(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】2022-12-15
(45)【発行日】2022-12-23
(54)【発明の名称】コアの冷却構造およびそれを備えた電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H01F 27/08 20060101AFI20221216BHJP
H01F 27/10 20060101ALI20221216BHJP
H01F 27/24 20060101ALI20221216BHJP
H01F 37/00 20060101ALI20221216BHJP
H02M 3/28 20060101ALI20221216BHJP
【ＦＩ】
H01F27/08 150
H01F27/10
H01F27/24 P
H01F37/00 S
H02M3/28 Y
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021540684
(86)(22)【出願日】2020-07-22
(86)【国際出願番号】 JP2020028424
(87)【国際公開番号】W WO2021033485
(87)【国際公開日】2021-02-25
【審査請求日】2021-12-20
(31)【優先権主張番号】P 2019151844
(32)【優先日】2019-08-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】角田 義一
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 隆
(72)【発明者】
【氏名】藤井 健太
(72)【発明者】
【氏名】福田 智仁
【審査官】森岡 俊行
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／０３７６９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開昭５４－０９５８６４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１５－０９５５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０７７１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２９８０６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ ２７／０８
Ｈ０１Ｆ ２７／１０
Ｈ０１Ｆ ２７／２４
Ｈ０１Ｆ ３７／００
Ｈ０２Ｍ ３／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された前記第１コア部と前記第２コア部とによって磁路が形成される前記コアと、
前記コアが取り付けられた筺体と、
を有し、
前記第１コア部では、前記磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成され、
前記第２コア部は、前記筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられ、
前記第２コア部には、第２放熱フィンが配置され、
前記筺体には、一方側から他方側へ前記筺体を貫通する開口部が形成され、
前記第２コア部は、前記筺体における前記一方側に開口する前記開口部に配置されて、前記第２放熱フィンが前記他方側に開口する前記開口部から露出する、コアの冷却構造。
【請求項2】
磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された前記第１コア部と前記第２コア部とによって磁路が形成される前記コアと、
前記コアが取り付けられた筺体と、
を有し、
前記第１コア部では、前記磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成され、
前記第２コア部は、前記筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられ、
前記第２コア部には、第２放熱フィンが配置され、
前記第２コア部と前記筺体との間には、冷却流体が流れる第１の冷却流路が形成され、
前記第１の冷却流路は、前記第１の冷却流路を流れる冷却水によって前記第２コア部が直接冷却される態様で形成され、
前記第２コア部の表面には、防食処理部が形成され、かつ、前記防食処理部が形成されていない未処理部が配置された、コアの冷却構造。
【請求項3】
前記筺体は、熱を放出する放熱部を備えた、請求項１または２に記載のコアの冷却構造。
【請求項4】
前記筺体内には、第２の冷却流路が形成された、請求項３記載のコアの冷却構造。
【請求項5】
前記放熱部は、空冷フィンを含む、請求項３記載のコアの冷却構造。
【請求項6】
前記筺体は、前記第２コア部が取り付けられる筺体第１部と、
前記第１コア部が取り付けられる筺体第２部と
を含み、
前記筺体第１部と前記筺体第２部とは、前記コアを挟み込む態様で対向するように配置され、
前記第１コア部と前記筺体第２部との間には、冷却水が流れる第３の冷却流路が形成され、
前記第３の冷却流路は、前記第３の冷却流路を流れる冷却水によって、前記第１コア部が直接冷却される態様で形成された、請求項２記載のコアの冷却構造。
【請求項7】
前記筺体は、熱を放出する放熱部を備え、前記放熱部は、前記筺体第１部に形成された第４の冷却流路を含む、請求項６記載のコアの冷却構造。
【請求項8】
前記第１コア部の表面には、他の防食処理部が形成された、請求項６または７に記載のコアの冷却構造。
【請求項9】
磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された前記第１コア部と前記第２コア部とによって磁路が形成される前記コアと、
前記コアが取り付けられた筺体と、
を有し、
前記第１コア部では、前記磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成され、
前記第２コア部は、前記筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられ、
前記筺体は、
前記第２コア部が取り付けられる筺体第１部と、
前記第１コア部が取り付けられる筺体第２部と
を含み、
前記筺体第１部と前記筺体第２部とは、前記コアを挟み込む態様で対向するように配置され、
前記第２コア部は、前記磁路に沿って延在するとともに、前記磁路と交差する方向に間隔を隔てて配置された第２放熱フィンを備え、
前記筺体第１部には、前記コアが配置されている側から、前記コアが配置されている側とは反対側に向かって前記筺体第１部を貫通する第１開口部が形成され、
前記第２放熱フィンは、前記第１開口部から露出している、コアの冷却構造。
【請求項10】
前記筺体第１部は、熱を放出する放熱部を備え、前記放熱部は空冷フィンを含む、請求項９記載のコアの冷却構造。
【請求項11】
前記筺体第２部には、前記コアが配置されている側から、前記コアが配置されている側とは反対側に向かって前記筺体第２部を貫通する第２開口部が形成され、前記第１放熱フィンは、前記第２開口部から露出している、請求項９または１０に記載のコアの冷却構造。
【請求項12】
前記第１コア部および前記第２コア部のそれぞれの表面には、防食処理部が形成された、請求項９～１１のいずれか１項に記載のコアの冷却構造。
【請求項13】
前記コアと前記筺体との間には、熱界面材料を介在させた、請求項１～１２のいずれか１項に記載のコアの冷却構造。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれか１項に記載のコアの冷却構造を備えた電力変換装置であって、前記コアが実装されたプリント基板と、
前記プリント基板と前記筺体との間に配置されたスイッチング素子およびダイオード素子と
を備え、
前記コアの前記第１コア部と前記第２コア部とは、前記プリント基板に形成された貫通穴を介して、前記プリント基板を挟み込む態様で対向するように配置され、
前記第１コア部は、前記プリント基板の一方の主面の側に配置され、
前記筺体および前記第２コア部は、前記プリント基板の他方の主面の側に配置された、電力変換装置。
【請求項15】
前記第２コア部は、前記筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられた、請求項１４記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気回路部品としてのコアを冷却する機能を有するコアの冷却構造およびそれを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電力変換装置等のパワーエレクトロニクス機器、または、電気・電子機器には、小型化が求められている。パワーエレクトロニクス機器に搭載されるパワー半導体素子等、または、電気・電子機器に搭載される半導体素子等の電気・電子部品は、冷却技術の向上により小型化が進んできている。一方、冷却が困難であり小型化が進んでいない電気・電子部品の一つに、トランスまたはリアクトル等の磁気回路部品がある。
【0003】
磁気回路部品からの発熱には、鉄損による発熱と銅損による発熱とがある。鉄損とは、コアにおいて発生する損失であり、コアロスと称される。銅損とは、コアに巻回された配線（巻線）において発生する損失である。
【0004】
最近では、銅損による発熱については、巻線の形状を変更することが行われている。すなわち、巻線の断面形状を円形から矩形に変更し断面積を増加させることによって、損失を低減する対策が採られている。さらに、巻線等の放熱構造を改善することによって、コアの冷却能力を向上させて、コアの小型化に向けた発熱対策が採られてきている。
【0005】
しかしながら、コアロスを積極的に低減し、コアの小型化に寄与する提案は少ない。たとえば、特許文献１では、角型コアの外周面に凹凸を形成した構造が提案されている。特許文献２では、放熱フィンを有するヒートシンクに、リアクトルを埋め込む構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００６－１９４１８号公報
【文献】特開２０１３－１７２０９６号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】https://www.tokin.com/product/pdf_dl/f_core.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
