JP2015126106A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性コアが持つ熱を効率良く放熱すること。【解決手段】第２のコア３０が持つ熱を放熱部材１１側に伝達する熱伝達部としてブラケット１７を用いた。これによれば、第２のコア３０が持つ熱がブラケット１７によって放熱部材１１側へ伝達されるため、第１のコア２０と第２のコア３０との間に、磁性コア１３を流れる磁束を形成するための磁気的空隙を形成するシート１４を有していても、第２のコア３０に熱が蓄積してしまうことが抑制される。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来から、電子機器は、例えば特許文献１のような、磁性コアにコイルを巻回して構成される磁性部材を有している。一般に、磁性コアは、電子機器の一部である放熱部材に接する第１のコアと、第１のコアを挟んで放熱部材とは反対側に配置される第２のコアとから構成されている。

特開２００１−１０２２１７号公報

ところで、第１のコアと第２のコアとの間には、磁性コアを流れる磁束を形成するための磁気的空隙（ギャップ）を形成するために、例えば、透磁率が低い合成樹脂からなるシートが介在される。磁性部材は、コイルだけでなく磁性コア自身も発熱する。シートは熱伝導率が低いため、第２のコアが持つ熱は、第１のコア側に伝達され難い。よって、第２のコアに熱が蓄積し易くなり、磁性コアが持つ熱を効率良く放熱することができなくなってしまう。なお、このような問題は、第１のコアと第２のコアとの間にシートを介在させることに代えて、第１のコアと第２のコアとの間にエアギャップを設けた場合であっても同様に生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁性コアが持つ熱を効率良く放熱することができる電子機器を提供することにある。

上記課題を解決する電子機器は、放熱部材と、前記放熱部材に載置される磁性部材とを有し、前記磁性部材は、前記放熱部材に接する第１のコアと、前記第１のコアを挟んで前記放熱部材とは反対側に配置される第２のコアとから構成される磁性コアと、前記磁性コアに巻回されるコイルと、を有し、前記第１のコアと前記第２のコアとの間に、前記磁性コアを流れる磁束を形成するための磁気的空隙を有する電子機器であって、前記第２のコアが持つ熱を前記放熱部材側に伝達する熱伝達部を有する。

これによれば、第２のコアが持つ熱を熱伝達部によって放熱部材側へ伝達させることができるため、第１のコアと第２のコアとの間に、磁性コアを流れる磁束を形成するための磁気的空隙を有していても、第２のコアに熱が蓄積してしまうことを抑制することができる。その結果、磁性コアが持つ熱を効率良く放熱することができる。

上記電子機器において、前記熱伝達部は、前記第２のコアにおける前記第１のコアとは反対側の面に接触するとともに前記第１のコア及び前記第２のコアを前記放熱部材に対して取り付けるブラケットであることが好ましい。

これによれば、第１のコア及び第２のコアを放熱部材に対して取り付けるブラケットを熱伝達部として機能させることができ、熱伝達部を別途設ける場合に比べると部品点数を削減することができる。

上記電子機器において、前記ブラケットは、前記放熱部材に一体的に形成されるとともに前記第２のコアにおける前記第１のコアとは反対側の面が位置する高さ近傍まで延びる延設部に対して支持されていることが好ましい。

これによれば、ブラケットは、放熱部材に一体的に形成されるとともに第２のコアにおける第１のコアとは反対側の面が位置する高さ近傍まで延びる延設部に対して支持されているため、ブラケットを極力短くすることができ、第２のコアから放熱部材までの熱伝達経路を極力短くすることができる。その結果、第２のコアが持つ熱を放熱部材に効率良く放熱することができる。

上記電子機器において、前記ブラケットにおける前記第２のコアと接触する接触部が、前記第２のコアを介して前記磁気的空隙と対向する位置に配置されていることが好ましい。

磁気的空隙の存在によって、第１のコア側に伝達され難く第２のコアに蓄積しようとする熱は、磁気的空隙と対向する部位に蓄積され易い。よって、ブラケットにおける第２のコアと接触する接触部を、第２のコアを介して磁気的空隙と対向する位置に配置することで、磁気的空隙の存在によって、第１のコア側に伝達され難く第２のコアに蓄積しようとする熱を、ブラケットを介して放熱部材に効率良く放熱することができる。

