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
さらに、第1放熱部材17及び第2放熱部材18は、第1部分9a及び第2部分9bから離間されている。そのため、第1放熱部材17(フランジ17b)と第1部分9aとの間、第1放熱部材17(フランジ17b)と第2部分9bとの間、回路基板10と第1部分9aとの間、回路基板10と第2部分9bとの間、第2放熱部材18(フランジ18b)と第1部分9aとの間、並びに、第2放熱部材18(フランジ18b)と第2部分9bとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とは、第1部分9a及び第2部分9bに向けて押圧され得る。第1磁性コア部材13から筐体9の第1部分9a及び第2部分9bへの放熱と、第2磁性コア部材14から筐体9の第1部分9a及び第2部分9bへの放熱とが促進される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1の電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1は、第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とを結合する第1結合部材(22a,22b,23a,23b)をさらに備える。本実施の形態では、第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、一体化されて、組立体ユニットを形成している。そのため、第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14とを筐体9に固定する作業が容易になる。筐体9の第1部分9aを第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とに向けて押圧する作業が容易になる。筐体9の第2部分9bを第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とに向けて押圧する作業が容易になる。
本実施の形態の電力変換装置1は、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを結合する第1結合部材(22a,22b,23a,23b)をさらに備える。本実施の形態では、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、一体化されて、組立体ユニットを形成している。そのため、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と回路基板10と第2磁性コア部材14と第2放熱部材18とを筐体9に固定する作業が容易になる。筐体9の第1部分9aを第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とに向けて押圧する作業が容易になる。筐体9の第2部分9bを第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とに向けて押圧する作業が容易になる。
実施の形態2.
図1及び図16から図21を参照して、実施の形態2に係る電力変換装置1bを説明する。図1に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1bの回路構成は、実施の形態1の電力変換装置1の回路構成と同様である。本実施の形態では、実施の形態1よりも、平滑リアクトル6に、より大きな電流が流れている。
本実施の形態の電力変換装置1bは、実施の形態1の電力変換装置1と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態では、実施の形態1よりも、平滑リアクトル6に、より大きな電流が流れている。そのため、電力変換装置1bの電力変換効率を向上させるために、トランス4に含まれる磁性コアに加えて、平滑リアクトル6に含まれる磁性コアも冷却する必要がある。本実施の形態では、平滑リアクトル6に含まれる磁性コアで発生する熱を筐体9の第1部分9aなどに放散させて、平滑リアクトル6に含まれる磁性コアを冷却している。
図16に示されるように、電力変換装置1bは、第2磁性コア8bをさらに備える。筐体9は、第2磁性コア8bをさらに収容している。回路基板10は、第2コイル導体41をさらに含む。第2磁性コア8bと第2コイル導体41とは、例えば、平滑リアクトル6を構成している。回路基板10には、図1に示される平滑リアクトル6がさらに実装されている。
図16及び図17に示されるように、絶縁基材10sの第1側面10cに凹部10pが設けられている。絶縁基材10sに開口10qが設けられている。絶縁基材10sに、開口10rが設けられている。凹部10p及び開口10q,10rは、第1主面10aから第2主面10bまで延在しており、絶縁基材10sを貫通している。開口10rは、凹部10pと開口10qとの間に設けられている。凹部10pと開口10q,10rとは、第1方向(x方向)に配列されている。孔10hは、凹部10pに対して凹部10eから遠位する側にも設けられている。孔10iは、開口10qに対して凹部10fから遠位する側にも設けられている。
第2コイル導体41は、第1主面10aまたは第2主面10bの少なくとも一つに設けられている。特定的には、第2コイル導体41は、回路基板10の第1主面10a上に設けられている。第2コイル導体41は、第2磁性コア8bの一部(例えば、第2磁性コア8bの中央脚部)を囲むように延在している。具体的には、第2コイル導体41は、開口10rの周りに、渦巻き状に延在している。第2コイル導体41は、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、すず(Sn)、銅(Cu)合金、ニッケル(Ni)合金、金(Au)合金、銀(Ag)合金またはすず(Sn)合金のような導電性材料で形成されている。例えば、第2コイル導体41は、1μm以上5000μm以下の厚さを有する薄い導体層である。第2コイル導体41の一部は、ソルダーレジストのような絶縁膜(図示せず)によって覆われてもよい。
第2磁性コア8bは、第3磁性コア部材43と、第4磁性コア部材44とを含む。第3磁性コア部材43は、第4磁性コア部材44とは別体である。例えば、第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、各々、珪素鋼板、パーマロイまたはフェライトのような磁性材料で形成されている。
第3磁性コア部材43は、第11面43aと、第11面43aとは反対側の第13面43bと、回路基板10の第1主面10aに面する第15面43cと、第15面43cとは反対側の第16面43dとを含む。第11面43aと第13面43bは、第2方向(y方向)と第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に垂直な第3方向(z方向)とに延在している。第11面43aは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)に対向している。第13面43bは、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)に対向している。第15面43cと第16面43dとは、第1方向(x方向)と第2方向(y方向)とに延在している。第16面43dは、第11面43aと第13面43bとを接続してもよい。
第4磁性コア部材44は、第12面44aと、第12面44aとは反対側の第14面44bと、回路基板10の第2主面10bに面する第17面44cと、第17面44cとは反対側の第18面44dとを含む。第12面44aと第14面44bは、第2方向(y方向)と第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に垂直な第3方向(z方向)とに延在している。第12面44aは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)に対向している。第14面44bは、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)に対向している。第17面44cと第18面44dとは、第1方向(x方向)と第2方向(y方向)とに延在している。第18面44dは、第12面44aと第14面44bとを接続してもよい。
