JP2017055520A - 電源装置及び電源装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】性能を低下させることなく、小型化を実現可能な電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置１では、カバー１４及び押圧支持部材９４，９５を支持部材として、巻線部品たるチョークコイルを含む平滑部品７０をカバー１４側に取り付けられた状態で、カバー１４が筐体１０に対して取り付けられる。これにより、巻線部品を主回路基板２０上に、主回路基板２０及び主回路基板２０上の電子部品に対して離間して配置する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電源装置及び電源装置の製造方法に関する。

車載用の電源装置では、半導体素子、トランス等の電子部品が搭載又は接続された基板が、筐体内に収容される。通常、電子部品等は筺体のベースプレートの搭載面に二次元的に配置されるため、部品点数が増加すると電源装置が大型化する。また、電子部品等をベースプレート上に二次元配置をすると、部品間の配線距離が長くなり、ノイズが発生する可能性がある。これに対して、電源装置の小型化及びノイズ低減を目的として、筐体内部における電子部品及び基板の配置について種々検討されている。例えば、特許文献１では２種類の電子部品（例えば、トランス及び半導体素子）が積層配置されている構成が示されている。

特開２０１５−５３８５７号公報

近年、小型化に係るニーズがさらに高まっていて、電源装置のさらなる小型化が望まれている。一方、単純に小型化を目的として例えば発熱性の高い電子部品同士を近接配置すると、放熱性等に問題が生じる可能性がある。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、性能を低下させることなく、小型化を実現可能な電源装置及び電源装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電源装置は、回路基板と、前記回路基板に搭載される電子部品と、前記回路基板又は前記電子部品に対して接続される巻線部品と、前記巻線部品を、平面視における前記回路基板上に配置させ、前記回路基板及び前記電子部品から離間した状態で支持する支持部材と、を備えることを特徴とする。

上記の電源装置によれば、支持部材によって、巻線部品が回路基板及び電子部品から離間した状態で、平面視における回路基板上に配置されるため、装置の小型化が実現できる。また、支持部材を介して巻線部品からの熱は放出されるので、放熱性等の問題も回避することができる。したがって、性能を低下させることなく、小型化を実現可能な電源装置が提供される。

ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、例えば、前記支持部材は、前記電源装置のカバーを含む態様とすることができる。また、前記支持部材は、前記電源装置のカバーとは異なるブラケットである態様とすることもできる。

上記のように、支持部材は、電源装置のカバーを利用してもよいし、ブラケット等の他の部材を利用してもよい。いずれの支持部材を用いても、電源装置の性能を低下させることなく小型化を実現することができる。

また、前記巻線部品はチョークコイルであって、前記電子部品はメイントランスである態様とすることができる。

従来、チョークコイル及びメイントランスを近接配置することは難しかった。これに対して、巻線部品はチョークコイルとし、電子部品をメイントランスとすることで、両者を近接配置することが可能となり、電源装置における配線を短くすることが可能となる。したがって、性能の低下をさらに抑制することができる。

このとき、前記メイントランスは、前記回路基板に設けられたパターンコイルを含む態様とすることができる。

上記の構成の場合、電源装置における配線を短くすることによる、性能の低下の抑制効果を大きく得ることができる。

また、前記カバーは、前記巻線部品を収容する凹部を備えている態様とすることができる。

上記の構成の場合、巻線部品を収容するための電源装置の大型化を避けることが可能となり、電源装置の小型化に寄与する。

また、本発明の一形態に係る電源装置の製造方法は、回路基板と、前記回路基板に搭載される電子部品と、前記回路基板及び前記電子部品を収容する筐体と、前記回路基板又は前記電子部品に対して接続される巻線部品と、前記巻線部品を、平面視における前記回路基板上において、前記回路基板及び前記電子部品から離間した状態で支持する支持部材として機能するカバーと、を含む電源装置の製造方法であって、前記カバーは開口部を有し、前記カバーに対して前記巻線部品を取り付ける工程と、前記回路基板及び前記電子部品を収容した前記筐体に対して、前記巻線部品が取り付けられたカバーを取り付ける工程と、前記開口部から工具を挿入し、前記回路基板又は前記電子部品と、前記巻線部品とを外部から接続する工程と、を含むことを特徴とする。