上記電子機器において、前記磁気的空隙には放熱グリスが設けられるとともに、前記放熱グリスは前記熱伝達部として機能していることが好ましい。
これによれば、第２のコアが持つ熱を、放熱グリス及び第１のコアを介して放熱部材に伝達することができ、第１のコアと第２のコアとの間に、磁性コアを流れる磁束を形成するための磁気的空隙を有していても、第２のコアに熱が蓄積してしまうことを抑制することができる。その結果、磁性コアが持つ熱を効率良く放熱することができる。

上記電子機器において、絶縁基板と、前記絶縁基板に接着される金属板とを有する基板を備え、前記基板が前記磁性コアの周囲に配置されることで、前記金属板が前記コイルとして機能しており、前記基板は前記放熱部材に支持されていることが好ましい。

これによれば、コイルとして機能する金属板から発せられる熱を、放熱部材に放熱することができるため、金属板から磁性コアに伝達される熱の量を少なくすることができる。その結果、磁性コアが持つ熱の量が少なくなり、磁性コアの耐久性を向上させることができる。

この発明によれば、磁性コアが持つ熱を効率良く放熱することができる。

（ａ）は第１の実施形態における電子機器を示す断面図、（ｂ）は図１（ａ）における２−２線断面図。 第２の実施形態における電子機器を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、電子機器を具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、電子機器１０は、金属（例えばアルミニウム）により形成される放熱部材１１と、放熱部材１１に載置される磁性部材１２とを有している。磁性部材１２は、放熱部材１１に接する第１のコア２０と、第１のコア２０を挟んで放熱部材１１とは反対側に配置される第２のコア３０とから構成される磁性コア１３を有する。

電子機器１０は、平板状の絶縁基板５０と、絶縁基板５０の表面（第１面）に接着される環状の金属板５１と、絶縁基板５０の裏面（第２面）に接着される環状の金属板５２とからなる基板１５を備える。各金属板５１，５２は、厚さ０．５ｍｍの平板状の銅板からなるとともに、所定の形状にパターニングされている。そして、基板１５が磁性コア１３の周囲に配置されることで、各金属板５１，５２は、磁性コア１３に巻回されるコイルとして機能する。基板１５は、伝熱シート１６を介して放熱部材１１に支持されている。

放熱部材１１の内部には、冷却媒体として流体が通過する流体経路１１ａが形成されている。本実施形態では、冷却媒体として水が用いられている。放熱部材１１は、磁性部材１２等から放熱部材１１に伝達される熱を、流体経路１１ａを通過する流体により奪うことで放熱する。放熱部材１１の上面には、第１のコア２０が収容される収容凹部４０が形成されている。第１のコア２０は、収容凹部４０に収容されることで位置決めされている。

第１のコア２０はフェライトにより形成されている。また、第１のコア２０は、略直方体形状である。第２のコア３０はフェライトにより形成されている。また、第２のコア３０は、略直方体形状であるとともに側断面視Ｃ字状である。第２のコア３０における第１のコア２０側の面である底面３０ｅには、四角形状の切欠３０ｋが形成されている。そして、第１のコア２０における第２のコア３０側の面である上面２０ｂと第２のコア３０の切欠３０ｋの内面との間には、基板１５の一部が通過する空間１９が形成されている。第１のコア２０の上面２０ｂと第２のコア３０の底面３０ｅとの間には、磁性コア１３を流れる磁束を形成するための磁気的空隙（ギャップ）を形成するシート１４が介在されている。シート１４は、透磁率が低い合成樹脂よりなる。

放熱部材１１には、放熱部材１１の上面から第２のコア３０における第１のコア２０とは反対側の面である上面３０ｂが位置する高さ近傍まで延びる延設部１１ｆが一体的に形成されている。本実施形態では、延設部１１ｆの上面と第２のコア３０の上面３０ｂとが同じ高さに位置している。そして、第１のコア２０及び第２のコア３０は、延設部１１ｆに支持されたブラケット１７によって放熱部材１１に対して取り付けられている。

