JP5747892B2 - 車載用電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置の構成を示す斜視図を示すものである。
図1において、車載用電力変換装置1は、熱伝導性の筐体2内に電力変換回路3を構成する電子部品として、スイッチング素子4とそれより大型の磁性体部品5を収納している。磁性体部品5としてはコンデンサやリアクトル等が挙げられる。発熱密度の大きいスイッチング素子4は、台座部6a、6bの主面7に載置され、台座部6a、6b内を貫通孔8、9が貫通している。これら貫通孔8、9は第1の水路蓋10により筐体2の側壁面11で連結し、貫通孔内を流れる冷媒の導入口12、導出口13を備える。この導入口12、導出口13にはパイプ14が接続されており、このパイプ14にはホース等の配管(図示しない)が取付けられる。ホース等の配管の先にはこの車載用電力変換装置1に冷媒を供給するポンプ等の冷媒供給手段(図示しない)が接続する。ポンプにより供給された冷媒は、導入口12から流入し、貫通孔8、9、第1の水路蓋10及び第1の水路蓋10により覆われる筐体2の側壁面11によって形成される冷媒流路15を流れ、導出口13より流出する。冷媒流路15を流れる冷媒により、台座部6a、6bの主面7に載置されたスイッチング素子4は冷却されることとなる。磁性体部品5は、台座部6a、6bの間に形成される凹部16に載置されている。
図2に示すように、筐体2は第1の台座部6aと第2の台座部6bを並行して備えることにより凹部16が形成され、凹部16には第1の台座部6aと第2の台座部6bに挟まれるように磁性体部品5が載置される。第1の台座部6a内には第1の貫通孔8が形成され、第2の台座部6b内には第2の貫通孔9が形成されると共に、両台座部6a、6bの主面7には、スイッチング素子4が載置されている。また、伝熱性のポッティング剤20が凹部16内において、凹部16の内壁面16aと磁性体部品5との間隙を埋めるように充填され、磁性体部品5により発熱した熱を台座部6a、6bに伝熱している。車両搭載時に筐体2の上面は保護カバー21により覆われる。この構成では、電子部品を載置する載置面とは、両台座部の主面7及び磁性体部品5が載置される面を指し、第1の載置面とは、両台座部の主面7を指す。
また、図2において2つの貫通孔8、9が形成されたが、2以上の複数の貫通孔を備えてもよい。その際、複数の貫通孔が載置面の広がる方向に並ぶとは、貫通孔が平行に並ぶことのみを意味するわけではなく、図の上下方向にずれて並んでもよい。そのため載置面が階段状に形成され、それに伴い貫通孔が階段状に並ぶように形成されてもよい。また、1つの台座部に対して複数の貫通孔が並んで形成されてもよく、筐体上方から見た際に、貫通孔の一部同士が重なる場合もよい。これらは載置される電子部品のレイアウト等を考慮して複数の貫通孔の位置、形状等を決定することになる。
また、図3において、開口部30b及び開口部31bを蓋34により塞いだが、これら蓋34の代わりに第1の水路蓋10にて開口部30b及び開口部31bを覆うことで、開口部30b及び開口部31bを連結し、冷媒が2つの第1の水路蓋10に並列して流れるようにしてもよい。
また、3以上の複数の貫通孔を有する場合に、第1の水路蓋10は2つの貫通孔の開口部を連結するのみならず、3以上の複数の貫通孔の開口部を連結するようにしてもよい。このように、冷媒が全ての貫通孔を連通して流れるとは、導入口12より流入した冷媒の流れが直列、並列に拘らず、全ての貫通孔を通って導出口13より導出することを言う。
(ア)1本の貫通孔を主流方向に伸ばした場合に比して、必要な放熱面積を得るために貫通孔を複数にしたため、貫通孔を成型する柱状部を短くすることができる。そのため、鋳型の長寿命化が可能となり、鋳型を再製作する頻度を抑え、結果として生産コストが抑えられる。
(イ)1本の貫通孔を主流直交方向に大きくした場合に比して、貫通孔断面は電子部品の下方にのみあるため、その断面積が小さくなることで冷媒の流速が大きくなり、冷却性が向上する。
(ウ)さらに、1本の貫通孔を主流直交方向に大きくした場合の改良として考えられる、1本の貫通孔を主流直交方向に大きくし、かつ貫通孔断面全体を上下方向に薄くした場合に比して、貫通孔断面の上下方向の厚さを確保でき、鋳型の長寿命化が可能となり、生産コストが抑えられる。
(エ)同様の改良として、1本の貫通孔を主流直交方向に大きくし、かつ貫通孔断面を電子部品の下方は上下方向の厚さを確保し、両電子部品間の下方は上下方向に薄くした場合に比して、貫通孔断面が長方形や円等の簡単な形状で形成可能なため、鋳型の長寿命化が可能であるとともに、シンプルな柱状部形状を形成できるため鋳型の製作が簡単化し、生産コストが抑えられる。
実施の形態2は、実施の形態1に対して冷媒流路の形状を変更した形態である。そこで、図4は実施の形態2に係る車載用電力変換装置の断面図であり、図5のC2−C2断面図を示す。同様に、図5は図4のC1−C1断面図を示し、図6は図4のB−B断面図を示し、図7は図4のC3−C3断面図を示し、図8は図4のC4−C4断面図を示す。
