JP2004296813A

JP2004296813A - コアユニット及びスイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2004296813A
Application number: JP2003087566A
Authority: JP
Inventors: Koji Kaneko; 浩二金子
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】磁性体コアの取り付けを容易にかつ確実に行うことができるコアユニット及びスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】コアユニット１２は、接続端子部１９〜２１を有するバスバー１４と、接続端子部１９〜２１が露出するようにバスバー１４の周りに形成された樹脂モールド体１５と、バスバー１４の一部分を取り囲むように樹脂モールド体１５に取り付けられた磁性体コア１６ａ，１６ｂとを有している。樹脂モールド体１５は、コア取付部２２と、このコア取付部２２の両側にそれぞれ設けられたコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂとを有している。コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂは、コア取付部２２に取り付けられた磁性体コア１６ａ，１６ｂを横方向に対して拘束するものである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源装置等に使用されるコアユニット及びスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコアユニットとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この文献に記載のコアユニットは、磁気ギャップを有する磁性体コアの中空部分に金属帯（バスバー）が貫通するような状態で、磁性体コアとバスバーとを一緒に樹脂モールドして樹脂ブロックを形成したものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１３００８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように、磁性体コアとバスバーとを接触させないように所定の位置関係に保持した状態で、両者を樹脂モールドにより一体成形するのは非常に困難である。また、金型の構造が複雑になるため、コストアップにつながる。さらに、フェライトで形成された磁性体コアを樹脂モールドする場合には、成形時の樹脂圧力によって磁性体コアが割れてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、磁性体コアの取り付けを容易にかつ確実に行うことができるコアユニット及びスイッチング電源装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のコアユニットは、複数の接続端子部を有するバスバーと、各接続端子部が露出するようにバスバーの周りに形成された樹脂モールド体と、樹脂モールド体に取り付けられた磁性体コアとを備え、樹脂モールド体は、磁性体コアが取り付けられるコア取付部と、コア取付部の両側にそれぞれ設けられ、コア取付部に取り付けられた磁性体コアを横方向に対して拘束する１対のコア位置固定用壁部とを有することを特徴とするものである。
【０００７】
このようにバスバーの周りに樹脂モールド体を形成し、この樹脂モールド体のコア取付部に磁性体コアを取り付けることにより、磁性体コアはバスバーに対して確実に電気的に絶縁される。このとき、コア取付部の両側にはコア位置固定用壁部がそれぞれ設けられているので、磁性体コアを樹脂モールド体に取り付ける際に、磁性体コアをバスバーに対して容易に位置決めすることができる。また、コア取付部に取り付けられた磁性体コアが横方向に大きくずれ動くことも無い。従って、特に磁性体コアをバスバーと一緒に樹脂モールドしなくても、磁性体コアの位置をほぼ固定することができる。これにより、磁性体コアの取り付けを容易にかつ確実に行うことが可能となる。
【０００８】
好ましくは、コア取付部には、バスバーの両面一部を露出させるような切り欠きが設けられており、磁性体コアは、切り欠きによって露出されたバスバーの両面一部を隠すようにコア取付部に取り付けられている。例えばインサート成形により樹脂モールド体を形成する場合、金型によってバスバーが両側から押さえ付けられていると、成形品の一部であるコア取付部には、上記の切り欠きが形成されることになる。そのようにバスバーを金型で押さえ付けることにより、樹脂圧力によってバスバーが曲がってしまうことを防止できるため、バスバーがまっすぐに延びた品質の良い成形品を得ることが可能となる。また、磁性体コアがコア取付部に取り付けられた状態では、切り欠きによるバスバーの露出部分は磁性体コアに隠れるので、コアユニットの使用において支障をきたすことは無い。