ブラケット１７は、矩形板状の金属（例えば、鉄や銅）を折り曲げて形成されている。ブラケット１７の基端部には、延設部１１ｆに支持される支持部１７ａが形成されている。支持部１７ａは平板状であるとともに、ボルト１８によって延設部１１ｆに締結されている。そして、ボルト１８の締結によって、支持部１７ａと延設部１１ｆとの接触が確保されている。ブラケット１７の先端部には、第２のコア３０の上面３０ｂに接触するように配置される接触部１７ｂが形成されている。接触部１７ｂは第２のコア３０の上面３０ｂに向けて膨らむ湾曲状になっている。

そして、第１のコア２０が収容凹部４０に収容された状態において、第１のコア２０上にシート１４を介して第２のコア３０を載置し、ブラケット１７の接触部１７ｂと第２のコア３０の上面３０ｂとを密着させる。これにより、第１のコア２０及び第２のコア３０が、ブラケット１７の接触部１７ｂと収容凹部４０の底壁４０ｅとの間で挟持され、放熱部材１１に取り付けられる。そして、第１のコア２０における第２のコア３０とは反対側の面であるの底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとが密着して、第１のコア２０と放熱部材１１とが熱的に結合される。また、ブラケット１７の接触部１７ｂと第２のコア３０の上面３０ｂとが密着することで、第２のコア３０と放熱部材１１の延設部１１ｆとがブラケット１７を介して熱的に結合される。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
ところで、第１のコア２０の上面２０ｂと第２のコア３０の底面３０ｅとの間にシート１４が介在されているため、第２のコア３０が持つ熱は、第１のコア２０側に伝達され難い。しかし、ブラケット１７の接触部１７ｂと第２のコア３０の上面３０ｂとが密着することで、第２のコア３０と放熱部材１１とがブラケット１７を介して熱的に結合されているため、第２のコア３０が持つ熱は、ブラケット１７を介して放熱部材１１に放熱される。よって、本実施形態では、ブラケット１７は、第２のコア３０が持つ熱を放熱部材１１側に伝達する熱伝達部として機能する。

また、第１のコア２０が持つ熱は、第１のコア２０の底面２０ｅから放熱部材１１に伝達され、放熱部材１１により放熱される。さらに、基板１５は、伝熱シート１６を介して放熱部材１１に支持されているため、コイルとして機能する金属板５１，５２から発せられる熱が、放熱部材１１に放熱される。

第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第２のコア３０が持つ熱を放熱部材１１側に伝達する熱伝達部としてブラケット１７を用いた。これによれば、第２のコア３０が持つ熱をブラケット１７によって放熱部材１１側へ伝達させることができるため、第１のコア２０と第２のコア３０との間に、磁性コア１３を流れる磁束を形成するための磁気的空隙を形成するシート１４を有していても、第２のコア３０に熱が蓄積してしまうことを抑制することができる。その結果、磁性コア１３が持つ熱を効率良く放熱することができる。

（２）第１のコア２０及び第２のコア３０を放熱部材１１に対して取り付けるブラケット１７を熱伝達部として機能させた。これによれば、熱伝達部を別途設ける場合に比べると部品点数を削減することができる。

（３）ブラケット１７は、放熱部材１１に一体的に形成されるとともに第２のコア３０の上面３０ｂが位置する高さ近傍まで延びる延設部１１ｆに対して支持されているため、ブラケット１７を極力短くすることができ、第２のコア３０から放熱部材１１までの熱伝達経路を極力短くすることができる。その結果、第２のコア３０が持つ熱を放熱部材１１に効率良く放熱することができる。

（４）電子機器１０は、絶縁基板５０と、絶縁基板５０に接着される金属板５１，５２とを有する基板１５を備える。そして、基板１５が磁性コア１３の周囲に配置されることで、金属板５１，５２がコイルとして機能する。さらに、基板１５を放熱部材１１に支持した。これによれば、コイルとして機能する金属板５１，５２から発せられる熱を、放熱部材１１に放熱することができるため、金属板５１，５２から磁性コア１３に伝達される熱の量を少なくすることができる。その結果、磁性コア１３が持つ熱の量が少なくなり、磁性コア１３の耐久性を向上させることができる。

（５）基板１５は、伝熱シート１６を介して放熱部材１１に支持されている。よって、コイルとして機能する金属板５１，５２から発せられる熱における放熱部材１１への熱伝達を、伝熱シート１６によって促進させることができるため、金属板５１，５２から発せられる熱をさらに効率良く放熱することができる。

