JP2021058050A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路の動作性能低下を抑制する電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１は、第１基板８と、第２基板９と、複数の半導体モジュール４とを有する。第１基板及び第２基板は、第１基板の厚み方向に並んで配置されている。半導体モジュール４は、半導体素子５を有する。第１基板は、半導体素子の駆動電圧を作るトランス１４を有し、第２基板は半導体素子の駆動状態を制御するマイコン１７を有する。第１基板８と第２基板９との間には導電性の基板間ステー１０が配置されており、トランス１４及びマイコン１７の少なくとも一方を、第１基板の厚み方向に投影した範囲内には、基板間ステー１０の少なくとも一部が存在する。【選択図】図３

Description

この明細書による開示は、電力変換装置に関する。

直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、複数の電子回路基板と複数の半導体モジュールとを有するものが知られている。

例えば特許文献１では、複数の電子回路基板は、互いの間に空間を設けながら厚み方向に積層配置されており、また、複数の電子回路基板の間には、電子回路基板における互いに対向する辺を構成する一対の端縁に沿って配された金属製の一対のステーが配置されている。複数の電子回路基板は、その端縁において、上記一対のステーに互いに固定されている。また、金属製の一対のステーは連結部を有している。

複数の電子回路基板は、高圧系の電子回路基板と低圧系の電子回路基板とを有する。高圧系の電子回路基板は、複数の半導体モジュールをスイッチング駆動させるための駆動回路を有する。また、低圧系の電子回路基板は、半導体モジュールの駆動状態を制御するための制御回路を有する。

特開２００９−１５９７６７号公報

しかしながら、複数の電子回路基板を積層配置すると、例えば一方の電子回路基板に変圧器が搭載された構成では、変圧器を流れる電流によって発生した磁束によって、他方の電子回路基板が備える制御回路でノイズが生じ、制御回路の動作性能が低下する虞がある。

本実施形態はかかる問題点に鑑みてなされたもので、制御回路の動作性能低下を抑制する電力変換装置を提供しようとするものである。

本実施形態の一態様は、第１基板（８）と、第２基板（９）と、複数の半導体モジュール（４）とを有する電力変換装置であって、
第１基板及び第２基板は、第１基板の厚み方向（Ｚ）に並んで配置されており、
半導体モジュールは、半導体素子（５）を有し、
第１基板は、半導体素子の駆動電圧を作る変圧器（１４）を有し、
第２基板は半導体素子の駆動状態を制御する制御部（１７）を有し、
第１基板と第２基板との間には導電性の基板間ステー（１０）が配置されており、
変圧器及び制御部の少なくとも一方を、第１基板の厚み方向に投影した範囲内には、基板間ステーの少なくとも一部が存在する、電力変換装置にある。

上記態様によれば、変圧器及び制御部の少なくとも一方が、基板間ステーと厚み方向に並んでいる。そのため、基板間ステーによって、変圧器から制御部に向かって伝播する磁束を遮蔽できる。すなわち、基板間ステーを有さない場合と比べて、変圧器から発生する磁束によって制御部でノイズが生じることを抑制できる。したがって、制御部の動作性能が低下することを抑制できる。

なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものにすぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態における電力変換装置１の断面図。 第１実施形態における半導体モジュール４の平面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 第１実施形態における第１基板８の平面図。 第１実施形態におけるトランス１４の平面図。 第１実施形態における第２基板９の平面図。 第１実施形態における基板間ステー１０の平面図。 第２実施形態における電力変換装置１の断面図。 図８のＩＸ−ＩＸ断面図。 第２実施形態における基板間ステー１０の平面図。 第３実施形態における電力変換装置１の断面図。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図。 他の実施形態における基板間ステー１０の平面図。 他の実施形態における基板間ステー１０の平面図。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせだけではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等に搭載するための、車載用電力変換装置とすることができる。

（第１実施形態）
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。以下において、第１基板８の厚み方向をＺ方向、複数の冷却器３と複数の半導体モジュール４とが積層し、かつＺ方向と直行する方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向の両方向に直行する方向をＹ方向と定義する。

