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公開番号2024164408
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023079859
出願日2023-05-15
発明の名称電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20241120BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】部品点数を削減しつつ、小型化及び低コスト化し、生産性を向上させた電力変換装置を得ること。
【解決手段】磁気回路を形成するトランスコア、及びトランスコアに巻回されたトランス巻回部を設けた複数のトランスコイルを有したトランスと、磁気回路を形成するリアクトルコア、及びリアクトルコアに巻回されたリアクトル巻回部を設けた単数又は複数のリアクトルコイルを有したリアクトルと、を備え、トランス巻回部及びリアクトル巻回部のそれぞれは、平面上を湾曲した板状に形成され、一つのトランスコイルと一つのリアクトルコイルとは、並べて配置されて、一体化部により電気的及び機械的に結合された一体コイル部材とされている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
磁気回路を形成するトランスコア、及び前記トランスコアに巻回されたトランス巻回部を設けた複数のトランスコイルを有したトランスと、
磁気回路を形成するリアクトルコア、及び前記リアクトルコアに巻回されたリアクトル巻回部を設けた単数又は複数のリアクトルコイルを有したリアクトルと、を備え、
前記トランス巻回部及び前記リアクトル巻回部のそれぞれは、平面上を湾曲した板状に形成され、
一つの前記トランスコイルと一つの前記リアクトルコイルとは、並べて配置されて、一体化部により電気的及び機械的に結合された一体コイル部材とされている電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記一体コイル部材の厚みは、前記トランスコイルの側及び前記リアクトルコイルの側の双方の部分で同一である請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記一体コイル部材は、一枚の板金からなる請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記一体コイル部材における、前記トランス巻回部の板状の導体幅と前記リアクトル巻回部の板状の導体幅とが異なっている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記トランス及び前記リアクトルを冷却する冷却面を有した筐体を備え、
前記一体コイル部材は、平板からなり、
前記一体コイル部材が、前記冷却面に熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記トランス及び前記リアクトルを冷却する冷却面を有した筐体を備え、
前記トランスコアの底面及び前記リアクトルコアの底面が、同一平面からなる前記冷却面に熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記トランス及び前記リアクトルを冷却する冷却面を有した筐体を備え、
前記一体コイル部材は、前記一体化部に折り曲げ部を有した一枚の板金からなり、
前記一体コイル部材の前記トランス巻回部及び前記リアクトル巻回部の部分は、前記冷却面に平行に配置され、前記一体コイル部材の前記トランス巻回部は、前記一体コイル部材の前記リアクトル巻回部よりも前記冷却面から離間して配置され、
前記一体コイル部材の前記トランス巻回部と前記冷却面との間に、別の前記トランス巻回部が配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記一体コイル部材の前記リアクトル巻回部及び前記別のトランス巻回部は、放熱部材を介して、前記冷却面に熱的に接続されている請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記トランスコイルは、高電圧側のコイルと低電圧側のコイルとを有し、
前記低電圧側のコイルは、前記高電圧側のコイルよりも大きい電流が流れ、
前記一体コイル部材の前記トランスコイルの部分は、前記低電圧側のコイルである請求項１又は７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記トランスコイルは、複数の高電圧側のコイルと、複数の低電圧側のコイルと、を有し、
前記低電圧側のコイルは、前記高電圧側のコイルよりも大きい電流が流れ、
前記トランス巻回部が巻回された前記トランスコアの部分の延出した方向に沿って、前記低電圧側のコイルと前記高電圧側のコイルとが交互に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、電力変換装置に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の自動車を取りまく環境規制及び技術の進歩により、さまざまな車格において電気自動車又はハイブリット自動車が開発され、普及が進んでいる。ハイブリッド自動車又は電気自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動化車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、入力電流を直流から交流、交流から直流、又は入力電圧を異なる電圧に変換する装置である。電動化車両に搭載される電力変換装置として、具体的には、商用の交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリに充電する充電器、高電圧バッテリの直流電力を異なる電圧の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、高電圧バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータ等が挙げられる。
【０００３】
ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、高電圧のリチウムイオンバッテリから低電圧の鉛バッテリを充電するために電動化車両に搭載されている。高電圧から周囲を保護するため、高電圧のリチウムイオンバッテリはシャーシ及び低電圧系統からは絶縁されている。ＤＣ／ＤＣコンバータにおいても、一般的にはトランスにより、高電圧の入力側と低電圧の出力側との絶縁が必要となる。ＤＣ／ＤＣコンバータでは、直流の入力電圧を半導体素子等でスイッチングし、交流等の信号に変換してトランスの一次側に入力する。トランスの二次側の出力は、半導体素子等で整流し、平滑リアクトルにて平滑化した後、直流の出力電圧としてＤＣ／ＤＣコンバータから出力される。
【０００４】
電気自動車又はハイブリッド自動車に搭載される絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、ｋＷクラス以上となることが一般的である。そのため、トランスと平滑リアクトルは大型化し、発熱しやすくなっている。電力変換装置において、これらのトランス及びリアクトルなどに使用されるコイルは、板金コイルを使用することで、コイルの断面積を拡大して損失を低減し、放熱性を向上させて、コイルの温度上昇を低減している。板金で構成されたトランスの二次側コイルとリアクトルコイルとを接続する構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、トランスの二次側コイルとリアクトルコイルとの間にバスバーなどの接続部材を設け、コイルとバスバーとをねじなどの固定部材で固定して双方のコイルを接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９８７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バスバーなどの接続部材により、トランスの二次側コイルとリアクトルコイルとを接続することはできる。しかしながら、バスバーなどの接続部材と、ねじなどの固定部材とを用いてコイル同士を接続する場合、接続部材及び固定部材の追加により部品点数が増加するため、電力変換装置の製造コストが増加するという課題があった。また、固定部材でコイルとバスバーを接続する場合、ねじ及びナットが必要になり部品点数が増加することに加え、ねじ及びナットを配置するスペースを設ける必要があり、電力変換装置の部品点数の増加、サイズの大型化、製造コストの増加という課題があった。
【０００７】
そこで、本願は、部品点数を削減しつつ、小型化及び低コスト化し、生産性を向上させた電力変換装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示される電力変換装置は、磁気回路を形成するトランスコア、及びトランスコアに巻回されたトランス巻回部を設けた複数のトランスコイルを有したトランスと、磁気回路を形成するリアクトルコア、及びリアクトルコアに巻回されたリアクトル巻回部を設けた単数又は複数のリアクトルコイルを有したリアクトルと、を備え、トランス巻回部及びリアクトル巻回部のそれぞれは、平面上を湾曲した板状に形成され、一つのトランスコイルと一つのリアクトルコイルとは、並べて配置されて、一体化部により電気的及び機械的に結合された一体コイル部材とされているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示される電力変換装置によれば、磁気回路を形成するトランスコア、及びトランスコアに巻回されたトランス巻回部を設けた複数のトランスコイルを有したトランスと、磁気回路を形成するリアクトルコア、及びリアクトルコアに巻回されたリアクトル巻回部を設けた単数又は複数のリアクトルコイルを有したリアクトルと、を備え、トランス巻回部及びリアクトル巻回部のそれぞれは、平面上を湾曲した板状に形成され、一つのトランスコイルと一つのリアクトルコイルとは、並べて配置されて、一体化部により電気的及び機械的に結合された一体コイル部材とされているため、一つのトランスコイルと一つのリアクトルコイルとを、バスバーなどの接続部材及びねじなどの固定部材を用いずに接続することができるので、接続部材及び固定部材の部品点数を削減することができる。接続部材及び固定部材が不要で、接続部材及び固定部材を配置するスペースが削減されるため、電力変換装置を小型化及び低コスト化することができる。固定部材を用いた電力変換装置の組立工程が削減されるため、電力変換装置の生産性を向上させることができる。コイル部品の数が削減されるため、電力変換装置を小型化及び低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る電力変換装置の概略を示す斜視図である。
実施の形態１に係る電力変換装置の概略を示す平面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置のトランスコイルとリアクトルコイルの概略を示す分解斜視図である。
実施の形態１に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。
実施の形態１に係る電力変換装置の要部の概略を示す平面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置の要部の概略を示す平面図である。
図２のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置の要部の断面図である。
図２のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置の要部の断面図である。
実施の形態１に係る別の電力変換装置の要部の概略を示す平面図である。
実施の形態２に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。
実施の形態３に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。
実施の形態４に係る電力変換装置の概略を示す平面図である。
実施の形態５に係る電力変換装置の要部の概略を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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