WO2020241423A1 - 電力変換装置および電力変換装置の製造方法 - Google Patents

電力変換装置および電力変換装置の製造方法 Download PDF

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WO2020241423A1
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printed circuit
substrate
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浩之 清永
健太 藤井
雄二 白形
智仁 福田
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a power conversion device and a method for manufacturing the power conversion device.
  • the power conversion device includes electronic components such as switching elements, rectifying elements, and magnetic components. These electronic components generate heat as the power converter operates. The heat generated by these electronic components is transferred to the cooling body through the heat dissipation path and dissipated from the cooling body. In this way, the temperature of these electronic components is suppressed below the permissible temperature of each electronic component.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4231626 (Patent Document 1) describes an automobile motor drive device.
  • the power conversion element which is a high heat generating component
  • the bottom surface of the housing in which the power conversion element is arranged is integrated with the cooling body.
  • the printed circuit board on which the control element is mounted is fixed to a plate-shaped substrate mounting portion formed inside the housing. The heat generated by the control element is transferred to the housing via the plate-shaped substrate mounting portion.
  • a power conversion element which is a high heat generating component, is arranged on the bottom surface of the housing. Therefore, when the number of high heat generating parts increases due to the increase in the output of the power conversion device, it is necessary to increase the area of the bottom surface of the housing in order to arrange these high heat generating parts. As a result, the power conversion device becomes large. Further, in the automobile motor drive device described in the above publication, the heat generated by the control element is transferred to the housing via the plate-shaped substrate stationary portion. Therefore, the heat dissipation path becomes long. As a result, heat dissipation is reduced.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is a power conversion device and a power conversion device capable of suppressing an expansion of the bottom area of the power conversion device and improving heat dissipation. It is to provide a manufacturing method.
  • the power conversion device of the present disclosure includes an electronic component, a first substrate, a first cooling body, a second substrate, a second cooling body, a third substrate, and a third cooling body.
  • Electronic components include first component, second component and third component.
  • the first substrate has a first main surface on which the first component of an electronic component is mounted and a second main surface facing the first main surface.
  • the first cooling body is thermally connected to the second main surface of the first substrate.
  • the second substrate has a third main surface on which the second component of the electronic component is mounted and a fourth main surface facing the third main surface.
  • the second cooling body is thermally connected to the fourth main surface of the second substrate.
  • the third substrate has a fifth main surface on which the third component of the electronic component is mounted and a sixth main surface facing the fifth main surface.
  • the third cooling body is thermally connected to the sixth main surface of the third substrate.
  • the second cooling body extends in the direction from the second main surface of the first substrate toward the first main surface.
  • the third cooling body extends in the direction from the second main surface of the first substrate toward the first main surface.
  • the electronic components are mounted not only on the first substrate but also on the second substrate and the third substrate. Therefore, even when the number of electronic components that are high heat generating components increases, the expansion of the first cooling body can be suppressed by mounting the electronic components on the second substrate and the third substrate. Therefore, it is possible to suppress the expansion of the bottom area of the power conversion device. Further, by mounting the electronic component on the second substrate and the third substrate, it is possible to shorten the heat dissipation path in which the heat generated by the electronic component mounted on the second substrate is transferred to the second cooling body, and the third The heat dissipation path through which the heat generated by the electronic components mounted on the substrate is transmitted to the third cooling body can be shortened. Therefore, the heat dissipation can be improved.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a first printed circuit board module of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a second printed circuit board module of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a third printed circuit board module of the power conversion device according to the first embodiment. It is sectional drawing which follows the VI-VI line of FIG. It is sectional drawing corresponding to FIG. 6 of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. It is sectional drawing corresponding to FIG. 8 of the modification 2 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the electric power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1. It is a perspective view for demonstrating the electrical connection between the printed circuit board modules of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the modification 3 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. is a perspective view which shows the structure of the modification 4 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • It is a perspective view which shows schematic structure of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a second printed circuit board module of the power conversion device according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a third printed circuit board module of the power conversion device according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a fourth printed circuit board module of the power conversion device according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a fifth printed circuit board module of the power conversion device according to the third embodiment. It is a perspective view which shows typically the structure of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the 1st printed circuit board module of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the 2nd printed circuit board module of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the 3rd printed circuit board module of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows typically the structure of the 4th printed circuit board module of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the 5th printed circuit board module of the modification 1 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. It is a circuit diagram of the modification 6 of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 6.
  • FIG. 1 is an example of a circuit diagram of the power conversion device according to the first embodiment.
  • the power conversion device shown in the circuit diagram of FIG. 1 is mounted on, for example, an electric vehicle, converts an input voltage of a lithium ion battery of DC100V to 300V into a voltage of DC12 to 15V, outputs the voltage, and charges a lead storage battery. It is a DC-DC converter.
  • the power conversion device shown in the circuit diagram of FIG. 1 includes an input capacitor 1, an inverter circuit unit 11 composed of four switching elements 2a, 2b, 2c and 2d, and a transformer unit 12 composed of transformers 3 and 4.
  • the rectifier circuit unit 13 composed of eight rectifying elements 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, and 5h, the smoothing circuit unit 14 composed of the reactors 6, 7 and the smoothing capacitor 8, and the input A terminal 9, an output terminal 10, and a control circuit unit 15 are provided.
  • each electronic component shown by a circuit symbol in FIG. 1 may have an arbitrary number of serial configurations or parallel configurations.
  • Each of the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d is a power semiconductor element such as a transistor, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor, Field Effect Transistor), and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the rectifying element 5 is a power semiconductor element such as a diode, MOSFET, or thyristor.
  • the power conversion device shown in the circuit diagram of FIG. 1 converts the DC voltage input from the input terminal 9 into an AC voltage by switching and controlling the inverter circuit unit 11 by the control circuit unit 15.
  • the transformer unit 12 converts the AC voltage converted by the inverter circuit unit 11 into an arbitrary voltage according to the turns ratio of the transformers 3 and 4. Further, the transformers 3 and 4 electrically insulate between the input terminal 9 and the output terminal 10.
  • the rectifier circuit unit 13 converts the AC voltage supplied from the transformers 3 and 4 into a DC voltage again.
  • the smoothing circuit unit 14 smoothes the DC voltage converted by the rectifying circuit unit 13 to stabilize the output voltage.
  • the wiring itself that electrically connects the high heat generation parts also generates a high heat generation amount. Therefore, when electrically connecting high heat generating components with a circuit pattern formed on or inside the printed circuit board, it is necessary to dissipate the heat generated by the circuit pattern and keep the printed circuit board at an allowable temperature or lower.
  • the permissible temperature of the printed circuit board is, for example, 100 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.
  • FIG. 2 is a perspective view of the power conversion device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the first printed circuit board module 71 included in the power conversion device 100.
  • FIG. 4 is a perspective view of the second printed circuit board module 72 included in the power conversion device 100.
  • FIG. 5 is a perspective view of the third printed circuit board module 73 included in the power conversion device 100.
  • the power conversion device 100 includes an external cooling body 21, a first printed circuit board module 71, a second printed circuit board module 72, and a third printed circuit board module 73. ing.
  • the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73 are electrically connected by a harness 86 or the like, as will be described later with reference to FIG.
  • the power conversion device 100 includes an external cooling body 21, a first printed circuit board 31, a first insulating member 41, a first cooling body 51, and a first fixing member 61.
  • the external cooling body 21 has a main surface 21a.
  • the first printed circuit board (first substrate) 31 has a front surface (first main surface) S1 on which electronic components (first components) are mounted and a back surface (second main surface) S2 facing the first cooling body 51. have.
  • the second main surface S2 faces the first main surface S1.
  • the first insulating member 41 is arranged between the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 and the first cooling body 51.
  • the first cooling body 51 is thermally connected to the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 via the first insulating member 41.
  • the first cooling body 51 is thermally coupled to the external cooling body 21.
  • the external cooling body 21 is thermally connected to the first cooling body 51.
  • the first cooling body 51 is thermally connected to the second main surface S2 of the first printed circuit board 31.
  • the first fixing member 61 is configured to fix the first printed circuit board 31 to the first cooling body 51.
  • the second printed circuit board (second substrate) 32 has a front surface (third main surface) S3 on which electronic components (second components) are mounted and a back surface (fourth main surface) S4 facing the second cooling body 52. have.
  • the fourth main surface S4 faces the third main surface S3.
  • the second insulating member 42 is arranged between the fourth main surface S4 of the second printed circuit board 32 and the second cooling body 52.
  • the second cooling body 52 is thermally connected to the fourth main surface S4 of the second printed circuit board 32.
  • the second cooling body 52 is thermally connected to the fourth main surface S4 of the second printed circuit board 32 via the second insulating member 42.
  • the second cooling body 52 is configured to extend vertically with the surface of the first cooling body 51 connected to the surface 51a facing the first printed circuit board 31 as the bottom surface.
  • the second cooling body 52 extends in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 toward the first main surface S1.
  • the second cooling body 52 is thermally connected to the first cooling body 51.
  • the second fixing member 62 is configured to fix the second printed circuit board 32 to the second cooling body 52.
  • the third printed circuit board (third board) 33 has a front surface (fifth main surface) S5 on which electronic components (third components) are mounted and a back surface (sixth main surface) S6 facing the third cooling body 53. have.
  • the sixth main surface S6 faces the fifth main surface S5.
  • the third insulating member 43 is arranged between the sixth main surface S6 of the third printed circuit board 33 and the third cooling body 53.
  • the third cooling body 53 is thermally connected to the sixth main surface S6 of the third printed circuit board 33 via the third insulating member 43.
  • the third cooling body 53 is thermally connected to the sixth main surface S6 of the third printed circuit board 33.
  • the third cooling body 53 is configured to extend vertically with the surface connected to the surface 51a of the first cooling body 51 as the bottom surface.
  • the third cooling body 53 extends in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 toward the first main surface S1.
  • the third cooling body 53 is thermally connected to the first cooling body 51.
  • the third fixing member 63 is configured to fix the third printed circuit board 33 to the third cooling body 53.
  • the vertical direction is a direction substantially perpendicular to the main surface 21a of the external cooling body 21.
  • the first cooling body 51 constitutes the bottom surface of the support of the power conversion device 100.
  • the second cooling body 52 and the third cooling body 53 form the side surface of the support of the power conversion device 100.
  • the external cooling body 21 has a thermal conductivity of 1.0 W / (m ⁇ K) or more, preferably 10.0 W / (m ⁇ K), more preferably 100.0 W / (m ⁇ K) or more.
  • the external cooling body 21 is formed of a metal material such as copper, iron, aluminum, an iron alloy, or an aluminum alloy, or a resin having high thermal conductivity.
  • the external cooling body 21 may be provided with a pipe for passing cooling water inside. Further, the external cooling body 21 may be provided with heat radiating fins or the like in order to promote heat dissipation to the surrounding atmosphere.
  • Each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 may have a circuit pattern (not shown) formed on the surface or inside thereof.
  • This circuit pattern has a thickness of 1 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • this circuit pattern is formed from a conductive material.
  • This circuit pattern is formed from, for example, copper, nickel, gold, aluminum, silver, tin, etc. or alloys thereof.
  • the materials constituting each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 include, for example, glass fiber reinforced epoxy resin, phenol resin, polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), and the like. do it.
  • each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 may be made of a material generally having a low thermal conductivity. That is, each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 may be a general-purpose printed circuit board. Further, each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 may be made of ceramics such as aluminum oxide, aluminum nitride, and silicon carbide.
  • Each of the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third insulating member 43 has electrical insulation. Further, each of the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third insulating member 43 may have elasticity. Further, each of the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third insulating member 43 may have a Young's modulus of 1 MPa or more and 100 MPa or less. Each of the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third insulating member 43 has a thermal conductivity of 0.1 W / (m ⁇ K) or more, preferably 1.0 W / (m ⁇ K) or more. ..
  • Each of the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third insulating member 43 includes, for example, a rubber material such as silicon or urethane, acrylonitrile-butadiene styrene (ABS), polybutylene terephthalate (PBT), or polyphenylene sterephanide (. It may be composed of a resin material such as PPS), a resin material such as phenol, a polymer material such as polyimide, a ceramic material such as alumina and aluminum nitride, and a phase change material containing silicon as a main raw material.
  • a rubber material such as silicon or urethane, acrylonitrile-butadiene styrene (ABS), polybutylene terephthalate (PBT), or polyphenylene sterephanide (. It may be composed of a resin material such as PPS), a resin material such as phenol, a polymer material such as polyimide, a ceramic material
  • each of the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third insulating member 43 may be made of a material in which particles such as aluminum oxide, aluminum nitride, and boron nitride are mixed with the silicon resin.
  • Each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 is 1.0 W / (m ⁇ K) or more, preferably 10.0 W / (m ⁇ K), and more preferably 100.0 W. It has a thermal conductivity of / (m ⁇ K) or more.
  • Each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 is formed of a metal material such as copper, iron, aluminum, an iron alloy, or an aluminum alloy, or a resin having high thermal conductivity. .. Further, it may be electrically connected to other members so that the potentials of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 are the same as the potential of the ground. Further, each of the second cooling body 52 and the third cooling body 53 is connected and fixed to the first cooling body 51 directly or via another member. Each of the second cooling body 52 and the third cooling body 53 is thermally connected to the first cooling body 51.
  • a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive are formed on the contact surface between the first cool body 51 and the second cool body 52 and the contact surface between the first cool body 51 and the third cool body 53.
  • the heat conductive member (first heat conductive member) HC1 such as the above may be arranged.
  • the heat conductive member (first heat conductive member) HC1 contains at least one of a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive.
  • the first cooling body 51 is thermally connected to each of the second cooling body 52 and the third cooling body 53 via a heat conductive member (first heat conductive member) HC1.
  • the first cooling body 51 may come into surface contact with the external cooling body 21.
  • a heat conductive grease, a heat conductive sheet, a heat conductive adhesive, or the like is applied to the contact surface between the first cooling body 51 and the external cooling body 21.
  • a heat conductive member may be arranged.
  • the first cooling body 51 and the external cooling body 21 are thermally coupled to each other, heat dissipation from the heat generated by the first printed circuit board module 71 is generated by the second printed circuit board module 72 and the third printed circuit board module 73. Higher heat dissipation than heat. Therefore, the electronic components arranged in the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73 may be replaced, but the first printed circuit board module 71 generates particularly high heat generation electrons. It is preferable to arrange the parts (high heat generation parts).
  • each of the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d is a particularly high heat generating component
  • each of the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d is attached to the first printed circuit board module 71. Deploy.
  • the first printed circuit board module 71 includes a first printed circuit board 31, a first insulating member 41, a first cooling body 51, a first fixing member 61, and an electronic component (first component). ) And.
  • the electronic component (first component) is mounted on the first printed circuit board 31.
  • the electronic component (first component) is each of the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d, which are particularly high heat generating components.
  • the first insulating member 41 is provided between the first printed circuit board 31 and the first cooling body 51.
  • the first insulating member 41 preferably comes into surface contact with the first printed circuit board 31 and the first cooling body 51.
  • the first fixing member 61 fixes the first printed circuit board 31 to the first cooling body 51.
  • the input capacitor 1 and the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d are mounted on the surface 31a of the first printed circuit board 31 opposite to the surface facing the first cooling body 51.
  • An input terminal 9 (not shown) is mounted on the surface 31a.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 31a.
  • other electronic components may be mounted on the surface of the first printed circuit board 31 facing the first cooling body 51.
  • the surface of the first printed circuit board 31 facing the first cooling body 51 corresponds to the second main surface S2.
  • the surface 31a of the first printed circuit board 31 opposite to the surface facing the first cooling body 51 corresponds to the first main surface S1.
  • the second printed circuit board module 72 includes a second printed circuit board 32, a second insulating member 42, a second cooling body 52, a second fixing member 62, and an electronic component (second component). ) And.
  • the electronic component (second component) is mounted on the second printed circuit board 32.
  • the electronic components (second component) are transformers 3 and 4, which are particularly high heat generating components, and rectifying elements 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, and 5h.
  • the second insulating member 42 is provided between the fourth main surface S4 of the second printed circuit board 32 and the second cooling body 52.
  • the second insulating member 42 preferably comes into surface contact with the second printed circuit board 32 and the second cooling body 52.
  • the second fixing member 62 fixes the second printed circuit board 32 to the second cooling body 52.
  • Rectifying elements 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, and transformers 3 and 4 are mounted on the surface 32a of the second printed circuit board 32 opposite to the surface facing the second cooling body 52. Has been done. Other electronic components may be mounted on the surface 32a. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the second printed circuit board 32 facing the second cooling body 52.
  • the surface of the second printed circuit board 32 facing the second cooling body 52 corresponds to the fourth main surface S4.
  • the surface 32a of the second printed circuit board 32 opposite to the surface facing the second cooling body 52 corresponds to the third main surface S3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the VI-VI line shown in FIG.
  • the upper core 81 and the lower core 82 are in contact with each other in the holes provided in the second printed circuit board 32 and are magnetically coupled.
  • Coil 3a, 3b, 3c and coil 4a, 4b, 4c shown in FIG. 1 are formed on the second printed circuit board 32 by a wiring pattern (not shown).
  • the transformer 3 is formed by the upper core 81, the lower core 82, and the coils 3a, 3b, and 3c shown in FIG.
  • the transformer 4 is formed by the upper core 81, the lower core 82, and the coils 4a, 4b, and 4c shown in FIG.
  • the upper core 81 and the lower core 82 are ferrite cores such as manganese-zinc (Mn-Zn) -based ferrite cores or nickel-zinc (Ni-Zn) -based ferrite cores.
  • the upper core 81 and the lower core 82 may be an amorphous core or an iron dust core.
  • the lower core 82 is provided in the groove 52a formed in the second cooling body 52.
  • the lower surface of the lower core 82 is preferably in contact with the second cooling body 52.
  • a heat conductive member such as a heat conductive grease, a heat conductive sheet, or a heat conductive adhesive may be arranged between the lower surface of the lower core 82 and the second cooling body 52.
