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TECHNISCHES GEBIET
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Die in dieser Beschreibung offenbarte Technologie betrifft eine Schaltungsanordnung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Es ist eine Schaltungsanordnung bekannt, in der eine Leiterplatte und eine Wärmeabführplatte, welche die in der Leiterplatte erzeugte Wärme nach außen transportiert, übereinander angeordnet sind.
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Wenn in einer solchen Schaltungsanordnung eine Metall-Stromschiene auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet ist (der Fläche, auf welcher die Wärmeabführplatte angeordnet ist), wird die von den auf der Leiterplatte installierten elektronischen Komponenten erzeugte Wärme relativ effizient über die Stromschiene, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, an die Wärmeabführplatte übertragen, und wird nach außen abgeführt. Wenn allerdings keine Stromschiene angeordnet ist, ist es schwierig, die von den elektronischen Komponenten erzeugte Wärme an die Wärmeabführplatte zu übertragen, und daher kann die Temperatur der Schaltungsanordnung und des Inneren der Vorrichtung, in welcher die Schaltungsanordnung aufgenommen ist, hohe Werte erreichen.
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Wenn außerdem zwischen einer Leiterplatte und einem (Spulen-)Kern ein aus einem synthetischen Kunststoff hergestellter Träger vorgesehen ist, ähnlich wie bei der in
JP H7 - 94 342 A beschriebenen konventionellen Spule, kann die Fähigkeit einer Wärmeableitung zu einer Wärmeabführplatte weiter reduziert sein, die Temperatur innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung kann hoch werden und die Leistungsfähigkeit der elektronischen Komponenten kann verschlechtert sein.
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Die
JP 2015 - 60 849 A offenbart eine Induktivitätskomponente aufweisend: einen Spulenkörper mit einem Anschluss, der auf mehreren Anschlussblöcken errichtet ist, die zwischen jedem Spulenwicklungsteil positioniert sind; eine Spule, die auf den Spulenwicklungsteil des Spulenkörpers gelegt ist; ein Gehäuse zum Unterbringen der Spule; und einen ringförmigen Magnetkern, der vertikal angeordnet ist, wobei ein Teil davon einen Hohlraum durchdringt, der auf dem Spulenwicklungsteil des Spulenkörpers vorgesehen ist. Der ringförmige Magnetkern wird durch die Kombination einer Vielzahl von Pulverkernen gebildet. Das Gehäuse umfasst eine Öffnung, die auf der Seite des Spulenanschlussblocks vorgesehen ist, so dass ein Teil der Spule von der Öffnung freiliegt. Der von der Spule freigelegte Teil des ringförmigen Magnetkerns wird freigelegt gelassen.
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Die
DE 11 2016 004 112 T5 offenbart eine Schaltungsanordnung, aufweisend: eine Leiterplatte, an welcher eine Spule montiert ist, eine Wärmesenke und eine Wärmeverteilplatte, welche von dieser Wärmesenke getrennt ist. Eine erste isolierende Haftschicht ist zwischen der Leiterplatte und der Wärmeverteilplatte eingebracht, und die Wärmeverteilplatte und die Wärmesenke sind mittels einer ersten Befestigungsöffnung für eine Wärmesenke und einer Schraube befestigt. Dementsprechend wird ein Krümmen der Leiterplatte verringert.
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Die
JP 2017 - 28 199 A offenbart ein Gehäuse; einen Kern mit einer in dem Gehäuse angeordneten Spule; einen Dichtungsharzkörper, der einen Raum zwischen dem Gehäuse und dem Kern schließt und eine Wärmeabstrahlfähigkeit hat; und einen Kühler, der unterhalb des Gehäuses angeordnet ist und zu dem ein Kühlmittel zurückströmt. An einer Bodenfläche des Gehäuses ist eine Öffnung ausgebildet, und das Kältemittel strömt zurück, während es mit dem Dichtungsharzkörper in Kontakt steht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Die in dieser Beschreibung offenbarte Technologie wurde basierend auf den vorstehend genannten Umständen entwickelt, und es ist ein Ziel, eine Schaltungsanordnung mit einer sehr guten Wärmeableitung zu schaffen.
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Lösung des Problems
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Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Bei dieser Konfiguration steht der auf der Wärmeabführplatte vorgesehene Aufnahme-Vorsprung aus der Durchgangsöffnung der Leiterplatte hervor. Dementsprechend kann der Aufnahme-Vorsprung in Wärmeübertragungskontakt mit der Spule oder dem Kernelement an einer Position in der Nähe der Spule oder des Kernelements, welches ein Wärmeerzeugungselement ist, sein. Dementsprechend kann die von der Spule und dem Kernelement erzeugte Wärme effizient an die Wärmeabführplatte übertragen werden, und kann nach außen abgeführt werden.
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Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung kann auch die folgenden Konfigurationen aufweisen.
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Die Spule kann so angeordnet sein, dass sich die Achse des gewickelten Abschnitts entlang der Leiterplatte erstreckt, und der Aufnahme-Vorsprung kann eine Form aufweisen, die sich entlang einer Seitenfläche erstreckt, die sich entlang der Achse des gewickelten Abschnitts erstreckt, und kann in Wärmeübertragungskontakt mit der Seitenfläche sein.
