WO2021049297A1 - 電力変換装置および電力変換装置の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a power conversion device and a method for manufacturing the power conversion device.
- a power conversion device including a printed circuit board, a housing for storing the printed circuit board, and a cooler for cooling the housing.
- the cooler is arranged under the housing and integrally molded with the housing.
- the printed circuit board is connected to the board installation member by sandwiching the heat conductive sheet.
- the board mounting member is connected to the side wall portion of the housing.
- the heat generated from the printed circuit board passes through the heat conductive sheet (insulated heat radiation member), the board mounting member, and the side wall portion of the housing to the cooler. It is transmitted.
- the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a power conversion device capable of improving the cooling performance of a circuit board.
- the power conversion device includes a cooler, a housing, at least one cooling plate, at least one insulating heat radiating member, and at least one circuit board.
- the housing includes a bottom portion, a side wall portion, and an internal space. The bottom is connected to the cooler. The side wall extends from the bottom on the side opposite to the cooler with respect to the bottom. The interior space is surrounded by a bottom and a side wall. At least one cooling plate is connected to the bottom so as to stand up against the bottom. At least one insulating heat radiating member is arranged on at least one cooling plate. At least one circuit board is connected to at least one cooling plate by sandwiching at least one insulating heat radiating member. At least one cooling plate, at least one insulating heat radiating member, and at least one circuit board are housed in the internal space of the housing. At least one cooling plate is arranged with a gap between it and the side wall portion.
- At least one circuit board is connected to at least one cooling plate by sandwiching at least one insulating heat radiating member.
- At least one cooling plate is connected to the bottom.
- the bottom of the housing is connected to the cooler. Therefore, the heat generated from at least one circuit board is transferred to the cooler through at least one insulating heat radiating member, at least one cooling plate, and the bottom. Therefore, the cooling performance of the circuit board can be improved.
- the cooling plate is arranged with a gap between it and the side wall portion of the housing, the design is easier than when the cooling plate is in contact with the side wall portion of the housing. Therefore, it is possible to provide a power conversion device that is easy to design.
- FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the power conversion device according to the first embodiment of the present disclosure.
- the wiring board is separated from the housing and the cooling plate.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. It is sectional drawing along the VV line of FIG.
- FIG. 3 is a perspective view which shows schematic structure of the 1st cooling plate which concerns on Embodiment 1 of this disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing a configuration of a first front surface of a first circuit board according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the first back surface of the first circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing a configuration of a second front surface of a second circuit board according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the inner layer on the second front side of the second circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the second back surface side inner layer of the second circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the second back surface of the second circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the third back surface of the third circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the fourth front surface of the fourth circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the fourth back surface of the fourth circuit board according to the first embodiment of the present disclosure.
- It is a pattern diagram which shows schematic structure of the wiring board which concerns on Embodiment 1 of this disclosure.
- It is a top view which shows roughly the structure of the 1st insulation heat dissipation member which concerns on Embodiment 1 of this disclosure.
- FIG. 5 is a plan view schematically showing a heat dissipation path of the power conversion device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a heat dissipation path of the power conversion device corresponding to FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a heat dissipation path of the power conversion device corresponding to FIG. It is an enlarged view of the XXVII region of FIG. It is a top view which shows roughly the structure of the power conversion apparatus which concerns on Embodiment 2 of this disclosure.
- FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the first embodiment.
- the wiring board 6 is separated from the housing 2 and the cooling plate 3.
- FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the first embodiment, and the wiring board 6 is not shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view from the upper side schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the first embodiment, and the wiring board 6 is not shown in FIG.
- the power conversion device 100 includes a cooler 1, a housing 2, at least one cooling plate 3, at least one insulating heat radiating member 4, and at least one circuit board 5. doing.
- the power conversion device 100 includes a heat generating component, a wiring board 6 (see FIG. 1), a heat conductive member 7, and a filled insulation heat radiating member 8 (see FIG. 4). May be good.
- the filled insulation heat radiating member 8 is not shown in FIGS. 1 to 3.
- the power conversion device 100 converts, for example, the loaded AC voltage into a DC voltage.
- the power converter 100 removes high frequency signals, for example, when converting a voltage.
- the housing 2 is configured by, for example, combining metal plates.
- the material of the housing 2 is generally, for example, aluminum (Al).
- the material of the housing 2 is not limited to aluminum (Al) as long as it is a material having high thermal conductivity.
- the material of the housing 2 may be, for example, iron (Fe), copper (Cu), other alloys, resins, or the like.
- the housing 2 includes a bottom portion 21, a side wall portion 22, and an internal space 23.
- the bottom 21 is connected to the cooler 1.
- the side wall portion 22 extends from the bottom portion 21 on the side opposite to the cooler 1 with respect to the bottom portion 21.
- the internal space 23 is surrounded by a bottom portion 21 and a side wall portion 22.
- at least one cooling plate 3, at least one insulating heat radiating member 4, and at least one circuit board 5 are housed in the internal space 23 of the housing 2.
- the shape of the bottom 21 is, for example, a plate.
- the side on which the cooler 1 is arranged is the lower side with respect to the bottom portion 21.
- the side on which the side wall portion 22 is arranged is the upper side with respect to the bottom portion 21.
- a cooler 1 is connected to the back surface of the bottom portion 21.
- a side wall portion 22 is connected to the surface of the bottom portion 21.
- a cooling plate 3 is connected to the surface of the bottom portion 21.
- the side wall portion 22 extends upward with respect to the bottom portion 21.
- the side wall portion 22 may extend perpendicular to the bottom portion 21.
- the side wall portion 22 surrounds the internal space 23 with the bottom portion 21.
- the side wall portion 22 may surround the internal space 23 over the entire circumference.
- the side wall portion 22 may partially surround the internal space 23.
- the side wall portion 22 may be provided with a plurality of groove portions 2G.
- the plurality of groove portions 2G are provided so as to face each of the two side wall portions 22 facing each other.
- the circuit board 5 is inserted into the plurality of groove portions 2G.
- the plurality of groove portions 2G fix the inserted circuit board 5.
- each of the four circuit boards 5 is fixed to each of the plurality of groove portions 2G. That is, at least one circuit board 5 can be fixed to the plurality of groove portions 2G by being inserted into the plurality of groove portions 2G.
- the housing 2 may include an opening on the upper side.
- the opening is provided on the side opposite to the bottom 21 with respect to the side wall 22.
- the opening is provided on the upper side of the side wall portion 22.
- the housing 2 may include an opening on the lateral side. When the housing 2 includes an opening on the lateral side, the side wall portion 22 partially surrounds the internal space 23.
- the cooler 1 is connected to the bottom 21. Specifically, the cooler 1 is connected to the back surface of the bottom portion 21.
- the cooler 1 is mainly a water-cooled cooler 1.
- the cooler 1 may be an air-cooled cooler 1.
- the cooler 1 has, for example, a refrigerant (not shown), a cooling case 11, a flow path 12 provided in the cooling case 11, and an opening provided in the cooler 1. ing.
- the opening may include, for example, an inlet 13 and an outlet 14.
- the refrigerant flows from the inlet 13 into the flow path 12 in the cooling case 11 and flows out from the outlet 14 to the outside of the cooling case 11.
- heat exchange is performed between the cooler 1 and the bottom 21.
- the heat generated from the circuit board 5 and the heat generating components is dissipated by the heat exchange between the cooler 1 and the bottom portion 21.
- the housing 2, the cooling plate 3, the insulating heat radiating member 4, the circuit board 5, and the heat generating component are cooled.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
- the height direction of the cooling plate 3 in the present application is a direction perpendicular to the bottom portion 21.
- the thickness direction of the cooling plate 3 is a direction from the back surface to the front surface of the cooling plate 3.
- the surface of the cooling plate is a surface connected to the circuit board 5 of the cooling plate 3.
- the back surface of the cooling plate is a surface facing the front surface of the cooling plate.
- the width direction of the cooling plate 3 is a direction perpendicular to each of the height direction and the width direction.
- At least one cooling plate 3 may include a plurality of cooling plates 3.
- at least one cooling plate 3 may include, for example, a first cooling plate 3A, a second cooling plate 3B, a third cooling plate 3C, and a fourth cooling plate 3D.
- the second cooling plate 3B may have the same shape as the fourth cooling plate 3D.
- the first cooling plate 3A, the second cooling plate 3B, the third cooling plate 3C, and the fourth cooling plate 3D are the first cooling plate 3A, the second cooling plate 3B, and the first.
- the three cooling plates 3C and the fourth cooling plate 3D may be arranged so as to be parallel to each other in this order.
- At least one cooling plate 3 may include one cooling plate (for example, the second cooling plate 3B) and the other cooling plate (for example, the fourth cooling plate 3D).
- the cooling plate 3B may have the same shape as the other cooling plate 3D.
- the second cooling plate 3B has the same shape as the fourth cooling plate 3D.
- At least one cooling plate 3 is arranged with a gap 24 between it and the side wall portion 22. As shown in FIG. 4, at least one cooling plate 3 is connected to the bottom 21 so as to stand up against the bottom 21. The cooling plate 3 sandwiches the bottom portion 21 with the cooler 1. The cooling plate 3 is connected to the cooler 1 via the bottom portion 21. The cooling plate 3 is arranged above the bottom portion 21. The cooling plate 3 may stand perpendicular to the bottom portion 21.
- the cooling plate 3 since the cooling plate 3 is arranged with a gap 24 between it and the side wall portion 22, it does not come into contact with the side wall portion 22.
- the size of the gap 24 is preferably 1.0 mm or more, for example.
- the dimensions of the gap 24 may be appropriately determined according to the dimensional tolerances of the cooling plate 3 and the housing 2.
- the widthwise dimension of the cooling plate 3 is smaller than the widthwise dimension of the bottom 21.
- the height dimension of the cooling plate 3 is smaller than the height dimension of the side wall portion 22.
- the material of the cooling plate 3 is generally, for example, aluminum (Al).
- the material of the cooling plate 3 is not limited to aluminum (Al) as long as it is a material having high thermal conductivity.
- the material of the cooling plate 3 may be, for example, iron (Fe), copper (Cu), other alloys, resins, or the like.
- the shape of the cooling plate 3 is, for example, a plate shape or an uneven shape.
- the cooling plate 3 includes a plate portion 31.
- the shape of the plate portion 31 is a flat plate.
- the cooling plate 3 may include a plurality of convex portions 32.
- the convex portion 32 is attached to the plate portion 31.
- the convex portion 32 is thicker than the plate portion 31.
- the shape of the convex portion 32 is, for example, a rectangular parallelepiped having a width smaller than that of the plate portion 31.
- the heat generating component arranged on the circuit board 5 may be accommodated between the plurality of convex portions 32 attached to the plate portion 31 (concave portions).
- the interval at which the plurality of convex portions 32 are arranged may be appropriately determined according to the dimensions of the heat generating component.
- the convex portion 32 may include a thick portion 321 and a detail 322.
- the widthwise dimension of the thick portion 321 is larger than the detail 322.
- the thickness direction dimension of the thick portion 321 is equal to the detail 322.
- the dimensions of the thick portion 321 and the detail 322 may be appropriately determined according to the dimensions of the heat generating component and the amount of heat generated.
- the cooling plate 3 may further include at least one hem 33.
- the hem 33 is connected to the bottom 21.
- the hem 33 is attached to at least one of the plate 31 and the convex 32.
- the hem portion 33 may be attached to both sides of the plate portion 31. Therefore, the hem portion 33 connects at least one of the plate portion 31 and the convex portion 32 to the bottom portion 21.
- the shape of the hem 33 is, for example, a shape that gradually increases in the thickness direction from the upper side to the lower side in the height direction of the cooling plate 3.
- the dimensions of the hem 33 may be appropriately determined as long as they do not interfere with other members.
- FIG. 6 is a perspective view schematically showing the configuration of the first cooling plate 3A according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a perspective view schematically showing the configuration of the second cooling plate 3B according to the first embodiment.
- FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of the third cooling plate 3C according to the first embodiment.
- FIG. 9 is a perspective view schematically showing the configuration of the fourth cooling plate 3D according to the first embodiment.
- the first cooling plate 3A specifically includes a first plate portion 31A and a plurality of first hem portions 33A.
- the shape of the first cooling plate 3A is substantially a plate shape.
- the first hem portion 33A is attached to both sides of the first plate portion 31A.
- the second cooling plate 3B specifically includes a second plate portion 31B, a plurality of second convex portions 32B, and a plurality of second hem portions 33B.
- the second cooling plate 3B is thicker than the first cooling plate 3A.
- the plurality of second convex portions 32B include, for example, four second convex portions 32B. Each of the four second convex portions 32B has the same shape.
- the second hem portion 33B is attached to both sides of the second plate portion 31B and the second convex portion 32B.
- the third cooling plate 3C specifically includes a third plate portion 31C, a plurality of third convex portions 32C, and a plurality of third hem portions 33C.
- the third hem portion 33C is attached to both sides of the third plate portion 31C and the third convex portion 32C.
- the plurality of third convex portions 32C are attached to both sides of the third plate portion 31C mirror-symmetrically with respect to the center of the third plate portion 31C, respectively.
- Each of the plurality of third convex portions 32C includes at least one third thick portion 321C and at least one third detail 322C.
- the third convex portion 32C includes, for example, two third thick portions 321C and one third detail 322C.
- the third cooling plate 3C is thicker than the first cooling plate 3A and the second cooling plate 3B.
- the fourth cooling plate 3D specifically includes a fourth plate portion 31D, a plurality of fourth convex portions 32D, and a plurality of fourth hem portions 33D.
- the fourth cooling plate 3D has the same shape as the second cooling plate 3B.
- the plurality of fourth convex portions 32D include, for example, four fourth convex portions 32D.
- Each of the four fourth convex portions 32D has the same shape.
- the fourth hem portion 33D is attached to both sides of the fourth plate portion 31D and the fourth convex portion 32D.
- the fourth cooling plate 3D has the same shape as the second cooling plate 3B.
- the fourth cooling plate 3D is thicker than the first cooling plate 3A and thinner than the third cooling plate 3C.
- circuit board 5 ⁇ Configuration of circuit board 5>
- the configuration of the circuit board 5 according to the first embodiment is schematically shown with reference to FIGS. 2 and 3.
- at least one circuit board 5 is connected to at least one cooling plate 3 by sandwiching at least one insulating heat radiating member 4.
- At least one circuit board 5 may include a plurality of circuit boards 5.
- the at least one circuit board 5 specifically includes, for example, the first circuit board 5A, the second circuit board 5B, the third circuit board 5C, and the fourth circuit board 5D. May include.
- the first circuit board 5A, the second circuit board 5B, the third circuit board 5C, and the fourth circuit board 5D are the first circuit board 5A, the second circuit board 5B, the third circuit board 5C, and the fourth circuit.
- the boards are arranged in the order of 5D.
- the second circuit board 5B may have the same shape as the third circuit board 5C.
- At least one circuit board 5 may include, for example, one circuit board (for example, second circuit board 5B) and the other circuit board (for example, third circuit board 5C).
- the circuit board 5B on the one hand may have the same shape as the circuit board 5C on the other hand.
- the second circuit board 5B has the same shape as the third circuit board 5C.
- the one circuit board 5B is arranged so as to face the other circuit board 5C.
- the circuit board 5 is fixed by being inserted into a plurality of groove portions 2G provided in the side wall portion 22.
- the circuit board 5 is mechanically fixed to the cooling plate 3 by screws 26 so as to sandwich the heat insulating member 4 for example.
- the circuit board 5 may be provided with a plurality of screw holes 55 (see FIG. 11) for passing the screws 26.
- the circuit board 5 has a front surface 51 and a back surface 52 facing the front surface 51.
- the front surface 51 and the back surface 52 may be electrically connected to each other through a plurality of through holes 56 (see FIG. 11).
- Heat-generating components are soldered to the circuit board 5.
- the circuit board 5 is electrically connected to the wiring board 6.
- the first circuit board 5A has a first front surface 51A and a first back surface 52A facing the first front surface 51A.
- the second circuit board 5B has a second front surface 51B and a second back surface 52B facing the second front surface 51B.