上記電力変換装置にかかる実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。本例において、変圧器はトランス１４、制御部はマイコン（マイクロコンピュータ、Micro computer）１７である。よって以下では、変圧器のことをトランス１４、制御部のことをマイコン１７、と記載する。また、本例において、第１固定部は、基板側第１締結孔１１、ステー側第１締結孔２９、及びねじ３３である。第２固定部は、基板側第２締結孔１２、ステー側第２締結孔３０、及びねじ３３である。よって以下では、第１固定部のことを基板側第１締結孔１１、ステー側第１締結孔２９、及びねじ３３と記載し、第２固定部のことを基板側第２締結孔１２、ステー側第２締結孔３０、及びねじ３３と記載する。本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載する車載用電力変換装置である。

図１は、電力変換装置１における各部品の配置を説明するための模式的な図である。図１に示すごとく、電力変換装置１は、構造体２０と、第１基板８と、第２基板９と、基板間ステー１０と、を有する。また、電力変換装置１は構造体２０と、第１基板８と、第２基板９と、基板間ステー１０とを収容するケース２を有する。ケース２は、熱伝導性を有する材料によって形成される。具体的には、アルミニウム等の金属によって形成される。ケース２は電力変換装置１の最外部に配置されており、電力変換装置１の外部空気と接している。

構造体２０は、複数の冷却器３と複数の半導体モジュール４とを有する。冷却器３は、熱伝導性の高い材料によって形成される。具体的にはアルミニウム等の金属によって形成される。冷却器３は扁平形状の管状体になっており、管内部には冷媒が流れる。

図２は、半導体モジュール４の平面図である。半導体モジュール４は、１つの半導体素子５に１つの還流ダイオード３９を逆並列に接続した素子カップル４０を２つ有する。素子カップル４０をＹ方向に２組並べて１つの半導体モジュール４とすることで、素子カップル４０を１組で１つの半導体モジュール４とする場合と比べて、電力変換装置１の省スペース化を図ることができる。本例の電力変換装置１においては、半導体素子５はＩＧＢＴを用いているが、ＭＯＳＦＥＴといった他の半導体素子を用いても良い。また、電力変換装置１は図示しない直流電源２１と接続されており、半導体素子５がスイッチング駆動することで、直流電源２１の直流電圧は交流電圧に変換される。

図１に示すごとく、複数の冷却器３と複数の半導体モジュール４とは積層されている。そのため、冷却器３はＸ方向の両面から半導体モジュール４に接している。よって、１つの半導体モジュール４で発生した熱は、２つの冷却器３の内部を流れる冷媒へと放熱され、その結果半導体モジュール４は冷却される。

また、図３は電力変換装置１の断面図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。電力変換装置１は、半導体モジュール４と第１基板８とを接続する端子７を有する。端子７は金属製の直線棒状体である。１つの半導体モジュール４は、２つの素子カップル４０を有する。そのため、端子７は、２つの素子カップル４０にそれぞれ接続される第１端子７ａと、第２端子７ｂと、を有する。第１端子７ａおよび第２端子７ｂは、絶縁距離を設けるため、Ｙ方向に一定間隔をあけて配置される。

図４は、第１基板８の平面図である。第１基板８は、半導体モジュール４をスイッチング駆動させるための駆動回路を有する高圧系の電子回路基板である。第１基板８は、トランス１４と、コンデンサ１５と、基板側第１締結孔１１と、端子接続部２２と、コネクタ１６と、を有する。端子接続部２２は、第１端子接続部２２ａと第２端子接続部２２ｂと含む。また、第１基板８は、基板の周縁部である第１基板端部８ａと、基板の中心部である第１基板中心部８ｂとを有する。

図５は、トランス１４の平面図である。トランス１４は、コア２５と、コア２５を中心に巻かれた一次コイル２３と二次コイル２４と、によって形成されており、上記車両のＥＣＵ（Engine Control Unit）の電圧を、半導体素子５を駆動する、より高い電圧へと変換するために用いられる。本実施形態における電力変換装置１は、一次コイル２３及び二次コイル２４の磁気飽和を防ぐため、一次コイル２３及び二次コイル２４内部のコア２５にそれぞれ隙間２６を設けている。ここで、一次コイル２３及び二次コイル２４で発生した磁束が、隙間２６を飛び越えようとする際に、もれ磁束２８が生じる。