【０００９】
この場合、切り欠きは、コア取付部の高さ方向に対して傾斜したテーパ面を有していることが好ましい。上記のように金型によってバスバーを両側から押さえ付けるためには、バスバーの一部を収容するためのバスバー収容穴を金型に設ける必要がある。このとき、バスバー収容穴の側面にテーパ面があると、成形品の一部であるコア取付部の切り欠きには、上記のコア取付部の高さ方向に傾斜したテーパ面が形成されることになる。そのように金型のバスバー収容穴の側面にテーパ面を設けることにより、バスバー収容穴にバスバーを挿入しやすくなる。
【００１０】
また、好ましくは、各コア位置固定用壁部には、コア取付部に取り付けられた磁性体コアを係止する爪部がそれぞれ設けられている。この場合には、コア取付部に取り付けられた磁性体コアが爪部によって固定されるため、磁性体コアが横方向にずれ動くことを確実に防止できる。
【００１１】
さらに、好ましくは、バスバーは、第１モールド領域と、接続端子部を含み、第１モールド領域の両側に位置すると共に第１モールド領域に対して同じ側に曲げて形成された２つの第２モールド領域とを有し、コア取付部は、第１モールド領域の周りに形成されており、コア位置固定用壁部は、接続端子部が露出するように第２モールド領域の周りに形成されている。この場合には、バスバーの第２モールド領域に沿ってコア位置固定用壁部を形成することで、コアユニットの横方向の寸法を小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明のスイッチング電源装置は、入力電圧をスイッチングするスイッチング回路を有し、入力電圧を所定の電圧に変換する電圧変換部と、電圧変換部の出力電圧を平滑化する平滑回路部と、平滑回路部の出力電圧のノイズを除去する出力フィルタ部とを備え、出力フィルタ部は、上述したコアユニットを有することを特徴とするものである。このように上述したコアユニットを設けることにより、磁性体コアの取り付けを容易にかつ確実に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコアユニット及びスイッチング電源装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るコアユニットを備えたスイッチング電源装置の一実施形態を示す平面図である。同図において、スイッチング電源装置１は、発電機やバッテリー等から供給された直流電圧を所定の電圧まで降圧して出力するものである。
【００１５】
スイッチング電源装置１は、放熱構造をもったケース２を有し、このケース２の一側には入力端子３及び出力端子４が設けられている。ケース２内には、電圧変換部５と平滑回路部６と出力フィルタ部７とが収納されている。
【００１６】
電圧変換部５は、入力端子３を介して入力された直流電圧に含まれるノイズを除去する入力フィルタ８と、スイッチング素子及びダイオードを含み、入力直流電圧をスイッチングして所定の直流電圧に変換するスイッチング回路９とを有している。
【００１７】
平滑回路部６は、電圧変換部５と接続されたチョークコイル１０とコンデンサ１１とを有し、スイッチング回路９の出力電圧を平滑化する。
【００１８】
出力フィルタ部７は、平滑回路部６と接続されたコアユニット１２とコンデンサ１３とを有し、スイッチング回路９の出力電圧に含まれる高周波成分のノイズを除去する。出力フィルタ部７の出力電圧は、出力端子４を介して外部に送られる。なお、出力フィルタ部７としては、コンデンサ１３を設けずにコアユニット１２だけで構成することもある。
【００１９】
このような出力フィルタ部７のコアユニット１２を図２〜図５に示す。各図において、コアユニット１２は、銅板等で形成されたバスバー（金属帯）１４と、このバスバー１４の周りに形成された樹脂モールド体１５と、バスバー１４の一部分を取り囲むように樹脂モールド体１５に取り付けられた１対のＵ字状の磁性体コア１６ａ，１６ｂとを有している。磁性体コア１６ａ，１６ｂは、例えばフェライトで形成されている。
【００２０】
バスバー１４は、図６に示すように、コア取付部形成領域（第１モールド領域）１７と、このコア取付部形成領域１７の両側に位置すると共にコア取付部形成領域１７に対して同じ側に曲げて形成された２つの壁部形成領域（第２モールド領域）１８ａ，１８ｂとからなっている。つまり、バスバー１４は、略コの字状に形成されている。
【００２１】