トランスまたはリアクトル等に使用されているコアには、冷却をより効率的に行って放熱を向上させることが求められている。本開示は、このような開発のもとになされたものであり、一つの目的は、放熱が効果的に行われるコアの冷却構造を提供することであり、他の目的は、そのようなコアの冷却構造を適用した電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示に係る一のコアの冷却構造は、磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、コアと筺体とを有する。コアは、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された第１コア部と第２コア部とによって磁路が形成される。筺体に、コアが取り付けられている。第１コア部では、磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成されている。第２コア部は、筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられている。第２コア部には、第２放熱フィンが配置されている。筺体には、一方側から他方側へ筺体を貫通する開口部が形成されている。第２コア部は、筺体における一方側に開口する開口部に配置されて、第２放熱フィンが他方側に開口する開口部から露出している。
本開示に係る他のコアの冷却構造は、磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、コアと筺体とを有する。コアは、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された第１コア部と第２コア部とによって磁路が形成される。筺体に、コアが取り付けられている。第１コア部では、磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成されている。第２コア部は、筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられている。第２コア部には、第２放熱フィンが配置されている。第２コア部と筺体との間には、冷却流体が流れる第１の冷却流路が形成されている。第１の冷却流路は、第１の冷却流路を流れる冷却水によって第２コア部が直接冷却される態様で形成されている。第２コア部の表面には、防食処理部が形成され、かつ、防食処理部が形成されていない未処理部が配置されている。
本開示に係る他のコアの冷却構造は、磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、コアと筺体とを有する。コアは、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された第１コア部と第２コア部とによって磁路が形成される。筺体に、コアが取り付けられている。第１コア部では、磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成されている。第２コア部は、筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられている。第２コア部には、第２放熱フィンが配置されている。第２コア部と筺体との間には、冷却流体が流れる第１の冷却流路が形成されている。第１の冷却流路は、第１の冷却流路を流れる冷却水によって第２コア部が直接冷却される態様で形成されている。第２コア部の表面には、防食処理部が形成され、かつ、防食処理部が形成されていない未処理部が配置されている。
【0010】
本開示に係るさらに他のコアの冷却構造は、磁気回路の部品としてのコアに適用されるコアの冷却構造であって、コアと筺体とを有する。コアは、第１コア部と第２コア部とを含み、対向するように配置された第１コア部と第２コア部とによって磁路が形成される。筺体に、コアが取り付けられている。第１コア部では、磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上の第１放熱フィンが形成されている。第２コア部は、筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられている。筺体は、筺体第１部と筺体第２部とを含む。筺体第１部には、第２コア部が取り付けられる。筺体第２部には、第１コア部が取り付けられる。筺体第１部と筺体第２部とは、コアを挟み込む態様で対向するように配置されている。第２コア部は、磁路に沿って延在するとともに、磁路と交差する方向に間隔を隔てて配置された第２放熱フィンを備えている。筺体第１部には、コアが配置されている側から、コアが配置されている側とは反対側に向かって筺体第１部を貫通する第１開口部が形成されている。第２放熱フィンは、第１開口部から露出している。
【0011】
本開示に係る電力変換装置は、上述したコアの冷却構造を備えた電力変換装置であって、プリント基板とスイッチング素子およびダイオードとを備えている。プリント基板には、コアが実装されている。スイッチング素子およびダイオード素子は、プリント基板と筺体との間に配置されている。コアの第１コア部と第２コア部とは、プリント基板に形成された貫通穴を介して、プリント基板を挟み込む態様で対向するように配置されている。第１コア部は、プリント基板の一方の主面の側に配置されている。筺体および第２コア部は、プリント基板の他の方の主面の側に配置されている。
【発明の効果】
【0012】
本開示に係る一のコアの冷却構造によれば、コアが、第１コア部と第２コア部とを含み、第１コア部は第１放熱フィンを備え、第２コア部は、熱を放出する放熱部を備えた筺体に嵌め込まれる態様で取り付けられている。これにより、コアの熱が効率的に放熱されて、コアを冷却することができる。
【0013】
本開示に係る他のコアの冷却構造によれば、コアが、第１コア部と第２コア部とを含む。第１コア部は、熱を放出する第１放熱部を備えた筺体第１部に取り付けられている。第２コア部は、熱を放出する第２放熱部を備えた筺体第２部に取り付けられている。これにより、コアの熱が効率的に放熱されて、コアを冷却することができる。
【0014】
本開示に係る電力変換装置によれば、上述したコアの冷却構造を備えていることで、電力変換装置のコアを効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の実施の形態１に係るコアの冷却構造の一例を示す斜視図である。
【図3】同実施の形態において、コアの冷却構造の分解斜視図である。
【図5】同実施の形態において、フィンが形成されたコアの構造を説明するための分解斜視図である。
【図6】同実施の形態において、コアにおけるフィンの部分拡大断面図である。
【図7】同実施の形態において、コアロスと温度との関係を示す第１のグラフである。
【図8】同実施の形態において、コアロスと温度との関係を示す第２のグラフである。
【図9】同実施の形態において、電力変換装置の第１例としてのＤＣ－ＤＣ変換器に係る回路図である。
【図10】同実施の形態において、コアの冷却構造を適用した電力変換装置の第１例の構造を模式的に示す平面図である。
【図12】同実施の形態において、電力変換装置の構造を示す分解斜視図である。
【図13】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を模式的に示す平面図である。
【図14】同実施の形態において、電力変換装置の第３例の構造を示す断面図である。
【図15】同実施の形態において、電力変換装置の第４例の構造を示す断面図である。
【図16】本開示の実施の形態２に係る電力変換装置の第１例の構造を示す断面図である。
【図17】同実施の形態において、電力変換装置のコアの構造の一例を示す分解斜視図である。
【図18】同実施の形態において、電力変換装置の第１例の構造を示す分解斜視図である。
【図19】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を示す断面図である。
【図20】本開示の実施の形態３に係る電力変換装置の第１例の構造を示す断面図である。
【図22】同実施の形態において、コアの構造の一例を示す分解斜視図である。
【図24】同実施の形態において、コアの構造の他の例を示す分解斜視図である。
【図25】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を示す断面図である。
【図28】本開示の実施の形態４に係る電力変換装置の第１例の構造を示す断面図である。
【図29】同実施の形態において、電力変換装置のコアの構造の一例を示す分解斜視図である。
【図30】同実施の形態において、電力変換装置のコアの構造の他の例を示す分解斜視図である。
【図31】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を模式的に示す平面図である。
【図33】本開示の実施の形態５に係る電力変換装置の第１例の構造を示す断面図である。
【図34】同実施の形態において、電力変換装置のコアの構造の一例を示す分解斜視図である。
【図35】同実施の形態において、電力変換装置のコアの構造の他の例を示す分解斜視図である。
【図36】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を示す断面図である。
【図37】本開示の実施の形態６に係る電力変換装置の第１例の構造を示す断面図である。
【図38】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を示す断面図である。
【図39】同実施の形態において、電力変換装置の第３例の構造を示す断面図である。
【図40】同実施の形態において、電力変換装置の第４例の構造を示す断面図である。
【図41】同実施の形態において、電力変換装置の第５例の構造を示す断面図である。
【図42】同実施の形態において、電力変換装置の第６例の構造を示す断面図である。
【図43】同実施の形態において、電力変換装置の第７例の構造を示す断面図である。
【図44】同実施の形態において、電力変換装置の第８例の構造を示す断面図である。
【図45】同実施の形態において、電力変換装置の第９例の構造を示す断面図である。
【図46】同実施の形態において、電力変換装置の第１０例の構造を示す断面図である。
【図47】本開示の実施の形態７に係る電力変換装置の第１例の構造を示す断面図である。
【図48】同実施の形態において、電力変換装置の第２例の構造を示す断面図である。
【図49】同実施の形態において、電力変換装置の第３例の構造を示す断面図である。
【図50】同実施の形態において、電力変換装置の第４例の構造を示す断面図である。
【図51】本開示の実施の形態８に係る電力変換装置の構造を示す分解斜視図である。
【図52】同実施の形態において、上部コアの製造方法の一例を説明するための斜視図である。
【図53】同実施の形態において、下部コアの製造方法の一例を説明するための斜視図である。
【図54】同実施の形態において、上部コアの製造方法の他の例を説明するための斜視図である。
【図55】同実施の形態において、下部コアの製造方法の他の例を説明するための斜視図である。
【図56】同実施の形態において、他の上部コアの構造を説明するための斜視図である。
【図57】各実施の形態に係る電力変換装置の一例として、実施の形態７に係る電力変換装置を搭載したパワーエレクトロニクス機器が取り付けられた走行機器の構造を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
実施の形態１．
（コアの冷却構造）
実施の形態１に係るコアの冷却構造の一例について説明する。図１および図２に示すように、コアの冷却構造１では、コア３と筺体１１とを備えている。コア３は、筺体１１に取り付けられている。コア３は、第１コア部としての上部コア３ａと、第２コア部としての下部コア３ｂとを備えている。コア３は、プリント基板３１に実装されている。この明細書では、コア３がプリント基板３１に実装された状態には、コア３が筺体１１に取り付けられた状態でプリント基板３１が筺体１１に組付けられた状態も含まれる。
