JP2006311711A - Switching unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流のオン/オフを制御可能なスイッチングユニットに関する。 The present invention relates to a switching unit capable of controlling current on / off.
従来のスイッチングユニットとして、例えば特許文献1に示すものがある。このものは、例えば、自動車のバッテリー等の電源とヘッドランプ等の各電子装置との間に配されて電流のオン/オフを切り替えることにより各電子装置の制御を行うものである。また、これらのスイッチングユニットは、外部との接続を行うための接続端子を備え、メンテナンス等のため着脱可能なものとして用いられている。
ところで、近年、自動車に要求される快適性・安全性等は高まる一方であり、これらの要求を満たすために自動車に搭載される電子装置の数は増加する傾向にある。そうすると、増加した電子装置を制御するためのリレー等のスイッチングユニットの数も増加してその分、スペースを要してしまうという問題があった。さらに、着脱可能なスイッチングユニットの場合、搭載箇所が外部に露出している等、着脱可能な箇所に設置しなければならない等、その配設箇所が制限されてしまうので、スペース上の問題はより顕著になってしまう。これらの問題から、スイッチングユニットをできるだけ小型化したいという要望があった。
また、自動車に搭載される電子装置の数が増加すると車両全体で消費する電力量も増加し、単純に小型化した場合、発熱密度が上昇して熱がこもり、電子装置に悪影響を及ぼす恐れもあった。
By the way, in recent years, comfort and safety required for automobiles are increasing, and the number of electronic devices installed in automobiles to meet these demands tends to increase. If it does so, there existed a problem that the number of switching units, such as a relay for controlling the increased electronic device, also increased, and the space was required by that much. In addition, in the case of a detachable switching unit, the installation location is restricted, such as the mounting location is exposed to the outside, and it must be installed in a detachable location. It becomes prominent. Due to these problems, there has been a desire to make the switching unit as small as possible.
In addition, as the number of electronic devices installed in automobiles increases, the amount of power consumed by the entire vehicle increases, and if it is simply downsized, the heat generation density increases and heat accumulates, which may adversely affect electronic devices. there were.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化と放熱性の向上が可能なスイッチングユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a switching unit that can be reduced in size and improved in heat dissipation.
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、電流のオン/オフを制御可能なスイッチングデバイスと、外部との接続を行うための接続端子とを備えるスイッチングユニットにおいて、絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備え、前記バスバー回路が肉厚のバスバーで構成されると共に、前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されるところに特徴を有する。 As a means for achieving the above object, the invention of claim 1 is a switching unit comprising a switching device capable of controlling on / off of current and a connection terminal for connection to the outside. A circuit board having a circuit board and a bus bar circuit that are in close contact with each other via a casing, and a circuit body in which the switching device is connected to both of them is housed in a casing, and the bus bar circuit has a thick bus bar. And the connection terminal is integrally extended at the end of the bus bar circuit.
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記バスバー回路は、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁に密着されているところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, the bus bar circuit according to the first aspect is characterized in that a surface opposite to a surface to which the circuit board is in close contact is in close contact with the inner wall of the casing. .
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記ケーシングには前記バスバーが嵌め入れ可能な嵌入室を備えるところに特徴を有する。 The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, the casing is provided with a fitting chamber into which the bus bar can be fitted.
請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシングにはバスバー回路を構成するバスバー間に介在する仕切壁を有するところに特徴を有する。 The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the casing has a partition wall interposed between bus bars constituting a bus bar circuit.
<請求項1の発明>
スイッチングユニットの内部に回路基板とバスバー回路とを備えるので、バスバー回路で形成した場合大型化してしまうような複雑な回路を回路基板で形成すると共に、入出力を行う回路と接続端子とをバスバー回路で一体に形成するので、スイッチングユニットの小型化が可能となる。
さらに、バスバー回路が肉厚のバスバーで形成されるので、回路体で生じた熱を吸収して拡散し易くなり、放熱性の向上が可能となる。
<Invention of Claim 1>
Since the circuit board and bus bar circuit are provided inside the switching unit, a complicated circuit that would increase in size when formed with the bus bar circuit is formed with the circuit board, and the input / output circuit and the connection terminal are connected to the bus bar circuit. Therefore, the switching unit can be reduced in size.
Furthermore, since the bus bar circuit is formed of a thick bus bar, the heat generated in the circuit body can be absorbed and diffused easily, and the heat dissipation can be improved.