- the third circuit board 5C has a third front surface 51C and a third back surface 52C facing the third front surface 51C.
- the fourth circuit board 5D has a fourth front surface 51D and a fourth back surface 52D facing the fourth front surface 51D.
- the first cooling plate 3A is connected to the first front surface 51A of the first circuit board 5A.
- the second cooling plate 3B is connected to the first back surface 52A of the first circuit board 5A and faces the second front surface 51B of the second circuit board 5B.
- the third cooling plate 3C is connected to the second back surface 52B of the second circuit board 5B and the third front surface 51C of the third circuit board 5C.
- the fourth cooling plate 3D is connected to the fourth front surface 51D of the fourth circuit board 5D and faces the third back surface 52C of the third circuit board 5C.
- the wiring board 6 functions as wiring for the power conversion device 100.
- the power conversion device 100 may further have a wiring board 6 arranged on the opposite side of the bottom portion 21 (see FIG. 2) with respect to the side wall portion 22 (see FIG. 2). ..
- the wiring board 6 is connected to at least one cooling plate 3 and is electrically connected to at least one circuit board 5.
- the wiring board 6 is electrically connected to at least one circuit board 5 by, for example, soldering, welding, a conductive adhesive, contact energization (press fit), or the like.
- the connection method between the wiring board 6 and at least one circuit board 5 is not limited to the above connection method as long as the wiring board 6 and at least one circuit board 5 are electrically connected.
- the wiring board 6 is arranged on the upper side of the housing 2.
- the wiring board 6 covers the opening on the upper side of the housing 2.
- the wiring board 6 functions as a lid of the housing 2.
- the wiring board 6 may be provided with a plurality of screw holes 55 (see FIG. 20).
- the wiring board 6 is mechanically fixed to the cooling plate 3 and the housing 2 by, for example, screws 26.
- the heat generating component is, for example, an electronic component.
- the heat generating component is electrically connected to the circuit board 5.
- the heat-generating component generates heat due to Joule heat when an electric current is passed through it.
- the heat generating component is electrically insulated from the cooling plate 3.
- the power conversion device 100 has heat-generating components such as an input capacitor 91, a switching element unit 92, a first transformer unit 93a, and a second transformer unit 93b. It may have a first rectifying element unit 94a, a second rectifying element unit 94b, a smoothing reactor 95, and an output capacitor 96.
- FIG. 10 schematically shows the configuration and function of the heat generating component according to the first embodiment, the circuit board 5, and the wiring board 6.
- FIG. 10 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the first embodiment.
- the functions of the circuit board 5 and the wiring board 6 of the power conversion device 100 are classified into four categories: a primary circuit, a transformer, a filter circuit, and wiring.
- the first circuit board 5A functions as a primary circuit.
- the second circuit board 5B and the third circuit board 5C together function as one transformer.
- the fourth circuit board 5D functions as a filter circuit.
- the wiring board 6 functions as wiring.
- the AC voltage applied to the input capacitor 91 arranged in the primary circuit (first circuit board 5A) is the AC voltage applied to the switching element unit 92 arranged in the primary circuit (first circuit board 5A).
- the voltage applied to the transformers (second circuit board 5B and third circuit board 5C) is the first rectifying element unit 94a arranged after the first transformer unit 93a and the second transformer unit 93b arranged after the second transformer unit 93b.
- the two rectifying element units 94b and the filter circuit (fourth circuit board 5D) arranged after the first rectifying element unit 94a and the second rectifying element unit 94b convert the voltage into a stable DC voltage.
- An input capacitor 91 and a switching element portion 92 are arranged in the primary circuit (first circuit board 5A).
- the input capacitor 91 stores a direct current.
- the input capacitor 91 is arranged in front of the switching element portion 92.
- the switching element unit 92 is arranged after the input capacitor 91.
- the switching element unit 92 includes at least one switching element.
- the switching element unit 92 includes, for example, four switching elements 92a to 92d.
- the material of the switching element is silicon (Si) or silicon carbide (SiC).
- the structure of the switching element is generally an insulated gate bipolar transistor (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) or a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
- IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
- MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
- a transformer (second circuit board 5B and third circuit board 5C) is arranged after the primary circuit (first circuit board 5A).
- a first transformer unit 93a and a second transformer unit 93b, and a first rectifying element unit 94a and a second rectifying element unit 94b are arranged on the transformer (second circuit board 5B and third circuit board 5C).
- a first transformer unit 93a and a first rectifying element unit 94a are arranged on the second circuit board 5B.
- a second transformer unit 93b and a second rectifying element unit 94b are arranged on the third circuit board 5C.
- the first transformer unit 93a includes at least one first transformer.
- the first transformer unit 93a includes, for example, two first transformers 93a1 and 93a2.
- the second transformer unit 93b includes at least one second transformer.
- the second transformer section includes, for example, two second transformers 93b1 and 93b2.
- the first rectifying element unit 94a includes at least one first rectifying element.
- the first rectifying element unit 94a includes, for example, four first rectifying elements 94a1 to 94a4.
- the second rectifying element unit 94b includes at least one second rectifying element.
- the second rectifying element unit includes, for example, four second rectifying elements 94b1 to 94b4.
- the first transformer unit 93a and the second transformer unit 93b together function as one transformer.
- the first transformer unit 93a and the second transformer unit 93b convert the voltage output by the primary circuit (first circuit board 5A) and output it.
- the first transformer section 93a and the second transformer section 93b are insulated transformers.
- a first rectifying element unit 94a is arranged after the first transformer unit 93a.
- a second rectifying element unit 94b is arranged after the second transformer unit 93b.
- the first rectifying element unit 94a and the second rectifying element unit 94b rectify the AC voltage output by the first transformer unit 93a and the second transformer unit 93b to a DC voltage, respectively.
- a filter circuit (fourth circuit board 5D) is arranged after the transformer (second circuit board 5B and third circuit board 5C).
- a smoothing reactor 95 and an output capacitor 96 are arranged in the filter circuit (fourth circuit board 5D).
- the filter circuit (fourth circuit board 5D) functions as a low-pass filter. That is, the filter circuit (fourth circuit board 5D) removes the high frequency signal while passing the DC and low frequency signal.
- the frequency fc of the signal removed by the filter circuit is as shown in the following equation by the inductance value L of the smoothing reactor 95 and the capacitance C of the output capacitor 96.
- FIG. 11 is a pattern diagram showing the first front surface 51A.
- FIG. 12 is a pattern diagram showing the first back surface 52A.
- An input capacitor 91 and a switching element portion 92 are arranged on the first back surface 52A.
- a plurality of through holes 56 are provided in the first front surface 51A.
- the first front surface 51A is electrically connected to the first back surface 52A.
- four switching elements 92a to 92d of the input capacitor 91 and the switching element portion 92 are soldered to the first back surface 52A.
- the input capacitor 91 is arranged in the center of the first back surface 52A.
- the input capacitor 91 has one terminal and the other terminal (not shown).
- One terminal of the input capacitor 91 is connected to the switching element 92b and the switching element 92c through a circuit (not shown) provided on the first back surface 52A.
- the other terminal of the input capacitor 91 is connected to the switching element 92a and the switching element 92d through a circuit (not shown) provided on the first front surface 51A.
- the switching element 92c is connected in series with the switching element 92d through a circuit (not shown) provided on the first front surface 51A.
- the switching element 92a is connected in series with the switching element 92b through a circuit (not shown) provided on the first back surface 52A.
- the first circuit board 5A is electrically connected to the wiring board 6 by the connection terminals 61A1 to 61A6 arranged on the upper side of the first front surface 51A.
- the heat conductive members 7A1 to 7A4 may be arranged on the first circuit board 5A.
- the second circuit board 5B will be described with reference to FIGS. 10 and 13 to 16.
- the second circuit board 5B is a multilayer board. Specifically, the second circuit board 5B is composed of, for example, four layers.
- the second circuit board 5B has a second front surface 51B, a second front surface side inner layer 53B, a second back surface side inner layer 54B, and a second back surface 52B.
- the second front surface 51B, the second front side inner layer 53B, the second back side inner layer 54B, and the second back surface 52B are the second front surface 51B, the second front side inner layer 53B, the second back surface side inner layer 54B, and the second.
- the back surface 52B is laminated in this order, and is electrically connected by a plurality of through holes 56.
- FIG. 13 is a pattern diagram showing the second front surface 51B.
- FIG. 14 is a pattern diagram showing the second front side inner layer 53B.
- FIG. 15 is a pattern diagram showing the second back surface side inner layer 54B.
- FIG. 16 is a pattern diagram showing the second back surface 52B.
- a first rectifying element unit 94a (see FIG. 10) is arranged on the second front surface 51B.
- the first transformer unit 93a (see FIG. 10) is arranged on the second circuit board 5B.
- the first transformers 93a1 and 93a2 (see FIG. 10) of the first transformer unit 93a are a first transformer core (not shown), a primary transformer side winding 932 (see FIGS. 13 and 16), and a first transformer, respectively. Includes a transformer-side secondary winding 933 (see FIGS. 14 and 15).
- the first transformer core of the first transformer penetrates the second circuit board 5B.
- the second circuit board 5B may be provided with a transformer core insertion hole 931H configured so that the first transformer core can be inserted.
- first transformers 93a1 and 93a2 are arranged on the second circuit board 5B.
- Each of the first transformer cores (not shown) of the first transformers 93a1 and 93a2 is arranged so as to penetrate the transformer core insertion hole 931H provided in the second circuit board 5B.
- the first transformer side primary winding 932 is arranged at the center of each of the second front surface 51B and the second back surface 52B.
- the number of turns of the primary side winding 932 on the first transformer side is, for example, 8 turns.
- the first transformer side secondary winding 933 is arranged at the center of each of the second front side inner layer 53B and the second back side inner layer 54B.
- the number of turns of the first transformer side secondary winding 933 is, for example, one turn.
- the number of turns of the primary transformer side winding 932 and the first transformer side secondary winding 933 may be appropriately determined according to the input and output.
- the shape of the windings of the first transformer side primary side winding 932 and the first transformer side secondary side winding 933 is mainly a round wire or a flat wire.
- the substrate pattern of the multilayer board is used as the winding. You may.
- the voltage on the primary side where the primary side winding 932 on the first transformer side is arranged. Is transformed on the secondary side where the primary transformer side secondary winding 933 is arranged.
- first rectifying elements 94a1 to 94a4 of the first rectifying element unit 94 are mounted on the second front surface 51B of the second circuit board 5B. Have been placed.
- the second circuit board 5B is electrically connected to the wiring board 6 by the connection terminals 61B1 to 61B4 arranged on the upper side of the second front surface 51B.
- the heat conductive members 7B1 to 7B4 may be arranged on the second circuit board 5B.
- FIG. 17 is a pattern diagram showing the third front surface 51C.
- the third circuit board 5C has the same shape and function as the second circuit board 5B.
- a second rectifying element unit 94b (see FIG. 10) is arranged on the third back surface 52C.
- the second transformer unit 93b (see FIG. 10) is arranged on the third circuit board 5C.
- the second transformer of the second transformer unit 93b includes a second transformer core (not shown), a second transformer primary winding 932 (see FIG. 17), and a second transformer secondary winding (not shown). ..
- the second transformer has the same configuration and function as the first transformer.
- the second transformer core, the second transformer primary winding 932, and the second transformer secondary winding are the first transformer core, the first transformer primary winding 932, and the first transformer secondary winding, respectively.
- the third circuit board 5C may be provided with a transformer core insertion hole 931H in which a second transformer core can be inserted.
- the fourth back surface 52D of the fourth circuit board 5D for example, four second rectifying elements 94b1 to 94b4 of the second rectifying element unit 94b (see FIG. 10) are provided. Have been placed.
- the second rectifying element unit 94b has the same configuration and function as the first rectifying element unit 94a.
- the third circuit board 5C is electrically connected to the wiring board 6 by the connection terminals 61C1 to 61C4 arranged on the upper side of the third back surface 52C.
- the heat conductive members 7C1 to 7C4 may be arranged on the third circuit board 5C.
- FIG. 18 is a pattern diagram showing the fourth front surface 51D.
- FIG. 19 is a pattern diagram showing the fourth back surface 52D.
- an output capacitor 96 is arranged on the fourth front surface 51D.
- the smoothing reactor 95 is arranged so as to penetrate the fourth circuit board 5D.
- the fourth circuit board 5D may be connected to a reference potential (not shown) via a screw 26 (see FIG. 3).
- the fourth circuit board 5D may be connected to a charging unit (not shown).
- the output capacitor 96 is arranged in the center of the fourth front surface 51D.
- the output capacitor 96 includes one terminal and the other terminal (not shown).
- One terminal of the output capacitor 96 is connected to the reference potential via a screw 26 (see FIG. 3).
- the other terminal of the output capacitor 96 is connected to the charging unit and the connection terminal 61.
- the smoothing reactor 95 includes, for example, two smoothing reactors (not shown) and four smoothing reactor patterns 952 (see FIGS. 18 and 19).
- the second circuit board 5B may be provided with a smoothing reactor insertion hole 951H configured so that the smoothing reactor 95 can be inserted.
- the two smoothing reactors are arranged so as to penetrate each of the left and right sides of the fourth circuit board 5D.
- the two smooth reactor patterns 952 are arranged on the left and right sides of the fourth front surface 51D.
- two smooth reactor patterns 952 are arranged on the left and right sides of the fourth back surface 52D.
- the number of turns of the smooth reactor pattern 952 is, for example, 2 turns.
- the number of turns of the four smooth reactor patterns 952 is, for example, a total of 8 turns.
- the number of turns of the smooth reactor pattern 952 may be appropriately determined.
- the fourth circuit board 5D is electrically connected to the wiring board 6 by the connection terminals 61D1 to 61D3 arranged on the upper side of the fourth back surface 52D.
- FIG. 20 is a pattern diagram schematically showing the configuration of the wiring board 6 according to the first embodiment.
- the wiring board 6 (see FIG. 1) is electrically connected to the circuit board 5 (see FIG. 3).
- the wiring board 6 may be provided with an insertion hole 62.
- the wiring board 6 is provided with, for example, insertion holes 62A1 to 62A6, 62B1 to 62B4, 62C1 to 62C4, and 62D1 to 62D3.
- the insertion hole 62 is configured so that the connection terminal 61 can be inserted.
- the wiring board 6 is electrically connected to the circuit board 5 by being soldered to the connection terminal 61 of the circuit board 5 inserted into the insertion hole 62.
- the soldering method may be reflow soldering to the entire wiring board 6, or soldering to a part of the wiring board 6 by a solder jet.
- connection terminals 61A1 to 61A6 (see FIG. 12) arranged on the first circuit board 5A are inserted into the insertion holes 62A1 to 62A6, for example.
- connection terminals 61B1 to 61B4 (see FIG. 13) arranged on the second circuit board 5B are inserted into the insertion holes 62B1 to 62B4, for example.
- connection terminals 61C1 to 61C4 (see FIG. 17) arranged on the third circuit board 5C are inserted into the insertion holes 62C1 to 62C4, for example.
- connection terminals 61D1 to 61D3 (see FIG.
- the wiring board 6 is electrically connected to the first circuit board 5A, the second circuit board 5B, the third circuit board 5C, and the fourth circuit board 5D.
- At least one insulating heat radiating member 4 is arranged on at least one cooling plate 3.
- At least one insulated heat radiating member 4 may include a plurality of insulated heat radiating members 4.
- At least one insulated heat radiating member 4 may include, for example, one insulated heat radiating member (for example, the first insulated heat radiating member 4A) and the other insulated heat radiating member (for example, the second insulated heat radiating member 4B).
- the heat insulating member 4 is sandwiched between the cooling plate 3 and the circuit board 5.
- the heat insulating member 4 is adhered to the cooling plate 3 and the circuit board 5.
- the heat insulating member 4 insulates the cooling plate 3 and the circuit board 5.
- the material of the insulating heat radiating member 4 is, for example, an insulating heat radiating sheet.
- the outer dimensions of the insulating heat radiating member 4 are less than or equal to the outer dimensions of the cooling plate 3 and the circuit board 5 sandwiching the insulating heat radiating member 4.