  • the lower core 82 may be fixed to the second cooling body 52.
  • the upper core 81 may be fixed to the lower core 82 using an adhesive. Further, an insulating member (not shown) may be arranged between the lower core 82 and the second cooling body 52.
  • the upper core 81 and the lower core 82 are pressed against the second cooling body 52 by the push spring 83.
  • the push spring 83 is fixed on the second printed circuit board 32 using a screw (not shown) or the like.
  • an insulating member (not shown) may be arranged between the upper core 81 and the push spring 83.
  • the upper core 81 and the lower core 82 may be pressed against the second cooling body 52 by the support column 84 and the pressing plate 85.
  • the pressing plate 85 is fixed to the support column 84 so as to press the upper core 81 against the lower core 82.
  • the support column 84 is fixed to the second printed circuit board 32. Further, the support column 84 may be fixed to the second cooling body 52 through a hole (not shown) formed in the second printed circuit board 32. In this case, since the upper core 81 and the lower core 82 are fixed to the second cooling body 52, it is possible to prevent misalignment and prevent damage to the upper core 81 and the lower core 82 due to vibration. Further, an insulating member (not shown) may be arranged between the upper core 81 and the holding plate 85.
  • the third printed circuit board module 73 includes a third printed circuit board 33, a third insulating member 43, a third cooling body 53, a third fixing member 63, and an electronic component (third component). ) And.
  • the electronic component (third component) is mounted on the third printed circuit board 33.
  • the electronic parts (third parts) are reactors 6 and 7, which are particularly high heat generating parts.
  • the third insulating member 43 is provided between the third printed circuit board 33 and the third cooling body 53.
  • the third insulating member 43 preferably comes into surface contact with the third printed circuit board 33 and the third cooling body 53.
  • the third fixing member 63 fixes the third printed circuit board 33 to the third cooling body 53.
  • a smoothing capacitor 8 and reactors 6 and 7 are mounted on the surface 33a of the third printed circuit board 33 opposite to the surface facing the third cooling body 53. Further, an output terminal 10 (not shown) is mounted on the surface 33a. Further, other electronic components may be mounted on the surface 33a. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the third printed circuit board 33 facing the third cooling body 53.
  • the surface of the third printed circuit board 33 facing the third cooling body 53 corresponds to the sixth main surface S6.
  • the surface 33a of the third printed circuit board 33 opposite to the surface facing the third cooling body 53 corresponds to the fifth main surface S5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG. As shown in FIG. 8, the upper core 81 and the lower core 82 are in contact with each other in the holes provided in the third printed circuit board 33 and are magnetically coupled. Reactors 6 and 7 are formed by a wiring pattern (not shown) formed on the third printed circuit board 33 and the upper core 81 and the lower core 82.
  • the lower core 82 is provided in the groove 53a formed in the third cooling body 53.
  • the lower surface of the lower core 82 is preferably in contact with the third cooling body 53.
  • a heat conductive member such as a heat conductive grease, a heat conductive sheet, or a heat conductive adhesive may be arranged between the lower surface of the lower core 82 and the third cooling body 53.
  • the lower core 82 may be fixed to the third cooling body 53. Further, an insulating member (not shown) may be arranged between the lower core 82 and the third cooling body 53.
  • the upper core 81 and the lower core 82 are pressed against the third cooling body 53 by the push spring 83.
  • the push spring 83 is fixed on the third printed circuit board 33 using a screw (not shown) or the like.
  • an insulating member (not shown) may be arranged between the upper core 81 and the push spring 83.
  • the upper core 81 and the lower core 82 may be pressed against the lower core 82 by the support column 84 and the pressing plate 85.
  • the pressing plate 85 is fixed to the support column 84 so as to press the upper core 81 against the lower core 82.
  • the support column 84 is fixed to the third printed circuit board 33. Further, the support column 84 may be fixed to the third cooling body 53 through a hole (not shown) formed in the third printed circuit board. In this case, since the upper core 81 and the lower core 82 are fixed to the third cooling body 53, it is possible to prevent misalignment and prevent damage to the upper core 81 and the lower core 82 due to vibration. Further, an insulating member (not shown) may be arranged between the upper core 81 and the holding plate 85.
  • the control circuit unit 15 shown in FIG. 1 may be mounted on any of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33. Further, the control circuit unit 15 may be divided and mounted on at least two or more printed circuit boards of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33.
  • the power conversion device 100 is manufactured through a preparation step S100, an assembly step S200, and a connection step S300.
  • the electronic components including the first component, the second component, and the third component, the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, the third printed circuit board 33, the first cooling body 51, and the second cooling A body 52 and a third cooling body 53 are prepared.
  • the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73 are assembled, respectively. Further, the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73 are electrically connected by a harness 86. That is, the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 are electrically connected.
  • each of the second printed circuit board module 72 and the third printed circuit board module 73 is connected and fixed to the first printed circuit board module 71.
  • each of the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73 is manufactured through an electronic component mounting process, a printed circuit board combination process, and a printed circuit board fixing process. Ru.
  • the assembly process of the first printed circuit board module 71 will be described.
  • the electronic component (first component) is mounted on the first main surface S1 of the first printed circuit board 31 by flow soldering, reflow soldering, or the like.
  • the printed circuit board combination step the first cooling body 51, the first insulating member 41, and the first printed circuit board 31 on which the electronic components are mounted on the surface 31a are combined.
  • the first cooling body 51 is thermally connected to the second main surface S2 facing the first main surface S1 of the first printed circuit board 31.
  • the printed circuit board fixing step the first printed circuit board 31 is fixed to the first cooling body 51 by the first fixing member 61 via the first insulating member 41.
  • the electronic component (second component) is mounted on the third main surface S3 of the second printed circuit board 32 by flow soldering, reflow soldering, or the like.
  • the second cooling body 52, the second insulating member 42, the second printed circuit board 32 on which the electronic component is mounted on the surface 32a, the upper core 81, and the lower core 82 are combined.
  • the second cooling body 52 is thermally connected to the fourth main surface S4 facing the third main surface S3 of the second printed circuit board 32.
  • the second printed circuit board 32 is fixed to the second cooling body 52 by the second fixing member 62 via the second insulating member 42.
  • the assembly process of the third printed circuit board module 73 will be described.
  • the electronic component (third component) is mounted on the fifth main surface S5 of the third printed circuit board 33 by flow soldering, reflow soldering, or the like.
  • the third cooling body 53, the third insulating member 43, the third printed circuit board 33 on which the electronic component is mounted on the surface 33a, the upper core 81, and the lower core 82 are combined.
  • the third cooling body 53 is thermally connected to the sixth main surface S6 facing the fifth main surface S5 of the third printed circuit board 33.
  • the third printed circuit board 33 is fixed to the third cooling body 53 by the third fixing member 63 via the third insulating member 43.
  • each of the electronic component (second component) and the electronic component (third component) is fixed to the grooves provided in each of the second printed circuit board 32 and the third printed circuit board 33.
  • each of the second printed circuit board module 72 and the third printed circuit board module 73 is electrically connected to the first printed circuit board module 71 by a harness 86.
  • the harness 86 has round hole terminals at both ends.
  • the terminal block 87 is mounted on each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33. Then, a screw (not shown) or the like is inserted into the round hole terminal of the harness 86 and fixed to the terminal block 87, whereby the second printed circuit board module 72 and the third printed circuit board module 73 are connected to the first printed circuit board module 71.
  • Each may be electrically connected.
  • the terminal block 87 it is preferable to arrange the terminal block 87 so that the length of the harness 86 is shortened. In other words, as shown in FIG. 11, it is preferable to arrange the terminal block 87 so that the distance between the two terminal blocks 87 connected by the harness 86 is short. In this case, since the length of the harness 86 is shortened, the electrical resistance of the harness 86 can be reduced. Therefore, the Joule heat generated in the harness 86 can be reduced.
  • the first cooling body 51 is thermally coupled to the external cooling body 21 by a method such as surface contact with the external cooling body 21.
  • connection step S300 the second cooling body 52 and the third cooling body 53 are thermally connected to the first cooling body 51.
  • the electronic components are mounted not only on the first printed circuit board 31, but also on the second printed circuit board 32 and the third printed circuit board 33. Therefore, even when the number of electronic components that are high heat generating components increases, the expansion of the first cooling body 51 can be suppressed by mounting the electronic components on the second printed circuit board 32 and the third printed circuit board 33. Can be done. Therefore, the expansion of the bottom area of the power conversion device 100 can be suppressed.
  • the heat dissipation path in which the heat generated by the electronic components mounted on the second printed circuit board 32 is transmitted to the second cooling body 52 is shortened. It is possible to shorten the heat dissipation path through which the heat generated by the electronic components mounted on the third printed circuit board 33 is transmitted to the third cooling body 53. Therefore, the heat dissipation can be improved.
  • the power conversion device 100 includes an external cooling body 21 thermally connected to the first cooling body 51.
  • a first heat dissipation path for radiating heat to the external cooling body 21 can be formed via the first printed circuit board 31, the first insulating member 41, and the first cooling body 51.
  • the power conversion device 100 can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the first insulating member 41 is brought into surface contact with the first printed circuit board 31 and the first cooling body 51, the area of the contact surface between the first insulating member 41 and the first printed circuit board 31 and the first insulation Since the area of the contact surface between the member 41 and the first cooling body 51 can be increased, the contact thermal resistance of the contact surface between the first insulating member 41 and the first printed circuit board 31 and the contact surface between the first insulating member 41 and the first cooling body 31 can be increased. The contact thermal resistance of the contact surface of 51 can be reduced, and the heat dissipation property of the first heat dissipation path can be improved. As a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the second printed circuit board 32, the second insulating member 42, the second cooling body 52, and the first cooling body are used as heat dissipation paths for radiating the heat generated by the 5e, 5f, 5g, 5h, and the transformers 3 and 4.
  • a second heat dissipation path that dissipates heat to the external cooling body 21 can be formed via the 51.
  • the second heat dissipation path does not include the plate-shaped substrate mounting portion as compared with the configuration described in Patent Document 1, the length of the heat dissipation path can be shortened and the heat dissipation can be improved. Therefore, heat radiated from the power conversion device 100 to the heat generated by the circuit pattern formed on the surface or inside of the second printed circuit board 32 and the heat generated by the high heat generating component mounted on the second printed circuit board 32. Can improve sex. As a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the second insulating member 42 is brought into surface contact with the second printed circuit board 32 and the second cooling body 52, the area of the contact surface between the second insulating member 42 and the second printed circuit board 32 and the second insulation Since the area of the contact surface between the member 42 and the second cooling body 52 can be increased, the contact thermal resistance of the contact surface between the second insulating member 42 and the second printed circuit board 32 and the second insulating member 42 and the second cooling body The contact thermal resistance of the contact surface of 52 can be reduced, and the heat dissipation of the second heat dissipation path can be improved. As a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the upper core 81 and the lower core 82 are fixed to the second cooling body 52 by the support column 84 fixed to the second cooling body 52 and the holding plate 85.
  • the heat generated by the transformers 3 and 4 can be dissipated to the external cooling body 21 via the holding plate 85, the support column 84, the second cooling body 52, and the first cooling body 51, so that the heat is generated by the transformers 3 and 4. It is possible to improve the heat dissipation of the power conversion device 100 with respect to the generated heat. As a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the lower surface of the lower core 82 is in direct contact with the second cooling body 52, or when the lower surface of the lower core 82 is thermally conductive such as a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive.
  • thermally conductive such as a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive.
  • the heat generated by the transformers 3 and 4 is generated.
  • the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the heat generated by the circuit pattern formed on the surface or the inside of the third printed circuit board 33 and the heat generated by the reactors 6 and 7, which are the high heat generating components mounted on the third printed circuit board 33, are generated.
  • a heat dissipation path for heat dissipation a third heat dissipation path for heat dissipation to the external cooling body 21 can be formed via the third printed circuit board 33, the third insulating member 43, the third cooling body 53, and the first cooling body 51. .. Since the third heat dissipation path does not include the plate-shaped substrate mounting portion as compared with the configuration described in Patent Document 1, the length of the heat dissipation path can be shortened and the heat dissipation can be improved.
  • the power conversion device 100 can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the third insulating member 43 is brought into surface contact with the third printed circuit board 33 and the third cooling body 53, the area of the contact surface between the third insulating member 43 and the third printed circuit board 33 and the third insulation Since the area of the contact surface between the member 43 and the third cooling body 53 can be increased, the contact thermal resistance of the contact surface between the third insulating member 43 and the third printed circuit board 33 and the third insulating member 43 and the third cooling body can be increased. The contact thermal resistance of the contact surface of 53 can be reduced, and the heat dissipation of the third heat dissipation path can be improved. As a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the reactor Since the heat generated in 6 and 7 can be dissipated to the external cooling body 21 via the holding plate 85, the support column 84, the third cooling body 53, and the first cooling body 51, it is generated in the reactors 6 and 7.
  • the heat dissipation of the power converter 100 with respect to heat can be improved.
  • the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the lower surface of the lower core 82 is in direct contact with the third cooling body 53, or when the lower surface of the lower core 82 is thermally conductive such as a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive.
  • thermally conductive such as a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive.
  • the heat generated in the reactors 6 and 7 is generated.
  • the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the heat dissipation of the first heat dissipation path is higher than that of the second heat dissipation path and the third heat dissipation path. .. Therefore, by mounting the electronic components having a particularly high heat generation on the first printed circuit board 31, the heat dissipation of the power conversion device 100 with respect to the heat generated by these components can be improved. As a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can operate at a high output.
  • the thickness of the first cooling body 51 in the direction substantially perpendicular to the surface 31a of the first printed circuit board 31 is reduced.
  • the lengths of the first heat dissipation path, the second heat dissipation path, and the third heat dissipation path can be shortened, so that the heat dissipation property can be improved.
  • the thickness of the second cooling body 52 in the direction substantially perpendicular to the surface 32a of the second printed circuit board 32 is increased.
  • the thermal resistance of the second cooling body 52 included in the second heat radiating path can be reduced, so that the heat radiating property can be improved.
  • the thickness of the third cooling body 53 in the direction substantially perpendicular to the surface 33a of the third printed circuit board 33 is increased.
  • the thermal resistance of the third cooling body 53 included in the third heat dissipation path can be reduced, so that the heat dissipation can be improved.
  • the thickness of the first cooling body 51 in the direction in which the second main surface S2 faces the first main surface S1 is such that the fourth main surface S4 faces the third main surface S3. It is preferable that the thickness of the second cooling body 52 in the direction is thinner than the thickness of the third cooling body 53 in the direction in which the sixth main surface S6 faces the fifth main surface S5.
  • the first cooling body 51 can be thermally connected to the first printed circuit board 31 via the first insulating member 41.
  • the second cooling body 52 can be thermally connected to the second printed circuit board 32 via the second insulating member 42.
  • the third cooling body 53 can be thermally connected to the third printed circuit board 33 via the third insulating member 43.
  • the second cooling body 52 is thermally connected to the first cooling body 51
  • the third cooling body 53 is thermally connected to the first cooling body 51. Has been done. Therefore, the heat generated by the electronic components mounted on the second printed circuit board 32 can be dissipated from the first cooling body 51 via the second cooling body 52, and the electronic components mounted on the third printed circuit board 33 can be dissipated. The heat generated in the above can be dissipated from the first cooling body 51 via the third cooling body 53.
  • the first cooling body 51 is thermally connected to each of the second cooling body 52 and the third cooling body 53 via the first heat conductive member HC1. ing. Therefore, the first heat conductive member HC1 can improve the heat transfer efficiency from the second cooling body 52 to the first cooling body 51, and the heat transfer efficiency from the third cooling body 53 to the first cooling body 51 can be improved. Can be improved.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 form a support for the power conversion device 100. Therefore, the amount of the support can be reduced as compared with the case where the cooling body also serves as the support, and as a result, the power conversion device 100 according to the first embodiment can be miniaturized.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 form a support for the power conversion device 100.
  • a support may be newly provided in addition to the first cooling body 51 to the third cooling body 53.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 may be used as current paths.
  • the current path between A and A' is defined as the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body. 53 and may be used.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 are electrically connected.
  • the circuit pattern formed on the printed circuit board and the cooling body are electrically connected at necessary points. That is, between the first cooling body 51 and the circuit pattern formed on the first printed circuit board 31, between the second cooling body 52 and the circuit pattern formed on the second printed circuit board 32, and the third cooling body 53.
  • the circuit patterns formed on the third printed circuit board 33 may be electrically connected to each other.
  • the electrical connection for example, by using conductive materials such as metal screws for the fixing members 61, 62, 63, between the first cooling body 51 and the circuit pattern formed on the first printed circuit board 31 It is electrically connected by the first fixing member 61, and is electrically connected by the second fixing member 62 between the second cooling body 52 and the circuit pattern formed on the second printed circuit board 32, and the third cooling body 53.
  • the circuit pattern formed on the third printed circuit board 33 may be electrically connected by the third fixing member 63.
  • each of the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73 is electrically operated.
  • the number of harnesses 86 to be specifically connected can be reduced, and the space for arranging the harnesses 86 can be reduced.
  • the power conversion device 100 according to the first embodiment can be miniaturized.
  • the round hole terminals at both ends of the harness are screwed to the terminal block in a space that is roughly enclosed. Therefore, when the enclosed space is narrow, it is necessary to design the fixing position of the terminal block in consideration of screwing work.
  • the manufacturing method of the power conversion device 100 includes a preparation step S100, an assembly step S200, and a connection step S300. Therefore, the first cooling body 51 forming the bottom surface of the support, the second cooling body 52 and the third cooling body 53 forming the side surfaces of the support, the first insulating member 41, the second insulating member 42, and the third The work of arranging the insulating member 43 and fixing the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33, and the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, and the third printed circuit board module 73. There is no need to perform the work of electrically connecting the spaces in a space that is roughly enclosed.