第1方向(x方向)において、第3磁性コア部材43の第11面43a及び第4磁性コア部材44の第12面44aは、第3放熱部材47、第4放熱部材48及び回路基板10の第1側面10cよりも、筐体9の第1部分9aに向けて突出している。第1方向(x方向)において、第3磁性コア部材43の第13面43b及び第4磁性コア部材44の第14面44bは、第3放熱部材47、第4放熱部材48よりも、筐体9の第2部分9bに向けて突出している。第1方向(x方向)において、第3磁性コア部材43の第13面43b及び第4磁性コア部材44の第14面44bは、第1放熱部材17、第2放熱部材18及び回路基板10の第2側面10dよりも、筐体9の第2部分9bから奥まっている。第4磁性コア部材44の第12面44aは、第3磁性コア部材43の第11面43aと面一であってもよい。第4磁性コア部材44の第14面44bは、第3磁性コア部材43の第13面43bと面一であってもよい。
第2磁性コア8bは、例えば、EE型磁性コアであり、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、各々、E字の形状を有している。具体的には、第3磁性コア部材43は、一対の側脚部43e,43fと、中央脚部43gとを含んでいる。中央脚部43gは、一対の側脚部43e,43fの間に設けられている。一対の側脚部43e,43fと中央脚部43gとは、第1方向(x方向)に配列されている。一対の側脚部43e,43fと中央脚部43gとは、第15面43cから回路基板10に向けて突出している。第4磁性コア部材44は、一対の側脚部44e,44fと、中央脚部44gとを含んでいる。中央脚部44gは、一対の側脚部44e,44fの間に設けられている。一対の側脚部44e,44fと中央脚部44gとは、第1方向(x方向)に配列されている。一対の側脚部44e,44fと中央脚部44gとは、第17面44cから回路基板10に向けて突出している。
第2磁性コア8bは、非磁性スペーサ15a,15b,15c(図2を参照)を含んでいない。第2磁性コア8bは、回路基板10によって位置決めされている。第2磁性コア8bの一対の側脚部と中央脚部とは、回路基板10の凹部10p及び開口10q,10rに嵌合している。具体的には、第3磁性コア部材43の側脚部43eと第4磁性コア部材44の側脚部44eとは、回路基板10の凹部10pに嵌合している。第3磁性コア部材43の側脚部43fと第4磁性コア部材44の側脚部44fとは、回路基板10の開口10qに嵌合している。第3磁性コア部材43の中央脚部43gと第4磁性コア部材44の中央脚部44gとは、回路基板10の開口10rに嵌合している。
第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、ともに、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)に熱的に接続されている。具体的には、第3磁性コア部材43の第11面43aと第4磁性コア部材44の第12面44aとは、第1部分9a(第1支持面9d)に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第3磁性コア部材43の第11面43aと第1部分9a(第1支持面9d)との間、及び、第4磁性コア部材44の第12面44aと第1部分9a(第1支持面9d)との間に、介在してもよい。
第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、各々、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14の各々よりも小さなサイズを有している。第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、ともに、第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。
第1押圧部16は、第1部分9aを第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44に向けて押圧して、より確実に、第1部分9aを第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44に熱的に接続させる。第1押圧部16によって、第1部分9aは、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44に押圧接触してもよい。
第1放熱部材17は、第3磁性コア部材43に熱的に接続されている。第1放熱部材17は、第3磁性コア部材43に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13との間に介在してもよい。第1放熱部材17は、第1部分9aから離間されている。第1放熱部材17は、第2部分9bから離間されている。第1放熱部材17の基部17aは、第3磁性コア部材43の第16面43dに対向している。第1放熱部材17の基部17aは、第3磁性コア部材43の第16面43dに熱的に接続されている。
第2放熱部材18は、第4磁性コア部材44に熱的に接続されている。第2放熱部材18は、第4磁性コア部材44に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第2放熱部材18と第4磁性コア部材44との間に介在してもよい。第2放熱部材18は、第1部分9aから離間されている。第2放熱部材18は、第2部分9bから離間されている。第2放熱部材18の基部18aは、第4磁性コア部材44の第18面44dに対向している。第2放熱部材18の基部18aは、第4磁性コア部材44の第18面44dに熱的に接続されている。
第1結合部材(22a,22b,23a,23b)は、第3磁性コア部材43と回路基板10と第4磁性コア部材44とをさらに結合する。第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化されて、組立体ユニットを形成する。特定的には、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)は、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とを結合する。第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化されて、組立体ユニットを形成する。
図9、図10及び図17から図21を参照して、本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法の一例を説明する。本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法の一例は、実施の形態1の電力変換装置1の製造方法の一例と同様の、以下の工程を備えている。
図17及び図19に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法は、回路基板10に第1磁性コア8aと第2磁性コア8bとを実装することを備える。具体的には、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14とを互いに積層して、第1磁性コア8aを形成する。第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44を互いに積層して、第2磁性コア8bを形成する。第1磁性コア8aの一対の側脚部と中央脚部とを、回路基板10の凹部10e,10f及び開口10gに嵌合する。第2磁性コア8bの一対の側脚部と中央脚部とを、回路基板10の凹部10p及び開口10q,10rに嵌合する。
図20に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法は、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44とを含む組立体ユニットを形成することを備える。具体的には、ボルト22aを、回路基板10の孔10hに通す。ボルト23aを回路基板10の孔10iに通す。ナット22bをボルト22aに締結する。ナット23bをボルト23aに締結する。こうして、第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化される。第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44とを含む組立体ユニットが形成される。
