JP2009206308A - トランス取付装置及びトランス取付部材 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスの放熱性を向上することが可能なトランス取付装置及びトランス取付部材の提供にある。
【解決手段】弾性を有する放熱シート１４を介してトランス１２を取付部材１３によって金属製のヒートシンク１１に固定するトランス取付装置１０において、取付部材１３は、トランス１２のコア上面１７ｂに載置された放熱シート１４と接触する天井部１９と、天井部１９の両端部に設けられた屈曲部２０と、屈曲部２０の端部に垂下して設けられた取付腕部２１とで構成され、屈曲部２０が、天井部１９より下方へ屈曲形成された下方屈曲部２０ａと、下方屈曲部２０ａに続いて形成された上方へ屈曲する上方屈曲部２０ｂとを備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、トランスをヒートシンクに固定するためのトランス取付装置及びトランス取付部材に関するものである。

トランスは電子部品として金属性のヒートシンクに固定されるとともに、トランスからの発熱はヒートシンクに放熱されるように構成されている。例えば、特許文献１に開示されたトランスの取り付け構造は以下のような構成を有している。

トランス２０は、一次巻線２１及び二次巻線２２を備えている。一次巻線２１は、トランス２０の外面２５に近接する内部領域に収容されている。トランス２０は、その外面２５がヒートシンク４０に接触するように取り付けられている。トランス２０から引き出されている二次巻線２２は、絶縁シート４１を介してヒートシンク４０に熱的に接続されている。

このように、一次巻線２１において発生する熱の大部分は、トランス２０の外面２５を介して容易にヒートシンク４０に放出される。一方、二次巻線２２において発生する熱は、その一部は絶縁シート４１を介してヒートシンク４０に放出されるが、トランス２０の外面２５に対向する外面２６側に伝達された熱は、容易には放熱されない。このため、トランス２０の外面２６側が異常に温度上昇し、トランス２０を備えた回路が破損してしまう恐れがある。

この問題に対処するために、例えば、図９で示すトランスの放熱構造がとられることがある。図９で示す従来技術では、ヒートシンク５１上にトランス５２が載置され、トランス５２の上面５２ｂには、弾性を有する放熱シート５３を介してコの字状の放熱プレート５４が配置され、放熱プレート５４はネジ５５でヒートシンク５１に固定される。このような構造をとることにより、トランス５２で発生した熱は、下面５２ａを介してヒートシンク５１に放熱されるとともに、上面５２ｂから放熱シート５３を介して放熱プレート５４に伝わりヒートシンク５１に放熱される。
特開２００４−３３５７８０号公報（第６〜７頁、図５）

しかし、図９で示すトランスの放熱構造においては、放熱プレート５４をネジ５５で締め付けることによって、放熱プレート５４の両端部が下方に引き下げられ、放熱プレート５４の中央部が上に持ち上がり変形してしまう問題がある。この状態では、放熱プレート５４の両端部の近傍は放熱シート５３に接触しているが、中央部は非接触の状態が生じることがある。この場合、放熱シート５３と放熱プレート５４との接触面積が小さくなり、放熱シート５３を介して放熱プレート５４に伝達される熱量も少なくなって、トランス５２からの放熱性が悪化してしまう問題がある。尚、図９の二点差線で示す放熱プレート５４は取り付け前の状態を示し、実線で示す放熱プレート５４は取り付け後の状態を示している。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、トランスの放熱性を向上することが可能なトランス取付装置及びトランス取付部材の提供にある。

上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、弾性を有する熱伝導性部材を介してトランスを取付部材によって金属製のヒートシンクに固定するトランス取付装置において、前記取付部材は、前記トランスのコア上面に載置された前記熱伝導性部材と接触する天井部と、前記天井部の両端部に設けられた屈曲部と、前記屈曲部の端部に垂下して設けられた取付腕部とで構成され、前記屈曲部が、前記天井部より下方へ屈曲形成された下方屈曲部と、前記下方屈曲部に続いて形成された上方へ屈曲する上方屈曲部とを備えていることを特徴とする。
なお、本願の特許請求の範囲及び明細書においては、トランスのコイルボビンが見える側を前面、その背面側を後面とし、前記トランスの前面から見て左右を側面、上側を上面、下側を下面として説明する。

