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公開番号2025096776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023212679
出願日2023-12-18
発明の名称磁性部品及びそれを用いた電力変換器
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H01F 27/28 20060101AFI20250623BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】機能を低下させることなく、高い放熱特性を有した磁性部品を得ること。
【解決手段】磁性部品は、窓部を取り囲む環状の部分を有した磁性コアと、磁性コアの環状の部分に巻回された単数又は複数の巻線と、窓部を貫通し、巻線に重ねて設けられ、金属からなり、巻線を冷却する冷却板と、を備え、冷却板は、巻線に重複した部分である本体部と、本体部から突出した第1冷却部及び第2冷却部と、を有し、第1冷却部と第2冷却部のそれぞれは、冷却器に少なくとも熱的に接続され、第1冷却部と第2冷却部のそれぞれは、窓部を挟んだ両側の本体部の部分のそれぞれから突出し、本体部と第1冷却部と冷却器と第2冷却部とにより磁性コアを取り囲む経路は少なくとも一つの絶縁部を有し、経路は絶縁部により電気的に絶縁されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
窓部を取り囲む環状の部分を有した磁性コアと、
前記磁性コアの環状の部分に巻回された単数又は複数の巻線と、
前記窓部を貫通し、前記巻線に重ねて設けられ、金属からなり、前記巻線を冷却する冷却板と、を備え、
前記冷却板は、前記巻線に重複した部分である本体部と、前記本体部から突出した第１冷却部及び第２冷却部と、を有し、
前記第１冷却部と前記第２冷却部のそれぞれは、冷却器に少なくとも熱的に接続され、
前記第１冷却部と前記第２冷却部のそれぞれは、前記窓部を挟んだ両側の前記本体部の部分のそれぞれから突出し、前記本体部と前記第１冷却部と前記冷却器と前記第２冷却部とにより前記磁性コアを取り囲む経路は少なくとも一つの絶縁部を有し、前記経路は前記絶縁部により電気的に絶縁されている磁性部品。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
窓部を取り囲む環状の部分を有した磁性コアと、
前記磁性コアの環状の部分に巻回された単数又は複数の巻線と、
前記窓部を貫通し、前記巻線に重ねて設けられ、金属からなり、前記巻線を冷却する冷却板と、を備え、
前記冷却板は、前記巻線に重複した部分である本体部と、前記本体部から突出した第１冷却部及び第２冷却部と、を有し、
前記第１冷却部と前記第２冷却部のそれぞれは、冷却器に少なくとも熱的に接続され、
前記第１冷却部と前記第２冷却部の双方は、前記窓部を挟んだ一方側の前記本体部の部分から突出し、前記窓部を挟んだ他方側まで突出していない磁性部品。
【請求項３】
前記絶縁部は、窓部を挟んだ両側の前記本体部の間を切断する、前記本体部の切断部である請求項１に記載の磁性部品。
【請求項４】
前記経路における、前記切断部から前記第１冷却部の前記冷却器に固定された部分である第１固定部までの長さと、前記切断部から前記第２冷却部の前記冷却器に固定された部分である第２固定部までの長さとは、同等である請求項３に記載の磁性部品。
【請求項５】
前記絶縁部は、前記第１冷却部の前記冷却器に固定された部分である第１固定部及び前記第２冷却部の前記冷却器に固定された部分である第２固定部の一方又は双方と前記冷却器との間に設けた絶縁材からなる放熱部材である請求項１に記載の磁性部品。
【請求項６】
前記巻線は、平面上を湾曲した板状に形成され、環状もしくは渦巻状に前記磁性コアに巻回されている請求項１から５のいずれか１項に記載の磁性部品。
【請求項７】
前記冷却板は、前記巻線に平行に配置され、
前記巻線の巻回中心軸の方向に見て、前記冷却板の前記本体部の投影面積は、前記巻線の投影面積と同等である又は前記巻線の投影面積よりも大きい請求項６に記載の磁性部品。
【請求項８】
請求項１又は２に記載された磁性部品と、
前記磁性コアが熱的に接続された冷却面を有した冷却器と、を備え、
前記第１冷却部及び前記第２冷却部のそれぞれは、前記冷却面の方向に延出した部分を有し、
前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、前記冷却面に熱的に接続されている電力変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁性部品及びそれを用いた電力変換器に関するものである。
