JPWO2019208250A1

JPWO2019208250A1 - 電源装置

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Publication number: JPWO2019208250A1
Application number: JP2020516221A
Authority: JP
Inventors: 篤志山島; 真也木村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: US20210037675A1; CN112042092A; DE112019002133B4; US20240090183A1; US11864362B2; JP2023053038A; US11330742B2; DE112019002133T5; CN112042092B; US20220256730A1; WO2019208250A1; JP7233026B2

Abstract

電源装置は、第１発熱部品と、第１発熱部品を収容するケースと、ケース内に充填され、一面が開口された箱形状に形成され、第１発熱部品の熱をケースに伝達する樹脂材と、回路基板と、回路基板に接続される第２発熱部品と、ケース、回路基板および第２発熱部品を収容し、第１発熱部品および第２発熱部品を放熱する放熱筐体と、を備える電源装置であって、ケースの第１外面に接して配置される第１部分と、ケースの第２外面に接して配置される第２部分とを有し、ケースよりも熱伝導性の高い伝熱部材をさらに備え、第２発熱部品は、伝熱部材に接して配置されており、伝熱部材は、放熱筐体を構成する壁面に接して配置されることで、第１発熱部品および第２発熱部品を放熱する。

Description

本開示は、電源装置に関する。

近年、電気自動車等に搭載されるインバータ等に用いられる電源装置において、回路基板に実装される半導体等の電子部品の高出力化に伴い、当該電子部品における電力損失が増大する。これによって、当該電子部品が発熱しやすくなるので、当該電子部品を効率よく放熱できるかが課題となる。

例えば、特許文献１には、アルミブロック（伝熱部材）を放熱筐体内に配置することで電子部品の放熱を行う電源装置が開示されている。具体的には、当該電源装置では、伝熱部材の側壁に接触するように取り付けられた第１発熱部品（例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor））や、伝熱部材内に収容された第２発熱部品（例えば、リアクトル）を、伝熱部材に接触する放熱筐体に伝熱させて放熱する。

特開２０１７−１０８００７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、伝熱部材（アルミブロック）の熱伝導率を考慮すると、放熱性を向上させるためには、伝熱部材の側壁等を厚くする必要が生じ、ひいては伝熱部材の配置面積を確保する必要が生じる。すなわち、特許文献１に記載の構成では、装置全体の小型化の観点から一定の限界のある構成となっていた。

本開示の目的は、発熱部品の放熱性を確保しつつ、装置全体の小型化を実現することが可能な電源装置を提供することである。

本開示に係る電源装置は、
第１発熱部品と、
一面が開口された箱形状に形成され、前記第１発熱部品を収容するケースと、
前記ケース内に充填され、前記第１発熱部品の熱を前記ケースに伝達する樹脂材と、
回路基板と、
前記回路基板に接続される第２発熱部品と、
前記ケース、前記回路基板および前記第２発熱部品を収容し、前記第１発熱部品および前記第２発熱部品を放熱する放熱筐体と、
を備える電源装置であって、
前記ケースの第１外面に接して配置される第１部分と、前記ケースの第２外面に接して配置される第２部分とを有し、前記ケースよりも熱伝導性の高い伝熱部材をさらに備え、
前記第２発熱部品は、前記伝熱部材に接して配置されており、
前記伝熱部材は、前記放熱筐体を構成する壁面に接して配置されることで、前記第１発熱部品および前記第２発熱部品を放熱する。

本開示によれば、発熱部品の放熱性を確保しつつ、装置全体の小型化を実現することができる。

本開示の実施の形態に係る電源装置の斜視図である。電力変換装置の分解斜視図である。電力変換装置の側断面図である。電力変換装置を下から見た図である。第１変形例に係る電力変換装置の側断面図である。第２変形例に係る電力変換装置の側断面図である。第２の実施の形態に係る固定部材の斜視図である。第２の実施の形態に係る伝熱部材の斜視図である。第２の実施の形態に係る固定部材および伝熱部材の斜視図である。第２の実施の形態に係る電力変換装置の側断面図である。第２の実施の形態に係る電力変換装置の斜視図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る電源装置１の斜視図である。図２は、電力変換装置１００の分解斜視図である。図３は、電力変換装置１００の側断面図である。