図4に示すように、第1の台座部6aには、台座上部に第1の貫通孔8aと、台座下部に第1の貫通孔8bとが形成されており、第2の台座部6bには、台座上部に第2の貫通孔9aと、台座下部に第2の貫通孔9bが形成されている。後述する冷媒の導入口及び導出口と第1の水路蓋及び第2の水路蓋により、第1の貫通孔8a及び第2の貫通孔9bにおいて、冷媒は紙面の奥から手前に向かう方向に流れ、第1の貫通孔8b及び第2の貫通孔9aにおいて、冷媒は紙面の手前から奥に向かう方向に流れる。
実施の形態3は、実施の形態2に対して、台座の数と冷媒流路の形状を変更した形態である。図9は、実施の形態3に係る車載用電力変換装置の筐体の側壁面を示した図であり、図2及び図4の断面図と同じ方向から見たものである。図10は、図9に示す側壁面に対向する側壁面を示した図である。
このように、載置面の広がる方向に貫通孔が複数並ぶ形態と、貫通孔が上下方向に複数に分割された形態とが組み合わさっていても、実施の形態1や実施の形態2に記載の効果を有する。
実施の形態4は、実施の形態2に対して筐体の形状を変更したものである。図11は、実施の形態4に係る車載用電力変換装置の断面図であり、図2及び図4の断面図に対応するものである。
2 筐体
3 電力変換回路
3b 第2の電力変換回路
4 スイッチング素子
4a スイッチング素子
4b スイッチング素子
5 磁性体部品
5a 磁性体部品
5b 磁性体部品
6a 第1の台座部
6b 第2の台座部
6c 第3の台座部
6d 第4の台座部
7 主面
7b 主面
8 第1の貫通孔
8a 第1の貫通孔
8b 第1の貫通孔
9 第2の貫通孔
9a 第2の貫通孔
9b 第2の貫通孔
10 第1の水路蓋
10a (第1の水路蓋の)角部
10b 第1の水路蓋
11 側壁面
11a (側壁面の)角部
12 導入口
13 導出口
15 冷媒流路
16 凹部
16a (凹部の)内壁面
20 ポッティング剤
30a (第1の貫通孔の)開口部
30b (第1の貫通孔の)開口部
31a (第2の貫通孔の)開口部
31b (第2の貫通孔の)開口部
40a (第1の貫通孔の)開口部
40b (第1の貫通孔の)開口部
41a (第1の貫通孔の)開口部
41b (第1の貫通孔の)開口部
42a (第2の貫通孔の)開口部
42b (第2の貫通孔の)開口部
43a (第2の貫通孔の)開口部
43b (第2の貫通孔の)開口部
44a 第2の水路蓋
44b 第2の水路蓋
Claims (5)
- 電力変換回路を構成する電子部品と、
前記電子部品を載置する載置面を有し、鋳造により成型された筐体と、
前記載置面に載置された前記電子部品の下方において筐体と一体的に形成され、前記筐体内を貫通すると共に、前記筐体の対向する側壁面に開口部を有し、前記載置面の広がる方向に並ぶ複数の貫通孔と、
同一の前記側壁面にある異なる前記貫通孔の前記開口部を連結する第1の水路蓋と、
を備え、
前記貫通孔、前記第1の水路蓋及び前記第1の水路蓋に覆われる前記側壁面により、導入口及び導出口が前記貫通孔に連通するとともに、前記貫通孔の上方にあたる前記載置面を第1の載置面として、前記第1の載置面に載置される前記電子部品を冷却する冷媒が全ての前記貫通孔を直列に連通して流れる冷媒流路が構成され、
複数の前記貫通孔のうち2つの前記貫通孔の間に、前記第1の載置面に載置された前記電子部品とは別の前記電子部品を載置する凹部を設けると共に、この凹部の内壁面を通じて、前記別の電子部品は前記冷媒によって両側方より冷却され、
前記凹部を構成する前記貫通孔のうち少なくとも1つの前記貫通孔は、鋳造により上下方向に並ぶように分割されて形成され、
この分割された前記貫通孔同士を前記側壁面で連結する第2の水路蓋を備え、
前記第1の水路蓋は、この分割された前記貫通孔の少なくとも一方と他の前記貫通孔とを連結し、
前記第1の載置面に載置される前記電子部品はスイッチング素子であり、前記凹部に載置される電子部品はリアクトルまたはコンデンサである
ことを特徴とする車載用電力変換装置。 - 前記内壁面と前記リアクトルまたはコンデンサの間隙を充填する伝熱材
を備えることを特徴とする請求項1に記載の車載用電力変換装置。 - 前記リアクトルまたはコンデンサは前記第1の載置面より下方に収納されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車載用電力変換装置。 - 前記載置面の広がる方向の断面において、前記第1の水路蓋に覆われる前記側壁面の角部及び前記第1の水路蓋の角部はなだらかな形状である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の車載用電力変換装置。 - 前記電力変換回路とは別の第2の電力変換回路を構成する第2の電子部品を備え、
前記貫通孔の下方に第2の載置面を設け、前記第2の電子部品は前記第2の載置面に載置される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の車載用電力変換装置。
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