特定的には、本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法は、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とを含む組立体ユニットを形成することを備える。具体的には、第1放熱部材17の基部17aを、第1磁性コア部材13の第6面13dと第3磁性コア部材43の第16面43dとに対向させる。第2放熱部材18の基部18aを第2磁性コア部材14の第8面14dと第4磁性コア部材44の第18面44dとに対向させる。ボルト22aを、第1放熱部材17の孔17hと回路基板10の孔10hと第2放熱部材18の孔18hとに通す。ボルト23aを第1放熱部材17の孔17iと回路基板10の孔10iと第2放熱部材18の孔18iとに通す。ナット22bをボルト22aに締結する。ナット23bをボルト23aに締結する。
こうして、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)によって一体化される。第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とを含む組立体ユニットが形成される。
図21に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法は、組立体ユニットを筐体9に固定することを備える。具体的には、第1締結部材19a,19bを用いて、組立体ユニットを筐体9の第1部分9aに固定する。第1放熱部材17のフランジ17bは、第1締結部材19aを用いて、第1部分9aに固定される。第2放熱部材18のフランジ18bは、第1締結部材19bを用いて、第1部分9aに固定される。第2締結部材20a,20bを用いて、組立体ユニットを筐体9の第2部分9bに固定する。第1放熱部材17のフランジ17cは、第2締結部材20aを用いて、第2部分9bに固定される。第2放熱部材18のフランジ18cは、第2締結部材20bを用いて、第2部分9bに固定される。
第1方向(x方向)において、第1磁性コア部材13の第1面13a、第2磁性コア部材14の第2面14a、第3磁性コア部材43の第11面43a及び第4磁性コア部材44の第12面44aは、第1放熱部材17、第2放熱部材18及び回路基板10の第1側面10cよりも、筐体9の第1部分9aに向けて突出している。第1放熱部材17(フランジ17b)と回路基板10の第1側面10cと第2放熱部材18(フランジ18b)とは、筐体9の第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。そのため、第1放熱部材17(フランジ17b)と第1部分9aとの間、回路基板10と第1部分9aとの間、並びに、第2放熱部材18(フランジ18b)と第1部分9aとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14と第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、第1締結部材19aを用いて、第1部分9aに向けて押圧される。
第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とは、第1結合部材(22a,22b,23a,23b)を用いて、組立体ユニットを形成している。そのため、第1放熱部材17と第1磁性コア部材13と第3磁性コア部材43と回路基板10と第2磁性コア部材14と第4磁性コア部材44と第2放熱部材18とを筐体9の第1部分9aに固定する作業が容易になる。第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14と第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44を第1部分9aに向けて押圧する作業が容易になる。
図9に示されるように、本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法は、固定部材30を用いて、筐体9の第2部分9bを筐体9の第1部分9aに固定することを備える。こうして、図16に示される電力変換装置1bが得られる。
本実施の形態の一つの変形例では、第2磁性コア8bは、実施の形態1のように、非磁性スペーサ15a,15b,15c(図2、図14及び図15を参照)の少なくとも一つを含んでもよい。第2磁性コア8bは、EE型磁性コアに限られず、例えば、EI型コアであってもよい。
本実施の形態の電力変換装置1bは、実施の形態1の電力変換装置1の効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施の形態の電力変換装置1bは、第3磁性コア部材43と、第4磁性コア部材44とを含む第2磁性コア8bをさらに備える。第3磁性コア部材43は、第1部分9aに対向する第11面43aと、第11面43aとは反対側の第13面43bとを含む。第4磁性コア部材は、第1部分に対向する第12面44aと、第12面44aとは反対側の第14面44bとを含む。第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、各々、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14の各々よりも小さなサイズを有している。回路基板10は、第2コイル導体41をさらに含む。第2コイル導体41は、第1主面10aまたは第2主面10bの少なくとも一つに設けられている。第2コイル導体41は、第2磁性コア8bの一部を囲むように延在している。第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、ともに、第1部分9aに熱的に接続されている。
そのため、第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、筐体9の第1部分9aによって冷却される。電力変換装置1bの動作中における第2磁性コア8bの最高温度が低下され得る。第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1bの電力変換効率が向上され得る。電力変換装置1bの出力が増加され得る。
本実施の形態の電力変換装置1bでは、第1押圧部16によって、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、ともに、第1部分9aに向けて押圧されて、第1部分9aに熱的に接続されている。そのため、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14と第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、より確実に筐体9の第1部分9aに熱的に接続される。第1磁性コア部材13から筐体9の第1部分9aへの放熱と、第2磁性コア部材14から筐体9の第1部分9aへの放熱と、第3磁性コア部材43から筐体9の第1部分9aへの放熱と、第4磁性コア部材44から筐体9の第1部分9aへの放熱とが促進される。電力変換装置1の動作中における第1磁性コア8a及び第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8a及び第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1bの電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の電力変換装置1bでは、第11面43a及び第12面44aは、回路基板10の第1側面10cよりも、第1部分9aに向けて突出している。そのため、回路基板10と第1部分9aとの間に機械的干渉が生じることなく、第1磁性コア部材13と第2磁性コア部材14と第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、筐体9の第1部分9aによって冷却される。電力変換装置1bの動作中における第1磁性コア8a及び第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8a及び第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1bの電力変換効率が向上され得る。
実施の形態3.
