JP6505187B2 - 電力変換装置および電力変換装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電力変換装置および電力変換装置の製造方法に関し、例えば、電気自動車、ハイブリッド車などの車両に搭載される電力変換装置および電力変換装置の製造方法に関する。

モータを駆動源とする電気自動車、および、モータを駆動源の１つとするハイブリッド車には、電力変換装置が搭載されている。

そのような電力変換装置の例としては、例えば、モータを駆動するためのインバータ、高圧バッテリ電圧から１２Ｖ系バッテリ電圧に降圧するためのＤＣ/ＤＣコンバータ、１２Ｖ系バッテリ電圧から高圧バッテリ電圧に昇圧するためのＤＣ/ＤＣコンバータ、商用電源から高圧バッテリに充電するための充電器、高圧バッテリからＡＣ１００Ｖを生成するインバータなどがある。

電気自動車およびハイブリッド車には、このような種々の電力変換装置が搭載されている。

近年の電気自動車およびハイブリッド車に要求される環境においては、各種搭載装置の小型化および低コスト化の要求が特に強く、車両に搭載される電力変換装置も例外ではない。

電力変換装置の小型化の実現のためには、搭載されるトランス及びリアクトルの磁性部品の小型化、および、ダイオード等の整流素子の小型化が必要となる。このような構成部品の小型化を実現しようとすると、必然的に発熱密度が増大してしまう。そのため、各構成部品の小型化を図る際に、各構成部品を性能保障温度以下にさせることが課題となる。

そこで、各構成部品の放熱性能及び耐熱性能の向上が必要不可欠である。

トランス、リアクトルなどの磁性部品の発熱要素には、巻線の銅損による発熱と、コア内部の鉄損による発熱とがある。磁性部品は、一般的には、銅線が巻回されたボビンをコアの脚部に挿入する構造を有している。そのため、巻線の放熱経路は、内側の巻線から最外周の巻線へ伝熱して最外周の巻線から放熱する放熱経路、または、巻線からコアへ伝熱してコアから放熱する放熱経路のいずれかとなる。

しかしながら、コア自体も鉄損により発熱するため、コアからの放熱の有効性は低く、逆に、コア自体の更なる温度上昇を引き起こす事態となる。

そこで、トランスおよびリアクトルの積極的な放熱性向上策としては、例えば、特許文献１に記載の方法がある。

特許文献１に記載の電子機器は、磁性コアと、絶縁基板に導体パターンが形成された配線板とを備えている。当該電子機器では、導体パターンを磁性コアの内部に通すことでコイルを構成している。導体パターンは、複数に分岐して磁性コアの内部に配置される挿通部を有している。電流は、複数に分岐された挿通部に分流して流れるので、各挿通部を流れる電流値は小さくなる。その結果、挿通部の発熱量が少なくなる。こうして、挿入部の温度が過剰に上昇することを抑制している。

なお、特許文献１においては、配線板と電子部品との接続については特に記載されていないため、一般的な半田付けが用いられていると想定される。

特許第５８６７４９０号公報

上述の特許文献１に記載されている電子機器は、挿通部を設けて電流を分流させることによって、放熱性の向上を図っている。しかしながら、この種の電子機器では、電子部品を配線板に実装する際に、電子部品と配線板との接合に半田を用いることが多い。そのため、配線板に大電流を流すと、電子部品と配線板とを接合している半田部分の温度が上昇する。また、配線板に電流が流れない場合には、半田部分の温度が下降する。このようにして、半田部分の温度は上昇と下降とを繰り返す。当該半田の温度サイクルによって、半田部分に半田クラックが発生する可能性があり、耐熱性の向上が図れないという課題があった。

また、上述の特許文献１に記載されているような従来の電子機器において、各電子部品は、配線板を構成している絶縁基板の上面に設けられている。そのため、配線板に多くの電子部品を実装させる場合には、実装面積が大きくなるという課題があった。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、耐熱性の向上および小型化を図ることが可能な電力変換装置および電力変換装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、ベースと、前記ベースの主面上に設けられたトランスと、前記ベースの前記主面上に設けられたダイオードと、前記ベースの前記主面上に設けられたリアクトルとを備え、前記ダイオードは、ダイオード素子を収納したボディと、前記ボディに電気的に絶縁されたピンとを有し、前記ダイオード素子の一方の端子は、前記ボディに電気的に接続され、前記ダイオード素子の他方の端子は、前記ピンに電気的に接続され、前記リアクトルの１次巻線に前記ダイオードの前記ピンが溶接または嵌合された状態で固定されて電気的に接続され、前記トランスの２次巻線に前記ダイオードの前記ボディが圧入される貫通穴を有する圧入部が設けられ、前記ダイオードの前記ボディは、前記圧入部の前記貫通穴内に固定され、前記トランスの前記２次巻線は、自身を前記ベースに固定するとともに電気的に接続する固定部と、前記ダイオードの前記ボディが固定される前記圧入部とを有し、前記圧入部は、放熱シートを介して前記ベースに接触している、電力変換装置である。