図１に示すように、電源装置１は、電気自動車等に搭載される車載充電器やインバータ等に用いられ、放熱筐体２と、蓋３と、電力変換装置１００とを有する。

放熱筐体２は、底壁と、４つの側壁とで構成される直方体状に構成されており、上方向に開口する箱型状に形成されている。放熱筐体２は、伝熱性に優れた部材（例えば、アルミニウム、鉄、銅、マグネシウム）で構成され、内部に収容された電力変換装置１００を放熱する。放熱筐体２の底壁にはフィン２Ａが形成されている。蓋３は、放熱筐体２の開口を覆う。なお、図１は、前後方向に垂直な面で切った放熱筐体２の断面図を示している。

電力変換装置１００は、放熱筐体２の底壁の内側の底面（放熱筐体２を構成する壁面）に接した状態で収容されている。電力変換装置１００は、回路基板１１０と、ケース１２０と、第２発熱部品の一例としての電子部品１３０と、第１発熱部品の一例としてのリアクトル１４０（図２参照）と、伝熱部材１５０とを有する。

回路基板１１０は、所定の配線パターンが形成され、また、所定の回路素子が実装される基板であり、電子部品１３０及びリアクトル１４０とも電気的に接続されて、電力変換回路（例えば、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータからなる車載充電器、インバータなどの電気回路）を構成するプリント基板である。特に、本実施の形態の回路基板１１０は、電気自動車等に搭載される駆動用の高電圧バッテリに対応し、高出力可能な電力変換回路である。なお、回路基板１１０は、放熱筐体２の底壁の内側の底面から上方向に突出するボス（不図示）や、ケース１２０の上端部の４隅に、図示しないネジ等により固定される。

図２に示すように、ケース１２０は、例えばアルミニウムで構成され、ダイカスト成形により上方向に開口する箱形状（底壁と４つの側壁とで構成される直方体状）に形成されている。ケース１２０には、リアクトル１４０およびスペーサ１４１が収容される。ケース１２０の側壁には、後述する樹脂付きネジ１３１が通されるネジ穴１２１が形成されている。

また、ケース１２０には、ケース１２０を放熱筐体２にネジ留め固定するための締結部や、回路基板１１０と接する基板接触部も形成されている。本実施の形態では、締結部は、ケース１２０の底壁の四隅に形成され、基板接触部は、ケース１２０の上面の四隅（各側壁が接続される箇所の上端）に形成されている。なお、本実施の形態では、放熱筐体２及びケース１２０を底壁と４つの側壁で構成される直方体状（上方向のみ開口する直方体状）と説明したが、これに限らず、底壁と３つの側壁で構成される三角柱状や、底壁と６つの側壁で構成される六角柱状などであってもよい。

電子部品１３０は、例えば、ＦＥＴ等のスイッチング素子やダイオード等である。本実施の形態では、電子部品１３０は、図２に示すように６つ備えられているが、説明の簡略化のため、電子部品１３０が取り付けられる面に対応して、電子部品１３０Ａと電子部品１３０Ｂの２つに分けて記載する。詳細は後述するが、電子部品１３０Ａは、伝熱部材１５０Ａを介してケース１２０の前の側壁に、樹脂付きネジ１３１により固定されるとともに、リード線Ａを介して回路基板１１０にはんだ付け等で接続される。電子部品１３０Ｂは、伝熱部材１５０Ｂを介してケース１２０の後の側壁に、樹脂付きネジ１３１により固定されるとともに、リード線Ａを介して回路基板１１０にはんだ付け等で接続される。電子部品１３０Ａは、本開示の「第１スイッチング素子」に対応し、電子部品１３０Ｂは、本開示の「第２スイッチング素子」に対応する。なお、本実施の形態の電子部品１３０は、絶縁樹脂によりモールド（インサート成形）されている。すなわち、電子部品１３０は、導電体（金属）に接触させても漏電することが無いように構成されている。

リアクトル１４０は、コア（図示省略）に巻回されたコイルを有する電子部品であり、スペーサ１４１とともにケース１２０内に配置される。ケース１２０内におけるリアクトル１４０の周囲には、放熱性を有する樹脂材の一例としてのポッティング樹脂材Ｐ（図３参照）が充填される。ポッティング樹脂材Ｐがケース１２０内に充填されることにより、リアクトル１４０から発生する熱がポッティング樹脂材Ｐを介してケース１２０に伝達される。後述するが、ケース１２０に伝達された熱は、伝熱部材１５０を介して放熱筐体２に伝わる。これにより、リアクトル１４０が放熱される。