上記の製造方法によれば、カバーに開口部を設けて、開口部を利用して、回路基板又は電子部品と、巻線部品とを外部から接続する製造方法が用いられている。したがって、カバー側に取り付けた巻線部品と、回路基板又は電子部品との接続をより簡単な作業で行うことができ、性能が低下することなく小型化が実現された電源装置を製造することができる。

本発明によれば、性能を低下させることなく、小型化を実現可能な電源装置及び電源装置の製造方法が提供される。

実施形態に係る電源装置の概略構成を説明する分解斜視図である。 カバー及びカバーに取り付けられる電子部品等を取り除いた状態の電源装置の平面図である。 図２の状態の電源装置の分解斜視図である。 カバー及びカバーに取り付けられる部品の底面図（筐体側からの図）である。 カバー及びカバーに取り付けられる部品の分解斜視図である。 カバーに取り付けられる電子部品である平滑部品の概略構成を示す分解斜視図である。 平滑部品の分解斜視図である。 カバーに形成される開口の位置を説明する図である。 電源装置の製造方法を説明するフロー図である。 電源装置の断面矢視図である。 電源装置の断面矢視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面においては、必要に応じて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を記載している。

図１は、本発明の実施形態に係る電源装置の概略構成を説明する分解斜視図である。本実施形態で説明する電源装置は、例えば、入力端子に接続された高圧バッテリから入力された直流電圧を電圧変換（降圧）し、所望の直流出力電圧を生成するスイッチング電源装置等である。本実施形態の電源装置１は、２次側が同期整流型のＤＣ−ＤＣコンバータである場合について説明するが、これに限定されるものではない。

電源装置１は、入力平滑コンデンサ、スイッチング素子、トランス、整流回路、出力平滑コンデンサ、インダクタ等の電子部品が主回路基板２０（回路基板）に接続されて筐体１０内に収容されたものである。電源装置１は、上記の電子部品の他多数の電子部品を含んで構成されるが、本実施形態に係る電源装置１における主要な電子部品を除いて、記載を省略する。

筐体１０は、電源装置１の構成部材を収容する金属製ケースの一部を構成する。筐体１０は、筐体１０の底面を形成するベースプレート１１とベースプレート１１を取り囲む側壁１２とを含んで構成される。電源装置１では、筐体１０の内部に上記の電子部品を収容した後にカバー１４で覆われる。カバー１４は、ベースプレート１１に対応した略平板形状をなしている。詳細は後述するが、主回路基板２０に接続される電子部品の一部はカバー１４に取り付けられる。筐体１０とカバー１４とによって形成される金属製ケースの内部に、主回路基板２０及び電子部品が収容される。

また、筐体１０のベースプレート１１の裏面側（図１の下側：素子や基板が固定される面とは逆の面側）には、Ｙ軸方向に延びる放熱用のフィン１３が取り付けられる。ベースプレート１１の裏面に設けられる放熱用のフィン１３は、ベースプレート１１の四方を囲む側壁１２のうちＸ軸方向に沿って延びて対向配置された側壁１２Ａ，１２Ｂの外側にも連続している。放熱用のフィン１３は、筐体１０の外部においてベースプレート１１の裏面側を冷却する空気がＹ軸方向に移動する際の流路として機能する。また、側壁１２Ａ，１２Ｂにおいては、筐体１０の外部において空気が放熱用のフィン１３に沿ってＺ軸方向に移動する際の流路として機能する。放熱用のフィン１３の間を空気が移動することで、放熱用のフィン１３が空冷される。これにより、ベースプレート１１の表面側に固定された電源装置１の各素子において発生する熱がベースプレート１１及び側壁１２Ａ，１２Ｂに伝熱し、ベースプレート１１の裏面側及び側壁１２Ａ，１２Ｂの外側から外部に放熱される。このように、ベースプレート１１及び側壁１２Ａ，１２Ｂは、放熱機能を有するヒートシンクとしても機能する。