（コアの冷却構造）
実施の形態１に係るコアの冷却構造の一例について説明する。図１および図２に示すように、コアの冷却構造１では、コア３と筺体１１とを備えている。コア３は、筺体１１に取り付けられている。コア３は、第１コア部としての上部コア３ａと、第２コア部としての下部コア３ｂとを備えている。コア３は、プリント基板３１に実装されている。この明細書では、コア３がプリント基板３１に実装された状態には、コア３が筺体１１に取り付けられた状態でプリント基板３１が筺体１１に組付けられた状態も含まれる。
【0017】
プリント基板３１は、筺体１１上に支柱４１を介在させて配置されている。支柱４１として、たとえば、絶縁性の樹脂スペーサ、または、導電性の金属スペーサ等を適用することができる。筺体１１には凹部１３が形成されている。下部コア３ｂは、凹部１３にＴＩＭ（Thermal Interface Material）材１９を介在させて嵌め込まれている。
【0018】
図３に示すように、上部コア３ａは、たとえば、アルファベットの「Ｅ」の形状を有するＥ型である。Ｅ型の上部コア３ａは、３つの脚部３ａａを有する。下部コア３ｂは、たとえば、アルファベットの「Ｉ」の形状を有するＩ型である。プリント基板３１には、脚部３ａａに対応する貫通穴３１ａが形成されている。
【0019】
上部コア３ａと下部コア３ｂとは、脚部３ａａを貫通穴３１ａに挿通させて、プリント基板３１を挟み込む態様で対向するように配置されている。プリント基板３１には、コア３に巻回される配線パターン３３が形成されている。図４に示すように、コア３がプリント基板３１に実装された状態において、上部コア３ａの脚部３ａａが下部コア３ｂに接触する。
【0020】
図５に示すように、上部コア３ａには、第１放熱フィンとしての一方向に延在するフィン５ａが形成されている。フィン５ａは、一方向と交差する他の方向に間隔を隔てて複数形成されている。配線パターン３３に電流が流れることで、コア３には、閉じられた磁路（矢印参照）が形成される。磁路は、一方向に延在するフィン５ａに沿うように形成されて、フィン５ａとは交差しない。すなわち、上部コア３ａには、磁路に沿うように一方向に延在する一つ以上のフィン５ａが形成されている。
【0021】
図６に示すように、フィン５ａとフィン５ａとの間隔Ｌ１は、冷却風を取り込むために、最も広い部分では、たとえば、２ｍｍ以上に設定されている。フィン５ａの厚さＬ２は、コア３の強度を確保するために、最も狭い部分では、たとえば、１．４ｍｍ以上に設定されている。このような寸法関係から、フィン５ａのピッチＰＴは、たとえば、２．７ｍｍ以上に設定されていることが望ましい。
【0022】
フィン５ａの高さＬ４は、たとえば、１．５ｍｍ以上に設定されている。成型金型によってフィン５ａを一次成型する際に、成型金型からのフィン５ａの取り出しやすさを考慮して、フィン５ａの高さＬ４に対して、長さＬ３が０．１ｍｍ以上となる抜き勾配が設定されている。すなわち、フィン５ａは、上部コア３ａとは別体ではなく、同じ材料から一体的に形成されている。
【0023】
コア３においては、フィン５ａとフィン５ａとの間に位置する底の部分の幅（Ｌ１－２×Ｌ３）が大きいほど、コア３としての有効断面積を確保することができるとともに、抜き勾配を確保することができる。しかしながら、底の部分の幅を大きくすると、フィン５ａを有するコア３の表面積が制限されることになる。このため、フィン５ａの有効断面積等とコア３の表面積とのトレードオフを考慮しながら、コア３を設計することが必要とされる。コアの冷却構造１の基本的な構造は、上記のように構成される。
【0024】
上述したコアの冷却構造１では、コア３が、上部コア３ａと下部コア３ｂとを備えている。上部コア３ａには、一体的に形成されたフィン５ａを備えている。下部コア３ｂは、筺体１１の凹部１３に取り付けられている。これにより、コア３の冷却を効率的に行うことができる。後述するように、筺体１１に、たとえば、水冷装置等を設けることで、放熱効果を向上させることができる。また、コア３の熱伝導率、ＴＩＭ材１９の熱伝導率、筺体１１等の熱伝導率に基づいて、定量的な放熱設計を行うことが可能になる。
【0025】
さらに、フィン５ａは、磁路に沿って順方向に延在するように形成されている。つまり、フィン５ａは、磁束に対して順方向に形成されている。これにより、フィン５ａも、磁路が形成されるコアとしての断面積を確保することができ、たとえば、トランスまたはリアクトルとして、安定した特性を得ることができる。
【0026】
また、下部コア３ｂが、筺体１１の凹部１３に嵌め込まれることによって、コアの冷却が効率的に行われて、冷却のためにコア３の体格（サイズ）を大きくする必要がなくなり、コアの小型化に寄与することができる。さらに、フィン５ａも、磁路が形成されるコア３の断面積の一部となることで、上部コア３ａの低背化を図ることができ、コア３の小型化に寄与することができる。
【0027】
こうして、上述したコアの冷却構造１では、コア３の冷却が効率的に行われて温度変化が抑えられるとともに、トランスまたはリアクトルとして、安定した特性を得ることができる。ここで、温度変化を抑えて安定したコア特性（トランス特性）を得る効果について、非特許文献１に挙げられているコアロスの温度特性のグラフを用いて説明する。図７および図８のそれぞれに、温度とコアロスとの関係を示す。横軸は温度（℃）である。縦軸はコアロス（ｋＷ／ｍ３）であり、単位体積当たりの磁心損失を表す。
【0028】
図７では、コアの材質がＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ５のそれぞれについて、磁界の磁束密度Ｂｍが１００ｍＴ、周波数が２００ｋＨｚの場合における、コアロスと温度との関係を示すグラフである。図８では、コアの材質がＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ５のそれぞれについて、磁界の磁束密度Ｂｍが１００ｍＴ、周波数が５００ｋＨｚの場合における、コアロスと温度との関係を示すグラフである。
【0029】
一般的に、パワーエレクトロニクス機器に適用されているトランス等に用いられているフェライトコアは、１２０℃以下のもとで使用されることが多い。図７または図８に示すように、コアの温度が上昇すると、コアロスが減少する傾向を示す。コアの温度がある一定温度を超えると、コアロスは上昇する。コアの温度上昇によってコアロスが減少する傾向を示す場合には、コアが熱暴走に対して強い性質（耐性）を有していることになる。
【0030】
一方、コアの温度上昇によってコアロスが増加する場合には、コアの熱暴走を充分に配慮する必要がある。たとえば、図７に示される、コアの材質がＢＨ１の場合において、コアの温度が１２０℃程度の範囲においてコアを使用する場合を想定すると、２００ｋＷ／ｍ３のコアロスを前提として、熱暴走に配慮して設計する必要がある。
【0031】
これに対して、上述したコアの冷却構造１を適用し、コアの温度が、～１００℃（Δ－２０℃）以下となるように設定することによって、コアロスは１５５ｋＷ／ｍ３程度で管理すればよいことになる。
【0032】
また、ＳｉＣまたはＧａＮ等の新しい素子を使用している電源では、高周波駆動が可能とされるが、一方で、コアロスが増加することが課題とされる。上述したコアの冷却構造１を適用することで、コアの温度管理と、定量的な放熱設計が可能になる。
【0033】
図８に示される、周波数が５００ｋＨｚの場合では、たとえば、自然空冷または循環風によって、１４００ｋＷ／ｍ３のコアロスが確保されるような熱設計ではなく、より定量的な熱設計を行うことで、コアロスを低減させることができる。たとえば、コアの温度を、～９０℃（Δ－３０℃）程度に管理することができる定量的な熱設計を行うことで、コアロスを１２００ｋＷ／ｍ３程度に設定することが可能になる。さらに、コアの小型化を図ることができる実装設計も可能になる。
【0034】
従来のコアでは、コアの放熱の向上にはコアの表面積に重点が行われていた。これに対して、上述したコアの冷却構造では、コアを必要以上に大きくするような設計を行う必要はなくなる。コアが、必要以上に大きくならないことで、コアロスの低減にも繋がり、コアとしての性能を向上させるとともに、省資源化および低コスト化に寄与することができる。
【0035】
（コアの冷却構造を適用した電力変換装置）
（第１例）
次に、上述したコアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第１例について説明する。ここでは、電力変換装置の一例として、ブリッジインバータ方式のＤＣ／ＤＣ変換器を挙げる。図９に、そのＤＣ／ＤＣ変換器の回路図の一例を示す。ＤＣ／ＤＣ変換器は、電子機器等に入力された直流の電源電圧を、必要とされる直流の電源電圧に変換する機器である。
（第１例）
次に、上述したコアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第１例について説明する。ここでは、電力変換装置の一例として、ブリッジインバータ方式のＤＣ／ＤＣ変換器を挙げる。図９に、そのＤＣ／ＤＣ変換器の回路図の一例を示す。ＤＣ／ＤＣ変換器は、電子機器等に入力された直流の電源電圧を、必要とされる直流の電源電圧に変換する機器である。
【0036】
ＤＣ／ＤＣ変換器に入力されたＤＣ電源電圧が、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子５３によって、ＡＣ電圧に変換される。ＡＣ電圧に変換された電源電圧は、トランス５７によって、必要とされる電源電圧に対応したＡＣ電圧に変換される。そのＡＣ電圧に変換された電源電圧は、ダイオード５５によって整流されて、必要とされるＤＣ電源電圧として出力される。
【0037】
次に、電力変換装置５１の構造について具体的に説明する。図１０、図１１および図１２に示すように、電力変換装置５１では、コアの冷却構造１が適用されている。コア３は、プリント基板３１に実装されている。スイッチング素子およびダイオード５５等は、筺体１１に取り付けられている。スイッチング素子５３とダイオード５５とは、プリント基板３１と筺体１１との間に挟み込まれるように配置されている。
【0038】
トランス５７のコア３は、上部コア３ａと下部コア３ｂとを備えている。上部コア３ａにフィン５ａが形成されている。上部コア３ａおよび下部コア３ｂのそれぞれは、Ｅ型である。上部コア３ａと下部コア３ｂとは、プリント基板３１を挟み込むように配置されて、対応する上部コア３ａの脚部３ａａと下部コア３ｂの脚部３ｂｂとが、貫通穴３１ａを介して接触する。下部コア３ｂは、筺体１１の凹部１３にＴＩＭ材１９を介在させて嵌め込まれている。
【0039】
トランスのコア３を構成する巻線は、プリント基板３１に形成された配線パターン３３によって構成されている。プリント基板３１は、複数のプリント基板を重ねた多層構造が採用されている。なお、図１１および図１２では、図面の煩雑さを避けるために、プリント基板３１は、１枚のプリント基板として示されている。
【0040】
スイッチング素子５３に電気的に接続されている一次側の巻線（電圧Ｖ１、巻き数ｎ１）は、配線パターン３３ａによって構成されている。配線パターン３３ａは、上層のプリント基板と中層（内層）のプリント基板とに形成されている。ダイオード５５に電気的に接続されている二次側の巻線（電圧Ｖ２、巻き数ｎ２）は、配線パターン３３ｂによって構成されている。配線パターン３３ｂは、最下層のプリント基板と中層（内層）のプリント基板とに形成されている。
