特許 7165115 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-25

(45)【発行日】2022-11-02

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20221026BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20221026BHJP

   H01F 21/04 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02M3/28 Y

H01F21/04

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019203324

(22)【出願日】2019-11-08

(65)【公開番号】P2021078230

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2021-11-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】市橋 克弘

(72)【発明者】

【氏名】倉内 修司

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３３５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１０８２２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２０１９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０７９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９３５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ３／２８

Ｈ０１Ｆ２１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体（６０）と、前記筐体に設置されている複数のポート（１０，２０，３０）と、前記ポート毎に設けられており、自身に対応する前記ポートにそれぞれ電気的に接続されている複数の変換回路（１３，２３，３３）と、前記変換回路毎に設けられており、自身に対応する前記変換回路にそれぞれ電気的に接続されると共に所定のトランスコア（５０）にそれぞれ巻回されている複数のコイル（１７，２７，３７）と、を有し、
各前記変換回路により、前記ポート側で使用される直流又は交流と所定周波数の交流との間で変換を行い、前記コイルどうしの間で、磁気結合により前記所定周波数の交流電力を伝達し、その伝達に伴い変圧する電力変換装置（１００）において、
所定の基板孔（７３ａ）が形成されている所定基板（７３）と、前記所定基板とは別の基板であり、前記基板孔とは別の他基板孔（７１ａ）が形成されている他基板（７１）とを有し、
前記所定基板に、複数の前記変換回路のうちの一部である所定変換回路（３３）が搭載されると共に、前記所定基板における前記基板孔の周りに、前記所定変換回路に電気的に接続されている前記コイルである所定コイル（３７）が、前記所定基板と一緒に移動する状態で固定されており、
前記他基板に、前記所定変換回路とは別の前記変換回路である他変換回路（１３，２３）が搭載されると共に、前記他基板における前記他基板孔の周りに、前記他変換回路に電気的に接続されている前記コイルである他コイル（１７，２７）が、前記他基板と一緒に移動する状態で固定されており、
前記筐体には、所定の第１支持部（６１）が形成されると共に、前記第１支持部との間に段差をおいて第２支持部（６２）が形成されており、
前記他基板孔を前記トランスコアが挿通した状態で、前記他基板が前記第１支持部に固定されており、
前記基板孔を前記トランスコアが挿通した状態で、前記所定基板が前記第２支持部に固定されることにより、前記所定コイルが前記他コイルに対して位置決めされている、
電力変換装置。

【請求項2】

前記所定変換回路は、半導体スイッチ（３４）を有し、前記半導体スイッチが前記所定基板に搭載されており、
前記所定基板を前記基板孔の貫通方向にみた平面視で、前記半導体スイッチと重なる位置に、前記所定基板又はその搭載物に当接すると共に前記筐体に当接する放熱部材（８３）が設置されている、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

筐体（６０）と、前記筐体に設置されている複数のポート（１０，２０，３０）と、前記ポート毎に設けられており、自身に対応する前記ポートにそれぞれ電気的に接続されている複数の変換回路（１３，２３，３３）と、前記変換回路毎に設けられており、自身に対応する前記変換回路にそれぞれ電気的に接続されると共に所定のトランスコア（５０）にそれぞれ巻回されている複数のコイル（１７，２７，３７）と、を有し、
各前記変換回路により、前記ポート側で使用される直流又は交流と所定周波数の交流との間で変換を行い、前記コイルどうしの間で、磁気結合により前記所定周波数の交流電力を伝達し、その伝達に伴い変圧する電力変換装置（１００）において、
所定の基板孔（７３ａ）が形成されている所定基板（７３）を有し、
前記所定基板に、複数の前記変換回路のうちの一部である所定変換回路（３３）が搭載されると共に、前記所定基板における前記基板孔の周りに、前記所定変換回路に電気的に接続されている前記コイルである所定コイル（３７）が、前記所定基板と一緒に移動する状態で固定されており、
前記基板孔を前記トランスコアが挿通した状態で、前記所定基板が前記筐体に固定されることにより、前記所定コイルがそれ以外の前記コイルである他コイル（１７，２７）に対して位置決めされており、
前記所定変換回路は、半導体スイッチ（３４）を有し、前記半導体スイッチが前記所定基板に搭載されており、
前記所定基板を前記基板孔の貫通方向にみた平面視で、前記半導体スイッチと重なる位置に、前記所定基板又はその搭載物に当接すると共に前記筐体に当接する放熱部材（８３）が設置されている、電力変換装置。

