JP2008108937A - Heat dissipation structure of inductance component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性部材を巻き回して構成されるインダクタンス部品の放熱構造に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure for an inductance component formed by winding a conductive member.
例えばチョークコイルなどとして使用されるインダクタンス部品は、巻線部分の発熱による高温状態を抑制するために、様々な放熱対策が施されている。その一例として、特許文献1に開示されるトランスでは、コイル層間に放熱板を挟設することにより、トランス内部の熱をこの放熱板に伝導させて外部へ放熱させている。
For example, an inductance component used as a choke coil or the like is provided with various heat dissipation measures in order to suppress a high temperature state due to heat generation in the winding portion. As an example, in the transformer disclosed in
このような特許文献1に開示される従来技術をチョークコイルに応用したものが図5に示されている。同図は、基板に実装された状態のチョークコイルを基板断面方向から見た様子を示したものである。チョークコイル100は、例えば樹脂製のボビンに導電性部材としての巻線を巻き回した巻線体101に、磁性材料からなる一対のE形コア103,103を装着して構成される。また、このチョークコイル100には、巻線体101上面とそこに対向するE形コア103の内面との間に、放熱性(熱伝導性)に優れた放熱板104が挟み込まれている。放熱板104は、チョークコイル100内部に挟持された本体部分から基板107に対して水平方向へ若干延出した後、基板107へ接近するように垂下する2つの脚部105,105が形成されている。
FIG. 5 shows an application of the prior art disclosed in
チョークコイル100は、基板107上に載置され、基板107表面に設けられた実装パッドに巻線体101下面側に突設された図示しない端子が半田付け接続(面実装)されている。基板107上には、基板107表面で発生した熱を放熱させるために放熱性に優れた放熱用充填材たるモールド106が充填されている。モールド106は、チョークコイル100から突出した脚部105,105の下端部が埋まる程度充填されており、脚部105,105とモールド106との熱的な接続が図られている。当該熱的接続により、チョークコイル100内部で発生した熱が、放熱板104ひいてはモールド106を通じて放熱されることとなる。
ところで、電子機器等を構成する電気回路内において、例えば電流検出や補助電源などが必要となる場合があるが、従来はこのような必要性が生じた場合には例えばカレントトランスや補助電源装置などの部品を電気回路に追加する必要があった。その一方で、製品における部品点数の削減は重要課題であり、そのための効率的な回路設計が常に求められている。 By the way, in an electric circuit constituting an electronic device or the like, for example, current detection or an auxiliary power source may be required. Conventionally, when such a need arises, for example, a current transformer, an auxiliary power source device, or the like It was necessary to add these parts to the electric circuit. On the other hand, reduction of the number of parts in a product is an important issue, and efficient circuit design for that purpose is always required.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、内部で発生した熱を良好に放熱させると共に、インダクタンス部品に発生する電磁エネルギーを別系統の回路で利用することが可能なインダクタンス部品の放熱構造を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above-described problems, the present invention provides a heat dissipation structure for an inductance component that can dissipate heat generated internally and can use electromagnetic energy generated in the inductance component in another circuit. With the goal.
本発明における請求項1では、巻回された導電性部材と、前記導電性部材へ熱的に接続された放熱板とから構成されるインダクタンス部品の放熱構造であって、前記放熱板は導電性を有する板状部材の一部を開口させることにより一対の端部を有する不連続な環状に形成されてなるものであり、当該放熱板の両端部を、基板への実装により任意の電気回路へ電気的に接続して構成されている。
In
このようにすると、導電性部材に電流が流れることにより、従来のインダクタンス部品において放熱のみを目的として設けられていた放熱板に電圧を誘起させることができるため、当該誘起電圧を別の電気回路へ供給することができる。 In this way, since a current flows through the conductive member, a voltage can be induced in the heat sink provided only for heat dissipation in the conventional inductance component, and therefore the induced voltage is transferred to another electric circuit. Can be supplied.
本発明における請求項2では、磁性材料からなるコアを備え、前記導電性部材と前記放熱板とを前記コアに巻装して構成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, a core made of a magnetic material is provided, and the conductive member and the heat radiating plate are wound around the core.