また、ポッティング樹脂材Ｐは、さらに、絶縁性および硬化性を有する。これにより、リアクトル１４０とケース１２０（アルミ）との絶縁を確保しつつ、リアクトル１４０を固定（振動対策）することも可能である。また、ポッティング樹脂材Ｐが硬化した後は、ポッティング樹脂材がこぼれることがないため、ケース１２０を９０度回転させて放熱筐体２に収容することも可能である。

ここで、電子部品１３０とリアクトル１４０は、電力変換回路（車載充電器やインバータなど）に用いられ、電力変換を行う際に発熱する。図２に示す通り、リアクトル１４０は電子部品１３０よりも大きな体積を有するため、ケース１２０の主な放熱面積（本実施の形態では、放熱筐体２に最も近いケース１２０の底面積）を大きく確保することができる。また、ケース１２０内には、上述のポッティング樹脂材Ｐが充填されることにより空気が介在しないため、リアクトル１４０を高い放熱性（伝熱性）により放熱することができる。

すなわち、発熱量と放熱性（放熱面積や放熱体への伝熱性など）の関係性を考慮した場合、リアクトル１４０よりも電子部品１３０の方が、発熱量（および耐熱性）に対して放熱性が乏しく、より電子部品１３０を放熱する構造が望まれる。

伝熱部材１５０は、上述した電子部品１３０およびリアクトル１４０を放熱する部材であり、例えば、銅等の、ケース１２０よりも熱伝導性の高い金属板を略直角に折り曲げることで構成されている。本実施の形態では、折り曲げられた箇所を起点として、第１部分１５１と第２部分１５２として分けて記載する。図２において、上下方向に延びる部分を第１部分１５１とし、前後方向に延びる部分を第２部分１５２とする。

また、本実施の形態では、伝熱部材１５０は、伝熱部材１５０Ａおよび伝熱部材１５０Ｂの２つの伝熱部材で構成されている。伝熱部材１５０Ａおよび伝熱部材１５０Ｂは、それぞれ、第１部分１５１と、第２部分１５２とを有する。なお、伝熱部材１５０Ａは、本開示の「第１の伝熱部材」に対応し、伝熱部材１５０Ｂは、本開示の「第２の伝熱部材」に対応する。

図３に示すように、伝熱部材１５０Ａは、第１部分１５１の第２部分１５２側の面（折り曲げられた内側の面）が、ケース１２０の４つの側壁１２２のうちの１つの外面（第１外面）に接して配置される。また、伝熱部材１５０Ａは、第２部分１５２の第１部分１５１側の面（折り曲げられた内側の面）が、ケース１２０の底壁１２３の外面（第２外面）に接して配置される。

伝熱部材１５０Ｂは、第１部分１５１の第２部分１５２側の面（折り曲げられた内側の面）が、伝熱部材１５０Ａの第１部分１５１が接するケース１２０の側壁１２２と対向する側壁１２２の外面（第１外面）に接して配置される。また、伝熱部材１５０Ｂは、第２部分１５２の第１部分１５１側の面（折り曲げられた内側の面）が、ケース１２０の底壁１２３の外面（第２外面）に接して配置される。

伝熱部材１５０Ａおよび伝熱部材１５０Ｂのそれぞれの第１部分１５１には、電子部品１３０を取り付けるための樹脂付きネジ１３１が通されるネジ穴１５３が形成されている。ここで、樹脂付きネジ１３１により、電子部品１３０Ａ、伝熱部材１５０Ａのネジ穴１５３、及びケース１２０のネジ穴１２１を挿通してネジ留め固定されることで、電子部品１３０Ａが伝熱部材１５０Ａの第１部分１５１に接して固定される。同様に、樹脂付きネジ１３１により、電子部品１３０Ｂ、伝熱部材１５０Ｂのネジ穴１５３、及びケース１２０のネジ穴１２１を挿通してネジ留め固定されることで、電子部品１３０Ｂが伝熱部材１５０Ｂの第１部分１５１に接して固定される。なお、前側の側壁１２２および後側の側壁１２２は、本開示の「第１側壁および第２側壁」に対応する。