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Auf diese Weise kann gemäß der Konfiguration, bei welcher die Spule in Bezug auf die Leiterplatte vertikal angeordnet ist, die für die Spule auf der Leiterplatte erforderliche Fläche reduziert werden, im Vergleich mit einer sogenannten horizontalen Konfiguration, bei welcher die Spule in einer Richtung angeordnet ist, in welcher die Achse des gewickelten Abschnitts die Leiterplatte schneidet. Dementsprechend kann die Schaltungsanordnung mit einer kompakteren Konfiguration hergestellt werden.
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Zusätzlich kann, da der Aufnahme-Vorsprung entlang der Seitenfläche geformt ist, welche sich entlang der axialen Richtung des gewickelten Abschnitts der vertikal angeordneten Spule erstreckt, die gesamte gegenüberliegende Fläche in der Nähe der Seitenfläche angeordnet sein, selbst wenn die Seitenfläche nicht glatt ist. Dementsprechend hat die Schaltungsanordnung eine sehr gute Wärmeableitung.
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Im Vergleich zu der horizontal angeordneten Spule gibt es bei der vertikal angeordneten Spule das Risiko, dass ein Klappern aufgrund einer Vibration auftritt, wenn die Seitenfläche des gewickelten Abschnitts nicht glatt ist. Allerdings kann der Aufnahme-Vorsprung, der entlang der Seitenfläche des gewickelten Abschnitts geformt ist, zumindest einen Teil des gewickelten Abschnitts von der Leiterplatten-Seite aus stabil stützen. Folglich kann ein Klappern der Spule reduziert werden.
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Zwischen dem Aufnahme-Vorsprung und der Spule oder dem Kernelement kann auch ein Füllelement vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Schmiermittel oder ein Wärmeableitungsmittel. Alternativ kann auch ein Dämpfungsmaterial vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Wärmeableitungsfolie. Mit dieser Konfiguration können der Aufnahme-Vorsprung und die Spule oder das Kernelement bezüglich einer Wärmeübertragung zuverlässig in Kontakt gebracht werden, selbst wenn es eine Abweichung auf der Kontaktfläche zwischen dem Aufnahme-Vorsprung und der Spule oder dem Kernelement gibt und eine Lücke vorliegt. Dementsprechend wird eine Schaltungsanordnung geschaffen, die eine noch bessere Wärmeableitungseigenschaft hat.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technologie wird eine Schaltungsanordnung mit sehr guter Wärmeableitung geschaffen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine Draufsicht der Schaltungsanordnung.
- 3 ist eine Aufrissansicht der Schaltungsanordnung.
- 4 ist eine rechte-Seite-Ansicht der Schaltungsanordnung.
- 5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A-A aus 2.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Induktors.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeableiters.
- 8 ist eine Draufsicht des Wärmeableiters.
- 9 ist eine vergrößerte Teil-Seitenansicht des Wärmeableiters.
- 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Rahmens.
- 11 ist eine Draufsicht des Rahmens.
- 12 ist eine rechte-Seite-Ansicht des Rahmens.
- 13 ist eine Draufsicht einer Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 14 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B aus 13.
- 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeableiters.
- 16 ist eine Draufsicht des Wärmeableiters.
- 17 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Rahmens.
- 18 ist eine Draufsicht des Rahmens.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Die erste Ausführungsform wird nachstehend in Bezug zu den 1 bis 12 beschrieben. Eine Schaltungsanordnung 10 der vorliegenden Erfindung ist zwischen einer Stromquelle, wie beispielsweise einer Batterie, und elektrischen Bord-Komponenten, wie beispielsweise einer Lampe und einem (Elektro-)Motor, angeordnet, und sie ist in ein Gehäuse eines elektrischen Anschlusskastens aufgenommen, welcher Strom-Verbindungen und Unterbrechungen von der Stromquelle zu den elektrischen Bord-Komponenten herstellt. In der folgenden Beschreibung wird die obere Seite in 5 als die Vorderseite oder die obere Seite bezeichnet, und die untere Seite wird als die Rückseite oder die untere Seite bezeichnet. Außerdem wird die untere Seite in 2 als vorne, die rechte Seite als rechts und die linke Seite als links bezeichnet.
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Wie in den 1 und 5 gezeigt, weist die Schaltungsanordnung 10 eine Leiterplatte 11, einen Wärmeableiter 40 (als Beispiel einer Wärmeabführplatte), welcher an der Rückseite (der unteren Seite in 5) der Leiterplatte 11 angeordnet ist, und einen Rahmen 60, welcher mit Bezug zu der Leiterplatte 11 angeordnet ist, auf.
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Leiterplatte 11
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Die Leiterplatte 11 weist eine Leiterbahn (nicht gezeigt), welche mittels einer Schaltungsdruck-Technik auf einem Isoliersubstrat ausgebildet ist, und Induktoren 20 und mehrere andere elektronische Komponenten, welche an vorbestimmten Positionen auf der Leiterbahn angeordnet sind, auf. Die mehreren elektronischen Komponenten, einschließlich der Induktoren 20, sind auf einer Fläche (Vorderfläche) der Leiterplatte 11 angeordnet. Die Leiterplatte 11 kann auch vom doppelseitig-Anbring-Typ sein, bei welchem die elektronischen Komponenten auf beiden Seiten angebracht sind.