（６）例えば、第１のコア２０及び第２のコア３０が互いに位置がずれないように、第１のコア２０と第２のコア３０とを対向配置させた状態で、第１のコア２０及び第２のコア３０をテープで巻いて予め一体化させておき、テープにより一体化された第１のコア２０及び第２のコア３０を放熱部材１１に載置することが考えられる。しかし、第１のコア２０及び第２のコア３０におけるテープが巻かれた部位においては、テープによって熱抵抗が増大し、放熱性が悪化する。そこで、本実施形態では、第１のコア２０を収容凹部４０に収容して位置決めしておき、位置決めされた第１のコア２０上に、シート１４を介して第２のコア３０を載置して、ブラケット１７により第１のコア２０及び第２のコア３０を放熱部材１１に対して取り付けた。よって、第１のコア２０及び第２のコア３０が互いに位置がずれないように、第１のコア２０及び第２のコア３０をテープで巻いて予め一体化させておく必要が無く、テープによる熱抵抗の増大が生じることが無い。

（第２の実施形態）
以下、電子機器を具体化した第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

図２に示すように、電子機器１０は、磁性部材１２Ａを有している。磁性部材１２Ａは、放熱部材１１に接する第１のコア２０と、第１のコア２０を挟んで放熱部材１１とは反対側に配置される第２のコア３０Ａとから構成される磁性コア１３Ａを有する。

第２のコア３０Ａは、略直方体形状であるとともに側断面視Ｅ字状である。第２のコア３０Ａは、略平板状をなす平板部３００と、平板部３００の両端から第１のコア２０に向かって延びる柱状をなす一対の第１脚部３０１と、平板部３００の中央から第１のコア２０へ向かって延びる柱状をなす第２脚部３０２とから形成されている。第１脚部３０１の先端面は第１のコア２０の上面２０ｂに接触している。第２脚部３０２の先端面と第１のコア２０との間には磁気的空隙６０が設けられている。磁気的空隙６０には放熱グリス６１が設けられている。放熱グリス６１としては、例えばシリコングリスが用いられる。

磁性コア１３Ａの周囲には、２枚の基板１５が配置されている。一方の第１脚部３０１、平板部３００、第２脚部３０２及び第１のコア２０の上面２０ｂによって、一方の基板１５の一部が通過する空間１９Ａが形成されている。また、他方の第１脚部３０１、平板部３００、第２脚部３０２及び第１のコア２０の上面２０ｂによって、他方の基板１５の一部が通過する空間１９Ｂが形成されている。そして、各基板１５の金属板５１，５２は、磁性コア１３Ａに巻回されるコイルとして機能している。また、ブラケット１７の接触部１７ｂは、第２のコア３０Ａを介して磁気的空隙６０と対向する位置に配置されている。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
磁気的空隙６０の存在によって、第１のコア２０側に伝達され難く第２のコア３０Ａに蓄積しようとする熱は、磁気的空隙６０と対向する部位に蓄積され易い。しかし、ブラケット１７の接触部１７ｂを、第２のコア３０Ａを介して磁気的空隙６０と対向する位置に配置することで、磁気的空隙６０の存在によって、第１のコア２０側に伝達され難く第２のコア３０Ａに蓄積しようとする熱が、ブラケット１７を介して放熱部材１１に効率良く放熱される。

また、磁気的空隙６０に放熱グリス６１が設けられているため、第２のコア３０Ａが持つ熱が、放熱グリス６１を介して第１のコア２０側に伝達されるとともに、第１のコア２０の底面２０ｅから放熱部材１１に伝達される。よって、本実施形態では、ブラケット１７に加えて、放熱グリス６１も、第２のコア３０Ａが持つ熱を放熱部材１１側に伝達する熱伝達部として機能する。これによれば、第１のコア２０と第２のコア３０Ａとの間に、磁性コア１３を流れる磁束を形成するための磁気的空隙６０を有していても、第２のコア３０Ａに熱が蓄積してしまうことが抑制される。その結果、磁性コア１３が持つ熱が効率良く放熱される。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（６）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（７）磁気的空隙６０の存在によって、第１のコア２０側に伝達され難く第２のコア３０Ａに蓄積しようとする熱は、磁気的空隙６０と対向する部位に蓄積され易い。そこで、本実施形態では、ブラケット１７の接触部１７ｂを、第２のコア３０Ａを介して磁気的空隙６０と対向する位置に配置した。これによれば、磁気的空隙６０の存在によって、第１のコア２０側に伝達され難く第２のコア３０Ａに蓄積しようとする熱を、ブラケット１７を介して放熱部材１１に効率良く放熱することができる。