- the area around the screw hole 55 (see FIG. 11) of the circuit board 5 does not need to be insulated. Therefore, the insulating heat radiating member 4 is hollowed out so as not to overlap the region (see FIG. 21).
- the at least one insulated heat radiating member 4 specifically includes, for example, a first insulated heat radiating member 4A, a second insulated heat radiating member 4B, a third insulated heat radiating member 4C, and a fourth. It includes an insulating heat radiating member 4D.
- the first heat insulating member 4A is arranged between the first circuit board 5A and the first cooling plate 3A and between the first circuit board 5A and the second cooling plate 3B.
- the second heat insulating member 4B is arranged between the second circuit board 5B and the third cooling plate 3C.
- the third insulated heat radiating member 4C is arranged between the third circuit board 5C and the third cooling plate 3C.
- the fourth heat insulating member 4D is arranged between the fourth circuit board 5D and the fourth cooling plate 3D.
- FIG. 21 is a plan view schematically showing the configuration of the first insulated heat radiating member 4A according to the first embodiment.
- FIG. 22 is a plan view schematically showing the configuration of the second insulated heat radiating member 4B according to the first embodiment.
- FIG. 23 is a plan view schematically showing the configuration of the fourth insulated heat radiating member 4D according to the first embodiment.
- the first insulated heat radiating member 4A will be described with reference to FIG.
- the outer shape of the first heat insulating member 4A and the outer shape of the first circuit board 5A are shown by solid lines and alternate long and short dash lines, respectively.
- the second insulated heat radiating member 4B will be described with reference to FIG. 22.
- the outer shape of the second insulating heat radiating member 4B and the outer shape of the second circuit board 5B are shown by solid lines and alternate long and short dash lines, respectively.
- the area around the transformer core insertion hole 931H (see FIG. 13) provided in the second circuit board 5B does not need to be insulated. Therefore, the second insulating heat radiating member 4B is hollowed out so as not to overlap the region.
- the third insulated heat radiating member 4C (see FIG. 3) has the same shape as the second insulated heat radiating member 4B.
- the fourth insulated heat radiating member 4D will be described with reference to FIG. 23.
- the outer shape of the fourth insulated heat radiating member 4D and the outer shape of the fourth circuit board 5D (see FIG. 18) are shown by solid lines and alternate long and short dash lines, respectively.
- the area around the smoothing reactor insertion hole 951H (see FIG. 18) provided in the fourth circuit board 5D does not need to be insulated. Therefore, the fourth insulated heat radiating member 4D is hollowed out so as not to overlap the region.
- the power conversion device 100 may further include a control circuit 200, an input unit 300, a drive circuit 400, and an output unit 500.
- the control circuit 200, the input unit 300, the drive circuit 400, and the output unit 500 may be attached to the wiring board 6.
- the output unit 500 outputs the voltage converted by the power conversion device 100.
- the drive circuit 400 is a circuit for switching on and off of the switching element unit 92 (see FIG. 10) arranged on the first circuit board 5A.
- the control circuit 200 includes a sensor and a microcomputer. The sensor obtains input / output information necessary for controlling the power conversion device 100. When the microcomputer sends a control signal to the drive circuit 400, the power converter 100 obtains a stable output by feedback control.
- FIG. 24 is a plan view schematically showing a heat dissipation path of the power conversion device 100 according to the first embodiment.
- FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing a heat dissipation path of the power conversion device 100 corresponding to FIG.
- FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing a heat dissipation path of the power conversion device 100 corresponding to FIG.
- FIG. 27 is an enlarged view of the XXVII region of FIG. 25.
- the circuit board 5 and heat-generating components shown in FIG. 24 generate heat due to Joule heat when an electric current is passed through them.
- the 95 and the output capacitor 96 generate heat.
- the heat generated from the circuit board 5 and the heat generating component is dissipated through the heat dissipation path.
- the heat generated from the heat generating component is transferred to the cooling plate 3 through the circuit board 5 and the heat insulating member 4.
- the heat generated from the circuit board 5 is transferred to the cooling plate 3 through the heat insulating member 4.
- the heat transferred to the cooling plate 3 is dissipated by being transferred to the cooler 1 through the bottom portion 21.
- the heat generated by the heat generating component and the circuit board 5 may be transferred to the cooler 1 through the hem 33 of the cooling plate 3.
- the power conversion device 100 may further include a heat conductive member 7 electrically connected to at least one circuit board 5.
- the heat conductive member 7 is arranged between at least one circuit board 5 and at least one cooling plate 3. The heat generated from the circuit board 5 is dissipated through the heat conductive member 7.
- the power conversion device 100 may further include a filled insulating heat radiating member 8 filled in the internal space 23 of the housing 2.
- the heat generated from the heat-generating component and the circuit board 5 is dissipated by being transferred to the cooler 1 through the filled insulation heat-dissipating member 8.
- the amount of the filled insulating heat radiating member 8 filled in the internal space 23 depends on the amount of heat generated from the circuit board 5 and the heat generating component and the amount of heat passing through the heat conductive member 7. It may be adjusted as appropriate.
- the filled insulating heat radiating member 8 may be partially filled so as to cover the heat generating component, or may be filled so as to fill the entire internal space 23.
- the filled insulation heat radiating member 8 may be filled only between the bottom portion 21, the circuit board 5, and the cooling plate 3, for example.
- the filled insulating heat radiating member 8 may be filled in half from the bottom in the height direction of the housing 2, for example.
- the filling insulation heat radiating member 8 may be filled, for example, so as to fill the space between the circuit board 5 and the cooling plate 3 housed in the internal space 23 of the housing 2 without any gap.
- the material of the filled insulation heat radiating member 8 is, for example, a potting material that hardens into a gel.
- the thickness of the cooling plate 3 may be increased according to the amount of heat generated by the circuit board 5 and the heat generating component. Specifically, the thickness of the cooling plate 3 may be increased by attaching the convex portion 32 to the plate portion 31. As shown in FIG. 27, the contact area between the cooling plate 3 and the bottom portion 21 may be increased according to the amount of heat generated by the circuit board 5 and the heat generating component. Specifically, the contact area between the cooling plate 3 and the bottom portion 21 may be increased by attaching the hem portion 33 to the plate portion 31 and the convex portion 32 of the cooling plate 3.
- the heat generated from the input capacitor 91 and the switching element portion 92 arranged on the first circuit board 5A is generated by the first circuit board 5A, the first insulating heat radiating member 4A, and the first. 1
- the heat is dissipated by being transmitted to the cooler 1 through the cooling plate 3A and the bottom portion 21.
- the heat generated from the switching element portion 92 arranged on the first circuit board 5A is the first circuit board 5A, the first insulating heat radiating member 4A, the second cooling plate 3B, and the bottom portion.
- the heat is dissipated by being transmitted to the cooler 1 through the 21.
- the heat generated from the first transformer unit 93a and the first rectifying element unit 94a arranged on the second circuit board 5B is generated by the second circuit board 5B and the second insulated heat dissipation member.
- the heat is dissipated by being transmitted to the cooler 1 through the 4B, the third cooling plate 3C, and the bottom portion 21.
- the heat generated from the first transformer portion 93a may be dissipated specifically through the third convex portion 32C and the third plate portion 31C.
- the heat generated from the first transformer unit 93a may be dissipated through the adjacent second cooling plate 3B.
- the heat generated from the second transformer unit 93b and the second rectifying element unit 94b arranged on the third circuit board 5C is generated by the third circuit board 5C and the third insulated heat dissipation member. Heat is dissipated by being transmitted to the cooler 1 through the 4C, the third cooling plate 3C, and the bottom portion 21. As shown in FIG. 24, the heat generated from the second transformer portion 93b may be dissipated specifically through the third convex portion 32C and the third plate portion 31C. As shown in FIG. 26, the heat generated from the second transformer portion 93b may be dissipated through the adjacent fourth cooling plate 3D.
- the heat generated from the output capacitor 96 arranged on the fourth circuit board 5D and the smoothing reactor 95 is generated by the fourth circuit board 5D, the fourth insulated heat radiating member 4D, and the fourth circuit board 5D. Heat is dissipated by being transmitted to the cooler 1 through the fourth cooling plate 3D.
- the heat passing through the heat conductive member 7 may be dissipated by being transferred to the cooler 1 through the adjacent cooling plate 3.
- the cooling plate (for example, the third cooling plate 3C) may be thicker than the other cooling plate (for example, the first cooling plate 3A) connected to the other circuit board 5A.
- the third cooling plate 3C is thicker than the first cooling plate 3A.
- the contact area between the cooling plate 3 and the bottom 21 may be increased in proportion to the increase in the calorific value. For example, when the calorific value increases 1.3 times, the contact area may be increased 1.3 times.
- the heat generating component is arranged on the circuit board 5, and the circuit board 5 is connected to the cooling plate 3 with the insulating heat radiating member 4 sandwiched therein.
- the cooling plate 3 is connected to the bottom 21 and the bottom 21 is connected to the cooler 1. Therefore, the heat generated from the circuit board 5 and the heat generating component is transferred to the cooler 1 through the insulating heat radiating member 4, the cooling plate 3, and the bottom portion 21. Therefore, it is possible to prevent the cooling performance of the circuit board 5 from deteriorating regardless of the arrangement of the circuit board 5. Therefore, the cooling performance of the circuit board 5 can be improved.
- the cooling plate 3 is arranged with a gap 24 between the cooling plate 3 and the side wall portion 22 of the housing 2, the design is compared with the case where the cooling plate 3 is in contact with the side wall portion 22. Is easy. Therefore, it is possible to provide the power conversion device 100 that is easy to design.
- the power conversion device 100 is designed so that the cooling plate 3 and the side wall portion 22 are in contact with each other, the dimensional tolerance between the cooling plate 3 and the side wall portion 22 is intended to be between the cooling plate 3 and the side wall portion 22. There may be gaps that are not. In this case, since the thermal resistance between the cooling plate 3 and the side wall portion 22 becomes large, the cooling performance expected in the design may not be satisfied. Therefore, the power conversion device 100 is designed so that the cooling performance is satisfied even when the gap 24 is provided between the cooling plate 3 and the side wall portion 22. This facilitates the design of the power converter 100 that satisfies the cooling performance.
- the heat generated from the wiring board 6 can be transferred to the cooler 1 through the cooling plate 3. Therefore, the cooling performance of the wiring board 6 can be improved.
- the heat dissipation path in this case is a path in which the heat generated from the circuit board 5 and the heat generating component is transmitted to the cooler 1 through the filled insulation heat dissipation member 8, the side wall portion 22, and the bottom portion 21.
- each of the plurality of circuit boards 5 is connected to the plurality of cooling plates 3 by sandwiching each of the plurality of insulating heat radiating members 4. As shown in FIGS. 4 and 5, since each of the plurality of cooling plates 3 is connected to the bottom portion 21, each of the plurality of circuit boards 5 can be cooled. Thereby, each of the plurality of circuit boards 5 can be cooled regardless of the position where each of the plurality of circuit boards 5 is arranged. If, for example, a plurality of cooling plates 3 are connected to the side wall portion 22 so as to be stacked in the vertical direction and are not connected to the bottom portion 21, the cooling performance of the circuit board 5 relatively far from the bottom portion 21 is deteriorated.
- the one cooling plate (for example, the third cooling plate 3C) connected to the one circuit board (for example, the third circuit board 5C) having a large calorific value has a small calorific value. It has a thicker thickness than the other cooling plate (for example, the first cooling plate 3A) connected to the circuit board (for example, the first circuit board 5A). In this case, since the contact area between the cooling plate 3C and the bottom portion 21 is large, the thermal resistance between the cooling plate 3C and the bottom portion 21 is reduced. As a result, the circuit board 5C is cooled with a higher cooling efficiency while the amount of heat generated is large.
- One cooling plate 3C has a contact area with the bottom 21 which is larger than the other cooling plate 3A.
- the thermal resistance between the cooling plate 3C and the bottom 21 on the one hand is smaller than the thermal resistance between the cooling plate 3A and the bottom 21 on the other hand.
- the circuit board 5C is cooled with a higher cooling efficiency while the amount of heat generated is large.
- the cooling plate 3 includes the hem 33
- the contact area between the cooling plate 3 and the bottom 21 becomes large.
- the heat dissipation area becomes large, so that the cooling performance is improved.
- the second cooling plate 3B when one cooling plate (for example, the second cooling plate 3B) has the same shape as the other cooling plate (for example, the fourth cooling plate 3D), a plurality of cooling plates are used. Each shape of the plate 3 can be made common. As a result, the manufacturing cost of the power converter 100 can be reduced. Specifically, for example, since the second cooling plate 3B has the same shape as the fourth cooling plate 3D, the cost of manufacturing the second cooling plate 3B and the fourth cooling plate 3D can be reduced. ..
- the manufacturing cost of the power converter 100 can be reduced.
- the cost of manufacturing the second circuit board 5B and the third circuit board 5C can be reduced. ..
- the heat generating component can be arranged so as to be close to the cooling plate 3. Specifically, by arranging the heat-generating component so as to be sandwiched between the two convex portions 32 (concave portion), the heat-generating component can be efficiently cooled.
- the cooling plate 3 can be designed according to the dimensions and the amount of heat generated by the plurality of heat generating parts. As a result, a plurality of heat generating parts can be efficiently cooled.
- the cooling performance is improved by increasing the heat dissipation path from the heat generating component to the cooler 1. Further, by increasing the heat dissipation path, it is possible to reduce the region in the housing 2 where the temperature is locally high. As a result, the temperature inside the housing 2 can be made uniform, so that the thermal stress (temperature rise) of the heat-generating component is reduced. Therefore, the life of the heat generating component can be extended.
- the switching element unit 92, the first rectifying element unit 94a, and the second rectifying element unit 94b by reducing the thermal stress of the switching element unit 92, the first rectifying element unit 94a, and the second rectifying element unit 94b, the switching element unit 92, the first rectifying element unit 94a, and the second rectifying element unit 94a, and the second The life of the rectifying element unit 94b can be extended.
- each of the plurality of cooling plates 3 is connected so as to stand up against the bottom portion 21, a plurality of cooling plates 3 can be arranged on the bottom portion 21. As a result, the size of the power conversion device 100 can be reduced.
- Embodiment 2 Unless otherwise specified, the second embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of 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.
- FIG. 28 schematically shows the configuration of the power conversion device 100 according to the second embodiment.
- FIG. 28 is a plan view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the second embodiment.
- the first cooling plate 3A is arranged so as to surround the internal space 23 together with the side wall portion 22.
- the first cooling plate 3A surrounds the internal space 23 together with the side wall portion 22 by being arranged in the opening on the lateral side of the housing 2.
- the first front surface 51A is exposed to the outside of the housing 2.
- the first cooling plate 3A is detachably fixed to the side wall portion 22 by screws 26.
- FIG. 29 is a flowchart showing a manufacturing method of the power conversion device 100 according to the second embodiment.
- FIG. 30 is a perspective view showing a method of manufacturing the power conversion device 100 according to the second embodiment.
- the manufacturing method of the power conversion device 100 of the present embodiment includes an assembly step S11, a storage step S12, and an arrangement step S13.
- the assembly step S11 the first subunit 101 is assembled by the first circuit board 5A, the first cooling plate 3A, and the second cooling plate 3B.
- the second subunit 102 is assembled by the second circuit board 5B, the third circuit board 5C, the fourth circuit board 5D, the third cooling plate 3C, and the fourth cooling plate 3D.
- the second subunit 102 is stored in the internal space 23.
- the first subunit 101 is arranged so as to enclose the internal space 23 together with the side wall portion 22 and the bottom portion 21.
- an opening is provided on the side surface of the housing 2.
- the second subunit 102 is arranged in the opening. Therefore, the opening provided on the lateral side of the housing 2 in the storage step S12 is closed in the arrangement step S13.
- the first subunit 101 is housed in the housing 2, and the second subunit 102 is a side wall. It is arranged so as to enclose the internal space 23 together with the portion 22. That is, the power conversion device 100 is manufactured after the first subunit 101 and the second subunit 102 are preassembled. As a result, the manufacturing process is simplified as compared with the case where the plurality of cooling plates 3 and the plurality of circuit boards 5 are individually arranged in the internal space 23.
