JPWO2020203048A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<はじめに>
まず本実施の形態の第1例のコイル装置の構成上の特徴について簡単に説明する。図7を参照して、本実施の形態の電力変換装置に備えられるコイル装置101Aaは、支持体40と、ラミネートコイル30と、コア10とを含んでいる。ラミネートコイル30には第1のコイル20および第2のコイル21が積層されている。コア10はX方向に間隔をあけて複数並んでいる。その複数のコア10の間には第1の凸部材41が配置されている。第1の凸部材41は支持体40に固定されている。第1の凸部材41の上(たとえば真上)には第1の固定部材51を有している。ラミネートコイル30は、Z方向の下側の面が(第1の伝熱部材41aを含む)第1の凸部材41に接触し、Z方向の上側の面が第1の固定部材51に接触するように、第1の固定部材51と第1の凸部材41とに挟まれ固定されている。以下当該電力変換装置について、それに備えられるコイル装置の構成を中心に説明する。
図1は、各実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。図1を参照して、電力変換装置1は、DC/DC変換装置であるが、交流の電圧を変換する装置であってもよい。電力変換装置1は、インバータ回路2と、トランス回路3と、整流回路4と、平滑回路5と、制御回路6とを主に備えている。電力変換装置1は、入力端子110から入力される直流電圧Viを直流電圧Voに変換して出力端子111から出力する。
図2は、実施の形態1の第1例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略斜視図である。図3は、図2のコイル装置に含まれるコア、第1および第2の固定部材、ならびに第1および第2の凸部材を抜き取って示す概略斜視図である。図4は、図2のコイル装置の概略平面図である。図5は、図2のコイル装置に含まれる第1のコイルの部分を抜き取った概略平面図である。図6は、図2のコイル装置に含まれる第2のコイルの部分を抜き取った概略平面図である。図7は、図4のVII−VII線に沿う部分における、図2のコイル装置の概略断面図である。
支持体40は、熱伝導率が0.1W/(m・K)以上であることが好ましい。ただし支持体40は、熱伝導率が1.0W/(m・K)以上であることがより好ましい。その中でも支持体40は、熱伝導率が10.0W/(m・K)以上であることがさらに好ましい。
次に、本実施の形態の背景について説明した後、本実施の形態の第1例のコイル装置101Aaの作用効果について説明する。
図8は、実施の形態1の第2例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略断面図である。つまりこれは、実施の形態1の第2例のコイル装置についての図7に相当する。図8を参照して、本実施の形態の第2例のコイル装置101Abは大筋でコイル装置101Aaと同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。しかしコイル装置101Abにおいては、ラミネートコイル30に3層のコイルが積層されている。具体的には、図8においては、ラミネートコイル30にプレーナコイルとして、第1のコイル20と、第2のコイル21と、第2のコイル25とが積層されている。ラミネートコイル30においては、上層から下層へ、絶縁部材31、第1のコイル20、絶縁部材32、第2のコイル21、絶縁部材33、第2のコイル25、絶縁部材34の順に積層されている。第2のコイル25は第2のコイル21と同様、コイル装置101Abにおける低電圧側巻線である。つまり第2のコイル21と第2のコイル25とは絶縁部材33,34によって電気的に並列に接続される。以上のようにコイル装置101Abにおいては、2つの第2のコイル21,25を有している。
このようにコイル装置101Abにおいては、第1のコイルおよび第2のコイルの少なくともいずれかを複数有する構成であってもよい。これによる作用効果は以下の通りである。たとえば図8のように2次側すなわち低電圧側巻線として並列接続された2つの第2のコイル21,25を有することにより、第2のコイル21,25それぞれに流れる電流値を低減することができ、第2のコイルの発熱が抑制される。またラミネートコイル30に第2のコイル21に加えて高い熱伝導率を有する第2のコイル25が追加されることにより、ラミネートコイル30内の温度を均一化できる。さらに、ラミネートコイル30内に高い剛性を有する第2のコイル25が追加されることにより、ラミネートコイル30全体の剛性が増加し、ラミネートコイル30の耐振動性がいっそう向上される。
以上の実施の形態1の第1例および第2例は、上記の他、以下のように適宜変形されてもよい。以下当該変形例について列挙する。
