JP7305044B2

JP7305044B2 - 電力回路装置

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Publication number: JP7305044B2
Application number: JP2022524408A
Authority: JP
Inventors: 直樹瀧川; 隆熊谷; 健太藤井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2041-05-12
Also published as: JPWO2021235288A1; WO2021235288A1

Description

本開示は、電力回路装置に関する。

特許文献１（特開２０１３－５１２５８号公報）に記載されているトランス装置は、２枚の印刷配線基板（以下においては、それぞれ「第１印刷配線基板」及び「第２印刷配線基板」とする）と、複数のトランスとを有している。

第１印刷配線基板及び第２印刷配線基板は、間隔を空けて対向配置されている。複数のトランスは、第１印刷配線基板と第２印刷配線基板との間において、マトリクス状に配列されている。行方向において隣り合う２つのトランスの列の間の間隔は、列方向に沿って一定となっている。

特開２０１３－５１２５８号公報

特許文献１に記載されているトランス装置においては、列方向における一方側から列方向における他方側に向かって冷却風が供給される際、トランスに供給される冷却風は、当該トランスよりも列方向における一方側にある別のトランスにより遮られやすいため、当該冷却風により冷却されがたい。すなわち、特許文献１に記載されているトランス装置においては、各々のトランスが均一に冷却されがたい。

本開示は、各々のトランスに対する冷却の均一性を高めることが可能な電力回路装置を提供するものである。

本開示の電力回路装置は、第１方向において互いに間隔を空けて対向配置されている第１基板及び第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置されており、かつ、第１方向に直交している第２方向に対して傾斜している第１列をなすように配列されている複数の第１トランスとを備える。

本開示の電力回路装置によると、各々のトランスに対する冷却の均一性を高めることが可能となる。

電力回路装置１００の回路図である。電力回路装置１００の分解斜視図である。電力回路装置１００の斜視図である。第２基板５０を透過表示させた電力回路装置１００の斜視図である。電力回路装置１００の平面図である。第１変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。第２変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。第３変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。第４変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。第３方向ＤＲ３に沿って見た際の電力回路装置１００の側面図である。第２方向ＤＲ２に沿って見た際の電力回路装置１００の側面図である。電力回路装置２００の平面図である。電力回路装置３００の平面図である。電力回路装置４００の平面図である。電力回路装置５００の斜視図である。電力回路装置５００の平面図である。電力回路装置５００の断面図である。

本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る電力回路装置（以下においては、「電力回路装置１００」とする）の構成を説明する。

図１は、電力回路装置１００の回路図である。図１に示されるように、電力回路装置１００は、一次側回路１０と、二次側回路２０と、トランス３０とを有している。電力回路装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成している。

一次側回路１０は、接地端子１１と、入力端子１２と、入力側スイッチング素子１３ａと、入力側スイッチング素子１３ｂと、入力側スイッチング素子１３ｃと、入力側スイッチング素子１３ｄと、入力コンデンサ１４とを有している。

接地端子１１は、接地されている。入力端子１２には、電力回路装置１００の入力電圧Ｖ_ｉｎが印加される。

入力側スイッチング素子１３ａ、入力側スイッチング素子１３ｂ、入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Field Effect Transistor）である。入力側スイッチング素子１３ａ、入力側スイッチング素子１３ｂ、入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。

入力側スイッチング素子１３ａ、入力側スイッチング素子１３ｂ、入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄは、例えばシリコン（Ｓｉ）の基板に形成されている。入力側スイッチング素子１３ａ、入力側スイッチング素子１３ｂ、入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄは、炭化珪素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）の基板に形成されていてもよい。

入力側スイッチング素子１３ａ、入力側スイッチング素子１３ｂ、入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄの各々は、ドレインと、ソースと、ゲートとを有している。

入力側スイッチング素子１３ａのドレインは、入力端子１２に接続されている。入力側スイッチング素子１３ｂのドレインは、入力側スイッチング素子１３ａのソースに接続されている。入力側スイッチング素子１３ｂのソースは、接地端子１１に接続されている。

入力側スイッチング素子１３ｃのドレインは、入力端子１２に接続されている。入力側スイッチング素子１３ｄのドレインは、入力側スイッチング素子１３ｃのソースに接続されている。入力側スイッチング素子１３ｄのソースは、接地端子１１に接続されている。