【0041】
筺体１１には、放熱部としての冷却流路２１が形成されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。冷却流路２１は、スイッチング素子５３の直下の領域、コア３の直下の領域およびダイオード５５の直下の領域を、順次、冷却水が流れるように配置されている。冷却流路２１は、冷却水を冷却する冷却装置６１に接続されている。
【0042】
上述したコアの冷却構造１を適用した電力変換装置５１では、上部コア３ａには、フィン５ａが形成され、下部コア３ｂは、筺体１１の凹部１３に取り付けられている。また、筺体１１には、スイッチング素子５３、ダイオード５５およびコア３を冷却する冷却流路２１が配置されて、冷却流路２１に冷却水が流される。これにより、スイッチング素子５３、ダイオード５５およびコア３から発生した熱を、筺体１１から効率的に放熱させることができる。
【0043】
また、その放熱に関して、コア３の熱伝導率、ＴＩＭ材１９の熱伝導率、筺体１１等の熱伝導率に基づいて、定量的な放熱設計を行うことができる。特に、コア３を定量的に熱設計することができることで、コア３に求められるサイズを必要最小限まで小型化することができる。
【0044】
なお、筺体１１の熱抵抗が低く、冷却流路２１を流れる冷却水によって電力変換装置５１を十分に冷却できるような場合には、トランスのコア３の直下の筺体１１の部分に、冷却流路を配置しなくてもよい。また、筺体１１の肉厚も、必要最小限でよい。また、冷却流路２１には冷却水を流す場合について説明したが、冷却水に限られず、冷却油または不凍液を添加した液体を流すようにしてもよい。また、エアコン等に使用する冷媒を流すようにしてもよい。
【0045】
（第２例）
コアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第２例として、冷却流路に冷媒が流される電力変換装置について説明する。
コアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第２例として、冷却流路に冷媒が流される電力変換装置について説明する。
【0046】
図１３に示すように、電力変換装置５１には、放熱部として、圧縮機６５、減圧部６７および回収部６９を含む冷却器６３が適用される。冷却器６３には、電力変換装置５１へ供給する経路（冷却流路２１）と、電力変換装置５１以外の、通常使用する冷却装置（図示せず）に供給する経路（二重線の矢印参照）とが並列に接続されている。なお、これ以外の構成については、図１０等に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0047】
上述した電力変換装置５１では、圧縮機６５によって圧縮された高温の冷媒は、放熱部６６において放熱された後、減圧部６７において減圧される。減圧されて低温化した冷媒は、スイッチング素子５３、コア３およびダイオード５５を順次冷却する。ダイオード５５を冷却した冷媒は回収部６９に回収されて、圧縮機６５によって再び圧縮される。以下、このサイクルが繰り返されることになる。
【0048】
上述した電力変換装置５１によれば、第１例に係る電力変換装置５１の場合と同様に、スイッチング素子５３、ダイオード５５およびコア３から発生した熱を、冷媒を介して筺体１１から効率的に放熱させることができる。また、その放熱に関して、コア３の熱伝導率、ＴＩＭ材１９の熱伝導率、筺体１１等の熱伝導率に基づいて、定量的な放熱設計を行うことができる。
【0049】
なお、上述した電力変換装置５１では、冷却器６３には、電力変換装置５１へ供給する経路（冷却流路２１）と、通常使用する冷却装置に供給する経路（二重線の矢印参照）とが並列に接続されている場合について説明したが、これらの経路が直列に接続されていてもよい。
【0050】
（第３例）
コアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第３例として、空冷フィンを適用した電力変換装置について説明する。
コアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第３例として、空冷フィンを適用した電力変換装置について説明する。
【0051】
図１４に示すように、電力変換装置５１では、筺体１１に空冷フィン２３が設けられている。スイッチング素子およびダイオード５５等は、筺体１１に取り付けられている。スイッチング素子５３とダイオード５５とは、プリント基板３１と筺体１１との間に挟み込まれるように配置されている。
【0052】
【0053】
上述した電力変換装置５１では、スイッチング素子５３、ダイオード５５およびコア３で発生した熱は、筺体１１を経て空冷フィン２３に伝導する。空冷フィン２３に伝導した熱は、自然空冷または強制空冷によって放熱されることになる。このとき、筺体１１には比熱によって熱が蓄積されるため、筺体１１はヒートスプレッダの機能も果たすことになる。また、コア３において発生した熱は、フィン５ａによって放熱されることになる。
【0054】
（第４例）
コアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第４例として、空冷フィンを適用した電力変換装置について説明する。
コアの冷却構造１を適用した電力変換装置の第４例として、空冷フィンを適用した電力変換装置について説明する。
【0055】
図１５に示すように、電力変換装置５１では、筺体１１に空冷フィン２３が設けられている。表面実装のスイッチング素子およびダイオード（図示せず）等は、プリント基板３１に実装されている。プリント基板３１と筺体１１との間には、ＴＩＭ材１９ａが挟み込まれている。
【0056】
【0057】
上述した電力変換装置５１では、プリント基板３１に実装されたスイッチング素子、ダイオード、または、配線（いずれも図示せず）等において発生した熱は、プリント基板３１およびＴＩＭ材１９を経て筺体１１に伝導する。筺体１１に伝導した熱は、第３例と同様に、空冷フィン２３に伝導し、自然空冷または強制空冷によって放熱されることになる。また、筺体１１には比熱によって熱が蓄積されるため、筺体１１はヒートスプレッダの機能も果たすことになる。さらに、コア３において発生した熱は、フィン５ａによって放熱されることになる。
【0058】
実施の形態２．
（第１例）
実施の形態２に係るコアの冷却構造を備えた電力変換装置の第１例について説明する。図１６、図１７および図１８に示すように、電力変換装置５１では、コアの冷却構造１が適用されている。コア３は、プリント基板３１に実装されている。スイッチング素子５３とダイオード５５とは、プリント基板３１と筺体１１との間に挟み込まれるように配置されている。
（第１例）
実施の形態２に係るコアの冷却構造を備えた電力変換装置の第１例について説明する。図１６、図１７および図１８に示すように、電力変換装置５１では、コアの冷却構造１が適用されている。コア３は、プリント基板３１に実装されている。スイッチング素子５３とダイオード５５とは、プリント基板３１と筺体１１との間に挟み込まれるように配置されている。
【0059】
トランス５７のコア３は、上部コア３ａと下部コア３ｂとを備えている。上部コア３ａにフィン５ａが形成されている。下部コア３ｂにフィン５ｂが形成されている。上部コア３ａおよび下部コア３ｂのそれぞれは、Ｅ型である。上部コア３ａと下部コア３ｂとは、プリント基板３１を挟み込むように配置されて、対応する上部コア３ａの脚部３ａａと下部コア３ｂの脚部３ｂｂとが、貫通穴３１ａを介して接触する。
【0060】
筺体１１には、フィン５ｂを含む下部コア３ｂの形状に対応した凹部１３が形成されている。下部コア３ｂは、筺体１１のその凹部１３に嵌め込まれている。なお、これ以外の構成については、図１等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0061】
上述した電力変換装置５１では、実施の形態１において説明した電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。
【0062】
筺体１１には、フィン５ｂを含む下部コア３ｂの形状に対応した凹部１３が形成されている。これにより、下部コア３ｂを含むコア３の位置決めが容易になり、電力変換装置５１の組立が容易になる。また、下部コア３ｂと筺体１１との接触面積が増えて、ＴＩＭ材を必ずしも介在させる必要がなくなる。
【0063】
さらに、コア３では、上部コア３ａと下部コア３ｂとが同じ形状となり、コア３を成型する金型を一つに絞ることも可能になる。また、２種類の部品を管理する必要がなくなり、低コスト化、生産性の向上を図ることができる。
【0064】
（第２例）
図１９に示すように、電力変換装置５１の第２例では、フィン５ｂを有する下部コア３ｂと筺体１１との間に、充填材２９が注入されている。充填材２９としては、たとえば、熱伝導樹脂またはポッティング材等がある。
図１９に示すように、電力変換装置５１の第２例では、フィン５ｂを有する下部コア３ｂと筺体１１との間に、充填材２９が注入されている。充填材２９としては、たとえば、熱伝導樹脂またはポッティング材等がある。
【0065】
電力変換装置５１の第２例では、筺体１１の凹部１３内に充填材２９を介在させて下部コア３ｂが嵌め込まれていることで、下部コア３ｂと筺体１１との接触熱抵抗を下げることができて、電力変換装置５１を効率よく冷却することができる。
【0066】
また、プリント基板３１と筺体１１との間に、たとえば、図１５に示すのと同様に、ＴＩＭ材１９ａを挟み込むようにしてもよく、プリント基板３１を効果的に冷却することができる。
【0067】
実施の形態３．
（第１例）
実施の形態３に係る電力変換装置の第１例について説明する。図２０に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、筺体１１から露出している。筺体１１には、凹部１３に加えて、筺体１１を貫通する開口部１５が形成されている。図２１に示すように、開口部１５の周囲には、段付き部１７が形成されている。
（第１例）
実施の形態３に係る電力変換装置の第１例について説明する。図２０に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、筺体１１から露出している。筺体１１には、凹部１３に加えて、筺体１１を貫通する開口部１５が形成されている。図２１に示すように、開口部１５の周囲には、段付き部１７が形成されている。
【0068】
図２２に示すように、コア３における上部コア３ａはＥ型であり、下部コア３ｂもＥ型である。下部コア３ｂには、段付き部１７に当接する、フィン５ｂが位置していない部分が設けられている。図２３および図２０に示すように、下部コア３ｂが段付き部１７に載置された状態で、フィン５ｂが、開口部１５から露出することになる。
【0069】
なお、これ以外の構成については、図１６等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0070】
上述した電力変換装置５１では、実施の形態１において説明した電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、筺体１１の開口部１５から露出している。これにより、コア３を強制的に空冷することが可能になり、コア３からの放熱をより効果的に行うことができる。