請求項１記載の発明によれば、取付部材の天井部の両端部に形成された屈曲部は、天井部より下方へ屈曲形成された下方屈曲部と、下方屈曲部に続いて形成された上方へ屈曲する上方屈曲部とを備えている。
このため、屈曲部の端部に垂下して設けられた取付腕部をヒートシンクに固定する場合に、取付腕部が下方に引き下げられることによって上方屈曲部が弾性変形し、下方屈曲部はそのままの状態を維持したまま下方に変位する。このことにより、天井部は熱伝導性部材を均一に押圧することが可能となり、取付部材と熱伝導性部材との接触面積は拡大される。
従って、取付腕部をヒートシンクに固定する場合に発生する取付部材の中央部の変形（天井部の変形）は、屈曲部の変形により吸収されることにより抑制され、トランスの放熱性の向上を図れる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のトランス取付装置において、前記屈曲部の下方屈曲部は、前記天井部より直角に屈曲形成されていることを特徴とするため、熱伝導性部材の移動を規制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のトランス取付装置において、前記天井部は、両端部に対し中央部が下方に湾曲した形状であることを特徴とするため、天井部は熱伝導性部材に対し全面均一な接触が可能となり、取付部材と熱伝導性部材との密着性を一層向上することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランス取付装置において、前記ヒートシンクに上方へ突出した取付台を形成し、前記取付部材の前記取付腕部の下端は取付部を有し、該取付部は前記取付台にネジ止めされたことを特徴とするため、トランスをヒートシンクに容易に、且つ確実に取り付けることができる。

請求項５記載の発明は、トランスのコア上面に載置された熱伝導性部材と接触する天井部と、前記天井部の両端部に設けられた屈曲部と、前記屈曲部の端部に垂下して設けられた取付腕部とで構成され、前記屈曲部が、前記天井部より下方へ屈曲形成された下方屈曲部と、前記下方屈曲部に続いて形成された上方へ屈曲する上方屈曲部とを備えていることを特徴とするトランス取付部材なので、請求項１と同等の効果を得ることができる。

本発明によれば、取付部材の天井部の両端部に屈曲部が設けられているので、天井部の変形を抑制でき、トランスの放熱性の向上を図ることが可能である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るトランス取付装置について、図１〜図５に基づいて説明する。
図１は、トランス取付装置１０の概略構成を示す正面図であり、トランス取付装置１０は、ヒートシンク１１、ヒートシンク１１に取り付けられるトランス１２、トランス１２の取付部材１３、トランス１２と取付部材１３との間に介在される放熱シート１４及び取付部材１３をヒートシンク１１に固定するネジ１５により構成されている。

ヒートシンク１１の上面にはネジ孔を有する取付台１６が左右に２個、それぞれ突出して形成されている。ヒートシンク１１は放熱性を有する金属材料からなり、各取付台１６を含め成型により形成されている。なお、各取付台１６はヒートシンク１１の上面に後工程での切削加工及び溶接等により形成することも可能である。

トランス１２は上下一対のコア１７を有し、その中央脚部がコイルを巻き付けたコイルボビン１８内を挿通して両側より挟持した３本の脚部を有するＥ字型の構成である。トランス１２のコア下面１７ａは、ヒートシンク１１の上面に接触配置され、トランス１２のコア上面１７ｂには熱伝導性部材に相当する放熱シート１４が載置されている。放熱シート１４は熱伝導性及び弾性を有するゴム部材により形成されている。

取付部材１３は、図１及び図３に示されるように、トランス１２のコア上面１７ｂに載置された放熱シート１４と接触するフラットな天井部１９と、天井部１９の両端部に設けられた屈曲部２０と、屈曲部２０の端部にトランス１２の側方に垂下して設けられた取付腕部２１及び各取付腕部２１の下端から外方にほぼ直角に曲げられた取付部２２からなり、断面コの字状に一体形成されている。尚、屈曲部２０の詳細構成については後述する。取付部材１３は、銅、ステンレスあるいはリン青銅等の材料で構成され、弾性と放熱性を有する。

ここで、各取付腕部２１の長さをｔ（図３参照）とし、トランス１２のコア上面１７ｂに載置された放熱シート１４のヒートシンク１１の取付台１６からの高さ方向の長さをｔ０（図１参照）とすれば、ｔ＜ｔ０となるように形成されている。これは、取付部材１３をヒートシンク１１に締め付け固定する時に、天井部１９が所定の力で放熱シート１４を押圧するための条件であり、あらかじめ適切な値に設定されている。各取付部２２には各取付台１６のネジ孔と一致する孔が穿孔されている。
図２に示されるように、各取付腕部２１は、屈曲部２０から取付部２２に向かうに従い幅が狭くなるように形成されている。