入力側スイッチング素子１３ａ、入力側スイッチング素子１３ｂ、入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄのゲートは、制御回路（図示せず）に接続される。

入力コンデンサ１４は、入力側スイッチング素子１３ａ及び入力側スイッチング素子１３ｂ（入力側スイッチング素子１３ｃ及び入力側スイッチング素子１３ｄ）と並列になるように、接地端子１１と入力端子１２とに接続されている。

二次側回路２０は、グランド端子２１と、出力端子２２と、出力側整流素子２３ａと、出力側整流素子２３ｂと、出力側整流素子２３ｃと、出力側整流素子２３ｄと、出力コンデンサ２４とを有している。

グランド端子２１は、グランドされている。出力端子２２からは、電力回路装置１００の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが出力される。

出力側整流素子２３ａ、出力側整流素子２３ｂ、出力側整流素子２３ｃ及び出力側整流素子２３ｄは、例えばショットキーバリアダイオードである。出力側整流素子２３ａ、出力側整流素子２３ｂ、出力側整流素子２３ｃ及び出力側整流素子２３ｄは、例えばシリコン、炭化珪素又は窒化ガリウムの基板に形成されている。

出力側整流素子２３ａ、出力側整流素子２３ｂ、出力側整流素子２３ｃ及び出力側整流素子２３ｄは、カソードと、アノードとを有している。出力側整流素子２３ａのカソードは、出力端子２２に接続されている。出力側整流素子２３ｂのカソードは、出力側整流素子２３ａのアノードに接続されている。出力側整流素子２３ｂのアノードは、グランド端子２１に接続されている。出力側整流素子２３ｃのカソードは、出力端子２２に接続されている。出力側整流素子２３ｄのカソードは、出力側整流素子２３ｃのアノードに接続されている。出力側整流素子２３ｄのアノードは、グランド端子２１に接続されている。

出力コンデンサ２４は、出力側整流素子２３ａ及び出力側整流素子２３ｂ（出力側整流素子２３ｃ及び出力側整流素子２３ｄ）と並列になるように、グランド端子２１と出力端子２２とに接続されている。

トランス３０は、等価回路として１つのトランスと見做せる複数のトランスにより構成されている。トランス３０は、例えば、トランス３１ａ～トランス３１ｅと、トランス３２ａ～トランス３２ｅと、トランス３３ａ～トランス３３ｅと、トランス３４ａ～トランス３４ｅと、トランス３５ａ～トランス３５ｅと、トランス３６ａ～トランス３６ｅとにより構成されている。

トランス３１ａは、一次側コイル３７ａと、二次側コイル３７ｂと、コア３８とを有している。一次側コイル３７ａと二次側コイル３７ｂとは、コア３８により磁気結合されている。

一次側コイル３７ａ及び二次側コイル３７ｂは、導電性材料（例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銅合金、ニッケル（Ｎｉ）合金、金合金、銀（Ａｇ）合金等の金属材料）により形成されている巻線である。

コア３８は、例えばマンガン（Ｍｎ）－亜鉛（Ｚｎ）系フェライト、ニッケル－亜鉛系フェライト等のフェライトコア、アモルファスコア又はアイアンダストコアである。一次側コイル３７ａ及び二次側コイル３７ｂは、コア３８に形成されている穴の中を通っている。コア３８は、ＥＩ型コアであってもよい。コア３８は、ＥＥ型コア、Ｕ型コア、ＥＥＲ型コア又はＥＲ型コアであってもよい。

トランス３１ａは、外鉄形のプレーナトランスであってもよい。トランス３１ａが外鉄形のプレーナトランスである場合、トランス３１ａの放熱性が向上する。トランス３１ａは、トロイダルコアを用いたトランスであってもよい。トランス３１ａがトロイダルコアを用いたトランスである場合、コア３８の放熱性が向上する。

トランス３１ｂ～トランス３１ｅ、トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ、トランス３５ａ～トランス３５ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅの各々は、例えば、トランス３１ａと同様の構成を有している。

トランス３１ａ～トランス３１ｅの一次側コイル３７ａの一方端は、入力側スイッチング素子１３ａのソース及び入力側スイッチング素子１３ｂのドレインに接続されている。トランス３１ａ～トランス３１ｅの一次側コイル３７ａの他方端は、それぞれ、トランス３２ａ～トランス３２ｅの一次側コイル３７ａの一方端に接続されている。トランス３２ａ～トランス３２ｅの一次側コイル３７ａの他方端は、それぞれ、トランス３３ａ～トランス３３ｅの一次側コイル３７ａの一方端に接続されている。