第２部分１５２は、ケース１２０の底壁１２３の外面（第２外面）と、放熱筐体２の底壁の内面との両方に接して配置される。具体的には、ケース１２０に成形された締結部と放熱筐体２の底壁をネジ留めすることで、ケース１２０の底壁１２３の外面（第２外面）と、伝熱部材１５０Ａおよび伝熱部材１５０Ｂのそれぞれの第２部分１５２と、放熱筐体２の底壁の内面とが圧着される。このように伝熱部材１５０が配置されることで、電子部品１３０から発生する熱が伝熱部材１５０の第１部分１５１から第２部分１５２に伝わり、ひいては放熱筐体２に伝達される。また、リアクトル１４０から発生する熱がケース１２０の底壁１２３から伝熱部材１５０の第２部分１５２に伝わり、ひいては放熱筐体２に伝達される。これにより、電子部品１３０およびリアクトル１４０の両方が放熱される。

ここで、伝熱部材１５０を介さずに電子部品１３０およびリアクトル１４０の両方を放熱する場合、すなわち、電子部品１３０をケース１２０の側壁１２２に直接接触するように配置した場合、電子部品１３０およびリアクトル１４０は、ケース１２０の側壁１２２から底壁１２３に熱が伝えられることによって放熱されることとなる。

ケース１２０には、電子部品１３０およびリアクトル１４０の両方から熱が伝達されるため、側壁１２２の厚み（水平方向：前後左右方向）を、電子部品１３０の発熱量およびリアクトル１４０の発熱量に対応させた厚みにする必要が生じる。ここで、ケース１２０を構成するアルミニウムの熱伝導性を考慮すると、放熱効率を向上させるには、側壁１２２の厚みを増大させる必要が生じ、ひいては放熱筐体２内におけるケース１２０の配置面積を確保する必要が生じる。その結果、装置全体を大型化する必要が生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、ケース１２０よりも熱伝導性の高い伝熱部材１５０を介することで、電子部品１３０については、伝熱部材１５０で主に放熱し、リアクトル１４０については、ケース１２０および伝熱部材１５０の第２部分１５２で放熱する。

このように構成することにより、発熱量と放熱性（放熱面積や放熱体への伝熱性など）の関係性を考慮した場合、リアクトル１４０よりも放熱性が乏しい電子部品１３０の放熱性を向上することが可能であるとともに、ケース１２０の側壁１２２および底壁１２３を厚くする必要がない。また、伝熱部材１５０については、ケース１２０よりも熱伝導性が高いので、ケース１２０のみで放熱する構成よりも、伝熱部材１５０およびケース１２０の側壁１２２全体の厚みを薄くしても良好に放熱することができる。例えば、銅で構成される伝熱部材１５０の熱伝導率は、ケース１２０における、ダイカスト成形に用いられるアルミニウムの熱伝導率の約３倍である。

これらのことから、ケース１２０のみで放熱する構成と比較して、ケース１２０および伝熱部材１５０の厚みを全体として薄くできるので、装置全体の小型化に寄与することができる。

特に、本実施の形態では、伝熱部材１５０の第２部分１５２が、ケース１２０の底壁１２３と上下方向で重なる（言い換えると、上面視で、伝熱部材１５０の第２部分１５２のケース１２０の底壁１２３が重畳する）ように伝熱部材１５０が配置される。

すなわち、電子部品１３０よりも放熱性に余裕のあるリアクトル１４０（ケース１２０）の底面の配置位置を、電子部品１３０の放熱位置（伝熱部材１５０の第２部分１５２）と重ねることができる。その結果、リアクトル１４０よりも電子部品１３０の放熱性を向上させるように、電子部品１３０の放熱を優先的に行うことができ、また、別途電子部品１３０の放熱面を確保する必要が無いので、電力変換装置１００の配置面積（底面積）を大きくすることなく電子部品１３０の放熱性を向上させることができる。

また、前側の伝熱部材１５０Ａの厚みと、後側の伝熱部材１５０Ｂの厚みとは、同じ厚みである。これにより、電力変換装置１００を放熱筐体２に配置した際、前後両側の伝熱部材１５０の間で段差が生じることが防止されるので、電力変換装置１００を放熱筐体２に接触させやすくすることができる。