このようにすると、コアにより導電性部材と放熱板との磁気的な結合が強固なものとなり、放熱板に誘起される電力量を増大させることができる。 If it does in this way, the magnetic coupling with a conductive member and a heat sink will become strong with a core, and the electric energy induced by a heat sink can be increased.
本発明における請求項3では、前記基板は金属ベース基板であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the substrate is a metal base substrate.
このようにすると、放熱性に優れた金属ベース基板に放熱板が熱的に接続されるため、インダクタンス部品の熱を効率よく放熱させることができる。 If it does in this way, since a heat sink is thermally connected to the metal base board excellent in heat dissipation, the heat of an inductance component can be efficiently radiated.
本発明における請求項4では、前記基板上に放熱用充填材を充填させたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the substrate is filled with a heat radiation filler.
このようにすると、放熱性に優れた放熱用充填材に放熱板及び基板が熱的に接続されるため、インダクタンス部品の熱を効率よく放熱させることができる。 If it does in this way, since a heat sink and a board | substrate are thermally connected to the filler for heat dissipation excellent in heat dissipation, the heat | fever of an inductance component can be thermally radiated efficiently.
本発明の請求項1によると、内部で発生した熱を良好に放熱させると共に、インダクタンス部品に発生する電磁エネルギーを別系統の回路で利用することが可能なインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。
According to
本発明の請求項2によると、コアに蓄えられた電磁エネルギーを別系統の回路で利用することが可能なインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。
According to
本発明の請求項3によると、基板の放熱性を向上させることにより、より放熱性に優れたインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。
According to
本発明の請求項4によると、放熱用充填材の作用により、より放熱性に優れたインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a heat dissipation structure for an inductance component that is more excellent in heat dissipation due to the action of the heat dissipation filler.
以下、添付図面を参照しながら、本発明におけるインダクタンス部品の放熱構造の好ましい実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a heat dissipation structure for an inductance component according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same location as a prior art example, and since description of a common part overlaps, it abbreviate | omits as much as possible.
図1は、本発明におけるインダクタンス部品としてのチョークコイル1の構造を示す分解斜視図である。チョークコイル1は、磁性材料からなる一対のE形コア103,103と、例えば中心孔2を有する筒状のボビンに導電性部材としての巻線を巻き回すなどしてなる巻線体101と、放熱性(熱伝導性)に優れた例えば銅などの金属からなる放熱板5とから構成される。E形コア103,103は、扁平板状の主要部分に、円柱状の芯部3を一側面の中央部に、外壁部4,4を一側面の両端部にそれぞれ突設して形成される。巻線体101は例えば樹脂製のボビンに導電性部材としての巻線を巻き回すことにより構成されるが、この巻線体101を構成するボビンには、前記巻線が電気的に接続され、例えばプリント基板などの基板に設けられた実装パッドに例えば半田付けなどにより電気的に接続(面実装)するための端子101aを有している。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a