  • the round hole terminals at both ends of the harness 86 are screwed to the terminal block 87 in a substantially enclosed space. It is not necessary to design the mounting position of the terminal block in consideration of the screwing work due to the need to do so.
  • connection step S300 the second cooling body 52 and the third cooling body 53 are thermally connected to the first cooling body 51.
  • the electronic component (second component) and the electronic component are formed in the grooves provided in each of the second printed circuit board 32 and the third printed circuit board 33.
  • Each of the parts (third part) is fixed. Therefore, the electronic component can be securely fixed.
  • the power conversion device 100 is configured such that the first cooling body 51 is arranged so as to be sandwiched between the second cooling body 52 and the third cooling body 53. You may.
  • the first cooling body 51 may be integrally formed with the external cooling body 21.
  • the first cooling body 51 also serves as the external cooling body 21.
  • the first cooling body 51 is thermally coupled to the external cooling body 21 by a method such as integrally forming with the external cooling body 21.
  • Embodiment 2 the power conversion device 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the second embodiment has the same configuration, operation and effect as the first embodiment, unless otherwise specified. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the power conversion device 100 according to the second embodiment basically has the same configuration as the power conversion device 100 according to the first embodiment.
  • the power conversion device 100 according to the second embodiment is different from the power conversion device 100 according to the first embodiment in that it includes a fourth cooling body 54 and a fifth cooling body 55.
  • the fourth cooling body 54 is configured to extend vertically with the surface connected to the surface 51a of the first cooling body 51 as the bottom surface.
  • the fourth cooling body 54 extends in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 toward the first main surface S1.
  • the fifth cooling body 55 is configured to extend vertically with the surface connected to the surface 51a of the first cooling body 51 as the bottom surface.
  • the fifth cooling body 55 extends in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 toward the first main surface S1.
  • Each of the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55 cools at least one of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 directly or via other members. Connected and secured to the body.
  • Each of the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55 is thermally connected to each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • the fourth cooling body 54 is thermally connected to the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • the fifth cooling body 55 is thermally connected to the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • a heat conductive member such as a heat conductive adhesive (second heat conductive member) HC2 may be arranged.
  • the heat conductive member (second heat conductive member) HC2 contains at least one of a heat conductive grease, a heat conductive sheet, and a heat conductive adhesive.
  • the fourth cooling body 54 is thermally connected to each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 via a heat conductive member (second heat conductive member) HC2.
  • the fifth cooling body 55 is thermally connected to each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 via a heat conductive member (second heat conductive member) HC2.
  • Each of the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55 constitutes a side surface of the support of the power conversion device 100.
  • the power conversion device 100 according to the second embodiment can obtain the same effect as the power conversion device 100 according to the first embodiment.
  • the second printed circuit board 32, the second insulating member 42, the second cooling body 52, and the first cooling are used as heat dissipation paths for radiating the heat generated by the 5e, 5f, 5g, 5h, and the transformers 3 and 4.
  • the first is heat dissipation to the external cooling body 21 via the second printed circuit board 32, the second insulating member 42, the second cooling body 52, the fourth cooling body 54, and the first cooling body 51. It is a route.
  • the second is heat dissipation to the external cooling body 21 via the second printed circuit board 32, the second insulating member 42, the second cooling body 52, the fifth cooling body 55, and the first cooling body 51. It is a route.
  • As a heat dissipation path for heat dissipation in addition to the third heat dissipation path for heat dissipation to the external cooling body 21 via the third printed circuit board 33, the third insulating member 43, the third cooling body 53, and the first cooling body 51.
  • the following two heat dissipation paths are formed.
  • the first is heat dissipation to the external cooling body 21 via the third printed circuit board 33, the third insulating member 43, the third cooling body 53, the fourth cooling body 54, and the first cooling body 51. It is a route.
  • the second is heat dissipation to the external cooling body 21 via the third printed circuit board 33, the third insulating member 43, the third cooling body 53, the fifth cooling body 55, and the first cooling body 51. It is a route. Therefore, heat radiated from the power conversion device 100 to the heat generated by the circuit pattern formed on the surface or inside of the third printed circuit board 33 and the heat generated by the high heat generating component mounted on the third printed circuit board 33. You can improve your sex. As a result, the power conversion device 100 according to the second embodiment can operate at a high output.
  • the fourth cooling body 54 includes each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 and a heat conductive member (second heat conductivity). Member) It is thermally connected via HC2.
  • the fifth cooling body 55 is thermally connected to each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 via a heat conductive member (second heat conductive member) HC2. Therefore, the second heat conductive member HC2 can improve the heat transfer efficiency from the fourth cooling body 54 to the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53, and the fifth cooling body. It is possible to improve the heat transfer efficiency from 55 to the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • the power conversion device 100 is configured such that the first cooling body 51 is arranged so as to be sandwiched between the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55. You may.
  • the surface (third main surface) S3 and the third printed circuit board 33 on which the electronic components of the second printed circuit board 32 are mounted are mounted.
  • the second printed circuit board 32 and the third printed circuit board 33 may be arranged so as to face the surface (fifth main surface) S5 on which the electronic components of the above are mounted.
  • the second surface (third main surface) S3 on which the electronic components of the second printed circuit board 32 are mounted and the surface (fifth main surface) S5 on which the electronic components of the third printed circuit board 33 are mounted face each other.
  • the first cooling body 51 to the fifth cooling body 55 is the power conversion device 100. It serves as an electromagnetic shield that prevents the power conversion device 100 from malfunctioning due to electromagnetic noise emitted from other electronic devices and the like arranged around the power converter 100.
  • an inverter circuit unit 11 composed of switching elements 2a, 2b, 2c and 2d, a transformer unit 12 composed of transformers 3 and 4, and eight rectifying elements 5a
  • Electromagnetic waves are emitted from the rectifying circuit unit 13 composed of 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, and 5h
  • the smoothing circuit unit 14 composed of the reactors 6 and 7 and the smoothing capacitor 8.
  • the second surface (third main surface) S3 on which the electronic components of the second printed circuit board 32 are mounted and the surface (fifth main surface) S5 on which the electronic components of the third printed circuit board 33 are mounted face each other.
  • the first cooling body 51 to the fifth cooling body 55 are the switching elements 2a. It is composed of an inverter circuit unit 11 composed of 2b, 2c and 2d, a transformer unit 12 composed of transformers 3 and 4, and eight rectifying elements 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g and 5h.
  • the role of the electromagnetic shield is to prevent the electromagnetic noise emitted from the smoothing circuit unit 13 composed of the rectifying circuit unit 13, the reactors 6 and 7, and the smoothing capacitor 8 from being emitted to the outside of the power conversion device 100. Fulfill. Therefore, the amount of the electromagnetic shield can be reduced as compared with the case where the cooling body also serves as the electromagnetic shield, and as a result, the power conversion device 100 according to the second embodiment can be miniaturized.
  • the surface (third main surface) S3 on which the electronic components of the second printed circuit board 32 are mounted and the electronic components of the third printed circuit board 33 are mounted.
  • the second printed circuit board 32 and the third printed circuit board 33 are arranged so that the surface (fifth main surface) S5 faces each other, and the first cooling body 51 to the fifth cooling body 55 are made of metal.
  • the first cooling body 51 to the fifth cooling body 55 also serve as an electromagnetic shield.
  • an electromagnetic shield may be newly provided in addition to the first cooling body 51 to the fifth cooling body 55.
  • Embodiment 3 Next, the power conversion device 100 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 21. Unless otherwise specified, the third embodiment has the same configuration, operation and effect as the second embodiment. Therefore, the same components as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the power conversion device 100 according to the third embodiment basically has the same configuration as the power conversion device 100 according to the second embodiment.
  • the power conversion device 100 according to the third embodiment is different from the power conversion device 100 according to the second embodiment in that it includes a fourth printed circuit board module 74 and a fifth printed circuit board module 75.
  • the fourth printed circuit board module 74 includes a fourth printed circuit board 34, a fourth insulating member 44, a fourth cooling body 54, a fourth fixing member 64, and electronic components.
  • the fourth printed circuit board (fourth board) 34 has a front surface (seventh main surface) S7 on which electronic components (fourth components) are mounted and a back surface (eighth main surface) S8 facing the fourth cooling body 54. have.
  • the seventh main surface S7 faces the eighth main surface S8.
  • the fourth insulating member 44 is arranged between the eighth main surface S8 of the fourth printed circuit board 34 and the fourth cooling body 54.
  • the fourth cooling body 54 is thermally connected to the eighth main surface S8 of the fourth printed circuit board 34.
  • the fourth cooling body 54 is thermally connected to the eighth main surface S8 of the fourth printed circuit board 34 via the fourth insulating member 44.
  • the fourth cooling body 54 is configured to extend vertically with the surface of the first cooling body 51 connected to the surface 51a facing the first printed circuit board 31 as the bottom surface.
  • the fourth cooling body 54 extends in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 toward the first main surface S1.
  • the fourth cooling body 54 is thermally connected to each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • the fourth fixing member 64 is configured to fix the fourth printed circuit board 34 to the fourth cooling body 54.
  • the fifth printed circuit board module 75 includes a fifth printed circuit board 35, a fifth insulating member 45, a fifth cooling body 55, a fifth fixing member 65, and electronic components.
  • the fifth printed circuit board (fifth substrate) 35 has a front surface (9th main surface) S9 on which electronic components (fifth component) are mounted and a back surface (10th main surface) S10 facing the fifth cooling body 55. have.
  • the ninth main surface S9 faces the tenth main surface S10.
  • the fifth insulating member 45 is arranged between the tenth main surface S10 of the fifth printed circuit board 35 and the fifth cooling body 55.
  • the fifth cooling body 55 is thermally connected to the tenth main surface S10 of the fifth printed circuit board 35.
  • the fifth cooling body 55 is thermally connected to the tenth main surface S10 of the fifth printed circuit board 35 via the fifth insulating member 45.
  • the fifth cooling body 55 is configured to extend vertically with the surface of the first cooling body 51 connected to the surface 51a facing the first printed circuit board 31 as the bottom surface.
  • the fifth cooling body 55 extends in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 toward the first main surface S1.
  • the fifth cooling body 55 is thermally connected to each of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • the fifth fixing member 65 is configured to fix the fifth printed circuit board 35 to the fifth cooling body 55.
  • the power conversion device 100 of the third embodiment includes a first printed circuit board module 71, a second printed circuit board module 72, a third printed circuit board module 73, a fourth printed circuit board module 74, and a fifth printed circuit board module 75. It has.
  • the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, the third printed circuit board module 73, the fourth printed circuit board module 74, and the fifth printed circuit board module 75 are electrically connected by a harness or the like. Will be done. That is, the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, the third printed circuit board 33, the fourth printed circuit board 34, and the fifth printed circuit board 35 are electrically connected.
  • the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, the third printed circuit board module 73, and the fourth printed circuit board module in the power conversion device 100 of the third embodiment An example of the 74 and the fifth printed circuit board module 75 will be described.
  • the first printed circuit board module 71 includes a first printed circuit board 31, a first insulating member 41, a first cooling body 51, a first fixing member 61, and an electronic component. There is.
  • the electronic component is mounted on the first printed circuit board 31.
  • the first insulating member 41 is arranged between the first printed circuit board 31 and the first cooling body 51.
  • the first fixing member 61 fixes the first printed circuit board 31 to the first cooling body 51.
  • the input capacitor 1 and the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d are mounted on the surface 31a of the first printed circuit board 31 opposite to the surface facing the first cooling body 51.
  • An input terminal 9 (not shown) is mounted on the surface 31a.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 31a. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the first printed circuit board 31 facing the first cooling body 51.
  • the second printed circuit board module 72 includes a second printed circuit board 32, a second insulating member 42, a second cooling body 52, a second fixing member 62, and an electronic component. There is.
  • the electronic component is mounted on the second printed circuit board 32.
  • the second insulating member 42 is arranged between the second printed circuit board 32 and the second cooling body 52.
  • the second fixing member 62 fixes the second printed circuit board 32 to the second cooling body 52.
  • the rectifying elements 5a, 5b, 5c, 5d and the transformer 3 are mounted on the surface 32a of the second printed circuit board 32 opposite to the surface facing the second cooling body 52.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 32a. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the second printed circuit board 32 facing the second cooling body 52.
  • the third printed circuit board module 73 includes a third printed circuit board 33, a third insulating member 43, a third cooling body 53, a third fixing member 63, and an electronic component. There is.
  • the electronic component is mounted on the third printed circuit board 33.
  • the third insulating member 43 is arranged between the third printed circuit board 33 and the third cooling body 53.
  • the third fixing member 63 fixes the third printed circuit board 33 to the third cooling body 53.
  • the rectifying elements 5e, 5f, 5g, 5h and the transformer 4 are mounted on the surface 33a of the third printed circuit board 33 opposite to the surface facing the third cooling body 53.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 33a. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the third printed circuit board 33 facing the third cooling body 53.
  • the fourth printed circuit board module 74 includes a fourth printed circuit board 34, a fourth insulating member 44, a fourth cooling body 54, a fourth fixing member 64, and an electronic component (fourth component). ) And.
  • the electronic component (fourth component) is mounted on the fourth printed circuit board 34.
  • the electronic component (fourth component) is the reactor 6, which is a particularly heat-generating component.
  • the fourth insulating member 44 is arranged between the fourth printed circuit board 34 and the fourth cooling body 54.
  • the fourth fixing member 64 fixes the fourth printed circuit board 34 to the fourth cooling body 54.
  • the fourth insulating member 44 preferably comes into surface contact with the fourth printed circuit board 34 and the fourth cooling body 54.
  • a smoothing capacitor 8 and a reactor 6 are mounted on the surface 34a of the fourth printed circuit board 34 opposite to the surface facing the fourth cooling body 54.
  • An output terminal 10 (not shown) is mounted on the surface 34a.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 34a.
  • the surface of the fourth printed circuit board 34 facing the fourth cooling body 54 corresponds to the eighth main surface S8.
  • the surface 34a of the fourth printed circuit board 34 opposite to the surface facing the fourth cooling body 54 corresponds to the seventh main surface S7. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the fourth printed circuit board 34 facing the fourth cooling body 54.
  • the fifth printed circuit board module 75 includes a fifth printed circuit board 35, a fifth insulating member 45, a fifth cooling body 55, a fifth fixing member 65, and an electronic component (fifth component). ) And.
  • the electronic component (fifth component) is mounted on the fifth printed circuit board 35.
  • the electronic component (fifth component) is the reactor 7, which is a particularly heat-generating component.
  • the fifth insulating member 45 is arranged between the fifth printed circuit board 35 and the fifth cooling body 55.
  • the fifth fixing member 65 fixes the fifth printed circuit board 35 to the fifth cooling body 55.
  • the fifth insulating member 45 preferably comes into surface contact with the fifth printed circuit board 35 and the fifth cooling body 55.
  • a smoothing capacitor 8 and a reactor 7 are mounted on the surface 35a of the fifth printed circuit board 35 opposite to the surface facing the fifth cooling body 55. Further, an output terminal 10 (not shown) is mounted on the surface 35a. Other electronic components may be mounted on the surface 35a.
  • the surface of the fifth printed circuit board 35 facing the fifth cooling body 55 corresponds to the tenth main surface S10.
  • the surface 35a of the fifth printed circuit board 35 opposite to the surface facing the fifth cooling body 55 corresponds to the ninth main surface S9. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the fifth printed circuit board 35 facing the fifth cooling body 55.
  • the power conversion device 100 according to the third embodiment can obtain the same effect as the power conversion device 100 according to the second embodiment.
  • the heat generated by the circuit pattern formed on the surface or the inside of the fourth printed circuit board 34 and the high heat generating component mounted on the fourth printed circuit board 34 are used.
  • the heat generated by the smoothing capacitor 8 and the reactor 6 is dissipated through the fourth printed circuit board 34, the fourth insulating member 44, the fourth cooling body 54, and the first cooling body 51 as a heat dissipation path. Therefore, a fourth heat dissipation path that dissipates heat to the external cooling body 21 can be formed.
  • the fourth heat dissipation path does not include the plate-shaped substrate mounting portion as compared with the configuration described in Patent Document 1, the length of the heat dissipation path can be shortened, so that the heat dissipation can be improved. Therefore, heat radiated from the power conversion device 100 to the heat generated by the circuit pattern formed on the surface or inside of the fourth printed circuit board 34 and the heat generated by the high heat generating component mounted on the fourth printed circuit board 34. Can improve sex. As a result, the power conversion device 100 according to the third embodiment can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 when the fourth insulating member 44 is brought into surface contact with the fourth printed circuit board 34 and the fourth cooling body 54, the area of the contact surface between the fourth insulating member 44 and the fourth printed circuit board 34 and the fourth The area of the contact surface between the insulating member 44 and the fourth cooling body 54 can be increased. Therefore, the contact thermal resistance of the contact surface between the fourth insulating member 44 and the fourth printed circuit board 34 and the contact thermal resistance of the contact surface between the fourth insulating member 44 and the fourth cooling body 54 can be reduced. The heat dissipation of the fourth heat dissipation path can be improved. As a result, the power conversion device 100 according to the third embodiment can operate at a high output.
  • the fifth heat dissipation is dissipated to the external cooling body 21 via the fifth printed circuit board 35, the fifth insulating member 45, the fifth cooling body 55, and the first cooling body 51.
  • a route can be formed. Since the fifth heat dissipation path does not include the plate-shaped substrate mounting portion as compared with the configuration described in Patent Document 1, the length of the heat dissipation path can be shortened, so that the heat dissipation can be improved.
  • the power conversion device 100 can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 can operate at a high output.
  • the thickness of the fourth cooling body 54 in the direction substantially perpendicular to the surface 34a of the fourth printed circuit board 34 is increased.
  • the thermal resistance of the fourth cooling body 54 included in the fourth heat dissipation path can be reduced, so that the heat dissipation can be improved.