【請求項4】

前記所定基板は、前記トランスコアと前記他コイルとに対する自身の位置を、前記基板孔の貫通方向に直交する方向に調整可能に、前記筐体に取り付けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項5】

筐体（６０）と、前記筐体に設置されている複数のポート（１０，２０，３０）と、前記ポート毎に設けられており、自身に対応する前記ポートにそれぞれ電気的に接続されている複数の変換回路（１３，２３，３３）と、前記変換回路毎に設けられており、自身に対応する前記変換回路にそれぞれ電気的に接続されると共に所定のトランスコア（５０）にそれぞれ巻回されている複数のコイル（１７，２７，３７）と、を有し、
各前記変換回路により、前記ポート側で使用される直流又は交流と所定周波数の交流との間で変換を行い、前記コイルどうしの間で、磁気結合により前記所定周波数の交流電力を伝達し、その伝達に伴い変圧する電力変換装置（１００）において、
所定の基板孔（７３ａ）が形成されている所定基板（７３）を有し、
前記所定基板に、複数の前記変換回路のうちの一部である所定変換回路（３３）が搭載されると共に、前記所定基板における前記基板孔の周りに、前記所定変換回路に電気的に接続されている前記コイルである所定コイル（３７）が、前記所定基板と一緒に移動する状態で固定されており、
前記基板孔を前記トランスコアが挿通した状態で、前記所定基板は、前記トランスコアと前記所定コイル以外の前記コイルである他コイル（１７，２７）とに対する自身の位置を、前記基板孔の貫通方向に直交する方向に調整可能に、前記筐体に取り付けられており、
前記所定基板が前記筐体に固定されることにより、前記所定コイルが前記他コイルに対して位置決めされている、電力変換装置。

【請求項6】

前記所定基板とは別の基板であり、前記基板孔とは別の他基板孔（７１ａ）が形成されている他基板（７１）を有し、
前記他基板に、前記所定変換回路とは別の前記変換回路である他変換回路（１３，２３）が搭載されると共に、前記他基板における前記他基板孔の周りに、前記他変換回路に電気的に接続されている前記他コイルが、前記他基板と一緒に移動する状態で固定されており、
前記他基板孔を前記トランスコアが挿通した状態で、前記他基板が前記筐体に固定されている、
請求項３又は５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記所定基板と前記筐体との間に、スペーサ（７７）が介装されることにより、前記スペーサが介装されない場合に比べて、前記所定コイルと前記他コイルとの間隔が大きく又は小さくなっている、請求項３又は５に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記所定基板と前記筐体との間又は前記他基板と前記筐体との間に、スペーサ（７７）が介装されることにより、前記スペーサが介装されない場合に比べて、前記所定コイルと前記他コイルとの間隔が大きく又は小さくなっている、請求項６に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記所定基板と前記筐体との間及び前記他基板と前記筐体との間のいずれにも、スペーサ（７７）を介装可能に構成されており、
前記所定基板と前記筐体との間にスペーサが介装されると、当該間にスペーサが介装されない場合に比べて前記所定コイルと前記他コイルとの間隔が大きくなり、前記他基板と前記筐体との間にスペーサが介装されると、当該間にスペーサが介装されない場合に比べて前記所定コイルと前記他コイルとの間隔が小さくなるように構成されている、請求項６又は８に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のポートを有し、いずれかのポートから入力された電力を変圧して他のポートから出力する電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の回路を一体化してなるインテリジェント・モジュールの中には、次のように構成されたものがある。インテリジェント・モジュールは、共通基板とカスタマイズ基板とを有する。共通基板には、多数の顧客に共通して使用可能な回路が搭載される。他方、カスタマイズ基板には、顧客仕様に応じて回路構成や配置の異なる可能性がある回路が搭載される。そして、このような技術を示す文献としては、次の特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２１７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の技術によれば、カスタマイズ基板を取り替えるだけで、顧客仕様に応じて変更が必要な回路を、簡単に変更することができる。そのため、カスタマイズ性を確保できる。しかしながら、このようにして回路の一部を変更する技術を、所定の電力変換装置に採用した場合、次に示す問題が発生し得ることに、本発明者は着目した。

【0005】

すなわち、所定の電力変換装置では、トランスコアに巻かれた複数のコイルを介して変圧する。このような電力変換装置において、その回路の一部を顧客のニーズ等に合わせて変更した場合、それに伴い、コイルどうしの間で要求される磁気結合度も変わってしまうことがある。具体的には、コイルどうしの間で電力を効率よく伝えたい仕様の場合には、１００％に近い高い磁気結合度が要求される。他方、出力側のコイルに発生する電圧を安定させたい仕様の場合には、１００％よりも若干低い磁気結合度が要求される。

