JP2018148058A5 - - Google Patents

Description

コア３０の第１の孔部３８および第２の孔部３９には、第１の伝熱部材５０が埋設される。第１の伝熱部材５０は、コア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面に埋設させる形状を有し、コア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面に面接触している。第１の伝熱部材５０は、第１の伝熱部材５０に対向するコア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面の全てに接触してもよい。
第１の伝熱部材５０がコア３０の第１の孔部３８の内面と第２の孔部３９の内面に面接触することにより、コア３０を位置決めすることと、第１のコア部３１と第２のコア部３２との接合位置を決めることができる。

図７は電力変換動作時にコア３０内部に発生する熱による温度分布を示した模式図である。コイル４０に流れる電流により発生する交番磁界は、第２のコア部３２の中央脚部３２ｂ近傍に最も集中するため、コアのヒステリシス損失によって生ずる発熱が中央脚部３２ｂ内部が最も大きくなり、なお且つ、中央脚部３２ｂの周囲はコイル４０および基板２１で周囲を覆われているため放熱しにくい状態にある。このため、中央脚部３２ｂ近傍が最も温度が高くなる。また、熱は上部に逃げるため温度分布は上下非対称となる。

この発明における実施の形態１に係る回路装置は、図１から図７までに示すように、コイル４０を巻装され前記コイル４０の巻線層ＣＳで外周を囲まれた第２の脚部３２ｂからなる中央脚部と、前記中央脚部３２ｂの両側に中央脚部３２ｂに沿い中央脚部３２ｂと隣り合って並設され前記中央脚部３２ｂとの間に前記巻線層ＣＳを介在する第１の脚部３２ａおよび第３の脚部３２ｃからなる対をなす側方脚部とを有し、前記中央脚部３２ｂの端部と前記側方脚部３２ａ，３２ｃの端部とは第１のコア部３１の上部および第２のコア部３２により構成されるヨーク部ＹＫにより磁気的および機械的に結合されて互いに連接されるコア３０からなるトランス用コアを備えた電力変換装置に適用される回路装置において、第２の脚部３２ｂからなる前記中央脚部に磁軸方向に沿って上下に延在する孔部３９を設け、前記孔部３９にコア３０からなる前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材５０を埋設するとともに、前記伝熱部材５０からの伝熱を前記トランス用コアの外部へ導出するため水平方向に延在する放熱部材５５に前記伝熱部材５０がその底部５０ｂにおける端面で面接触して熱的および機械的に接続されるようにしたことを特徴とする。
すなわち、一列に平行する３つの脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、隣り合う該脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間に形成された２つの空間部と、該３つの平行する脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの端部同士を接続する第１のコア部３１と第２のコア部３２の上部とからなるヨーク部ＹＫを備え、前記３つの脚部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの中央脚部３２ｂを周回するように少なくとも１つの回路のコイル４０を該２つの空間部の中に有したコア３０からなるトランス用コアを備えた電力変換装置において、前記中央脚部３２ｂに磁軸方向に沿った孔部３９を設け、該孔部３９にコア３０からなる前記トランス用コア材より熱伝導率の大きな伝熱部材５０を埋設するとともに、該伝熱部材５０がコア３０からなる前記トランス用コア外部の放熱部材５５に熱的および機械的に接続されるようにしたものである。
コア３０からなる前記トランス用コアの孔部３９の内面と前記伝熱部材５０は面接触するように構成されている。
コア３０からなる前記トランス用コアは第１のコア部３１と第２のコア部３２とにより構成され、第１のコア部３１は中央脚部３２ｂを構成する構成部分および側方脚部３２ａ，３２ｃを構成する構成部分が設けられたＥ型コアとして構成される。第１のコア部３１における中央脚部構成部分３２ｂおよび側方脚部構成部分３２ａ，３２ｃの一端部（上方端部）はヨーク部ＹＫにより互いに磁気的および機械的に結合され一体に形成されている。第２のコア部３２は第１のコア部３１における中央脚部構成部分３２ｂおよび側方脚部構成部分３２ａ，３２ｃの他端部（下方端部）に連接するＩ型コアとして構成され、第１のコア部３１における中央脚部構成部分３２ｂおよび側方脚部構成部分３２ａ，３２ｃの他端部（下方端部）は第２のコア部３２で構成されるヨーク部ＹＫにより互いに磁気的および機械的に結合される。第２のコア部３２を貫通し第１のコア部３１へ貫入して伝熱部材５０が埋設される孔部３８，３９が設けられている。前記トランス用コアはＥ型である第１のコア部３１とＩ型である第２のコア部３２とにより構成されるＥＩ型コアとしての形状を有するものであり、Ｅ型の第１のコア部３１と同様のコア部を向い合せにしたＥＥ型や、このＥＥ型のコア部における中央脚部を円柱状にしたＥＥＲ型とすることもでき、前記トランス用コアとして単一のコア部を用いる場合には、ＥＥ型のコア部における中央脚部として周面を円弧状とした突部を有するＥＲ型を採用することもできる。
そして、前記回路装置における前記コイル４０は、電力変換装置に内蔵して設けられた平滑用インダクタンスを有する平滑回路１４における平滑用インダクタンスとして用いられ、前記回路装置が電力変換装置に適用される。
この構成により、伝熱部材５０がコア３０の温度上昇の最も高い箇所に面接触し、なお且つ放熱部材５５に面接触により接続されているため、電力変換装置の動作時にコア３０で発生する熱を効率良く放熱部材に伝達できる。したがって、この発明の電力変換装置によれば、コア３０の温度上昇が確実に抑制され得る。また、伝熱部材５０が一対のコア３１，３２からなるコア３０の中心部に貫通する構造であるため、一対のコアの位置ズレ抑制効果も得られる。