壁部形成領域１８ａには接続端子部１９，２０が設けられ、壁部形成領域１８ｂには接続端子部２１が設けられている。接続端子部１９，２１は、互いに外側に延出するように形成されている。接続端子部１９には、上記のチョークコイル１０の一端がネジ止めされ、接続端子部２１には、上記の出力端子４及びコンデンサ１３の一端がネジ止めされる（図１参照）。また、上記の接続端子部２０には、上記のコンデンサ１１の一端がネジ止めされる（図１参照）。
【００２２】
樹脂モールド体１５は、そのようなバスバー１４を金型内に入れて樹脂を充填させるインサート成形によって形成されている。樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が使用される。
【００２３】
樹脂モールド体１５は、バスバー１４のコア取付部形成領域１７の周りに形成されたコア取付部２２と、このコア取付部２２の両側にそれぞれ設けられ、バスバー１４の壁部形成領域１８ａ，１８ｂの周りに形成された１対のコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂとを有している。コア位置固定用壁部２３ａは、バスバー１４の接続端子部１９を上方に露出させると共に接続端子部２０を後方に露出させるように形成されている。コア位置固定用壁部２３ｂは、バスバー１４の接続端子部２１を上方に露出させるように形成されている。また、各コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂの下端部には、上記のケース２に対してネジ止めするための取付部２４ａ，２４ｂが設けられている。
【００２４】
上記のようにバスバー１４を略コの字状に曲げ、このバスバー１４の形状に沿ってコア取付部２２及びコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂを形成することにより、樹脂モールド体１５をスペース効率良く形成することができ、樹脂モールド体１５を横方向に小型化することが可能となる。
【００２５】
磁性体コア１６ａ，１６ｂは、樹脂モールド体１５のコア取付部２２に取り付けられている。これにより、磁性体コア１６ａ，１６ｂとバスバー１４とは電気的に絶縁されることになるので、接地電位であるケース２に磁性体コア１６ａ，１６ｂが万が一接触した場合であっても、バスバー１４がショートすることはない。コア取付部２２は、磁性体コア１６ａ，１６ｂとバスバー１４との間にノイズ除去にとって最適な間隔を確保するような高さ・厚さを有している。また、コア取付部２２の幅Ｗ_１は、磁性体コア１６ａ，１６ｂの幅Ｗ_２よりも僅かに大きくなっている。
【００２６】
このようなコア取付部２２の両側に設けられた１対のコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂは、コア取付部２２に取り付けられた磁性体コア１６ａ，１６ｂを横方向（バスバー１４のコア取付部形成領域１７に沿う方向）に対して拘束するものである。コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂは、コア取付部２２に対して前後・上下に延在していると共に、磁性体コア１６ａ，１６ｂがコア取付部２２に取り付けられた状態で、磁性体コア１６ａ，１６ｂがコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂから殆どはみ出ないような寸法を有している。
【００２７】
磁性体コア１６ａ，１６ｂを樹脂モールド体１５に組み付ける場合は、樹脂モールド体１５のコア取付部２２を上下から挟み込むように磁性体コア１６ａ，１６ｂを配置する（図５参照）。そして、磁性体コア１６ａ，１６ｂの端面同士を突き合わせた状態で、磁性体コア１６ａ，１６ｂの外面に粘着テープ（図示せず）を貼り付けることにより磁性体コア１６ａ，１６ｂ同士を固定する。このとき、コア取付部２２の両側にはコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂがあるので、バスバー１４に対する磁性体コア１６ａ，１６ｂの横方向の位置決めが容易に行える。
【００２８】
その後、好ましくは、シリコーン樹脂等の接着剤を用いて磁性体コア１６ａ，１６ｂをコア取付部２２に固着する。ここで、接着剤の接着力が弱くなって、コア取付部２２に対する磁性体コア１６ａ，１６ｂの固定が不十分になった場合でも、コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂによって磁性体コア１６ａ，１６ｂの横ずれが抑えられるので、コアユニット１２の動作には特に支障はない。
【００２９】
また、図４及び図７に示すように、樹脂モールド体１５のコア取付部２２の下端側には、バスバー１４の両面一部を露出させるような切り欠き２５が形成されている。切り欠き２５は、コア取付部２２の上下方向（高さ方向）に傾斜したテーパ面２６をコア取付部２２の両側に有している。