なお、放熱用のフィン１３は、ベースプレート１１及び側壁１２Ａ，１２Ｂとは異なる部材から構成されていてもよいし、同一の部材から構成されていてもよい。また、ベースプレート１１及び側壁１２Ａ，１２Ｂに取り付けられる放熱用のフィン１３は、本実施形態のように連続していなくてもよい。また、空冷による放熱用のフィン１３を取り付ける構成に代えて、ベースプレート１１の裏面側に水冷用の冷却液流路を設けて、ベースプレート１１を水冷することで、ベースプレート１１の裏面側から外部に放熱する構成としてもよい。

筐体１０には、筐体１０の内外を電気的に接続する入力端子１５及び出力端子１６が取り付けられる。入力端子１５から直流電圧を入力し、電圧変換（降圧）した後に出力端子１６から出力する。

筐体１０の内部に収容される主回路基板２０等について説明する。図２は、カバー１４及びカバー１４に取り付けられる電子部品等を取り除いた状態（カバー１４を取り外した状態）の電源装置１の平面図であり、図３は、図２の分解斜視図である。

主回路基板２０は、例えば、樹脂等の絶縁材料からなるベース板の表裏面に導体からなる回路パターンを形成し、さらに樹脂等の絶縁材料によって回路パターンを覆うことにより形成される。本実施形態では、主回路基板２０はＸＹ平面に沿って延びる長方形状をなしている。主回路基板２０として、絶縁材料と回路パターン（導体層）とが交互に積層された多層基板を用いてもよい。回路パターンの導体は、主回路基板２０に対して接続する半導体素子等の電子部品に対して接続されて、電源装置１における電源回路を構成する。本実施形態における主回路基板２０には巻線部品におけるコイルのパターンも形成されている。

主回路基板２０は筐体１０のベースプレート１１上に載置されている。平面視において筐体１０の大きさは主回路基板２０の形状に対応したものとされていて、主回路基板２０の端部に対して、筐体１０の側壁が近接して配置されている。なお、近接とは、主回路基板２０の端部と筐体１０とが、最低限必要な電気的絶縁距離を保って配置されていることをいう。本実施形態では、近接とは、主回路基板２０の短辺の長さの１／３よりも小さい程度である。

主回路基板２０及び主回路基板２０に取り付けられる電子部品についてさらに説明する。本実施形態では、主回路基板２０に搭載される電子部品のうち、本発明の特徴に関係する電子部品のみを抽出して示している。

主回路基板２０上には、１次側と２次側との間に配置されるメイントランス３０を構成する一対の磁性体コア３１、１次側のチョークコイルである共振インダクタ４０を構成する一対の磁性体コア４１が搭載されている。さらに、主回路基板２０上には、４つの半導体素子が主回路基板２０の端部において一列に配置された２つの１次側のスイッチング素子群５０Ａ，５０Ｂ、３つの半導体素子がそれぞれ主回路基板２０の端部に配置された２つの２次側の整流素子群６０Ａ，６０Ｂが取り付けられている。

メイントランス３０を構成する磁性体コア３１は、所謂ＥＩ型の磁性体コアを構成している。具体的には、主回路基板２０の上方側にＹ軸方向が長手方向となるようにＥ型コア３１Ａを配置し、下方側にＩ型コア３１Ｂ（図１０，１１参照）を配置している。主回路基板２０には、Ｅ型コア３１Ａの脚部を挿通させるための３つの開口２１Ａ，２１Ｂ，２１ＣがＹ軸方向に沿って設けられている。Ｅ型コア３１Ａの３つの脚部は、それぞれ開口２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに対して挿入される。主回路基板２０内には、中央の開口２１Ｂの周囲を巻回するように、１次側及び２次側のパターンコイル２５（図３参照）が形成されると共に、パターンコイル部分の上流側及び下流側の回路パターン（図示せず）が形成される。パターンコイル２５におけるコイルの巻数は特に限定されない。なお、共振インダクタ４０を構成する磁性体コア４１もメイントランス３０と同様の所謂ＥＩ型の磁性体コアであり、Ｅ型コア４１Ａ及びＩ型コア４１Ｂ（図１０，１１参照）から構成されている。