図４に示されるように、屈曲部２０は、天井部１９の両端部に連設された下方へ屈曲する下方屈曲部２０ａと、斜め上方へ屈曲する上方屈曲部２０ｂ、下方屈曲部２０ａと上方屈曲部２０ｂとの間をつなぐ連結部２０ｃ、及び上方屈曲部２０ｂから延在する連結部２０ｄとを備えている。下方屈曲部２０ａは、天井部１９より直角に屈曲形成されており、天井部１９と連結部２０ｃとの角度はほぼ９０°となっている。また、上方屈曲部２０ｂは、連結部２０ｄが水平位置より斜め上方に向けて屈曲形成されており、９０°より小さい鋭角となっている。下方屈曲部２０ａと上方屈曲部２０ｂとの間の高さ方向の距離ｈ１は、放熱シート１４の厚さｈよりも小さく、天井部１９により放熱シート１４が取付時に押圧されたときに上方屈曲部２０ｂがコア上面１７ｂと接触しない程度の寸法とされている。

屈曲部２０の端部には連結部２０ｄより別の屈曲部２３を介して取付腕部２１が設けられている。
なお、図４において、二点鎖線で示す取付部材１３は、ヒートシンク１１に取り付け固定される前の状態を示し、実線で示す取付部材１３は、ヒートシンク１１に取り付け固定された後の状態を示している。

次に、上記構成を有するトランス取付装置１０について図５及び図４に基づき作用説明を行う。
先ず、図５（ａ）に示されるように、ヒートシンク１１の両取付台１６の間にトランス１２のコイルボビン１８が見える側を前後方向とし、トランス１２のコア下面１７ａをヒートシンク１１の上面に接触させて配置する。そして、トランス１２のコア上面１７ｂ側に放熱シート１４を介在させて、取付部材１３をトランス１２の上方から装着する。

次に、図５（ｂ）に示されるように、両取付腕部２１の取付部２２の孔を取付台１６のネジ孔に位置合わせを行って、上方よりネジ１５を挿入させる。この状態では、ネジ１５による締め付けはまだ行われていないので、両取付腕部２１の取付部２２はヒートシンク１１の両取付台１６から浮いている状態にある。これは、各取付腕部２１の長さｔと、放熱シート１４のヒートシンク１１の取付台１６からの高さ方向の長さｔ０との間には、ｔ＜ｔ０の関係があることによる。

次に、図５（ｃ）に示されるように、取付部２２をネジ１５により締め付けることによって、取付腕部２１が引き下げられ、天井部１９は所定の力で放熱シート１４を押圧する。
この時の、取付部材１３の変形の様子を図４で説明する。天井部１９と取付腕部２１との間には屈曲部２０が形成されているために、取付腕部２１が引き下げられることによって、上方屈曲部２０ｂが弾性変形し、取付腕部２１は屈曲部２３とともに外側にせり出された状態となる。この時、上方屈曲部２０ｂは角度が増加する方向に変形するが、下方屈曲部２０ａは、取付腕部２１の引き下げ方向と、連結部２０ｃの長手方向とが同じであることから、下方屈曲部２０ａはほとんど変形することなく初期形状を維持したまま下方に変位する。
このため、天井部１９は放熱シート１４を上方より全面ほぼ均一な力で押圧し、放熱シート１４は弾性圧縮されて、天井部１９と放熱シート１４との接触面積は拡大される。

このような取付構造をとることにより、トランス１２で発生した熱は、コア下面１７ａを介してヒートシンク１１に直接放熱されるとともに、コア上面１７ｂから放熱シート１４を介して取付部材１３の天井部１９に伝わり取付腕部２１を経てヒートシンク１１に放熱される。ところで、コア上面１７ｂからの放熱は、コア上面１７ｂと放熱シート１４及び放熱シート１４と天井部１９との密着性に影響される。しかし、本実施形態においては天井部１９は放熱シート１４を上方より全面ほぼ均一な力で押圧し、天井部１９が変形せず放熱シート１４との接触面積が減少することがないので、コア上面１７ｂと放熱シート１４との密着性も維持される。よって、コア上面１７ｂから放熱シート１４を介して天井部１９に至る熱伝導性は低下することがなく、トランス１２の放熱性の向上を図ることができる。
また、取付部材１３をネジ１５で締め付けることによって、トランス１２をヒートシンク１１に強固に固定できると共に、コア下面１７ａとヒートシンク１１の上面との密着性の向上を図ることができ、この部分からの放熱性も維持できる。