トランス３３ａ～トランス３３ｅの一次側コイル３７ａの他方端は、それぞれ、トランス３４ａ～トランス３４ｅの一次側コイル３７ａの一方端に接続されている。トランス３４ａ～トランス３４ｅの一次側コイル３７ａの他方端は、それぞれ、トランス３５ａ～トランス３５ｅの一次側コイル３７ａの一方端に接続されている。

トランス３５ａ～トランス３５ｅの一次側コイル３７ａの他方端は、それぞれ、トランス３６ａ～トランス３６ｅの一次側コイル３７ａの一方端に接続されている。トランス３６ａ～トランス３６ｅの一次側コイル３７ａの他方端は、入力側スイッチング素子１３ｃのソース及び入力側スイッチング素子１３ｄのドレインに接続されている。

トランス３１ａ～トランス３１ｅの二次側コイル３７ｂの一方端は、出力側整流素子２３ａのアノード及び出力側整流素子２３ｂのカソードに接続されている。トランス３１ａ～トランス３１ｅの二次側コイル３７ｂの他方端は、それぞれ、トランス３２ａ～トランス３２ｅの二次側コイル３７ｂの一方端に接続されている。トランス３２ａ～トランス３２ｅの二次側コイル３７ｂの他方端は、それぞれ、トランス３３ａ～トランス３３ｅの二次側コイル３７ｂの一方端に接続されている。

トランス３３ａ～トランス３３ｅの二次側コイル３７ｂの他方端は、それぞれ、トランス３４ａ～トランス３４ａの二次側コイル３７ｂの一方端に接続されている。トランス３４ａ～トランス３４ｅの二次側コイル３７ｂの他方端は、それぞれ、トランス３５ａ～トランス３５ｅの二次側コイル３７ｂの一方端に接続されている。

トランス３５ａ～トランス３５ｅの二次側コイル３７ｂの他方端は、それぞれ、トランス３６ａ～トランス３６ｅの二次側コイル３７ｂの一方端に接続されている。トランス３６ａ～トランス３６ｅの二次側コイル３７ｂの他方端は、出力側整流素子２３ｃのアノード及び出力側整流素子２３ｄのカソードに接続されている。

図２Ａは、電力回路装置１００の分解斜視図である。図２Ａ中において、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力端子２２及び出力コンデンサ２４は、点線により示されている。図２Ｂは、電力回路装置１００の斜視図である。図２Ｃは、第２基板５０を透過表示させた電力回路装置１００の斜視図である。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、電力回路装置１００は、第１基板４０と、第２基板５０とをさらに有している。

第１基板４０は、第１面４０ａと、第２面４０ｂとを有している。第１面４０ａ及び第２面４０ｂは、第１基板４０の主面である。第２面４０ｂは、第１面４０ａの反対面である。第２基板５０は、第１面５０ａと、第２面５０ｂとを有している。第１面５０ａ及び第２面５０ｂは、第２基板５０の主面である。第２面５０ｂは、第１面５０ａの反対面である。第１基板４０及び第２基板５０は、第１面４０ａと第２面５０ｂとが互いに対向するように、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて配置されている。

接地端子１１（図２Ａ～図２Ｃ中において図示せず）、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ及び入力コンデンサ１４は、第１面４０ａ上に配置されている。グランド端子２１（図２Ａ～図２Ｃ中において図示せず）、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ及び出力コンデンサ２４は、第２面５０ｂ上に配置されている。

トランス３０（トランス３１ａ～トランス３１ｅ、トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ、トランス３５ａ～トランス３５ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅ）は、第１基板４０と第２基板５０との間（より具体的には、第１面４０ａと第２面５０ｂとの間）に配置されている。

図３Ａは、電力回路装置１００の平面図である。図３Ａ中においては、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及び第２基板５０の図示が省略されている。図３Ａに示されるように、トランス３１ａ～トランス３１ｅは、第２方向ＤＲ２に対して傾斜している列（以下においては、「第１列Ｌ１」とする）をなすように配列されている。

トランス３２ａ～トランス３２ｅは、第２方向ＤＲ２に対して傾斜している列（以下においては、「第２列Ｌ２」とする）をなすように配列されている。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に直交している方向である。