この発明に係る電力変換装置によれば、トランス、リアクトル、ダイオードなどの電子機器を実装する際に半田付けを使用しないことで耐熱性を向上させ、また、ダイオードを圧入させて固定する圧入部を設けることで従来に比べて実装面積を小さくすることで小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１の電力変換装置の構成を示した斜視図である。 図１の電力変換装置の平面図である。 図１の電力変換装置の側面図である。 図１の電力変換装置のトランスの構成を示した斜視図である。 図１の電力変換装置のリアクトルの構成を示した斜視図である。 図１の電力変換装置のダイオードの構成を示した斜視図である。 この発明の実施の形態２の電力変換装置の構成を示した斜視図である。 図７の電力変換装置の平面図である。 図８の電力変換装置の側面図である。 図７の電力変換装置のトランスの構成を示した斜視図である。 この発明の実施の形態３の電力変換装置の構成を示した斜視図である。 図１１の電力変換装置の平面図である。 図１１の電力変換装置の側面図である。 図１１の電力変換装置のリアクトルの構成を示した斜視図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明する。なお、各図において、同一または相当する部材および部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１〜図６は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。図１は、本実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す斜視図である。図２は、図１の電力変換装置の平面図である。図３は、図１の電力変換装置の側面図である。図４は、図１の電力変換装置に設けられたトランスの構成を示す斜視図である。図５は、図１の電力変換装置に設けられたリアクトルの構成を示す斜視図である。図６は、図１の電力変換装置に設けられたダイオードの構成を示す斜視図である。

本実施の形態１に係る電力変換装置１は、図１〜図３に示すように、基板としてのベース６の主面上に、トランス２と、リアクトル３と、ダイオード４と、放熱シート５とが設けられている。ベース６は、冷却器を含んで構成される。また、ダイオード４は、整流素子として機能する。

なお、図１〜図６においては、トランス２、リアクトル３、および、ダイオード４以外の他の構成部品、トランス２の１次側の構成部品、および、リアクトル３の２次側の構成部品についての図示を省略している。

以下、電力変換装置１に搭載された各構成部品の構成について説明する。

まず、電力変換装置１に搭載されたトランス２の構成について説明する。図４に示すように、トランス２は、トランスコア２ａ，２ｂを有している。トランスコア２ａ，２ｂは、トランス上側コア２ａとトランス下側コア２ｂとを含んで構成されている。トランスコア２ａ，２ｂの脚部には、１次巻線２ｃと２次巻線２ｄ，２ｅとが巻回されている。２次巻線２ｄ，２ｅは、上側２次巻線２ｄと下側２次巻線２ｅとを含んで構成されている。

トランス２の積層状態について説明する。トランス２は、図４に示すように、下から順に、トランス下側コア２ｂ、下側２次巻線２ｅ、１次巻線２ｃ、上側２次巻線２ｄ、トランス上側コア２ａが、積層されている。

トランス上側コア２ａの側面は、図４に示すように、Ｅ型形状を有している。すなわち、トランス上側コア２ａは、Ｉ型形状の本体と、本体に対して垂直に延びる３つの脚部とを含んで構成されている。なお、本体と脚部とは一体に形成されている。以下では、３つの脚部のうち、両端の脚部を外脚部２ａａ，２ａｂと呼び、中央の脚部を中脚部２ａｃと呼ぶこととする。

同様に、トランス下側コア２ｂの側面は、図４に示すように、Ｅ型形状を有している。トランス下側コア２ｂとトランス上側コア２ａとは、互いに、同じ形状、同じ大きさを有している。トランス下側コア２ｂは、Ｉ型形状の本体と、本体に対して垂直に延びる３つの脚部とを含んで構成されている。なお、本体と脚部とは一体に形成されている。以下では、３つの脚部のうち、両端の脚部を外脚部２ｂａ，２ｂｂと呼び、中央の脚部を中脚部２ｂｃと呼ぶこととする。

トランス上側コア２ａの外脚部２ａａ，２ａｂは、それぞれ、トランス下側コア２ｂの外脚部２ｂａ，２ｂｂに当接している。また、トランス上側コア２ａの中脚部２ａｃは、トランス下側コア２ｂの中脚部２ｂｃに当接している。その結果、トランス上側コア２ａとトランス下側コア２ｂとは閉磁路を形成している。