【0071】
また、コア３からの放熱性能が高められることで、同じ放熱性能であれば、コア３のサイズを小型化することができ、小型化が図られたトランスまたはリアクトルをパワーエレクトロニクス機器に搭載することが可能になる。さらに、筺体１１と下部コア３ｂとの間に、必ずしもＴＩＭ材を介在させる必要がなくなる。
【0072】
また、パワーエレクトロニクス機器において、搭載されている他の半導体部品等を冷却している冷却風を共有することができれば、パワーエレクトロニクス機器のさらなる小型化、低コスト化に寄与することができる。
【0073】
なお、コア３として、上部コア３ａも下部コア３ｂもＥ型である場合を例に挙げたが、図２４に示すように、上部コア３ａがＥ型であり、下部コア３ｂがＩ型であるコア３であってもよい。
【0074】
また、図２２および図２４に示されるコア３では、上部コア３ａのフィン５ａの数が４つであるのに対して、下部コア３ｂのフィン５ｂの数が３つである。このとき、上部コア３ａからの放熱量が、下部コア３ｂからの放熱量を上回る場合があることが想定される。さらに、下部コア３ｂが筺体１１の凹部１３に嵌め込まれた構造においても、上部コア３ａからの放熱量が、下部コア３ｂからの放熱量を上回る場合があることが想定される。
【0075】
上述した電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂを、筺体１１から露出させて強制的に空冷し、下部コア３ｂのフィン５ｂからの放熱を促進させることで、上部コア３ａからの放熱量と、下部コア３ｂからの放熱量とのバランスを図ることができる。
【0076】
なお、上部コア３ａのフィン５ａの枚数を含む形状と、下部コア３ｂのフィン５ｂの枚数を含む形状とを同じ形状にしてもよい。この場合においても、上部コア３ａからの放熱量と下部コア３ｂからの放熱量とのバランスに配慮した設計を行ったうえで実施することが望ましい。
【0077】
また、この場合には、コアを成型する際の金型を上部コア３ａと下部コア３ｂとで共通化することができる。また、２種類の部品を管理する必要がなくなり、低コスト化、生産性の向上を図ることができる。
【0078】
（第２例）
実施の形態３に係る電力変換装置の第２例について説明する。図２５に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に緩衝材２０が介在している。
実施の形態３に係る電力変換装置の第２例について説明する。図２５に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に緩衝材２０が介在している。
【0079】
図２６に示すように、開口部１５の周囲には、段付き部１７が形成されている。緩衝材２０は、その段付き部１７を覆い、さらに、開口部１５の内側に多少入り込んだ態様で配置されている。図２７に示すように、下部コア３ｂは、開口部１５の内側に多少入り込んだ態様で配置された緩衝材２０を、筺体１１と下部コア３ｂとで挟み込むように配置されている。
【0080】
なお、これ以外の構成については、図２０等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0081】
上述した電力変換装置５１では、第１例に係る電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。上述した電力変換装置５１では、コア３の下部コア３ｂを筺体１１の開口部１５に装着する際に、開口部１５の内側に多少入り込んだ態様で配置された緩衝材２０によって、下部コア３ｂが損傷を受けるのを阻止することができる。
【0082】
なお、緩衝材２０として、たとえば、ＴＩＭ材を適用した場合には、コア３から筺体１１への熱の伝導が促進されて、放熱に寄与することができる。また、緩衝材２０としては、ガスケットを適用することができる。さらに、Ｏリングに使用されるゴムまたは樹脂材料を、シート状にしたもの、ジョイントシート、テフロン（登録商標）のシート等も適用することができる。また、たとえば、図１５に示されているのと同様に、プリント基板３１と筺体１１との間にＴＩＭ材を介在させることで、プリント基板３１の冷却も図ることができる。
【0083】
実施の形態４．
（第１例）
実施の形態４に係る電力変換装置の第１例について説明する。図２８に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に冷却流路２１が形成されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。
（第１例）
実施の形態４に係る電力変換装置の第１例について説明する。図２８に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に冷却流路２１が形成されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。
【0084】
下部コア３ｂは、筺体１１の段付き部１７の上に封止材２７を介在させて配置されている。下部コア３ｂとしては、放熱を効果的に行うために、フィン５ｂを有する下部コア３ｂが配置されている。また、下部コア３ｂとしては、図２９に示すように、Ｅ型であってもよいし、図３０に示すように、Ｉ型であってもよい。コア３は、冷却流路２１を流れる冷却水によって直接冷却されることになる。封止材２７として、たとえば、ガスケットまたはＴＩＭ材を適用することができる。
【0085】
なお、これ以外の構成については、図１６等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0086】
上述した電力変換装置５１では、実施の形態１において説明した効果に加えて、次のような効果が得られる。コア３で発生する熱は、下部コア３ｂのフィン５ｂを経て、冷却流路２１を流れる冷却水に直接放熱される。これにより、高い放熱能力を得ることができる。また、このことにより、同じ放熱性能であれば、コア３のサイズをさらに小型化することができ、小型化が図られたトランスまたはリアクトルをパワーエレクトロニクス機器に搭載することが可能になる。
【0087】
また、パワーエレクトロニクス機器において、搭載されている他の半導体部品等を冷却している冷却水を共有することができれば、パワーエレクトロニクス機器のさらなる小型化、低コスト化に寄与することができる。さらに、コア３を直接冷却することができることで、筺体１１の周辺に配置された他の冷却環境を利用した放熱も可能となって、パワーエレクトロニクス機器のさらなる小型化、低コスト化に寄与することができる。
【0088】
なお、冷却流路２１には冷却水を流す場合について説明したが、冷却水に限られず、冷却油または不凍液を添加した液体を流すようにしてもよい。また、エアコン等に使用する冷媒を流すようにしてもよい。
【0089】
（第２例）
実施の形態４に係る電力変換装置の第２例について説明する。図３１および図３２に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に形成された冷却流路２１に加えて、スイッチング素子５３およびダイオード５５のそれぞれの直下にも、冷却流路２１が配置されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。冷却流路２１は、冷却装置６１に繋がっている。
実施の形態４に係る電力変換装置の第２例について説明する。図３１および図３２に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に形成された冷却流路２１に加えて、スイッチング素子５３およびダイオード５５のそれぞれの直下にも、冷却流路２１が配置されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。冷却流路２１は、冷却装置６１に繋がっている。
【0090】
なお、これ以外の構成ついては、図１０等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0091】
上述した電力変換装置５１では、第１例に係る電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。筺体１１には、コア３を冷却する冷却流路２１に加えて、スイッチング素子５３およびダイオード５５を冷却する冷却流路２１が配置されて、冷却流路２１に冷却水が流される。これにより、スイッチング素子５３、ダイオード５５およびコア３から発生した熱を、筺体１１から効率的に放熱させることができる。
【0092】
また、その放熱に関して、コア３の熱伝導率、筺体１１等の熱伝導率に基づいて、定量的な放熱設計を行うことができる。特に、コア３を定量的に熱設計することができることで、コア３に求められるサイズを必要最小限まで小型化することができる。
【0093】
なお、冷却流路２１には冷却水を流す場合について説明したが、冷却水に限られず、冷却油または不凍液を添加した液体を流すようにしてもよい。また、エアコン等に使用する冷媒を流すようにしてもよい。冷媒を使用する場合には、冷媒の漏れに配慮し、たとえば、ガスケット等の封止材２７と下部コア３ｂとの密着性に構造的な強度を確保して使用する必要がある。
【0094】
封止材２７として、ガスケットの他に、たとえば、Ｏリングに使用されるゴムまたは樹脂材料を、シート状にしたもの、ジョイントシート、テフロンシート等も適用することができる。
【0095】
また、上述した電力変換装置５１では、冷却水によって、最初にコア３が冷却され、次に、スイッチング素子５３等が冷却される場合の他に、スイッチング素子５３の直下を流れる冷却水の温度上昇を考慮したうえで、最初にスイッチング素子５３が冷却され、次に、コア３が冷却されるように冷却水を流してもよい。
【0096】
なお、たとえば、図１５に示されているのと同様に、プリント基板３１と筺体１１との間にＴＩＭ材を介在させることで、プリント基板３１の冷却も図ることができる。
【0097】
実施の形態５．
（第１例）
実施の形態５に係る電力変換装置の第１例について説明する。図３３に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、筺体１１の開口部１５から露出している。図３４または図３５に示すように、フィン５ｂの表面には、防食用の処理が施された防食処理部７ｂが形成されている。
（第１例）
実施の形態５に係る電力変換装置の第１例について説明する。図３３に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、筺体１１の開口部１５から露出している。図３４または図３５に示すように、フィン５ｂの表面には、防食用の処理が施された防食処理部７ｂが形成されている。
【0098】
なお、これ以外の構成については、図２０等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0099】
下部コア３ｂに防食処理部７ｂを形成する際に、たとえば、ニッケルメッキ等の導電性材料によって、表面処理を行う場合には、磁界によって誘導電流または渦電流が流れることになる。このため、磁界に交差する方向で下部コア３ｂの全周囲にわたって表面処理を行わないことが重要である。