また、コンデンサ１５は、電子回路を流れる伝導ノイズを除去する。コネクタ１６は、第１基板８と第２基板９とを電気的に接続する。

半導体モジュール４及び冷却器３は、Ｘ方向に積層して配置される。そのため、複数の第１端子７ａ及び複数の第２端子７ｂもＸ方向に並んで配置される。第１端子７ａ及び第２端子７ｂがＸ方向に並んで配置されると、それぞれの端子７ａ、７ｂに接続される第１端子接続部２２ａ及び第２端子接続部２２ｂも、第１基板８上で、Ｘ方向に並んで配置される。また、第１端子７ａ及び第２端子７ｂはＹ方向に一定距離を設けて配置されるため、第１端子接続部２２ａ及び第２端子接続部２２ｂも、Ｙ方向に一定距離を設けて第１基板８上に配置される。トランス１４は、第１端子接続部２２ａ及び第２端子接続部２２ｂがＹ方向に設けた一定距離の間に配置される。すなわち、第１基板８は、Ｙ方向の各両端に第１端子７ａもしくは第２端子７ｂを有し、Ｙ方向の中心部にトランス１４を有する。

第１基板８は、第１端子接続部２２ａ及び第２端子接続部２２ｂを有することから、半導体モジュール４と近接する必要がある。そのため、図１に示すごとく、第１基板８は第２基板９と比べ、半導体モジュール４に近い位置に配置される。

図６は、第２基板９の平面図である。第２基板９は、半導体素子５の駆動状態を制御するための制御回路を有する低圧系の電子回路基板である。本例の電力変換装置１は、高圧系の第１基板８及び低圧系の第２基板９を有する。そのため、１枚の電子回路基板が高圧系の電子回路と低圧系の電子回路との両方を備える場合と比べ、１枚当たりの電子回路基板の面積を小さくすることができる。よって、電力変換装置１のＸ方向及びＹ方向の長さを小さくすることができる。また、高圧系の電子回路と低圧系の電子回路とをそれぞれ別の基板に配置することで、高圧系の電子回路と低圧系の電子回路とが離間して配置されるため、第１基板８及び第２基板９の絶縁性を向上させることができる。第２基板９は、マイコン１７と、コンデンサ１５と、基板側第２締結孔１２と、を有する。

マイコン１７は、ＥＣＵの指示を基に半導体素子５のスイッチング制御を行う。また、第２基板９は、基板の周縁部である第２基板端部９ａと、基板の中心部である第２基板中心部９ｂとを有する。基板側第２締結孔１２は、基板側端部第２締結孔１２ａと、基板側中心第２締結孔１２ｂと、を有する。基板側端部第２締結孔１２ａは、第２基板端部９ａに配置され、基板側中心第２締結孔１２ｂは、第２基板中心部９ｂに配置される。基板側端部第２締結孔１２ａは、第２基板端部９ａの外周縁に沿って並んでいる。基板側端部第２締結孔１２ａは、基板側中心第２締結孔１２ｂよりも、第２基板９の外周縁に近い位置にある。

第２基板９は、電力変換装置１の外部のＥＣＵと電気的に接続される。そのため、図１に示すごとく、第１基板８よりも、半導体モジュール４から遠い位置に配置される。

図７は、基板間ステー１０の平面図である。基板間ステー１０は、導電性を有する材料によって構成される。具体的には、アルミニウム等の金属が用いられる。また、基板間ステー１０はダイカストによって形成される。基板間ステー１０は枠部１８と、橋部１９と、穴部４５と、ステー側第２締結孔３０と、を有する。