メイントランス３０のＥ型コア３１Ａの上方には、側壁１２Ａ，１２Ｂと接続される伝熱部材３５（図１、図３参照）が取り付けられる。伝熱部材３５は、Ｅ型コア３１Ａ及び側壁１２Ａ，１２Ｂと熱的に接続され、Ｅ型コア３１Ａを含むメイントランス３０からの熱を側壁１２Ａ，１２Ｂへ伝熱する。

また、図３に示すように、主回路基板２０を載置する筐体１０のベースプレート１１は、主回路基板２０の裏面側と可能な限り熱的に接続可能とされている。特に、スイッチング素子群５０Ａ，５０Ｂ及び整流素子群６０Ａ，６０Ｂが搭載される位置の裏面側では、主回路基板２０とベースプレート１１とが熱的に接続する構成となっている。また、本実施形態の電源装置１では、メイントランス３０のＩ型コア３１Ｂを収容可能な凹部１７と、共振インダクタ４０のＩ型コア４１Ｂを収容可能な凹部１８と、を形成する。これにより、凹部１７，１８との段差を利用して主回路基板２０の裏面側とベースプレート１１の表面とを熱的に接続している。なお、主回路基板２０の裏面側とベースプレート１１とを熱的に接続するために、両者の間にサーマルコンパウンド等を塗布してもよい。

次に、カバー１４及びカバー１４に取り付けられる部材について説明する。図４は、カバー１４の底面図（筐体１０側を示す図）である。また、図５は、図４の分解斜視図である。図６は、カバー１４に取り付けられる電子部品である平滑部品７０の概略構成を示す分解斜視図であり、図７は、図６の分解斜視図である。さらに、図８は、カバー１４に形成される開口の位置を説明する図である。

図４及び図５に示すように、略平板状のカバー１４は＋Ｚ方向に突出し、底面側からみたときに凹部形状となる凹部８１を有する。この凹部８１は、カバー１４に取り付けられる巻線部品を含んで構成される平滑部品７０を収容する領域である。平滑部品７０を収容するための凹部８１を設けることで電源装置１全体としての小型化を実現することができる。

カバー１４の表面（上面）には、後述の開口部８２Ａ〜８２Ｃを塞ぐためのシール部材８５が設けられる。開口部８２Ａ〜８２Ｃ及びシール部材８５については後述する。

カバー１４の裏面（下面）には、平滑部品７０と、押圧支持部材９１〜９５が取り付けられる。平滑部品７０は、整流素子群６０Ａ，６０Ｂを含む整流回路からの電圧を平滑して、出力端子１６へ電圧を出力する平滑回路を構成している。押圧支持部材９１〜９５は、振動等による位置ズレを防止するために、電子部品等を押圧支持するブラケットとしての機能を有する。押圧支持部材９１〜９５は、それぞれ絶縁性の部材によって構成される。

押圧支持部材９１は、それぞれカバー１４の裏面側に固定される固定部９１Ａと、固定部９１Ａに対して弾性を有し、対象物を押圧する押圧部９１Ｂとを有する。同様に、押圧支持部材９２〜９５についてもそれぞれ固定部と押圧部とを有する。押圧支持部材９１〜９５は、それぞれの固定部がカバー１４に対してネジ止めすることによってカバー１４に対して取り付けられる。押圧支持部材９１，９２は、それぞれ１次側のスイッチング素子群５０Ａ，５０Ｂを主回路基板２０側（−Ｚ方向）へ押圧する機能を有する。押圧支持部材９１，９２はそれぞれ４つのスイッチング素子を押圧支持するため、押圧部が複数設けられる。また、押圧支持部材９３は、共振インダクタ４０の磁性体コア４１（Ｅ型コア４１Ａ）を主回路基板２０側（−Ｚ方向）へ押圧すると共に、メイントランス３０の上部に設けられる伝熱部材３５を主回路基板２０側（−Ｚ方向）へ押圧する機能を有する。さらに、押圧支持部材９４，９５は、平滑部品７０をカバー１４側（＋Ｚ方向）へ押圧する機能を有する。押圧支持部材９１〜９５は、いずれも押圧対象の部品を押圧することで、振動等を抑制すると共に、対象の部品の浮き等を防止して、放熱性を維持することを目的として用いられる。