図22から図24を参照して、実施の形態3に係る電力変換装置1cを説明する。本実施の形態の電力変換装置1cは、実施の形態2の電力変換装置1bと同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
電力変換装置1cは、第2押圧部46と、第2結合部材(52a,52b,53a,53b)とをさらに備える。第2押圧部46は、第2磁性コア8bを第1部分9aに向けて押圧して、より確実に、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44を第1部分9aに熱的に接続させる。第2押圧部46によって、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、第1部分9aに押圧接触してもよい。
特定的には、第2押圧部46は、第3放熱部材47と、第4放熱部材48と、第3締結部材49a,49bとを含む。第2押圧部46は、第1押圧部16と同様の構成を備えているが、主に以下の二つの構成において、第1押圧部16と異なっている。第一に、第3放熱部材47及び第4放熱部材48は、各々、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、第1放熱部材17及び第2放熱部材18の各々よりも小さなサイズを有している。第二に、第2押圧部46は、第2締結部材20a,20bを含んでおらず、第3放熱部材47及び第4放熱部材48は、筐体9の第2部分9bに締結されていない。
具体的には、第3放熱部材47は、第3磁性コア部材43に熱的に接続されている。第3放熱部材47は、第3磁性コア部材43に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第3放熱部材47と第3磁性コア部材43との間に介在してもよい。第3放熱部材47は、第1部分9aから離間されている。第3放熱部材47は、第2部分9bから離間されている。
図22に示されるように、第3放熱部材47は、基部47aと、一対のフランジ47b,47cとを含む。基部47aは、第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に延在している。基部47aは、第3磁性コア部材43の第16面43dに対向している。基部47aは、第3磁性コア部材43の第16面43dに熱的に接続されている。
フランジ47bは、第1部分9a(第1支持面9d)に近位する基部47aの一端に設けられている。フランジ47bは、第1部分9a(第1支持面9d)に面しており、第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。フランジ47bは、基部47aから、回路基板10から離れる方向(-z方向)に延在している。フランジ47cは、第2部分9b(第2支持面9e)に近位する基部47aの他端に設けられている。フランジ47cは、第2部分9b(第2支持面9e)に面しており、第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。フランジ47cは、基部47aから、回路基板10から離れる方向(-z方向)に延在している。フランジ47b,47cは、第3放熱部材47における放熱フィンとして機能し得る。
第4放熱部材48は、第4磁性コア部材44に熱的に接続されている。第4放熱部材48は、第4磁性コア部材44に直接接触してもよい。電気的絶縁性を有する伝熱層(図示せず)が、第4放熱部材48と第4磁性コア部材44との間に介在してもよい。第4放熱部材48は、第1部分9aから離間されている。第4放熱部材48は、第2部分9bから離間されている。
図23に示されるように、第4放熱部材48は、基部48aと、一対のフランジ48b,48cとを含む。基部48aは、第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に延在している。基部48aは、第4磁性コア部材44の第18面44dに対向している。基部48aは、第4磁性コア部材44の第18面44dに熱的に接続されている。
フランジ48bは、第1部分9a(第1支持面9d)に近位する基部48aの一端に設けられている。フランジ48bは、第1部分9a(第1支持面9d)に面しており、第1部分9a(第1支持面9d)から離間されている。フランジ48bは、基部48aから、回路基板10から離れる方向(+z方向)に延在している。フランジ48cは、第2部分9b(第2支持面9e)に近位する基部48aの他端に設けられている。フランジ48cは、第2部分9b(第2支持面9e)に面しており、第2部分9b(第2支持面9e)から離間されている。フランジ48cは、基部48aから、回路基板10から離れる方向(+z方向)に延在している。フランジ48b,48cは、第4放熱部材48における放熱フィンとして機能し得る。
第3締結部材49a,49bは、第3放熱部材47及び第4放熱部材48を、筐体9の第1部分9aに締結している。具体的には、第3締結部材49aは、第3放熱部材47のフランジ47bを第1部分9aに締結している。第3締結部材49aは、フランジ47bに設けられた孔(図示せず)を通って、第1部分9aに固定される。第3締結部材49bは、第4放熱部材48のフランジ48bを第1部分9aに締結している。第3締結部材49bは、フランジ48bに設けられた孔(図示せず)を通って、第1部分9aに固定される。第3締結部材49a,49bは、例えば、ねじ、ボルトまたはリベットである。
第2結合部材(52a,52b,53a,53b)は、第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とを結合する。第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、第2結合部材(52a,52b,53a,53b)によって一体化されて、組立体ユニットを形成する。特定的には、第2結合部材(52a,52b,53a,53b)は、第3放熱部材47と第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44と第4放熱部材48とを結合する。第3放熱部材47と第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44と第4放熱部材48とは、第2結合部材(52a,52b,53a,53b)によって一体化されて、組立体ユニットを形成する。
第2結合部材(52a,52b,53a,53b)は、例えば、ボルト52a,53aと、ナット52b,53bとを含んでもよい。ボルト52aは、回路基板10の孔10jを通って、ナット52bに締結される。特定的には、ボルト52aは、第3放熱部材47の基部47aに設けられている孔(図示せず)と、回路基板10の孔10jと、第4放熱部材48の基部48aに設けられている孔(図示せず)とを通って、ナット52bに締結される。ボルト53aは、回路基板10の孔10kを通って、ナット53bに締結される。特定的には、ボルト53aは、第3放熱部材47の基部47aに設けられている孔(図示せず)と、回路基板10の孔10kと、第4放熱部材48の基部48aに設けられている孔(図示せず)とを通って、ナット53bに締結される。
第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)における、回路基板10に対する第2磁性コア8bの相対位置は調整可能である。