  • the thickness of the fifth cooling body 55 in the direction substantially perpendicular to the surface 35a of the fifth printed circuit board 35 is increased.
  • the thermal resistance of the fifth cooling body 55 included in the fifth heat radiating path can be reduced, so that the heat radiating property can be improved.
  • the thickness of each of the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55 in the direction orthogonal to the direction from the second main surface S2 to the first main surface S1 of the first printed circuit board 31 is thicker than the thickness of the first cooling body 51 in the direction in which the second main surface S2 faces the first main surface S1.
  • the power conversion device 100 can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 according to the third embodiment can be miniaturized.
  • the electronic components mounted on the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, the third printed circuit board 33, the fourth printed circuit board 34, and the fifth printed circuit board 35 included in the power conversion device 100 according to the third embodiment are , And may be replaced, for example, as shown in FIGS. 22 to 27, the power conversion device 100 according to the third embodiment may be configured.
  • the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, the third printed circuit board module 73, the fourth printed circuit board module 74, and the fifth printed circuit board module 75 shown in FIGS. 23 to 27 will be described.
  • switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d are mounted on the surface 31a of the first printed circuit board 31 opposite to the surface facing the first cooling body 51.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 31a.
  • other electronic components may be mounted on the surface of the first printed circuit board 31 facing the first cooling body 51.
  • an input capacitor 1, reactors 6 and 7, and a smoothing capacitor 8 are placed on the surface 32a of the second printed circuit board 32 opposite to the surface facing the second cooling body 52. It is installed.
  • An input terminal 9 (not shown) is mounted on the surface 32a.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 32a. Further, other electronic components may be mounted on the surface of the second printed circuit board 32 facing the second cooling body 52.
  • the transformers 3 and 4 are mounted on the surface 33a of the third printed circuit board 33 opposite to the surface facing the third cooling body 53.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 33a.
  • other electronic components may be mounted on the surface of the third printed circuit board 33 facing the third cooling body 53.
  • the rectifying elements 5a, 5b, 5c, and 5d are mounted on the surface 34a of the fourth printed circuit board 34 opposite to the surface facing the fourth cooling body 54.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 34a.
  • other electronic components may be mounted on the surface of the fourth printed circuit board 34 facing the fourth cooling body 54.
  • the rectifying elements 5e, 5f, 5g, and 5h are mounted on the surface 35a of the fifth printed circuit board 35 opposite to the surface facing the fifth cooling body 55.
  • Other electronic components may be mounted on the surface 35a.
  • other electronic components may be mounted on the surface of the fifth printed circuit board 35 facing the fifth cooling body 55.
  • the power conversion device 100 does not have to include the fifth printed circuit board 35, the fifth insulating member 45, and the fifth fixing member 65.
  • the power conversion device 100 includes an external cooling body 21, a first printed circuit board module 71, a second printed circuit board module, a third printed circuit board module 73, a fourth printed circuit board module 74, and a fifth printed circuit board module 55. You may have it.
  • the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, the third printed circuit board module 73, and the fourth printed circuit board module 74 are electrically connected by a harness or the like.
  • the electronic components arranged in the first printed circuit board module 71, the second printed circuit board module 72, the third printed circuit board module 73, the fourth printed circuit board module 74, and the fifth printed circuit board module 75 may be replaced, but the first It is particularly preferable that high heat generating components are arranged on the printed circuit board module 71.
  • Embodiment 4 the power conversion device 100 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 28.
  • the fourth embodiment has the same configuration, operation and effect as the second or third embodiment described above. Therefore, the same components as those in the second or third embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the power conversion device 100 according to the fourth embodiment basically has the same configuration as the power conversion device 100 according to the second embodiment or the third embodiment.
  • the power conversion device 100 according to the fourth embodiment is sealed in a space substantially surrounded by the first cooling body 51, the second cooling body 52, the third cooling body 53, the fourth cooling body 54, and the fifth cooling body 55. It differs in that the stop member 91 is filled.
  • the power conversion device 100 includes a sealing member 91.
  • the sealing member 91 is filled in the space surrounded by the first cooling body 51, the second cooling body 52, the third cooling body 53, the fourth cooling body 54, and the fifth cooling body 55.
  • the sealing member 91 seals electronic components mounted on each of the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, the third printed circuit board 33, the fourth printed circuit board 34, and the fifth printed circuit board 35.
  • the sealing member 91 may be made of a material having a thermal conductivity of 0.1 W / (m ⁇ K) or more, preferably 1.0 W / (m ⁇ K).
  • the sealing member 91 is made of a material having a volume resistivity of 1 ⁇ 10 10 ⁇ ⁇ m or more, preferably 1 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ m or more. In other words, the sealing member 91 has electrical insulation.
  • the sealing member 91 may have a Young's modulus of 1 MPa or more.
  • the sealing member 91 may be made of an elastic resin material.
  • the sealing member 91 may be made of a resin material such as polyphenylene sulfide (PPS) or polyetheretherketone (PEEK) containing a heat conductive filler.
  • the sealing member 91 may be made of a rubber material such as silicon or urethane.
  • the fourth component and the fifth component included in the electronic component, the fourth printed circuit board 34 and the fifth printed circuit board 35, and the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55 are prepared. Will be done.
  • the electronic component (fourth component) is mounted on the seventh main surface S7 of the fourth printed circuit board 34, and the fourth is on the eighth main surface S8 facing the seventh main surface S7 of the fourth printed circuit board 34.
  • the cooling body 54 is thermally connected.
  • An electronic component (fifth component) is mounted on the ninth main surface S9 of the fifth printed circuit board 35, and the fifth cooling body 55 heats up on the tenth main surface S10 facing the ninth main surface S9 of the fifth printed circuit board 35. Is connected.
  • each of the fourth cooling body 54 and the fifth cooling body 55 is arranged so as to extend in the direction from the second main surface S2 of the first printed circuit board 31 to the first main surface S1.
  • the sealing member 91 is filled in the space surrounded by the first cooling body 51, the second cooling body 52, the third cooling body 53, the fourth cooling body 54, and the fifth cooling body 55.
  • the power conversion device 100 according to the fourth embodiment can obtain the same effect as the power conversion device 100 according to the second and third embodiments. Further, in the power conversion device 100 according to the fourth embodiment, the heat generated by the circuit pattern formed on the surface or inside of the printed circuit board and the heat generated by the high heat generating component mounted on the printed circuit board are dissipated. As a heat dissipation path, heat is radiated to the external cooling body 21 via the sealing member 91, the first cooling body 51, the second cooling body 52, the third cooling body 53, the fourth cooling body 54, and the fifth cooling body 55. A heat dissipation path can be formed.
  • the power converter 100 can operate at a high output.
  • the power conversion device 100 according to the fourth embodiment since the sealing member 91 having an electrical insulating property is filled between the electronic components, creeping discharge is less likely to occur. Therefore, the creepage distance between the electronic components can be shortened. Therefore, the power conversion device 100 according to the fourth embodiment has the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 as compared with the power conversion device 100 according to the first to third embodiments. Can be miniaturized. As a result, the power conversion device 100 according to the fourth embodiment can be miniaturized.
  • the sealing member 91 when the sealing member 91 is filled between the printed circuit board and the cooling body, the insulating member arranged between the printed circuit board and the cooling body can be eliminated. Therefore, the number of parts constituting the power conversion device 100 can be reduced.
  • Embodiment 5 the power conversion device 100 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 29.
  • the fifth embodiment has the same configuration, operation, and effect as those of the first to fourth embodiments, unless otherwise specified. Therefore, the same components as those in the above-described first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the power conversion device 100 according to the fifth embodiment basically has the same configuration as the power conversion device 100 according to the first to fourth embodiments.
  • the power conversion device 100 according to the fifth embodiment is mounted on the sixth printed circuit board (sixth board) 36 and the sixth printed circuit board 36 as compared with the power conversion device 100 according to the first to fourth embodiments.
  • the difference is that the electronic component (sixth component) and the sixth fixing member 66 are provided.
  • the power conversion device 100 includes an electronic component (sixth component) and a sixth printed circuit board (sixth substrate) on which the electronic component (sixth component) is mounted.
  • the sixth fixing member 66 fixes the sixth printed circuit board 36 to at least one of the second cooling body 52, the third cooling body 53, the fourth cooling body, and the fifth cooling body 55.
  • the sixth printed substrate 36 has at least one or more of the first cooling body 51, the second cooling body 52, the third cooling body 53, the fourth cooling body 54, and the fifth cooling body 55 by the sixth fixing member 66. It is fixed to the cooling body of.
  • the sixth printed circuit board 36 may be fixed to the second cooling body 52 and the third cooling body 53 by the sixth fixing member 66.
  • the sixth printed circuit board 36 is fixed to the second cooling body 52 and the third cooling body 53.
  • the control circuit unit 15 and the like are mounted on the surface 36a of the sixth printed circuit board 36 opposite to the surface facing the first cooling body 51.
  • the amount of heat generated by the electronic component (sixth component) mounted on the sixth printed circuit board 36 is the electronic component (first component) mounted on the first printed circuit board 31 and the electronic component (first component) mounted on the second printed circuit board 32. It is smaller than the amount of heat generated by each of the electronic component (third component) mounted on the second component) and the third printed circuit board 33.
  • These calorific values are the calorific values during operation of the power conversion device 100.
  • An input terminal 9 and an output terminal 10 are mounted on the surface 36a.
  • a part or all of the electronic components mounted on the surface 36a of the sixth printed circuit board 36 may be mounted on the surface 36b opposite to the surface 36a of the sixth printed circuit board 36.
  • the power conversion device 100 according to the fifth embodiment can obtain the same effect as the power conversion device 100 according to the first to fourth embodiments.
  • components that are not high heat generation components such as an input capacitor 1, a smoothing capacitor 8, and a control circuit unit 15 (not shown), have a lower heat resistant temperature than high heat generation components. For this reason, when mounting a high heat generation component and a non-high heat generation component on the same printed circuit board, heat is generated so that the temperature of the non-high heat generation component does not exceed the allowable temperature due to the heat generated by the high heat generation component. Need to design.
  • the temperature of the parts that are not the high heat generation parts is raised by the heat generated by the high heat generation parts. There is no need to thermally design so that the allowable temperature is not exceeded.
  • Embodiment 6 the power conversion device 100 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 33 and 34. Unless otherwise specified, the sixth embodiment has the same configuration, operation, and effect as the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the power conversion device 100 according to the sixth embodiment basically has the same configuration as the power conversion device 100 according to the first embodiment.
  • the power conversion device 100 according to the sixth embodiment is different from the power conversion device 100 according to the first embodiment in that it includes a low resistance current path member (current path member) 88.
  • the low resistance current path member 88 is formed from any conductive material, such as copper or nickel or gold or aluminum or silver or tin or an alloy thereof.
  • the low resistance current path member 88 has a volume resistivity of 1.0 ⁇ 10 -6 ⁇ ⁇ m or less, preferably 1.0 ⁇ 10 -7 ⁇ ⁇ m or less.
  • a part or all of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 form a current path (first energization path) AA'.
  • the low resistance current path member 88 is electrically parallel to the current path AA'consisting of a part or all of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • a current path (second energization path) B connected to is formed.
  • the current path AA' composed of a third cooling body 53, a first cooling body 51, and a second cooling body 52, and electrifies the third printed circuit board 33 and the second printed circuit board 32. Is connected.
  • the current path B includes a third cooling body 53, a low resistance current path member 88, and a second cooling body 52, and the third printed circuit board 33 and the second printed circuit board 32 are formed. It may be formed so as to be electrically connected.
  • the electrical resistance of the current path B formed from the low resistance current path member 88 is lower than the electrical resistance of the current path AA'.
  • the material constituting the current path B and the shape of the current path B are the material of the current path AA'consisting of a part or all of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53, and the shape of the current path B. It can be determined independently of the shape. Therefore, for example, when the current paths AA'are made of aluminum, the electric resistance of the current path B is changed by forming the current path B with a conductor having a volume resistivity smaller than that of aluminum, for example, copper. It can be smaller than the electrical resistance of AA'.
  • the path length of the current path B shorter than the path length of the current path AA'or making the cross-sectional area of the current path B larger than the cross-sectional area of the current path AA', the current The electrical resistance of the path B can be made smaller than the electrical resistance of the current paths AA'.
  • the power conversion device 100 according to the sixth embodiment can obtain the same effect as the power conversion device 100 according to the first embodiment.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 are used as, for example, the current paths AA'shown in FIG. A current flows through the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 generate Joule heat generation proportional to the square of the current value, so that the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 52 generate heat.
  • the temperature of the cooling body 53 rises.
  • the temperature of the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 rises, and as a result, high heat generation mounted on the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 is generated. Since the temperature of the components also rises, the heat dissipation of the high heat generating components mounted on the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33 of the power conversion device 100 according to the first embodiment is lowered.
  • the low resistance current path member 88 forms a current path B electrically connected in parallel with the current paths AA'. Therefore, a part of the current flowing in the current paths AA'is diverted to the current path B. As a result, the current flowing through the current paths AA'is reduced, and the Joule heat generated in the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 is reduced.
  • the first cooling body 51, the second cooling body 52, and the third cooling body 53 are used, for example, as the current paths AA'shown in FIG. 32. Compared with the case, it is possible to improve the heat dissipation property for the highly heat-generating components mounted on the first printed circuit board 31, the second printed circuit board 32, and the third printed circuit board 33.
  • the amount of shunting current increases. For example, when the electric resistance of the current path B is 1/2 of the electric resistance of the current path AA', the amount of current flowing through the current path AA' is 1/3 as compared with the case where there is no current path B. Decreases to. Therefore, since the Joule heat generation is proportional to the square of the current value, the heat generation in the current path AA'is reduced to 1/9 as compared with the case where the current path B is not provided.
  • a current path B that is electrically connected in parallel with the current paths AA'by combining a plurality of low resistance current path members 88 is provided. A plurality may be formed.