【0100】
コアの表面にできる限り表面処理を施す場合であっても、上部コア３ａと下部コア３ｂとが接触する部分については、表面処理を行わないようにする実装設計する必要がある。図３４に示すように、脚部３ａａと脚部３ｂｂとが互いに接触する部分については、表面処理を行わないようにする。図３５に示すように、脚部３ａａと下部コア３ｂとが互いに接触する部分についても、表面処理を行わないようにする。
【0101】
また、導電性材料によってコア３に防食処理部を形成する場合には、防食処理部は、最大、トランス巻線１巻分に相当するため、トランス巻線比に対応した電圧が、防食処理部の端に生じることになる。このため、防食処理部の電圧が、コア３の表面絶縁電圧以下の電圧となるように、防食処理部を形成しない未処理部分を配置しておく必要がある。
【0102】
上述した電力変換装置５１では、実施の形態３において説明した電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。下部コア３ｂのフィン５ｂに防食処理部７ｂを形成することで、たとえば、腐食性のガス等の腐食性物質の混入に対して、高い耐性を有することができる。また、防食処理部７ｂによって、下部コア３ｂに対する衝撃による損傷が抑制されることで、コア３の取り扱いが容易になる。
【0103】
（第２例）
実施の形態５に係る電力変換装置の第２例について説明する。図３６に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に冷却流路２１が形成されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。フィン５ｂの表面には、防食用の処理が施された防食処理部７ｂが形成されている。防食処理部７ｂは、防食処理部７ｂの電圧が、コア３の表面絶縁電圧以下の電圧となるように、冷却流路２１の冷却水に触れる部分にだけ形成されている。
実施の形態５に係る電力変換装置の第２例について説明する。図３６に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂと筺体１１との間に冷却流路２１が形成されている。冷却流路２１には、たとえば、冷却水が流される。フィン５ｂの表面には、防食用の処理が施された防食処理部７ｂが形成されている。防食処理部７ｂは、防食処理部７ｂの電圧が、コア３の表面絶縁電圧以下の電圧となるように、冷却流路２１の冷却水に触れる部分にだけ形成されている。
【0104】
なお、これ以外の構成については、図２８等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0105】
上述した電力変換装置５１では、実施の形態４において説明した電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。下部コア３ｂのフィン５ｂに防食処理部７ｂを形成することで、たとえば、冷却水に混入した腐食性物質に対して、高い耐性を有することができる。また、防食処理部７ｂによって、下部コア３ｂに対する衝撃による損傷が抑制されることで、コア３の取り扱いが容易になる。さらに、冷却流路２１の部分のチッピング等が少なくなり、コア３の冷却構造１を備えた電力変換装置５１の耐久性を向上させることができる。
【0106】
なお、第１例および第２例において、たとえば、図１５に示されているのと同様に、プリント基板３１と筺体１１との間にＴＩＭ材を介在させることで、プリント基板３１の冷却も図ることができる。
【0107】
実施の形態６．
実施の形態６では、筺体として、下部コアが取り付けられる下部筺体と、上部コアが取り付けられる上部筺体とを備えた電力変換装置について説明する。
実施の形態６では、筺体として、下部コアが取り付けられる下部筺体と、上部コアが取り付けられる上部筺体とを備えた電力変換装置について説明する。
【0108】
（第１例）
電力変換装置の第１例について説明する。図３７に示すように、コアの冷却構造１を備えた電力変換装置５１では、筺体１１として、下部筺体１１ａと上部筺体１１ｂとを備えている。下部筺体１１ａと上部筺体１１ｂとは、プリント基板３１およびコア３を挟み込むように配置されている。コア３として、フィンが形成されていないコア３が適用されている。
電力変換装置の第１例について説明する。図３７に示すように、コアの冷却構造１を備えた電力変換装置５１では、筺体１１として、下部筺体１１ａと上部筺体１１ｂとを備えている。下部筺体１１ａと上部筺体１１ｂとは、プリント基板３１およびコア３を挟み込むように配置されている。コア３として、フィンが形成されていないコア３が適用されている。
【0109】
下部筺体１１ａに下部コア３ｂが取り付けられている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａにＴＩＭ材１９ａを介在させて嵌め込まれている。上部筺体１１ｂに、上部コア３ａが取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂにＴＩＭ材１９ｂを介在させて嵌め込まれている。
【0110】
なお、これ以外の構成については、図２等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0111】
（第２例）
電力変換装置の第２例について説明する。図３８に示すように、電力変換装置５１では、下部筺体１１ａに、下部コア３ｂが取り付けられている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに充填剤２９ａを介在させて嵌め込まれている。上部筺体１１ｂに、上部コア３ａが取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂに充填剤２９ｂを介在させて嵌め込まれている。
電力変換装置の第２例について説明する。図３８に示すように、電力変換装置５１では、下部筺体１１ａに、下部コア３ｂが取り付けられている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに充填剤２９ａを介在させて嵌め込まれている。上部筺体１１ｂに、上部コア３ａが取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂに充填剤２９ｂを介在させて嵌め込まれている。
【0112】
なお、これ以外の構成については、図３７に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0113】
（第３例）
電力変換装置の第３例について説明する。図３９に示すように、電力変換装置５１では、上部コア３ａにはフィン５ａが形成されている。下部コア３ｂには、フィン５ｂが形成されている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに取り付けられている。
電力変換装置の第３例について説明する。図３９に示すように、電力変換装置５１では、上部コア３ａにはフィン５ａが形成されている。下部コア３ｂには、フィン５ｂが形成されている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに取り付けられている。
【0114】
下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに嵌め込まれている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂに嵌め込まれている。なお、これ以外の構成については、図１６等に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0115】
（第４例）
電力変換装置の第４例について説明する。図４０に示すように、電力変換装置５１では、下部筺体１１ａに、下部コア３ｂが取り付けられている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに充填剤２９ａを介在させて嵌め込まれている。上部筺体１１ｂに、上部コア３ａが取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂに充填剤２９ｂを介在させて嵌め込まれている。
電力変換装置の第４例について説明する。図４０に示すように、電力変換装置５１では、下部筺体１１ａに、下部コア３ｂが取り付けられている。下部コア３ｂは、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに充填剤２９ａを介在させて嵌め込まれている。上部筺体１１ｂに、上部コア３ａが取り付けられている。上部コア３ａは、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂに充填剤２９ｂを介在させて嵌め込まれている。
【0116】
なお、これ以外の構成については、図３９に示す電力変換装置５１等の構成と同様なので、同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0117】
第１例～第４例に係る電力変換装置５１のそれぞれでは、コア３は、上部コア３ａと下部コア３ｂを備え、筺体１１は、上部筺体１１ｂと下部筺体１１ａとを備えている。下部コア３ｂが下部筺体１１ａに取り付けられている。上部コア３ａが上部筺体１１ｂに取り付けられている。
【0118】
これにより、上部コア３ａからの放熱量と、下部コア３ｂからの放熱量とが、同じ放熱量になるように設計することが可能になる。このため、放熱設計が簡単化されて、両者の放熱量の差がより少なくなるように冷却することが可能になる。その結果、トランスのコア３のさらなる小型化を図ることができる。また、コア３としての性能を安定させやすくすることができる。
【0119】
次に、電力変換装置のさらに他の例として、空冷または水冷による冷却構造を備えた電力変換装置のバリエーションについて説明する。
【0120】
（第５例）
電力変換装置の第５例について説明する。図４１に示すように、上部筺体１１ｂには、空冷フィン２３ｂが取り付けられている。下部筺体１１ａには、空冷フィン２３ａが取り付けられている。なお、これ以外の構成については、図３７に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
電力変換装置の第５例について説明する。図４１に示すように、上部筺体１１ｂには、空冷フィン２３ｂが取り付けられている。下部筺体１１ａには、空冷フィン２３ａが取り付けられている。なお、これ以外の構成については、図３７に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0121】
【0122】
（第６例）
電力変換装置の第６例について説明する。図４２に示すように、上部筺体１１ｂには、水冷フィン２５ｂが取り付けられている。下部筺体１１ａには、水冷フィン２５ａが取り付けられている。水冷フィン２５ｂには、冷却流路２６ｂが設けられている。水冷フィン２５ａには、冷却流路２６ａが設けられている。
電力変換装置の第６例について説明する。図４２に示すように、上部筺体１１ｂには、水冷フィン２５ｂが取り付けられている。下部筺体１１ａには、水冷フィン２５ａが取り付けられている。水冷フィン２５ｂには、冷却流路２６ｂが設けられている。水冷フィン２５ａには、冷却流路２６ａが設けられている。