ステー側第２締結孔３０は、ステー側端部第２締結孔３０ａと、ステー側中心第２締結孔３０ｂと、を有する。枠部１８は、基板接触部４２と、ケース接触部４３と、脚部４４と、を有する。基板接触部４２は、ステー側第１締結孔２９と、ステー側端部第２締結孔３０ａと、を有する。ケース接触部４３は、ステー側第３締結孔３１を有する。基板接触部４２とケース接触部４３とは、脚部４４を介して接続されている。橋部１９は、ステー側中心第２締結孔３０ｂを有する。また、穴部４５は、基板間ステー１０のうち、金属が存在しない部分である。

図１に示すごとく、基板間ステー１０は、第１基板８と第２基板９との間に配置される。すなわち、第１基板８、基板間ステー１０、第２基板９の順に、Ｚ方向に並んで配置される。また、基板接触部４２のＺ方向の大きさは、橋部１９のＺ方向の大きさに比べて大きい。よって、基板接触部４２は第１基板８及び第２基板９に接触しており、橋部１９は第２基板９とは接触しているが、第１基板８とは接触しない。また、基板接触部４２のＺ方向の大きさは、橋部１９及びトランス１４のＺ方向の大きさの合計よりも大きい。そのため、橋部１９は、トランス１４とは接触しない。

図１及び図７に示すごとく、第１基板端部８ａ及び基板接触部４２は、基板側第１締結孔１１とステー側第１締結孔２９と、にねじ３３が挿通され、互いに固定されている。そのため、第１基板端部８ａ及び基板接触部４２は、直に接している。第１基板端部８ａをＺ方向に投影した範囲内には枠部１８が存在する。

第２基板端部９ａ及び基板接触部４２は、基板側端部第２締結孔１２ａとステー側端部第２締結孔３０ａと、にねじ３３が挿通されることで固定される。そのため、第２基板端部９ａ及び基板接触部４２は直に接している。第２基板端部９ａをＺ方向に投影した範囲内には枠部１８が存在する。また、第１基板端部８ａ、基板接触部４２、及び第２基板端部９ａは記載した順に、Ｚ方向に並んで配置される。

第２基板中心部９ｂ及び橋部１９は、基板側中心第２締結孔１２ｂとステー側中心第２締結孔３０ｂと、にねじ３３が挿通されることで固定される。そのため、第２基板中心部９ｂ及び橋部１９は直に接している。

本例の電力変換装置１においては、ステー側第２締結孔３０及び基板側第２締結孔１２の数は、ステー側第１締結孔２９及び基板側第１締結孔１１の数よりも多い。具体的には、ステー側第１締結孔２９及び基板側第１締結孔１１の数は、ステー側端部第２締結孔３０ａ及び基板側端部第２締結孔１２ａの数と等しく４つである。さらに、ステー側中心第２締結孔３０ｂ及び基板側中心第２締結孔１２ｂの数は１つである。よって、ステー側第２締結孔３０及び基板側第２締結孔１２の数は、ステー側第１締結孔２９及び基板側第１締結孔１１の数と比べ、ステー側中心第２締結孔３０ｂ及び基板側中心第２締結孔１２ｂの数の分、１つ多い。

第１基板８及び第２基板９と、基板間ステー１０の枠部１８とは、ねじ３３によって互いに固定されているため、それぞれの電子回路基板のＺ方向の剛性が高まる。よって、外力が作用しても、第１基板８と第２基板９とが大きく変形することを抑制することができる。また、このようにそれぞれの電子回路基板の変形を抑制できることにより、第１基板８と第２基板９との間隔を小さくすることができ、電力変換装置１の小型化を図ることができる。

また、第２基板中心部９ｂ及び橋部１９は、基板側中心第２締結孔１２ｂとステー側中心第２締結孔３０ｂと、にねじ３３が挿通され互いに固定されている。そのため、第２基板中心部９ｂ及び橋部１９は直に接している。第２基板中心部９ｂをＺ方向に投影した範囲内には橋部１９が存在する。

ケース２及びケース接触部４３は、ケース側第３締結孔１３とステー側第３締結孔３１と、にねじ３３が挿通されることで固定される。そのため、ケース２及びケース接触部４３は直に接している。

トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、基板間ステー１０の少なくとも一部が存在する。具体的には、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、橋部１９の少なくとも一部が存在する。また、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、ステー側中心第２締結孔３０ｂ及び基板側中心第２締結孔１２ｂが存在する。すなわち、トランス１４、ステー側中心第２締結孔３０ｂ、基板側中心第２締結孔１２ｂ、の順にＺ方向に並んでいる。

端子７をＺ方向に投影した範囲内には、穴部４５が存在する。すなわち、端子７、端子接続部２２、及び穴部４５はＺ方向に並んで配置される。また、端子７をＺ方向に投影した範囲内には、マイコン１７が存在する。

本例の作用効果について説明する。トランス１４内の一次コイル２３及び二次コイル２４に電流が流れると、磁束が発生する。この際に、もれ磁束２８がマイコン１７に伝播すると、もれ磁束２８によって電流が発生し、マイコン１７における放射ノイズとなり、マイコン１７が、半導体素子５のスイッチング駆動の誤作動を起こす虞がある。そこで、図１に示すごとく、本例における電力変換装置１においては、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、基板間ステー１０の少なくとも一部が存在する。そのため、基板間ステー１０は、トランス１４から発生するもれ磁束２８によって、マイコン１７で放射ノイズが生じることを抑制できる。したがって、基板間ステー１０を有さない場合と比べて、マイコン１７が半導体素子５のスイッチング駆動の誤作動を起こすことを抑制できる。

なお、基板間ステー１０を、Ｚ方向に投影した範囲内に含まれるトランス１４の面積がより大きいほど、作用効果は顕著に表れる。具体的には、基板間ステー１０を、第１基板８に対してＺ方向に投影した範囲内に、トランス１４が全て含まれることが好ましい。また、第１基板８が複数のトランス１４を有する場合、より多くのトランス１４をＺ方向に投影した範囲内に、基板間ステー１０がすることが好ましい。特に、全てのトランス１４をＺ方向に投影した範囲内に、基板間ステー１０が配置されることが好ましい。

また、図７に示すごとく、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、橋部１９の少なくとも一部が存在し、端子７をＺ方向に投影した範囲内には、穴部４５が存在する。そのため、基板間ステー１０が板状のプレートである場合（図１３参照）と比べ、トランス１４からマイコン１７に向かって伝播するもれ磁束２８を遮蔽しつつ、基板間ステー１０を小型化及び軽量化することができる。

また、基板間ステー１０が板状のプレートである場合（図１３参照）、第１基板８と基板間ステー１０とに囲まれた空間が形成される。そのため、端子接続部２２で発生した熱は、第１基板８と基板間ステー１０とに囲まれた空間の中にこもってしまう。そこで、本例の電力変換装置１においては、端子７をＺ方向に投影した範囲内には穴部４５が存在する。そのため、基板間ステー１０が板状のプレートである場合（図１３参照）と異なり、基板間ステー１０と第１基板８とに囲まれた空間が形成されないため、第１基板８と基板間ステー１０との間に熱がこもりにくい。

また、本例の電力変換装置１においては、基板接触部４２を介して第１基板８と第２基板９とが接続されることで、第１基板８と第２基板９との絶縁距離を保つことができる。一方、橋部１９のＺ方向の大きさは、基板接触部４２のＺ方向の大きさに比べて小さい。そのため、橋部１９とトランス１４との絶縁距離を保ちつつ、トランス１４のもれ磁束２８を遮蔽することができる。

また、図１に示すごとく、第１基板８は、基板間ステー１０の枠部１８と接続されることに加え、端子７によって半導体モジュール４とも接続されている。一方で、第２基板９は基板間ステー１０の枠部１８と接続されるのみの場合（図８〜ｊ参照）、第２基板９は、第１基板８と比べ、固定点が少なく、耐振性が低い。そこで、第２基板９と基板間ステー１０との固定点の数を、第１基板８と基板間ステー１０との固定点の数よりも多くする。具体的には、第１基板８は、基板間ステー１０と接続するための基板側第１締結孔１１を４つ有する。一方、第２基板９は、基板間ステー１０の枠部１８と接続するための基板側端部第２締結孔１２ａを４つ有することに加え、橋部１９と接続するための基板側中心第２締結孔１２ｂを１つ有する。第２基板９は、基板側中心第２締結孔１２ｂを有するため、第１基板８と比べ、基板間ステー１０により強く固定される。そのため、第２基板９の耐振性を向上させることができる。