平滑部品７０は、チョークコイルを含んで構成される。具体的には、図６，７に示すように、コイル部７１と、出力端子１６と接続するためのバスバー７２と、コイル部７１に取り付けられる一対の磁性体コア７３と、磁性体コア７３とコイル部７１との間に設けられるスペーサ７４と、バスバー７２に取り付けられるノイズ除去用のフェライトコア７５とを含んで構成される。コイル部７１、磁性体コア７３及びスペーサ７４が巻線部品であるチョークコイルを形成する。

コイル部７１は、略円環状であって、間を隔てて並設された有端リング状の２つの巻線部材７１Ａ，７１Ｂを連結したものである。巻線部材７１Ａ，７１Ｂは、それぞれ板金を折り曲げ加工することにより形成することができる。巻線部材７１Ａの一端部は後述のように、主回路基板２０の電子部品とネジ７６を用いた固定によって接続される。巻線部材７１Ａの他端部は、巻線部材７１Ｂの一端部とネジ７７を用いた固定により連結されている。巻線部材７１Ｂの他端部は、バスバー７２とネジ７８を用いた固定により連結されている。これにより巻線部材７１Ａ，７１Ｂは巻数が２ターンのコイルを形成する。

磁性体コア７３は、フェライトコアであって、２つのＥ型コア７３Ａ，７３Ｂにより構成される。Ｅ型コア７３Ａ，７３Ｂはそれぞれ３つの脚部を有し、３つの脚部が対向するように取り付けられる。取付け時には、中央の脚部が巻線部材７１Ａ，７１Ｂの中央の開口を通過するように取り付けられる。Ｅ型コア７３Ａ，７３Ｂを取り付ける際には、巻線部材７１Ａ，７１Ｂはスペーサ７４と一体的に組み立てられた状態となっている。巻線部材７１Ａ，７１Ｂに対するＥ型コア７３Ａ，７３Ｂの位置決めは、スペーサ７４に設けられるガイド部を利用して行われる。

スペーサ７４は、図６及び図７に示すように、巻線部材７１Ａ，７１Ｂの積層方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる側壁部７４ａ，７４ｂと、側壁部７４ａ，７４ｂの図示上方側の端部同士をそれぞれ連結する円環状の連結部７４ｃと、側壁部７４ａ，７４ｂの図示下方側の端部同士を連結する円環状の連結部７４ｄと、連結部７４ｃ，７４ｄの間に設けられ、側壁部７４ａ，７４ｂに対して接続する円環状の区画部７４ｅと、を含んで構成される。

スペーサ７４の連結部７４ｃ，７４ｄには、外方へ突出する複数のガイド部７４ｆが複数設けられる。このガイド部７４ｆは、磁性体コア７３を取り付ける際の位置決めの部材として機能すると共に、磁性体コア７３が振動等により動くことを防止する。

スペーサ７４の連結部７４ｄと区画部７４ｅとの間に巻線部材７１Ａが挿入される。また、スペーサ７４の連結部７４ｃと区画部７４ｅとの間に巻線部材７１Ｂが挿入される。このとき、巻線部材７１Ａ，７１Ｂの端部が同一側となるように、同一方向から挿入する。その後、巻線部材７１Ａ，７１Ｂの端部同士をネジ７６により固定することで、巻線部材７１Ａ，７１Ｂ及びスペーサ７４が一体化される。このとき、ガイド部７４ｆに沿って磁性体コア７３を取り付けることで、コイル部７１及びスペーサ７４に対する位置決めが容易となる。その後、巻線部材７１Ａ，７１Ｂの開口を貫く軸線に沿って、一体化された巻線部材７１Ａ，７１Ｂ及びスペーサ７４を挟み込むように、Ｅ型コア７３Ａ，７３Ｂが配置される。これにより、コイル部７１、磁性体コア７３及びスペーサ７４が一体化される。