- Embodiment 3 Unless otherwise specified, the third embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of 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.
- FIG. 31 is a perspective view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the third embodiment.
- the housing 2 includes a plurality of side fins 25 arranged on the side opposite to the internal space 23 with respect to the side wall portion 22.
- the cooler 1 includes a plurality of fins 15. Although the side fins 25 are not arranged in a part of the side wall portion 22 in FIG. 31, the side fins 25 may be arranged over the entire circumference of the side wall portion 22.
- the power conversion device 100 according to the first embodiment is the power conversion device 100 according to the first embodiment in that the housing 2 includes a plurality of side fins 25 and the cooler 1 includes a plurality of fins 15. Is different.
- the power conversion device 100 may be cooled by forcibly flowing a refrigerant through the plurality of fins 15 of the cooler 1 and the side fins 25 of the housing 2.
- the refrigerant may be a liquid or a gas.
- the cooler 1 is a water-cooled cooler 1.
- the cooler 1 is an air-cooled cooler 1.
- the plurality of side fins 25 project to the outside of the housing 2.
- the plurality of fins 15 project downward from the bottom portion 21.
- the shapes of the side fins 25 and the fins 15 are, for example, plate-shaped.
- the material of the side fins 25 and 15 is generally aluminum (Al).
- the material of the side fins 25 and the fins 15 is not limited to aluminum (Al) as long as it is a material having high thermal conductivity.
- the material of the side fins 25 and the fins 15 may be, for example, iron (Fe), copper (Cu), other alloy, resin, or the like.
- the material of the side fins 25 and the fins may be the same as the material of the housing 2.
- the housing 2 includes the side fins 25, the heat dissipation area of the housing 2 becomes large. Therefore, the cooling performance is further improved.
- Embodiment 4 Unless otherwise specified, the fourth embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of 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 outer surface of the portion that contacts the bottom 21 of at least one cooling plate 3 and the outer surface of the portion that does not contact the bottom 21 of at least one cooling plate 3 are linear. They are connected by a structure (see FIG. 27). That is, the shape of the hem 33 of the cooling plate 3 is a shape that extends linearly toward the bottom 21. Further, the area of the portion that contacts the bottom portion 21 of at least one cooling plate 3 is larger than the area of the portion that does not contact the bottom portion 21 of at least one cooling plate 3.
- the shape of the cooling plate 3 is not limited to the above shape as long as the area of the portion in contact with the bottom portion 21 of the cooling plate 3 is larger than the area of the portion not in contact with the bottom portion 21 of the cooling plate 3.
- FIG. 32 schematically shows the configuration of the power conversion device 100 according to the fourth embodiment.
- FIG. 32 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the fourth embodiment and corresponding to the XXVII region of FIG.
- the outer surface of the portion that contacts the bottom 21 of at least one cooling plate 3 and the portion that does not contact the bottom 21 of at least one cooling plate 3. Is connected to the outer surface of the by a step. That is, the outer surface of the portion that contacts the bottom portion 21 of the cooling plate 3 and the portion that does not contact the bottom portion 21 of the cooling plate 3 are connected by a right-angled step such as a staircase. Further, although not shown, the outer surface of the portion that contacts the bottom portion 21 of the cooling plate 3 and the outer surface of the portion that does not contact the bottom portion 21 of the cooling plate 3 may be connected by a plurality of steps. That is, the number of steps may be two or more.
- the shape of the hem 33 is a plate. Therefore, the hem 33 can be formed of a plate-shaped member.
- FIG. 33 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the first modification of the fourth embodiment and corresponding to the XXVII region of FIG.
- the outer surface of the cooling plate 3 is obliquely connected, and the portion of the cooling plate 3 in contact with the bottom portion 21 is in contact with the bottom portion 21 orthogonally. Therefore, the amount of the member used for the cooling plate 3 can be reduced as compared with the case where the hem portion 33 is formed of the plate-shaped member.
- the angle at which heat spreads from the contact portion between the upper end of the hem portion 33 and the plate portion 31 toward the lower end of the hem portion 33 is, for example, 45 degrees.
- the outer surface of the portion of the cooling plate 3 that contacts the bottom portion 21 may be inclined with respect to the outer surface of the portion that does not contact the bottom portion 21 of the cooling plate 3 along an angle at which heat spreads. Therefore, the outer surface of the portion of the cooling plate 3 that contacts the bottom portion 21 is inclined by, for example, 45 degrees with respect to the outer surface of the portion that does not contact the bottom portion 21 of the cooling plate 3.
- FIG. 34 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the configuration of the power conversion device 100 according to the second modification of the fourth embodiment and corresponding to the XXVII region of FIG.
- the plurality of hem portions 33 may be attached mirror-asymmetrically with respect to the center of the plate portion 31. ..
- the thickness of the plurality of hem portions 33 can be easily changed as compared with the case where the plurality of hem portions 33 are attached mirror-symmetrically with respect to the center of the plate portion 31. Therefore, the ratio of the cooling plate 3 can be increased from the ratio of the cooling plate 3 in contact with the bottom portion 21 and the filled insulation heat radiating member 8 in contact with the bottom portion 21. Therefore, the heat dissipation performance from the cooling plate 3 to the bottom 21 can be improved. Further, since the ratio of the filled insulation heat radiating member 8 can be reduced, the cost of the power conversion device 100 can be reduced when the cost of the filling insulation heat radiating member 8 is larger than the cost of the cooling plate 3.
- Cooler 2 Housing, 3 Cooling plate, 3A 1st cooling plate, 3B 2nd cooling plate, 3C 3rd cooling plate, 4 Insulated heat radiation member, 5 Circuit board, 5A 1st circuit board, 5B 2nd circuit board , 5C 3rd circuit board, 5D 4th circuit board, 6 wiring member, 7 heat conductive member, 8 filled insulation heat radiation member, 15 fin, 21 bottom, 22 side wall, 23 internal space, 24 gap, 25 side fin, 51A 1st front, 51B 2nd front, 51C 3rd front, 51D 4th front, 52A 1st back, 52B 2nd back, 52C 3rd back, 52D 4th back, 91 input capacitor, 92 switching element part, 93a 1st transformer part, 93b 2nd transformer part, 94a 1st rectifying element part, 94b 2nd rectifying element part, 95 smoothing reactor, 96 output capacitor.
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Abstract
電力変換装置(100)は、冷却器(1)と、筐体(2)と、冷却板(3)と、絶縁放熱部材(4)と、回路基板(5)とを備えている。筐体(2)は、底部(21)と、側壁部(22)と、内部空間(23)とを含んでいる。底部(21)は、冷却器(1)と接続されている。冷却板(3)は、底部(21)に対して起立するように底部(21)と接続されている。絶縁放熱部材(4)は、冷却板(3)に配置されている。回路基板(5)は、絶縁放熱部材(4)を挟み込んで、冷却板(3)と接続されている。冷却板(3)と、絶縁放熱部材(4)と、回路基板(5)とは、筐体(2)の内部空間(23)に収納されている。冷却板(3)は、側壁部(22)との間に、隙間(24)をあけて配置されている。
Description
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。
従来、プリント基板と、プリント基板を収納する筐体と、筐体を冷却する冷却器とを備えた電力変換装置がある。例えば、特許4231626号公報(特許文献1)に記載された電力変換装置では、冷却器は、筐体の下側に配置され、筐体と一体成型されている。プリント基板は、熱伝導シートを挟み込んで基板据付け部材と接続されている。基板据付け部材は、筐体の側壁部に接続されている。
上記公報に記載された電力変換装置では、プリント基板(回路基板)から発生する熱は、熱伝導シート(絶縁放熱部材)と、基板据付け部材と、筐体の側壁部とを通って冷却器まで伝わる。
プリント基板(回路基板)が冷却器から遠くに配置されるほど、熱が通る側壁部の長さが長くなるため、放熱経路も長くなる。放熱経路が長くなると冷却性能は低下するため、冷却器から遠くに配置されたプリント基板(回路基板)の冷却性能が低下する。
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、回路基板の冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供することである。
電力変換装置は、冷却器と、筐体と、少なくとも1つの冷却板と、少なくとも1つの絶縁放熱部材と、少なくとも1つの回路基板とを備えている。筐体は、底部と、側壁部と、内部空間とを含んでいる。底部は、冷却器と接続されている。側壁部は、底部に対して冷却器と反対側に底部から延在している。内部空間は、底部と側壁部とによって囲まれている。少なくとも1つの冷却板は、底部に対して起立するように底部と接続されている。少なくとも1つの絶縁放熱部材は、少なくとも1つの冷却板に配置されている。少なくとも1つの回路基板は、少なくとも1つの絶縁放熱部材を挟み込んで、少なくとも1つの冷却板と接続されている。少なくとも1つの冷却板と、少なくとも1つの絶縁放熱部材と、少なくとも1つの回路基板とは、筐体の内部空間に収納されている。少なくとも1つの冷却板は、側壁部との間に、隙間をあけて配置されている。
本開示の電力変換装置によれば、少なくとも1つの回路基板は、少なくとも1つの絶縁放熱部材を挟み込んで、少なくとも1つの冷却板と接続されている。少なくとも1つの冷却板は、底部と接続されている。筐体の底部は冷却器と接続されている。よって、少なくとも1つの回路基板から発生する熱は、少なくとも1つの絶縁放熱部材と、少なくとも1つの冷却板と、底部とを通って冷却器に伝わる。したがって、回路基板の冷却性能を向上させることができる。
