JP2015126107A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性部材が持つ熱を効率良く放熱すること。【解決手段】第１のコア２０の底面２０ｅと周面２０ａとを繋ぐ第１のコア２０の角部に面取り部２５を形成し、面取り部２５と角アール部４５との間に空隙４６を設けた。これによれば、角アール部４５に第１のコア２０の角部が乗り上げてしまうことが回避される。その結果、収容凹部４０の角アール部４５に第１のコア２０の角部が乗り上げて、第１のコア２０の底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとの間に隙間が生じてしまうことが無く、第１のコア２０の底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとの接触面積が確保される。【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、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。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。

放熱部材に対する第１のコア及び第２のコアの取り付けには、例えばブラケットが用いられる（例えば特許文献１参照）。ブラケットは、放熱部材に支持されている。そして、第１のコア及び第２のコアは、ブラケットと第２のコアの上面とが密着することで、ブラケットと放熱部材の上面（載置面）との間で挟持され、放熱部材に取り付けられる。第１のコア及び第２のコアが放熱部材に取り付けられると、第１のコアの底面と放熱部材の上面とが密着して、第１のコアと放熱部材とが熱的に結合される。

磁性部材は、コイルだけでなく磁性コア自身も発熱することが知られている。そして、磁性コアから発せられたり、コイルから発せられて磁性コアに伝達されたりすることで、磁性コアが持つ熱が、第１のコアの底面から放熱部材に伝達されて放熱される。また、ブラケットと第２のコアとが密着することで、第２のコアと放熱部材とがブラケットを介して熱的に結合される。そして、磁性コアが持つ熱が、第２のコアからブラケットを介して放熱部材に伝達されて放熱される。

特開２０１０−１０４５２号公報

ところで、第１のコアが放熱部材に対して配置されるべき位置からずれていると、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のコアも配置されるべき位置からずれてしまう。すると、磁性部材が、放熱部材に対して配置されるべき位置からずれてしまう。よって、磁性部材を放熱部材に対して配置されるべき位置に配置するためには、第１のコアが放熱部材に対して配置されるべきに位置決めされていることが必要である。

そこで、放熱部材の上面に収容凹部を形成するとともに、第１のコアを収容凹部内に収容することで、第１のコアを放熱部材に対して位置決めすることが考えられる。放熱部材は、通常、鋳造で形成されるため、収容凹部における底壁と、底壁から立設される周壁とを繋ぐ隅部には、弧状に湾曲する角アール部が形成される。

ここで、第１のコアが収容凹部内に収容された状態において、第１のコアが収容凹部内で動くと、収容凹部の角アール部に第１のコアの角部が乗り上げる場合がある。収容凹部の角アール部に第１のコアの角部が乗り上げると、第１のコアの底面と収容凹部の底壁との間に隙間が生じてしまう。すると、磁性コアが持つ熱が第１のコアの底面から放熱部材に伝達され難くなってしまい、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。

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、前記放熱部材には、少なくとも前記第１のコアが収容される収容凹部が形成されており、前記収容凹部における底壁と、前記底壁から立設される周壁とを繋ぐ隅部に弧状に湾曲する角アール部が形成されている電子機器であって、前記第１のコアにおける前記収容凹部の底壁に対して対向配置される面である底面と、前記底面から立設される周面とを繋ぐ前記第１のコアの角部には、面取り部が形成されており、前記面取り部と前記角アール部との間には空隙が設けられている。

これによれば、面取り部と角アール部との間に空隙が設けられることにより、角アール部に第１のコアの角部が乗り上げてしまうことが回避されている。その結果、収容凹部の角アール部に第１のコアの角部が乗り上げて、第１のコアの底面と収容凹部の底壁との間に隙間が生じてしまうことが無く、第１のコアの底面と収容凹部の底壁との接触面積を確保することができる。よって、磁性コアが持つ熱を第１のコアの底面から放熱部材に伝達させることができ、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。

以下、電子機器を具体化した一実施形態を図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。収容凹部４０は、四角形状であるとともに平坦面状の底壁４０ｅと、底壁４０ｅの四側縁から直交する方向に立設される平坦面状の第１側壁４１、第２側壁４２、第３側壁４３及び第４側壁４４により形成される周壁４０ａとを有する。第１側壁４１と第２側壁４２とは対向配置されるとともに互いに平行に延びている。第３側壁４３と第４側壁４４とは対向配置されるとともに互いに平行に延びている。