実施の形態２．
この発明における実施の形態１を図８に基づいて説明する。図８は実施の形態２に係る回路部品の概略断面図である。
図８を参照して、実施の形態２に係る回路装置としての回路部品２０ａを説明する。本実施の形態の回路部品２０ａは、実施の形態１の回路部品２０とほぼ同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態の回路部品２０ａは、コア３０の頂部３３の上面に第２の放熱部材５６を新たに備えている。第２の放熱部材５６は、第１の伝熱部材５０に熱的および機械的に接続される。第２の放熱部材５６は、ビス止め、溶接、接着剤等の固定手段によって、第１の伝熱部材５０に熱的および機械的に接続される。
そして、第１の放熱部材５５がコア３０の底部３４、すなわち第１のコア部３１の下面と面接触して水平方向に延在し熱的および機械的に接続されるのに対し、第２の放熱部材５６はコア３０の頂部３３、すなわち第２のコア部３２の上面と面接触して水平方向に延在し熱的および機械的に接続されるものである。
また、第１の伝熱部材５０と第２の放熱部材５６は同じ材質による一体物であってもよい。第２の放熱部材５６は、コア３０、コイル４０および第１の伝熱部材５０を収容する電力変換装置１の筐体の一部を構成してもよい。第２の放熱部材５６は、コア３０を支持してもよい。

この発明における実施の形態２に係る電力変換装置は、図８に示すように、前述した実施の形態１における構成において、前記放熱部材は第１の放熱部材５５および第２の放熱部材５６としてコア３０からなる前記トランス用コアの上下両側の外面に前記伝熱部材５０の延在方向と直交方向に延在して設けられ、前記伝熱部材５０の両側における頂部５０ａおよび底部５０ｂでの各端面が前記上下の各放熱部材５５，５６に熱的および機械的に面接触してそれぞれ接続されるようにしたことを特徴とする。
この構成により、コア３０から発生した熱を第１の放熱部材５５および第２の放熱部材５６を介して、コア３０の頂部３３および底部３４の両面から放散させことができ、コア３０の温度上昇がより確実に抑制され得る。また、第２の放熱部材５６がコア３０の頂部３３の上面に面接触しているため、低い熱抵抗でコア３０の熱を放散することもできる。

この発明における実施の形態３を図９および図１０に基づいて説明する。図９は実施の形態３に係る回路部品の概略平面図である。図１０は実施の形態３に係る回路部品の、図９に示すＢ−Ｂ線における概略断面図である。
図９および図１０を参照して、実施の形態３に係る回路装置としての回路部品２０ｂを説明する。本実施の形態の回路部品２０ｂは、実施の形態１の回路部品２０とほぼ同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
本実施の形態の回路部品２０ｂは、第１の伝熱部材５０と第１の放熱部材５５を熱的及び機械的に接続する第２の伝熱部材５２と第３の伝熱部材５３を新たに備えている。
実施の形態１と同様に、第１の伝熱部材５０は、コア３０の底部３４側においてビス止め、溶接、接着剤等の固定手段によって、第１の放熱部材５５に直接熱的および機械的に接続されているが、新たにコア３０の頂部３３を経由し第１の放熱部材５５に熱を伝える中継用伝熱部材として第２の伝熱部材５２と第３の伝熱部材５３を有する。