<コイル装置101の構成>
図9は、実施の形態2の第1例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略平面図である。図10は、図9のX−X線に沿う部分における、図9のコイル装置の概略断面図である。図9および図10を参照して、本実施の形態の第1例のコイル装置101Baは大筋でコイル装置101Aaと同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。しかしコイル装置101Baにおいては、固定部材の平面形状においてコイル装置101Aaと異なっている。
本実施の形態は基本的に実施の形態1と同様の作用効果を奏するため、同様の作用効果についてはその説明を繰り返さない。次に、本実施の形態の第1例のコイル装置101Baに特有の作用効果について説明する。
図11は、実施の形態2の第2例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略平面図である。図11を参照して、本実施の形態の第2例のコイル装置101Bbは大筋でコイル装置101Aaと同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一符号を付しその説明を繰り返さない。しかしコイル装置101Bbにおいては、固定部材の平面形状においてコイル装置101Aaと異なっている。なお図を見やすくするため、以降の各平面図において、コア10は外枠のみ示している。
<コイル装置101の構成>
図13は、実施の形態3の第1例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略平面図である。図14は、図13のXIV−XIV線に沿う部分における、図13のコイル装置の概略断面図である。図13および図14を参照して、本実施の形態の第1例のコイル装置101Caは大筋でコイル装置101Aaと同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。しかしコイル装置101Caにおいては、コア10の上に配置されるコア固定部材70をさらに含む。つまりコイル装置101Caはたとえばコア10の真上に配置されるコア固定部材70をさらに含む。この点において、コイル装置101Aaと異なっている。
コイル装置101Caに特有の作用効果は以下の通りである。コア固定部材70により、上コア10Aおよび下コア10Bは下方に押圧される。したがってコア固定部材70は、コア10の上コア10Aおよび下コア10Bを、確実に支持体40の面上に固定されるよう載置できる。
図15は、実施の形態3の第2例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略断面図である。つまりこれは、実施の形態3の第2例のコイル装置についての図14に相当する。なおこれ以降の各図においては、各コイル装置の図14および図15と同位置での、図14および図15と同様の断面図のみが示される。
<コイル装置101の構成>
図16は、実施の形態4の第1例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略断面図である。図16を参照して、本実施の形態の第1例のコイル装置101Daは大筋でコイル装置101Caと同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。しかしコイル装置101Daにおいては、コア10の上に配置されるコア固定部材70が、平面部70gと周辺部70d,70eとをさらに有する。この点においてコイル装置101Daは、コア固定部材70が単にコア10の上に配置される部分のみからなるコイル装置101Caと異なっている。
コイル装置101Daはコイル装置101Ca,101Cbと同様の作用効果を奏するが、さらに以下の作用効果を奏する。次に、本実施の形態の第1例のコイル装置101Daに特有の作用効果について説明する。コイル装置101Daにおいては、コア固定部材70は、コア10の上部としての平面部70gから、第1の凸部材41の上部としてのたとえば周辺部70dおよび第2の凸部材42の上部としてのたとえば周辺部70eの少なくともいずれかにまで延びる。これにより、コア固定部材70の一部の領域は第1の固定部材および第2の固定部材の少なくともいずれかとして配置されている。