【0006】

そのため、複数のコイルを介して変圧する電力変換装置において、その回路の一部を顧客のニーズ等に合わせて変更した場合には、それに伴い、コイルどうしの間の磁気結合度も調整し直す必要性が生じ得る。しかしながら、特許文献１等のインテリジェント・モジュールにおいては、このような磁気結合度の調整については、考慮されていない。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のコイルを介して変圧する電力変換装置において、その回路の一部を顧客のニーズ等に合わせて変更し易くすると共に、コイルどうしの磁気結合度を調整し易くすることを、主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の電力変換装置は、筐体と、複数のポートと、複数の変換回路と、複数のコイルとを有する。前記複数のポートは、前記筐体に設置されている。複数の前記変換回路は、前記ポート毎に設けられており、自身に対応する前記ポートにそれぞれ電気的に接続されている。複数の前記コイルは、前記変換回路毎に設けられており、自身に対応する前記変換回路にそれぞれ電気的に接続されると共に所定のトランスコアにそれぞれ巻回されている。

【0009】

前記電力変換装置は、各前記変換回路により、前記ポート側で使用される直流又は交流と所定周波数の交流との間で変換を行い、前記コイルどうしの間で、磁気結合により前記所定周波数の交流電力を伝達し、その伝達に伴い変圧する。

【0010】

前記電力変換装置は、所定の基板孔が形成されている所定基板を有する。前記所定基板に、複数の前記変換回路のうちの一部である所定変換回路が搭載されると共に、前記所定基板における前記基板孔の周りに、前記所定変換回路に電気的に接続されている前記コイルである所定コイルが、前記所定基板と一緒に移動する状態で固定されている。そして、前記基板孔に前記トランスコアが挿通した状態で、前記所定基板が前記筐体に固定されることにより、前記所定コイルがそれ以外の前記コイルに対して位置決めされている。

【0011】

本発明によれば、所定基板に所定変換回路と所定コイルとが搭載されているため、所定基板を他のものに取り替えるだけで、簡単に所定変換回路と所定コイルとの両方をセットで取り替えることができる。そのため、所定変換回路及び所定コイルを顧客のニーズ等に合わせて変更し易くすることができる。

【0012】

さらに、所定コイルは、所定基板と一緒に移動するため、所定基板の位置を調整するだけで、所定コイルの位置を調整して、所定コイルとそれ以外のコイルとの磁気結合度を調整することができる。そのため、所定基板を所望の磁気結合度に対応する位置に設置するだけで、その所望の磁気結合度を得ることができる。

【0013】

以上により、複数のコイルを介して変圧する電力変換装置において、その回路の一部を顧客のニーズ等に合わせて変更し易くすると共に、コイルどうしの磁気結合度を調整し易くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態の電力変換装置を示す平面図

【図2】図１に示すII－II線の断面図

【図3】筐体とサブ基板との間にスペーサを介装した状態を示す正面断面図

【図4】筐体とメイン基板との間にスペーサを介装した状態を示す正面断面図

【図5】基板間距離と磁気結合度との関係を示すグラフ

【図6】第２実施形態の電力変換装置を示す正面断面図

【図7】サブ基板の配置を上方に変更した状態を示す正面断面図

【図8】第３実施形態の電力変換装置を示す平面図

【図9】サブ基板の配置を水平方向に変更した状態を示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

【0016】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態の電力変換装置１００を示す平面図である。電力変換装置１００は、車両に搭載されている。電力変換装置１００は、筐体６０と、第１～第３の各ポート１０，２０，３０と、第１～第３の各変換回路１３，２３，３３と、第１～第３の各コイル１７，２７，３７と、トランスコア５０と、メイン基板７１と、サブ基板７３とを有する。

【0017】

図２は、図１に示すII－II線の断面を示す断面図である。以下では、図に合わせて、メイン基板７１及びサブ基板７３の厚さ方向一方を「上」とし、厚さ方向他方を「下」として説明するが、電力変換装置１００は、以下でいう「上」を「下」にして設置することも、以下でいう「上」及び「下」を、水平方向両側にして設置することもできる。

【0018】

筐体６０は、上方に開口した箱型の筐体本体６０ａと、その筐体本体６０ａの上部に取り付けられる蓋部（図示略）とを有する。トランスコア５０は、その下部が筐体６０の内底部に固定されている。