また、前側の伝熱部材１５０Ａの第２部分１５２の端部および後側の伝熱部材１５０Ｂの第２部分１５２の端部は、互いに重なっていない。そして、前側の伝熱部材１５０Ａの第２部分１５２の端部と、後側の伝熱部材１５０Ｂの第２部分１５２の端部との間隔は、前後に並ぶ２つのリアクトル１４０の間隔よりも狭くなっている。これにより、当該２つのリアクトル１４０の前後方向の範囲に第２部分１５２が確実に存在するので、これらの放熱効率をさらに向上させることができる。なお、前側の伝熱部材１５０Ａおよび後側の伝熱部材１５０Ｂは、一体に構成されたもの、つまり、１枚の銅板（伝熱部材１５０）で構成されたものであっても良い。

また、図４に示すように、伝熱部材１５０の左右方向の幅は、配置される電子部品１３０の幅に応じて適宜調整することができる。つまり、伝熱部材１５０の左右方向の幅は、配置される電子部品１３０の幅以上の幅である。このようにすることで、伝熱部材１５０に配置される全ての電子部品１３０の熱を放熱筐体２に伝達できるので、放熱効率をさらに向上させることができる。

なお、図４に示す例の場合、前側に配置される電子部品１３０Ａの幅よりも後側に配置される電子部品１３０Ｂの幅の方が広いので、前側の伝熱部材１５０Ａの幅よりも後側の伝熱部材１５０Ｂの幅が広くなっている。

以上のように構成された本実施の形態によれば、ケース１２０よりも熱伝導性の高い伝熱部材１５０を電子部品１３０の放熱に積極的に用いることで、放熱効率を大幅に向上させることができるとともに、放熱性に余裕のあるリアクトル１４０（ケース１２０）の底面の配置位置を、電子部品１３０の放熱面（伝熱部材１５０の配置位置）として利用することで、電子部品１３０用の放熱面を増加させることがなく、装置全体の小型化に寄与することができる。また、ケース１２０および伝熱部材１５０の厚みを、ケース１２０のみで放熱する構成と比較して、全体として薄くできるので、装置全体の小型化に寄与することができる。すなわち、本実施の形態では、電子部品１３０およびリアクトル１４０の放熱性を確保しつつ、装置全体の小型化を実現することができる。

ところで、銅のみによって、ケース１２０を形成することも考えられるが、銅の場合、アルミニウムと比較して、融点が大幅に高いため、加工しにくく、また、コストが大幅にかかってしまうので、現実的ではない。具体的には、ケース１２０には、上述のように、ケース１２０を放熱筐体２にネジ留め固定するための締結部などを形成することが望ましい。このような締結部を有するケース１２０を銅でダイカスト成形するのは、加工が困難であり、コストも高い。一方、鍛造により成形する場合には、ネジ留め用の締結部を形成することが困難であるとともに、銅の折り曲げ箇所が弧になり、ケース１２０が大型化してしまう。

しかし、本実施の形態では、銅を折り曲げることによって伝熱部材１５０を構成するので、簡易に電源装置１における放熱効率を向上させることができる。

また、伝熱部材１５０が第１部分１５１と第２部分１５２とを有する構成であるので、ケース１２０の側壁１２２および底壁１２３の両方に接して配置しやすくすることができる。

また、ケース１２０の側壁１２２にネジ穴１２１が形成されているので、ポッティング樹脂材がネジ穴１２１から漏れる可能性があるが、樹脂付きネジ１３１がネジ穴１２１に通されるので、ネジ穴１２１からポッティング樹脂材が漏れることを抑制することができる。

また、ケース１２０の前後に伝熱部材１５０を２つ配置することができるので、より多くの電子部品１３０を配置することができる。

次に、第１変形例について説明する。図５は、第１変形例に係る電力変換装置１００の側断面図である。上記実施の形態では、ケース１２０がアルミニウム等の金属で構成されていたが、図５に示すように、第１変形例では、ケース１２０が樹脂で構成されている。伝熱部材１５０は、インサート成形によってケース１２０に嵌め込まれる。

このような構成であっても、伝熱部材１５０のみで電子部品１３０の放熱を行うとともに、ケース１２０および伝熱部材１５０の第２部分１５２でリアクトル１４０の放熱を行うことができるので、放熱効率を向上させることができる。また、上記実施の形態のように、樹脂で構成されたケース１２０の外面に伝熱部材１５０を接触させるようにしても良い。なお、ケース１２０が樹脂で構成される場合、伝熱部材１５０は樹脂よりも熱伝導率が高いものであれば良く、例えばアルミニウムでも良い。