放熱部材１１は、鋳造で形成されるため、収容凹部４０における底壁４０ｅと周壁４０ａとを繋ぐ隅部には、弧状に湾曲する角アール部４５が形成されている。具体的には、第１側壁４１と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部、第２側壁４２と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部、第３側壁４３と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部、及び第４側壁４４と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部にそれぞれ角アール部４５が形成されている。

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１のコア２０は、収容凹部４０の底壁４０ｅに対して対向配置される面である平坦面状の底面２０ｅと、底面２０ｅから直交する方向に立設される平坦面状の第１側面２１、第２側面２２、第３側面２３及び第４側面２４により形成される周面２０ａとを有する。第１側面２１は第１側壁４１に対して対向配置されるとともに、第２側面２２は第２側壁４２に対して対向配置されている。第３側面２３は第３側壁４３に対して対向配置されるとともに、第４側面２４は第４側壁４４に対して対向配置されている。

第１のコア２０の底面２０ｅと周面２０ａとを繋ぐ第１のコア２０の角部には、面取り部２５が形成されている。具体的には、第１側面２１と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部、第２側面２２と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部、第３側面２３と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部、第４側面２４と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部にそれぞれ面取り部２５が形成されている。各面取り部２５は直線状に延びるテーパ形状（Ｃ面取り形状）である。

第１側面２１は第１側壁４１に接触可能であるとともに、第２側面２２は第２側壁４２に接触可能である。第３側面２３は第３側壁４３に接触可能であるとともに、第４側面２４は第４側壁４４に接触可能である。

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は、第１のコア２０の上面２０ｂに対して対向配置される平坦面状の底面３０ｅと、底面３０ｅから直交する方向に立設される平坦面状の第１側面３１、第２側面３２、第３側面３３及び第４側面３４により形成される周面３０ａとを有する。第２のコア３０は、第１側面３１、第２側面３２、第３側面３３及び第４側面３４が、第１のコア２０の第１側面２１、第２側面２２、第３側面２３及び第４側面２４側にそれぞれ位置するように、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の底面３０ｅには、第３側面３３から第４側面３４にかけて延びる四角形状の切欠３０ｋが形成されている。そして、第１のコア２０の上面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の上面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。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、本実施形態の作用について説明する。
第１側面２１と第１側壁４１とが接触することで、第１のコア２０における第１側壁４１側への移動が規制される。このとき、第１側面２１と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部に形成された面取り部２５と、第１側壁４１と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部に形成された角アール部４５との間には空隙４６が形成されるようになっている。そして、第１のコア２０の底面２０ｅにおける各角アール部４５側の縁部は、収容凹部４０の底壁４０ｅに接触している。すなわち、第１のコア２０の底面２０ｅ全体が収容凹部４０の底壁４０ｅに接触しており、収容凹部４０の角アール部４５に、第１側面２１と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部が乗り上げないようになっている。

第２側面２２と第２側壁４２とが接触することで、第１のコア２０における第２側壁４２側への移動が規制される。このとき、第２側面２２と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部に形成された面取り部２５と、第２側壁４２と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部に形成された角アール部４５との間には空隙４６が形成されるようになっており、第１のコア２０の底面２０ｅにおける各角アール部４５側の縁部は、収容凹部４０の底壁４０ｅに接触している。すなわち、第１のコア２０の底面２０ｅ全体が収容凹部４０の底壁４０ｅに接触しており、収容凹部４０の角アール部４５に、第２側面２２と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部が乗り上げないようになっている。

第３側面２３と第３側壁４３とが接触することで、第１のコア２０における第３側壁４３側への移動が規制される。このとき、第３側面２３と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部に形成された面取り部２５と、第３側壁４３と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部に形成された角アール部４５との間には空隙４６が形成されるようになっており、第１のコア２０の底面２０ｅにおける各角アール部４５側の縁部は、収容凹部４０の底壁４０ｅに接触している。すなわち、第１のコア２０の底面２０ｅ全体が収容凹部４０の底壁４０ｅに接触しており、収容凹部４０の角アール部４５に、第３側面２３と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部が乗り上げないようになっている。

第４側面２４と第４側壁４４とが接触することで、第１のコア２０における第４側壁４４側への移動が規制される。このとき、第４側面２４と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部に形成された面取り部２５と、第４側壁４４と底壁４０ｅとを繋ぐ隅部に形成された角アール部４５との間には空隙４６が形成されるようになっており、第１のコア２０の底面２０ｅにおける各角アール部４５側の縁部は、収容凹部４０の底壁４０ｅに接触している。すなわち、第１のコア２０の底面２０ｅ全体が収容凹部４０の底壁４０ｅに接触しており、収容凹部４０の角アール部４５に、第４側面２４と底面２０ｅとを繋ぐ第１のコア２０の角部が乗り上げないようになっている。