（８）磁気的空隙６０に放熱グリス６１を設けた。これによれば、第２のコア３０Ａが持つ熱を、放熱グリス６１及び第１のコア２０を介して放熱部材１１に伝達することができ、第１のコア２０と第２のコア３０Ａとの間に、磁性コア１３を流れる磁束を形成するための磁気的空隙６０を有していても、第２のコア３０Ａに熱が蓄積してしまうことを抑制することができる。その結果、磁性コア１３が持つ熱を効率良く放熱することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第２の実施形態において、ブラケット１７を熱伝達部として機能させなくてもよい。

○ 第２の実施形態において、ブラケット１７の接触部１７ｂが、第２のコア３０Ａを介して磁気的空隙６０と対向する位置とはずれた位置に配置されていてもよい。
○ 上記各実施形態において、延設部１１ｆの上面が、第２のコア３０，３０Ａの上面３０ｂよりも僅かに高い位置にあってもよい。

○ 上記各実施形態において、延設部１１ｆの上面が、第２のコア３０，３０Ａの上面３０ｂよりも僅かに低い位置にあってもよい。
○ 上記各実施形態において、収容凹部４０を削除してもよく、第１のコア２０が放熱部材１１の上面に載置されていてもよい。

○ 上記各実施形態において、絶縁基板５０の表面及び裏面に接着される金属板５１，５２の枚数は特に限定されるものではない。
○ 上記各実施形態において、磁性コア１３，１３Ａの周囲に基板１５を配置し、金属板５１，５２をコイルとして機能させたが、磁性コア１３，１３Ａの周囲にコイルが巻回されたボビンを配置した構成としてもよい。

○ 上記各実施形態において、第１のコア２０及び第２のコア３０，３０Ａは、フェライトに代えて、例えば、Ｓｉ鋼板により形成されていてもよい。
○ 上記各実施形態において、第２のコア３０，３０Ａが二つ以上設けられていてもよい。

次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記基板は伝熱シートを介して前記放熱部材に支持されている。

１０…電子機器、１１…放熱部材、１１ｆ…延設部、１２，１２Ａ…磁性部材、１３，１３Ａ…磁性コア、１４…磁気的空隙を形成するシート、１５…基板、１７…熱伝達部として機能するブラケット、１７ｂ…接触部、２０…第１のコア、３０，３０Ａ…第２のコア、５０…絶縁基板、５１，５２…コイルとして機能する金属板、６０…磁気的空隙、６１…熱伝達部として機能する放熱グリス。

Claims (6)

1. 放熱部材と、
   前記放熱部材に載置される磁性部材とを有し、
   前記磁性部材は、前記放熱部材に接する第１のコアと、前記第１のコアを挟んで前記放熱部材とは反対側に配置される第２のコアとから構成される磁性コアと、
   前記磁性コアに巻回されるコイルと、を有し、
   前記第１のコアと前記第２のコアとの間に、前記磁性コアを流れる磁束を形成するための磁気的空隙を有する電子機器であって、
   前記第２のコアが持つ熱を前記放熱部材側に伝達する熱伝達部を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記熱伝達部は、前記第２のコアにおける前記第１のコアとは反対側の面に接触するとともに前記第１のコア及び前記第２のコアを前記放熱部材に対して取り付けるブラケットであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記ブラケットは、前記放熱部材に一体的に形成されるとともに前記第２のコアにおける前記第１のコアとは反対側の面が位置する高さ近傍まで延びる延設部に対して支持されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記ブラケットにおける前記第２のコアと接触する接触部が、前記第２のコアを介して前記磁気的空隙と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電子機器。
5. 前記磁気的空隙には放熱グリスが設けられるとともに、前記放熱グリスは前記熱伝達部として機能していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電子機器。
6. 絶縁基板と、前記絶縁基板に接着される金属板とを有する基板を備え、
   前記基板が前記磁性コアの周囲に配置されることで、前記金属板が前記コイルとして機能しており、前記基板は前記放熱部材に支持されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子機器。