<請求項2の発明>
回路体においてバスバーを回路基板に密着させることで回路基板側で生ずる熱をバスバーが吸収し易くなる、すなわちバスバーを放熱手段として利用することができる。それに加えて、バスバーをケーシングの内壁に密着させるので、バスバーの熱をケーシングの内壁に伝え易く、ケーシングを介して外部に放出させ易くなるので、放熱性の向上が可能となる。
<Invention of Claim 2>
By closely contacting the bus bar with the circuit board in the circuit body, the bus bar can easily absorb the heat generated on the circuit board side, that is, the bus bar can be used as a heat dissipation means. In addition, since the bus bar is brought into close contact with the inner wall of the casing, the heat of the bus bar can be easily transmitted to the inner wall of the casing and can be easily released to the outside through the casing, so that the heat dissipation can be improved.
<請求項3の発明>
ケーシングの嵌入室にバスバーを嵌め入れることで、バスバーの位置決めが容易になるとともに、バスバー回路を確実に保持できる。
<Invention of Claim 3>
By fitting the bus bar into the fitting chamber of the casing, the bus bar can be easily positioned and the bus bar circuit can be securely held.
<請求項4の発明>
隣接するバスバー同士の間に仕切壁を備えるので、バスバーを肉厚にしてもバスバー間の絶縁を確実に行うことが可能となる。
<Invention of Claim 4>
Since the partition wall is provided between the adjacent bus bars, the insulation between the bus bars can be reliably performed even if the bus bars are thick.
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図7によって説明する。
スイッチングユニット10は、図1,2に示すように、ケーシング20で包囲されたユニット本体(本発明の「回路体」に相当する)15を有し、ユニット本体15からケーシング20の外側へ延出する接続端子12Aが相手側接続端子(図示なし)と接続することで電気接続箱(図示なし)等に着脱可能に装着されるようになっている。
<Embodiment 1>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ユニット本体15は、回路基板11とバスバー回路12とを密着させたものの回路基板11側の表面にスイッチングデバイス13を実装してなるものである(図2参照)。ここで、回路基板11とバスバー回路12との間は接着剤(例えばシリコーン系接着剤又はエポキシ系接着剤)又は接着シート(例えば絶縁シートの両面に接着剤を塗布して接着性をもたせたもの)により接着し、かつ絶縁されて、密着させるようになっており、これらの接着剤又は接着シートが本発明の「絶縁物」に相当する。
スイッチングデバイス13は、電流のオン/オフを制御可能なものであって、本実施形態では半導体スイッチング素子を用いており、特に本実施形態では、半導体デバイス中にパワーMOSFET部と、過熱保護機能或いはPWM信号発信部等を有する制御部とをワンチップ上に配設したものを用いている。
The unit
The
回路基板11は、図1に示すように、略方形状の絶縁基板上にスクリーン印刷等で導電路が形成された印刷回路を備え、その所定箇所には貫通孔11Aが穿設されている。スイッチングデバイス13或いは他の抵抗その他の回路基板11の表面に実装された電子素子は、この貫通孔11Aを介して次述のバスバー回路12に直接端子を接続させるようになっている(図2参照)。また、本実施形態では回路基板11の片側(図1の右側)にスイッチングデバイス13を実装すると共に、その反対側(図1の左側)に(詳細には図示しないが)制御系の回路を配設している。
As shown in FIG. 1, the
さて、本実施形態におけるバスバー回路12は、金属平板を打抜き・プレス加工等を適宜行って形成された複数本のバスバー12Tによって所定回路形状に形成されるものである(図5参照)と共に、図2に示すように、バスバー回路12を構成する各バスバー12Tが肉厚の板材で構成されている。ここで、バスバー12Tの板厚は、バスバー回路12としての電流容量を考慮して決められる板厚よりも大きく設定されており、ユニット本体15で生ずる熱を容易に吸収可能な程度の板厚に設定されていることで、バスバー回路12全体の熱伝導性が高くなるようになっている。
また、バスバー回路12は全体形状が回路基板11と同様の略方形状をなしており、回路基板11のほぼ全体に亘る領域をバスバー回路12で支持することでユニット本体15ひいてはスイッチングユニット10全体の強度を確保できるようになっている。
The
Further, the
また、バスバー回路12には、上記の回路基板11の貫通孔11Aに対応する箇所に接続凸部12Cが配設されている。接続凸部12Cはバスバー12Tの表面上に回路基板11側へ向けて突設されており、この接続凸部12Cが貫通孔11Aに収容されることで、バスバー回路12との接続箇所と回路基板11の表面とが略面一となり(図2、4参照)、ユニット本体15のスイッチングデバイス13及び各電子素子の実装が容易になる。
Further, the