また、図１に示すごとく、基板間ステー１０は熱伝導性を有するケース２に接続されている。そのため、基板間ステー１０からケース２への放熱経路ができる。また、ケース２は電力変換装置１の最外部に配置されており、電力変換装置１の外部空気と接している。すなわち、基板間ステー１０から電力変換装置１外部の空気への放熱経路ができる。よって、ケース２と基板間ステー１０とが接続されていない場合と比べ、基板間ステー１０が放熱されやすい。さらに、第１基板８及び第２基板９は基板間ステー１０に固定されているため、第１基板８及び第２基板９から基板間ステー１０を介して電力変換装置１外部への空気への放熱経路ができる。よって、第１基板８及び第２基板９も冷却されやすい。

（第２実施形態）
上記電力変換装置にかかる実施形態について、図８〜図１０を用いて説明する。図８は、電力変換装置１における各部品の配置を説明するための模式的な図である。本例の電力変換装置１においては、ステー側中心第２締結孔３０ｂ及び基板側中心第２締結孔１２ｂに代えて、くぼみ部４６を有する。くぼみ部４６は、橋部１９に配置される。

くぼみ部４６は、橋部１９の一部がＺ方向の第２基板９側に向けて凹んでいることで形成される。くぼみ部４６と第１基板８とのＺ方向の間隔は、橋部１９のうち、くぼみ部４６以外の部分と第１基板８とのＺ方向の間隔よりも大きい。また、くぼみ部４６は、橋部１９のくぼみ部４６以外の部分と比べて、Ｚ方向の厚みが小さい。

また、基板間ステー１０とトランス１４とは当接している。具体的には、基板間ステー１０の橋部１９とトランス１４が直に接している。特に、くぼみ部４６とトランス１４とが直に接している。本例の電力変換装置１においては、トランス１４は、くぼみ部４６をＺ方向に投影した範囲内に配置される。

図９は、電力変換装置１における各部品の配置を説明するための模式的な図であり、図８のＩＸ―ＩＸ断面図である。図８及び図９に示すごとく、基板間ステー１０とマイコン１７とは、Ｚ方向に並んで配置される。また、基板間ステー１０とトランス１４とは、Ｚ方向に並んで配置される。すなわち、橋部１９をＺ方向に投影した範囲内には、マイコン１７及びトランス１４が存在する。

その他、第１実施形態と同様の構成を有する。

本実施形態の作用効果について説明する。本例の電力変換装置１においては、トランス１４及びマイコン１７をＺ方向に投影した範囲内には、基板間ステー１０の少なくとも一部が存在する。そのため、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には基板間ステー１０が存在し、マイコン１７をＺ方向に投影した範囲内には基板間ステーが存在しない場合（図３参照）と比べて、トランス１４から発生するもれ磁束２８をより遮蔽することができる。よって、トランス１４及びマイコン１７の双方をＺ方向に投影した範囲内に基板間ステー１０の少なくとも一部が存在するほうが、トランス１４から発生するもれ磁束２８によって、マイコン１７で放射ノイズが生じることをより抑制できる。したがって、マイコン１７が半導体素子５のスイッチング駆動の誤作動を起こすことを抑制できる。なお、基板間ステー１０を、Ｚ方向に投影した範囲内に含まれるマイコン１７の面積がより大きいほど、作用効果は顕著に表れる。具体的には、基板間ステー１０を、第２基板９に対してＺ方向に投影した範囲内に、マイコン１７が全て含まれることが好ましい。なお、基板間ステー１０を、Ｚ方向に投影した範囲内に含まれるトランス１４の面積がより大きいほど、作用効果は顕著に表れる。具体的には、基板間ステー１０を、第１基板８に対してＺ方向に投影した範囲内に、トランス１４が全て含まれることが好ましい。