【0019】

メイン基板７１にはコイル基板７２が取り付けられている。メイン基板７１には第１基板孔７１ａが形成され、コイル基板７２には第２基板孔７２ａが形成され、サブ基板７３には第３基板孔７３ａが形成されている。それら第１～第３の各基板孔７１ａ，７２ａ，７３ａは、トランスコア５０を挿通させるための孔であり、各基板７１，７２，７３を上下方向に貫通している。トランスコア５０は、各基板７１，７２，７３を取り付けることができるように、上部と下部とに分割形成されている。

【0020】

第１コイル１７は、第１基板孔７１ａを周囲から巻回する形で、メイン基板７１に埋め込まれている。そのため、第１コイル１７は、メイン基板７１と一緒に移動する状態でメイン基板７１に固定されている。

【0021】

第２コイル２７は、第２基板孔７２ａを周囲から巻回する形で、コイル基板７２に埋め込まれている。そのコイル基板７２は、メイン基板７１に固定されている。そのため、第２コイル２７は、コイル基板７２を介して、メイン基板７１と一緒に移動する状態でメイン基板７１に固定されている。

【0022】

第３コイル３７は、第３基板孔７３ａを周囲から巻回する形で、サブ基板７３に埋め込まれている。そのため、第３コイル３７は、サブ基板７３と一緒に移動する状態でサブ基板７３に固定されている。

【0023】

メイン基板７１は、第１基板孔７１ａ及び第２基板孔７２ａにトランスコア５０が挿通した状態で、筐体６０に固定されている。具体的には、筐体６０の内壁部には、所定の第１支持部６１が形成されており、その第１支持部６１に、メイン基板７１がネジ７６で固定されている。それにより、第１コイル１７と第２コイル２７とが、それぞれトランスコア５０を巻回した状態で固定されている。

【0024】

サブ基板７３は、第３基板孔７３ａにトランスコア５０が挿通した状態で、筐体６０に固定されている。具体的には、筐体６０の内壁部には、第１支持部６１との間に段差をおいて第２支持部６２が形成されており、その第２支持部６２に、サブ基板７３がネジ７６で固定されている。それにより、メイン基板７１に対してサブ基板７３が平行に設置されている。そして、第３コイル３７が、トランスコア５０を巻回した状態で固定されると共に、第１コイル１７及び第２コイル２７に対して位置決めされている。

【0025】

そして、第１～第３のいずれかのコイル１７，２７，３７に電流が流れると、その電流によりトランスコア５０に磁束が発生する。その電流が交流である場合、トランスコア５０に発生する磁束が変化し、その磁束変化により、各コイル１７，２７，３７に誘導起電圧が発生する。このようにして、コイル１７，２７，３７どうしの間で、磁気結合により交流電力を伝達する。その伝達に伴い、交流電力が、コイル１７，２７，３７の巻き数比や、コイル１７，２７，３７どうしの磁気結合度に応じて変圧される。

【0026】

第１ポート１０は、筐体６０の所定の外側面に設置されおり、その第１ポート１０には、所定の低圧回路（図示略）が電気的に接続される。低圧回路は、鉛電池等の低圧の電源を有すると共に、種々の車載電気機器等の負荷を有する直流回路である。

【0027】

第１変換回路１３は、メイン基板７１に搭載されており、第１ポート１０と第１コイル１７とに電気的に接続されている。そして、低圧回路から第１ポート１０に直流電力が入力される際には、第１変換回路１３は、その直流電力を所定周波数の交流電力に変換して、第１コイル１７に給電する。他方、第１ポート１０から低圧回路に直流電力を出力する際には、第１変換回路１３は、第１コイル１７から給電される所定周波数の交流電力を直流電力に変換して、第１ポート１０に給電する。具体的には、この第１変換回路１３は、４つの半導体スイッチ１４を有するインバータ回路であり、それら４つの半導体スイッチ１４を制御することにより、直流と上記の所定周波数の交流との間で、適宜双方向に変換を行う。

【0028】

第２ポート２０は、筐体６０における第１ポート１０側とは反対側の外側面に設置されている。その第２ポート２０には、所定の高圧回路（図示略）が電気的に接続される。高圧回路は、リチウム電池等の高圧の電源を有すると共に、タイヤを回転させる回転電機を駆動するインバータ等の負荷を有する直流回路である。

【0029】

第２変換回路２３は、メイン基板７１に搭載されており、第２ポート２０と第２コイル２７とに電気的に接続されている。そして、高圧回路から第２ポート２０に直流電力が入力される際には、第２変換回路２３は、その直流電力を所定周波数の交流電力に変換して、第２コイル２７に給電する。他方、第２ポート２０から高圧回路に直流電力を出力する際には、第２変換回路２３は、第２コイル２７から給電される所定周波数の交流電力を直流電力に変換して、第２ポート２０に給電する。具体的には、この第２変換回路２３は、４つの半導体スイッチ２４を有するインバータ回路であり、それら４つの半導体スイッチ２４を制御することにより、直流と上記の所定周波数の交流との間で、適宜双方向に変換を行う。