また、冷却板が筐体の側壁部との間に隙間をあけて配置されるため、冷却板が筐体の側壁部と接している場合に比べて設計が容易である。したがって、設計が容易である電力変換装置を提供することができる。
以下、本開示の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下では、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.
〈電力変換装置100の構成〉
まず、図1~図3を用いて、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図1は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図1においては配線基板6が筐体2および冷却板3から分離している。図2は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図2においては配線基板6は図示されていない。図3は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す上側からの平面図であり、図3においては配線基板6は図示されていない。
〈電力変換装置100の構成〉
まず、図1~図3を用いて、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図1は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図1においては配線基板6が筐体2および冷却板3から分離している。図2は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図2においては配線基板6は図示されていない。図3は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す上側からの平面図であり、図3においては配線基板6は図示されていない。
図2に示されるように、電力変換装置100は、冷却器1と、筐体2と、少なくとも1つの冷却板3と、少なくとも1つの絶縁放熱部材4と、少なくとも1つの回路基板5とを有している。図3に示されるように、電力変換装置100は、発熱部品と、配線基板6(図1参照)と、熱伝導部材7と、充填絶縁放熱部材8(図4参照)とを有していてもよい。なお、充填絶縁放熱部材8は、図1~図3には図示されていない。
電力変換装置100は、例えば、負荷された交流電圧を直流電圧へと変換する。電力変換装置100は、例えば、電圧を変換する際に、高周波の信号を除去する。
〈筐体2の構成〉
次に、図2を用いて、実施の形態1に係る筐体2の構成を概略的に示す。筐体2は、例えば、金属板を組み合わせて構成されている。筐体2の材料は、一般的には、例えば、アルミニウム(Al)である。筐体2の材料は、高い熱伝導率を有している材料であれば、アルミニウム(Al)に限定されない。筐体2の材料は、例えば、鉄(Fe)、銅(Cu)、その他の合金、または樹脂などでもよい。
次に、図2を用いて、実施の形態1に係る筐体2の構成を概略的に示す。筐体2は、例えば、金属板を組み合わせて構成されている。筐体2の材料は、一般的には、例えば、アルミニウム(Al)である。筐体2の材料は、高い熱伝導率を有している材料であれば、アルミニウム(Al)に限定されない。筐体2の材料は、例えば、鉄(Fe)、銅(Cu)、その他の合金、または樹脂などでもよい。
図2に示されるように、筐体2は、底部21と、側壁部22と、内部空間23とを含んでいる。底部21は、冷却器1と接続されている。側壁部22は、底部21に対して冷却器1と反対側に底部21から延在している。内部空間23は、底部21と側壁部22とによって囲まれている。図3に示されるように、少なくとも1つの冷却板3と、少なくとも1つの絶縁放熱部材4と、少なくとも1つの回路基板5とは、筐体2の内部空間23に収納されている。
底部21の形状は、例えば、板状である。底部21に対して冷却器1が配置された側が下側である。底部21に対して側壁部22が配置された側が上側である。底部21の裏面には、冷却器1が接続されている。底部21の表面には、側壁部22が接続されている。底部21の表面には、冷却板3が接続されている。
側壁部22は、底部21に対して上側に延びている。側壁部22は、底部21に対して垂直に延在していてもよい。側壁部22は、底部21とで内部空間23を囲んでいる。側壁部22は、内部空間23を全周にわたって囲んでいてもよい。側壁部22は、内部空間23を部分的に囲んでいてもよい。
側壁部22には、複数の溝部2Gが設けられていてもよい。複数の溝部2Gは、向かい合わせの2つの側壁部22の各々に向かい合うように設けられている。複数の溝部2Gには、回路基板5が差し込まれている。複数の溝部2Gは、差し込まれている回路基板5を固定している。例えば、複数の溝部2Gが向かい合わせの2つの側壁部22の各々に4つずつ設けられることで、複数の溝部2Gの各々に4つの回路基板5の各々が固定されている。すなわち、少なくとも1つの回路基板5は、複数の溝部2Gに差し込まれることで複数の溝部2Gに固定可能である。
筐体2は、上側に開口部を含んでいてもよい。開口部は、側壁部22に対して底部21と反対側に設けられている。開口部は、側壁部22の上側に設けられている。なお、筐体2は、横側に開口部を含んでいてもよい。筐体2が横側に開口部を含んでいる場合、側壁部22は、内部空間23を部分的に囲んでいる。
〈冷却器1の構成〉
次に、図1および図2を用いて、実施の形態1に係る冷却器1の構成を概略的に示す。図1に示されるように、冷却器1は、底部21と接続されている。冷却器1は、具体的には、底部21の裏面と接続されている。冷却器1は、主に、水冷式の冷却器1である。冷却器1は、空冷式の冷却器1であってもよい。図2に示されるように、冷却器1は、例えば、図示されない冷媒と、冷却ケース11と、冷却ケース11に設けられた流路12と、冷却器1に設けられた開口部とを有している。開口部は、例えば、入口13および出口14を含んでいてもよい。冷媒は、入口13から冷却ケース11内の流路12に流入し、出口14から冷却ケース11の外へと流出する。これにより、冷却器1と底部21との間で熱交換が行われる。冷却器1と底部21との間での熱交換によって、回路基板5および発熱部品から発生する熱が放熱される。これにより、筐体2と、冷却板3と、絶縁放熱部材4と、回路基板5と、発熱部品とが冷却される。
次に、図1および図2を用いて、実施の形態1に係る冷却器1の構成を概略的に示す。図1に示されるように、冷却器1は、底部21と接続されている。冷却器1は、具体的には、底部21の裏面と接続されている。冷却器1は、主に、水冷式の冷却器1である。冷却器1は、空冷式の冷却器1であってもよい。図2に示されるように、冷却器1は、例えば、図示されない冷媒と、冷却ケース11と、冷却ケース11に設けられた流路12と、冷却器1に設けられた開口部とを有している。開口部は、例えば、入口13および出口14を含んでいてもよい。冷媒は、入口13から冷却ケース11内の流路12に流入し、出口14から冷却ケース11の外へと流出する。これにより、冷却器1と底部21との間で熱交換が行われる。冷却器1と底部21との間での熱交換によって、回路基板5および発熱部品から発生する熱が放熱される。これにより、筐体2と、冷却板3と、絶縁放熱部材4と、回路基板5と、発熱部品とが冷却される。
〈冷却板3の構成〉
次に、図3~図5を用いて、実施の形態1に係る冷却板3の構成を概略的に示す。図4は、図3のIV-IV線に沿った断面図である。図5は、図3のV-V線に沿った断面図である。
次に、図3~図5を用いて、実施の形態1に係る冷却板3の構成を概略的に示す。図4は、図3のIV-IV線に沿った断面図である。図5は、図3のV-V線に沿った断面図である。
本願における冷却板3の高さ方向とは、底部21に対して垂直な方向である。冷却板3の厚さ方向とは、冷却板3の裏面から表面に向かう方向である。なお、冷却板の表面は、冷却板3の回路基板5と接続されている面である。冷却板の裏面は、冷却板の表面と対向する面である。冷却板3の幅方向とは、高さ方向および幅方向のそれぞれと垂直な方向である。
図3に示されるように、少なくとも1つの冷却板3は、複数の冷却板3を含んでいてもよい。少なくとも1つの冷却板3は、具体的には、例えば、第1冷却板3Aと、第2冷却板3Bと、第3冷却板3Cと、第4冷却板3Dとを含んでいてもよい。第2冷却板3Bは、第4冷却板3Dと同一の形状を有していてもよい。図3に示されるように、第1冷却板3Aと、第2冷却板3Bと、第3冷却板3Cと、第4冷却板3Dとは、第1冷却板3A、第2冷却板3B、第3冷却板3C、第4冷却板3Dの順序で、それぞれ互いに平行となるように配置されていてもよい。
少なくとも1つの冷却板3は、一方冷却板(例えば、第2冷却板3B)および他方冷却板(例えば、第4冷却板3D)を含んでいてもよい。一方冷却板3Bは、他方冷却板3Dと同じ形状を有していてもよい。具体的には、例えば、第2冷却板3Bは、第4冷却板3Dと同じ形状を有している。
図3に示されるように、少なくとも1つの冷却板3は、側壁部22との間に、隙間24をあけて配置されている。図4に示されるように、少なくとも1つの冷却板3は、底部21に対して起立するように底部21と接続されている。冷却板3は、冷却器1とで底部21を挟み込んでいる。冷却板3は、底部21を介して冷却器1と接続されている。冷却板3は、底部21の上方に配置されている。冷却板3は、底部21に対して垂直に起立していてもよい。
図3に示されるように、冷却板3は、側壁部22との間に隙間24をあけて配置されているため、側壁部22と接触しない。隙間24の寸法は、望ましくは、例えば、1.0mm以上である。隙間24の寸法は、冷却板3および筐体2の寸法公差に応じて適宜に決められてもよい。冷却板3の幅方向の寸法は、底部21の幅方向の寸法よりも小さい。冷却板3の高さ方向の寸法は、側壁部22の高さ方向の寸法よりも小さい。
冷却板3の材料は、一般的には、例えば、アルミニウム(Al)である。冷却板3の材料は、高い熱伝導率を有している材料であれば、アルミニウム(Al)に限定されない。冷却板3の材料は、例えば、鉄(Fe)、銅(Cu)、その他の合金、または樹脂などでもよい。
図3に示されるように、冷却板3の形状は、例えば、板状または凹凸状などである。冷却板3は、板部31を含んでいる。板部31の形状は、具体的には、平板である。冷却板3は、複数の凸部32を含んでいてもよい。凸部32は、板部31に取り付けられている。凸部32は、板部31よりも厚みが厚い。凸部32の形状は、具体的には、例えば、幅が板部31よりも小さい直方体である。板部31に取り付けられた複数の凸部32の間(凹部)には、回路基板5に配置された発熱部品が収まっていてもよい。複数の凸部32が配置される間隔は、発熱部品の寸法に応じて適宜に決められてもよい。
図3に示されるように、凸部32は、太部321および細部322を含んでいてもよい。太部321の幅方向の寸法は、細部322よりも大きい。太部321の厚み方向の寸法は、細部322と等しい。太部321および細部322の寸法は、発熱部品の寸法および発熱量に応じて適宜に決められてもよい。
図4および図5に示されるように、冷却板3は、少なくとも1つの裾部33をさらに含んでいてもよい。裾部33は、底部21と接続されている。裾部33は、板部31および凸部32の少なくともいずれかに取り付けられている。裾部33は、板部31の両面に取り付けられていてもよい。よって、裾部33は、板部31および凸部32の少なくともいずれかと底部21とを接続している。裾部33の形状は、例えば、冷却板3の高さ方向の上側から下側につれて厚み方向に徐々に大きくなる形状である。裾部33の寸法は、他の部材と干渉しない限り、適宜に決められてもよい。
続いて、図6~図9を用いて、第1冷却板3A、第2冷却板3B、第3冷却板3C、および第4冷却板3Dについて詳細に説明する。図6は、実施の形態1に係る第1冷却板3Aの構成を概略的に示す斜視図である。図7は、実施の形態1に係る第2冷却板3Bの構成を概略的に示す斜視図である。図8は、実施の形態1に係る第3冷却板3Cの構成を概略的に示す斜視図である。図9は、実施の形態1に係る第4冷却板3Dの構成を概略的に示す斜視図である。
図6に示されるように、第1冷却板3Aは、具体的には、第1板部31Aと、複数の第1裾部33Aとを含んでいる。第1冷却板3Aの形状は、具体的には、略板状である。第1裾部33Aは、第1板部31Aの両面に取り付けられている。
図7に示されるように、第2冷却板3Bは、具体的には、第2板部31Bと、複数の第2凸部32Bと、複数の第2裾部33Bとを含んでいる。第2冷却板3Bは、第1冷却板3Aよりも厚みが厚い。複数の第2凸部32Bは、具体的には、例えば、4つの第2凸部32Bを含んでいる。4つの第2凸部32Bのそれぞれは、同一の形状を有している。第2裾部33Bは、第2板部31Bの両面および第2凸部32Bに取り付けられている。
図8に示されるように、第3冷却板3Cは、具体的には、第3板部31Cと、複数の第3凸部32Cと、複数の第3裾部33Cとを含んでいる。第3裾部33Cは、第3板部31Cの両面および第3凸部32Cに取り付けられている。複数の第3凸部32Cはそれぞれ、第3板部31Cの両側に、第3板部31Cの中心に対して鏡面対称に取り付けられている。複数の第3凸部32Cはそれぞれ、少なくとも1つの第3太部321Cと、少なくとも1つの第3細部322Cとを含んでいる。第3凸部32Cは、具体的には、例えば、2つの第3太部321Cと、1つの第3細部322Cとを含んでいる。図3に示されるように、第3冷却板3Cは、第1冷却板3Aおよび第2冷却板3Bよりも厚みが厚い。
図9に示されるように、第4冷却板3Dは、具体的には、第4板部31Dと、複数の第4凸部32Dと、複数の第4裾部33Dとを含んでいる。第4冷却板3Dは、第2冷却板3Bと同一の形状を有している。複数の第4凸部32Dは、具体的には、例えば、4つの第4凸部32Dを含んでいる。4つの第4凸部32Dのそれぞれは、同一の形状を有している。第4裾部33Dは、第4板部31Dの両面および第4凸部32Dに取り付けられている。図9および図7に示されるように、第4冷却板3Dは、第2冷却板3Bと同一の形状を有している。図3に示されるように、第4冷却板3Dは、第1冷却板3Aよりも厚みが厚く、第3冷却板3Cよりも厚みが薄い。
〈回路基板5の構成〉
次に、図2および図3を用いて、実施の形態1に係る回路基板5の構成を概略的に示す。図2に示されるように、少なくとも1つの回路基板5は、少なくとも1つの絶縁放熱部材4を挟み込んで少なくとも1つの冷却板3と接続されている。少なくとも1つの回路基板5は、複数の回路基板5を含んでいてもよい。
次に、図2および図3を用いて、実施の形態1に係る回路基板5の構成を概略的に示す。図2に示されるように、少なくとも1つの回路基板5は、少なくとも1つの絶縁放熱部材4を挟み込んで少なくとも1つの冷却板3と接続されている。少なくとも1つの回路基板5は、複数の回路基板5を含んでいてもよい。
図3に示されるように、少なくとも1つの回路基板5は、具体的には、例えば、第1回路基板5Aと、第2回路基板5Bと、第3回路基板5Cと、第4回路基板5Dとを含んでいてもよい。第1回路基板5Aと、第2回路基板5Bと、第3回路基板5Cと、第4回路基板5Dとは、第1回路基板5A、第2回路基板5B、第3回路基板5C、第4回路基板5Dの順に配置されている。第2回路基板5Bは、第3回路基板5Cと同一の形状を有していてもよい。
少なくとも1つの回路基板5は、例えば、一方回路基板(例えば、第2回路基板5B)および他方回路基板(例えば、第3回路基板5C)を含んでいてもよい。一方回路基板5Bは、他方回路基板5Cと同じ形状を有していてもよい。具体的には、例えば、第2回路基板5Bは、第3回路基板5Cと同じ形状を有している。また、一方回路基板5Bは、他方回路基板5Cと対向して配置されている。
図3に示されるように、回路基板5は、側壁部22に設けられた複数の溝部2Gに差し込まれることで固定されている。回路基板5は、例えば、絶縁放熱部材4を挟み込むようにネジ26によって冷却板3に対して機械的に固定されている。回路基板5には、ネジ26を通すための複数のネジ穴55(図11参照)が設けられていてもよい。
図2に示されるように、回路基板5は、正面51と、正面51に対向する背面52とを有している。正面51と背面52とは、複数のスルーホール56(図11参照)を介して電気的に接続されていてもよい。回路基板5には、発熱部品が半田付けされている。回路基板5は、配線基板6と電気的に接続されている。
図2に示されるように、第1回路基板5Aは、第1正面51Aと、第1正面51Aに対向する第1背面52Aとを有している。第2回路基板5Bは、第2正面51Bと、第2正面51Bに対向する第2背面52Bとを有している。第3回路基板5Cは、第3正面51Cと、第3正面51Cに対向する第3背面52Cとを有している。第4回路基板5Dは、第4正面51Dと、第4正面51Dに対向する第4背面52Dとを有している。
図2および図3に示されるように、第1冷却板3Aは、第1回路基板5Aの第1正面51Aと接続されている。第2冷却板3Bは、第1回路基板5Aの第1背面52Aと接続され、かつ第2回路基板5Bの第2正面51Bと向かい合っている。第3冷却板3Cは、第2回路基板5Bの第2背面52Bおよび第3回路基板5Cの第3正面51Cと接続されている。第4冷却板3Dは、第4回路基板5Dの第4正面51Dと接続され、かつ第3回路基板5Cの第3背面52Cと向かい合っている。
〈配線基板6の構成について〉
続いて、図1を用いて、実施の形態1に係る配線基板6の構成について説明する。配線基板6は、電力変換装置100の配線として機能している。
続いて、図1を用いて、実施の形態1に係る配線基板6の構成について説明する。配線基板6は、電力変換装置100の配線として機能している。
図1に示されるように、電力変換装置100は、側壁部22(図2参照)に対して底部21(図2参照)の反対側に配置された配線基板6をさらに有していてもよい。配線基板6は、少なくとも1つの冷却板3と接続され、かつ少なくとも1つの回路基板5と電気的に接続されている。配線基板6は、例えば、はんだ付け、溶接、導電性接着剤、接触通電(プレスフィット)等によって少なくとも1つの回路基板5に電気的に接続される。配線基板6と少なくとも1つの回路基板5との接続方法は、配線基板6と少なくとも1つの回路基板5とが電気的に接続されるのであれば、上記の接続方法に限られない。
図1に示されるように、配線基板6は、筐体2の上側に配置されている。配線基板6は、筐体2の上側の開口部を覆っている。配線基板6は、筐体2の蓋として機能している。配線基板6には、複数のネジ穴55(図20参照)が設けられていてもよい。図4に示されるように、配線基板6は、具体的には、例えば、ネジ26によって冷却板3および筐体2に対して機械的に固定されている。
〈発熱部品の構成について〉
続いて、図3を用いて、回路基板5に配置されている発熱部品について説明する。発熱部品は、例えば、電子部品である。発熱部品は、回路基板5と電気的に接続されている。発熱部品は、電流が流されることにより、ジュール熱によって発熱する。発熱部品は、冷却板3と電気的に絶縁されている。
続いて、図3を用いて、回路基板5に配置されている発熱部品について説明する。発熱部品は、例えば、電子部品である。発熱部品は、回路基板5と電気的に接続されている。発熱部品は、電流が流されることにより、ジュール熱によって発熱する。発熱部品は、冷却板3と電気的に絶縁されている。
図3に示されるように、電力変換装置100は、発熱部品として、具体的には、例えば、入力コンデンサ91と、スイッチング素子部92と、第1トランス部93aと、第2トランス部93bと、第1整流素子部94aと、第2整流素子部94bと、平滑リアクトル95と、出力コンデンサ96とを有していてもよい。