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Die Leiterplatte 11 hat eine im Wesentlichen rechteckige Form, und es sind mehrere Verbindungs-Durchgangsöffnungen (nicht gezeigt) an vorbestimmten Positionen vorgesehen. Diese Verbindungs-Durchgangsöffnungen werden für die Verbindung der elektronischen Komponenten mit der Leiterbahn verwendet, und die elektronischen Komponenten werden mit der Leiterbahn innerhalb den Verbindungs-Durchgangsöffnungen mittels einer bekannten Methode, wie beispielsweise Löten, verbunden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind von den mehreren elektronischen Komponenten lediglich die Induktoren 20 gezeigt, und andere elektronische Komponenten sind nicht gezeigt.
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Induktor 20
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Die in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Induktoren 20 haben eine gekoppelte-Induktor-Struktur, und sie weisen ein Paar von Spulen 21, von denen jede durch Wickeln eines Wickeldrahtes gebildet ist, und einen magnetischen Kern 30 auf (siehe 5 und 6).
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Spule 21
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Jede Spule 21 ist eine Hochkant-Spule 21, die durch Wickeln eines rechteckigen Drahtes (ein Beispiel eines Wickeldrahtes) in eine Hochkantform und in eine Ringform gebildet ist. Die Spule 21 weist einen gewickelten Abschnitt 22 auf, welcher durch Wickeln eines Wickeldrahtes gebildet ist, so dass er als Ganzes eine zylindrische Form aufweist, und ein Paar von Anschlussleitern 23, welche sich von beiden Enden in der axialen Richtung L des gewickelten Abschnitts aus in der gleichen Richtung (nach unten) und parallel zueinander erstrecken, und ist mit der Leiterbahn verbunden.
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Magnetischer Kern 30
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Der magnetische Kern 30 ist durch Zusammensetzen eines Paares eines ersten Kerns 30A und eines zweiten Kerns 30B gebildet, welche die gleiche Form und Größe haben. Der erste Kern 30A und der zweite Kern 30B haben jeweils einen im Wesentlichen ovalen, dicken plattenartigen Bodenwandabschnitt 31, und sie sind derart angeordnet, dass die Bodenwandabschnitte 31 einander gegenüberliegen.
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Ein Paar von säulenartigen Seitenbeinen 32, welche sich in Richtung des zugehörigen Kerns erstrecken, sind an beiden Enden, in der Längsrichtung, eines Bodenwandabschnitts 31 vorgesehen. Außerdem ist ein plattenartiges zentrales Bein 33 in der Mitte des Bodenwandabschnitts 31 vorgesehen, und es erstreckt sich entlang der kurzen-Seite-Richtung in Richtung zu dem zugehörigen Kern.
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Wie in 5 gezeigt, wird in dem Zustand, in welchem der gewickelte Abschnitt 22 der Spule 21 um das Seitenbein 32 herum angeordnet ist, das zentrale Bein 33 dicker in Richtung seines Endabschnitts, so dass es sich entlang (parallel zu) der Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 erstreckt. Außerdem sind die Bereiche, in denen die Anschlussleiter 23 in den Endabschnitten des zentralen Beins 33 angeordnet sind, Austrittsabschnitte 34, welche ausgeschnitten sind, um Raum für die Anschlussleiter 23 zu schaffen (siehe 6).
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Die Erstreckungsgröße (Höhe) des Seitenbeins 32 und des zentralen Beins 33 von dem Bodenwandabschnitt 31 aus ist so festgelegt, dass das Seitenbein 32 etwas länger ist. Auf diese Weise wird in dem Zustand, in dem das Paar aus erstem Kern 30A und zweitem Kern 30B zusammengesetzt ist, zwischen den Endflächen der sich gegenüberliegenden zentralen Beinen 33 eine Lücke gebildet.
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Der Induktor 20 hat eine Konfiguration, bei welcher ein Paar von Spulen 21 nebeneinander angeordnet sind, so dass die Achsen der gewickelten Abschnitte 22 parallel und horizontal sind, und die Spulen 21 werden durch den magnetischen Kern 30 (den ersten Kern 30A und den zweiten Kern 30B) zusammengehalten.
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In diesem zusammengebauten Zustand sind die gewickelten Abschnitte 22 des Paars der Spulen 21 entsprechend um die Seitenbeine 32 des ersten Kerns 30A und des zweiten Kerns 30B herum angeordnet. Außerdem erstrecken sich zwei Paare (vier Stück) von Anschlussleitern 23 des Paars von Spulen 21 in der gleichen Richtung (nach unten in 6), wobei eine Beeinträchtigung mit dem magnetischen Kern 30 durch die Austrittsabschnitte 34 des magnetischen Kerns 30 vermieden wird. Das zentrale Bein 33 ist zwischen dem Paar von nebeneinander angeordneten Spulen 21 angeordnet. In diesem Zustand sind die Endflächen des Paars der sich gegenüberliegenden zentralen Beine 33 mit Abstand zueinander angeordnet, und eine Lücke ist zwischen ihnen gebildet.
