JP2015126106A - 電子機器 - Google Patents
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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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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、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、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。
○ 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。
(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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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