図10を用いて、実施の形態1に係る発熱部品と、回路基板5と、配線基板6との構成および機能を概略的に示す。図10は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す回路図である。電力変換装置100の回路基板5および配線基板6の機能は、1次回路、トランス、フィルタ回路、および配線の4つに分類される。第1回路基板5Aは、1次回路として機能している。第2回路基板5Bおよび第3回路基板5Cは、合わせて1つのトランスとして機能している。第4回路基板5Dは、フィルタ回路として機能している。配線基板6は、配線として機能している。
図10に示されるように、1次回路(第1回路基板5A)に配置された入力コンデンサ91に掛かる交流電圧は、1次回路(第1回路基板5A)に配置されたスイッチング素子部92と、1次回路(第1回路基板5A)と接続された制御回路200と、トランス(第2回路基板5Bおよび第3回路基板5C)に配置された第1トランス部93aおよび第2トランス部93bによって、変圧されて出力される。トランス(第2回路基板5Bおよび第3回路基板5C)に掛かる電圧は、第1トランス部93aの後段に配置された第1整流素子部94aと、第2トランス部93bの後段に配置された第2整流素子部94bと、第1整流素子部94aおよび第2整流素子部94bの後段に配置されたフィルタ回路(第4回路基板5D)とによって、安定した直流電圧へと変換される。
1次回路(第1回路基板5A)には、入力コンデンサ91およびスイッチング素子部92が配置されている。入力コンデンサ91は、直流の電流を蓄えている。入力コンデンサ91は、スイッチング素子部92の前段に配置されている。
スイッチング素子部92は、入力コンデンサ91の後段に配置されている。スイッチング素子部92は、少なくとも1つのスイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子部92は、例えば、4つのスイッチング素子92a~92dを含んでいる。スイッチング素子の材料は、珪素(Si)または炭化珪素(SiC)である。スイッチング素子の構造は、一般的には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)、または金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などである。スイッチング素子の材料および構造は、以上の材料および構造に限られず、適宜に決められてもよい。
1次回路(第1回路基板5A)の後段には、トランス(第2回路基板5Bおよび第3回路基板5C)が配置されている。トランス(第2回路基板5Bおよび第3回路基板5C)には、第1トランス部93aおよび第2トランス部93bと、第1整流素子部94aおよび第2整流素子部94bが配置されている。第2回路基板5Bには、第1トランス部93aおよび第1整流素子部94aが配置されている。第3回路基板5Cには、第2トランス部93bおよび第2整流素子部94bが配置されている。
第1トランス部93aは、少なくとも1つの第1トランスを含んでいる。第1トランス部93aは、例えば、2つの第1トランス93a1および93a2を含んでいる。第2トランス部93bは、少なくとも1つの第2トランスを含んでいる。第2トランス部は、例えば、2つの第2トランス93b1および93b2を含んでいる。第1整流素子部94aは、少なくとも1つの第1整流素子を含んでいる。第1整流素子部94aは、例えば、4つの第1整流素子94a1~94a4を含んでいる。第2整流素子部94bは、少なくとも1つの第2整流素子を含んでいる。第2整流素子部は、例えば、4つの第2整流素子94b1~94b4を含んでいる。
第1トランス部93aおよび第2トランス部93bは、合わせて1つのトランスとして機能している。第1トランス部93aおよび第2トランス部93bは、1次回路(第1回路基板5A)が出力する電圧を、変換して出力する。第1トランス部93aおよび第2トランス部93bは、絶縁型のトランスである。
第1トランス部93aの後段には、第1整流素子部94aが配置されている。第2トランス部93bの後段には、第2整流素子部94bが配置されている。第1整流素子部94aおよび第2整流素子部94bは、それぞれ第1トランス部93aおよび第2トランス部93bが出力する交流電圧を直流電圧へと整流する。
トランス(第2回路基板5Bおよび第3回路基板5C)の後段には、フィルタ回路(第4回路基板5D)が配置されている。フィルタ回路(第4回路基板5D)には、平滑リアクトル95と出力コンデンサ96とが配置されている。フィルタ回路(第4回路基板5D)は、ローパスフィルタとして機能している。すなわち、フィルタ回路(第4回路基板5D)は、直流かつ低周波である信号を通過させつつ、高周波である信号を除去している。
フィルタ回路によって除去される信号の周波数fcは、平滑リアクトル95のインダクタンス値Lおよび出力コンデンサ96の容量Cによって、下式に示される通りである。
fc=2π√(1/(LC))
〈第1回路基板5A~第4回路基板5Dおよび配線基板6の構成について〉
続いて、図11~図18を用いて、第1回路基板5A、第2回路基板5B、第3回路基板5Cおよび第4回路基板5Dと、それぞれに配置されている発熱部品とについて詳細に説明する。
〈第1回路基板5A~第4回路基板5Dおよび配線基板6の構成について〉
続いて、図11~図18を用いて、第1回路基板5A、第2回路基板5B、第3回路基板5Cおよび第4回路基板5Dと、それぞれに配置されている発熱部品とについて詳細に説明する。
図11および図12を用いて、第1回路基板5Aについて説明する。図11は、第1正面51Aを示すパターン図である。図12は、第1背面52Aを示すパターン図である。第1背面52Aには、入力コンデンサ91およびスイッチング素子部92(図10参照)が配置されている。
図11に示されるように、第1正面51Aには複数のスルーホール56が設けられている。これにより、第1正面51Aは、第1背面52Aと電気的に接続されている。図12に示されるように、第1背面52Aには、入力コンデンサ91およびスイッチング素子部92の4つのスイッチング素子92a~92dが半田付けされている。入力コンデンサ91は、第1背面52Aの中央に配置されている。入力コンデンサ91は、図示されない一方端子および他方端子を有している。入力コンデンサ91の一方端子は、第1背面52Aに設けられた図示されない回路を通してスイッチング素子92bおよびスイッチング素子92cと接続されている。入力コンデンサ91の他方の端子は、第1正面51Aに設けられた図示されない回路を通してスイッチング素子92aおよびスイッチング素子92dと接続されている。
図12に示されるように、スイッチング素子92cは、第1正面51Aに設けられた図示されない回路を通してスイッチング素子92dと直列に接続されている。スイッチング素子92aは、第1背面52Aに設けられた図示されない回路を通してスイッチング素子92bと直列に接続されている。
図12に示されるように、第1回路基板5Aは、第1正面51Aの上側に配置される接続端子61A1~61A6によって配線基板6と電気的に接続されている。第1回路基板5Aには、熱伝導部材7A1~7A4が配置されていてもよい。
図10および図13~図16を用いて、第2回路基板5Bについて説明する。第2回路基板5Bは、多層基板である。第2回路基板5Bは、具体的には、例えば、4層によって構成されている。第2回路基板5Bは、第2正面51Bと、第2正面側内層53Bと、第2背面側内層54Bと、第2背面52Bとを有している。第2正面51Bと、第2正面側内層53Bと、第2背面側内層54Bと、第2背面52Bとは、第2正面51B、第2正面側内層53B、第2背面側内層54B、第2背面52Bの順に積層され、かつ複数のスルーホール56によって電気的に接続されている。
図13は、第2正面51Bを示すパターン図である。図14は、第2正面側内層53Bを示すパターン図である。図15は、第2背面側内層54Bを示すパターン図である。図16は、第2背面52Bを示すパターン図である。第2正面51Bには、第1整流素子部94a(図10参照)が配置されている。第1トランス部93a(図10参照)は、第2回路基板5Bに配置されている。
第1トランス部93aの第1トランス93a1および93a2(図10参照)はそれぞれ、図示されない第1トランスコアと、第1トランス側1次側巻線932(図13および図16参照)と、第1トランス側2次側巻線933(図14および図15参照)とを含んでいる。第1トランスの第1トランスコアは、第2回路基板5Bを貫通している。図13~図16に示されるように、第2回路基板5Bには、第1トランスコアを挿入可能に構成されているトランスコア挿入孔931Hが設けられていてもよい。
図10に示されるように、第2回路基板5Bには、例えば、2つの第1トランス93a1および93a2が配置されている。第1トランス93a1および93a2の図示されない第1トランスコアのそれぞれは、第2回路基板5Bに設けられたトランスコア挿入孔931Hを貫通するように配置されている。
図13および図16に示されるように、第1トランス側1次側巻線932は、第2正面51Bおよび第2背面52Bのそれぞれの中央に配置されている。第1トランス側1次側巻線932のターン数は、例えば、8ターンである。
図14および図15に示されるように、第1トランス側2次側巻線933は、第2正面側内層53Bおよび第2背面側内層54Bのそれぞれの中央に配置されている。第1トランス側2次側巻線933のターン数は、例えば、1ターンである。
第1トランス側1次側巻線932および第1トランス側2次側巻線933のターン数は、入出力に応じて適宜に決められてもよい。第1トランス側1次側巻線932および第1トランス側2次側巻線933の巻線の形状は、主に、丸線または平角線などである。第1トランス側1次側巻線932および第1トランス側2次側巻線933の巻数が例えば、0.5ターン以上2ターン以下の場合には、多層基板の基板パターンが巻線として用いられてもよい。
第1トランス側1次側巻線932および第1トランス側2次側巻線933の巻線の比率を変えることにより、第1トランス側1次側巻線932が配置された1次側における電圧は、第1トランス側2次側巻線933が配置された2次側において変圧される。
図13に示されるように、第2回路基板5Bの第2正面51Bには、具体的には、例えば、第1整流素子部94(図10参照)の4つの第1整流素子94a1~94a4が配置されている。
図13に示されるように、第2回路基板5Bは、第2正面51Bの上側に配置される接続端子61B1~61B4によって配線基板6と電気的に接続されている。第2回路基板5Bには、熱伝導部材7B1~7B4が配置されていてもよい。
図10および図17を用いて、第3回路基板5Cについて説明する。図17は、第3正面51Cを示すパターン図である。第3回路基板5Cは、第2回路基板5Bと同一の形状および機能を有している。第3背面52Cには、第2整流素子部94b(図10参照)が配置されている。第2トランス部93b(図10参照)は、第3回路基板5Cに配置されている。
第2トランス部93bの第2トランスは、図示されない第2トランスコアと、第2トランス1次側巻線932(図17参照)と、図示されない第2トランス2次側巻線とを含んでいる。第2トランスは、第1トランスと同じ構成および機能を有している。第2トランスコア、第2トランス1次側巻線932、および第2トランス2次側巻線はそれぞれ、第1トランスコア、第1トランス1次側巻線932、および第1トランス2次側巻線と対応している。図17に示されるように、第3回路基板5Cには、第2トランスコアが挿入可能に構成されているトランスコア挿入孔931Hが設けられていてもよい。
図17に示されるように、第4回路基板5Dの第4背面52Dには、具体的には、例えば、第2整流素子部94b(図10参照)の4つの第2整流素子94b1~94b4が配置されている。第2整流素子部94bは、第1整流素子部94aと同じ構成および機能を有してる。
図17に示されるように、第3回路基板5Cは、第3背面52Cの上側に配置される接続端子61C1~61C4によって配線基板6と電気的に接続されている。第3回路基板5Cには、熱伝導部材7C1~7C4が配置されていてもよい。
図18および図19を用いて、第4回路基板5Dについて説明する。図18は、第4正面51Dを示すパターン図である。図19は、第4背面52Dを示すパターン図である。図18に示されるように、第4正面51Dには、出力コンデンサ96が配置されている。平滑リアクトル95は、第4回路基板5Dを貫通して配置されている。第4回路基板5Dは、ネジ26(図3参照)を介して図示されない基準電位と接続されていてもよい。第4回路基板5Dは、図示されない充電部と接続されていてもよい。
図18に示されるように、第4正面51Dの中央には、出力コンデンサ96が配置されている。出力コンデンサ96は、図示されない一方端子および他方端子を含んでいる。出力コンデンサ96の一方端子は、ネジ26(図3参照)を介して基準電位と接続されている。出力コンデンサ96の他方端子は、充電部および接続端子61と接続されている。
平滑リアクトル95は、具体的には、例えば、図示されない2つの平滑リアクトルコアと、4つの平滑リアクトルパターン952(図18および図19参照)とを含んでいる。
図18に示されるように、第2回路基板5Bには、平滑リアクトル95を挿入可能に構成された平滑リアクトル挿入孔951Hが設けられていてもよい。2つの平滑リアクトルコアは、第4回路基板5Dの左右のそれぞれに貫通して配置されている。2つの平滑リアクトルパターン952は、第4正面51Dの左右それぞれに配置されている。
図19に示されるように、2つの平滑リアクトルパターン952は、第4背面52Dの左右それぞれに配置されている。平滑リアクトルパターン952の巻数は、例えば、2ターンである。4つの平滑リアクトルパターン952の巻数は、例えば、合計で8ターンである。平滑リアクトルパターン952の巻数は、適宜に決められてもよい。
図18に示されるように、第4回路基板5Dは、第4背面52Dの上側に配置される接続端子61D1~61D3によって配線基板6と電気的に接続されている。
続いて、図20を用いて、配線基板6について説明する。図20は、実施の形態1に係る配線基板6の構成を概略的に示すパターン図である。
配線基板6(図1参照)は、回路基板5(図3参照)と電気的に接続されている。図20に示されるように、配線基板6には、挿通孔62が設けられていてもよい。配線基板6には、具体的には、例えば、挿通孔62A1~62A6、62B1~62B4、62C1~62C4、および62D1~62D3が設けられている。挿通孔62は、接続端子61が挿入可能に構成されている。配線基板6は、挿通孔62に挿入された回路基板5の接続端子61と半田付けされることで回路基板5と電気的に接続されている。半田付けの方法は、配線基板6全体に対するリフロー半田であってもよいし、配線基板6の一部に対する半田噴流による半田付けであってもよい。
第1回路基板5Aに配置された接続端子61A1~61A6(図12参照)は、具体的には、例えば、挿通孔62A1~62A6に挿入されている。第2回路基板5Bに配置された接続端子61B1~61B4(図13参照)は、具体的には、例えば、挿通孔62B1~62B4に挿入されている。第3回路基板5Cに配置された接続端子61C1~61C4(図17参照)は、具体的には、例えば、挿通孔62C1~62C4に挿入されている。第4回路基板5Dに配置された接続端子61D1~61D3(図19参照)は、具体的には、例えば、挿通孔62D1~62D3に挿入されている。これにより、配線基板6は、第1回路基板5A、第2回路基板5B、第3回路基板5C、および第4回路基板5Dと電気的に接続されている。
〈絶縁放熱部材4の構成〉
続いて、図2および図3を用いて絶縁放熱部材4について説明する。図3に示されるように、少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、少なくとも1つの冷却板3に配置されている。少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、複数の絶縁放熱部材4を含んでいてもよい。少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、例えば、一方絶縁放熱部材(例えば、第1絶縁放熱部材4A)および他方絶縁放熱部材(例えば、第2絶縁放熱部材4B)を含んでいてもよい。
続いて、図2および図3を用いて絶縁放熱部材4について説明する。図3に示されるように、少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、少なくとも1つの冷却板3に配置されている。少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、複数の絶縁放熱部材4を含んでいてもよい。少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、例えば、一方絶縁放熱部材(例えば、第1絶縁放熱部材4A)および他方絶縁放熱部材(例えば、第2絶縁放熱部材4B)を含んでいてもよい。
図2に示されるように、絶縁放熱部材4は、冷却板3と回路基板5との間に挟み込まれている。絶縁放熱部材4は、冷却板3と回路基板5とに接着されている。絶縁放熱部材4は、冷却板3と回路基板5とを絶縁している。絶縁放熱部材4の材料は、例えば、絶縁放熱シートである。
図3に示されるように、絶縁放熱部材4の外形の寸法は、絶縁放熱部材4を挟み込んでいる冷却板3および回路基板5の外形の寸法以下である。なお、回路基板5のネジ穴55(図11参照)の周辺の領域は、絶縁される必要がない。このため、絶縁放熱部材4は、当該領域と重ならないようにくり抜かれている(図21参照)。
図3に示されるように、少なくとも1つの絶縁放熱部材4は、具体的には、例えば、第1絶縁放熱部材4Aと、第2絶縁放熱部材4Bと、第3絶縁放熱部材4Cと、第4絶縁放熱部材4Dとを含んでいる。第1絶縁放熱部材4Aは、第1回路基板5Aと第1冷却板3Aとの間および第1回路基板5Aと第2冷却板3Bの間に配置されている。第2絶縁放熱部材4Bは、第2回路基板5Bと第3冷却板3Cとの間に配置されている。第3絶縁放熱部材4Cは、第3回路基板5Cと第3冷却板3Cとの間に配置されている。第4絶縁放熱部材4Dは、第4回路基板5Dと第4冷却板3Dとの間に配置されている。
次に、図21~図23を用いて、実施の形態1に係る第1絶縁放熱部材4A、第2絶縁放熱部材4B、第3絶縁放熱部材4C、および第4絶縁放熱部材4Dの構成を概略的に示す。図21は、実施の形態1に係る第1絶縁放熱部材4Aの構成を概略的に示す平面図である。図22は、実施の形態1に係る第2絶縁放熱部材4Bの構成を概略的に示す平面図である。図23は、実施の形態1に係る第4絶縁放熱部材4Dの構成を概略的に示す平面図である。
図21を用いて、第1絶縁放熱部材4Aについて説明する。第1絶縁放熱部材4Aの外形および第1回路基板5Aの外形(図11参照)は、それぞれ実線および一点鎖線によって示されている。
図22を用いて、第2絶縁放熱部材4Bについて説明する。第2絶縁放熱部材4Bの外形および第2回路基板5B(図13参照)の外形は、それぞれ実線および一点鎖線によって示されている。第2回路基板5Bに設けられたトランスコア挿入孔931H(図13参照)の周囲の領域は絶縁される必要がない。このため、第2絶縁放熱部材4Bは、当該領域と重ならないようにくり抜かれている。なお、第3絶縁放熱部材4C(図3参照)は、第2絶縁放熱部材4Bと同一の形状を有している。
図23を用いて、第4絶縁放熱部材4Dについて説明する。第4絶縁放熱部材4Dの外形および第4回路基板5Dの外形(図18参照)は、それぞれ実線および一点鎖線によって示されている。第4回路基板5Dに設けられた平滑リアクトル挿入孔951H(図18参照)の周囲の領域は絶縁される必要がない。このため、第4絶縁放熱部材4Dは、当該領域と重ならないようにくり抜かれている。