また、１次巻線２ｃ、上側２次巻線２ｄ、下側２次巻線２ｅは、それぞれ、中脚部２ａｃおよび中脚部２ｂｃの外周を巻き回すように配置されている。外脚部２ａａ，２ａｂおよび外脚部２ｂａ，２ｂｂは、１次巻線２ｃ、上側２次巻線２ｄ、下側２次巻線２ｅの外側になるように配置されている。

また、上側２次巻線２ｄの一端には、１つのダイオード４を圧入した状態で固定するための圧入部２ｇが設けられている。同様に、下側２次巻線２ｅの一端には、別のダイオード４を圧入した状態で固定するための圧入部２ｈが設けられている。圧入部２ｇ，２ｈは、それぞれ、２次巻線２ｄ，２ｅを厚さ方向に貫通した貫通穴を有している。ダイオード４は、当該貫通穴に圧入されて固定される。また、上側２次巻線２ｄの他端、および、下側２次巻線２ｅの他端には、固定部２ｆが設けられている。固定部２ｆは、２次巻線２ｄ，２ｅを、ベース６に固定するとともに、電気的に接続する。

本実施の形態１では、圧入部２ｇ，２ｈおよび固定部２ｆが、ベース６の主面に平行な方向において、互いに重ならないように配置されている。すなわち、圧入部２ｇ，２ｈおよび固定部２ｆは、図２の平面図で見た場合、並んで配置されており、互いにオーバーラップしていない。また、固定部２ｆは、圧入部２ｇ，２ｈの間に配置されている。本実施の形態１では、２個の圧入部２ｇ，２ｈが設けられているため、圧入部２ｇ，２ｈの間に固定部２ｆが配置されている。しかしながら、圧入部が３個以上の場合には、それらの複数の圧入部のうちの隣接するいずれか２つの圧入部の間に固定部２ｆを配置するようにする。圧入部２ｇ，２ｈおよび固定部２ｆの詳細については後述する。

なお、トランス２において、トランス上側コア２ａとトランス下側コア２ｂとの間、１次巻線２ｃと上側２次巻線２ｄとの間、１次巻線２ｃと下側２次巻線２ｅとの間は、それぞれ、電気的な絶縁物によって絶縁距離を確保する必要があるが、本実施の形態では、それについての図示を省略している。

次に、電力変換装置１に搭載されたリアクトル３の構成について説明する。リアクトル３は、図５に示すように、リアクトルコア３ａ，３ｂを有している。リアクトルコア３ａ，３ｂは、リアクトル上側コア３ａとリアクトル下側コア３ｂとを含んで構成されている。リアクトルコア３ａ，３ｂの脚部には、１次巻線３ｃが巻回されている。

リアクトル３の積層状態について説明する。リアクトル３は、図５に示すように、下から順に、リアクトル下側コア３ｂ、巻線３ｃ、リアクトル上側コア３ａが積層されている。

リアクトル上側コア３ａの側面は、図５に示すように、Ｅ型形状を有している。すなわち、リアクトル上側コア３ａは、Ｉ型形状の本体と、本体に対して垂直に延びる３つの脚部とを含んで構成されている。本体と脚部とは一体に形成されている。以下では、３つの脚部のうち、両端の脚部を外脚部３ａａ，３ａｂと呼び、中央の脚部を中脚部３ａｃと呼ぶこととする。

同様に、リアクトル下側コア３ｂの側面は、図５に示すように、Ｅ型形状を有している。リアクトル下側コア３ｂとリアクトル上側コア３ａとは、互いに、同じ形状、同じ大きさを有している。リアクトル下側コア３ｂは、Ｉ型形状の本体と、本体に対して垂直に延びる３つの脚部とを含んで構成されている。本体と脚部とは一体に形成されている。以下では、３つの脚部のうち、両端の脚部を外脚部３ｂａ，３ｂｂと呼び、中央の脚部を中脚部３ｂｃと呼ぶこととする。

リアクトル上側コア３ａの外脚部３ａａ，３ａｂは、それぞれ、リアクトル下側コア３ｂの外脚部３ｂａ，３ｂｂに当接している。また、リアクトル上側コア３ａの中脚部３ａｃは、リアクトル下側コア３ｂの中脚部３ｂｃに当接している。その結果、リアクトル上側コア３ａとリアクトル下側コア３ｂとは閉磁路を形成している。

また、１次巻線３ｃは、中脚部３ａｃおよび中脚部３ｂｃの外周を巻き回すように配置されている。外脚部３ａａ，３ａｂおよび外脚部３ｂａ，３ｂｂは、１次巻線３ｃの外側になるように配置されている。