【００３０】
コア取付部２２にそのような切り欠き２５があるという事は、インサート成形により樹脂モールド体１５を形成する際に、金型によってバスバー１４の一部分が両側から押さえ付けられているという事である。このように金型によりバスバー１４を両側から押さえ付けた場合には、樹脂を充填させた時の樹脂圧によるバスバー１４の撓みが抑えられる。これにより、得られたインサート成形品は、コア取付部２２内のバスバー１４がほぼ真っ直ぐに延びた品質の良いものとなる。
【００３１】
また、切り欠き２５にテーパ面２６があるという事は、金型に設けられたバスバー収容穴の両側面が、バスバー収容穴の底側から開口側に向けて開口幅を拡げるようなテーパ面を有しているという事である。このように金型のバスバー収容穴の両側面にテーパ面がある場合には、バスバー１４の一部分をバスバー収容穴にスムーズに挿入できるため、樹脂モールド体１５の形成作業が容易に行える。
【００３２】
切り欠き２５の幅Ｗ_３は、磁性体コア１６ａ，１６ｂの幅Ｗ_２よりも小さくなっている。これにより、磁性体コア１６ａ，１６ｂをコア取付部２２に取り付ける際に、切り欠き２５によるバスバー１４の露出部分に磁性体コア１６ａ，１６ｂが接触することを防止できる。
【００３３】
また、磁性体コア１６ａ，１６ｂがコア取付部２２に取り付けられた状態では、磁性体コア１６ａ，１６ｂによって切り欠き２５が完全に隠れるようになる。従って、コアユニット１２の使用時において、切り欠き２５によるバスバー１４の露出部分に他の部品が接触してバスバー１４がショートしてしまう等といったことは無い。
【００３４】
以上のように本実施形態のコアユニット１２にあっては、バスバー１４の周りに樹脂モールド体１５を形成し、この樹脂モールド体１５の各コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂ間に設けられたコア取付部２２に磁性体コア１６ａ，１６ｂを取り付けるように構成したので、磁性体コア１６ａ，１６ｂを樹脂モールドしなくても、磁性体コア１６ａ，１６ｂをバスバー１４に対して絶縁しつつ磁性体コア１６ａ，１６ｂを容易に且つ確実に組み付けることができる。この場合には、磁性体コアとバスバーとを一括して樹脂モールドする場合に比べて、簡単な構造をもった金型を使用することができ、製作コストの削減を図ることが可能となる。また、磁性体コアを樹脂モールドする場合には、成形時の樹脂圧や衝撃等によって磁性体コアが割れてしまう可能性があるが、本実施形態では磁性体コア１６ａ，１６ｂを樹脂モールドしないので、そのような不具合が生じることも無い。
【００３５】
図８は、本発明に係るコアユニットの他の実施形態を示す斜視図であり、図９は、図８に示すコアユニットの正面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
各図において、本実施形態のコアユニット３０は、樹脂モールド体１５のコア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂに爪部が設けられている点のみ、上述した実施形態と異なっている。
【００３７】
コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂの上部には、コア取付部２２に取り付けられた磁性体コア１６ａの縁部を係止する爪部３１ａ，３１ｂが互いに対向するように設けられている。コア位置固定用壁部２３ａ，２３ｂの下部には、コア取付部２２に取り付けられた磁性体コア１６ｂの縁部を係止する爪部３２ａ，３２ｂが互いに対向するように設けられている。このような構成とすることにより、磁性体コア１６ａ，１６ｂが樹脂モールド体１５に確実に固定されるため、接着剤を用いて磁性体コア１６ａ，１６ｂをコア取付部２２に固着する必要がない。これにより、磁性体コア１６ａ，１６ｂの組み付けを更に容易に行うことができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、磁性体コア１６ａ，１６ｂは、これらの端面同士を直接突き合わせた状態で、樹脂モールド体１５のコア取付部２２に取り付けられているが、所望のインダクタンス値を得るべく、例えば磁性体コア１６ａ，１６ｂ間にフィルムシート等を介在させた状態で、磁性体コア１６ａ，１６ｂをコア取付部２２に取り付けてもよい。また、場合によっては、そのようなＵ字型の磁性体コアとＩ字型の磁性体コアとを組み合わせて使用したり、Ｕ字型の磁性体コアを１つだけ使用したり、あるいはギャップ付きの磁性体コアを使用してもよい。要は、バスバーの全部を囲む形状のコアだけでなく、バスバーの一部を囲む形状のコアを使用してもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、バスバー１４として略コの字状に曲げたものを使用したが、特にこれには限られず、例えば直線状や湾曲状に延びたバスバーの周りに、コア取付部と１対のコア位置固定用壁部とからなる樹脂モールド体を形成してもよい。