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Es wird angemerkt, dass die Spule 21 und der magnetische Kern 30 in diesem Zustand nicht relativ zueinander positioniert sind, und der gewickelte Abschnitt 22 der Spule 21 ist so angeordnet, dass er um das Seitenbein 32 des magnetischen Kerns 30 frei beweglich ist.
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Wärmeableiter 40
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Der Wärmeableiter 40 ist auf der unteren Fläche der Leiterplatte 11 angeordnet. Der Wärmeableiter 40 ist ein Wärmeableitungselement, das aus einem Metallmaterial mit sehr guten Wärmeleitungseigenschaften hergestellt ist, wie beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und er leitet in der Leiterplatte 11 erzeugte Wärme ab.
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Eine obere Fläche 40A des Wärmeableiters 40 hat eine im Wesentlichen flache Plattenform, und an einer vorbestimmten Position davon ist die Leiterplatte 11 über einer Isolierfolie 50 angeordnet. Die Isolierfolie 50 hat eine klebende Eigenschaft, welche an der Leiterplatte 11 und dem Wärmeableiter 40 befestigt werden kann.
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Wie in den 5 und 7 gezeigt, sind Austrittsaufnahmen 41, welche von einer oberen Fläche 40A nach unten hin ausgenommen sind und die Anschlussleiter 23 der Spulen 21 aufnehmen können, in einem Bereich der oberen Fläche 40A des Wärmeableiters 40 vorgesehen, in dem die vorstehend genannten Induktoren 20 angeordnet sind.
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Außerdem sind in der oberen Fläche 40A des Wärmeableiters 40 Aufnahme-Vorsprünge 42, welche von der oberen Fläche 40Anach oben hin vorstehen und welche in Wärmeübertragungskontakt mit den gewickelten Abschnitten 22 sind, in Bereichen vorgesehen, in welchen die gewickelten Abschnitte der Spulen 21 angeordnet sind. Jeder Aufnahme-Vorsprung 42 hat eine im Wesentlichen viereckiges-Prisma-Form, und seine obere Fläche 42A (die Fläche, welche dem gewickelten Abschnitt 22 gegenüberliegt) ist entlang einer Seitenfläche 22A gekrümmt, welche sich entlang der Achse des gewickelten Abschnitts 22 erstreckt, wie in 9 gezeigt.
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Die Vorsteh-Größe des Aufnahme-Vorsprungs 42 von der oberen Fläche 40A des Wärmeableiters 40 aus ist so festgelegt, dass sie größer ist als die Dicke der Leiterplatte 11. Mit dieser Konfiguration durchdringen - in dem Zustand, in welchem die Leiterplatte 11 an einer vorbestimmten Position der oberen Fläche 40A des Wärmeableiters 40 angeordnet ist - die Aufnahme-Vorsprünge 42 die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 in der Leiterplatte 11 und stehen von der oberen Fläche der Leiterplatte 11 nach oben hervor, so dass sie an die gewickelten Abschnitten der Spulen 21 herannahen. Es wird angemerkt, dass, wenn die Leiterplatte vom doppelseitig-Anbring-Typ ist, der Aufnahme-Vorsprung um einen Betrag weiter nach oben hervorsteht, welcher den Größen der auf der Rückseite der Leiterplatte angebrachten elektronischen Komponenten entspricht.
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Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform in dem Zustand, in welchem ein nachstehend beschriebener Rahmen 60 mit Bezug zu der Leiterplatte 11 angeordnet ist, die Vorsteh-Größe des Aufnahme-Vorsprungs 42 auf eine solche Größe festgelegt, dass er eine Bodenwand 67 eines nachstehend beschriebenen Teilrahmens 63 durchdringt und von der Bodenwand 67 nach oben hin vorsteht, und dass er die Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 kontaktieren kann.
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Es wird angemerkt, dass Austrittsöffnungen (nicht gezeigt) durch die Isolierfolie 50 hindurch an Positionen vorgesehen sind, welche den Austrittsaufnahmen 41 und den Aufnahme-Vorsprüngen 42 entsprechen.
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Zusätzlich sind auf der unteren Fläche des Wärmeableiters 40 eine große Zahl von lamellenartigen Finnen 43 vorgesehen, welche sich nach unten hin erstrecken.
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Rahmen 60
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Der Rahmen 60 ist aus einem synthetischen Kunststoff hergestellt und hat einen im Wesentlichen rechteckigen Außenrahmen 61, wie in den 10 und 12 gezeigt.
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Auf einer Seite eines Paares von äußeren ersten Seitenwänden 61A, welche sich in der kurze-Seite-Richtung des Außenrahmens 61 erstrecken, steht eine Anschlussleiste 62 zum Positionieren und Aufnehmen eines plattenartigen Anschlusses für eine Verbindung mit einem externen Anschluss (nicht gezeigt) nach innen hervor. Außerdem ist der Teilrahmen 63 integral mit dem Außenrahmen 61 an Positionen vorgesehen, an denen die Induktoren 20 in dem Rahmen 60 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Induktoren 20 nebeneinander vorgesehen, und der Teilrahmen 63 hat eine längliche rechteckige Form, welche die Induktoren 20 umgibt und die Induktoren 20 fast als Ganzes innerhalb aufnimmt.