なお、リアクトル３において、リアクトル上側コア３ａと巻線３ｃとの間、および、リアクトル下側コア３ｂと巻線３ｃとの間は、それぞれ、電気的な絶縁物によって絶縁距離を確保する必要がある。ただし、本実施の形態では、絶縁距離を確保する状態の図示を省略している。

次に、電力変換装置１に搭載されたダイオード４の構成について説明する。図６に示すように、ダイオード４は、下端部が閉口された円筒型のボディ４ａと、ボディ４ａの中心部に配置された棒状のピン４ｂとを含んで構成されている。ピン４ｂは、ボディ４ａの円筒形の軸方向に延設されている。また、ボディ４ａの内部には、ダイオード素子がモールド樹脂４ｃによって封入されている。

ダイオード素子のアノード端子は、ボディ４ａと電気的に接続されている。また、ダイオード素子のカソード端子は、ピン４ｂと電気的に接続されている。また、ボディ４ａとピン４ｂとの間には、モールド樹脂４ｃにより、電気的に絶縁できる絶縁距離が確保されている。

次に、トランス２、リアクトル３、ダイオード４の実装状態について説明する。図１に示すように、ベース６の上面に、トランス２、リアクトル３、ダイオード４、および、放熱シート５が実装されている。

トランス２の上側２次巻線２ｄおよび下側２次巻線２ｅは、板金などの導体で構成されている。トランス２の上側２次巻線２ｄの一端には、上述したように、ダイオード４を圧入するための圧入部２ｇが設けられている。当該一端は、図４に示すように、山折り、谷折りの順で、のべ２回折り曲げられて成形されることで、先端の平面部分が、放熱シート５を介して、ベース６に接触している。圧入部２ｇは、当該平面部分に設けられている。

また、上側２次巻線２ｄの他端には、上側２次巻線２ｄを下側２次巻線２ｅと共にベース６と電気的に接続する固定部２ｆｄが設けられている。当該他端は、図４に示すように、山折り、谷折りの順で、のべ２回折り曲げられて成形されることで、先端の平面部分が、放熱シート５および後述する固定部２ｆｅを介して、ベース６に接触している。固定部２ｆｄは、当該平面部分に設けられている。

同様に、トランス２の下側２次巻線２ｅの一端には、上述したように、ダイオード４を圧入するための圧入部２ｈが設けられている。当該一端は、図４に示すように、山折り、谷折りの順で、のべ２回折り曲げられて成形されることで、先端の平面部分が、放熱シート５を介して、ベース６に接触している。圧入部２ｈは、当該一端の当該平面部分に設けられている。

また、下側２次巻線２ｅの他端には、下側２次巻線２ｅを上側２次巻線２ｄと共にベース６と電気的に接続する固定部２ｆｅが設けられている。当該他端は、図４に示すように、山折り、谷折りの順で、のべ２回折り曲げられて成形されることで、先端の平面部分が、放熱シート５を介して、ベース６に接触している。固定部２ｆｅは、当該他端の平面部分に設けられている。

以下では、固定部２ｆｄと固定部２ｆｅとを纏めて固定部２ｆと呼ぶこととする。固定部２ｆは、図４に示すように、貫通穴を備えて構成されている。当該貫通穴に、ボルト等の固定具が挿入されて、トランス２がベース６に設けられたボスに固定される。また、固定部２ｆは、導体で構成されたボルト等の固定具を介して、２次巻線２ｄ，２ｅとベース６とを電気的に接続している。放熱シート５は、ベース６に設けられたボスと干渉しないように、当該ボスの位置に対応させて穴もしくは切欠きを設けている。

トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅに設けられた圧入部２ｇ，２ｈは、それぞれ、貫通穴を備えて構成されている。圧入部２ｇ，２ｈには、それぞれ、ダイオード４のボディ４ａが圧入される。ダイオード４のボディ４ａを圧入する際には、ダイオード４のボディ４ａの予め設定された水平位置と、圧入部２ｇ，２ｄの平面部分の上面とが、同一の平面内になるように位置合わせされる。こうして、ダイオード４のボディ４ａが、放熱シート５に接触する位置になるまで、ボディ４ａを圧入部２ｇ，２ｈ内に圧入する。これにより、ダイオード４のボディ４ａは、放熱シート５を介して、ベース６に接触される。その結果、ダイオード４で発生した熱は、放熱シート５を介して、ベース６に伝熱され、ベース６から外部に放熱される。

また、リアクトル３の１次巻線３ｃは、板金などの導体で構成されている。１次巻線３ｃには、図３に示されるように、圧入部２ｇ，２ｈに圧入された２つのダイオード４のピン４ｂが、それぞれ、溶接された状態で固定されている。これにより、１次巻線３ｃとダイオード４のピン４ｂとは、電気的に接続される。