図17は、実施の形態4の第2例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略断面図である。図18は、実施の形態4の第3例に係るトランスとしてのコイル装置の構成を示す概略断面図である。図17を参照して、本実施の形態の第2例のコイル装置101Dbは大筋でコイル装置101Daと同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付し内容重複部分の説明を繰り返さない。ただしコイル装置101Dbにおいては図15と同様に、複数、たとえば3つ並ぶコア10のそれぞれの上コア10Aの上のコア固定部材70が一体となるように繋がっている。すなわち周辺部70dおよび周辺部70eは、いずれもZ方向に延びる部分に加え、ラミネートコイル30に接触しながらXY平面に沿って拡がる部分を有する。なお周辺部70eは、複数集合するコア10全体のX方向の外側に配置されるコア固定部材70の部分の図17での全体をさす。つまり周辺部70eは、第2の凸部材42の真上に限られない。周辺部70eは、第2の凸部材42と重ならずZ方向に延びる部分を含む。この点においてここでのコア固定部材70は、個々のコア10ごとに別体としてコア固定部材70が配置され、周辺部70d,70eはZ方向に延びる部分のみからなるコイル装置101Daと異なっている。コイル装置101Dbにおいてもコイル装置101Daおよびコイル装置101Cbと同様の効果が得られる。
Claims (13)
- コイル装置を備える電力変換装置であって、前記コイル装置は、
支持体と、
前記支持体の面上にてプレーナコイルが複数積層されたラミネートコイルと、
前記支持体の面上にて前記ラミネートコイルに巻回される部分を含み前記プレーナコイルの長手方向に互いに間隔をあけて複数並ぶコアと、
前記長手方向についての互いに隣り合う1対のコアの間に配置され前記支持体に固定されている第1の凸部材と、
前記第1の凸部材の上に配置される第1の固定部材とを含み、
前記ラミネートコイルは、第1の面が前記第1の凸部材に接触し前記第1の面と反対側の第2の面が前記第1の固定部材に接触するように、前記第1の固定部材と前記第1の凸部材とに挟まれ固定される、電力変換装置。 - 前記長手方向には3つ以上の前記コアが並び、
前記1対のコアの間に配置される前記第1の凸部材を複数含む、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記長手方向についての前記複数のコアの外側に配置される第2の凸部材と、
前記第2の凸部材の上に配置される第2の固定部材とをさらに含み、
前記ラミネートコイルは、前記第1の面が前記第2の凸部材に接触し前記第2の面が前記第2の固定部材に接触するように、前記第2の固定部材と前記第2の凸部材とに挟まれ固定される、請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記第2の凸部材は前記支持体に固定されている、請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記第1の凸部材および前記第1の固定部材の少なくともいずれかは、前記ラミネートコイルに隣接し接触するよう配置される第1の伝熱部材をさらに含み、
前記第2の凸部材および前記第2の固定部材の少なくともいずれかは、前記ラミネートコイルに隣接し接触するよう配置される第2の伝熱部材をさらに含む、請求項3または4に記載の電力変換装置。 - 前記第1の固定部材と前記第2の固定部材とは一体となっている、請求項3〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1の凸部材と前記第2の凸部材とは一体となっている、請求項3〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記コアの上に配置されるコア固定部材をさらに含む、請求項3〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記コア固定部材は第3の伝熱部材を介して前記コアに接触する、請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記コア固定部材は、前記コアの上部から前記第1の凸部材の上部および前記第2の凸部材の上部の少なくともいずれかまで延びており、前記コア固定部材の一部の領域は前記第1の固定部材および前記第2の固定部材の少なくともいずれかとして配置されている、請求項8または9に記載の電力変換装置。
- 前記ラミネートコイルは、前記プレーナコイルとして、第1のコイルと、第2のコイルとを有しており、
前記ラミネートコイルにおいては、前記第1のコイルと、前記第2のコイルとの間に絶縁部材を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1のコイルと、前記第2のコイルとは異なる電位を有しており、
前記第1のコイルと、前記第2のコイルと、前記複数のコアとにより、1つのトランスが構成される、請求項11に記載の電力変換装置。 - 前記第1のコイルおよび前記第2のコイルの少なくともいずれかを複数有する、請求項11または12に記載の電力変換装置。
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