この第１の実施形態に係るによれば以下の効果を奏する。
（１）天井部１９の両端部に屈曲部２０が形成され、屈曲部２０は、天井部１９に連設された下方屈曲部２０ａと、さらに連結部２０ｃを介して形成された上方屈曲部２０ｂとを備えている。従って、取付腕部２１が引き下げられることによって、上方屈曲部２０ｂが弾性変形し、屈曲部２３及び取付腕部２１が外側にせり出した状態となる。この時、上方屈曲部２０ｂは角度が増加する方向に変形するが、下方屈曲部２０ａは、取付腕部２１の引き下げ方向と、連結部２０ｃの長手方向とが同じであることから、下方屈曲部２０ａはほとんど変形することなく初期形状を維持したまま下方に変位する。このため、天井部１９は放熱シート１４を上方より全面ほぼ均一な力で押圧し、放熱シート１４は弾性圧縮されて、天井部１９と放熱シート１４との接触面積は拡大される。このことにより、コア上面１７ｂと放熱シート１４及び天井部１９との密着性が向上し、トランス１２の放熱性の向上を図れる。
（２）下方屈曲部２０ａは、天井部１９より直角に屈曲形成されているので、放熱シート１４の左右方向の移動を規制することができる。また、下方屈曲部２０ａと上方屈曲部２０ｂとの間の高さ方向の距離ｈ１は、放熱シート１４の厚さｈよりも小さいので、放熱シート１４の圧縮量を規制できる。即ち、圧縮時に放熱シート１４の厚さをｈ１以下としないことで、過度な引き下げ量によって放熱シート１４が圧接してつぶされるのを防止できる。
（３）トランス１２を放熱シート１４を介して取付部材１３によりヒートシンク１１に強固に固定することができ、放熱性と保持性の両立を図れる。
（４）取付部材１３は、天井部１９の両端部に屈曲部２０及び取付腕部２１が一体的に形成された簡単な構成なので、取り扱いが容易である。
（５）ヒートシンク１１に上方に突出した取付台１６を形成し、取付部材１３の取付部２２を取付台１６にネジ１５で締め付ける構成であるため、電子部品ユニットのように限られたスペースに多数の部品を配設するような場合に、取り付け作業が容易となり、且つ確実に取り付けることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るトランス取付装置３０を図６〜図８に基づいて説明する。
この実施形態は、第１の実施形態における取付部材１３の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。

図６は、トランス取付装置３０の概略構成を示す正面図であり、図７は、取付部材３１のみの正面図を示す。図６及び図７において、取付部材３１における天井部３２以外の構成は第１の実施形態における取付部材１３と同一である。即ち、屈曲部３３と屈曲部２０、取付腕部３４と取付腕部２１、及び取付部３５と取付部２２とはそれぞれ同一構成となっている。特に、屈曲部３３と屈曲部２０との対応関係は、下方屈曲部３３ａと下方屈曲部２０ａ、上方屈曲部３３ｂと上方屈曲部２０ｂ、連結部３３ｃと連結部２０ｃ、及び連結部３３ｄと連結部２０ｄとがそれぞれ対応している。

図７に示されるように、取付部材３１における天井部３２は両端部に対し中央部が下方に湾曲した形状となっている。図７において、両端部の高さ位置を基準とする基準線を考え、中央部でのこの基準線に対する下方への乖離量をｄとすれば、この乖離量ｄが大きくなるほど湾曲は大きくなり、この乖離量ｄが小さくなるほど湾曲は小さくなる。ちなみに、乖離量ｄがゼロの場合には、湾曲がないフラットな状態で、第１の実施形態における天井部１９と同一形状となる。
この乖離量ｄは、使用材料の物性や形状寸法等により決められる値であり、本実施形態においては、予め適切な値に設定されている。

このような取付装置においては、第１の実施形態と同様に、図８（ａ）に示されるように、取付部材３１をトランス１２の上方から装着する。
すると、図８（ｂ）に示されるように、取付部材３１の天井部３２は湾曲したままの状態で、放熱シート１４上に載置される。
次に、図８（ｃ）に示されるように、取付部３５をネジ１５により締め付けることによって、取付腕部３４が引き下げられるが、屈曲部３３の一部が弾性変形することにより天井部３２の変形は抑制される。（この点は、第１の実施形態における作用と同等であるので詳細説明を省略する。）