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Abstract

電力変換装置(100)は、電子部品と、第1プリント基板(31)と、第1冷却体(51)と、第2プリント基板(32)と、第2冷却体(52)と、第3プリント基板(33)と、第3冷却体(53)とを備えている。第2冷却体(52)は、第1プリント基板(31)の第2主面(S2)から第1主面(S1)に向かう方向に延びている。第3冷却体(53)は、第1プリント基板(31)の第2主面(S2)から第1主面(S1)に向かう方向に延びている。

Description

電力変換装置および電力変換装置の製造方法
 本開示は、電力変換装置および電力変換装置の製造方法に関するものである。
 一般に電力変換装置には、スイッチング素子、整流素子、磁性部品などの電子部品が含まれる。これらの電子部品は、電力変換装置の動作に伴い発熱する。これらの電子部品で発生した熱は、放熱経路を通じて冷却体へと伝わり、冷却体から放熱される。このようにして、これらの電子部品の温度は、各々の電子部品の許容温度以下に抑制される。
 近年、電力変換装置の小型化および高出力化に対する需要の高まりを受け、電力変換装置に搭載される電子部品の発熱量は増加している。このため、電力変換装置の放熱性を高めることが強く求められている。
 電力変換装置の一例として、特許第4231626号公報(特許文献1)には自動車用モータ駆動装置が記載されている。この公報に記載された自動車用モータ駆動装置においては、筐体内に収められている電子部品のうち、高発熱部品である電力変換素子は筐体底面に配置されている。電力変換素子が配置された筐体底面は冷却体と一体になっている。また、制御素子が搭載されたプリント基板は、筐体内側に形成された板状基板据え付け部に固定されている。制御素子で発生した熱は、板状基板据え付け部を介して筐体へと伝わる。
特許第4231626号公報
 上記公報に記載された自動車用モータ駆動装置では、高発熱部品である電力変換素子が筐体底面に配置されている。したがって、電力変換装置の出力増加により高発熱部品の数が増加すると、これらの高発熱部品を配置するために、筐体底面の面積を拡大する必要がある。その結果、電力変換装置が大型化する。また、上記公報に記載された自動車用モータ駆動装置では、制御素子で発生した熱は、板状基板据え置き部を介して筐体へと伝わる。したがって、放熱経路が長くなる。その結果、放熱性が低下する。
 本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力変換装置の底面積の拡大を抑制することができ、かつ放熱性を向上させることができる電力変換装置および電力変換装置の製造方法を提供することである。
 本開示の電力変換装置は、電子部品と、第1基板と、第1冷却体と、第2基板と、第2冷却体と、第3基板と、第3冷却体とを備えている。電子部品は、第1部品、第2部品および第3部品を含む。第1基板は、電子部品の第1部品が搭載された第1主面と第1主面に対向する第2主面とを有する。第1冷却体は、第1基板の第2主面に熱的に接続されている。第2基板は、電子部品の第2部品が搭載された第3主面と第3主面に対向する第4主面とを有する。第2冷却体は、第2基板の第4主面に熱的に接続されている。第3基板は、電子部品の第3部品が搭載された第5主面と第5主面に対向する第6主面とを有する。第3冷却体は、第3基板の第6主面に熱的に接続されている。第2冷却体は、第1基板の第2主面から第1主面に向かう方向に延びている。第3冷却体は、第1基板の第2主面から第1主面に向かう方向に延びている。
 本開示の電力変換装置によれば、電子部品は、第1基板だけでなく、第2基板および第3基板に搭載されている。このため、高発熱部品である電子部品の数が増加する場合においても、電子部品を第2基板および第3基板に搭載することにより、第1冷却体の拡大を抑制することができる。したがって、電力変換装置の底面積の拡大を抑制することができる。また、電子部品を第2基板および第3基板に搭載することにより、第2基板に搭載された電子部品で発生した熱が第2冷却体に伝わる放熱経路を短くすることができ、かつ第3基板に搭載された電子部品で発生した熱が第3冷却体に伝わる放熱経路を短くすることができる。したがって、放熱性を向上させることができる。
実施の形態1に係る電力変換装置の回路図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の第1プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の第2プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の第3プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 図4のVI-VI線に沿う断面図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の変形例1の図6に対応する断面図である。 図5のVIII-VIII線に沿う断面図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の変形例2の図8に対応する断面図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る電力変換装置のプリント基板モジュール間の電気的接続を説明するための斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の変形例3の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の変形例4の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態2に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態2に係る電力変換装置の変形例の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の第1プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の第2プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の第3プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の第4プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の第5プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例1の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例1の第1プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例1の第2プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例1の第3プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例1の第4プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例1の第5プリント基板モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態4に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態5に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の変形例5の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の変形例2の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の変形例6の回路図である。 実施の形態6に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態6に係る電力変換装置の回路図である。
 以下、実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下においては、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。
 実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る電力変換装置の回路図の一例である。図1の回路図に示される電力変換装置は、例えば、電気自動車に搭載され、DC100V~300Vのリチウムイオン電池の入力電圧を、DC12~15Vの電圧に変換して出力し、鉛蓄電池を充電するDC-DCコンバータである。図1の回路図に示される電力変換装置は、入力コンデンサ1と、4つのスイッチング素子2a、2b、2c、2dで構成されるインバータ回路部11と、トランス3、4で構成される変圧部12と、8つの整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hで構成される整流回路部13と、リアクトル6、7と平滑コンデンサ8で構成される平滑回路部14と、入力端子9と、出力端子10と、制御回路部15と、を備える。なお、図1に回路記号で示す各電子部品は、任意個数の直列構成、並列構成としてもよい。
 スイッチング素子2a、2b、2c、2dの各々は、トランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワー半導体素子である。整流素子5は、ダイオード、MOSFET、サイリスタ等のパワー半導体素子である。
 図1の回路図に示される電力変換装置は、インバータ回路部11を、制御回路部15によりスイッチング制御することで、入力端子9から入力される直流電圧を交流電圧に変換する。変圧部12は、インバータ回路部11によって変換された交流電圧をトランス3、4の巻き数比によって任意の電圧に変換する。また、トランス3、4は、入力端子9と出力端子10の間を、電気的に絶縁する。整流回路部13は、トランス3、4から供給される交流電圧を、再度、直流電圧に変換する。平滑回路部14は、整流回路部13によって変換された直流電圧を平滑して、出力電圧を安定させる。
 このように構成された図1の回路図に示される電力変換装置では、4つのスイッチング素子2a、2b、2c、2dと、トランス3、4と、8つの整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hと、リアクトル6、7と、が高発熱部品となる。これらの高発熱部品で発生した熱を放熱し、高発熱部品の温度を各部品の許容温度以下にする必要がある。各部品の許容温度は、例えば、100℃以上120℃以下である。
 また、これら高発熱部品を電気的に接続する配線には、大きな電流が流れるため、配線自体の電気抵抗により、配線にジュール熱が発生する。よって、高発熱部品を電気的に接続する配線自体も高い発熱量を発生する。よって、プリント基板の上、または内部に形成した回路パターンで、高発熱部品を電気的に接続する場合、回路パターンで発生した熱を放熱し、プリント基板を許容温度以下にする必要がある。プリント基板の許容温度は、例えば、100℃以上120℃以下である。
 図2は、実施の形態1に係る電力変換装置100の斜視図である。図3は、電力変換装置100に含まれる第1プリント基板モジュール71の斜視図である。図4は、電力変換装置100に含まれる第2プリント基板モジュール72の斜視図である。図5は、電力変換装置100に含まれる第3プリント基板モジュール73の斜視図である。
 図2に示されるように実施の形態1に係る電力変換装置100は、外部冷却体21と、第1プリント基板モジュール71と、第2プリント基板モジュール72と、第3プリント基板モジュール73とを備えている。第1プリント基板モジュール71と、第2プリント基板モジュール72と、第3プリント基板モジュール73との間は、後で図11を用いて説明するように、ハーネス86などで電気的に接続される。
 図2~図5に示されるように、電力変換装置100は、外部冷却体21と、第1プリント基板31と、第1絶縁部材41と、第1冷却体51と、第1固定部材61と、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と、第2固定部材62と、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第3固定部材63と、電子部品とを備えている。外部冷却体21は、主面21aを有している。
 第1プリント基板(第1基板)31は、電子部品(第1部品)が搭載された表面(第1主面)S1と、第1冷却体51と対向する裏面(第2主面)S2とを有している。第2主面S2は第1主面S1に対向する。第1絶縁部材41は、第1プリント基板31の第2主面S2と第1冷却体51との間に配置されている。第1冷却体51は、第1プリント基板31の第2主面S2に第1絶縁部材41を介して熱的に接続されている。第1冷却体51は、外部冷却体21と熱結合している。外部冷却体21は、第1冷却体51に熱的に接続されている。第1冷却体51は、第1プリント基板31の第2主面S2に熱的に接続されている。第1固定部材61は、第1プリント基板31を、第1冷却体51に固定するように構成されている。
 第2プリント基板(第2基板)32は、電子部品(第2部品)が搭載された表面(第3主面)S3と、第2冷却体52と対向する裏面(第4主面)S4とを有している。第4主面S4は第3主面S3に対向する。第2絶縁部材42は、第2プリント基板32の第4主面S4と第2冷却体52との間に配置されている。第2冷却体52は、第2プリント基板32の第4主面S4に熱的に接続されている。第2冷却体52は、第2プリント基板32の第4主面S4に第2絶縁部材42を介して熱的に接続されている。第2冷却体52は、第1冷却体51の第1プリント基板31と対向する面51aに接続される面を底面として、上下に伸びるように構成されている。第2冷却体52は、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びている。第2冷却体52は、第1冷却体51に熱的に接続されている。第2固定部材62は、第2プリント基板32を、第2冷却体52に固定するように構成されている。
 第3プリント基板(第3基板)33は、電子部品(第3部品)が搭載された表面(第5主面)S5と、第3冷却体53と対向する裏面(第6主面)S6とを有している。第6主面S6は第5主面S5に対向する。第3絶縁部材43は、第3プリント基板33の第6主面S6と第3冷却体53との間に配置されている。第3冷却体53は、第3プリント基板33の第6主面S6に第3絶縁部材43を介して熱的に接続されている。第3冷却体53は、第3プリント基板33の第6主面S6に熱的に接続されている。第3冷却体53は、第1冷却体51の面51aに接続される面を底面として、上下に伸びるように構成されている。第3冷却体53は、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びている。第3冷却体53は、第1冷却体51に熱的に接続されている。第3固定部材63は、第3プリント基板33を、第3冷却体53に固定するように構成されている。
 なお、上下方向とは、外部冷却体21の主面21aに対して略垂直な方向とする。第1冷却体51は、電力変換装置100の支持体の底面を構成する。第2冷却体52と、第3冷却体53は、電力変換装置100の支持体の側面を構成する。
 外部冷却体21は、1.0W/(m・K)以上、好ましくは10.0W/(m・K)、さらに好ましくは100.0W/(m・K)以上の熱伝導率を有する。外部冷却体21は、銅、鉄、アルミニウム、鉄合金、アルミニウム合金などの金属材料、または、熱伝導率の高い樹脂などで形成される。外部冷却体21は、内部に冷却水を通すための配管を備えても良い。また、外部冷却体21は、周囲の大気への放熱を促進するため、放熱フィン等を備えてもよい。
 第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々は、その表面または内部に、図示しない回路パターンが形成されていてもよい。この回路パターンは、厚さが1μm以上2000μm以下である。また、この回路パターンは、導電性材料から形成される。この回路パターンは、例えば、銅、ニッケル、金、アルミニウム、銀、錫などまたはそれらの合金などから形成される。第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々を構成する材料は、たと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)などとすればよい。言い換えると、第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々は、一般に熱伝導率が低いとされる材料で構成されていてもよい。つまり、第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々は、汎用のプリント基板であってもよい。また、第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素などのセラミックスで構成されてもよい。
 第1絶縁部材41、第2絶縁部材42および第3絶縁部材43の各々は、電気絶縁性を有している。また、第1絶縁部材41、第2絶縁部材42および第3絶縁部材43の各々は、弾性を有してもよい。また、第1絶縁部材41、第2絶縁部材42および第3絶縁部材43の各々は、1MPa以上100MPa以下のヤング率を有してもよい。第1絶縁部材41、第2絶縁部材42および第3絶縁部材43の各々は、0.1W/(m・K)以上、好ましくは1.0W/(m・K)以上の熱伝導率を有する。第1絶縁部材41、第2絶縁部材42および第3絶縁部材43の各々は、たとえば、シリコン、ウレタンなどのゴム材、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリフェニレンサルファニド(PPS)、フェノールなどの樹脂材、ポリイミドなどの高分子材料、アルミナ、窒化アルミニウムなどのセラミックス材料、シリコンを主原料とするフェイズチェンジマテリアルなどから構成されてもよい。また、第1絶縁部材41、第2絶縁部材42および第3絶縁部材43の各々は、シリコン樹脂に酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの粒子を混入させた材料から構成されてもよい。
 第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々は、1.0W/(m・K)以上、好ましくは10.0W/(m・K)、さらに好ましくは100.0W/(m・K)以上の熱伝導率を有する。第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々は、銅、鉄、アルミニウム、鉄合金、アルミニウム合金などの金属材料、または、熱伝導率の高い樹脂などで形成される。また、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々の電位がアースと同じ電位になるよう、他の部材と電気的に接続されていてもよい。また、第2冷却体52および第3冷却体53の各々は、直接または他の部材を介して、第1冷却体51に接続および固定されている。第2冷却体52および第3冷却体53の各々は、第1冷却体51に熱的に接続されている。
 第1冷却体51と第2冷却体52との接触面と、第1冷却体51と第3冷却体53との接触面とに、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤などの熱伝導部材(第1熱伝導性部材)HC1が配置されてもよい。熱伝導部材(第1熱伝導性部材)HC1は、熱伝導性グリス、熱伝導性シートおよび熱伝導性接着剤の少なくともいずれを含んでいる。第1冷却体51は、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と熱伝導部材(第1熱伝導性部材)HC1を介して熱的に接続されている。
 第1冷却体51は、外部冷却体21と面接触してもよい。第1冷却体51と外部冷却体21とが面接触する場合、第1冷却体51と外部冷却体21との接触面に、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤などの熱伝導部材が配置されてもよい。
 第1冷却体51と外部冷却体21とは熱結合しているため、第1プリント基板モジュール71で発生する熱に対する放熱性は、第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73で発生する熱に対する放熱性と比べて、高い。よって、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72、第3プリント基板モジュール73に配置する電子部品は、入れ替えて良いが、第1プリント基板モジュール71に、特に高い発熱量を発生する電子部品(高発熱部品)を配置することが好ましい。本実施の形態では、スイッチング素子2a、2b、2c、2dの各々が、特に高発熱部品であると仮定して、スイッチング素子2a、2b、2c、2dの各々を、第1プリント基板モジュール71に配置する。
 続いて、図3~図10を参照して、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73の一例を説明する。
 図3に示されるように、第1プリント基板モジュール71は、第1プリント基板31と、第1絶縁部材41と、第1冷却体51と、第1固定部材61と、電子部品(第1部品)とを備えている。電子部品(第1部品)は、第1プリント基板31の上に搭載される。電子部品(第1部品)は、特に高発熱部品であるスイッチング素子2a、2b、2c、2dの各々である。第1絶縁部材41は、第1プリント基板31と第1冷却体51との間に設けられる。第1絶縁部材41は、第1プリント基板31と、第1冷却体51とに、面接触することが好ましい。第1固定部材61は、第1プリント基板31を第1冷却体51に固定する。
 第1プリント基板31の、第1冷却体51と対向する面と反対の面31a上には、入力コンデンサ1と、スイッチング素子2a、2b、2c、2dとが搭載されている。面31a上には、図示しない、入力端子9が搭載されている。面31a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第1プリント基板31の、第1冷却体51と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。第1プリント基板31の第1冷却体51と対向する面は第2主面S2に該当する。第1プリント基板31の第1冷却体51と対向する面と反対の面31aは第1主面S1に該当する。
 図4に示されるように、第2プリント基板モジュール72は、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と、第2固定部材62と、電子部品(第2部品)とを備えている。電子部品(第2部品)は、第2プリント基板32の上に搭載される。電子部品(第2部品)は、特に高発熱部品であるトランス3、4と、整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hである。第2絶縁部材42は、第2プリント基板32の第4主面S4と第2冷却体52との間に設けられる。第2絶縁部材42は、第2プリント基板32と、第2冷却体52とに、面接触することが好ましい。第2固定部材62は、第2プリント基板32を第2冷却体52に固定する。
 第2プリント基板32の、第2冷却体52と対向する面と反対の面32a上には、整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hと、トランス3、4が搭載されている。面32a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第2プリント基板32の、第2冷却体52と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。第2プリント基板32の第2冷却体52と対向する面は第4主面S4に該当する。第2プリント基板32の第2冷却体52と対向する面と反対の面32aは第3主面S3に該当する。
 図6は、図4に示すVI-VI線に沿う断面図である。図6に示されるように、第2プリント基板32に設けられた穴部で、上コア81と下コア82とが接触し、磁気結合している。第2プリント基板32上には、図示しない配線パターンにより、図1に示す、コイル3a、3b、3cと、コイル4a、4b、4cと、が形成される。上コア81と下コア82と、図1に示す、コイル3a、3b、3cと、によりトランス3が形成される。また、上コア81と下コア82と、図1に示す、コイル4a、4b、4cと、によりトランス4が形成される。
 上コア81および下コア82は、たとえばマンガン亜鉛(Mn-Zn)系フェライトコアまたはニッケル亜鉛(Ni-Zn)系フェライトコアといったフェライトコアである。上コア81および下コア82は、アモルファスコアまたはアイアンダストコアであってもよい。
 下コア82は、第2冷却体52に形成された、溝52aに設けられる。下コア82の下面は、第2冷却体52と接触していることが好ましい。下コア82の下面と第2冷却体52との間に、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤などの熱伝導部材が配置されていてもよい。下コア82は、第2冷却体52に固定されていてもよい。上コア81は、接着剤を用いて、下コア82に固定されていてもよい。また、下コア82と第2冷却体52の間に、図示しない絶縁部材を配置してもよい。
 図6に示されるように、上コア81と、下コア82とは、押しバネ83によって、第2冷却体52に押さえつけられていることが好ましい。押しバネ83は、図示しないネジなどを用いて第2プリント基板32上に固定される。この場合、上コア81および下コア82が、第2冷却体52に固定されるため、位置ずれを防止でき、かつ、振動による上コア81および下コア82などの破損を防止できる。また、上コア81と押しバネ83の間に、図示しない絶縁部材を配置してもよい。