次に、第２変形例について説明する。図６は、第２変形例に係る電力変換装置１００の側断面図である。

図６に示すように、第２変形例に係る電力変換装置１００のケース１２０は、上壁１２４と、側壁１２５と、底壁１２６とで構成され、前方向（上下方向と直交する方向）に開口する開口部からリアクトル１４０を収容可能に構成されている。また、回路基板１１０は、ケース１２０における前端部における当該開口部に対向する位置に配置されている。なお、側壁１２５は、上壁１２４と底壁１２６との間の空間を囲うように配置されているが、図６では、上壁１２４の後端部と底壁１２６の後端部とを接続するもののみ示されている。また、上壁１２４と底壁１２６との間の空間には、ポッティング樹脂材Ｐが充填されている。また、回路基板１１０は、ケース１２０の前側下端部における左右の両端部に形成された締結部に図示しないネジ等により固定される。

伝熱部材１５０は、底壁１２６における開口部の下縁面１２６Ａ（第１外面）、及び、底壁１２６の下面１２６Ｂ（第２外面）に接して配置されている。つまり、伝熱部材１５０の第１部分１５４が下縁面１２６Ａに接して配置され、伝熱部材１５０の第２部分１５５が下面１２６Ｂに接して配置されている。このような構成であっても、電源装置１の放熱効率を向上させることができる。

また、第１部分１５４には電子部品２３０がシート１６０を介して固定されている。電子部品２３０は、ネジによって第１部分１５４に固定されていても良いし、接着剤等によって第１部分１５４に固定されていても良い。シート１６０は、例えば、グラファイト製であり、ケース１２０よりも熱伝導性が高くなっている。このようなシート１６０を用いることで、伝熱部材１５０に電子部品２３０の熱を伝達しやすくすることができる。なお、このようなグラファイト製の部材を伝熱部材１５０に適用しても良い。

なお、上記実施の形態では、伝熱部材１５０は、銅板を折り曲げることによって第１部分１５１および第２部分１５２を構成していたが、本開示はこれに限定されず、例えば、第１部分と第２部分とが別体で構成されたものであっても良い。

また、上記実施の形態では、放熱筐体２がフィン２Ａを有する箱型の構成であったが、電子部品１３０およびリアクトル１４０を放熱可能である限り、どのような構成であっても良い。

また、上記実施の形態では、電子部品１３０が樹脂付きネジ１３１によってケース１２０および伝熱部材１５０に固定配置されていたが、本開示はこれに限定されず、その他の方法によって固定配置されていても良い。

また、上記実施の形態（図１〜図４の形態）では、伝熱部材１５０の第１部分１５１が、ケース１２０の側壁１２２の第１外面に接し、伝熱部材１５０の第２部分１５２が、ケース１２０の底壁１２３の第２外面に接していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、第１外面および第２外面は、ケース１２０において、互いに異なる面であり、かつ、互いに接続された面であれば、ケース１２０における、どの外面であっても良い。

なお、上記実施の形態では、電子部品が絶縁樹脂によりモールド（インサート成形）されていたが、より放熱性を高めるために、放熱面が絶縁樹脂によりモールドされていない（絶縁されていない）電子部品を用いても良い。

この場合、絶縁されていない電子部品の放熱面が、直接、伝熱部材１５０（銅板）に接触しないように、伝熱部材１５０に絶縁処理を施すことが好ましい。

絶縁処理は、例えば、熱プレス工程や粉体塗装などが想定される。特に熱プレス工程は、箱型に構成された放熱筐体２（アルミダイカストケース）に施すことは困難であるが、金属板（銅板）には容易に施すことが可能である。

すなわち、金属板を伝熱部材１５０として用いることで、容易に絶縁処理を施すことができ、絶縁樹脂によりモールドされていない電子部品を容易に使用できる。これにより、モールドされた電子部品の樹脂の厚みよりも、厚みが薄い樹脂（絶縁処理）を介して放熱されるため、さらに放熱性を向上させることができる。