トランス３１ａ～トランス３１ｅは、第２方向ＤＲ２における一方側（図３Ａ中の上側に対応）から第２方向ＤＲ２における他方側（図３Ａ中の下側に対応）に向かって、この順で配列されている。トランス３２ａ～トランス３２ｅは、第２方向ＤＲ２における一方側から第２方向ＤＲ２における他方側に向かって、この順で配列されている。なお、図示されていないが、トランス３０を冷却するための冷却風は、第２方向ＤＲ２における他方側から第２方向ＤＲ２における一方側へと送風される。

トランス３１ａ～トランス３１ｅは、第３方向ＤＲ３において、トランス３２ａ～トランス３２ｅとそれぞれ間隔を空けて対向配置されている。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交している方向である。

第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｂとトランス３２ｂとの間の間隔は、第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ａとトランス３２ａとの間の間隔よりも広い。第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｃとトランス３２ｃとの間の間隔は、第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｂとトランス３２ｂとの間の間隔よりも広い。

第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｄとトランス３２ｄとの間の間隔は、第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｃとトランス３２ｃとの間の間隔よりも広い。第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｅとトランス３２ｅとの間の間隔は、第３方向ＤＲ３におけるトランス３１ｄとトランス３２ｄとの間の間隔よりも広い。

このことを別の観点から言えば、第３方向ＤＲ３における第１列Ｌ１と第２列Ｌ２との間の間隔は、第２方向ＤＲ２における一方側から第２方向ＤＲ２における他方側に向かうにしたがって、拡がっている。すなわち、第３方向ＤＲ３における第１列Ｌ１と第２列Ｌ２との間の間隔は、冷却風の発生源に近づくにつれて、拡がっている。

トランス３３ａ～トランス３３ｅ及びトランス３５ａ～トランス３５ｅは、それぞれ第１列Ｌ１をなすように配列されている。また、トランス３４ａ～トランス３４ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅは、それぞれ第２列Ｌ２をなすように配列されている。

図３Ｂは、第１変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。図３Ｃは、第２変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。図３Ｂ及び図３Ｃ中において、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及び第２基板５０の図示が省略されている。図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、第１列Ｌ１及び第２列Ｌ２は、平面視において、直線状でなくてもよい。

このことを別の観点から言えば、隣り合う２つの第１列Ｌ１に属する（第２列Ｌ２に属する）トランスの間の第３方向ＤＲ３における間隔が、第２方向ＤＲ２における一方側から第２方向ＤＲ２における他方側に向かうにしたがって、小さくなっていてもよく（図３Ｂ参照）、大きくなっていてもよい（図３Ｃ参照）。

図３Ｄは、第３変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。図３Ｅは、第４変形例に係る電力回路装置１００の平面図である。図３Ｄ及び図３Ｅ中において、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及び第２基板５０の図示が省略されている。図３Ｄ及び図３Ｅに示されるように、第１列Ｌ１及び第２列Ｌ２は、同一方向に傾斜していてもよい。この場合、第３方向ＤＲ３における第１列Ｌ１と第２列Ｌ２との間の間隔は、第２方向ＤＲ２における一方側から第２方向ＤＲ２における他方側に向かうにしたがって拡がっていない。

図示されていないが、第１基板４０及び第２基板５０には、配線が形成されている。この配線により、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及びトランス３０は、図１に示されるように接続されている。一次側回路１０の配線は、第１基板４０に形成されている。二次側回路２０の配線は、第２基板５０に形成されている。なお、第１基板４０及び第２基板５０には、上記の配線が形成されていない箇所において、グランドパターンとして、べたパターン（大面積を塗りつぶすような銅箔パターン）が形成されていてもよい。

図４Ａは、第３方向ＤＲ３に沿って見た際の電力回路装置１００の側面図である。図４Ｂは、第２方向ＤＲ２に沿って見た際の電力回路装置１００の側面図である。図４Ａに示されるように、第３方向ＤＲ３に沿って電力回路装置１００を見ると、第２列Ｌ２に属するトランス（トランス３２ａ～トランス３２ｅ）は、それぞれ、第１列Ｌ１に属するトランス（トランス３１ａ～トランス３１ｅ）に重なる位置にある。他方で、図４Ｂに示されるように、第２方向ＤＲ２に沿って電力回路装置１００を見ると、第１列Ｌ１に属するトランスの各々は互いにずれた位置にあり、第２列Ｌ２に属するトランスの各々は互いにずれた位置にある。このことを別の観点から言えば、第２方向ＤＲ２は、第１列Ｌ１（第２列Ｌ２）に属するトランスの各々が互いにずれて見える方向であり、第３方向ＤＲ３は第２列Ｌ２に属するトランスが第１列Ｌ１に属するトランスに重なって見える方向である。