【００４０】
さらに、上記実施形態は、入力した直流電圧を直流のまま所定電圧に変換するタイプのスイッチング電源装置にコアユニットを適用したものであるが、本発明のコアユニットは、入力した直流電圧を一旦交流電圧に変換し、この交流電圧を降圧して整流するタイプのスイッチング電源装置にも適用可能である。
【００４１】
また、本発明のコアユニットは、ノイズを除去するものであれば、スイッチング電源装置以外の装置にも適用できることは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、バスバーの周りに形成された樹脂モールド体は、コア取付部の両側にそれぞれ設けられ、コア取付部に取り付けられた磁性体コアを横方向に対して拘束する１対のコア位置固定用壁部を有しているので、磁性体コアの取り付けを容易にかつ確実に行うことができる。これにより、バスバーと磁性体コアとを一括して樹脂モールドしなくて済むので、使用する金型を簡素化し、製作コストを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコアユニットを備えたスイッチング電源装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示すコアユニットの斜視図である。
【図３】図２に示すコアユニットの正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２に示すコアユニットの分解斜視図である。
【図６】図２に示すバスバーの外観図である。
【図７】図２に示す磁性体コアが樹脂モールド体に取り付けられていない状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係るコアユニットの他の実施形態を示す斜視図である。
【図９】図８に示すコアユニットの正面図である。
【符号の説明】
１…スイッチング電源装置、５…電圧変換部、６…平滑回路部、７…出力フィルタ部、９…スイッチング回路、１２…コアユニット、１４…バスバー、１５…樹脂モールド体、１６ａ，１６ｂ…磁性体コア、１７…コア取付部形成領域（第１モールド領域）、１８ａ，１８ｂ…壁部形成領域（第２モールド領域）、１９〜２１…接続端子部、２２…コア取付部、２３ａ，２３ｂ…コア位置固定用壁部、２５…切り欠き、２６…テーパ面、３０…コアユニット、３１ａ，３１ｂ…爪部、３２ａ，３２ｂ…爪部。

Claims

複数の接続端子部を有するバスバーと、
前記各接続端子部が露出するように前記バスバーの周りに形成された樹脂モールド体と、
前記樹脂モールド体に取り付けられた磁性体コアとを備え、
前記樹脂モールド体は、前記磁性体コアが取り付けられるコア取付部と、前記コア取付部の両側にそれぞれ設けられ、前記コア取付部に取り付けられた前記磁性体コアを横方向に対して拘束する１対のコア位置固定用壁部とを有することを特徴とするコアユニット。
前記コア取付部には、前記バスバーの両面一部を露出させるような切り欠きが設けられており、
前記磁性体コアは、前記切り欠きによって露出された前記バスバーの両面一部を隠すように前記コア取付部に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のコアユニット。
前記切り欠きは、前記コア取付部の高さ方向に対して傾斜したテーパ面を有していることを特徴とする請求項２記載のコアユニット。
前記各コア位置固定用壁部には、前記コア取付部に取り付けられた前記磁性体コアを係止する爪部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のコアユニット。
前記バスバーは、第１モールド領域と、前記接続端子部を含み、前記第１モールド領域の両側に位置すると共に前記第１モールド領域に対して同じ側に曲げて形成された２つの第２モールド領域とを有し、
前記コア取付部は、前記第１モールド領域の周りに形成されており、前記コア位置固定用壁部は、前記接続端子部が露出するように前記第２モールド領域の周りに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のコアユニット。
入力電圧をスイッチングするスイッチング回路を有し、前記入力電圧を所定の電圧に変換する電圧変換部と、
前記電圧変換部の出力電圧を平滑化する平滑回路部と、
前記平滑回路部の出力電圧のノイズを除去する出力フィルタ部とを備え、
前記出力フィルタ部は、請求項１〜５のいずれか一項記載のコアユニットを有することを特徴とするスイッチング電源装置。