【0030】

第３ポート３０は、筐体６０における第２ポート２０が設置されている外側面に設置されている。この第３ポート３０には、所定のカスタム回路が電気的に接続される。カスタム回路は、顧客がオプション等で車両に追加する回路である。カスタム回路は、任意であるが、その具体例としては、各種触媒やハンドル等を温めるためのヒータ等の負荷を有する回路や、各種オプションの計器等の負荷を有する回路や、ソーラパネル等の電源を有する回路や、ブースタバッテリ等の電源を有する回路等が挙げられる。

【0031】

第３変換回路３３は、サブ基板７３に搭載されており、第３ポート３０と第３コイル３７とに電気的に接続されている。この第３変換回路３３は、カスタム回路の態様に応じて、適宜選択されるものである。よって、この第３変換回路３３の態様としては、種々のものがある。

【0032】

第３変換回路３３の一態様としては、次のものが挙げられる。カスタム回路は直流回路であり、そのカスタム回路から第３ポート３０に直流電力が入力される際には、第３変換回路３３は、その直流電力を所定周波数の交流電力に変換して、第３コイル３７に給電する。他方、第３ポート３０からカスタム回路に直流電力を出力する際には、第３変換回路３３は、第３コイル３７から給電される所定周波数の交流電力を直流電力に変換して、第３ポート３０に給電する。具体的には、この第３変換回路３３は、４つの半導体スイッチ３４を有するインバータ回路であり、それら４つの半導体スイッチ３４を制御することにより、直流と上記の所定周波数の交流との間で、適宜双方向に変換を行う。なお、図１，図２には、第３変換回路３３がこの態様である場合を図示している。

【0033】

また、第３変換回路３３の別の一態様としては、次のものが挙げられる。カスタム回路は交流回路であり、カスタム回路から第３ポート３０に交流電力が入力される際には、第３変換回路３３は、その交流電力（例えば５０又は６０ヘルツ）を所定周波数（例えば数百キロヘルツ）の交流電力に変換して、第３コイル３７に給電する。他方、第３ポート３０からカスタム回路に交流電力を出力する際には、第３変換回路３３は、第３コイル３７から給電される所定周波数の交流電力を、カスタム回路で使用される周波数の交流電力に変換して、第３ポート３０に給電する。

【0034】

具体的には、この場合、第３変換回路３３は、カスタム回路から入力される交流（例えば５０又は６０ヘルツ）と直流との間で変換を行う第１ＡＣ－ＤＣ変換回路と、その変換された直流と上記の所定周波数（例えば数百キロヘルツ）の交流との間で変換を行う第２ＡＣ－ＤＣ変換回路とを有する。ここでは、第１ＡＣ－ＤＣ変換回路及び第２ＡＣ－ＤＣ変換回路は、いずれも４つの半導体スイッチを有するインバータ回路であり、それらを有する第３変換回路３３は、カスタム回路で使用される周波数の交流と上記の所定周波数の交流との間で、適宜双方向に変換を行う。

【0035】

また、第３変換回路３３のさらに別の一態様としては、次のものが挙げられる。カスタム回路は負荷のみを有し電源を有しない直流回路であり、第３ポート３０は、専ら電力を出力し、電力を入力しない。そのため、第３変換回路３３は、４つのダイオードを有する整流回路であり、第３コイル３７から給電される所定周波数の交流電力を、直流電力に一方向的に変換して、第３ポート３０に給電する。

【0036】

以上のとおり、第３変換回路３３の態様としては、種々のものがあり、それらの中で適切なものを、カスタム回路の態様に応じて選択して設置する必要がある。また、第３コイル３７についても、巻き数等の態様が適切なものを、カスタム回路の態様に応じて選択して設置する必要がある。

【0037】

次に、以上に示した構造の周辺構造について説明する。図１に示すように、平面視で、第１変換回路１３の半導体スイッチ１４と重なる位置には、第１放熱部材８１が設置されている。また、平面視で、第２変換回路２３の半導体スイッチ２４と重なる位置には、第２放熱部材８２が設置されている。また、平面視で、第３変換回路３３の半導体スイッチ３４と重なる位置には、第３放熱部材８３が設置されている。