また、基板間ステー１０とトランス１４とは当接している。そのため、基板間ステー１０とトランス１４とが離間している場合（図１）と比べ、トランス１４から発生するノイズがマイコン１７に到達する経路をより減らすことができる。なお、基板間ステー１０とトランス１４との距離が小さいほど、本作用効果は顕著に表れる。具体的には基板間ステー１０とトランス１４とが直に接していることが望ましい。

また、基板間ステー１０とトランス１４とが当接することで、トランス１４で発生した熱を、基板間ステー１０へ放熱することができる。そのため、基板間ステー１０とトランス１４とが当接していない場合と比べ、冷却性能を向上させることができる。

基板間ステー１０はくぼみ部４６を有し、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、くぼみ部４６が存在する。また、くぼみ部４６と第１基板８とのＺ方向の間隔は、橋部１９のうち、くぼみ部４６以外の部分と第１基板８とのＺ方向の間隔よりも大きい。そのため、くぼみ部４６を有さない場合と比べ、第１基板８と第２基板９との距離を小さくすることができ、電力変換装置１を小型化することができる。また、くぼみ部４６は、橋部１９のくぼみ部４６以外の部分と比べて、Ｚ方向の厚みが小さい。そのため、第１基板８と第２基板９との距離を小さくしつつ、電力変換装置１を軽量化することができる。

その他、第１実施形態と同様の作用効果を有する。

（第３実施形態）
上記電力変換装置にかかる実施形態について、図１１〜図１２を用いて説明する。図１１は、電力変換装置１における各部品の配置を説明するための模式的な図である。図１１に示すごとく、電力変換装置１は、弾性体４７を有する。弾性体４７は、弾性を有する樹脂によって形成される。トランス１４と基板間ステー１０とは弾性体４７を介して当接する。また、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、弾性体４７及びくぼみ部４６が存在する。トランス１４、弾性体４７及びくぼみ部４６は、トランス１４、弾性体４７、くぼみ部４６の順でＺ方向に並んで配置される。

その他、第１実施形態と同様の構成を有する。

本実施形態の作用効果について説明する。本例の電力変換装置１においては、トランス１４と基板間ステー１０とは弾性体４７を介して当接する。そのため、弾性体４７を介さない場合（図８）と比べ、基板間ステー１０とトランス１４とを組み付ける際の公差を小さくすることができる。

その他、第２実施形態と同様の作用効果を有する。

なお、第１〜３実施形態においては、基板間ステー１０は穴部４５を有するが、図１３に示すごとく、基板間ステー１０が穴部４５を有さなくてもよい。この場合、トランス１４だけでなく、コンデンサ１５といった他の電子部品から発生する磁束も、基板間ステー１０によって遮蔽することができる。

なお、第１〜３実施形態においては、橋部１９は、枠部１８のＸ方向の一端から他端に向かって延出しているが、図１４に示すごとく、橋部１９は、枠部１８のＹ方向の一端から他端に向かって延出してもよい。

なお、第１〜３実施形態においては、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内に、基板間ステー１０が存在する。しかし、図１４に示すごとく、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、基板間ステー１０は存在せず、マイコン１７をＺ方向に投影した範囲内のみに、基板間ステー１０が存在してもよい。トランス１４は、コンデンサ１５やコネクタ１６といった第１基板８上に搭載される他の電子部品と比べて、Ｚ方向の高さが大きい。そのため、基板間ステー１０とトランス１４とをＺ方向に並べて配置すると、第１基板８と第２基板９とのＺ方向の間隔が大きくなってしまう。そこで、トランス１４をＺ方向に投影した範囲内には、基板間ステー１０は存在せず、マイコン１７をＺ方向に投影した範囲内のみに、基板間ステー１０が存在することで、第１基板８と第２基板９との間隔を小さくすることができる。すなわち、マイコン１７の動作性能が低下することを抑制しつつ、電力変換装置１のＺ方向の大きさをより小さくすることができる。

なお、第１〜３実施形態においては、基板間ステー１０と第１基板８もしくは第２基板９を接続する手段としてねじ３３による締結を用いたが、本実施形態はこれに限るものではなく、ねじ締結以外の固定手段を用いても良い。具体的には、はんだ付けや、接着剤を用いた固定手段でも良い。