〈その他の構成について〉
電力変換装置100は、図20に示されるように、制御回路200、入力部300、駆動回路400、および出力部500をさらに有していてもよい。制御回路200、入力部300、駆動回路400、および出力部500は、配線基板6に取り付けられていてもよい。出力部500は、電力変換装置100によって変換された電圧を出力する。駆動回路400は、第1回路基板5Aに配置されたスイッチング素子部92(図10参照)のオンおよびオフを切り替えるための回路である。制御回路200は、具体的には、センサおよびマイクロコンピュータを含んでいる。センサは、電力変換装置100を制御するために必要な入出力情報を得る。マイクロコンピュータが駆動回路400に制御信号を送ることで、電力変換装置100はフィードバック制御による安定した出力を得る。
電力変換装置100は、図20に示されるように、制御回路200、入力部300、駆動回路400、および出力部500をさらに有していてもよい。制御回路200、入力部300、駆動回路400、および出力部500は、配線基板6に取り付けられていてもよい。出力部500は、電力変換装置100によって変換された電圧を出力する。駆動回路400は、第1回路基板5Aに配置されたスイッチング素子部92(図10参照)のオンおよびオフを切り替えるための回路である。制御回路200は、具体的には、センサおよびマイクロコンピュータを含んでいる。センサは、電力変換装置100を制御するために必要な入出力情報を得る。マイクロコンピュータが駆動回路400に制御信号を送ることで、電力変換装置100はフィードバック制御による安定した出力を得る。
〈放熱経路について〉
続いて、図24~図27を用いて、実施の形態1に係る電力変換装置100の放熱経路について説明する。放熱経路とは、回路基板5および発熱部品から発生する熱が冷却器1に伝わって放熱されるまでの経路である。放熱経路は、図24~図27において、矢印によって示される。図24は、実施の形態1に係る電力変換装置100の放熱経路を概略的に示す平面図である。図25は、図4に対応する電力変換装置100の放熱経路を概略的に示す断面図である。図26は、図5に対応する電力変換装置100の放熱経路を概略的に示す断面図である。図27は、図25のXXVII領域の拡大図である。
続いて、図24~図27を用いて、実施の形態1に係る電力変換装置100の放熱経路について説明する。放熱経路とは、回路基板5および発熱部品から発生する熱が冷却器1に伝わって放熱されるまでの経路である。放熱経路は、図24~図27において、矢印によって示される。図24は、実施の形態1に係る電力変換装置100の放熱経路を概略的に示す平面図である。図25は、図4に対応する電力変換装置100の放熱経路を概略的に示す断面図である。図26は、図5に対応する電力変換装置100の放熱経路を概略的に示す断面図である。図27は、図25のXXVII領域の拡大図である。
図24に示される回路基板5および発熱部品は、電流が流されることにより、ジュール熱によって発熱する。具体的には、例えば、入力コンデンサ91と、スイッチング素子部92と、第1トランス部93aと、第2トランス部93bと、第1整流素子部94aと、第2整流素子部94bと、平滑リアクトル95と、出力コンデンサ96とは、発熱する。回路基板5および発熱部品から発生する熱は、放熱経路を通って放熱される。
図24に示されるように、発熱部品から発生する熱は、回路基板5と、絶縁放熱部材4とを通って冷却板3に伝わる。回路基板5から発生する熱は、絶縁放熱部材4を通って冷却板3に伝わる。図25および図26に示されるように、冷却板3に伝わった熱は、底部21を通って冷却器1に伝わることで放熱される。図27に示されるように、発熱部品および回路基板5で発生した熱は、冷却板3の裾部33を通って冷却器1に伝えられてもよい。
電力変換装置100は、図24に示されるように、少なくとも1つの回路基板5と電気的に接続された熱伝導部材7をさらに有していてもよい。熱伝導部材7は、少なくとも1つの回路基板5と少なくとも1つの冷却板3との間に配置されている。回路基板5から発生する熱は、熱伝導部材7を介して放熱される。
電力変換装置100は、図25および図26に示されるように、筐体2の内部空間23に充填された充填絶縁放熱部材8をさらに有していてもよい。発熱部品および回路基板5から発生する熱は、充填絶縁放熱部材8を通って冷却器1に伝えられることで放熱される。
図25および図26に示されるように、充填絶縁放熱部材8が内部空間23に充填される量は、回路基板5および発熱部品から発生する熱ならびに熱伝導部材7を通る熱の熱量に応じて適宜に調整されてもよい。充填絶縁放熱部材8は、発熱部品を覆うように部分的に充填されてもよいし、内部空間23の全体を満たすように充填されていてもよい。充填絶縁放熱部材8は、例えば、底部21と、回路基板5と、冷却板3との間にのみ充填されていてもよい。充填絶縁放熱部材8は、例えば、筐体2の高さ方向の下から1/2に充填されていてもよい。充填絶縁放熱部材8は、例えば、筐体2の内部空間23に収納された回路基板5と冷却板3との間を隙間なく埋めるように充填されてもよい。充填絶縁放熱部材8の材料は、例えば、ゲル状に硬化するポッティング材などである。
図24に示されるように、回路基板5および発熱部品の発熱量に応じて、冷却板3の厚みを厚くしてもよい。具体的には、板部31に凸部32を取り付けることで、冷却板3の厚みを厚くしてもよい。図27に示されるように、回路基板5および発熱部品の発熱量に応じて、冷却板3と底部21との接触面積を大きくしてもよい。具体的には、冷却板3の板部31および凸部32に裾部33を取り付けることで、冷却板3と底部21との接触面積を大きくしてもよい。
図24および図25に示されるように、第1回路基板5Aに配置された入力コンデンサ91およびスイッチング素子部92から発生する熱は、第1回路基板5Aと、第1絶縁放熱部材4Aと、第1冷却板3Aと、底部21とを通って、冷却器1に伝わることで、放熱される。図26に示されるように、第1回路基板5Aに配置されたスイッチング素子部92から発生する熱は、第1回路基板5Aと、第1絶縁放熱部材4Aと、第2冷却板3Bと、底部21とを通って、冷却器1に伝わることで、放熱される。
図24および図25に示されるように、第2回路基板5Bに配置された第1トランス部93aおよび第1整流素子部94aから発生する熱は、第2回路基板5Bと、第2絶縁放熱部材4Bと、第3冷却板3Cと、底部21とを通って、冷却器1に伝わることで放熱される。図24に示されるように、第1トランス部93aから発生する熱は、具体的には、第3凸部32Cおよび第3板部31Cを通って放熱されてもよい。図26に示されるように、第1トランス部93aから発生する熱は、近接する第2冷却板3Bを通って放熱されてもよい。
図24および図25に示されるように、第3回路基板5Cに配置された第2トランス部93bおよび第2整流素子部94bから発生する熱は、第3回路基板5Cと、第3絶縁放熱部材4Cと、第3冷却板3Cと、底部21とを通って、冷却器1に伝わることで放熱される。図24に示されるように、第2トランス部93bから発生する熱は、具体的には、第3凸部32Cおよび第3板部31Cを通って放熱されてもよい。図26に示されるように、第2トランス部93bから発生する熱は、近接する第4冷却板3Dを通って放熱されてもよい。
図24および図25に示されるように、第4回路基板5Dに配置された出力コンデンサ96と、平滑リアクトル95とから発生する熱は、第4回路基板5Dと、第4絶縁放熱部材4Dと、第4冷却板3Dとを通って冷却器1に伝わることで放熱される。
図24に示されるように、熱伝導部材7を通る熱は、近接する冷却板3を通って冷却器1に伝わることで放熱されてもよい。
図24に示されるように、一方回路基板(例えば、第3回路基板5C)が他方回路基板(例えば、第1回路基板5A)よりも発熱量が大きい場合、一方回路基板5Cと接続された一方冷却板(例えば、第3冷却板3C)は、他方回路基板5Aと接続された他方冷却板(例えば、第1冷却板3A)よりも厚みが厚くてもよい。具体的には、例えば、第3冷却板3Cは、第1冷却板3Aよりも厚みが厚い。一方回路基板5Cが他方回路基板5Aよりも発熱量が大きい場合、一方回路基板5Cと接続された一方冷却板3Cは、他方回路基板5Aと接続された他方冷却板3Aよりも底部21との接触面積が大きくてもよい。具体的には、例えば、第3冷却板3Cは、第1冷却板3Aよりも底部21との接触面積が大きい。
発熱量が増加する場合、発熱量の増加に比例するように冷却板3と底部21との接触面積を大きくしてもよい。例えば、発熱量が1.3倍増加する場合、接触面積を1.3倍大きくしてもよい。
〈作用効果について〉
続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
図3に示されるように、発熱部品が回路基板5に配置されており、かつ回路基板5が絶縁放熱部材4を挟み込んで冷却板3と接続されている。図4および図5に示されるように、冷却板3が底部21と接続されており、かつ底部21は冷却器1と接続されている。よって、回路基板5および発熱部品から発生する熱は、絶縁放熱部材4と、冷却板3と、底部21とを通って冷却器1に伝わる。このため、回路基板5の配置にかかわらず、回路基板5の冷却性能が低下することが抑制される。したがって、回路基板5の冷却性能を向上させることができる。
図3に示されるように、冷却板3が筐体2の側壁部22との間に隙間24をあけて配置されているため、冷却板3が側壁部22と接している場合と比べて設計が容易である。したがって、設計が容易である電力変換装置100を提供することができる。
仮に、冷却板3と側壁部22とが接触するように電力変換装置100が設計されている場合、冷却板3および側壁部22の寸法公差により、冷却板3と側壁部22との間に意図されない隙間が生じ得る。この場合、冷却板3と側壁部22との間の熱抵抗が大きくなるため、設計において見込まれた冷却性能を満たさない可能性がある。よって、冷却板3と側壁部22との間に隙間24が設けられている状態でも冷却性能が満たされるように、電力変換装置100を設計する。これにより、冷却性能が満たされる電力変換装置100の設計が容易になる。
図24に示されるように、熱伝導部材7が回路基板5と接続されているため、回路基板5から発生する熱は、熱伝導部材7を通って放熱される。このため、回路基板5の冷却性能を向上させることができる。
図1に示されるように、配線基板6が冷却板3と接続されているため、配線基板6から発生する熱は冷却板3を通って冷却器1に伝わることができる。このため、配線基板6の冷却性能を向上させることができる。
図25および図26に示されるように、充填絶縁放熱部材8が内部空間23に充填されているため、回路基板5および発熱部品から発生する熱は充填絶縁放熱部材8を通って冷却器1に伝わることができる。これにより、冷却性能を向上させることができる。
充填絶縁放熱部材8が側壁部22と接しているため、回路基板5および発熱部品から発生する熱は側壁部22に伝わることができる。これにより、回路基板5および発熱部品から発生する熱が側壁部22を通って冷却器1に伝わることができる。よって、冷却性能を向上させることができる。この場合の放熱経路は、回路基板5および発熱部品から発生する熱が充填絶縁放熱部材8と、側壁部22と、底部21とを通って冷却器1へと伝わる経路である。
図25に示されるように、充填絶縁放熱部材8が熱伝導部材7と接触している場合、回路基板5から発生する熱は、熱伝導部材7および充填絶縁放熱部材8を通って放熱される。これにより、回路基板5の冷却性能を向上させることができる。
図3に示されるように、複数の回路基板5の各々が複数の絶縁放熱部材4の各々を挟み込んで複数の冷却板3に接続されている。図4および図5に示されるように、複数の冷却板3の各々が底部21と接続されているため、複数の回路基板5の各々を冷却することができる。これにより、複数の回路基板5の各々が配置されている位置にかかわらず、複数の回路基板5の各々を冷却することができる。仮に、例えば、複数の冷却板3が上下方向に積み重なるように側壁部22と接続され、かつ底部21と接続されていない場合、底部21から相対的に遠い回路基板5の冷却性能は低下する。
図25および図26に示されるように、発熱量が大きい一方回路基板(例えば、第3回路基板5C)と接続された一方冷却板(例えば、第3冷却板3C)は、発熱量が小さい他方回路基板(例えば、第1回路基板5A)と接続された他方冷却板(例えば、第1冷却板3A)よりも厚い厚みを有している。この場合、一方冷却板3Cと底部21との接触面積が大きくなるため、一方冷却板3Cと底部21との間の熱抵抗が小さくなる。これにより、発熱量が大きい一方回路基板5Cはさらに高い冷却効率において冷却される。
一方冷却板3Cは、他方冷却板3Aよりも大きい、底部21との接触面積を有している。この場合、一方冷却板3Cと底部21との間の熱抵抗は、他方冷却板3Aと底部21との間の熱抵抗よりも、小さくなる。これにより、発熱量が大きい一方回路基板5Cはさらに高い冷却効率において冷却される。
図27に示されるように、冷却板3が裾部33を含んでいる場合、冷却板3と底部21との接触面積は大きくなる。これにより、放熱面積が大きくなるため、冷却性能が向上する。
図7および図9に示されるように、一方冷却板(例えば、第2冷却板3B)が他方冷却板(例えば、第4冷却板3D)と同一の形状を有している場合、複数の冷却板3の各々の形状を共通にすることができる。これにより、電力変換装置100の製造コストを下げることができる。具体的には、例えば、第2冷却板3Bが、第4冷却板3Dと同一の形状を有しているため、第2冷却板3Bおよび第4冷却板3Dを製造するコストを下げることができる。
図13および図17に示されるように、一方回路基板(例えば、第2回路基板5B)が他方回路基板(例えば、第3回路基板5C)と同一の形状を有している場合、複数の回路基板5の各々の形状を共通にすることができる。これにより、電力変換装置100の製造コストを下げることができる。具体的には、例えば、第2回路基板5Bが、第3回路基板5Cと同一の形状を有しているため、第2回路基板5Bおよび第3回路基板5Cを製造するコストを下げることができる。
図24に示されるように、冷却板3が板部31および凸部32を含んでいるため、発熱部品を冷却板3に近接するように配置することができる。具体的には、2つの凸部32の間(凹部)に挟み込まれるように発熱部品を配置することで、発熱部品を効率良く冷却することができる。
図24に示されるように、凸部32が太部321および細部322を含んでいる場合、冷却板3は、複数の発熱部品の寸法および発熱量に応じて設計され得る。これにより、複数の発熱部品を効率良く冷却することができる。
図24に示されるように、発熱部品から冷却器1への放熱経路を増やすことにより、冷却性能が向上する。また、放熱経路を増やすことにより、筐体2内の局所的に温度が高くなっている領域を減らすことができる。これにより、筐体2内の温度を均一にすることができるため、発熱部品の熱ストレス(温度上昇)が軽減される。よって、発熱部品の寿命を延ばすことができる。具体的には、例えば、スイッチング素子部92、第1整流素子部94a、および第2整流素子部94bの熱ストレスを軽減することで、スイッチング素子部92、第1整流素子部94a、および第2整流素子部94bの寿命を延ばすことができる。
図4および図5に示されるように、複数の冷却板3の各々が底部21に対して起立するように接続されているため、底部21に複数の冷却板3を配置することができる。これにより、電力変換装置100の寸法を小さくすることができる。
実施の形態2.
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、製造方法および作用効果を有している。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、製造方法および作用効果を有している。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。
図28を用いて、実施の形態2に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図28は、実施の形態2に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す平面図である。
図28に示されるように、本実施の形態において、第1冷却板3Aは、側壁部22とともに、内部空間23を囲い込むように配置されている。第1冷却板3Aは、筐体2の横側の開口部に配置されることで、側壁部22とともに内部空間23を囲い込んでいる。第1正面51Aは、筐体2の外に露出している。第1冷却板3Aは、ネジ26によって側壁部22に着脱可能に固定されている。
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。
図29および図30を用いて、実施の形態2に係る電力変換装置100の製造方法を概略的に示す。図29は、実施の形態2に係る電力変換装置100の製造方法を示すフローチャートである。図30は、実施の形態2に係る電力変換装置100の製造方法を示す斜視図である。
図29および図30を用いて、実施の形態2に係る電力変換装置100の製造方法を概略的に示す。図29は、実施の形態2に係る電力変換装置100の製造方法を示すフローチャートである。図30は、実施の形態2に係る電力変換装置100の製造方法を示す斜視図である。
図29に示されるように、本実施の形態の電力変換装置100の製造方法は、組立工程S11と、収納工程S12と、配置工程S13とを含んでいる。図30に示されるように、組立工程S11において、第1回路基板5Aと、第1冷却板3Aと、第2冷却板3Bとによって第1サブユニット101が組立てられる。組立工程S11において、第2回路基板5Bと、第3回路基板5Cと、第4回路基板5Dと、第3冷却板3Cと、第4冷却板3Dとによって第2サブユニット102が組立てられる。収納工程S12において、第2サブユニット102は、内部空間23に収納される。配置工程S13において、第1サブユニット101は、側壁部22および底部21とともに、内部空間23を囲い込むように配置される。
収納工程S12においては、筐体2の横側に開口部が設けられている。配置工程S13においては、開口部に第2サブユニット102が配置される。このため、収納工程S12において筐体2の横側に設けられている開口部は、配置工程S13においては塞がれている。
〈作用効果について〉
複数の冷却板3および複数の回路基板5があらかじめ第1サブユニット101および第2サブユニット102として組み立てられてから、第1サブユニット101は筐体2に収納され、第2サブユニット102は側壁部22とともに内部空間23を囲い込むように配置される。すなわち、第1サブユニット101および第2サブユニット102が前組みされてから電力変換装置100が製造される。これにより、複数の冷却板3および複数の回路基板5の各々が個別に内部空間23に配置されるよりも、製造工程が簡略化される。
複数の冷却板3および複数の回路基板5があらかじめ第1サブユニット101および第2サブユニット102として組み立てられてから、第1サブユニット101は筐体2に収納され、第2サブユニット102は側壁部22とともに内部空間23を囲い込むように配置される。すなわち、第1サブユニット101および第2サブユニット102が前組みされてから電力変換装置100が製造される。これにより、複数の冷却板3および複数の回路基板5の各々が個別に内部空間23に配置されるよりも、製造工程が簡略化される。
収納工程S12において筐体2の側面に開口部が設けられているため、第1サブユニット101を内部空間23に収納する際に、上側の開口部を通るように収納してもよいし、側面の開口部を通るように収納してもよい。このため、電力変換装置100を製造工程が簡略化される。
実施の形態3.