【0038】

そして、図２に示すように、第１放熱部材８１は、半導体スイッチ１４の下方において、メイン基板７１又はその搭載物に当接すると共に筐体６０に当接している。また、第２放熱部材８２は、半導体スイッチ２４の下方において、メイン基板７１又はその搭載物に当接すると共に筐体６０に当接している。また、第３放熱部材８３は、半導体スイッチ３４の下方において、サブ基板７３又はその搭載物に当接すると共に筐体６０に当接している。そして、筐体６０には、水路や空冷フィン等の冷却手段（図示略）が設置されている。そのため、筐体６０は、各変換回路１３，２３，３３の各半導体スイッチ１４，２４，３４よりも低温になる。そのため、各半導体スイッチ１４，２４，３４で発生した熱は、各放熱部材８１，８２，８３を経由して筐体６０に伝わることにより、放熱される。

【0039】

サブ基板７３は、図１に示すように、平面視でノイズ発生源４４と重なる位置に配置されており、サブ基板７３の裏面でノイズ発生源４４の上方を覆っている。ノイズ発生源４４は、例えば、半導体スイッチ１４，２４，３４を制御するためのＥＣＵや、それらのＥＣＵを制御するための上位ＥＣＵ等の、ノイズを発生させる電気機器である。

【0040】

図３は、第２支持部６２とサブ基板７３との間にスペーサ７７を介装しつつ、第２支持部６２にサブ基板７３をネジ７６で固定した状態を示す正面断面図である。以下では、メイン基板７１とサブ基板７３との間隔を、「基板間距離Ｄ」という。第２支持部６２とサブ基板７３との間にスペーサ７７を介装することにより、介装しない場合に比べて、基板間距離Ｄを大きくすることができる。さらに、その介装するスペーサ７７として、厚さがより大きいものを選択することにより、基板間距離Ｄをより大きくすることができる。

【0041】

そして、第３コイル３７はサブ基板７３と一緒に移動するので、このように基板間距離Ｄを大きくした場合、それに伴い、第１コイル１７及び第２コイル２７から第３コイル３７までの距離も大きくなる。それにより、第１コイル１７及び第２コイル２７に対する第３コイル３７の磁気結合度が小さくなる。なお、このとき、第３放熱部材８３については、図２に示すものに比べて、スペーサ７７の厚さだけ上下方向に長いものを設置することにより対応できる。

【0042】

図４は、第１支持部６１とメイン基板７１との間にスペーサ７７を介装しつつ、第１支持部６１にメイン基板７１をネジ７６で固定した状態を示す正面断面図である。このように、第１支持部６１とメイン基板７１との間にスペーサ７７を介装することにより、介装しない場合に比べて、基板間距離Ｄを小さくすることができる。さらに、その介装するスペーサ７７として、厚さがより大きいものを選択することにより、基板間距離Ｄをより小さくすることができる。

【0043】

そして、第１コイル１７及び第２コイル２７は、メイン基板７１と一緒に移動するので、このように基板間距離Ｄを小さくした場合、それに伴い、第１コイル１７及び第２コイル２７から第３コイル３７までの距離も小さくなる。それにより、第１コイル１７及び第２コイル２７に対する第３コイル３７の磁気結合度が大きくなる。なお、このとき、第１放熱部材８１及び第２放熱部材８２については、図２に示すものに比べて、スペーサ７７の厚さだけ上下方向に長いものを設置することにより対応できる。

【0044】

図５は、基板間距離Ｄと、第１コイル１７に対する第３コイル３７の磁気結合度との関係を示すグラフである。このように、基板間距離Ｄが小さくなるほど、磁気結合度は大きくなり、基板間距離Ｄが大きくなるほど、磁気結合度は小さくなる。そのため、基板間距離Ｄを調整することにより磁気結合度を調整することができる。

【0045】

本実施形態によれば、次の効果が得られる。上記のとおり、第３変換回路３３と第３コイル３７との態様については、カスタム回路の態様に応じて適宜変更する必要がある。その点、サブ基板７３に第３変換回路３３と第３コイル３７とが搭載されているため、サブ基板７３を他のものに取り換えるだけで、簡単に第３変換回路３３と第３コイル３７との両方をセットで取り替えることができる。そのため、第３変換回路３３及び第３コイル３７を、カスタム回路の態様、すなわち顧客のニーズに合わせて変更し易くすることができる。

【0046】

さらに、第３コイル３７は、サブ基板７３と一緒に移動するため、サブ基板７３の位置を調整するだけで、第３コイル３７の位置を調整して、第３コイル３７とそれ以外のコイル１７，２７との磁気結合度を調整することができる。そのため、サブ基板７３を所望の磁気結合度に対応する位置に設置するだけで、その所望の磁気結合度を得ることができる。