さらに、バスバー回路12を構成するバスバー12Tには、ユニット本体15から延出する接続端子12Aが一体に形成されており、この接続端子12Aによって、図示しない電気接続箱等の相手側接続端子と嵌合可能となっている。尚、本実施形態では、図1に示すように、5本の接続端子12Aを備えているが、これらのうち図1における左側の3本が制御系端子として用いられ右側の2端子が電力系端子として用いられている。また、制御系端子(図1の左側3本の端子)の先端部はプレス加工によって電力系端子(図1の右側2本の端子)よりも薄く形成されている。
Further, the
ケーシング20は、全体略直方体形状をなし、上側の本体21と下側の受体22とによりユニット本体15を収容可能となっている(図2参照)。
受体22には、嵌入室22Cが形成されている。嵌入室22Cはバスバー回路12を形成する各バスバー12Tの形状に合わせて周壁22Bを配設してなるものである。各バスバー12Tを対応する位置に嵌め入れることで、各バスバー12Tの位置決めが可能となると共に、各バスバー12T同士の間に嵌入室22Cの周壁22Bが介在することで、バスバー12T間の絶縁を図るようになっている。尚、バスバー12T同士の間に介在する周壁22Bの高さはユニット本体15において、回路基板11のバスバー回路12側の面に当接しない程度に設定されており、回路基板11へ干渉しないようになっている。
また、嵌入室22Cに嵌め入れられた各バスバー12Tの実装面と反対側の面(図2の下側の面)は受体22の底壁に密着されると共に、この底壁はケーシング20の他の壁面よりも薄く形成されている。このため、バスバー回路12が吸収した熱を外部に放出させやすくなっている。
さらに、受体22には、接続端子12Aを導出する箇所に溝部22Aが形成されており、この溝部22Aに接続端子12Aを嵌め込むことでケーシング20から接続端子12Aを隙間なく導出できるようになっている(図3参照)。
The
The
Further, the surface opposite to the mounting surface of each
Furthermore, a
上記のように構成されたスイッチングユニット10は図示しない電気接続箱に対して着脱可能に組みつけられて、制御系端子から所定の電気信号を受け取てスイッチングデバイス13を動作させることにより、電力系端子の入力側から入力された電流を適宜調整して電力系端子の出力側から出力し電子装置(図示なし)を動作させる。
ここで回路基板11の上側に実装されたスイッチングデバイス13や抵抗等の他の電子素子が動作して発熱したり、回路基板11の導電路に電流が流れることにより発熱した場合、熱伝導性の高いバスバー回路12がこれらの熱を吸収する。そして、バスバー回路12が密着するケーシング20を介して熱を外部に放出できる。
尚、電気接続箱(図示なし)のメンテナンス時等において、スイッチングユニット10は抜脱可能であり、必要に応じて交換して使用するようになっている。
The switching
Here, when the
Note that the switching
このように、本実施形態のスイッチングユニット10によれば、スイッチングユニット10の内部に回路基板11とバスバー回路12とを備えている。これにより、バスバー回路12で形成した場合大型化してしまうような制御系回路等の複雑な回路を回路基板11で形成することに加え、入出力を行う回路と接続端子12Aとをバスバー回路12をなすバスバー1部材で一体に形成する。したがって、スイッチングユニット10の小型化が可能となる。
さらに、本実施形態では、肉厚にしたバスバー12Tで構成して熱伝導性を高くしたバスバー回路12を回路基板11と密着させ、スイッチングデバイス13の一方の端子をバスバー回路12に直接接続する構成となっている。これにより、スイッチングデバイス13や回路基板11上で生ずる熱を、熱伝導性のよいバスバー回路12で吸熱し拡散すると共にケーシング20を介して外部に放出するので、放熱性に優れたものとなる。
Thus, according to the
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態のスイッチングユニット10ではユニット本体15においてバスバー12Tをケーシング20の受体22の底壁に密着させるので、バスバー回路12の熱をケーシング20の内壁に伝え易く、ケーシング20を介して外部に放出させ易くなるので、放熱性の向上が可能となる。
Further, in the
また、ケーシング20の嵌入室22Cにバスバー12Tを嵌め入れることで、バスバー12Tの位置決めが容易になるとともに、バスバー回路12を確実に保持できる。
さらに、隣接するバスバー12T同士の間に周壁22Bを備えるので、バスバー12Tを肉厚にしてもバスバー12T間の絶縁を確実に行うことが可能となる。
Further, by fitting the
Furthermore, since the
また、本実施形態のユニット本体15では、回路基板12のほぼ全面に亘り、肉厚の金属板で構成されるバスバー回路12が貼り付けられているので、ケーシング20に組付け前のユニット本体15のみの状態でも十分な強度を確保できる。
Further, in the unit
また、本実施形態ではスイッチングデバイス13に半導体スイッチング素子を用いたのでいわゆるメカリレーにおいて、接点のオン/オフ時に発生する動作音が生じないので、静音化が図れる。
In the present embodiment, since a semiconductor switching element is used for the
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図8から図10によって説明する。
本実施形態のスイッチングユニット10Aは接続端子12Aに分岐端子12Bを備えている点が上記実施形態1と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態ではケーシング20の本体21の内壁面に形成された溝23には、回路基板11の外周縁部が嵌入されるようになっている(図9参照)。そして、ユニット本体15がケーシング20内部に収容されると、バスバー回路12の下側の面をケーシング20の内壁に密着させるように組つけられる(図9参照)。これにより、ユニット本体15で生じた熱がバスバーで吸収されるとケーシング20を介して外部に放出させ易くなるので、放熱性が向上する。
また、図8において右側の2本の端子は一の分岐バスバー12Jから分岐して延出する分岐端子12B,12Bをなしている。