放熱板5は、放熱性(熱伝導性)に優れた材料を略U字の板状に形成してなり、中央に貫通孔7が穿設された不連続な略環状に形成された巻装部6と、貫通孔7に連通して設けられた切り欠き10を挟んで巻装部6の両端から互いに外方水平に延びる端部としての脚部8,9とから構成される。脚部8,9は、巻装部6の両端から巻装部6と同一面上となる水平方向へ若干延出した後、垂下するように途中で折り曲げ成形されており、その各先端は例えば半田付けなどにより図示しない基板に設けられた実装パッドへの電気的接続(面実装)が可能になっている。なお、放熱板5の形状は、基板に実装した際の周囲部品との干渉を考慮した形状とする必要があるが、放熱性を向上させるためには極力その表面積が大きくなるようにするのが好ましい。図1に示されるものでは、巻装部6の隣り合う2つの角部が面取りされ、表面積を大きくするために脚部8が切り欠き10から巻装部6の外径に達するまで太くなっているのに対し、脚部9は、周囲の部品を避けるために脚部8より大分細く形成され巻装部6と同程度の幅になっている。
The
チョークコイル1は、巻線体101に放熱板5と一対のE形コア103,103を装着して構成される。具体的には、巻線体101と放熱板5を、その中心孔2と貫通孔7とが同軸上になるように並べて重ね合わせた状態で、E形コア103,103で挟み込むように、中心孔2及び貫通孔7へ上下方向からE形コア103,103の芯部3,3をそれぞれ挿入し、対向するE形コア103,103の芯部3,3同士及び外壁部4,4同士を突き合わせることにより図2に示す組立体となる。その結果、チョークコイル1には、巻線体101上面とそこに対向するE形コア103の内面との間に、放熱板5が挟み込まれることとなる。放熱板5は、チョークコイル1内部の熱を外部へ放熱させるものであるが、本実施例の構成では、E形コア103の芯部3に巻装されることにより、同時に巻線体101と磁気的に結合された1ターンの補助巻線とみなすことができる。
The
図3は、基板107上に実装された状態のチョークコイル1を示した斜視図である。同図において、組立後のチョークコイル1は、基板107上に載置され、基板107表面に設けられた実装パッドに巻線体101の下面側に突設された端子101aが半田付け接続(面実装)されている。このとき、チョークコイル1から延び出た放熱板5の脚部8,9も、端子101aと同様に、基板107表面に設けられた実装パッド20,20にそれぞれ半田付け接続(面実装)される。実装パッド20,20に繋がる回路パターンは、端子101aひいてはチョークコイルとして本来的に機能する巻線体101に繋がる回路パターンとは別系統の回路ラインを形成するものである。なお、基板107としては例えばプリント基板などが一般的に使用されるが、放熱性に優れた金属ベース基板を使用するのが好ましい。この場合には、放熱性に優れた金属ベース基板に放熱板5が熱的に接続されるため、基板107を通じてチョークコイル1の熱を効率よく放熱させることができる。図示していないが、従来例と同様に、基板107上には、基板107表面で発生した熱を放熱させるために放熱性に優れた放熱用充填材たるモールド106が充填される。
FIG. 3 is a perspective view showing the
図4に、チョークコイル1の一使用態様として、例えば電源装置などに組み込まれる、昇圧チョッパ回路を利用した力率改善回路の一般的な回路構成を示す。同図において、交流電源に相当する商用電源31の両端には整流部としての例えばダイオードブリッジからなる整流回路34が接続され、前記商用電源31からの交流電源電圧を整流して、入力端子32,33から後段の昇圧チョッパ回路35へ供給する。この昇圧チョッパ回路35は、チョークコイル1(巻線体101)とスイッチング素子であるMOSFET37のドレイン−ソースとの直列回路を、整流回路34の出力端となる入力端子32,33間に接続すると共に、整流ダイオード38とサイリスタ26及び抵抗27の並列回路と例えば電解コンデンサからなる出力コンデンサ39との直列回路を、MOSFET37の両端間すなわちドレイン−ソース間に接続して構成される。サイリスタ26のゲートは、チョークコイル1を構成する放熱板5の両端すなわち脚部8,9が入力側に接続されたゲートトリガ回路25の出力が接続されている。
FIG. 4 shows a general circuit configuration of a power factor correction circuit using a step-up chopper circuit, which is incorporated in, for example, a power supply device as one usage mode of the
そして、MOSFET37がオンのときには、整流回路34からの全波整流された直流電流によって、チョークコイル1に励磁エネルギーを蓄え、MOSFET37がオフのときには、このチョークコイル1に蓄えられた励磁エネルギーを整流回路34の出力端間に発生する入力電圧Viに重畳させて、昇圧チョッパ回路35の入力側よりも高い出力電圧Voを出力コンデンサ39の両端間に設けられた出力端子42,43間に発生させるようにしている。
When the
一方41は、MOSFET37のゲートにパルス状のドライブ電圧を供給することにより、MOSFET37をスイッチングさせるPFC制御部である。このPFC制御部41は、出力電圧Voをフィードバック信号として監視し、この出力電圧Voが一定となるようにMOSFET37をスイッチングさせることで、チョークコイル1を介して取り込まれる電流波形を商用電源31からの正弦波状の電圧波形に近付け、入力力率を改善するようにしている。
On the other hand, 41 is a PFC control unit that switches the
当該昇圧チョッパ回路35において、放熱板5は巻線体101を流れる電流の電流検出用として使用され、所謂カレントトランスに相当する機能を果たす。すなわち、巻線体101に電流が流れることにより放熱板5に電流検出電圧が誘起される。この電流検出電圧は、サイリスタ26のオン・オフ制御を行なうゲートトリガ回路25に入力されることとなる。サイリスタ26は、抵抗27と共に、出力コンデンサ39への突入電流防止回路として設けられている。
In the step-up