なお、絶縁処理は、少なくとも電子部品と接触する箇所に施されていれば良い。

なお、ケース１２０は、アルミニウムではなく、炭素繊維等で構成されていても良い。

なお、本実施の形態では、電力変換装置１００を例示したが、本開示はこれに限定されず、電力変換を行わない電源装置にも適用可能である。

次に、第２の実施の形態について説明する。
上記実施の形態では、ケース１２０が、アルミダイカスト成形により、上方向に開口する箱形状（底壁と４つの側壁とで構成される直方体状）に形成されている構造を例示し、ケース１２０にポッティング樹脂材Ｐが充填される例を示したが、その他の構造であっても良い。

ところで、銅などの熱伝導率の高い素材でケース１２０を構成する場合、ケース１２０を放熱筐体２にネジ留めなどで固定するための固定部を成形する加工が困難である、または、コストが大幅にかかってしまう。そのため、上記実施の形態では、ケース１２０を伝熱部材よりも成形しやすい素材で成形した上で、熱伝導率の高い伝熱部材（例えば銅）を組み合わせる構成となっている。

このように、成形しやすい素材で、ポッティング樹脂材Ｐが充填可能な「ケース」を成形するのではなく、成形しやすい素材で、放熱筐体２にネジ留めなどで固定するための「固定部」のみの成形としてもよい。そして、この固定部と伝熱部材とを組み合わせることで、ポッティング樹脂材Ｐが充填可能なケースを構成してもよい。

具体的には、図７に示すように、ネジ等により放熱筐体２に固定されるための固定部２０１（締結部）を有するとともに、リアクトルを収納可能な収納空間を構成するように成形された固定部材２００を使用する。固定部材２００は、主にリアクトル１４０（リアクトルが収納された固定部材）を放熱筐体２に固定する役割を担う。固定部材２００単独では、底面２００Ａが開口されており、ポッティング樹脂材Ｐが充填できない（漏れる）構造である。

第２の実施の形態では、この固定部材２００の底面２００Ａにおける開口部分を覆うように、熱伝導率の高い伝熱部材２１０（例えば銅）がインサート成型（成形）される。図８に示すように、伝熱部材２１０は、固定部材２００の側壁２０２の側面２００Ｂに沿って配置される第１部分２１１と、底面２００Ａに接して開口部分を覆う第２部分２１２とを有する。これにより、図９に示すように、固定部材２００の底面２００Ａおよび側面２００Ｂが伝熱部材２１０で覆われて、ポッティング樹脂材Ｐが充填可能な（漏れない）ケースが構成される。なお、固定部材２００と伝熱部材２１０の接合は、インサート成型に限らず、接着剤などを用いて接合されても良い。

また、固定部材２００は、リアクトル１４０を収納するための収納空間を仕切る仕切板２０３を有している。この仕切板２０３で挟まれた収納空間の幅の長さＤは、リアクトル１４０の直径よりも小さく構成される。

図１０に示すように、この仕切り板２０３の間に、リアクトル１４０が収納されると、仕切板２０３により、リアクトル１４０の上下方向の高さが規定される。この高さは、リアクトルと、底面を覆っている伝熱部材２１０との間に空間Ｓを確保するように規定される。これにより、伝熱部材２１０を、導電性を有する金属（銅・アルミ等）で構成した場合であっても、リアクトル１４０と伝熱部材２１０の絶縁も確保される。

そして、図１１に示すように、上記実施の形態と同様に伝熱部材２１０に電子部品１３０が接着固定され、固定部材２００と伝熱部材２１０からなるケース（図９参照）に放熱性樹脂（ポッティング樹脂）が充填される。そして、固定部材２００の固定部２０１を用いて放熱筐体２にネジ留め等により固定される。この固定部２０１の締結により伝熱部材２１０と放熱筐体２の熱的接合がより確保され、上記実施の形態と同様に、電子部品１３０およびリアクトル１４０の放熱性を確保しつつ、装置全体の小型化を実現することができる。

なお、第２の実施の形態では、上記実施の形態のようにケース１２０をアルミダイカストで成形するものと比較して、安価に製造することが可能である。また、第２の実施の形態では、アルミダイカストよりも肉薄させることが可能であるため、より小型化することも可能である。