【0123】
なお、これ以外の構成については、図３７に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。上述した水冷フィン２５ａ、２５ｂは、図３７に示す電力変換装置５１の他に、図３８～図４０のそれぞれに示される電力変換装置５１にも適用することができる。
【0124】
（第７例）
電力変換装置の第７例について説明する。図４３に示すように、上部筺体１１ｂには、冷却流路２１ｂが形成されている。下部筺体１１ａには、冷却流路２１ａが形成されている。なお、これ以外の構成については、図３８に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
電力変換装置の第７例について説明する。図４３に示すように、上部筺体１１ｂには、冷却流路２１ｂが形成されている。下部筺体１１ａには、冷却流路２１ａが形成されている。なお、これ以外の構成については、図３８に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0125】
（第８例）
電力変換装置の第８例について説明する。図４４に示すように、上部筺体１１ｂには、冷却流路２１ｂが形成されている。下部筺体１１ａには、冷却流路２１ａが形成されている。なお、これ以外の構成については、図４０に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
電力変換装置の第８例について説明する。図４４に示すように、上部筺体１１ｂには、冷却流路２１ｂが形成されている。下部筺体１１ａには、冷却流路２１ａが形成されている。なお、これ以外の構成については、図４０に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0126】
（第９例）
電力変換装置の第９例について説明する。図４５に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂが、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに、封止材２７ａを介在させて嵌め込まれている。下部コア３ｂと下部筺体１１ａとの間に冷却流路２１ａが形成されている。下部筺体１１ａには、さらに、冷却流路２１ａが形成されている。
電力変換装置の第９例について説明する。図４５に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂが、下部筺体１１ａに形成された凹部１３ａに、封止材２７ａを介在させて嵌め込まれている。下部コア３ｂと下部筺体１１ａとの間に冷却流路２１ａが形成されている。下部筺体１１ａには、さらに、冷却流路２１ａが形成されている。
【0127】
上部コア３ａが、上部筺体１１ｂに形成された凹部１３ｂに、封止材２７ｂを介在させて嵌め込まれている。上部コア３ａと上部筺体１１ｂとの間に冷却流路２１ｂが形成されている。冷却流路２１ａ、２１ｂには、たとえば、冷却水が流される。なお、これ以外の構成については、図２２に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0128】
（第１０例）
電力変換装置の第１０例について説明する。図４６に示すように、電力変換装置５１では、図４６に示すように、下部コア３ｂのフィン５ｂの表面に防食処理部７ｂが形成されている。防食処理部７ｂは、冷却流路２１ａを流れる冷却水に接触するフィン５ｂの部分に形成されている。
電力変換装置の第１０例について説明する。図４６に示すように、電力変換装置５１では、図４６に示すように、下部コア３ｂのフィン５ｂの表面に防食処理部７ｂが形成されている。防食処理部７ｂは、冷却流路２１ａを流れる冷却水に接触するフィン５ｂの部分に形成されている。
【0129】
上部コア３ａのフィン５ａの表面に防食処理部７ａが形成されている。防食処理部７ａは、冷却流路２１ｂを流れる冷却水に接触するフィン５ａの部分に形成されている。なお、これ以外の構成については、図４５に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0130】
空冷または水冷による冷却構造を備えた電力変換装置のバリエーションとして説明した第５例～第１０例に係る電力変換装置では、実施の形態１～６において説明した対応する電力変換装置５１による効果と同様の効果を得ることができる。
【0131】
また、上述した電力変換装置５１のバリエーションでは、冷却を効率よく行い、たとえば、ＴＩＭ材を充填材とするなどして筺体１１の横方向への熱抵抗を下げて、筺体１１のサイズをできる限り小さくすることで、冷却構造を備えた電力変換装置５１の小型化を図っている。
【0132】
さらに、コア３の熱設計温度によっては、充填材としてのＴＩＭ材を用いずに、たとえば、シートまたはグリス等の簡便なＴＩＭ材を用いるようにしてもよい。また、図１１に示されるように、さらに、コア３（下部コア３ｂ）の近傍の筺体１１の部分に冷却流路を設けるようにしてもよい。
【0133】
すでに述べているように、冷却流路２１には、冷却水に限られず、冷却油または不凍液を添加した液体を流すようにしてもよい。また、エアコン等に使用する冷媒を流すようにしてもよい。また、たとえば、図１５に示されているのと同様に、プリント基板３１と筺体１１との間にＴＩＭ材を介在させることで、プリント基板３１の冷却も図ることができる。
【0134】
実施の形態７．
（第１例）
実施の形態７に係る電力変換装置の第１例について説明する。図４７に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂが、封止材２７ａを介在させて下部筺体１１ａに取り付けられている。下部コア３ｂのフィン５ｂが、下部筺体１１ａから露出している。下部筺体１１ａには、凹部１３ａに加えて、下部筺体１１ａを貫通する開口部１５ａが形成されている。フィン５ｂは、開口部１５ａから露出している。下部筺体１１ａには、空冷フィン２３ａが設けられている。
（第１例）
実施の形態７に係る電力変換装置の第１例について説明する。図４７に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂが、封止材２７ａを介在させて下部筺体１１ａに取り付けられている。下部コア３ｂのフィン５ｂが、下部筺体１１ａから露出している。下部筺体１１ａには、凹部１３ａに加えて、下部筺体１１ａを貫通する開口部１５ａが形成されている。フィン５ｂは、開口部１５ａから露出している。下部筺体１１ａには、空冷フィン２３ａが設けられている。
【0135】
上部コア３ａが、封止材２７ｂを介在させて上部筺体１１ｂに取り付けられている。上部コア３ａのフィン５ａが、上部筺体１１ｂから露出している。上部コア３ａには、凹部１３ｂに加えて、上部筺体１１ｂを貫通する開口部１５ｂが形成されている。フィン５ａは、開口部１５ｂから露出している。なお、これ以外の構成については、図２５等に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0136】
上述した電力変換装置５１では、上部コア３ａのフィン５ａと下部コア３ｂのフィン５ｂとの双方が、筺体１１から露出している。これにより、コア３の冷却において、分割された上部コア３ａと下部コア３ｂとを、同程度に冷却することができ、コア３（トランス）の小型化をさらに図ることができる。また、コア３として、特性が安定した領域で使用することができる。なお、上述した電力変換装置５１では、上部筺体１１ｂにも空冷フィンを設けるようにしてもよい。
【0137】
（第２例）
実施の形態７に係る電力変換装置の第２例について説明する。図４８に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、下部筺体１１ａから露出している。露出したフィン５ｂの表面には、防食処理部７ａが形成されている。上部コア３ａのフィン５ａが、上部筺体１１ｂから露出している。露出したフィン５ａの表面には、防食処理部７ｂが形成されている。
実施の形態７に係る電力変換装置の第２例について説明する。図４８に示すように、電力変換装置５１では、下部コア３ｂのフィン５ｂが、下部筺体１１ａから露出している。露出したフィン５ｂの表面には、防食処理部７ａが形成されている。上部コア３ａのフィン５ａが、上部筺体１１ｂから露出している。露出したフィン５ａの表面には、防食処理部７ｂが形成されている。
【0138】
なお、これ以外の構成については、図４７に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0139】
上述した電力変換装置５１では、第１例に係る電力変換装置５１による効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、露出したフィン５ａ、５ｂのそれぞれの表面には、防食処理部７ａ、７ｂが形成されている。これにより、たとえば、腐食性ガスが発生するおそれの環境下においても強い耐性を有することができる。
【0140】
また、第１例および第２例では、すでに述べたように、たとえば、図１５に示されているのと同様に、プリント基板３１と筺体１１との間にＴＩＭ材を介在させることで、プリント基板３１の冷却も図ることができる。
【0141】
（第３例）
実施の形態７に係る電力変換装置の第３例について説明する。第３例に係る電力変換装置では、下方に向かって延びる空冷フィン２３ａの長さが、第１例に係る電力変換装置における空冷フィン２３ａの長さと異なる。図４９に示すように、第３例に係る電力変換装置５１における下部筺体１１ａでは、空冷フィン２３ａは、フィン５ｂの下端よりも上方に位置するように形成されている。
実施の形態７に係る電力変換装置の第３例について説明する。第３例に係る電力変換装置では、下方に向かって延びる空冷フィン２３ａの長さが、第１例に係る電力変換装置における空冷フィン２３ａの長さと異なる。図４９に示すように、第３例に係る電力変換装置５１における下部筺体１１ａでは、空冷フィン２３ａは、フィン５ｂの下端よりも上方に位置するように形成されている。
【0142】
なお、これ以外の構成については、図４７に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0143】
上述した電力変換装置５１では、空冷フィン２３ａがフィン５ｂの下端よりも上方に位置することで、冷却効果に加えて電力変換装置５１の小型化を図ることができる。
【0144】
（第４例）
実施の形態７に係る電力変換装置の第４例について説明する。第４例に係る電力変換装置では、下方に向かって延びる空冷フィン２３ａの長さが、第２例に係る電力変換装置における空冷フィン２３ａの長さと異なる。図５０に示すように、第４例に係る電力変換装置５１における下部筺体１１ａでは、空冷フィン２３ａは、フィン５ｂの下端よりも上方に位置するように形成されている。
実施の形態７に係る電力変換装置の第４例について説明する。第４例に係る電力変換装置では、下方に向かって延びる空冷フィン２３ａの長さが、第２例に係る電力変換装置における空冷フィン２３ａの長さと異なる。図５０に示すように、第４例に係る電力変換装置５１における下部筺体１１ａでは、空冷フィン２３ａは、フィン５ｂの下端よりも上方に位置するように形成されている。
【0145】