【0047】

また、第１コイル１７及び第２コイル２７は、メイン基板７１と一緒に移動するため、メイン基板７１の位置を調整するだけで、第１コイル１７及び第２コイル２７の位置を調整して、第１コイル１７及び第２コイル２７に対する第３コイル３７の磁気結合度を調整することができる。そのため、サブ基板７３の配置のみならず、メイン基板７１の配置によっても、磁気結合度を調整することができる。

【0048】

また、メイン基板７１と第１支持部６１との間、又はサブ基板７３と第２支持部６２との間に、スペーサ７７を介装することにより、基板間距離Ｄを簡単に調整することができる。そのため、第１コイル１７及び第２コイル２７に対する第３コイル３７の磁気結合度を、簡単に調整することができる。

【0049】

また、サブ基板７３と第２支持部６２との間及びメイン基板７１と第１支持部６１との間のいずれにも、スペーサ７７を介装可能に構成されている。そして、サブ基板７３と第２支持部６２との間にスペーサ７７が介装されると、当該間にスペーサ７７が介装されない場合に比べて基板間距離Ｄが大きくなる。他方、メイン基板７１と第１支持部６１との間にスペーサ７７が介装されると、当該間にスペーサ７７が介装されない場合に比べて基板間距離Ｄが小さくなる。そのため、スペーサ７７を用いないノーマルの状態から、基板間距離Ｄを、大きくすることも、小さくすることもできる。

【0050】

また、第１支持部６１と第２支持部６２との間の段差の大きさの設定により、スペーサ７７を用いないノーマルの状態での基板間距離Ｄを設定することができる。

【0051】

また、第１～第３の各変換回路１３，２３，３３の各半導体スイッチ１４，２４，３４で発生した熱は、各放熱部材８１，８２，８３を経由して筐体６０に伝わるため、各半導体スイッチ１４，２４，３４の放熱性が高まる。そして、メイン基板７１又はサブ基板７３の配置を上下方向に変更した際には、放熱部材８１，８２，８３を、その分だけ高さの異なるものに変更することにより対応できる。

【0052】

また、サブ基板７３の裏面でノイズ発生源４４の上方を覆っているため、ノイズ発生源４４から発生したノイズが、周囲の回路等に伝播するのを極力抑えることができる。

【0053】

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。以下の実施形態については、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等については、同一の符号を付する。本実施形態については、第１実施形態をベースに、これと異なる点を中心に説明する。

【0054】

図６，図７は、本実施形態の電力変換装置１００を示す正面断面図である。筐体６０は、その内壁部に、第１支持部６１及び第２支持部６２に加えて、第３支持部６３を有している。詳しくは、筐体６０の内壁部には、第２支持部６２との間に段差をおいて第３支持部６３が形成されている。サブ基板７３には、図６に示す、第２支持部６２に取り付けるための第２支持部６２用のサブ基板７３と、それよりも大きい、図７に示す、第３支持部６３に取り付けるための第３支持部６３用のサブ基板７３とがあり、取り付ける支持部６２，６３に応じて、サブ基板７３を大きさの異なるものに変更する。

【0055】

本実施形態によれば、サブ基板７３を取り付ける支持部６２，６３を変更することにより、基板間距離Ｄを変更することができる。また、次の効果も得られる。第２支持部６２用のサブ基板７３と第３支持部６３用のサブ基板７３とは、大きさが異なるため、第２支持部６２用のサブ基板７３を第３支持部６３に取り付けることや、第３支持部６３用のサブ基板７３を第２支持部６２に取り付けることは、できない。そのため、電力変換装置１００の組み立て時において、誤った位置にサブ基板７３を取り付けてしまい、第１コイル１７及び第２コイル２７に対する第３コイル３７の磁気結合度が、意図したものと異なるものになってしまうといったミスを、防止することができる。

【0056】

［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースに、これと異なる点を中心に説明する。

【0057】

図８，図９は、本実施形態の電力変換装置１００を示す平面図である。なお、これらの図においては、コイル１７，３７が見えるよう、サブ基板７３は破線で示し、メイン基板７１の図示は省略している。

【0058】

サブ基板７３は、水平方向に位置調整可能に取り付けられている。このような構成は、例えば、サブ基板７３に、各ネジ通し孔として、一水平方向に延びる長孔を設け、ネジ７６をその各長孔に通して筐体６０に螺着することにより実現できる。また例えば、筐体６０に、サブ基板７３を所定の第１位置に取り付けるためのネジ穴を設けると共に、サブ基板７３を第１位置から水平方向にシフトした第２位置や第３位置に取り付けるためのネジ穴を設けることによっても、実現できる。