なお、伝熱部材２１０は、筐体を構成する部材（例えば、アルミニウム）よりも熱伝導性の高い部材で構成される方が好ましい。

また、第１の実施の形態において伝熱部材１５０は、ケース１２０の第１外面（側面）に接して配置される第１部分を説明したが、第１部分は、第１外面（側面）に接しない場合もあっても良い。但し、第１部分は、第１外面（側面）に接した方が、伝熱部材（第１部分）と第１外面の間の空間がないため小型化でき、また、リアクトルの熱も伝熱部材を介して伝熱できるため放熱性（伝熱性）も好ましい。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

２０１８年４月２５日出願の特願２０１８−０８４１８４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本開示の電源装置は、発熱部品の放熱性を確保しつつ、装置全体の小型化を実現することが可能な電源装置として有用である。

１電源装置
２放熱筐体
２Ａフィン
３蓋
１００電力変換装置
１１０回路基板
１２０ケース
１２１ネジ穴
１２２側壁
１２３底壁
１３０電子部品
１３１樹脂付きネジ
１４０リアクトル
１５０伝熱部材
１５１第１部分
１５２第２部分
１５３ネジ穴

Claims

第１発熱部品と、
一面が開口された箱形状に形成され、前記第１発熱部品を収容するケースと、
前記ケース内に充填され、前記第１発熱部品の熱を前記ケースに伝達する樹脂材と、
回路基板と、
前記回路基板に接続される第２発熱部品と、
前記ケース、前記回路基板および前記第２発熱部品を収容し、前記第１発熱部品および前記第２発熱部品を放熱する放熱筐体と、
を備える電源装置であって、
前記ケースの第１外面に接して配置される第１部分と、前記ケースの第２外面に接して配置される第２部分とを有し、前記ケースよりも熱伝導性の高い伝熱部材をさらに備え、
前記第２発熱部品は、前記伝熱部材に接して配置されており、
前記伝熱部材は、前記放熱筐体を構成する壁面に接して配置されることで、前記第１発熱部品および前記第２発熱部品を放熱する、
電源装置。
前記ケースは、底壁と、４つの側壁とで構成される直方体状に構成されており、
前記第１外面は、前記４つの側壁のうちの第１側壁、および、第１側壁とは反対側の第２側壁の外面であり、
前記第２外面は、前記底壁の外面であり、
前記伝熱部材は、前記第１側壁の第１外面および前記第２外面に接して配置される第１の伝熱部材と、前記第２側壁の第１外面および前記第２外面に接して前記第１の伝熱部材と重ならないように配置される第２の伝熱部材とで構成されており、
前記第２発熱部品は、前記第１の伝熱部材の第１部分に接して配置される第１スイッチング素子と、前記第２の伝熱部材の第１部分に接して配置される第２スイッチング素子とを含む、
請求項１に記載の電源装置。
前記ケースは、上壁、側壁および底壁で構成され、上下方向と直交する方向に開口する開口部から前記第１発熱部品を収容可能であり、
前記第１外面は、前記底壁における前記開口部の縁面であり、
前記第２外面は、前記底壁の外面である、
請求項１に記載の電源装置。
前記ケースは、ダイカスト成形されたアルミニウムで構成され、
前記伝熱部材は、銅板で構成されている、
請求項１に記載の電源装置。
前記第２発熱部品は、樹脂付きネジにより、前記ケースおよび前記伝熱部材に固定配置されている、
請求項１に記載の電源装置。
第１発熱部品と、
第２発熱部品と、
前記第１発熱部品および前記第２発熱部品が収納される筐体と、
前記第１発熱部品を前記筐体内に固定するため固定部を有する固定部材と、
前記第２発熱部品と熱的に接合し、前記固定部材よりも熱伝導性の高い伝熱部材と、
を備える電源装置であって、
前記第１発熱部品と前記筐体を構成する壁面との間に前記伝熱部材の一部が介在する、
電源装置。
前記固定部材と前記伝熱部材とを組み合わせて前記第１発熱部品を収容するケースが構成され、
前記ケース内に充填され、樹脂材が充填される、
請求項６に記載の電源装置。
前記固定部材は、樹脂で構成され、
前記伝熱部材は、金属で構成される、
請求項６に記載の電源装置。
前記電源装置は車載充電器に用いられ、
前記第１発熱部品は、リアクトルであり、
前記第２発熱部品は、スイッチング素子である、
請求項１に記載の電源装置。
前記電源装置は車載充電器に用いられ、
前記第１発熱部品は、リアクトルであり、
前記第２発熱部品は、スイッチング素子である、
請求項６記載の電源装置。