上記において、電力回路装置１００の例として、ＤＣ／ＤＣコンバータを説明したが、電力回路装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータに限られない。電力回路装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ以外のトランスを含む回路装置であってもよい。また、トランス３０における上記の行段数及び列段数は、例示である。

以下に、電力回路装置１００の効果を、比較例に係る電力回路装置（以下「電力回路装置２００」とする）と対比しながら説明する。

電力回路装置２００は、一次側回路１０と、二次側回路２０と、トランス３０と、第１基板４０と、第２基板５０とを有している。この点に関して、電力回路装置２００の構成は、電力回路装置１００の構成と共通している。

図５は、電力回路装置２００の平面図である。図５中においては、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及び第２基板５０の図示が省略されている。図５に示されるように、トランス３１ａ～トランス３１ｅは、第２方向ＤＲ２に沿う列（以下においては、「第３列Ｌ３」という）をなすように配列されている。

トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ、トランス３５ａ～トランス３５ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅは、それぞれ、第３列Ｌ３をなすように配列されている。この点に関して、電力回路装置２００の構成は、電力回路装置１００の構成と異なっている。

電力回路装置２００では、トランス３１ａ～トランス３１ｅ、トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ、トランス３５ａ～トランス３５ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅがそれぞれ第２方向ＤＲ２に沿う第３列Ｌ３をなすように配列されているため、トランスに供給される冷却風が当該トランスよりも第２方向ＤＲ２における他方側にある（つまり、当該トランスよりも冷却風の発生源に近い位置にある）他のトランスにより妨げられやすい。その結果、第２方向ＤＲ２における一方側にあるトランスほど、冷却風による冷却効果が小さくなる。

他方で、電力回路装置１００では、第１列Ｌ１及び第２列Ｌ２が第２方向ＤＲ２に対して傾斜しているとともに、第３方向ＤＲ３における第１列Ｌ１と第２列Ｌ２との間の間隔が第２方向ＤＲ２における一方側から第２方向ＤＲ２における他方側に向かって拡がっているため、第１列Ｌ１（第２列Ｌ２）に含まれるトランスに供給される冷却風は、第１列Ｌ１に含まれ、かつ当該トランスよりも第２方向ＤＲ２における他方側に位置する他のトランスにより妨げられにくい。

なお、第３変形例及び第４変形例に係る電力回路装置１００においては、第３方向ＤＲ３における第１列Ｌ１と第２列Ｌ２との間の間隔が第２方向ＤＲ２における一方側から第２方向ＤＲ２における他方側に向かって拡がっていないが、第１列Ｌ１（第２列Ｌ２）が第２方向ＤＲ２に対して傾斜しているため、第１列Ｌ１（第２列Ｌ２）に含まれるトランスに供給される冷却風は、第１列Ｌ１に含まれ、かつ当該トランスよりも第２方向ＤＲ２における他方側に位置する他のトランスにより妨げられにくい。

このように、電力回路装置１００によると、各々のトランスに対する冷却の均一性を高めることが可能となる。また、各々のトランスに対する冷却の均一性が高められる結果、電力回路装置１００をさらに小型化すること及びさらに高温で動作させることが可能となる。

電力回路装置１００においては、トランス３０が第１基板４０と第２基板５０とに挟み込まれているため、第１基板４０及び第２基板５０がダクトとして機能する。その結果、冷却風を散逸させることなくトランス３０に供給することができる。電力回路装置１００は、トランス３０が第１基板４０と第２基板５０に挟み込まれた構造を有しているため、装置の強度を高めることができる。