 図7に示されるように、上コア81と、下コア82とは、支柱84と押さえ板85により、第2冷却体52に押さえつけられていてもよい。押さえ板85は、上コア81を下コア82に押さえつけるように、支柱84に固定されている。支柱84は、第2プリント基板32に固定されている。また、支柱84は、第2プリント基板32に形成される、図示しない穴部を貫通して、第2冷却体52に固定されていてもよい。この場合、上コア81および下コア82が、第2冷却体52に固定されるため、位置ずれを防止でき、かつ、振動による上コア81および下コア82などの破損を防止できる。また、上コア81と押さえ板85の間に、図示しない絶縁部材を配置してもよい。
 図5に示されるように、第3プリント基板モジュール73は、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第3固定部材63と、電子部品(第3部品)とを備えている。電子部品(第3部品)は、第3プリント基板33の上に搭載される。電子部品(第3部品)は、特に高発熱部品であるリアクトル6、7である。第3絶縁部材43は、第3プリント基板33と第3冷却体53との間に設けられる。第3絶縁部材43は、第3プリント基板33と、第3冷却体53とに、面接触することが好ましい。第3固定部材63は、第3プリント基板33を第3冷却体53に固定する。
 第3プリント基板33の、第3冷却体53と対向する面と反対の面33a上には、平滑コンデンサ8と、リアクトル6、7とが搭載されている。また、面33a上には、図示しない、出力端子10が搭載されている。また、面33a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第3プリント基板33の、第3冷却体53と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。第3プリント基板33の第3冷却体53と対向する面は第6主面S6に該当する。第3プリント基板33の第3冷却体53と対向する面と反対の面33aは第5主面S5に該当する。
 図8は、図5に示すVIII-VIII線に沿う断面図である。図8に示されるように、第3プリント基板33に設けられた穴部で、上コア81と下コア82とが接触し、磁気結合している。第3プリント基板33上に形成された図示しない配線パターンと、上コア81と下コア82とにより、リアクトル6、7が形成される。
 下コア82は、第3冷却体53に形成された、溝53aに設けられる。下コア82の下面は、第3冷却体53と接触していることが好ましい。下コア82の下面と第3冷却体53との間に、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤などの熱伝導部材が配置されていてもよい。下コア82は、第3冷却体53に固定されていてもよい。また、下コア82と第3冷却体53の間に、図示しない絶縁部材を配置してもよい。
 図8に示されるように、上コア81と、下コア82とは、押しバネ83によって、第3冷却体53に押さえつけられていることが好ましい。押しバネ83は、図示しないネジなどを用いて第3プリント基板33上に固定される。この場合、上コア81および下コア82が、第3冷却体53に固定されるため、位置ずれ防止でき、かつ、振動による上コア81および下コア82などの破損を防止できる。また、上コア81と押しバネ83の間に、図示しない絶縁部材を配置してもよい。
 図9に示されるように、上コア81と、下コア82とは、支柱84と押さえ板85により、下コア82に押さえつけられていてもよい。押さえ板85は、上コア81を下コア82に押さえつけるように、支柱84に固定されている。支柱84は、第3プリント基板33に固定されている。また、支柱84は、第3プリント基板に形成される、図示しない穴部を貫通して、第3冷却体53に固定されていてもよい。この場合、上コア81および下コア82が、第3冷却体53に固定されるため、位置ずれを防止でき、かつ、振動による上コア81および下コア82などの破損を防止できる。また、上コア81と押さえ板85の間に、図示しない絶縁部材を配置してもよい。
 図1に示す制御回路部15は、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33のいずれの上に搭載されてもよい。また、制御回路部15は、第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33のうち、少なくとも2つ以上のプリント基板の上に、分割して搭載されてもよい。
 次に、図10および図11を参照して、実施の形態1に係る電力変換装置100の製造方法について説明する。
 図10および図11に示されるように、電力変換装置100は、準備工程S100と、組み立て工程S200と、接続工程S300とを経て製造される。
 準備工程S100では、第1部品、第2部品および第3部品を含む電子部品と、第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33と、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53とが準備される。
 組み立て工程S200では、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73がそれぞれ組み立てられる。また、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73の間がハーネス86で電気的に接続される。つまり、第1プリント基板31、第2プリント基板32および第3プリント基板33が電気的に接続される。
 接続工程S300では、第1プリント基板モジュール71に第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73の各々が接続および固定される。
 組み立て工程S200では、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73の各々は、電子部品搭載工程と、プリント基板組み合わせ工程と、プリント基板固定工程とを経て製造される。
 第1プリント基板モジュール71の組み立て工程について説明する。電子部品搭載工程では、第1プリント基板31の第1主面S1に、電子部品(第1部品)が、フローはんだ付け、またはリフローはんだ付け等で搭載される。プリント基板組み合わせ工程では、第1冷却体51と、第1絶縁部材41と、電子部品が面31aに搭載された第1プリント基板31とが組み合わされる。この際、第1プリント基板31の第1主面S1に対向する第2主面S2に第1冷却体51が熱的に接続される。プリント基板固定工程では、第1固定部材61で、第1絶縁部材41を介して、第1プリント基板31が第1冷却体51に固定される。
 第2プリント基板モジュール72の組み立て工程について説明する。電子部品搭載工程では、第2プリント基板32の第3主面S3に、電子部品(第2部品)が、フローはんだ付け、またはリフローはんだ付け等で搭載される。プリント基板組み合わせ工程では、第2冷却体52と、第2絶縁部材42と、電子部品が面32aに搭載された第2プリント基板32と、上コア81と、下コア82とが組み合わされる。この際、第2プリント基板32の第3主面S3に対向する第4主面S4に第2冷却体52が熱的に接続される。プリント基板固定工程では、第2固定部材62で、第2絶縁部材42を介して、第2プリント基板32が第2冷却体52に固定される。
 第3プリント基板モジュール73の組み立て工程について説明する。電子部品搭載工程では、第3プリント基板33の第5主面S5に、電子部品(第3部品)が、フローはんだ付け、またはリフローはんだ付け等で搭載される。プリント基板組み合わせ工程では、第3冷却体53と、第3絶縁部材43と、電子部品が面33aに搭載された第3プリント基板33と、上コア81と、下コア82とが組み合わされる。この際、第3プリント基板33の第5主面S5に対向する第6主面S6に第3冷却体53が熱的に接続される。プリント基板固定工程では、第3固定部材63で、第3絶縁部材43を介して、第3プリント基板33が第3冷却体53に固定される。
 組み立て工程S200において、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々に設けられた溝に電子部品(第2部品)および電子部品(第3部品)の各々がそれぞれ固定される。
 図11に示されるように、第1プリント基板モジュール71に、第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73の各々がハーネス86で電気的に接続される。例えば、ハーネス86は両端に丸穴端子を備えている。また、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33の各々に端子台87が搭載されている。そして、図示しないネジなどがハーネス86の丸穴端子に挿入された状態で端子台87に固定されることで、第1プリント基板モジュール71に第2プリント基板モジュール72および第3プリント基板モジュール73の各々が電気的に接続されてもよい。
 ハーネス86の長さが短くなるように端子台87を配置することが好ましい。言い換えると、図11に示されるように、ハーネス86で接続される2つの端子台87の間の距離が短くなるように、端子台87を配置することが好ましい。この場合、ハーネス86の長さが短くなるため、ハーネス86の電気抵抗を低減できる。このため、ハーネス86で発生するジュール熱を低減できる。
 接続工程では、第1プリント基板モジュール71に含まれる第1冷却体51に、第2プリント基板モジュール72に含まれる第2冷却体52と、第3プリント基板モジュール73に含まれる第3冷却体53とが、直接または他の部材を介して接続および固定される。この際、第2冷却体52および第3冷却体53の各々が第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びるように配置される。第1冷却体51は、外部冷却体21と面接触する等の方法で、外部冷却体21と熱結合される。
 接続工程S300において、第1冷却体51に第2冷却体52および第3冷却体53が熱的に接続される。
 次に、実施の形態1に係る電力変換装置100の効果について説明する。
 実施の形態1に係る電力変換装置100によれば、電子部品は、第1プリント基板31だけでなく、第2プリント基板32および第3プリント基板33に搭載されている。このため、高発熱部品である電子部品の数が増加する場合においても、電子部品を第2プリント基板32および第3プリント基板33に搭載することにより、第1冷却体51の拡大を抑制することができる。したがって、電力変換装置100の底面積の拡大を抑制することができる。また、電子部品を第2プリント基板32および第3プリント基板33に搭載することにより、第2プリント基板32に搭載された電子部品で発生した熱が第2冷却体52に伝わる放熱経路を短くすることができ、かつ第3プリント基板33に搭載された電子部品で発生した熱が第3冷却体53に伝わる放熱経路を短くすることができる。したがって、放熱性を向上させることができる。
 実施の形態1に係る電力変換装置100は、第1冷却体51に熱的に接続された外部冷却体21を備えている。第1プリント基板31の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第1プリント基板31に搭載されている高発熱部品である、スイッチング素子2a、2b、2c、2dで発生した熱を、放熱する放熱経路として、第1プリント基板31と、第1絶縁部材41と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する第1放熱経路を形成できる。このため、第1プリント基板31の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第1プリント基板31の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第1絶縁部材41を、第1プリント基板31と、第1冷却体51とに、面接触させる場合、第1絶縁部材41と第1プリント基板31の接触面の面積と、第1絶縁部材41と第1冷却体51の接触面の面積と、を広くできるため、第1絶縁部材41と第1プリント基板31の接触面の接触熱抵抗と、第1絶縁部材41と第1冷却体51の接触面の接触熱抵抗と、を低減でき、第1放熱経路の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第2プリント基板32の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第2プリント基板32に搭載されている高発熱部品である、整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hと、トランス3、4とで発生した熱を、放熱する放熱経路として、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する第2放熱経路を形成できる。第2放熱経路は、特許文献1に記載の構成と比較して、板状基板据え付け部を含まないため、放熱経路の長さを短くでき、放熱性を向上できる。このため、第2プリント基板32の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第2プリント基板32の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第2絶縁部材42を、第2プリント基板32と、第2冷却体52とに、面接触させる場合、第2絶縁部材42と第2プリント基板32の接触面の面積と、第2絶縁部材42と第2冷却体52の接触面の面積と、を広くできるため、第2絶縁部材42と第2プリント基板32の接触面の接触熱抵抗と、第2絶縁部材42と第2冷却体52の接触面の接触熱抵抗と、を低減でき、第2放熱経路の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、図7に示されるように、上コア81と、下コア82とが、第2冷却体52に固定された支柱84と、押さえ板85により、第2冷却体52に固定される場合、トランス3、4で発生した熱を、押さえ板85と、支柱84と、第2冷却体52と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱できるため、トランス3、4で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、下コア82の下面が、第2冷却体52と直接接触している場合、または、下コア82の下面が、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤などの熱伝導部材を介して第2冷却体52と接触している場合、あるいは、下コア82の下面が、絶縁部材を介して第2冷却体52と接触している場合、トランス3、4で発生した熱を、第2冷却体52と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱できるため、トランス3、4で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第3プリント基板33の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第3プリント基板33に搭載されている高発熱部品である、リアクトル6、7で発生した熱を、放熱する放熱経路として、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱する第3放熱経路を形成できる。第3放熱経路は、特許文献1に記載の構成と比較して、板状基板据え付け部を含まないため、放熱経路の長さを短くでき、放熱性を向上できる。このため、第3プリント基板33の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第3プリント基板33の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第3絶縁部材43を、第3プリント基板33と、第3冷却体53とに、面接触させる場合、第3絶縁部材43と第3プリント基板33の接触面の面積と、第3絶縁部材43と第3冷却体53の接触面の面積と、を広くできるため、第3絶縁部材43と第3プリント基板33の接触面の接触熱抵抗と、第3絶縁部材43と第3冷却体53の接触面の接触熱抵抗と、を低減でき、第3放熱経路の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、図9に示すように、上コア81と、下コア82とが、第3冷却体53に固定された支柱84と、押さえ板85により、第3冷却体53に固定される場合、リアクトル6、7で発生した熱を、押さえ板85と、支柱84と、第3冷却体53と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱できるため、リアクトル6、7で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、下コア82の下面が、第3冷却体53と直接接触している場合、または、下コア82の下面が、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤などの熱伝導部材を介して第3冷却体53と接触している場合、あるいは、下コア82の下面が、絶縁部材を介して第3冷却体53と接触している場合、リアクトル6、7で発生した熱を、第3冷却体53と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱できるため、リアクトル6、7で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第1冷却体51と外部冷却体21とは熱結合しているため、第2放熱経路と、第3放熱経路の放熱性と比較して、第1放熱経路の放熱性は、高くなる。よって、第1プリント基板31上に、高発熱の電子部品の中でも、特に高発熱の電子部品を搭載することで、これらの部品で発生した熱に対する、電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 第1冷却体51の、第1プリント基板31の面31aと略垂直方向の厚さは、薄くすることが好ましい。これにより、第1放熱経路と第2放熱経路と第3放熱経路の長さを短くできるため、放熱性を向上できる。
 第2冷却体52の、第2プリント基板32の面32aと略垂直方向の厚さは、厚くすることが好ましい。これにより、第2放熱経路に含まれる第2冷却体52の熱抵抗を低減できるため、放熱性を向上できる。
 第3冷却体53の、第3プリント基板33の面33aと略垂直方向の厚さは、厚くすることが好ましい。これにより、第3放熱経路に含まれる第3冷却体53の熱抵抗を低減できるため、放熱性を向上できる。
 すなわち、図30を参照して、第1主面S1に第2主面S2が対向する方向での第1冷却体51の厚さは、第3主面S3に第4主面S4が対向する方向での第2冷却体52の厚さおよび第5主面S5に第6主面S6が対向する方向での第3冷却体53の厚さよりも薄いことが好ましい。
 また、実施の形態1に係る電力変換装置100では、第1冷却体51は、第1プリント基板31に第1絶縁部材41を介して熱的に接続することができる。第2冷却体52は、第2プリント基板32に第2絶縁部材42を介して熱的に接続することができる。第3冷却体53は、第3プリント基板33に第3絶縁部材43を介して熱的に接続することができる。
 また、実施の形態1に係る電力変換装置100では、第2冷却体52は第1冷却体51に熱的に接続されており、第3冷却体53は第1冷却体51に熱的に接続されている。このため、第2プリント基板32に搭載された電子部品で発生した熱を第2冷却体52を介して第1冷却体51から放熱することができ、第3プリント基板33に搭載された電子部品で発生した熱を第3冷却体53を介して第1冷却体51から放熱することができる。
 また、実施の形態1に係る電力変換装置100では、第1冷却体51は、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と第1熱伝導性部材HC1を介して熱的に接続されている。このため、第1熱伝導性部材HC1により、第2冷却体52から第1冷却体51への伝熱効率を向上させることができ、第3冷却体53から第1冷却体51への伝熱効率を向上させることができる。
 また、実施の形態1に係る電力変換装置100では、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53が電力変換装置100の支持体を構成している。このため、冷却体が支持体を兼ねない場合と比べ、支持体の量を削減でき、その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100を、小型化できる。
 先述のように、実施の形態1に係る電力変換装置100では、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53が電力変換装置100の支持体を構成している。ただし、第1冷却体51~第3冷却体53に追加して、新たに支持体が設けられてもよい。
 また、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53が電流経路として使用されてもよい。例えば、図32に示す実施の形態1に係る電力変換装置の変形例6の回路図において、A-A’間の電流経路は、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53とを使用してもよい。このとき、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53は電気的に接続されている。また、このとき、プリント基板上に形成された回路パターンと冷却体は必要な箇所で電気的に接続されている。すなわち、第1冷却体51と第1プリント基板31上に形成された回路パターンの間、第2冷却体52と第2プリント基板32上に形成された回路パターンの間、第3冷却体53と第3プリント基板33上に形成された回路パターンの間は必要に応じて電気的に接続されていてもよい。電気的接続については、例えば、固定部材61、62、63を金属製ネジなどの導電性材料とすることで、第1冷却体51と第1プリント基板31上に形成された回路パターンの間は第1固定部材61で電気的に接続され、第2冷却体52と第2プリント基板32上に形成された回路パターンの間は第2固定部材62で電気的に接続され、第3冷却体53と第3プリント基板33上に形成された回路パターンの間は第3固定部材63で電気的に接続されてもよい。
 第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53を電流経路として使用することで、第1プリント基板モジュール71と第2プリント基板モジュール72と第3プリント基板モジュール73の各々を電気的に接続するハーネス86の数を削減することができ、ハーネス86を配置するスペースを削減することができる。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100を小型化できる。
 また、特許文献1に記載の構成では、筐体に形成した空間内に電子部品を配置する。この特許文献1に記載の構成において、本実施の形態と同様に、絶縁部材を介して、筐体の底面と側面にプリント基板を固定する場合、略囲まれた空間内で、絶縁部材の配置、プリント基板の配置、プリント基板の固定、プリント基板間の電気的接続を行う必要があり、作業性が悪い。その結果、絶縁部材の厚みにバラツキが生じやすくなり、それを考慮した熱設計が必要となる。また、プリント基板に固定した端子台間を、両端に丸穴端子を備えたハーネスで電気的に接続する場合、略囲まれた空間内で、ハーネス両端の丸穴端子を端子台にネジ留めしなければならないため、略囲まれた空間が狭い場合、ネジ止め作業を考慮して、端子台の固定位置を設計する必要がある。
 これに対して、実施の形態1に係る電力変換装置100の製造方法は、準備工程S100と、組み立て工程S200と、接続工程S300とを備えている。よって、支持体の底面を構成する第1冷却体51と、支持体の側面を構成する第2冷却体52および第3冷却体53に、第1絶縁部材41、第2絶縁部材42、第3絶縁部材43を配置し、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33を固定する作業と、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72、第3プリント基板モジュール73の間を電気的に接続する作業と、を略囲まれた空間で行う必要がなくなる。その結果、作業性の悪さに起因する、第1絶縁部材41、第2絶縁部材42、第3絶縁部材43の厚みバラツキを考慮した熱設計が不要となる。また、端子台87の間を、両端に丸穴端子を備えたハーネス86で電気的に接続する場合、ハーネス86両端の丸穴端子を、略囲まれた空間内で、端子台87にネジ留めしなければならないことに起因する、ネジ止め作業を考慮した端子台の搭載位置の設計が不要となる。
 また、実施の形態1に係る電力変換装置100の製造方法では、接続工程S300において、第1冷却体51に第2冷却体52および第3冷却体53が熱的に接続される。
 また、実施の形態1に係る電力変換装置100の製造方法では、組み立て工程S200において、第2プリント基板32および第3プリント基板33の各々に設けられた溝に電子部品(第2部品)および電子部品(第3部品)の各々がそれぞれが固定される。このため、電子部品を確実に固定することができる。
 図12に示されるように、実施の形態1に係る電力変換装置100は、第1冷却体51が、第2冷却体52と第3冷却体53とに挟まれて配置されるように構成されてもよい。
 図13に示されるように、実施の形態1に係る電力変換装置100では、第1冷却体51は、外部冷却体21と一体形成されてもよい。この場合、第1冷却体51が外部冷却体21を兼ねる。第1冷却体51は、外部冷却体21と一体形成する等の方法で、外部冷却体21と熱結合される。
 実施の形態2.