取付部材３１は第１の実施形態と同様の屈曲部３３を有しているので、下方への引き下げ力による天井部３２への荷重伝達は緩和されるものの、引き下げ量や精度誤差のばらつきによって完全に除去されず、若干量の天井部３２の中央部持ち上がり変形が生じる恐れがある。しかし、その場合であっても本実施形態においては、天井部３２は両端部に対し中央部が下方に湾曲しているため、中央部の持ち上がり変形を修正できて天井部３２をフラットな形状に維持可能である。従って、天井部３２は放熱シート１４に対し全面均一な接触が可能となり、取付部材３１と放熱シート１４との密着性を一層向上することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 第１、第２の実施形態では、屈曲部２０、３３を下方屈曲部２０ａ、３３ａと上方屈曲部２０ｂ、３３ｂの２箇所として説明したが、３箇所以上設けても構わない。
○ 第１、第２の実施形態において、下方屈曲部２０ａ、３３ａ、上方屈曲部２０ｂ、３３ｂ及び屈曲部２３、３６の形状を断面Ｒ形状としても良い。
○ 第１、第２の実施形態において、取付部材１３、３１の取付腕部２１、３４を長く形成し、取付部２２、３５をヒートシンク１１の上面に直接固定するように構成しても良い。

第１の実施形態に係るトランス取付装置の正面図である。 第１の実施形態に係るトランス取付装置の側面図である。 第１の実施形態に係る取付部材の正面図である。 第１の実施形態に係るトランス取付装置の要部拡大正面図である。 第１の実施形態に係るトランス取付装置の取り付け順序を示す模式図である。（ａ）取り付ける前の状態。（ｂ）取付部材をトランスに載置した状態。（ｃ）取付部材をネジで固定した状態。 第２の実施形態に係るトランス取付装置の正面図である。 第２の実施形態に係る取付部材の正面図である。 第２の実施形態に係るトランス取付装置の取り付け順序を示す模式図である。（ａ）取り付ける前の状態。（ｂ）取付部材をトランスに載置した状態。（ｃ）取付部材をネジで固定した状態。 従来技術を示す正面図である。

符号の説明

１０、３０ トランス取付装置
１１ ヒートシンク
１２ トランス
１３、３１ 取付部材
１４ 放熱シート（熱伝導性部材）
１５ ネジ
１６ 取付台
１７ コア
１７ａ コア下面
１７ｂ コア上面
１９、３２ 天井部
２０、３３ 屈曲部
２０ａ、３３ａ 下方屈曲部
２０ｂ、３３ｂ 上方屈曲部
２０ｃ、２０ｄ、３３ｃ、３３ｄ 連結部
２１、３４ 取付腕部
２２、３５ 取付部

Claims (5)

1. 弾性を有する熱伝導性部材を介してトランスを取付部材によって金属製のヒートシンクに固定するトランス取付装置において、
   前記取付部材は、前記トランスのコア上面に載置された前記熱伝導性部材と接触する天井部と、前記天井部の両端部に設けられた屈曲部と、前記屈曲部の端部に垂下して設けられた取付腕部とで構成され、
   前記屈曲部が、前記天井部より下方へ屈曲形成された下方屈曲部と、前記下方屈曲部に続いて形成された上方へ屈曲する上方屈曲部とを備えていることを特徴とするトランス取付装置。
2. 前記屈曲部の下方屈曲部は、前記天井部より直角に屈曲形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス取付装置。
3. 前記天井部は、両端部に対し中央部が下方に湾曲した形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランス取付装置。
4. 前記ヒートシンクに上方へ突出した取付台を形成し、前記取付部材の前記取付腕部の下端は取付部を有し、該取付部は前記取付台にネジ止めされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランス取付装置。
5. トランスのコア上面に載置された熱伝導性部材と接触する天井部と、前記天井部の両端部に設けられた屈曲部と、前記屈曲部の端部に垂下して設けられた取付腕部とで構成され、
   前記屈曲部が、前記天井部より下方へ屈曲形成された下方屈曲部と、前記下方屈曲部に続いて形成された上方へ屈曲する上方屈曲部とを備えていることを特徴とするトランス取付部材。

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