具体的には、図24に示されるように、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、回路基板10の孔10jは、ボルト52aより大きいサイズを有している。回路基板10の孔10jは、例えば、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)に延在している細長い孔である。例えば、x方向における回路基板10の孔10jは、x方向におけるボルト52aのサイズよりも、第2磁性コア8bの製造誤差以上分大きい。第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、回路基板10の孔10kは、ボルト53aより大きいサイズを有している。回路基板10の孔10kは、例えば、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)に延在している細長い孔である。例えば、x方向における回路基板10の孔10kは、x方向におけるボルト53aのサイズよりも、第2磁性コア8bの製造誤差以上分大きい。
絶縁基材10sの第1側面10cに凹部10tが設けられている。絶縁基材10sに開口10u及び開口10vが設けられている。第3磁性コア部材43の側脚部43eと第4磁性コア部材44の側脚部44eとは、回路基板10の凹部10tに挿入されている。第3磁性コア部材43の側脚部43fと第4磁性コア部材44の側脚部44fとは、回路基板10の開口10uに挿入されている。第3磁性コア部材43の中央脚部43gと第4磁性コア部材44の中央脚部44gとは、回路基板10の開口10vに挿入されている。
凹部10tは、実施の形態2の凹部10pと同様の構造を含んでいるが、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、実施の形態2の凹部10pよりも大きなサイズを有している。例えば、x方向における凹部10tのサイズは、x方向における側脚部43eのサイズよりも、第2磁性コア8bの製造誤差以上分大きい。開口10uは、実施の形態2の開口10qと同様の構造を含んでいるが、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、実施の形態2の開口10qよりも大きなサイズを有している。例えば、x方向における開口10uのサイズは、x方向における側脚部43fのサイズよりも、第2磁性コア8bの製造誤差以上分大きい。開口10vは、実施の形態2の開口10rと同様の構造を含んでいるが、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、実施の形態2の開口10rよりも大きなサイズを有している。例えば、x方向における開口10vのサイズは、x方向における中央脚部43gのサイズよりも、第2磁性コア8bの製造誤差以上分大きい。
回路基板10の孔10j,10k、並びに、回路基板10に設けられている凹部10t及び開口10u,10vは、第2磁性コア8bの製造誤差を吸収するように形成されている。第2結合部材(52a,52b,53a,53b)によって一体化されており、かつ、第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とを含む組立体ユニットの回路基板10に対する相対位置は、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、調整可能である。第2磁性コア8bの製造誤差により、第2磁性コア8bのサイズにばらつきがあっても、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、第3締結部材49a,49bを用いて、確実に、第1部分9aに熱的に接続され得る。
本実施の形態の電力変換装置1cは、実施の形態2の電力変換装置1bの効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施の形態の電力変換装置1cは、第2磁性コア8bと、第2押圧部46とをさらに備える。第2磁性コア8bは、第3磁性コア部材43と、第4磁性コア部材44とを含む。回路基板10は、第2コイル導体41をさらに含む。第2コイル導体41は、第1主面10aまたは第2主面10bの少なくとも一つに設けられている。第2コイル導体41は、第2磁性コア8bの一部を囲むように延在している。第3磁性コア部材43は、第1部分9aに対向する第11面43aと、第11面43aとは反対側の第13面43bとを含む。第4磁性コア部材44は、第1部分9aに対向する第12面44aと、第12面44aとは反対側の第14面44bとを含む。第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、各々、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、第1磁性コア部材13及び第2磁性コア部材14の各々よりも小さなサイズを有している。第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)における、回路基板10に対する第2磁性コア8bの相対位置は調整可能である。第2押圧部46によって、第2磁性コア8bは第1部分9aに向けて押圧されて、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、ともに、第1部分9aに熱的に接続されている。
そのため、第2磁性コア8bの製造誤差により、第2磁性コア8bのサイズにばらつきがあっても、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、確実に、第1部分9aに熱的に接続され得る。電力変換装置1cの動作中における第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1cの電力変換効率が向上され得る。電力変換装置1cの出力が増加され得る。
本実施の形態の電力変換装置1cでは、第2押圧部46は、第3放熱部材47と、第4放熱部材48と、第3締結部材49a,49bとを含む。第3放熱部材47は、第3磁性コア部材43に熱的に接続されており、かつ、第1部分9aから離間されている。第4放熱部材48は、第4磁性コア部材44に熱的に接続されており、かつ、第1部分9aから離間されている。第3締結部材49a,49bは、第3放熱部材47及び第4放熱部材48を第1部分9aに締結している。
そのため、第2磁性コア8bの製造誤差により、第2磁性コア8bのサイズにばらつきがあっても、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、確実に、第1部分9aに熱的に接続され得る。電力変換装置1cの動作中における第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1cの電力変換効率が向上され得る。電力変換装置1cの出力が増加され得る。
さらに、第3放熱部材47及び第4放熱部材48は、第1部分9aから離間されている。そのため、第3放熱部材47(フランジ47b)と第1部分9aとの間、回路基板10と第1部分9aとの間、並びに、第4放熱部材48(フランジ48b)と第1部分9aとの間に機械的干渉が生じることなく、第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とは、第1部分9aに向けて押圧され得る。第3磁性コア部材43から筐体9の第1部分9aへの放熱と、第4磁性コア部材44から筐体9の第1部分9aへの放熱とが促進される。電力変換装置1cの動作中における第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1cの電力変換効率が向上され得る。
実施の形態4.