 次に、図14を参照して、実施の形態2に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態2は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 実施の形態2に係る電力変換装置100は、基本的には実施の形態1に係る電力変換装置100と同様の構成を備える。実施の形態2に係る電力変換装置100は、実施の形態1に係る電力変換装置100に比べて、第4冷却体54と、第5冷却体55とを備える点が異なる。
 第4冷却体54は、第1冷却体51の面51aに接続される面を底面として、上下に伸びるように構成されている。第4冷却体54は、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びている。第5冷却体55は、第1冷却体51の面51aに接続される面を底面として、上下に伸びるように構成されている。第5冷却体55は、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びている。
 第4冷却体54および第5冷却体55の各々は、直接または他の部材を介して、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53のうち、少なくとも1つ以上の冷却体に接続および固定されている。第4冷却体54および第5冷却体55の各々は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と熱的に接続されている。第4冷却体54は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53に熱的に接続されている。第5冷却体55は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53に熱的に接続されている。
 第4冷却体54および第5冷却体55の各々と、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々との接触面に、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤(第2熱伝導性部材)HC2などの熱伝導部材が配置されてもよい。熱伝導部材(第2熱伝導性部材)HC2は、熱伝導性グリス、熱伝導性シートおよび熱伝導性接着剤の少なくともいずれを含んでいる。第4冷却体54は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と熱伝導部材(第2熱伝導性部材)HC2を介して熱的に接続されている。第5冷却体55は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と熱伝導部材(第2熱伝導性部材)HC2を介して熱的に接続されている。第4冷却体54および第5冷却体55の各々は、電力変換装置100の支持体の側面を構成する。
 このようにしても、実施の形態2に係る電力変換装置100は、実施の形態1に係る電力変換装置100と同等の効果を得ることができる。さらに、第2プリント基板32の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第2プリント基板32に搭載されている高発熱部品である、整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hと、トランス3、4とで発生した熱を、放熱する放熱経路として、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する第2放熱経路に加え、次の2つの放熱経路が形成される。1つめは、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と、第4冷却体54と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する放熱経路である。2つめは、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と、第5冷却体55と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する放熱経路である。このため、第2プリント基板32の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第2プリント基板32の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を高めることができる。また、第3プリント基板33の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第3プリント基板33に搭載されている高発熱部品である、リアクトル6、7で発生した熱を、放熱する放熱経路として、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する第3放熱経路に加え、次の2つの放熱経路が形成される。1つめは、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第4冷却体54と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する放熱経路である。2つめは、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第5冷却体55と、第1冷却体51とを介して、外部冷却体21に放熱する放熱経路である。このため、第3プリント基板33の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第3プリント基板33の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を高めることができる。その結果、実施の形態2に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、実施の形態2に係る電力変換装置100では、第4冷却体54は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と熱伝導部材(第2熱伝導性部材)HC2を介して熱的に接続されている。第5冷却体55は、第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の各々と熱伝導部材(第2熱伝導性部材)HC2を介して熱的に接続されている。このため、第2熱伝導性部材HC2により、第4冷却体54から第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53への伝熱効率を向上させることができ、第5冷却体55から第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53への伝熱効率を向上させることができる。
 図15に示されるように、実施の形態2に係る電力変換装置100は、第1冷却体51が、第4冷却体54と第5冷却体55とに挟まれて配置されるように構成されてもよい。
 また、実施の形態2に係る電力変換装置100では、図14または図15に示すように、第2プリント基板32の電子部品が搭載された表面(第3主面)S3と第3プリント基板33の電子部品が搭載された表面(第5主面)S5とが対向するように、第2プリント基板32と第3プリント基板33が配置されてもよい。
 第2プリント基板32の電子部品が搭載された表面(第3主面)S3と第3プリント基板33の電子部品が搭載された表面(第5主面)S5とが対向するように、第2プリント基板32と第3プリント基板33が配置されたときで、第1冷却体51~第5冷却体55が金属からなる場合、第1冷却体51~第5冷却体55は、電力変換装置100の周囲に配置される他の電子機器などから放出される電磁波ノイズにより電力変換装置100が誤動作することを防止する電磁シールドの役割を果たす。また、一般に、電力変換装置の動作に伴い、スイッチング素子2a、2b、2c、2dで構成されるインバータ回路部11と、トランス3、4で構成される変圧部12と、8つの整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hで構成される整流回路部13と、リアクトル6、7と平滑コンデンサ8で構成される平滑回路部14から、電磁波が放出される。第2プリント基板32の電子部品が搭載された表面(第3主面)S3と第3プリント基板33の電子部品が搭載された表面(第5主面)S5とが対向するように、第2プリント基板32と第3プリント基板33が配置されたときで、第1冷却体51~第5冷却体55が金属からなる場合、第1冷却体51~第5冷却体55は、スイッチング素子2a、2b、2c、2dで構成されるインバータ回路部11と、トランス3、4で構成される変圧部12と、8つの整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hで構成される整流回路部13と、リアクトル6、7と平滑コンデンサ8で構成される平滑回路部14から放出される電磁波ノイズが、電力変換装置100の外部へ放出されることを防止する電磁シールドの役割を果たす。このため、冷却体が電磁シールドを兼ねない場合と比べ、電磁シールドの量を削減でき、その結果、実施の形態2に係る電力変換装置100を、小型化できる。
 先述のように、実施の形態2に係る電力変換装置100では、第2プリント基板32の電子部品が搭載された表面(第3主面)S3と第3プリント基板33の電子部品が搭載された表面(第5主面)S5とが対向するように、第2プリント基板32と第3プリント基板33が配置されたときで、第1冷却体51~第5冷却体55が金属からなる場合、第1冷却体51~第5冷却体55が電磁シールドを兼ねる。ただし、第1冷却体51~第5冷却体55に追加して、新たに電磁シールドが設けられてもよい。
 実施の形態3.
 次に、図16~21を参照して、実施の形態3に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態3は、特に説明しない限り、上記の実施の形態2と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態2と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 実施の形態3に係る電力変換装置100は、基本的には実施の形態2に係る電力変換装置100と同様の構成を備える。実施の形態3に係る電力変換装置100は、実施の形態2に係る電力変換装置100に比べて、第4プリント基板モジュール74と、第5プリント基板モジュール75とを備える点が異なる。
 第4プリント基板モジュール74は、第4プリント基板34と、第4絶縁部材44と、第4冷却体54と、第4固定部材64と、電子部品とを備えている。
 第4プリント基板(第4基板)34は、電子部品(第4部品)が搭載された表面(第7主面)S7と、第4冷却体54と対向する裏面(第8主面)S8とを有している。第7主面S7は第8主面S8に対向する。第4絶縁部材44は、第4プリント基板34の第8主面S8と第4冷却体54との間に配置されている。第4冷却体54は、第4プリント基板34の第8主面S8に熱的に接続されている。第4冷却体54は、第4プリント基板34の第8主面S8に第4絶縁部材44を介して熱的に接続されている。第4冷却体54は、第1冷却体51の第1プリント基板31と対向する面51aに接続される面を底面として、上下に伸びるように構成されている。第4冷却体54は、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びている。第4冷却体54は、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53の各々に熱的に接続されている。第4固定部材64は、第4プリント基板34を、第4冷却体54に固定するように構成されている。
 第5プリント基板モジュール75は、第5プリント基板35と、第5絶縁部材45と、第5冷却体55と、第5固定部材65と、電子部品とを備えている。
 第5プリント基板(第5基板)35は、電子部品(第5部品)が搭載された表面(第9主面)S9と、第5冷却体55と対向する裏面(第10主面)S10とを有している。第9主面S9は第10主面S10に対向する。第5絶縁部材45は、第5プリント基板35の第10主面S10と第5冷却体55との間に配置されている。第5冷却体55は、第5プリント基板35の第10主面S10に熱的に接続されている。第5冷却体55は、第5プリント基板35の第10主面S10に第5絶縁部材45を介して熱的に接続されている。第5冷却体55は、第1冷却体51の第1プリント基板31と対向する面51aに接続される面を底面として、上下に伸びるように構成されている。第5冷却体55は、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びている。第5冷却体55は、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53の各々に熱的に接続されている。第5固定部材65は、第5プリント基板35を、第5冷却体55に固定するように構成されている。
 実施の形態3の電力変換装置100は、第1プリント基板モジュール71と、第2プリント基板モジュール72と、第3プリント基板モジュール73と、第4プリント基板モジュール74と、第5プリント基板モジュール75とを備えている。第1プリント基板モジュール71と、第2プリント基板モジュール72と、第3プリント基板モジュール73と、第4プリント基板モジュール74と、第5プリント基板モジュール75との間は、ハーネスなどで電気的に接続される。つまり、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33、第4プリント基板34および第5プリント基板35が電気的に接続される。
 続いて、図17~図21を参照して、実施の形態3の電力変換装置100における、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72、第3プリント基板モジュール73、第4プリント基板モジュール74および第5プリント基板モジュール75の一例を説明する。
 図17に示されるように、第1プリント基板モジュール71は、第1プリント基板31と、第1絶縁部材41と、第1冷却体51と、第1固定部材61と、電子部品とを備えている。電子部品は、第1プリント基板31の上に搭載される。第1絶縁部材41は、第1プリント基板31と第1冷却体51との間に配置される。第1固定部材61は、第1プリント基板31を第1冷却体51に固定する。
 第1プリント基板31の、第1冷却体51と対向する面と反対の面31a上には、入力コンデンサ1と、スイッチング素子2a、2b、2c、2dとが搭載されている。面31a上には、図示しない、入力端子9が搭載されている。面31a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第1プリント基板31の、第1冷却体51と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図18に示されるように、第2プリント基板モジュール72は、第2プリント基板32と、第2絶縁部材42と、第2冷却体52と、第2固定部材62と、電子部品とを備えている。電子部品は、第2プリント基板32の上に搭載される。第2絶縁部材42は、第2プリント基板32と第2冷却体52との間に配置される。第2固定部材62は、第2プリント基板32を第2冷却体52に固定する。
 第2プリント基板32の、第2冷却体52と対向する面と反対の面32a上には、整流素子5a、5b、5c、5dと、トランス3とが搭載されている。面32a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第2プリント基板32の、第2冷却体52と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図19に示されるように、第3プリント基板モジュール73は、第3プリント基板33と、第3絶縁部材43と、第3冷却体53と、第3固定部材63と、電子部品とを備えている。電子部品は、第3プリント基板33の上に搭載される。第3絶縁部材43は、第3プリント基板33と第3冷却体53との間に配置される。第3固定部材63は、第3プリント基板33を第3冷却体53に固定する。
 第3プリント基板33の、第3冷却体53と対向する面と反対の面33a上には、整流素子5e、5f、5g、5hと、トランス4とが搭載されている。面33a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第3プリント基板33の、第3冷却体53と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図20に示されるように、第4プリント基板モジュール74は、第4プリント基板34と、第4絶縁部材44と、第4冷却体54と、第4固定部材64と、電子部品(第4部品)とを備えている。電子部品(第4部品)は、第4プリント基板34の上に搭載される。電子部品(第4部品)は、特に高発熱部品であるリアクトル6である。第4絶縁部材44は、第4プリント基板34と第4冷却体54との間に配置される。第4固定部材64は、第4プリント基板34を第4冷却体54に固定する。第4絶縁部材44は、第4プリント基板34と、第4冷却体54とに、面接触することが好ましい。
 第4プリント基板34の、第4冷却体54と対向する面と反対の面34a上には、平滑コンデンサ8と、リアクトル6とが搭載されている。面34a上には、図示しない、出力端子10が搭載されている。面34a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。第4プリント基板34の第4冷却体54と対向する面は第8主面S8に該当する。第4プリント基板34の第4冷却体54と対向する面と反対の面34aは第7主面S7に該当する。また、第4プリント基板34の、第4冷却体54と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図21に示されるように、第5プリント基板モジュール75は、第5プリント基板35と、第5絶縁部材45と、第5冷却体55と、第5固定部材65と、電子部品(第5部品)とを備えている。電子部品(第5部品)は、第5プリント基板35の上に搭載される。電子部品(第5部品)は、特に高発熱部品であるリアクトル7である。第5絶縁部材45は、第5プリント基板35と第5冷却体55との間に配置される。第5固定部材65は、第5プリント基板35を第5冷却体55に固定する。第5絶縁部材45は、第5プリント基板35と、第5冷却体55とに、面接触することが好ましい。
 第5プリント基板35の、第5冷却体55と対向する面と反対の面35a上には、平滑コンデンサ8と、リアクトル7が搭載されている。また、面35a上には、図示しない、出力端子10が搭載されている。面35a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。第5プリント基板35の第5冷却体55と対向する面は第10主面S10に該当する。第5プリント基板35の第5冷却体55と対向する面と反対の面35aは第9主面S9に該当する。また、第5プリント基板35の、第5冷却体55と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 このようにしても、実施の形態3に係る電力変換装置100は、実施の形態2に係る電力変換装置100と同等の効果を得ることができる。さらに、実施の形態3に係る電力変換装置100では、第4プリント基板34の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第4プリント基板34に搭載されている高発熱部品である、平滑コンデンサ8と、リアクトル6とで発生した熱を、放熱する放熱経路として、第4プリント基板34と、第4絶縁部材44と、第4冷却体54と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱する第4放熱経路を形成できる。第4放熱経路は、特許文献1に記載の構成と比較して、板状基板据え付け部を含まないため、放熱経路の長さを短くできるため、放熱性を向上できる。このため、第4プリント基板34の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第4プリント基板34の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態3に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第4絶縁部材44を、第4プリント基板34と、第4冷却体54とに、面接触させる場合、第4絶縁部材44と第4プリント基板34との接触面の面積と、第4絶縁部材44と第4冷却体54との接触面の面積と、を広くできる。このため、第4絶縁部材44と第4プリント基板34との接触面の接触熱抵抗と、第4絶縁部材44と第4冷却体54との接触面の接触熱抵抗と、を低減できるため、第4放熱経路の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態3に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第5プリント基板35の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第5プリント基板35に搭載されている高発熱部品である、平滑コンデンサ8と、リアクトル7とで発生した熱を、放熱する放熱経路として、第5プリント基板35と、第5絶縁部材45と、第5冷却体55と、第1冷却体51を介して、外部冷却体21に放熱する第5放熱経路を形成できる。第5放熱経路は、特許文献1に記載の構成と比較して、板状基板据え付け部を含まないため、放熱経路の長さを短くできるため、放熱性を向上できる。このため、第5プリント基板35の、表面または内部に形成された回路パターンで発生する熱と、第5プリント基板35の上に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態3に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第5絶縁部材45を、第5プリント基板35と、第5冷却体55とに、面接触させる場合、第5絶縁部材45と第5プリント基板35との接触面の面積と、第5絶縁部材45と第5冷却体55との接触面の面積と、を広くできるため、第5絶縁部材45と第5プリント基板35との接触面の接触熱抵抗と、第5絶縁部材45と第5冷却体55との接触面の接触熱抵抗と、を低減できるため、第5放熱経路の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態3に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 第4冷却体54の、第4プリント基板34の面34aと略垂直方向の厚さは、厚くすることが好ましい。これにより、第4放熱経路に含まれる第4冷却体54の熱抵抗を低減できるため、放熱性を向上できる。
 第5冷却体55の、第5プリント基板35の面35aと略垂直方向の厚さは、厚くすることが好ましい。これにより、第5放熱経路に含まれる第5冷却体55の熱抵抗を低減できるため、放熱性を向上できる。
 すなわち、図31を参照して、第1プリント基板31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に直交する方向での第4冷却体54および第5冷却体55の各々の厚さは、第1主面S1に第2主面S2が対向する方向での第1冷却体51の厚さよりも厚いことが好ましい。
 また、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33に加え、第4プリント基板34および第5プリント基板35の各々に対しても、高発熱部品を搭載することができる。よって、プリント基板に搭載した高発熱部品間の距離を長くできるため、各高発熱部品で発生した熱の熱干渉を抑制することができ、各高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、実施の形態3に係る電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33に加え、第4プリント基板34および第5プリント基板35の各々に対しても、電子部品を搭載することができる。このため、部品実装面積が増えるため、実施の形態1、2と比較して、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33を小型化できる。その結果、実施の形態3に係る電力変換装置100を、小型化できる。
 なお、実施の形態3に係る電力変換装置100に含まれる第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33、第4プリント基板34、第5プリント基板35に搭載する電子部品は、入れ替えて良く、たとえば、図22~図27に示されるように、実施の形態3に係る電力変換装置100を構成してもよい。以下、図23~27に示される、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72、第3プリント基板モジュール73、第4プリント基板モジュール74、第5プリント基板モジュール75の一例を説明する。
 図23に示されるように、第1プリント基板31の、第1冷却体51と対向する面と反対の面31a上には、スイッチング素子2a、2b、2c、2dが搭載されている。面31a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第1プリント基板31の、第1冷却体51と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図24に示されるように、第2プリント基板32の、第2冷却体52と対向する面と反対の面32a上には、入力コンデンサ1と、リアクトル6、7と、平滑コンデンサ8と、が搭載されている。面32a上には、図示しない、入力端子9が搭載されている。面32a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第2プリント基板32の、第2冷却体52と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図25に示されるように、第3プリント基板33の、第3冷却体53と対向する面と反対の面33a上には、トランス3、4が搭載されている。面33a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第3プリント基板33の、第3冷却体53と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図26に示すように、第4プリント基板34の、第4冷却体54と対向する面と反対の面34a上には、整流素子5a、5b、5c、5dが搭載されている。面34a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第4プリント基板34の、第4冷却体54と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 図27に示されるように、第5プリント基板35の、第5冷却体55と対向する面と反対の面35a上には、整流素子5e、5f、5g、5hが搭載されている。面35a上には、その他の電子部品が搭載されていてもよい。また、第5プリント基板35の、第5冷却体55と対向する面上に、その他の電子部品が搭載されていてもよい。
 また、実施の形態3に係る電力変換装置100は、第5プリント基板35と、第5絶縁部材45と、第5固定部材65と、を含まなくてもよい。言い換えると、電力変換装置100は、外部冷却体21と、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール、第3プリント基板モジュール73および第4プリント基板モジュール74と、第5冷却体55とを備えていてもよい。第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72、第3プリント基板モジュール73、第4プリント基板モジュール74の間は、ハーネスなどで電気的に接続される。
 また、第1プリント基板モジュール71、第2プリント基板モジュール72、第3プリント基板モジュール73、第4プリント基板モジュール74、第5プリント基板モジュール75に配置される電子部品は、入れ替えて良いが、第1プリント基板モジュール71に、特に高発熱部品が配置されることが好ましい。
 実施の形態4.