【0059】

そして、サブ基板７３の位置を水平方向に調整することにより、磁気結合度を調整する。詳しくは、図８に示すように、平面視で、第１コイル１７に第３コイル３７が重なっていると、第１コイル１７に対する第３コイル３７の磁気結合度が強くなる。他方、図９に示すように、平面視で、第１コイル１７に対して第３コイル３７がずれていると、第１コイル１７に対する第３コイル３７の磁気結合度が弱くなる。

【0060】

本実施形態によれば、サブ基板７３の配置を水平方向に、すなわち基板孔７３ａの貫通方向に直交する方向に調整することにより、第１コイル１７及び第２コイル２７に対する第３コイル３７の磁気結合度を調整することができる。

【0061】

［他の実施形態］
以上の実施形態は、次のように変更して実施できる。例えば、電力変換装置１００を、車両以外の乗り物や固定物に搭載してもよい。また例えば、第１ポート１０や第２ポート２０に、上記の低圧回路や高圧回路以外の直流回路を電気的に接続してもよい。また例えば、第１変換回路１３や第２変換回路２３を、ポート１０，２０側で使用される周波数と、コイル１７，２７側で使用される上記の所定周波数との間で変換を行うＡＣ－ＡＣ変換回路にして、第１ポート１０や第２ポート２０に、交流回路を電気的に接続してもよい。また例えば、第１ポート１０や第２ポート２０を出力専用にして、第１変換回路１３や第２変換回路２３を、コイル１７，２７から給電される交流を直流に一方向的に変換する整流回路にしてもよい。

【0062】

また例えば、メイン基板７１に、変換回路１３，２３及びコイル１７，２７のセットを、２セット搭載するのに代えて、１セットのみ搭載するようにしても、３セット以上搭載するようにしてもよい。また例えば、サブ基板７３に、変換回路３３及びコイル３７のセットを、１セットのみ搭載するのに代えて、２セット以上搭載するようにしてもよい。

【0063】

また例えば、第１コイル１７又は第２コイル２７を、メイン基板７１に固定する代わりに、トランスコア５０に固定して、第３コイル３７のみを位置調整可能にしてもよい。

【0064】

また例えば、第１実施形態において、メイン基板７１とサブ基板７３との位置関係を反対にして、第１実施形態の場合とは反対に、メイン基板７１と筐体６０との間にスペーサ７７を介装すると、基板間距離Ｄが大きくなり、サブ基板７３と筐体６０との間にスペーサ７７を介装すると、基板間距離Ｄが小さくなるようにしてもよい。

【0065】

また例えば、第１実施形態において、スペーサ７７を用いる代わりに、段差、すなわち第１支持部６１と第２支持部６２との上下方向の間隔が異なる筐体６０を複数用意し、筐体６０を取り替えることで、基板間距離Ｄを調整するようにしてもよい。

【0066】

また例えば、第１実施形態において、各放熱部材８１，８２，８３の代わりに、筐体６０に、各基板７１，７３又はその搭載物に当接する放熱部を一体形成してもよい。そして、いずれかの基板７１，７３と支持部６１，６２との間にスペーサ７７を介装する場合にのみ、その基板７１，７３と放熱部との間に、スペーサ７７と同じ厚さの放熱部材を介装するようにしてもよい。

【0067】

また例えば、第３実施形態において、サブ基板７３を水平方向に位置調整可能にする代わりに、第３コイル３７を、その中心が第３基板孔７３ａの中心から偏心した状態でサブ基板７３に固定し、サブ基板７３をひっくり返して設置すると第３コイル３７の位置が水平方向にシフトするようにしてもよい。

【0068】

また例えば、各実施形態において、図ではメイン基板７１の下面にコイル基板７２が固定されているが、メイン基板７１の上面にコイル基板７２を固定してもよい。さらに、メイン基板７１の下面又は上面にコイル基板７２を固定する場合において、メイン基板７１とコイル基板７２の間にスペーサを介装してもよい。そのスペーサの厚さは適宜選択できる。以上により、第１コイル１７及び第３コイル３７に対する第２コイル２７の位置を調整可能になる。それにより、３つのコイル１７，２７，３７において、相対位置の自由度が上がり、磁気結合度の自由度が上がる。

【符号の説明】

【0069】

１０…第１ポート、１３…第１変換回路、１７…第１コイル、２０…第２ポート、２３…第２変換回路、２７…第２コイル、３０…第３ポート、３３…第３変換回路、３７…第３コイル、５０…トランスコア、６０…筐体、７３…サブ基板、７３ａ…基板孔、１００…電力変換装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】