図25から図27を参照して、実施の形態4に係る電力変換装置1dを説明する。本実施の形態の電力変換装置1dは、実施の形態3の電力変換装置1cと同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
電力変換装置1dでは、回路基板10には、実施の形態3の開口10uに代えて、絶縁基材10sの第2側面10dまで延在する凹部10wが設けられている。凹部10wは、絶縁基材10sの第2側面10dに設けられている。凹部10wは、第1主面10aから第2主面10bまで延在しており、絶縁基材10sを貫通している。第3磁性コア部材43の側脚部43fと第4磁性コア部材44の側脚部44fとは、回路基板10の凹部10wに挿入されている。
第2押圧部46は、実施の形態2の第3締結部材49a,49bに代えて、押圧部材61と、固定部材62とを含む。押圧部材61は、回路基板10の凹部10wに配置されている。押圧部材61は、第2磁性コア8bを第1部分9aに向けて押圧している。押圧部材61は、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44の少なくとも一つを、第1部分9aに向けて押圧している。特定的には、押圧部材61は、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44の両方を、第1部分9aに向けて押圧している。押圧部材61は、固定部材62を用いて、筐体9の第2部分9b(第2支持面9e)に固定されている。固定部材62は、例えば、ねじ、ボルトまたはリベットである。
押圧部材61は、例えば、ばねである。特定的には、押圧部材61は、鉄、銅またはアルミニウムのような金属材料で作られている板ばねである。金属製のばねは、第2磁性コア8bで発生した熱を、より高い熱伝導率で、筐体9の第2部分9bに放散させ得る。第2磁性コア8bから筐体9の第2部分9bへの放熱が促進される。電力変換装置1dの動作中における第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1dの電力変換効率が向上され得る。
回路基板10の孔10j,10k、並びに、回路基板10に設けられている凹部10t,10w及び開口10vは、第2磁性コア8bの製造誤差を吸収するように形成されている。第2結合部材(52a,52b,53a,53b)によって一体化されており、かつ、第3磁性コア部材43と第4磁性コア部材44とを含む組立体ユニットの回路基板10に対する相対位置は、第11面43aと第13面43bとが互いに離間している方向(x方向)において、調整可能である。第2磁性コア8bの製造誤差により、第2磁性コア8bのサイズにばらつきがあっても、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、押圧部材61を用いて、確実に、第1部分9aに熱的に接続され得る。
本実施の形態の電力変換装置1dは、実施の形態3の電力変換装置1cの効果と同様の以下の効果を奏する。
本実施の形態の電力変換装置1dでは、第2押圧部46は押圧部材61を含む。押圧部材61は、第2磁性コア8bを第1部分9aに向けて押圧している。そのため、第2磁性コア8bの製造誤差により、第2磁性コア8bのサイズにばらつきがあっても、第3磁性コア部材43及び第4磁性コア部材44は、確実に、第1部分9aに熱的に接続され得る。電力変換装置1dの動作中における第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第2磁性コア8bにおける損失が低減される。電力変換装置1dの電力変換効率が向上され得る。電力変換装置1dの出力が増加され得る。
実施の形態5.
図28を参照して、実施の形態5に係る電力変換装置1eを説明する。本実施の形態の電力変換装置1eは、実施の形態1の電力変換装置1と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
電力変換装置1eは、筐体9の内部空間を充填する熱伝導樹脂部材66をさらに備える。熱伝導樹脂部材66は、0.1W/(m・K)以上の熱伝導率を有する樹脂材料を意味する。熱伝導樹脂部材66は、例えば、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂で形成されている。第1磁性コア8aで発生した熱は、熱伝導樹脂部材66を介して、または、熱伝導樹脂部材66、第1放熱部材17及び第2放熱部材18を介して、より高い熱伝導率で、筐体9に放散され得る。電力変換装置1eの動作中における第1磁性コア8aの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8aにおける損失が低減される。電力変換装置1eの電力変換効率が向上され得る。
本実施の形態の変形例では、実施の形態2から実施の形態4の電力変換装置1b,1c,1dのいずれかに熱伝導樹脂部材66を適用してもよい。この変形例では、第1磁性コア8aで発生した熱及び第2磁性コア8bで発生した熱は、熱伝導樹脂部材66を介して、または、熱伝導樹脂部材66、第1放熱部材17、第2放熱部材18、第3放熱部材47及び第4放熱部材48を介して、より高い熱伝導率で、筐体9に放散され得る。変形例の電力変換装置の動作中における第1磁性コア8aの最高温度及び第2磁性コア8bの最高温度を低くすることができる。第1磁性コア8a及び第2磁性コア8bにおける損失が低減される。変形例の電力変換装置の電力変換効率が向上され得る。
今回開示された実施の形態1-5及びそれらの変形例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。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態1-5の少なくとも2つを組み合わせてもよい。本発明の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、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が含まれることを意図される。