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Eine Seite (die rechte Seite in 10) des Paares von inneren ersten Seitenwänden 63A, welche sich in der kurze-Seite-Richtung des Teilrahmens 63 erstrecken, ist integral mit dem Außenrahmen 61 ausgebildet. Andererseits ist die innere erste Seitenwand 63A auf der anderen Seite (die linke Seite in 10) mit einem Paar von sich nach außen erstreckenden Brückenabschnitte 64 vorgesehen, und sie ist integral mit der Anschlussleiste 62 ausgebildet.
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Innerhalb des Teilrahmens 63 ist eine Trennwand 65 vorgesehen, welche den inneren Bereich in zwei aufteilt. Ein Paar von Bereichen, welche von der Trennwand 65 und dem Teilrahmen 63 umgeben sind, sind ein erster Aufnahmeabschnitt 66A und ein zweiter Aufnahmeabschnitt 66B, in welche die zwei Induktoren 20 eingepasst werden.
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Wie in 5 gezeigt, weist der Teilrahmen 63 Bodenwände 67 auf, die zu dem unteren Ende des Teilrahmens 63 weiterführen. In der Nähe des Paars von Seitenrändern der Bodenwände 67, welche sich in der Längsrichtung erstrecken (in der Nähe der Seitenränder, welche sich in der links-rechts-Richtung in 11 erstrecken), sind Kern-Aufnahmeabschnitte 73 vorgesehen, von denen jeder eine Form hat, die sich - wenn die Induktoren 20 in den Aufnahmeabschnitten 66A und 66B aufgenommen sind - entlang der Seitenfläche 31A des Bodenwandabschnitts 31 des magnetischen Kerns 30 erstreckt, und welche von den Bodenwänden 67 ansteigend angeordnet sind.
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Außerdem sind Anschluss-Durchgangsöffnungen 72 zum Hindurchführen der Anschlussleiter 23 an Positionen der Bodenwände 67 vorgesehen, welche - in dem Zustand, in welchem die Induktoren 20 in den Aufnahmeabschnitten 66A und 66B aufgenommen sind - den Anschlussleitern 23 entsprechen. Jede Anschluss-Durchgangsöffnung 72 hat eine sich verjüngende Form, bei welcher sich der Öffnungsrand an der oberen Endseite nach außen hin erweitert.
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Außerdem sind zum Hindurchführen der auf dem Wärmeableiter 40 angeordneten Aufnahme-Vorsprünge 42 rechteckige rahmenseitige Durchgangsöffnungen 74 an Positionen der Bodenwände 67 vorgesehen, welche - in einem Zustand, in welchem die Induktoren 20 in den Aufnahmeabschnitten 66A und 66B aufgenommen sind - den gewickelten Abschnitten 22 entsprechen. Jede rahmenseitige Durchgangsöffnung 74 hat einen Durchmesser, welcher etwas größer ist als der des Aufnahme-Vorsprungs 42 (siehe 5).
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Außerdem sind an den vier Ecken der Bodenwand 67 von sowohl dem ersten Aufnahmeabschnitt 66A als auch dem zweiten Aufnahmeabschnitt 66B Übersteh-Abschnitte 68 vorgesehen, welche nach innen überstehen und sich in der vertikalen Richtung erstrecken (siehe 11). In dem Zustand, in welchem die Induktoren 20 in den Aufnahmeabschnitten 66A und 66B angeordnet sind, sind diese Übersteh-Abschnitte 68 mit den Seitenflächen der magnetischen Kerne 30 in Kontakt, um ein Klappern der Induktoren 20 in den Aufnahmeabschnitten 66A und 66B zu verringern (siehe 2).
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Es wird angemerkt, dass der Teilrahmen 63 eine solche Höhe hat, dass eine Aufnahme bis zu der oberen Fläche des Induktors 20 möglich ist, und er ist höher als der Außenrahmen 61 und steht von dem Außenrahmen 61 nach oben hin vor (siehe 3 und 4).
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Wie in 12 gezeigt, sind nach unten vorstehende Beine 69 auf der unteren Fläche der vier Ecken des Außenrahmens 61 vorgesehen. Zusätzlich sind Positioniervorsprünge 70, welche in Richtung des Wärmeableiters 40 (nach unten) vorstehen, neben dem Paar von Beinen 69 an der äußeren ersten Seitenwand 61A vorgesehen, an welcher sich die Anschlussleiste 62 befindet. Diese Positioniervorsprünge 70 werden in Positionieraufnahmen 44 eingepasst, welche auf der oberen Fläche 40A des Wärmeableiters 40 angeordnet sind, wodurch der Rahmen 60 mit Bezug zu dem Wärmeableiter 40 positioniert wird.
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Wie in 5 gezeigt, durchdringen die Aufnahme-Vorsprünge 42 des Wärmeableiters 40 in der zusammengebauten Schaltungsanordnung 10 die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 der Leiterplatte 11 und die rahmenseitigen Durchgangsöffnungen 74 der Bodenwände 67 des Teilrahmens 63 und stehen zu der oberen-Fläche-Seite der Bodenwände 67 hervor, und sie sind in Kontakt mit den Seitenflächen 22A der gewickelten Abschnitte 22 der Spulen 21, welche derart angeordnet sind, dass die Achsen entlang der Leiterplatte 11 führen.