さらに詳細に説明すれば、本実施の形態１においては、図２及び図３に示すように、リアクトル３の１次巻線３ｃの側面の２ヶ所に溶接部３ｃａが形成されている。溶接部３ｃａは、１次巻線３ｃの側面から突起するように棒状の突起部を形成し、当該突起部をＬ字形状に上方に向かって折り曲げることで形成される。すなわち、溶接部３ｃａは、１次巻線３ｃの側面から垂直方向に延設されている。溶接部３ｃａは、図３に示すように、ダイオード４のピン４ｂと溶接により接合される。なお、溶接部３ｃａと１次巻線３ｃとは一体成型される。

放熱シート５は、電気絶縁性を持った材質から構成されている。放熱シート５は、図１に示すように、ベース６の全面に対して設けられておらず、ベース６の主面の一部に対して設けられている。具体的には、放熱シート５は、圧入部２ｇ，２ｈが設けられている２次巻線２ｄ，２ｅの平面部分、および、固定部２ｆが設けられた２次巻線２ｄ，２ｅの平面部分が配置されている領域に対してのみ設けられている。

以上のように、本実施の形態１に係る電力変換装置は、ベース６上に各構成部品を実装する際に、半田付けを用いずに、溶接および圧入により各構成部品を固定するようにした。この結果、従来のような配線板に電子部品を半田付けした構成とは異なり、温度サイクルにおける半田クラックの発生のような故障が無く、温度サイクルに対する信頼性を向上させることができる。すなわち、本実施の形態１に係る電力変換装置は、半田付けを使用していないため、半田の使用温度可能範囲を上回った場合においても正常に動作するように、製品の耐熱温度を高くすることができる。

また、従来は、配線板が電子部品によって橋渡しされる状態で実装されていた。これに対して、本実施の形態１では、ダイオード４が、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅとリアクトル３の１次巻線３ｃとで上下から挟み込まれる状態で実装されているため、実装面積を小さくすることができる。

さらに、ダイオードの冷却経路は、配線板にダイオードを半田付けで実装する従来の場合には、ダイオード→半田→金属板→放熱シート→ベースであった。これに対し、本実施の形態１におけるダイオードの冷却経路は、ダイオード４が放熱シート５と接していることで、ダイオード４→放熱シート５→ベース６となる。このように、ダイオードの冷却経路が短くなることによって、熱抵抗が低下し、放熱性能を向上させることができる。

また、ダイオードの実装面積は、配線板に半田付けでダイオードを実装する従来の場合には、ダイオード＋半田付けエリア＋電極の絶縁距離に相当する面積が必要であった。これに対し、本実施の形態１におけるダイオードの実装面積は、ダイオード＋圧入代のみの面積だけが必要となる。このため、本実施の形態１に係る電力変換装置は、ダイオード４の実装面積を小さくすることができ、その結果、装置の小型化が可能となる。

また、ダイオードの実装工程としては、配線板に半田付けでダイオードを実装する従来の場合は、配線板に板半田実装→ダイオード実装→半田リフローという各工程が必要であった。これに対し、本実施の形態１におけるダイオードの実装工程は、圧入部２ｇ，２ｈに圧入→ピン４ｂを巻線３に溶接という２つの工程のみである。このため、本実施の形態１に係る電力変換装置は、組立性向上、低コスト化が可能となる。

なお、本実施の形態１では、トランスコア２ａ，２ｂおよびリアクトルコア３ａ，３ｂをＥ型形状としたが、本発明は、その場合に限定されるものではない。例えば、トランスコア２ａ，２ｂおよびリアクトルコア３ａ，３ｂをＥ型とＩ型の組合せ等で構成してもよい。すなわち、トランスコアおよびリアクトルコアは、閉磁路を構成できる形状であれば、いずれの形状でも構わない。

また、本実施の形態１では、ダイオード４のピン４ｂとリアクトル３の巻線３ｃとを溶接により固定するとして説明したが、本発明は、その場合に限定されるものではない。プレスフィット、かしめ等の他の接合方法を用いて、ダイオード４のピン４ｂとリアクトル３の巻線３ｃとを嵌合して接合するようにしても構わない。

なお、プレスフィットとは、接合する部材の一方にスルーホールを設け、他方にプレスフィット部を設けておき、当該プレスフィット部をスルーホール内に圧入して嵌合することによって固定させる接合方法である。