電力回路装置１００を１枚の基板に実装する場合、１枚の基板に一次側回路１０の配線と二次側回路２０の配線が混在することになる。その結果、基板面積が増大してしまう。しかしながら、電力回路装置１００においては、一次側回路１０の配線及び二次側回路２０の配線をそれぞれ第１基板４０及び第２基板５０に形成しているため、各々の基板の面積を縮小することができ、装置の小型化が可能となる。また、電力回路装置１００においては、一次側回路１０の配線及び二次側回路２０の配線がそれぞれ第１基板４０及び第２基板５０に形成されている結果、配線が簡易になり、配線インピーダンスに起因したノイズを低減することができる。

第１基板４０及び第２基板５０にグランドパターンとしてべたパターン（大面積を塗りつぶすような銅箔パターン）が形成されている場合、当該べたパターンが電力回路を挟み込むことにより電磁シールドとして機能するため、外部に放出するノイズ量及び外部から受けるノイズ量を低減することができ、電力回路装置１００の耐ノイズ性が向上する。また、この場合、第１基板４０及び第２基板５０を生産する上で消費されるエッチング液の量を低減することができるため、生産コストを低下させることが可能となる。

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る電力回路装置（以下においては、「電力回路装置３００」とする）の構成を説明する。ここでは、電力回路装置１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

電力回路装置３００は、一次側回路１０と、二次側回路２０と、トランス３０と、第１基板４０と、第２基板５０とを有している。トランス３１ａ～トランス３１ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ及びトランス３５ａ～トランス３５ｅは、それぞれ第１列Ｌ１をなすように配列されている。トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅは、それぞれ第２列Ｌ２をなすように配列されている。これらの点に関して、電力回路装置３００の構成は、電力回路装置１００の構成と共通している。

図６は、電力回路装置３００の平面図である。図６中においては、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及び第２基板５０の図示が省略されている。図６に示されるように、隣り合う２つのトランスの間の第２方向ＤＲ２における間隔は、第２方向ＤＲ２における他方側から第２方向ＤＲ２における一方側に向かうにしたがって、拡がっている。すなわち、隣り合う２つのトランスの間の第２方向ＤＲ２における間隔は、冷却風の発生源から遠ざかるにつれて、拡がっている。この点に関して、電力回路装置３００の構成は、電力回路装置１００の構成と異なっている。

以下に、電力回路装置３００の効果を説明する。ここでは、電力回路装置１００の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

電力回路装置３００においては、隣り合う２つのトランスの第２方向ＤＲ２における間の間隔が冷却風の発生源から遠ざかるにつれて拡がっているため、冷却風の発生源から遠ざかるほど、冷却風が通り抜けることのできる経路が広くなっている。そのため、電力回路装置３００においては、冷却風の発生源から離れた位置にあるトランスに冷却風をさらに供給しやすくなるため、各々のトランスに対する冷却の均一性をさらに高めることが可能となる。

（第３実施形態）
以下に、第３実施形態に係る電力回路装置（以下においては、「電力回路装置４００」とする）の構成を説明する。ここでは、電力回路装置１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

電力回路装置４００は、一次側回路１０と、二次側回路２０と、トランス３０と、第１基板４０と、第２基板５０とを有している。トランス３１ａ～トランス３１ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ及びトランス３５ａ～トランス３５ｅは、それぞれ第１列Ｌ１をなすように配列されている。トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅは、それぞれ第２列Ｌ２をなすように配列されている。これらの点に関して、電力回路装置４００の構成は、電力回路装置１００の構成と共通している。

図７は、電力回路装置４００の平面図である。図７中においては、入力端子１２、入力側スイッチング素子１３ａ～入力側スイッチング素子１３ｄ、入力コンデンサ１４、グランド端子２１、出力端子２２、出力側整流素子２３ａ～出力側整流素子２３ｄ、出力コンデンサ２４及び第２基板５０の図示が省略されている。

図７に示されるように、トランス３０に含まれる各々のトランスは、側面３９を有している。トランス３０に含まれる各々のトランスは、側面３９が第２方向ＤＲ２に対して傾斜するように配置されている。すなわち、トランス３０に含まれる各々のトランスは、側面３９が冷却風の方向に対して傾斜するように配置されている。この点に関して、電力回路装置４００の構成は、電力回路装置１００の構成と異なっている。

以下に、電力回路装置４００の効果を説明する。ここでは、電力回路装置１００の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

電力回路装置４００においては、側面３９が冷却風の方向に対して傾斜しているため、側面３９と冷却風とが衝突した際に、乱流が発生しにくい。その結果、電力回路装置４００によると、冷却風の発生源から離れた位置にあるトランスに冷却風をさらに供給しやすくなるため、各々のトランスに対する冷却の均一性をさらに高めることが可能となる。