 次に、図28を参照して、実施の形態4に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態4は、特に説明しない限り、上記の実施の形態2または実施の形態3と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態2または実施の形態3と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 実施の形態4に係る電力変換装置100は、基本的には実施の形態2または実施の形態3に係る電力変換装置100と同様の構成を備える。実施の形態4に係る電力変換装置100は、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53、第4冷却体54、第5冷却体55に略囲まれた空間に、封止部材91が充填されている点で異なる。
 実施の形態4に係る電力変換装置100は、封止部材91を備えている。封止部材91は、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53、第4冷却体54および第5冷却体55により取り囲まれた空間に充填されている。封止部材91は、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33、第4プリント基板34、第5プリント基板35の各々に搭載された電子部品を封止している。
 封止部材91は、0.1W/(m・K)以上、好ましくは1.0W/(m・K)の熱伝導率を有する材料からなってもよい。封止部材91は、1×1010Ω・m以上、好ましくは1×1012Ω・m以上、さらに好ましくは、1×1014Ω・m以上の体積抵抗率を有する材料からなる。言いかえると、封止部材91は、電気的絶縁性を有する。封止部材91は、1MPa以上のヤング率を有してもよい。封止部材91は、弾性を有する樹脂材料で構成されてもよい。封止部材91は、熱伝導性フィラーを含有するポリフェニレンサルファイド(PPS)もしくはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂材料で構成されてもよい。封止部材91は、シリコンまたはウレタンなどのゴム材料で構成されてもよい。
 次に、実施の形態5に係る電力変換装置100の製造方法について説明する。
 図10に示す準備工程S100において、電子部品に含まれる第4部品および第5部品と、第4プリント基板34および第5プリント基板35と、第4冷却体54および第5冷却体55とが準備される。
 組み立て工程S200において、第4プリント基板34の第7主面S7に電子部品(第4部品)が搭載されかつ第4プリント基板34の第7主面S7に対向する第8主面S8に第4冷却体54が熱的に接続される。第5プリント基板35の第9主面S9に電子部品(第5部品)が搭載されかつ第5プリント基板35の第9主面S9に対向する第10主面S10に第5冷却体55が熱的に接続される。
 接続工程S300において、第4冷却体54および第5冷却体55の各々が第1プリント基板第31の第2主面S2から第1主面S1に向かう方向に延びるように配置される。第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53、第4冷却体54および第5冷却体55により取り囲まれた空間に封止部材91が充填される。
 このようにしても、実施の形態4に係る電力変換装置100は、実施の形態2および実施の形態3に係る電力変換装置100と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態4に係る電力変換装置100では、プリント基板の、表面または内部に形成された回路パターンで発生した熱と、プリント基板に搭載される高発熱部品で発生した熱を、放熱する放熱経路として、封止部材91と、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53、第4冷却体54、第5冷却体55を介して、外部冷却体21に放熱する放熱経路を形成できる。このため、プリント基板の、表面または内部に形成された回路パターンで発生した熱と、プリント基板に搭載される高発熱部品で発生した熱に対する電力変換装置100の放熱性を向上できる。その結果、電力変換装置100は、高出力で動作できる。
 また、一般に電子部品同士の間は、沿面放電を防止するため、電子部品同士の間で、各電子部品に印加される電圧に応じた沿面距離を確保する必要がある。実施の形態4に係る電力変換装置100では、電子部品同士の間に、電気的絶縁性を有する封止部材91が充填されるため、沿面放電が起こりにくくなる。したがって、電子部品同士の間の沿面距離を短くすることができる。このため、実施の形態4に係る電力変換装置100は、実施の形態1~3に係る電力変換装置100と比較して、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33を小型化できる。その結果、実施の形態4に係る電力変換装置100を小型化できる。
 また、封止部材91を、プリント基板と冷却体との間に充填する場合、プリント基板と冷却体との間に配置される絶縁部材を不要にできる。したがって、電力変換装置100を構成する部品点数を削減できる。
 実施の形態5.
 次に、図29を参照して、実施の形態5に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態5は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1~4と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1~4と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 実施の形態5に係る電力変換装置100は、基本的には実施の形態1~4に係る電力変換装置100と同様の構成を備える。実施の形態5に係る電力変換装置100は、実施の形態1~4に係る電力変換装置100に比べて、第6プリント基板(第6基板)36と、第6プリント基板36の上に搭載される電子部品(第6部品)と、第6固定部材66とを備える点が異なる。
 実施の形態5に係る電力変換装置100は、電子部品(第6部品)と、電子部品(第6部品)が搭載された第6プリント基板(第6基板)とを備えている。
 第6固定部材66は、第6プリント基板36を第2冷却体52、第3冷却体53、第4冷却体、第5冷却体55の少なくともいずれかに固定する。第6プリント基板36は、第6固定部材66により、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53、第4冷却体54、第5冷却体55のうち、少なくとも1つ以上の冷却体に固定される。例えば、図29に示されるように、第6プリント基板36は、第6固定部材66により、第2冷却体52および第3冷却体53に固定されてもよい。この場合、図10に示す、接続工程S300において、第6プリント基板36は、第2冷却体52および第3冷却体53に固定される。
 第6プリント基板36の第1冷却体51と対向する面と反対の面36a上には、電力変換装置100に含まれる高発熱部品ではない部品、たとえば、入力コンデンサ1、平滑コンデンサ8、図示しない制御回路部15などが搭載される。第6プリント基板36に搭載される電子部品(第6部品)の発熱量は、第1プリント基板31に搭載される電子部品(第1部品)、第2プリント基板32に搭載される電子部品(第2部品)、第3プリント基板33に搭載される電子部品(第3部品)の各々の発熱量よりも小さい。なお、これらの発熱量は、電力変換装置100の動作時の発熱量である。面36a上には、図示しない、入力端子9、出力端子10が搭載される。なお、第6プリント基板36の面36a上に搭載される電子部品の一部または全部は、第6プリント基板36の面36aと反対の面36bに搭載されてもよい。
 このようにしても、実施の形態5に係る電力変換装置100は、実施の形態1~4に係る電力変換装置100と同様の効果を得ることができる。また、一般に、高発熱部品ではない部品、たとえば、入力コンデンサ1、平滑コンデンサ8、図示しない制御回路部15などは、高発熱部品と比べて、耐熱温度が低い。このため、高発熱部品と高発熱部品ではない部品を同一のプリント基板に搭載する場合、高発熱部品で発生した熱により、高発熱部品ではない部品の温度がその許容温度を超えないよう、熱設計する必要がある。実施の形態5に係る電力変換装置100では、高発熱部品ではない部品を、高発熱部品と異なるプリント基板に搭載するため、高発熱部品で発生した熱により、高発熱部品ではない部品の温度がその許容温度を超えないよう、熱設計する必要がない。
 実施の形態6.
 次に、図33および図34を参照して、実施の形態6に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態6は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 実施の形態6に係る電力変換装置100は、基本的には実施の形態1に係る電力変換装置100と同様の構成を備える。実施の形態6に係る電力変換装置100は、実施の形態1に係る電力変換装置100に比べて、低抵抗電流経路部材(電流経路部材)88を備える点が異なる。
 低抵抗電流経路部材88は、任意の導電性材料から形成され、例えば銅またはニッケルまたは金またはアルミニウムまたは銀または錫またはそれらの合金などから形成される。低抵抗電流経路部材88は、1.0×10-6Ω・m以下、好ましくは1.0×10-7Ω・m以下の体積抵抗率を有する。第1冷却体51、第2冷却体52および第3冷却体53の一部または全部が電流経路(第1通電経路)A-A’を形成している。
 低抵抗電流経路部材88は、図34に示すように、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53の一部または全部からなる電流経路A-A’と電気的に並列に接続される電流経路(第2通電経路)Bを形成する。
 電流経路A-A’と電流経路Bの具体例を以下に説明する。例えば、図33に示すように、電流経路A-A’は、第3冷却体53と第1冷却体51と第2冷却体52からなり、第3プリント基板33と第2プリント基板32を電気的に接続している。このとき、例えば、図33に示すように、電流経路Bは、第3冷却体53と低抵抗電流経路部材88と第2冷却体52からなり、第3プリント基板33と第2プリント基板32を電気的に接続するように形成されていてもよい。
 低抵抗電流経路部材88から形成される電流経路Bの電気抵抗は、電流経路A-A’の電気抵抗よりも低いことが望ましい。電流経路Bを構成する材料、及び電流経路Bの形状は、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53の一部または全部からなる電流経路A-A’の材料、及び形状とは独立して決定できる。よって、例えば、電流経路A-A’がアルミニウムで構成される場合、電流経路Bがアルミニウムよりも体積抵抗率が小さい導体、例えば銅で形成されることで、電流経路Bの電気抵抗を電流経路A-A’の電気抵抗よりも小さくできる。また、電流経路Bの経路長を電流経路A-A’の経路長よりも短くすること、または、電流経路Bの断面積を電流経路A-A’の断面積よりも大きくすることにより、電流経路Bの電気抵抗を電流経路A-A’の電気抵抗よりも小さくできる。
 このようにしても、実施の形態6に係る電力変換装置100は、実施の形態1に係る電力変換装置100と同様の効果を得ることができる。
 実施の形態1に係る電力変換装置100で、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53が、例えば、図32に示す電流経路A-A’として使用される場合、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53に電流が流れる。このとき、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53では電流値の2乗に比例したジュール発熱が発生するため、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53の温度が上昇する。その結果、第1冷却体51、第2冷却体52、第3冷却体53の温度が上昇した分、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33に搭載された高発熱部品の温度も上昇するため、実施の形態1に係る電力変換装置100の第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33に搭載された高発熱部品に対する放熱性が低下する。
 一方で、実施の形態6に係る電力変換装置100では、低抵抗電流経路部材88により、電流経路A-A’と電気的に並列に接続される電流経路Bが形成される。このため、電流経路A-A’に流れる電流の一部が電流経路Bに分流する。これにより、電流経路A-A’に流れる電流が減少し、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53で発生するジュール発熱が減少する。その結果、実施の形態1に係る電力変換装置100で、第1冷却体51と第2冷却体52と第3冷却体53が、例えば、図32に示す電流経路A-A’として使用される場合と比べて、第1プリント基板31、第2プリント基板32、第3プリント基板33に搭載された高発熱部品に対する放熱性を向上できる。
 また、低抵抗電流経路部材88から形成される電流経路Bの電気抵抗が、電流経路A-A’の電気抵抗よりも小さいほど、電流経路A-A’に流れる電流のうち、電流経路Bに分流する電流量は大きくなる。例えば、電流経路Bの電気抵抗が、電流経路A-A’の電気抵抗の1/2である場合、電流経路Bがない場合と比べ、電流経路A-A’を流れる電流量は1/3に減少する。よって、ジュール発熱は、電流値の2乗に比例するため、電流経路Bがない場合と比べ、電流経路A-A’の発熱は、1/9に減少する。
 また、図33では、低抵抗電流経路部材88を1つだけ図示したが、複数の低抵抗電流経路部材88を組み合わせ、電流経路A-A’と電気的に並列に接続される電流経路Bが複数形成されてもよい。
 また、上記の各実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。
 今回開示された実施の形態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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて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が意図される。
 21 外部冷却体、31 第1プリント基板、32 第2プリント基板、33 第3プリント基板、34 第4プリント基板、35 第5プリント基板、36 第6プリント基板、41~45 第1絶縁部材~第5絶縁部材、51~55 第1冷却体~第5冷却体、61~66 第1固定部材~第6固定部材、71~75 第1プリント基板モジュール~第5プリント基板モジュール、81 上コア、82 コア、83 バネ、84 支柱、85 押さえ板、86 ハーネス、87 端子台、88 低抵抗電流経路部材、91 封止部材、100 電力変換装置、HC1 第1熱伝導性部材、HC2 第2熱伝導性部材、S1~S10 第1主面~S10 第10主面、S100 準備工程、S200 組み立て工程、S300 接続工程。

Claims (21)

  1.  第1部品、第2部品および第3部品を含む電子部品と、
     前記電子部品の前記第1部品が搭載された第1主面と前記第1主面に対向する第2主面とを有する第1基板と、
     前記第1基板の前記第2主面に熱的に接続された第1冷却体と、
     前記電子部品の前記第2部品が搭載された第3主面と前記第3主面に対向する第4主面とを有する第2基板と、
     前記第2基板の前記第4主面に熱的に接続された第2冷却体と、
     前記電子部品の前記第3部品が搭載された第5主面と前記第5主面に対向する第6主面とを有する第3基板と、
     前記第3基板の前記第6主面に熱的に接続された第3冷却体とを備え、
     前記第2冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びており、
     前記第3冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びている、電力変換装置。
  2.  前記第1主面に前記第2主面が対向する方向での前記第1冷却体の厚さは、前記第3主面に前記第4主面が対向する方向での前記第2冷却体の厚さおよび前記第5主面に前記第6主面が対向する方向での前記第3冷却体の厚さよりも薄い、請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記第1冷却体に熱的に接続された外部冷却体をさらに備えた、請求項1または2に記載の電力変換装置。
  4.  前記第1基板の前記第2主面と前記第1冷却体との間に配置された第1絶縁部材と、
     前記第2基板の前記第4主面と前記第2冷却体との間に配置された第2絶縁部材と、
     前記第3基板の前記第6主面と前記第3冷却体との間に配置された第3絶縁部材とをさらに備え、
     前記第1冷却体は、前記第1基板の前記第2主面に前記第1絶縁部材を介して熱的に接続されており、
     前記第2冷却体は、前記第2基板の前記第4主面に前記第2絶縁部材を介して熱的に接続されており、
     前記第3冷却体は、前記第3基板の前記第6主面に前記第3絶縁部材を介して熱的に接続されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  5.  前記第2冷却体は、前記第1冷却体に熱的に接続されており、
     前記第3冷却体は、前記第1冷却体に熱的に接続されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  6.  第1熱伝導性部材をさらに備え、
     前記第1冷却体は、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々と前記第1熱伝導性部材を介して熱的に接続されている、請求項5に記載の電力変換装置。
  7.  前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体に熱的に接続された第4冷却体と、
     前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体に熱的に接続された第5冷却体とをさらに備え、
     前記第4冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びており、
     前記第5冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びている、請求項1~6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  8.  前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に直交する方向での前記第4冷却体および前記第5冷却体の各々の厚さは、前記第1主面に前記第2主面が対向する方向での前記第1冷却体の厚さよりも厚い、請求項7に記載の電力変換装置。
  9.  第2熱伝導性部材をさらに備え、
     前記第4冷却体は、前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々と前記第2熱伝導性部材を介して熱的に接続されており、
     前記第5冷却体は、前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々と前記第2熱伝導性部材を介して熱的に接続されている、請求項8に記載の電力変換装置。
  10.  前記電子部品は第4部品を含み、
     前記電子部品の前記第4部品が搭載された第7主面と前記第7主面に対向する第8主面とを有する第4基板と、
     前記第4基板の前記第8主面と前記第4冷却体との間に配置された第4絶縁部材とをさらに備え、
     前記第4冷却体は、前記第4基板の前記第8主面に前記第4絶縁部材を介して熱的に接続されている、請求項7~9のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  11.  前記電子部品は第5部品を含み、
     前記電子部品の前記第5部品が搭載された第9主面と前記第9主面に対向する第10主面とを有する第5基板と、
     前記第5基板の前記第10主面と前記第5冷却体との間に配置された第5絶縁部材をさらに備え、
     前記第5冷却体は、前記第5基板の前記第10主面に前記第5絶縁部材を介して熱的に接続されている、請求項7~10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  12.  前記第1冷却体、前記第2冷却体、前記第3冷却体、前記第4冷却体および前記第5冷却体により取り囲まれた空間に充填された封止部材をさらに備えた、請求項7~11のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  13.  前記封止部材は、1×1010Ω・m以上の体積抵抗率を有する、請求項12に記載の電力変換装置。
  14.  前記電子部品は第6部品を含み、
     前記電子部品の前記第6部品が搭載された第6基板とをさらに備え、
     前記第6部品の発熱量は、前記第1部品、前記第2部品および前記第3部品の各々の発熱量よりも小さい、請求項1~13のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  15.  電流経路部材をさらに備え、
     前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の一部または全部が第1通電経路を形成しており、
     前記電流経路部材が、前記第1通電経路と電気的に並列に接続される、第2通電経路を形成している、請求項1~14のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  16.  前記第2通電経路の電気抵抗値が、前記第1通電経路の電気抵抗値よりも低い、請求項15に記載の電力変換装置。
  17.  第1部品、第2部品および第3部品を含む電子部品と、第1基板、第2基板および第3基板と、第1冷却体、第2冷却体および第3冷却体とを準備する準備工程と、
     前記第1基板の第1主面に前記電子部品の前記第1部品が搭載されかつ前記第1基板の前記第1主面に対向する第2主面に前記第1冷却体が熱的に接続され、前記第2基板の第3主面に前記電子部品の前記第2部品が搭載されかつ前記第2基板の前記第3主面に対向する第4主面に前記第2冷却体が熱的に接続され、前記第3基板の第5主面に前記電子部品の前記第3部品が搭載されかつ前記第3基板の前記第5主面に対向する第6主面に前記第3冷却体が熱的に接続され、かつ前記第1基板、前記第2基板および前記第3基板が電気的に接続される組み立て工程と、
     前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々が前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びるように配置される接続工程とを備えた、電力変換装置の製造方法。
  18.  前記接続工程において、前記第1冷却体に前記第2冷却体および前記第3冷却体が熱的に接続される、請求項17に記載の電力変換装置の製造方法。
  19.  前記組み立て工程において、前記第2基板および前記第3基板の各々に設けられた溝に前記第2部品および前記第3部品の各々がそれぞれ固定される、請求項17または18に記載の電力変換装置の製造方法。
  20.  前記準備工程において、前記電子部品に含まれる第4部品および第5部品と、第4基板および第5基板と、第4冷却体および第5冷却体と準備し、
     前記組み立て工程において、前記第4基板の第7主面に前記電子部品の前記第4部品が搭載されかつ前記第4基板の前記第7主面に対向する第8主面に前記第4冷却体が熱的に接続され、前記第5基板の第9主面に前記電子部品の前記第5部品が搭載されかつ前記第5基板の前記第9主面に対向する第10主面に前記第5冷却体が熱的に接続され、かつ前記第1基板、前記第2基板、前記第3基板、前記第4基板および前記第5基板が電気的に接続され、
     前記接続工程において、前記第4冷却体および前記第5冷却体の各々が前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びるように配置され、前記第1冷却体、前記第2冷却体、前記第3冷却体、前記第4冷却体および前記第5冷却体により取り囲まれた空間に封止部材が充填される、請求項17~19のいずれか1項に記載の電力変換装置の製造方法。
  21.  前記準備工程において、前記電子部品に含まれる第6部品と、第6基板とを準備し、
     前記接続工程において、前記第6基板は、前記第2冷却体および前記第3冷却体に固定される、請求項17~20のいずれか1項に記載の電力変換装置の製造方法。
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