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Betrieb und Effekt
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Die Schaltungsanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform hat die vorstehend beschriebene Konfiguration, und nachstehend wird ihr Betrieb und Effekt beschrieben.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 in den Bereichen der Leiterplatte 11 vorgesehen, welche den Spulen 21 der Induktoren 20 entsprechen. Außerdem durchdringen die Aufnahme-Vorsprünge 42 in den Bereichen des Wärmeableiters 40, welche den leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 entsprechen, die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 und stehen zu der Seite der Leiterplatte 11 hervor, auf welcher die Induktoren 20 angeordnet sind, und sie sind in Wärmeübertragungskontakt mit den gewickelten Abschnitten 22 der Spulen 21.
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Mit dieser Konfiguration stehen die auf dem Wärmeableiter 40 vorgesehenen Aufnahme-Vorsprünge 42 von den Durchgangsöffnungen der Leiterplatte 11 hervor. Dementsprechend können die Aufnahme-Vorsprünge 42 mit den Spulen 21, welche Wärmeerzeugungselemente sind, an den Positionen nahe der Spulen 21 in Wärmeübertragungskontakt sein. Dementsprechend kann die von den Spulen 21 und den magnetischen Kernen 30 erzeugte Wärme effizient an den Wärmeableiter 40 übertragen werden, und kann nach außen abgeführt werden.
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Außerdem ist jede Spule 21 derart angeordnet, dass die Achse des gewickelten Abschnitts 22 sich entlang der Leiterplatte 11 erstreckt, und der Aufnahme-Vorsprung 42 ist entlang der Seitenfläche 22A geformt, welche sich entlang der Achse des gewickelten Abschnitts 22 erstreckt, und er ist in Kontakt mit der Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22.
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Bei der Konfiguration, bei welcher die Spule 21 in Bezug auf die Leiterplatte 11 vertikal angeordnet ist, kann der für die Spule 21 auf der Leiterplatte 11 erforderliche Bereich verringert werden, im Vergleich zu einer Konfiguration, bei welcher die Spule 21 in der Richtung angeordnet ist, in welcher die Achse des gewickelten Abschnitts 22 die Leiterplatte 11 schneidet. Dementsprechend kann die Schaltungsanordnung 10 kompakter gestaltet werden.
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Zusätzlich kann selbst dann, wenn die Seitenfläche 22A nicht glatt ist, die gesamte gegenüberliegende Fläche (die obere Fläche 42A) nahe bei der Seitenfläche 22A angeordnet werden, weil der Aufnahme-Vorsprung 42 entlang der Seitenfläche 22 entlang der Achse des gewickelten Abschnitts 22 der vertikal angeordneten Spule 21 geformt ist. Dementsprechend hat die Schaltungsanordnung 10 eine sehr gute Wärmeableitungseigenschaft.
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Im Vergleich zu der horizontal angeordneten Spule gibt es bei der vertikal angeordneten Spule 21 das Risiko eines Klapperns aufgrund einer Vibration, wenn die Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 nicht glatt ist. Allerdings kann der Aufnahme-Vorsprung 42, der entlang der Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 geformt ist, zumindest einen Teil des gewickelten Abschnitts 22 von der Leiterplatte 11-Seite aus stabil stützen. Daher kann ein Klappern der Spule 21 verringert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltungsanordnung 10 geschaffen werden, die eine sehr gute Wärmeableitung hat.
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Zweite Ausführungsform
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Nachstehend wird die zweite Ausführungsform mit Bezug zu den 13 bis 18 beschrieben. Dabei werden lediglich strukturelle Aspekte beschrieben, welche sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die Leiterplatte 11 und der Induktor 20 werden mit denselben Bezugszeichen versehen wie die der ersten Ausführungsform. Außerdem werden für andere Elemente, welche dieselben sind, wie die in der ersten Ausführungsform, Bezugszeichen verwendet, die man durch Addieren von 40 zu dem Bezugszeichen, das dem entsprechenden Element in der ersten Ausführungsform zugeordnet ist, erhält.
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Eine Schaltungsanordnung 120 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch Aufnahme-Vorsprünge 82, welche auf einem Wärmeableiter 80 vorgesehen sind. Wie in den 15 und 16 gezeigt, sind in den Bereichen, in welchen das Paar der magnetischen Kerne 30 (die ersten Kerne 30A und die zweiten Kerne 30B) auf der oberen Fläche 80A des Wärmeableiters 80 angeordnet sind, Aufnahme-Vorsprünge 82 vorgesehen (insgesamt vier), welche von der oberen Fläche 80Anach oben vorstehen und welche in Wärmeübertragungskontakt mit dem ersten Kern 30A und dem zweiten Kern 30B sind. Jeder Aufnahme-Vorsprung 82 hat eine Plattenform, welche sich von der oberen Fläche 80A des Wärmeableiters 80 nach oben erhebt, und seine obere Fläche 82A (die Fläche, welche dem magnetischen Kern 30 gegenüberliegt) ist in einer im Wesentlichen trapezoiden Form ausgeschnitten und erstreckt sich entlang einer Seitenfläche 31A eines Bodenwandabschnitts 31 des magnetischen Kerns 30, wie in 14 gezeigt.