1,1b,1c,1d,1e 電力変換装置、3 スイッチング素子、4 トランス、4a 一次側コイル導体、4b 磁性コア、4c 二次側コイル導体、5 ダイオード、6 平滑リアクトル、7 平滑コンデンサ、8a 第1磁性コア、8b 第2磁性コア、9 筐体、9a 第1部分、9b 第2部分、9c 壁、9d 第1支持面、9e 第2支持面、10 回路基板、10a 第1主面、10b 第2主面、10c 第1側面、10d 第2側面、10e,10f,10p,10t,10w 凹部、10g,10q,10r,10u,10v 開口、10h,10i,10j,10k 孔、10s 絶縁基材、11,12 コイル導体、13 第1磁性コア部材、13a 第1面、13b 第3面、13c 第5面、13d 第6面、13e,13f 側脚部、13g 中央脚部、14 第2磁性コア部材、14a 第2面、14b 第4面、14c 第7面、14d 第8面、14e,14f 側脚部、14g 中央脚部、15a,15b,15c 非磁性スペーサ、16 第1押圧部、17 第1放熱部材、17a 基部、17b,17c フランジ、17h,17i,17j,17k 孔、18 第2放熱部材、18a 基部、18b,18c フランジ、18h,18i,18j,18k 孔、19a,19b 第1締結部材、20a,20b 第2締結部材、22a,23a ボルト、22b,23b ナット、30 固定部材、31 固定板、31a,31b 孔、32,33 ねじ、41 第2コイル導体、43 第3磁性コア部材、43a 第11面、43b 第13面、43c 第15面、43d 第16面、43e,43f 側脚部、43g 中央脚部、44 第4磁性コア部材、44a 第12面、44b 第14面、44c 第17面、44d 第18面、44e,44f 側脚部、44g 中央脚部、46 第2押圧部、47 第3放熱部材、47a 基部、47b,47c フランジ、48 第4放熱部材、48a 基部、48b,48c フランジ、49a,49b 第3締結部材、52a,53a ボルト、52b,53b ナット、61 押圧部材、62 固定部材、66 熱伝導樹脂部材。

Claims (18)

  1. 絶縁基材と、第1コイル導体とを含む回路基板を備え、前記絶縁基材は、第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、第1側面と、前記第1側面とは反対側の第2側面とを含み、前記第1側面と前記第2側面とは、各々、前記第1主面と前記第2主面とを接続しており、前記第1コイル導体は、前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一つに設けられており、さらに、
    第1磁性コア部材と、第2磁性コア部材とを含む第1磁性コアと、
    前記回路基板及び前記第1磁性コアを収容する筐体と
    第1押圧部とを備え、
    前記第1コイル導体は、前記第1磁性コアの一部を囲むように延在しており、
    前記筐体は、第1部分を含み、
    前記第1側面は、前記第1部分に対向しており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材は、ともに、前記第1部分に熱的に接続されており
    前記第1押圧部によって、前記第1部分は、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材に向けて押圧されて、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材に熱的に接続されている、電力変換装置。
  2. 前記第1磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第1面を含み、
    前記第2磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第2面を含み、
    前記第1面及び前記第2面は、前記回路基板の前記第1側面よりも、前記第1部分に向けて突出している、請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 前記第1押圧部は、第1放熱部材と、第2放熱部材と、第1締結部材とを含み、
    前記第1放熱部材は、前記第1磁性コア部材に熱的に接続されており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第2放熱部材は、前記第2磁性コア部材に熱的に接続されており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第1締結部材は、前記第1放熱部材及び前記第2放熱部材を前記第1部分に締結している、請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  4. 前記筐体は、前記第1部分に対向する第2部分をさらに含み、
    前記第2側面は、前記第2部分に対向しており、かつ、前記第2部分から離間されており、
    前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材は、ともに、前記第2部分にさらに熱的に接続されている、請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  5. 前記第1磁性コア部材は、前記第2部分に対向する第3面を含み、
    前記第2磁性コア部材は、前記第2部分に対向する第4面を含み、
    前記第3面及び前記第4面は、前記回路基板の前記第2側面よりも、前記第2部分に向けて突出している、請求項に記載の電力変換装置。
  6. 前記第1部分は、前記第2部分よりも大きな熱コンダクタンスを有している、請求項または請求項に記載の電力変換装置。
  7. 前記第1部分と前記第2部分とは、互いに同じ材料で構成されており、
    前記第1部分は、前記第2部分よりも大きな厚さを有している、請求項に記載の電力変換装置。
  8. 記第1押圧部によって、前記第2部分は、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材に向けて押圧されて、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材に熱的に接続されている、請求項から請求項のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  9. 前記第1押圧部は、第1放熱部材と、第2放熱部材と、第1締結部材と、第2締結部材とを含み、
    前記第1放熱部材は、前記第1磁性コア部材に熱的に接続されており、かつ、前記第1部分と前記第2部分とから離間されており、
    前記第2放熱部材は、前記第2磁性コア部材に熱的に接続されており、かつ、前記第1部分と前記第2部分とから離間されており、
    前記第1締結部材は、前記第1放熱部材及び前記第2放熱部材を前記第1部分に締結しており、
    前記第2締結部材は、前記第1放熱部材及び前記第2放熱部材を前記第2部分に締結している、請求項に記載の電力変換装置。
  10. 前記第1磁性コア部材と前記回路基板と前記第2磁性コア部材とを結合する結合部材をさらに備える、請求項1から請求項3及び請求項から請求項のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  11. 前記第1放熱部材と前記第1磁性コア部材と前記回路基板と前記第2磁性コア部材と前記第2放熱部材とを結合する結合部材をさらに備える、請求項または請求項に記載の電力変換装置。
  12. 絶縁基材と、第1コイル導体とを含む回路基板を備え、前記絶縁基材は、第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、第1側面と、前記第1側面とは反対側の第2側面とを含み、前記第1側面と前記第2側面とは、各々、前記第1主面と前記第2主面とを接続しており、前記第1コイル導体は、前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一つに設けられており、さらに、