（第４実施形態）
以下に、第４実施形態に係る電力回路装置（以下においては、「電力回路装置５００」とする）の構成を説明する。ここでは、電力回路装置１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

電力回路装置５００は、一次側回路１０と、二次側回路２０と、トランス３０と、第１基板４０と、第２基板５０とを有している。トランス３１ａ～トランス３１ｅ、トランス３３ａ～トランス３３ｅ及びトランス３５ａ～トランス３５ｅは、それぞれ第１列Ｌ１をなすように配列されている。トランス３２ａ～トランス３２ｅ、トランス３４ａ～トランス３４ｅ及びトランス３６ａ～トランス３６ｅは、それぞれ第２列Ｌ２をなすように配列されている。これらの点に関して、電力回路装置５００の構成は、電力回路装置１００の構成と共通している。

図８Ａは、電力回路装置５００の斜視図である。図８Ｂは、電力回路装置５００の平面図である。図８Ｃは、電力回路装置５００の断面図である。図８Ｃには、図８Ａ中及び図８Ｂ中のＶＩＩＩＣ－ＶＩＩＩＣに対応した位置における断面が示されている。図８Ｃに示されるように、第１基板４０には、第１基板４０を厚さ方向に貫通している貫通穴４０ｃが形成されている。第２基板５０には、第２基板５０を厚さ方向に貫通している貫通穴５０ｃが形成されている。貫通穴４０ｃ及び貫通穴５０ｃは、平面視において、トランス３０に含まれる各々のトランスと重なる位置に形成されている。電力回路装置５００は、さらに、樹脂部材６０と、樹脂部材７０とを有している。これらの点に関して、電力回路装置５００の構成は、電力回路装置１００の構成と異なっている。

樹脂部材６０は、第１部分６１と、第２部分６２と、第３部分６３とを有している。第１部分６１は、第１面４０ａ上にあり、かつトランス３０に含まれる各々のトランスに接している。すなわち、トランス３０に含まれる各々のトランスは、樹脂部材６０により第１基板４０に接着されていることになる。第２部分６２は、第２面４０ｂ上にある。第３部分６３は、貫通穴４０ｃ内に配置されているとともに、第１部分６１と第２部分６２とを接続している。第１部分６１及び第２部分６２における樹脂部材６０の外径は、貫通穴４０ｃの内径よりも大きい。

樹脂部材７０は、樹脂部材６０と同様の構成を有している。樹脂部材７０は、第１部分７１と、第２部分７２と、第３部分７３とを有している。第１部分７１は、第２面５０ｂ上にあり、かつトランス３０に含まれる各々のトランスに接している（トランス３０に含まれる各々のトランスは、樹脂部材７０により第２基板５０に接着されている）。第２部分７２は、第１面５０ａ上にある。第３部分７３は、貫通穴５０ｃ内に配置されているとともに、第１部分７１と第２部分７２とを接続している。第１部分７１及び第２部分７２における樹脂部材７０の外径は、貫通穴５０ｃの内径よりも大きい。

樹脂部材６０及び樹脂部材７０は、樹脂材料により形成されている。この樹脂材料は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン等である。

樹脂部材６０及び樹脂部材７０は、熱伝導性フィラーを含有しているポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等により形成されていてもよい。

以下に、電力回路装置５００の効果を説明する。ここでは、電力回路装置１００の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

電力回路装置５００では、トランス３０に含まれる各々のトランスにおいて発生した熱が、樹脂部材６０（樹脂部材７０）及び第１基板４０（第２基板５０）を介して周囲の空間へと放出されることになる。そのため、電力回路装置５００によると、放熱性能が改善される。電力回路装置５００では、トランス３０に含まれる各々のトランスが樹脂部材６０（樹脂部材７０）により第１基板４０（第２基板５０）に接着されている。そのため、電力回路装置５００によると、耐衝撃性を改善することができる。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の基本的な範囲は、上記の実施形態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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０一次側回路、１１接地端子、１２入力端子、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ入力側スイッチング素子、１４入力コンデンサ、２０二次側回路、２１グランド端子、２２出力端子、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ出力側整流素子、２４出力コンデンサ、３０トランス、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅトランス、３７ａ一次側コイル、３７ｂ二次側コイル、３８コア、３９側面、４０第１基板、４０ａ第１面、４０ｂ第２面、４０ｃ貫通穴、５０第２基板、５０ａ第１面、５０ｂ第２面、５０ｃ貫通穴、６０樹脂部材、６１第１部分、６２第２部分、６３第３部分、７０樹脂部材、７１第１部分、７２第２部分、７３第３部分、１００，２００，３００，４００，５００電力回路装置、ＤＲ１第１方向、ＤＲ２第２方向、ＤＲ３第３方向、Ｌ１第１列、Ｌ２第２列、Ｌ３第３列。