続きを表示（約 2,200 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などの電動化車両が開発され、普及が進んでいる。駆動源にモータが用いられている電動化車両には、一般的に複数の電力変換器が搭載されている。電動化車両に搭載される電力変換器としては、商用の交流電圧を直流電圧に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリ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、高圧バッテリの直流電圧を補助用のバッテリの直流電圧（例えば１２Ｖ）に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ（ＳＤＣ）がある。上述した充電器及びＳＤＣなどのコンバータには、トランス及びリアクトル等の磁性部品が搭載されている。電動化車両の車両空間の確保とコストの観点から、磁性部品及び電力変換器の小型化と低コスト化が求められている。
【０００３】
磁性部品であるトランスは、１次巻線に電流を流すことで発生した磁束を２次巻線に形成された電流ループに鎖交させることで、１次巻線の電力を２次巻線に伝達する部品である。トランスを小型化及び低コスト化した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の実施の形態１及び実施の形態２に開示された構成では、トランスに複数の折り曲げ部を有した放熱プレートが取り付けられている。巻線と放熱プレートが磁性コアに巻回され、コア用放熱プレートは磁性コアと平行かつ磁性コアの直近に配置される。複数の折り曲げ部は、放熱プレートの一部を折り曲げることで構成されている。折り曲げ部の先端部分は、ポッティング樹脂材に埋設されている。
【０００４】
このように構成することで、放熱プレートが巻線の直近に配置されているため、巻線及び磁性コアで発生した熱は放熱プレートに伝達される。伝達された熱は放熱プレートの折り曲げ部を介してポッティング樹脂材に放熱されるため、巻線及び磁性コアを小型化することができる。巻線及び磁性コアが小型化されるため、原材料費が抑制されるので、磁性部品を低コスト化することができる。
【０００５】
このような構成において、折り曲げ部の先端部分に固定部を配置し、固定部を金属製の筐体に接続した場合、放熱プレートの熱を直接筐体に伝達することができる。放熱プレートの熱を直接筐体に伝達できるため、トランスの放熱特性をさらに向上させることできる。固定部の数が多いほど筐体への放熱経路が増えるので、トランスの放熱特性をさらに高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第６５２５３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１のトランスの構造では、放熱プレートを設けたため、トランスの放熱特性を高めることができる。また、筐体への放熱経路を設けることで、トランスの放熱特性をさらに高めることができる。しかしながら、このような構造のトランスには、２次側巻線とは別に、放熱プレートと筐体とを通り、磁性コアの脚部を周回する電流ループが形成される。この電流ループは、磁性コア内に磁束を発生させる。生じた磁束はトランスの１次巻線により発生した磁束を打ち消すため、トランスの１次巻線の電力の一部が２次巻線に伝達されなくなるので、トランスの機能が低下することになる。上述した構成では、トランスの機能を低下させることなく、トランスの放熱特性を高めることが困難であるという課題があった。
【０００８】
また、上述した放熱プレートと筐体とを通り、磁性コアの脚部を周回する電流ループが磁性コア内の磁束を打ち消す現象は、磁性部品がリアクトルであっても同様に発生する。リアクトルは、リアクトルが備えた巻線に電流を流し、磁性コア内に磁束を生じさせることで高いＬ値を有することができる磁性部品である。しかしながら、放熱プレートと筐体とを通り、磁性コアの脚部を周回する電流ループが発生すると、トランスと同様にこの電流ループが磁性コア内の磁束を打ち消すため、Ｌ値は低下するので、リアクトルの機能が低下することになる。上述した構成では、リアクトルの機能を低下させることなく、リアクトルの放熱特性を高めることが困難であるという課題があった。
【０００９】
そこで、本開示は、機能を低下させることなく、高い放熱特性を有した磁性部品及びそれを用いた電力変換器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】
【００１０】
本開示の磁性部品は、窓部を取り囲む環状の部分を有した磁性コアと、磁性コアの環状の部分に巻回された単数又は複数の巻線と、窓部を貫通し、巻線に重ねて設けられ、金属からなり、巻線を冷却する冷却板と、を備え、冷却板は、巻線に重複した部分である本体部と、本体部から突出した第１冷却部及び第２冷却部と、を有し、第１冷却部と第２冷却部のそれぞれは、冷却器に少なくとも熱的に接続され、第１冷却部と第２冷却部のそれぞれは、窓部を挟んだ両側の本体部の部分のそれぞれから突出し、本体部と第１冷却部と冷却器と第２冷却部とにより磁性コアを取り囲む経路は少なくとも一つの絶縁部を有し、経路は絶縁部により電気的に絶縁されているものである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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