分岐バスバー12Jはバスバー回路12を構成するバスバーの1つであって、内部側(ユニット本体14側)では一の経路となっていると共に、外部側で複数に(本実施形態では2経路に)分岐して、それぞれの先端に分岐端子12Bを形成してなるものである。本実施形態のスイッチングユニット10Aは、このような分岐端子12Bを備えることで、ユニット本体15内では1の経路に連なる回路に対して分岐端子12Bのそれぞれに接続した異なる2つの経路との接続を行うことができ、回路設計の自由度が向上する。
<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The
In the present embodiment, the outer peripheral edge of the
Further, the two terminals on the right side in FIG. 8 constitute
The
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態ではスイッチングユニットが箱状をなすケーシング20に収容されるものであったが、これに限らず、例えばモールド成形によって一体に形成されたケーシングを備えるものであってもよい。このようなものによれば、部品点数の減少と製造工程の短縮化とができるので、製造効率が一層向上する。
(2)上記実施形態において、ケーシングを構成する樹脂にアルミナ等のフィラーを添加した樹脂を用いることで、ケーシング20全体の放熱性を高めたものであってもよい。
(3)上記実施形態においてバスバー回路12はケーシングの内部に収容するものであったが、これに限らず、バスバー回路の実装面との反対側の面をケーシング20の外部に露出させたものであっってもよい。また、この場合、バスバー回路12の露出面に絶縁膜で被覆して、外部とバスバー回路12との短絡を規制するものが望ましい。
(4)上記実施形態ではスイッチングユニット10,10Aはスイッチングデバイス13に半導体スイッチング素子を実装するものであったが、これに限らず、例えばIC等を実装するものであってもよい。
(5)上記実施形態において、制御系回路にIC、マイコン等を実装するものであってもよい。
(6)上記実施形態において、さらに放熱板や熱フィン等の放熱手段を追加する構造のものであってもよい。
(7)上記実施形態ではスイッチングデバイス13に半導体スイッチング素子を用いるものであったが、これに限らず、ベアチップ等を実装するものであってもよい。
(8)上記実施形態ではケーシング20が樹脂製のものであったが、例えば金属製のものであってもよい。この場合、例えば、金属製ケーシングの表面に絶縁被膜を形成する等してケーシングとユニット本体との間の絶縁を図る構成とするのが望ましい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) Although the switching unit is housed in the box-shaped
(2) In the said embodiment, the heat dissipation of the
(3) In the above embodiment, the
(4) In the above embodiment, the switching
(5) In the above embodiment, an IC, a microcomputer or the like may be mounted on the control system circuit.
(6) In the said embodiment, the thing of the structure which adds heat radiating means, such as a heat sink and a heat fin, may be sufficient.
(7) Although the semiconductor switching element is used for the
(8) In the above embodiment, the
10…スイッチングユニット
11…回路基板
12…バスバー回路
12A…接続端子
12T…バスバー
13…スイッチングデバイス
15…ユニット本体(回路体)
20…ケーシング
22B…周壁(仕切壁)
22C…嵌入室
DESCRIPTION OF
20 ... casing 22B ... peripheral wall (partition wall)
22C ... Insertion room
Claims (4)
絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備え、
前記バスバー回路が肉厚のバスバーで構成されると共に、前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されることを特徴とするスイッチングユニット。 In a switching unit comprising a switching device capable of controlling on / off of current and a connection terminal for connection to the outside,
A circuit board having a circuit board and a bus bar circuit that are in close contact with each other via an insulator, and a circuit body in which the switching device is connected to both of them is provided in a casing,
A switching unit, wherein the bus bar circuit is formed of a thick bus bar, and the connection terminal is integrally extended at an end of the bus bar circuit.
Priority Applications (1)
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