Claims

第１方向において互いに間隔を空けて対向配置されている第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されており、かつ、前記第１方向に直交している第２方向に対して傾斜している第１列をなすように配列されている複数の第１トランスと、
樹脂部材とを備え、
前記第１基板は、前記第２基板側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記第１基板には、平面視において前記第１トランスと重なる位置に貫通穴が形成されており、
前記樹脂部材は、前記第１面上にあり、かつ、前記第１トランスに接している第１部分と、前記第２面上にある第２部分と、前記貫通穴内にあり、前記第１部分と前記第２部分とを接続している第３部分とを有し、
前記第２方向に沿って冷却風が送風される、電力回路装置。
第１方向において互いに間隔を空けて対向配置されている第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されており、かつ、前記第１方向に直交している第２方向に対して傾斜している第１列をなすように配列されている複数の第１トランスと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されている複数のスイッチング素子及び複数の整流素子のいずれか一方又は両方と、
樹脂部材とを備え、
前記第１基板は、前記第２基板側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記第１基板には、平面視において前記第１トランスと重なる位置に貫通穴が形成されており、
前記樹脂部材は、前記第１面上にあり、かつ、前記第１トランスに接している第１部分と、前記第２面上にある第２部分と、前記貫通穴内にあり、前記第１部分と前記第２部分とを接続している第３部分とを有し、
前記第１トランスは、第１領域に配置されており、
前記スイッチング素子及び前記整流素子は、第２領域に配置されており、
前記第１領域及び前記第２領域は、前記第２方向に沿って並んでおり、
前記第２領域側から前記第１領域側に向かって前記第２方向に沿って冷却風が送風される、電力回路装置。
前記第１基板及び前記第２基板の各々は、べたパターンを有する、請求項１又は請求項２に記載の電力回路装置。
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されている複数のスイッチング素子及び複数の整流素子のいずれか一方又は両方をさらに備え、
前記第１トランスは、第１領域に配置されており、
前記スイッチング素子及び前記整流素子は、第２領域に配置されており、
前記第１領域及び前記第２領域は、前記第２方向に沿って並んでいる、請求項１又は請求項３に記載の電力回路装置。
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されており、かつ、前記第２方向に対して傾斜している第２列をなすように配列されている複数の第２トランスとをさらに備え、
前記第１方向及び前記第２方向に直交している第３方向における前記第１列と前記第２列との間の間隔は、前記第２方向における一方側から前記第２方向における他方側に向かうにしたがって拡がっている、請求項１に記載の電力回路装置。
前記第３方向から見たときに、前記第２トランスは、前記第１トランスに重なるように配置されており、
前記第２方向から見たときに、前記第１トランスの各々は互いにずれて配置され、前記第２トランスの各々は互いにずれて配置されている、請求項５に記載の電力回路装置。
隣り合う２つの前記第１トランスの間の前記第３方向における間隔は、前記第２方向における前記他方側から前記第２方向における前記一方側に向かうにしたがって拡がっている、請求項５又は請求項６に記載の電力回路装置。
隣り合う２つの前記第１トランスの間の前記第３方向における間隔は、前記第２方向における前記他方側から前記第２方向における前記一方側に向かうにしたがって狭まっている、請求項５又は請求項６に記載の電力回路装置。
隣り合う２つの前記第１トランスの間の前記第２方向における間隔は、前記第２方向における前記他方側から前記第２方向における前記一方側に向かうにしたがって拡がっている、請求項５～請求項８のいずれか１項に記載の電力回路装置。
前記第１トランスは、前記第２方向における前記一方側を向く側面を有し、
前記側面は、前記第２方向に対して傾斜している、請求項５～請求項９のいずれか１項に記載の電力回路装置。