実施の形態3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、製造方法および作用効果を有している。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3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、製造方法および作用効果を有している。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。
次に、図31を用いて、実施の形態3に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図31は、実施の形態3に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す斜視図である。
図31に示されるように、筐体2は、側壁部22に対して内部空間23と反対側に配置された複数の側部フィン25を含んでいる。冷却器1は、複数のフィン15を含んでいる。なお、図31においては、側部フィン25は側壁部22の一部には配置されていないが、側部フィン25は側壁部22の全周にわたって配置されてもよい。本実施の形態に係る電力変換装置100は、筐体2が複数の側部フィン25を含み、冷却器1が複数のフィン15を含んでいる点において、実施の形態1に係る電力変換装置100とは異なっている。
電力変換装置100は、冷却器1の複数のフィン15および筐体2の側部フィン25に対して冷媒が強制的に流されることで、冷却されてもよい。冷媒は液体であってもよいし、気体であってもよい。冷媒が液体である場合、冷却器1は水冷式の冷却器1である。冷媒が気体である場合、冷却器1は空冷式の冷却器1である。
複数の側部フィン25は、筐体2の外側に突き出している。複数のフィン15は、底部21から下側に突き出している。側部フィン25およびフィン15の形状は、例えば、板状である。側部フィン25およびフィン15の材料は、一般的に、アルミニウム(Al)である。側部フィン25およびフィン15の材料は、高い熱伝導率を有している材料であれば、アルミニウム(Al)に限定されない。側部フィン25およびフィン15の材料は、例えば、鉄(Fe)、銅(Cu)、その他の合金、または樹脂などでもよい。側部フィン25およびフィンの複数の材料は、筐体2の材料と同じであってもよい。
〈作用効果について〉
続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
筐体2が側部フィン25を含んでいるため、筐体2の放熱面積は大きくなる。このため、冷却性能がさらに向上する。
実施の形態4.
実施の形態4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、製造方法および作用効果を有している。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4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、製造方法および作用効果を有している。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1に係る電力変換装置100では、少なくとも1つの冷却板3の底部21に接触する部分の外側面と少なくとも1つの冷却板3の底部21に接触しない部分の外側面とが直線的な構造によって接続されている(図27参照)。すなわち、冷却板3の裾部33の形状は、底部21に向かって直線的に広がる形状である。また、少なくとも1つの冷却板3の底部21に接触する部分の面積は、少なくとも1つの冷却板3の底部21に接触しない部分の面積よりも大きい。しかしながら、冷却板3の形状は、冷却板3の底部21に接触する部分の面積が冷却板3の底部21に接触しない部分の面積よりも大きければ、上記の形状に限られない。
図32を用いて、実施の形態4に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図32は、実施の形態4に係る電力変換装置100の構成を概略的に示し、かつ図1のXXVII領域に対応する拡大断面図である。
図32に示されるように、本実施の形態に係る電力変換装置100では、少なくとも1つの冷却板3の底部21に接触する部分の外側面と少なくとも1つの冷却板3の底部21に接触しない部分の外側面とが段差によって接続されている。すなわち、冷却板3の底部21に接触する部分の外側面と冷却板3の底部21に接触しない部分とは階段のような直角の段差によって接続されている。また、図示されないが、冷却板3の底部21に接触する部分の外側面と冷却板3の底部21に接触しない部分の外側面とが複数の段差によって接続されていてもよい。すなわち、段差の数が2段以上であってもよい。また、裾部33の形状は、板状である。このため、裾部33を板状の部材によって形成することができる。
次に、図33を用いて、実施の形態4の第1の変形例に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図33は、実施の形態4の第1の変形例に係る電力変換装置100の構成を概略的に示し、かつ図1のXXVII領域に対応する拡大断面図である。
図33に示されるように、実施の形態4の第1の変形例に係る電力変換装置100では、冷却板3の底部21に接触する部分の外側面と冷却板3の底部21に接触しない部分の外側面とが斜めに接続されており、かつ冷却板3の底部21に接触する部分は底部21に直交して接触している。このため、裾部33が板状の部材によって形成されている場合よりも、冷却板3に用いられる部材の量を減らすことができる。
裾部33の上端と板部31との接触部から裾部33の下端に向かって熱が広がる角度は、例えば、45度である。冷却板3の底部21に接触する部分の外側面は、冷却板3の底部21に接触しない部分の外側面に対して、熱が広がる角度に沿うように傾いていてもよい。このため、冷却板3の底部21に接触する部分の外側面は、冷却板3の底部21に接触しない部分の外側面に対して、例えば、45度傾いている。
次に、図34を用いて、実施の形態4の第2の変形例に係る電力変換装置100の構成を概略的に示す。図34は、実施の形態4の第2の変形例に係る電力変換装置100の構成を概略的に示し、かつ図1のXXVII領域に対応する拡大断面図である。
図34に示されるように、実施の形態4の第2の変形例に係る電力変換装置100において、複数の裾部33は、板部31の中心に対して鏡面非対称に取り付けられていてもよい。これにより、複数の裾部33が板部31の中心に対して鏡面対称に取り付けられている場合よりも、複数の裾部33の厚みを変更しやすい。このため、底部21に接触している冷却板3と底部21に接触している充填絶縁放熱部材8との割合のうち、冷却板3の割合を大きくすることができる。よって、冷却板3から底部21への放熱性能を向上させることができる。また、充填絶縁放熱部材8の割合を小さくすることができるため、充填絶縁放熱部材8のコストが冷却板3のコストよりも大きい場合には、電力変換装置100のコストを低減することができる。
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。
1 冷却器、2 筐体、3 冷却板、3A 第1冷却板、3B 第2冷却板、3C 第3冷却板、4 絶縁放熱部材、5 回路基板、5A 第1回路基板、5B 第2回路基板、5C 第3回路基板、5D 第4回路基板、6 配線部材、7 熱伝導部材、8 充填絶縁放熱部材、15 フィン、21 底部、22 側壁部、23 内部空間、24 隙間、25 側部フィン、51A 第1正面、51B 第2正面、51C 第3正面、51D 第4正面、52A 第1背面、52B 第2背面、52C 第3背面、52D 第4背面、91 入力コンデンサ、92 スイッチング素子部、93a 第1トランス部、93b 第2トランス部、94a 第1整流素子部、94b 第2整流素子部、95 平滑リアクトル、96 出力コンデンサ。
Claims (18)
- 冷却器と、
前記冷却器と接続された底部と、前記底部に対して前記冷却器と反対側に前記底部から延在する側壁部と、前記底部と前記側壁部とによって囲まれた内部空間とを含む筐体と、
前記底部に対して起立するように前記底部と接続された少なくとも1つの冷却板と、
前記少なくとも1つの冷却板に配置された少なくとも1つの絶縁放熱部材と、
前記少なくとも1つの絶縁放熱部材を挟み込んで、前記少なくとも1つの冷却板と接続された少なくとも1つの回路基板とを備え、
前記少なくとも1つの冷却板と、前記少なくとも1つの絶縁放熱部材と、前記少なくとも1つの回路基板とは、前記筐体の前記内部空間に収納され、
前記少なくとも1つの冷却板は、前記側壁部との間に、隙間をあけて配置されている、電力変換装置。 - 前記少なくとも1つの回路基板と電気的に接続された熱伝導部材をさらに備え、
前記熱伝導部材は、前記少なくとも1つの回路基板と前記少なくとも1つの冷却板との間に配置される、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記側壁部に対して前記底部の反対側に配置された配線基板をさらに備え、
前記配線基板は、前記少なくとも1つの冷却板と接続され、かつ前記少なくとも1つの回路基板と電気的に接続される、請求項1~2のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記少なくとも1つの冷却板の前記底部に接触する部分の面積は、前記少なくとも1つの冷却板の前記底部に接触しない部分の面積よりも大きい、請求項1~3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記少なくとも1つの冷却板の前記底部に接触する部分の外側面と前記少なくとも1つの冷却板の前記底部に接触しない部分の外側面とが直線的な構造によって接続されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記少なくとも1つの冷却板の前記底部に接触する部分の外側面と前記少なくとも1つの冷却板の前記底部に接触しない部分の外側面とが段差によって接続されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記内部空間に充填された充填絶縁放熱部材をさらに備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記少なくとも1つの冷却板は、一方冷却板および他方冷却板を含み、
前記少なくとも1つの回路基板は、一方回路基板および他方回路基板を含み、
前記少なくとも1つの絶縁放熱部材は、一方絶縁放熱部材および他方絶縁放熱部材を含み、
前記一方回路基板は、前記一方絶縁放熱部材を挟み込んで前記一方冷却板に接続され、
前記他方回路基板は、前記他方絶縁放熱部材を挟み込んで前記他方冷却板に接続される、請求項1~7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記一方回路基板は、前記他方回路基板よりも、発熱量が大きく、
前記一方冷却板は、前記他方冷却板よりも、厚みが厚い、請求項8に記載の電力変換装置。 - 前記一方冷却板は、前記他方冷却板よりも、前記底部との接触面積が大きい、請求項9に記載の電力変換装置。
- 前記一方冷却板は、前記他方冷却板と同一の形状を有している、請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記一方回路基板は、前記他方回路基板と同一の形状を有している、請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記一方回路基板は、前記他方回路基板と対向して配置されている、請求項8~12のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記側壁部には、複数の溝部が設けられており、
前記少なくとも1つの回路基板は、前記複数の溝部に差し込まれることで前記複数の溝部に固定可能である、請求項1~13のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 入力コンデンサと、スイッチング素子部と、第1トランス部と、第2トランス部と、第1整流素子部と、第2整流素子部と、平滑リアクトルと、出力コンデンサとをさらに備え、
前記少なくとも1つの冷却板は、第1冷却板と、第2冷却板と、第3冷却板と、第4冷却板とを含み、
前記少なくとも1つの回路基板は、第1回路基板と、第2回路基板と、第3回路基板と、第4回路基板とを含み、
前記第1回路基板と、前記第2回路基板と、前記第3回路基板と、前記第4回路基板とが、前記第1回路基板、前記第2回路基板、前記第3回路基板、前記第4回路基板の順に配置され、
前記第1回路基板は、第1正面と、前記第1正面に対向する第1背面とを有し、前記第1背面に、前記入力コンデンサおよび前記スイッチング素子部が配置され、
前記第2回路基板は、第2正面と、前記第2正面に対向する第2背面とを有し、前記第2正面に、前記第1整流素子部が配置され、
前記第1トランス部は、前記第2回路基板に配置され、
前記第3回路基板は、第3正面と、前記第3正面に対向する第3背面とを有し、前記第3背面に、前記第2整流素子部が配置され、
前記第2トランス部は、前記第3回路基板に配置され、
前記第4回路基板は、第4正面と、前記第4正面に対向する第4背面とを有し、前記第4正面に、前記出力コンデンサが配置され、
前記平滑リアクトルは、前記第4回路基板に配置され、
前記第1冷却板は、前記第1回路基板の前記第1正面と接続され、
前記第2冷却板は、前記第1回路基板の前記第1背面と接続され、かつ前記第2回路基板の前記第2正面と向かい合い、
前記第3冷却板は、前記第2回路基板の前記第2背面および前記第3回路基板の前記第3正面と接続され、
前記第4冷却板は、前記第4回路基板の前記第4正面と接続され、かつ前記第3回路基板の前記第3背面と向かい合い、
前記第2冷却板は、前記第4冷却板と同一の形状を有し、
前記第2回路基板は、前記第3回路基板と同一の形状を有している、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1冷却板が、前記側壁部とともに、前記内部空間を囲い込むように配置される、請求項15に記載の電力変換装置。
- 前記筐体は、前記側壁部に対して前記内部空間と反対側に配置された複数の側部フィンを含み、
前記冷却器は、複数のフィンを含んでいる、請求項1~16のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 冷却器と、
前記冷却器と接続された底部と、前記底部の前記冷却器と反対側に延在する側壁部と、前記底部と前記側壁部とによって囲まれた内部空間とを含む筐体と、
前記底部に対して起立するように前記底部と接続された少なくとも1つの冷却板と、
前記少なくとも1つの冷却板に配置された少なくとも1つの絶縁放熱部材と、
前記少なくとも1つの絶縁放熱部材を挟み込んで、前記少なくとも1つの冷却板と接続された少なくとも1つの回路基板とを備え、
前記少なくとも1つの冷却板と、前記少なくとも1つの絶縁放熱部材と、前記少なくとも1つの回路基板とは、前記内部空間に収納され、
前記少なくとも1つの冷却板は、前記筐体の前記側壁部との間に、隙間をあけて配置され、
入力コンデンサと、スイッチング素子部と、第1トランス部と、第2トランス部と、第1整流素子部と、第2整流素子部と、平滑リアクトルと、出力コンデンサとをさらに備え、
前記少なくとも1つの冷却板は、第1冷却板と、第2冷却板と、第3冷却板と、第4冷却板とを含み、
前記少なくとも1つの回路基板は、第1回路基板と、第2回路基板と、第3回路基板と、第4回路基板とを含み、
前記第1回路基板と、前記第2回路基板と、前記第3回路基板と、前記第4回路基板とが、前記第1回路基板、前記第2回路基板、前記第3回路基板、前記第4回路基板の順に配置され、
前記第1回路基板は、第1正面と、前記第1正面に対向する第1背面とを有し、前記第1背面に、前記入力コンデンサおよび前記スイッチング素子部が配置され、
前記第2回路基板は、第2正面と、前記第2正面に対向する第2背面とを有し、前記第2正面に、前記第1整流素子部が配置され、
前記第1トランス部は、前記第2回路基板に配置され、
前記第3回路基板は、第3正面と、前記第3正面に対向する第3背面とを有し、前記第3背面に、前記第2整流素子部が配置され、
前記第2トランス部は、前記第3回路基板に配置され、
前記第4回路基板は、第4正面と、前記第4正面に対向する第4背面とを有し、前記第4正面に、前記出力コンデンサが配置され、
前記平滑リアクトルは、前記第4回路基板に配置され、
前記第1冷却板は、前記第1回路基板の前記第1正面と接続され、
前記第2冷却板は、前記第1回路基板の前記第1背面と接続され、かつ前記第2回路基板の前記第2正面と向かい合い、
前記第3冷却板は、前記第2回路基板の前記第2背面および前記第3回路基板の前記第3正面と接続され、
前記第4冷却板は、前記第4回路基板の前記第4正面と接続され、かつ前記第3回路基板の前記第3背面と向かい合い、
前記第2冷却板は、前記第4冷却板と同一の形状を有し、
前記第2回路基板は、前記第3回路基板と同一の形状を有し、
前記第1回路基板と、前記第1冷却板と、前記第2冷却板とによって第1サブユニットが組立てられ、かつ前記第2回路基板と、前記第3回路基板と、前記第4回路基板と、前記第3冷却板と、前記第4冷却板とによって第2サブユニットが組立てられる、組立工程と、
前記第2サブユニットが、前記内部空間に収納される、収納工程と、
前記第1サブユニットが、前記側壁部および前記底部とともに、前記内部空間を囲い込むように配置される、配置工程とを備えた、電力変換装置の製造方法。
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