コア３０の頂部３３と第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触する第２の伝熱部材５２を備えている。第２の伝熱部材５２と第１の放熱部材５５を接続する支柱となる第３の伝熱部材５３が設けられている。第２の伝熱部材５２は第３の伝熱部材５３とビス、溶接、接着剤などの固定手段で熱的および機械的に接続される。第３の伝熱部材５３は第１の放熱部材５５とビス、溶接、接着剤などの固定手段で熱的および機械的に接続される。第２の伝熱部材５２は第２のコア部３２を第１のコア部３１に向けて押圧するよう配置してもよい。
また、第２の伝熱部材５２と第３の伝熱部材５３は同じ材質による一体物であってもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、コア３０、コイル４０および第１の伝熱部材５０を収容する電力変換装置１の筐体の一部を構成してもよい。第２の伝熱部材５２および第３の伝熱部材５３は、コア３０を支持してもよい。
そして、コア３０の頂部３３と第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触して水平方向に延在する第２の伝熱部材５２と対応して、コア３０の底部３４と第１の伝熱部材５０の底部５０ｂに面接触して水平方向に延在する追加の中継用伝熱部材として第４の伝熱部材（図示せず）を設け、第１の伝熱部材５０の両側に設けられた頂部５０ａおよび底部５０ｂでの端面が第１〜３の伝熱部材５０，５２，５３および第４の伝熱部材からなる角筒状の伝熱構成体を形成する中継用伝熱部材を介して第１の放熱部材５５に面接触によりそれぞれ接続されるようにすることもできる。コア３０の頂部３３と第１の伝熱部材５０の頂部５０ａに面接触する第２の伝熱部材５２と、コア３０の底部３４と第１の伝熱部材５０の底部５０ｂに面接触する第４の伝熱部材と、コア３０の両側面に沿って延在し第２の伝熱部材５２の両端部と第４の伝熱部材の両端部を熱的および機械的に面接触によりそれぞれ接続する第３の伝熱部材５３，５３とを設けることにより、コア３０の上下両面および左右両面を囲む第１〜３の伝熱部材５０，５２，５３および第４の伝熱部材からなる角筒状の伝熱構成体を形成し、この伝熱構成体の下面を第１の放熱部材５５に接続されるようにすることもできるものである。

Claims (15)

1. コイルを巻装され前記コイルの巻線層で外周面を囲まれた中央脚部と、前記中央脚部の両側に並設され前記中央脚部との間に前記巻線層を介在する側方脚部とを有し、前記中央脚部の端部と前記側方脚部の端部とは互いに連接されるトランス用コアを備えたものにおいて、前記中央脚部に磁軸方向に沿った孔部を設け、前記孔部に前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材を埋設して前記伝熱部材を前記中央脚部の磁軸方向に延在させるとともに、前記伝熱部材からの伝熱を前記トランス用コアの外部へ導出する放熱部材に前記伝熱部材が熱的および機械的に接続されるようにしたことを特徴とする回路装置。
2. 前記トランス用コアの孔部の内面と前記伝熱部材は面接触することを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
3. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材は截頭円錐形または截頭角錐形からなるテーパー形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路装置。
4. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材の横断面形状は円形であることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
5. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材の横断面形状は楕円形であることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
6. 前記トランス用コアの孔部と前記伝熱部材の横断面形状は多角形であることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
7. 前記伝熱部材の延在方向の長さ寸法は、前記伝熱部材の延在方向におけるコア寸法の２０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の回路装置。
8. 前記トランス用コアは、前記中央脚部と前記側方脚部とを構成する中央脚部構成部分および側方脚部構成部分を有し前記中央脚部構成部分および前記側方脚部構成部分の一端をヨーク部で連接した第１のコア部と、前記中央脚部構成部分および前記側方脚部構成部分の一端に連接される第２のコア部とにより構成されるものであって、前記孔部を前記第２のコア部を貫通し前記第１のコア部に貫入して設けるととともに、前記孔部に前記トランス用コアを構成するコア材より熱伝導率の大きな伝熱部材を埋設することを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の回路装置。
9. 前記伝熱部材の少なくとも片側の端面が前記放熱部材に接続されることを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の電力変換装置。
10. 前記放熱部材を構成する第１の放熱部材が前記トランス用コアにおける一方側の外面に前記伝熱部材の延在方向と直交して配設されるとともに、前記放熱部材を構成する第２の放熱部材が前記トランス用コアを挟んで前記トランス用コアにおける他方側の外面に配設されるものであって、前記伝熱部材の両側の端面が前記第１および第２の放熱部材にそれぞれ接続されるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の回路装置。
11. 前記伝熱部材の少なくとも片側の端面が中継用伝熱部材を介して前記放熱部材に接続されることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の回路装置。
12. 前記伝熱部材における両側の端面が中継用伝熱部材を介して前記放熱部材に接続されることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の回路装置。
13. 前記放熱部材が前記トランス用コアの少なくとも１つの面に面接触することを特徴とする請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の回路装置。
14. 前記中継用伝熱部材が前記トランス用コアの少なくとも１つの面に面接触することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の回路装置。
15. 平滑用インダクタンスを有する平滑回路を備え、前記平滑用インダクタンスとして前記回路装置における前記コイルを用いることを特徴とする請求項１から請求項１４までの何れか１項に記載の電力変換装置。