なお、第１〜３実施形態においては、制御部をマイコン１７と表記しているが、本実施形態はこれに限るものではなく、半導体素子の制御を行う電子部品であればよい。具体的には、半導体素子の信号の演算を行うプロセッサや、制御信号のデータを記憶するメモリや、制御を行う集積回路でもよい。

なお、第１〜３実施形態においては、変圧器をトランス１４と表記しているが、本実施形態はこれに限るものではなく、磁束が発生する電子部品であっても、同様の作用効果を有する。具体的には、内部にコイルを有するコンデンサや、スイッチング駆動を行う駆動回路でもよい。

なお、第２実施形態においては、基板間ステー１０とトランス１４とは直接しているが、接続部材や樹脂を介して接してもよい。

なお、第２実施形態においては、電力変換装置１は、基板側中心第２締結孔１２ｂ及びステー側中心第２締結孔３０ｂを有さないが、本実施形態はこれに限るものではなく、基板側中心第２締結孔１２ｂ及びステー側中心第２締結孔３０ｂを有しても良い。

１…電力変換装置、２…ケース、３…冷却器、４…半導体モジュール、５…半導体素子、７…端子、８…第１基板、９…第２基板、１０…基板間ステー、１１…第１固定部を構成する基板側第１締結部、１２…第２固定部を構成する基板側第２締結部、１４…変圧器としてのトランス、１７…制御部としてのマイコン、２９…第１固定部を構成するステー側第１締結孔、３０…第２固定部を構成するステー側第２締結孔、３３…第１固定部及び第２固定部を構成するねじ、４６…くぼみ部、４７…弾性体、Ｚ…厚み方向としてのＺ方向。

Claims (8)

1. 第１基板（８）と、第２基板（９）と、複数の半導体モジュール（４）とを有する電力変換装置（１）であって、
   前記第１基板及び前記第２基板は、前記第１基板の厚み方向（Ｚ）に並んで配置されており、
   前記半導体モジュールは、半導体素子（５）を有し、
   前記第１基板は、前記半導体素子の駆動電圧を作る変圧器（１４）を有し、
   前記第２基板は前記半導体素子の駆動状態を制御する制御部（１７）を有し、
   前記第１基板と前記第２基板との間には導電性の基板間ステー（１０）が配置されており、
   前記変圧器及び前記制御部の少なくとも一方を、前記厚み方向に投影した範囲内には、前記基板間ステーの少なくとも一部が存在する、電力変換装置。
2. 前記変圧器及び前記制御部を、前記厚み方向に投影した範囲内には、前記基板間ステーの少なくとも一部が存在する、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記半導体モジュールは、前記第１基板と前記半導体素子とを接続する端子を有し、
   前記変圧器を前記厚み方向に投影した範囲内には前記基板間ステーが存在し、
   前記端子を前記厚み方向に投影した範囲内には、前記基板間ステーは存在しない、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１基板と前記基板間ステーとを接続する複数の第１固定部（１１、２９、３３）と、前記第２基板と前記基板間ステーとを接続する複数の第２固定部（１２、３０、３３）と、を有し、
   前記複数の第２固定部の数は、前記複数の第１固定部の数よりも多い、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
5. 前記第１基板及び前記第２基板は、前記基板間ステーに固定されており、
   前記半導体モジュールを収容する熱伝導性のケース（２）を有し、
   前記ケースは、前記電力変換装置外部の空気と接しており、
   前記基板間ステーは、前記ケースに接続されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
6. 前記基板間ステー及び前記変圧器は当接している、請求項１〜５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
7. 前記基板間ステーと前記変圧器とは、弾性体を介して当接している、請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記基板間ステーはくぼみ部（４６）を有し、
   前記変圧器を前記厚み方向に投影した範囲内には前記くぼみ部が存在し、
   前記第１基板の厚み方向における前記くぼみ部と前記第１基板との間隔は、前記基板間ステーのうち、前記くぼみ部以外の部分と前記第１基板との間隔よりも大きい、請求項６又は７に記載の電力変換装置。

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