当該突入電流防止回路の動作について説明する。商用電源31から正常に電力が供給されている間は、常時チョークコイル1に電流が流れ、放熱板5に電流検出電圧が誘起される。入力投入から、MOSFET37が動作するまで、チョークコイル1の放熱板5には電圧は誘起されないため、入力投入時における電源からの電流は、整流回路34→巻線体101→整流ダイオード38→抵抗27の経路を流れ、抵抗27の抵抗で突入電流を抑制する。次に、MOSFET37がスイッチング動作(昇圧を開始)すると、放熱板5に電圧が誘起され、ゲートトリガ回路25により、サイリスタ26のゲート電圧がトリガレベルまで達し、サイリスタ26がオン状態となる結果、抵抗27に流れている電流はサイリスタ26に流れる。なお、MOSFET37がスイッチング動作しているかぎり、電流はサイリスタ26を流れることとなる。
The operation of the inrush current prevention circuit will be described. While electric power is normally supplied from the
以上のように本実施例のチョークコイル1では、巻回された導電性部材としての巻線体101と、巻線体101へ熱的に接続された放熱板5とから構成されるインダクタンス部品の放熱構造であって、放熱板5は導電性を有する板状部材の一部を開口させることにより一対の端部としての脚部8,9を有する不連続な環状に形成されてなるものであり、当該放熱板5の脚部8,9を、基板107への実装により任意の電気回路に相当するゲートトリガ回路25へ電気的に接続して構成されている。
As described above, in the
このようにすると、巻線体101に電流が流れることにより、従来のインダクタンス部品において放熱のみを目的として設けられていた放熱板5に電圧を誘起させることができるため、当該誘起電圧を別のゲートトリガ回路25へ供給することができる。従って、内部で発生した熱を良好に放熱させると共に、チョークコイル1に発生する電磁エネルギーを別系統の回路で利用することが可能なインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。
In this way, since a current flows through the winding
また本実施例では、磁性材料からなるE形コア103,103を備え、巻線体101と放熱板5とをE形コア103,103に巻装して構成されることを特徴とする。
In this embodiment, the
このようにすると、E形コア103,103により巻線体101と放熱板5との磁気的な結合が強固なものとなり、放熱板5に誘起される電力量を増大させることができる。
In this way, the magnetic coupling between the winding
さらに本実施例では、基板107が金属ベース基板である方が望ましい。
Furthermore, in this embodiment, it is desirable that the
このようにすると、放熱性に優れた金属ベース基板に放熱板5が熱的に接続されるため、インダクタンス部品の熱を効率よく放熱させることができる。従って、より放熱性に優れたインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。
If it does in this way, since the
また本実施例では、基板107上に放熱用充填材としてのモールド106を充填させたことを特徴とする。
In this embodiment, the
このようにすると、放熱性に優れたモールド106に放熱板5及び基板107が熱的に接続されるため、チョークコイル1の熱を効率よく放熱させることができる。従って、モールド106の作用により、より放熱性に優れたインダクタンス部品の放熱構造を提供することができる。
In this way, since the
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。放熱板5に誘起される電圧の用途としては、上述した電流検出の他、例えば他の電子部品などの補助電源として使用してもよい。また、インダクタンス部品には、チョークコイル以外にもトランスなどの各種コイル部品が含まれ、その構造も特に限定されるものではない。
In addition, this invention is not limited to the said Example, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention. In addition to the above-described current detection, the voltage induced in the
1 チョークコイル(インダクタンス部品)
5 放熱板
8,9 脚部(端部)
25 ゲートトリガ回路(任意の電気回路)
101 巻線体(導電性部材)
103 E形コア
106 モールド(放熱用充填材)
107 基板
1 Choke coil (inductance component)
5
25 Gate trigger circuit (arbitrary electrical circuit)
101 Winding body (conductive member)
103 E-shaped core
106 Mold (Heat dissipation filler)
107 substrate
Claims (4)
The heat dissipation structure for an inductance component according to claim 1, wherein a heat dissipation filler is filled on the substrate.
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