また、かしめとは、接合する部材の少なくとも一方を塑性加工して接合する方法で、接合する部材の一方を他方にはめ合い嵌合して延性を有する部材を塑性変形させて結合させる接合方法である。プレスフィットおよびかしめのいずれの接合方法も、嵌合により接合するもので、半田を使用しないため、半田クラックの問題を回避することができる。

また、本実施の形態１では、ダイオード４のボディ４ａとベース６との間に、電気絶縁性を持った放熱シート５を設ける構成としたが、本発明は、その場合に限定されるものではない。放熱シート５の代わりに、ペースト、絶縁塗装等の電気絶縁性を持った放熱部材を設けるようにしても構わない。

また、本実施の形態１において、トランス２およびリアクトル３の巻線ターン数、及び、ダイオード４の個数は、必要とする電気回路によって適宜変更されることは言うまでもない。

実施の形態２．
図７〜図１０は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す図である。図７は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す斜視図である。図８は、図７の電力変換装置の平面図である。図９は、図７の電力変換装置の側面図である。図１０は、図７の電力変換装置に設けられたトランスの構成を示す斜視図である。

上述の実施の形態１では、図４に示したように、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅの圧入部２ｇ，２ｈの間に固定部２ｆが配置されていた。一方、本実施の形態２においては、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅの圧入部２ｇ，２ｈの間に固定部２ｆを配置せずに、図１０に示すように、圧入部２ｇ，２ｈが配置されている領域の外側に固定部２ｆが配置されている。従って、図１０に示すように、圧入部２ｇと圧入部２ｈとが並んで配置され、固定部２ｆは、それらの圧入部２ｇ，２ｈが配置されている領域の外側になるように、最外端部に配置されている。

すなわち、本実施の形態２においては、固定部２ｆを、圧入部２ｇ，２ｈの領域の外側に配置し、圧入部２ｇ，２ｈを隣り合わせで配置する構成となっている。それに合わせてリアクトル３における各ダイオード４と接続される２つの溶接部３ｃａ間の間隔Ｌ２を、図２に示す実施の形態１における間隔Ｌ１よりも狭くする。その他の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様である。

本実施の形態２においては、上記のような構成にすることによって、上述した実施の形態１の間隔Ｌ１よりも、間隔Ｌ２が短くなるため、トランス２とリアクトル３との配線長さが短くなり、装置の小型化が可能となる。

また、配線長さが短くなることにより、リアクトル３の溶接部３ｃａ間の間隔Ｌ２が短くなる。その結果、溶接を行う溶接機の移動距離が短くなるため、先の実施の形態１の構成と比較して、組立時間の短縮、すなわち、組立性向上、低コスト化が可能となる。

実施の形態３．
図１１〜図１４は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置を示す図である。図１１は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示す斜視図である。図１２は、図１１の電力変換装置の平面図である。図１３は、図１１の電力変換装置の側面図である。図１４は、図１１の電力変換装置に設けられたリアクトルの構成を示す斜視図である。

本実施の形態３では、上述した実施の形態１、２と比較して、ボディ４ａとピン４ｂの極性を反転したダイオード４を使用している。

上述した実施の形態１、２においては、ダイオード４のボディ４ａにダイオード素子のアノード端子が電気的に接続され、ピン４ｂにダイオード素子のカソード端子が電気的に接続されていた。

一方、本実施の形態３においては、その逆で、ダイオード４のボディ４ａにダイオード素子のカソード端子が電気的に接続され、ピン４ｂにダイオード素子のアノード端子が電気的に接続されている。

また、本実施の形態３においては、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅのそれぞれに、ダイオード４のピン４ｂが溶接されている。本実施の形態３においては、図１１及び図１３に示すように、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅの一端の先端部に溶接部２ｉが形成されている。溶接部２ｉは、２次巻線２ｄ，２ｅの一端の先端部の幅を他の部分に比べて細くし、当該細くした部分をＬ字形状に、上方に向かって折り曲げることで形成される。すなわち、溶接部２ｉは、２次巻線２ｄ，２ｅの一端から垂直方向に延設されている。溶接部２ｉは、ダイオード４のピン４ｂに対して溶接される。

また、リアクトル３の１次巻線３ｃは、板金などの導体から構成されている。本実施の形態３においては、リアクトル３の一端に、図１４に示すように、ダイオード４を圧入した状態で固定するための圧入部３ｄ，３ｅが設けられている。当該一端は、図１４に示すように、山折り、谷折りの順で、のべ２回折り曲げられることで、先端の平面部分が、放熱シート５を介して、ベース６に接触している。圧入部３ｄ，３ｅは、当該平面部分に設けられている。