このようにして、収容凹部４０内での第１のコア２０の位置決めが行われる。そして、角アール部４５に第１のコア２０の角部が乗り上げてしまうことが回避されているため、第１のコア２０の底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとの間に隙間が生じてしまうことが無く、第１のコア２０の底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとの接触面積が確保されている。よって、磁性コア１３から発せられたり、コイルとして機能する各金属板５１，５２から発せられて磁性コア１３に伝達されたりすることで、磁性コア１３が持つ熱が、第１のコア２０の底面２０ｅから放熱部材１１に伝達され、磁性コア１３が持つ熱が効率良く放熱される。

また、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。
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。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第１のコア２０の底面２０ｅと周面２０ａとを繋ぐ第１のコア２０の角部に面取り部２５を形成し、面取り部２５と角アール部４５との間に空隙４６を設けた。これによれば、角アール部４５に第１のコア２０の角部が乗り上げてしまうことを回避することができる。その結果、収容凹部４０の角アール部４５に第１のコア２０の角部が乗り上げて、第１のコア２０の底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとの間に隙間が生じてしまうことが無く、第１のコア２０の底面２０ｅと収容凹部４０の底壁４０ｅとの接触面積を確保することができる。よって、磁性コア１３が持つ熱を第１のコア２０の底面２０ｅから放熱部材１１に伝達させることができ、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）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。

（３）第１のコア２０の第１側面２１、第２側面２２、第３側面２３及び第４側面２４が、収容凹部４０の第１側壁４１、第２側壁４２、第３側壁４３及び第４側壁４４にそれぞれ接触することで、第１のコア２０における第１側壁４１、第２側壁４２、第３側壁４３及び第４側壁４４側への移動がそれぞれ規制される。これによれば、第１のコア２０を収容凹部４０内で位置決めすることができる。

（４）第１のコア２０の第１側面２１、第２側面２２、第３側面２３及び第４側面２４が、収容凹部４０の第１側壁４１、第２側壁４２、第３側壁４３及び第４側壁４４にそれぞれ接触することで、第１のコア２０の持つ熱を、収容凹部４０の第１側壁４１、第２側壁４２、第３側壁４３及び第４側壁４４にそれぞれ放熱することができる。

（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）第１のコア２０の角部に面取り部２５を形成した分、面取り部２５が形成されていない第１のコア２０に比べると、第１のコア２０を軽量化することができる。また、第１のコア２０を型成形する場合、第１のコア２０の角部が面取りされる分、角部が面取りされていない第１のコア２０に比べると、材料費を抑えることができる。

（７）第１のコア２０の角部に面取り部２５が形成されているため、面取り部２５が形成されていない第１のコア２０に比べると、第１のコア２０の角部が破損して欠けてしまうことを抑制することができる。

（８）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が持つ熱を、ブラケット１７を介して放熱部材１１に放熱することができる。

（９）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。

（１０）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。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、面取り部２５の形状は特に限定されるものではない。例えば、面取り部２５を、角アール部４５よりも曲率の小さいアール形状にしてもよい。

○ 実施形態において、収容凹部４０に、第１のコア２０及び第２のコア３０が収容されていてもよい。
○ 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。

○ 実施形態において、磁性コア１３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。

○ 実施形態において、第１のコア２０及び第２のコア３０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。
○ 実施形態において、第２のコア３０が二つ以上設けられていてもよい。

次に、上記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）前記面取り部は直線状に延びるテーパ形状である。
（ロ）前記第１のコア及び前記第２のコアは、ブラケットによって前記放熱部材に対して取り付けられている。

（ハ）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、１２…磁性部材、１３…磁性コア、１５…基板、２０…第１のコア、２０ａ…周面、２０ｅ…底面、２５…面取り部、３０…第２のコア、４０…収容凹部、４０ａ…周壁、４０ｅ…底壁、４５…角アール部、４６…空隙、５０…絶縁基板、５１，５２…コイルとして機能する金属板。

Claims (2)

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、
   前記放熱部材には、少なくとも前記第１のコアが収容される収容凹部が形成されており、
   前記収容凹部における底壁と、前記底壁から立設される周壁とを繋ぐ隅部に弧状に湾曲する角アール部が形成されている電子機器であって、
   前記第１のコアにおける前記収容凹部の底壁に対して対向配置される面である底面と、前記底面から立設される周面とを繋ぐ前記第１のコアの角部には、面取り部が形成されており、
   前記面取り部と前記角アール部との間には空隙が設けられていることを特徴とする電子機器。
2. 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に記載の電子機器。