なお、これ以外の構成については、図４８に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0146】
上述した電力変換装置５１では、空冷フィン２３ａがフィン５ｂの下端よりも上方に位置することで、冷却効果に加えて電力変換装置５１の小型化を図ることができる。
【0147】
実施の形態８．
実施の形態８に係る電力変換装置５１について説明する。図５１に示すように、コア３は、上部コア３ａと下部コア３ｂとを備えている。上部コア３ａは、アルファベットの「Ｉ」の形状を有するＩ型である。下部コア３ｂは、アルファベットの「Ｅ」の形状を有するＥ型である。Ｅ型の下部コア３ｂは、３つの脚部３ｂｂを有する。
実施の形態８に係る電力変換装置５１について説明する。図５１に示すように、コア３は、上部コア３ａと下部コア３ｂとを備えている。上部コア３ａは、アルファベットの「Ｉ」の形状を有するＩ型である。下部コア３ｂは、アルファベットの「Ｅ」の形状を有するＥ型である。Ｅ型の下部コア３ｂは、３つの脚部３ｂｂを有する。
【0148】
プリント基板３１には、脚部３ｂｂに対応する貫通穴３１ａが形成されている。上部コア３ａと下部コア３ｂとは、脚部３ｂｂを貫通穴３１ａに挿通させて、プリント基板３１を挟み込む態様で対向するように配置される。なお、これ以外に構成については、図１～図３等に示す電力変換装置５１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【0149】
上述した電力変換装置５１では、Ｉ型の上部コア３ａには、フィン５ａが形成されている。これにより、上部コア３ａの熱は、フィン５ａによって放熱される。下部コア３ｂは、筺体１１（図２等参照）へ接触している。また、下部コア３ｂは、ＴＩＭ材１９（図２等参照）を介して筺体１１へ嵌め込まれている。これにより、下部コア３ｂの熱は、筺体１１によって放熱される。その結果、コア３の熱が効率的に放熱されて、コア３を冷却することができる。
【0150】
また、コア３における上部コア３ａでは、フィン５ａは、磁路に沿うように一方向に延在している。これにより、実施の形態１等において説明したように、フィン５ａは磁路が形成されるコアとしての断面積を確保することができ、たとえば、トランスまたはリアクトルとして、安定した特性を得ることができる。
【0151】
上述した電力変換装置５１では、さらに、生産性を大幅に向上させることができる。このことについて説明する。
【0152】
一般的に、コアは、ダストコアまたはフェライトコア等の数１００μｍ以下の粒状の素材を所望の形状に押し固め、焼結することによって形成される。このため、コアの生産性は比較的良いとされる。
【0153】
上述したように、Ｉ型の上部コア３ａは、一方向に延在し、一方向と交差する他の方向に沿った第１断面形状としての断面形状は、一方向に延在する上部コア３ａの全長にわたり同一形状である。また、Ｅ型の下部コア３ｂは、他の方向に延在し、一方向に沿った第２断面形状としての断面形状は、他の方向に延在する下部コア３ｂの全長にわたり同一形状である。なお、同一形状とは、幾何学的（数学的）に同一であることを意図するものではなく、たとえば、製造上の誤差等を含む。
【0154】
このような形状により、上部コア３ａおよび下部コアのそれぞれは、一つの方向に沿って材料を圧縮する圧縮成形による製造が可能となる。また、一つの方向に沿って材料を押し出しする押出成形による製造が可能となる。
【0155】
圧縮成形による製造方法について説明する。まず、上部コアを成形する金型（図示せず）と下部コアを成形する金型（図示せず）とに、粒状の素材を充填する。次に、図５２に示すように、上部コアとなる金型内に充填された粒状の素材を、矢印Ｙ１に示す方向に圧縮することによって、上部コア３ａが成形される。また、図５３に示すように、下部コアとなる金型内に充填された粒状の素材を、矢印Ｙ２に示す方向に圧縮することによって、下部コア３ｂが成形される。その後、成形された上部コア３ａと下部コア３ｂとを焼き込むことで、上部コア３ａと下部コア３ｂとが完成する。
【0156】
次に、押出成形による製造方法ついて説明する。まず、粒状の素材を上部コアとなる成形体を成形する押出型（図示せず）に充填する。また、粒状の素材を下部コアとなる成形体を成形する押出型（図示せず）に充填する。次に、圧力を付与しながらそれぞれの押出型から成形体を押し出す（矢印Ｙ１：図５４参照、矢印Ｙ２：図５５参照）。
【0157】
これにより、図５４に示すように、押出方向と交差する方向の断面形状が全長にわたって同じ形状の、上部コア３ａとなるＩ型の成形体２ａが形成される。また、図５５に示すように、押出方向と交差する方向の断面形状が全長にわたって同じ形状の、下部コア３ｂとなるＥ型の成形体２ｂが形成される。
【0158】
次に、図５４に示すように、Ｉ型の成形体２ａを所望の長さＬに切断することによって、上部コア３ａが形成される。また、図５５に示すように、Ｅ型の成形体２ｂを所望の長さＬに切断することによって、下部コア３ｂが形成される。その後、所望の長さＬにそれぞれ切断された上部コア３ａと下部コア３ｂとを焼き込むことで、上部コア３ａと下部コア３ｂとが完成する。
【0159】
圧縮成形による製造方法では、金型内に充填された素材を一つの方向に圧縮することによって、上部コア３ａと下部コア３ｂとを形成することができ、生産性が向上し、コア３の生産コストを低減することができる。
【0160】
押出成形による製造方法では、押出型に充填された素材を一つの方向に押し出すことで、複数の上部コアとなる成形体を連続的に形成することができる。また、複数の下部コアとなる成形体を連続的に形成することができる。これにより、生産性を大幅に向上させることができる。
【0161】
また、成形体を切断する長さを変えることで、仕様の異なる上部コアまたは下部コアにも適用することができる。これにより、押出型の共用化も図ることができ、生産設備への投資も抑えることが可能になる。
【0162】
さらに、このような圧縮成形による製造方法または押出成形による製造方法を適用することで、熟練した技能を要することなく、形状精度の高い上部コア３ａと下部コア３ｂとを比較的容易に製造することができる。その結果、コストを増大させることなくコア３の品質を均一に、かつ安定に保つことができる。
【0163】
なお、圧縮成形による製造方法または押出成形による製造方法において必要とされるフィン５ａの取り出しやすさ（抜き勾配）については、図６について説明したとおりである。また、実施の形態１等において説明したコア３については、２つの方向からの圧縮によって容易に製造することができる。
【0164】
たとえば、図３に示された上部コア３ａを製造する場合には、図５６に示すように、矢印Ｙ３に示す方向と矢印Ｙ４に示す方向とに圧縮することで製造することができる。矢印Ｙ３に示す方向は、フィン５ａが延在する方向と交差する方向であり、フィン５ａを圧縮成形する方向である。矢印Ｙ４に示す方向は、脚部３ａａを有する上部コア３ａが延在する方向である。
【0165】
（電力変換装置の適用例）
ここでは、実施の形態７における第１例または第２例に係る電力変換装置を適用したパワーエレクトロニクス機器の一例について説明する。
ここでは、実施の形態７における第１例または第２例に係る電力変換装置を適用したパワーエレクトロニクス機器の一例について説明する。
【0166】
図５７に示すように、電力変換装置５１を搭載したパワーエレクトロニクス機器７１が、車輪７７を有する走行機器７３に取り付けられている。電力変換装置５１のコア３のフィン５ａ、フィン５ｂ（図４７～図５０参照）と空冷フィン２３ａとが露出している。パワーエレクトロニクス機器７１の周辺には、風路用ガイド７５ａ、７５ｂが配置されている。走行機器７３が走行（右向き矢印参照）する際に、風路用ガイド７５ａ、７５ｂによって、フィン５ａ、５ｂおよび空冷フィン２３ａに空気（左向き矢印参照）が導かれることになる。
【0167】
上述したパワーエレクトロニクス機器７１が取り付けられた走行機器７３では、風路用ガイド７５ａと走行機器７３との間のパワーエレクトロニクス機器７１が配置されている領域の断面積が、風路用ガイド７５ａの入り口側および出口側の断面積と比べて小さい。
【0168】
このため、パワーエレクトロニクス機器７１が配置されている領域を流れる空気の速度が、風路用ガイド７５ａの入り口側および出口側のそれぞれの領域を流れる空気の速度よりも速くなる。これにより、パワーエレクトロニクス機器７１が配置されている領域が負圧となって、空気が吸い込まれやすくなり、電力変換装置５１が効果的に冷却されることになる。
【0169】
なお、パワーエレクトロニクス機器７１の走行機器７３への取り付け態様として、風路用ガイド７５ａ等を設けずに、パワーエレクトロニクス機器７１の全体を露出させる取り付け態様も可能である。ただ、この場合には、走行時に巻き上げる土埃または砂埃、さらには、雨水等からパワーエレクトロニクス機器７１を防護するラビリンス構造（図示せず）を採用することが望ましいが、コストを要することになる。コスト削減の観点からでは、風路用ガイド７５ａ等を設けて負圧によって空気を送り込むことが望ましい。
【0170】
また、風路用ガイド７５ａ等の配置構造としては、走行機器７３の双方向の動きに対して同じ冷却効果が得られるように、吸込み口の形状と吐き出し口の形状とを同じ形状にすることが望ましい。
【0171】
なお、各実施の形態において説明した冷却構造を適用した電力変換装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。
【0172】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本開示は上記で説明した範囲ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0173】
本発明は、磁気回路部品としてのコアを適用した電力変換装置に有効に利用される。
【符号の説明】
【0174】
１ コアの冷却構造、２ａ、２ｂ 成形体、３ コア、３ａ 上部コア、３ａａ 脚部、５ａ フィン、７ａ 防食処理部、３ｂ 下部コア、３ｂｂ 脚部、５ｂ フィン、７ｂ 防食処理部、１１ 筺体、１３ 凹部、１５ 開口部、１７ 段付き部、１９ ＴＩＭ材、２０ 緩衝材、２１ 冷却流路、２３ 空冷フィン、２７ 封止材、２９ 充填材、１１ａ 下側筺体、１１ｂ 上側筺体、１３ａ 凹部、１５ａ 開口部、１９ａ ＴＩＭ材、２１ａ 冷却流路、２３ａ 空冷フィン、２５ａ 水冷フィン、２６ａ 冷却流路、２７ａ 封止材、２９ａ 充填材、１３ｂ 凹部、１５ｂ 開口部、１９ｂ ＴＩＭ材、２１ｂ 冷却流路、２３ｂ 空冷フィン、２５ｂ 水冷フィン、２６ｂ 冷却流路、２７ｂ 封止材、２９ｂ 充填材、３１ プリント基板、３１ａ 貫通穴、３３ 配線パターン、３３ａ 配線パターン、３３ｂ 配線パターン、４１ 支柱、５１ 電力変換装置、５３ スイッチング素子、５５ ダイオード、５７ トランス、６１ 水冷装置、６３ 冷却器、６５ 圧縮機、６６ 放熱部、６７ 減圧部、６９ 回収部、７１ パワーエレクトロニクス機器、７３ 走行機器、７５ 風路用ガイド、７７ 車輪、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４ 矢印。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】