圧入部３ｄ，３ｅは、それぞれ、リアクトル３の１次巻線３ｃを厚さ方向に貫通する貫通穴を備えて構成されている。圧入部３ｄ，３ｅには、それぞれ、ダイオード４のボディ４ａが圧入される。ダイオード４を圧入する際には、ダイオード４のボディ４ａの予め設定された水平位置と、圧入部３ｄ，３ｅの平面部分の上面とが、同一の平面内になるように位置合わせされる。これにより、ダイオード４のボディ４ａは、放熱シート５を介して、ベース６に接触される。

その他の構成は、上述した実施の形態２の構成と同様である。

本実施の形態３においては、上記のような構成にすることによって、上述した実施の形態２よりも、ダイオード４の放熱性の向上が図れる。その理由について、図１０と図１４とを比較して説明する。図１０に示すトランス２の２次巻線２ｄ，２ｅの圧入部２ｇ，２ｈが設けられている平面部分の面積よりも、図１４に示すリアクトル３の１次巻線３ｃの圧入部３ｄ，３ｅが設けられている平面部分の面積の方が大きい。すなわち、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅよりも、リアクトル３の１次巻線３ｃの方が、ベース６に対して放熱する面積が拡大する。その結果、本実施の形態３の方が、実施の形態２よりも、ダイオード４の放熱性の向上が図れる。

さらに、実施の形態２よりも、本実施の形態３の方が、リアクトル３の１次巻線３ｃの放熱性を向上させることができる。従って、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅよりも、リアクトル３の１次巻線３ｃの方が冷却を必要とする場合においても、本実施の形態３の構成は、有効である。

上述した実施の形態１、２では、２つの２次巻線２ｄ，２ｅのそれぞれにダイオード４を圧入している。そのため、ベース６に対する各２次巻線２ｄ，２ｅの平面の寸法を揃える必要がある。その結果、各２次巻線２ｄ，２ｅにおいて、高い寸法精度が必要である。一方、本実施の形態３では、ダイオード４を圧入する巻線は、リアクトル３の１次巻線３ｃのみの１部品である。この結果、本実施の形態３に係る電力変換装置は、ベース６に対しての平面管理が簡単になり、高い寸法精度は必要でない。

また、本実施の形態３においては、トランス２の２次巻線２ｄ，２ｅを、別々に、ダイオード４のピン４ｂと溶接する。この結果、本実施の形態３に係る電力変換装置は、寸法精度を緩和させることが可能となり、製造性向上、低コスト化が可能となる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る電力変換装置においては、トランス２と１次巻線２ｃ及び２次巻線２ｄ，２ｅと、リアクトル３の１次巻線３ｃとが、封止樹脂により封止されて、インサート成形されている。

その他の構成は、上述した実施の形態１〜３のいずれかの構成と同様であるため、本実施の形態４の構成については、図示は省略する。

本実施の形態４によれば、上記のような構成にすることによって、以下のような効果を実現できる。
・組立時の部品点数の削減、組立工数の削減による低コスト化
・個々にベース等に固定が必要であったトランス２とリアクトル３の巻線の固定部の個数の削減、組立工数の削減による低コスト化
・インサート成形による耐振性向上および絶縁性向上

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を、適宜、組み合わせ、変形、省略することができる。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

１ 電力変換装置、２ トランス、２ａ トランス上側コア、２ｂ トランス下側コア、２ｃ １次巻線、２ｄ 上側２次巻線、２ｅ 下側２次巻線、２ｆ 固定部、２ｇ，２ｈ 圧入部、３ リアクトル、３ａ リアクトル上側コア、３ｂ リアクトル下側コア、３ｃ 巻線、３ｄ，３ｅ 圧入部、４ ダイオード、４ａ ボディ、４ｂ ピン、５ 放熱シート、６ ベース。

Claims (10)