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Die Vorsteh-Größe des Aufnahme-Vorsprungs 82 von der oberen Fläche 80A des Wärmeableiters 80 aus ist so festgelegt, dass sie größer ist als die Dicke der Leiterplatte 11. Mit dieser Konfiguration durchdringen die Aufnahme-Vorsprünge 82 - in dem Zustand, in welchem die Leiterplatte 11 an der vorbestimmten Position auf der oberen Fläche 80A des Wärmeableiters 80 angeordnet ist - die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 der Leiterplatte 11 und stehen von der oberen Fläche der Leiterplatte 11 nach oben hervor, wobei sie an die gewickelten Abschnitte des Paars der magnetischen Kerne 30 herannahen.
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In dem Zustand, in welchem ein nachstehend beschriebener Rahmen 100 mit Bezug zu der Leiterplatte 11 positioniert ist, ist die Vorsteh-Größe des Aufnahme-Vorsprungs 82 auf solch eine Größe festgelegt, dass er eine Bodenwand 107 eines nachstehend beschriebenen Teilrahmens 103 durchdringt und von der Bodenwand 107 nach oben vorsteht, und dass er eine Seitenfläche 31A eines Bodenwandabschnitts 31 des magnetischen Kerns 30 kontaktieren kann.
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Rahmen 100
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Der Rahmen 100 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform durch den Teilrahmen 103.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind Kern-Aufnahmeabschnitte 113 auf den Bodenwänden 107 des Teilrahmens 103 vorgesehen, in einem Bereich in der Nähe des Paars von inneren zweiten Wände 103B, die sich in der Längsrichtung des Teilrahmens 103 erstrecken, wobei rahmenseitige Durchgangsöffnungen 114 zum Anordnen der vorstehend genannten Aufnahme-Vorsprünge 82 in einem ersten Aufnahmeabschnitt 106A und einem zweiten Aufnahmeabschnitt 106B vorgesehen sind. Die rahmenseitigen Durchgangsöffnungen 114 dienen zum Anordnen der auf dem Wärmeableiter 80 angeordneten Aufnahme-Vorsprünge 82 in dem ersten Aufnahmeabschnitt 106A und dem zweiten Aufnahmeabschnitt 106B, und jede hat einen Durchmesser, durch welchen der Aufnahme-Vorsprung 82 eingeführt wird (siehe 17).
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Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform Wärmeableitungs-Durchgangsöffnungen 115 an Positionen vorgesehen, welche - in dem Zustand, in welchem die Induktoren 20 in den Aufnahmeabschnitten 106A und 106B in den Bodenwänden 107 aufgenommen sind - den gewickelten Abschnitten 22 entsprechen. Außerdem sind in der Leiterplatte 11 Bereiche, welche den Wärmeableitungs-Durchgangsöffnungen 115 des Rahmens 100 entsprechen, vorgesehen mit leiterplattenseitigen Wärmeableitungs-Durchgangsöffnungen (nicht gezeigt).
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Wie in 14 gezeigt, sind in der zusammengebauten Schaltungsanordnung 120 die oberen Flächen 82A der Aufnahme-Vorsprünge 82 des Wärmeableiters 80 durch die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 der Leiterplatte 11 und die rahmenseitigen Durchgangsöffnungen 114, welche auf den Kern-Aufnahmeabschnitten 113 des Teilrahmens 103 vorgesehen sind, hindurch in den Aufnahmeabschnitten 106A und 106B angeordnet. Dementsprechend sind die Aufnahme-Vorsprünge 82 mit den Seitenflächen 31A der Bodenwandabschnitte 31 der magnetischen Kerne 30 in Kontakt.
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In diesem Zustand sind die oberen Flächen der Kern-Aufnahmeabschnitte 113 des Rahmens 100 und die oberen Flächen 82A der Aufnahme-Vorsprünge 82 des Wärmeableiters 80 miteinander bündig, und die Kern-Aufnahmeabschnitte 113 und die Aufnahme-Vorsprünge 82 stützen die magnetischen Kerne 30 (siehe 14).
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Bei der Schaltungsanordnung 120 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 in Bereichen der Leiterplatte 11 vorgesehen, welche den magnetischen Kernen 30 der Induktoren 20 entsprechen. Außerdem sind in Bereichen des Wärmeableiters 80, welche den leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 entsprechen, Aufnahme-Vorsprünge 82 vorgesehen, welche die leiterplattenseitigen Durchgangsöffnungen 12 durchdringen, auf der Seite der Leiterplatte 11, auf welcher die Induktoren 20 angeordnet sind, hervorstehen und mit den Seitenflächen 31A der Bodenwandabschnitte 31 der magnetischen Kerne 30 in Wärmeübertragungskontakt sind.