    第1磁性コア部材と、第2磁性コア部材とを含む第1磁性コアと、
    第3磁性コア部材と、第4磁性コア部材とを含む第2磁性コアと
    前記回路基板と前記第1磁性コアと前記第2磁性コアとを収容する筐体とを備え、
    前記第1コイル導体は、前記第1磁性コアの一部を囲むように延在しており、
    前記筐体は、第1部分を含み、
    前記第1側面は、前記第1部分に対向しており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材は、ともに、前記第1部分に熱的に接続されており、
    前記第3磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第5面と、前記第5面とは反対側の第7面とを含み、
    前記第4磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第6面と、前記第6面とは反対側の第8面とを含み、
    前記第3磁性コア部材と前記第4磁性コア部材とは、各々、前記第5面と前記第7面とが互いに離間している方向において、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材の各々よりも小さなサイズを有しており、
    前記回路基板は、第2コイル導体をさらに含み、前記第2コイル導体は、前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一つに設けられており、
    前記第2コイル導体は、前記第2磁性コアの一部を囲むように延在しており、
    前記第3磁性コア部材及び前記第4磁性コア部材は、ともに、前記第1部分に熱的に接続されている、電力変換装置。
  13. 第3磁性コア部材と、第4磁性コア部材とを含む第2磁性コアとをさらに備え、
    前記第3磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第5面と、前記第5面とは反対側の第7面とを含み、
    前記第4磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第6面と、前記第6面とは反対側の第8面とを含み、
    前記第3磁性コア部材と前記第4磁性コア部材とは、各々、前記第5面と前記第7面とが互いに離間している方向において、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材の各々よりも小さなサイズを有しており、
    前記回路基板は、第2コイル導体をさらに含み、前記第2コイル導体は、前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一つに設けられており、
    前記第2コイル導体は、前記第2磁性コアの一部を囲むように延在しており、
    前記第1押圧部によって、前記第3磁性コア部材及び前記第4磁性コア部材は、ともに、前記第1部分に向けて押圧されて、前記第1部分に熱的に接続されている、請求項、請求項、請求項、請求項及び請求項11のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  14. 絶縁基材と、第1コイル導体とを含む回路基板を備え、前記絶縁基材は、第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、第1側面と、前記第1側面とは反対側の第2側面とを含み、前記第1側面と前記第2側面とは、各々、前記第1主面と前記第2主面とを接続しており、前記第1コイル導体は、前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一つに設けられており、さらに、
    第1磁性コア部材と、第2磁性コア部材とを含む第1磁性コアと、
    第3磁性コア部材と、第4磁性コア部材とを含む第2磁性コアと、
    第2押圧部と
    前記回路基板と前記第1磁性コアと前記第2磁性コアを収容する筐体とを備え、
    前記第1コイル導体は、前記第1磁性コアの一部を囲むように延在しており、
    前記筐体は、第1部分を含み、
    前記第1側面は、前記第1部分に対向しており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材は、ともに、前記第1部分に熱的に接続されており、
    前記回路基板は、第2コイル導体をさらに含み、前記第2コイル導体は、前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一つに設けられており、
    前記第2コイル導体は、前記第2磁性コアの一部を囲むように延在しており、
    前記第3磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第5面と、前記第5面とは反対側の第7面とを含み、
    前記第4磁性コア部材は、前記第1部分に対向する第6面と、前記第6面とは反対側の第8面とを含み、
    前記第3磁性コア部材と前記第4磁性コア部材とは、各々、前記第5面と前記第7面とが互いに離間している方向において、前記第1磁性コア部材及び前記第2磁性コア部材の各々よりも小さなサイズを有しており、
    前記方向における、前記回路基板に対する前記第2磁性コアの相対位置は調整可能であり、
    前記第2押圧部によって、前記第2磁性コアは前記第1部分に向けて押圧されて、前記第3磁性コア部材及び前記第4磁性コア部材は、ともに、前記第1部分に熱的に接続されている、電力変換装置。
  15. 前記第2押圧部は、第3放熱部材と、第4放熱部材と、第3締結部材とを含み、
    前記第3放熱部材は、前記第3磁性コア部材に熱的に接続されており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第4放熱部材は、前記第4磁性コア部材に熱的に接続されており、かつ、前記第1部分から離間されており、
    前記第3締結部材は、前記第3放熱部材及び前記第4放熱部材を前記第1部分に締結している、請求項14に記載の電力変換装置。
  16. 前記第2押圧部は、押圧部材を含み、
    前記押圧部材は、前記第2磁性コアを前記第1部分に向けて押圧している、請求項14に記載の電力変換装置。
  17. 前記第5面及び前記第6面は、前記回路基板の前記第1側面よりも、前記第1部分に向けて突出している、請求項12から請求項16のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  18. 前記筐体の内部空間を充填する熱伝導樹脂部材をさらに備える、請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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