1. ベースと、
   前記ベースの主面上に設けられたトランスと、
   前記ベースの前記主面上に設けられたダイオードと、
   前記ベースの前記主面上に設けられたリアクトルと
   を備え、
   前記ダイオードは、ダイオード素子を収納したボディと、前記ボディに電気的に絶縁されたピンとを有し、
   前記ダイオード素子の一方の端子は、前記ボディに電気的に接続され、前記ダイオード素子の他方の端子は、前記ピンに電気的に接続され、
   前記リアクトルの１次巻線に前記ダイオードの前記ピンが溶接または嵌合された状態で固定されて電気的に接続され、前記トランスの２次巻線に前記ダイオードの前記ボディが圧入される貫通穴を有する圧入部が設けられ、
   前記ダイオードの前記ボディは、前記圧入部の前記貫通穴内に固定され、
   前記トランスの前記２次巻線は、
   自身を前記ベースに固定するとともに電気的に接続する固定部と、
   前記ダイオードの前記ボディが固定される前記圧入部と
   を有し、
   前記圧入部は、放熱シートを介して前記ベースに接触している、
   電力変換装置。
2. 前記圧入部は複数個設けられ、
   前記固定部と前記圧入部とは、前記ベースの前記主面に平行な方向において互いに重ならないように配置され、
   前記複数個の前記圧入部は、並んで配置されている、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記固定部は、並んで配置された前記複数個の前記圧入部のうちの隣接するいずれか２つの圧入部の間に設けられている、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記ダイオード素子のカソードが、前記ダイオードの前記ボディに電気的に接続され、
   前記ダイオード素子にアノードが、前記ダイオードの前記ピンに電気的に接続されている、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. ベースと、
   前記ベースの主面上に設けられたトランスと、
   前記ベースの前記主面上に設けられたダイオードと、
   前記ベースの前記主面上に設けられたリアクトルと
   を備え、
   前記ダイオードは、ダイオード素子を収納したボディと、前記ボディに電気的に絶縁されたピンとを有し、
   前記ダイオード素子の一方の端子は、前記ボディに電気的に接続され、前記ダイオード素子の他方の端子は、前記ピンに電気的に接続され、
   前記トランスの２次巻線に前記ダイオードの前記ピンが溶接または嵌合された状態で固定されて電気的に接続され、前記リアクトルの１次巻線に前記ダイオードの前記ボディが圧入される貫通穴を有する圧入部が設けられ、
   前記ダイオードの前記ボディは、前記圧入部の前記貫通穴内に固定され、
   前記トランスの前記２次巻線は、前記ダイオードの前記ピンに電気的に接続され、かつ、自身を前記ベースに固定するとともに電気的に接続する固定部を有し、
   前記リアクトルの前記１次巻線は、前記ダイオードの前記ボディが固定される前記圧入部を有し、
   前記固定部と前記圧入部とは、前記ベースの前記主面に平行な方向において互いに重ならないように配置され、
   前記圧入部は、放熱シートを介して前記ベースに接触している、
   電力変換装置。
6. 前記ダイオード素子のアノードが、前記ダイオードの前記ボディに電気的に接続され、
   前記ダイオード素子にカソードが、前記ダイオードの前記ピンに電気的に接続されている、
   請求項１または５に記載の電力変換装置。
7. 前記トランスの前記１次巻線及び前記２次巻線と前記リアクトルの前記１次巻線とを封止する電気的絶縁性を有する樹脂部材を備えた、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記ベースは、冷却器から構成されている、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. ベースの主面上にトランスを搭載するステップと、
   ダイオード素子を収納したボディと前記ボディに電気的に絶縁されたピンとを有するダイオードを、前記ベースの前記主面上に搭載するステップと、
   前記ベースの前記主面上にリアクトルを搭載するステップと、
   前記リアクトルの１次巻線と、前記ダイオードの前記ピンとを、溶接または嵌合により固定することで電気的に接続させるステップと、
   前記トランスの２次巻線に設けられた貫通穴を有する圧入部に、前記ダイオードの前記ボディを圧入して前記貫通穴内に固定するステップと
   を備え、
   前記トランスの前記２次巻線は、
   自身を前記ベースに固定するとともに電気的に接続する固定部と、
   前記ダイオードの前記ボディが固定される前記圧入部と
   を有し、
   前記トランスは、前記圧入部が放熱シートを介して前記ベースに接触するように、前記ベースの前記主面上に搭載される、
   電力変換装置の製造方法。
10. ベースの主面上にトランスを搭載するステップと、
    ダイオード素子を収納したボディと前記ボディに電気的に絶縁されたピンとを有するダイオードを、前記ベースの前記主面上に搭載するステップと、
    前記ベースの前記主面上にリアクトルを搭載するステップと、
    前記トランスの２次巻線と、前記ダイオードの前記ピンとを、溶接または嵌合により固定することで電気的に接続させるステップと、
    前記リアクトルの１次巻線に設けられた貫通穴を有する圧入部に、前記ダイオードの前記ボディを圧入して前記貫通穴内に固定するステップと
    を備え、
    前記トランスの前記２次巻線は、自身を前記ベースに固定するとともに電気的に接続する固定部を有し、
    前記リアクトルの前記１次巻線は、前記ダイオードの前記ボディが固定される前記圧入部を有し、
    前記固定部と前記圧入部とは、前記ベースの前記主面に平行な方向において互いに重ならないように配置され、
    前記トランスは、前記圧入部が放熱シートを介して前記ベースに接触するように、前記ベースの前記主面上に搭載される、
    電力変換装置の製造方法。

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