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Dementsprechend stehen die in dem Wärmeableiter 80 vorgesehenen Aufnahme-Vorsprünge 82 von der Leiterplatte 11 hervor und können mit den magnetischen Kernen 30, welche die Wärmeerzeugungselemente sind, an Positionen nahe bei den magnetischen Kernen 30 in Wärmeübertragungskontakt sein. Dementsprechend kann von den Spulen 21 und den magnetischen Kernen 30 erzeugte Wärme effizient an den Wärmeableiter 80 übertragen werden, und sie kann nach außen abgeleitet werden.
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Andere Ausführungsformen
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Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie ist nicht auf die mit Bezug zu vorstehender Beschreibung und den Figuren beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind zum Beispiel auch die folgenden Ausführungsformen im technischen Umfang eingeschlossen.
- (1) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Aufnahme-Vorsprünge 42 oder 82, welche durch die Leiterplatte 11 hindurchführen, mit den gewickelten Abschnitten 22 oder den Bodenwandabschnitten 31 in Kontakt. Allerdings kann auch eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher sowohl die Aufnahme-Vorsprünge 42 als auch die Aufnahme-Vorsprünge 82 auf der Wärmeabführplatte vorgesehen sind, um sowohl die gewickelten Abschnitte 22 als auch die magnetischen Kerne 30 zu kontaktieren.
- (2) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erstreckt sich die obere Fläche 42A (82A) (die gegenüberliegende Fläche) des Aufnahme-Vorsprungs 42 (82) entlang der Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 (der Seitenfläche 31A des Bodenwandabschnitts 31). Allerdings ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass sich die obere Fläche 42A (82A) des Aufnahme-Vorsprungs 42 (82) entlang der Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 erstreckt (der Seitenfläche 31A des Bodenwandabschnitts 31). Es ist ausreichend, dass die obere Fläche 42A (82A) des Aufnahme-Vorsprungs 42 (82) mit der Seitenfläche 22A des gewickelten Abschnitts 22 (der Seitenfläche 31A des Bodenwandabschnitts 31) in Wärmeübertragungskontakt ist.
- (3) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann zwischen den Aufnahme-Vorsprüngen 42 (82) und den gewickelten Abschnitten 22 (den Bodenwandabschnitten 31) auch ein Füllelement, wie beispielsweise ein Schmiermittel oder ein Wärmeableitungsmittel, vorgesehen sein. Alternativ kann auch ein Dämpfungsmaterial, wie beispielsweise eine Wärmeableitungsfolie, vorgesehen sein. Selbst wenn zwischen dem gewickelten Abschnitt 22 (dem Bodenwandabschnitt 31) der Spule 21 und der oberen Fläche 42A (82A) des Aufnahme-Vorsprungs 42 (82) aufgrund einer Abweichung eine Lücke besteht, können mit dieser Konfiguration beide zuverlässig in Wärmeübertragungskontakt gebracht werden. Dementsprechend kann eine Schaltungsanordnung mit einer noch besseren Wärmeableitungseigenschaft geschaffen werden.
- (4) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann zwischen den Aufnahme-Vorsprüngen 42 (82) und den gewickelten Abschnitten 22 (den Bodenwandabschnitte 31) auch ein Klebstoff vorgesehen sein. Selbst wenn zwischen dem gewickelten Abschnitt 22 (dem Bodenwandabschnitt 31) der Spule 21 und der oberen Fläche 42A (82A) des Aufnahme-Vorsprungs 42 (82) aufgrund einer Abweichung eine Lücke besteht, können mit dieser Konfiguration beide zuverlässig in einen Wärmeübertragungskontakt gebracht werden, und sie können mechanisch befestigt werden. Dementsprechend kann eine Schaltungsanordnung geschaffen werden, welche eine noch bessere Wärmeübertragungseigenschaft, Stoßfestigkeit und Vibrationsfestigkeit hat.
- (5) Die auf den Teilrahmen 63 und 103 vorgesehenen Bodenwände 67 und 107 können auch weggelassen werden.
- (6) Die Aufnahme-Vorsprünge 42 und 82 sind eingerichtet, mit den Spulen 21 der magnetischen Kerne 30 der Induktoren 20 in Wärmeübertragungskontakt zu sein. Allerdings können die Aufnahme-Vorsprünge zum Kontaktieren von Komponenten verwendet werden, welche in einem isolierten Gehäuse aufgenommen sind. Die Aufnahme-Vorsprünge können zum Beispiel zum Kontaktieren von in dem Gehäuse aufgenommenen Drosselspulen verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 120
- Schaltungsanordnung
- 11
- Leiterplatte
- 12
- leiterplattenseitige Durchgangsöffnung (Durchgangsöffnung)
- 20
- Induktor
- 21
- Spule
- 22
- Gewickelter Abschnitt
- 22A
- Seitenfläche
- 23
- Anschlussleiter
- 30
- Magnetischer Kern (Kernelement)
- 31
- Bodenwandabschnitt
- 31A
- Seitenfläche
- 40, 80
- Wärmeableiter (Wärmeabführplatte)
- 42, 82
- Aufnahme-Vorsprung
- 42A, 82A
- Obere Fläche (Gegenüberliegende Fläche)
- 60, 100
- Rahmen
- 61, 101
- Außenrahmen
- 63, 103
- Teilrahmen
- 67, 107
- Bodenwand
- 74, 114
- rahmenseitige Durchgangsöffnung
- L
- Axiale Richtung