さらに、巻線部材７１Ｂの端部に対してノイズ除去用のフェライトコア７５が取り付けられたバスバー７２の一端側をネジ７８により接続することで、平滑部品７０が形成される。なおバスバー７２の他端側は、ネジ７９により出力端子１６に対して接続される。

上記の平滑部品７０は、カバー１４の凹部８１に対して収容される。そして、カバー１４に取り付けられた押圧支持部材９４，９５によって、凹部８１に対して押圧した状態で支持することで、平滑部品７０がカバー１４の裏面（内面）側に取り付けられた状態となる。また、押圧支持部材９１〜９３は、ネジ止めによりカバー１４の裏面側に取り付けられる。

カバー１４には、押圧支持部材９１〜９５を取り付けるためのネジ穴のほかに、凹部８１内に開口部８２Ａ〜８２Ｃが設けられる。図８は、カバー１４に設けられる開口部８２Ａ〜８２Ｃの取り付け位置を示す図である。図８（Ａ）は、カバー１４以外の各部材を模式的に示した平面図であり、図８（Ｂ）は、カバー１４の平面図である。図８（Ｂ）に示すように、カバー１４の開口部８２Ａはネジ７９に対応した位置に設けられる。また、開口部８２Ｂはネジ７８に対応した位置に設けられ、開口部８２Ｃはネジ７６に対応した位置に設けられる。これらのネジ７６，７８，７９は、カバー１４側に取り付けられた平滑部品７０と、筐体１０側に取り付けられた出力端子１６及び筐体１０に収容された主回路基板２０又は主回路基板２０上の電子部品との接続に関係する部分である。また、ネジ７８は、筐体１０側の固定部８７（図１１参照）に対して平滑部品７０を固定する機能も有する。したがって、筐体１０とカバー１４とを組み立てた後に、これらのネジ７６，７８，７９によりネジ止めする必要があるものである。したがって、開口部８２Ａ〜８２Ｃは、これらのネジ７６，７８，７９を外部から締めるために設けられる。一方、電源装置１を実際に使用する場合には、開口部８２Ａ〜８２Ｃが設けられていると、ケースの内部に埃等が入ってしまう可能性がある。したがって、電源装置１の組み立ての最後には、シール部材８５（図５参照）により、開口部８２Ａ〜８２Ｃが外部から塞がれる。

なお、カバー１４の凹部８１は、平滑部品７０に対応した形状となっていることも、図８から確認することができる。

上記の電源装置１の組み立て方法（製造方法）について、図９を参照しながら改めて説明する。まず、カバー１４に対して平滑部品７０を取り付ける（Ｓ０１）。平滑部品７０自体は、カバー１４に対して取り付ける前に組み立てられている。平滑部品７０は、押圧支持部材９４，９５によってカバー１４に対して固定される。平滑部品７０をカバー１４の裏面側に取り付けると同時に、押圧支持部材９１〜９５もカバー１４の裏面側に取り付ける。平滑部品７０の位置合わせは、例えば、押圧支持部材９４，９５との位置関係を利用してもよいし、カバー１４の開口部８２Ａ〜８２Ｃを利用してもよい。

一方、メイントランス３０等の電子部品を取り付けた主回路基板２０が、筐体１０に収容される（Ｓ０２）。同時に筐体１０に対して入力端子１５及び出力端子１６等の部材も取り付けられる。すなわち、カバー１４に取り付けられる部品以外はこの段階で筐体１０に収容又は取付けされる。なお、カバー１４に対する部品の取り付け（Ｓ０１）と、筐体１０に対する電子部品の収容又は取付け（Ｓ０２）の実行順序は、変更することができる。

次に、電子部品を含む主回路基板２０が収容された筐体１０に対して、平滑部品７０等が取り付けられたカバー１４を取り付ける（Ｓ０３）。カバー１４の開口部８２Ａ〜８２Ｃから工具等を筐体１０の内側へ挿入し、外部からネジ７６，７８，７９を締め、平滑部品７０を筐体１０側の主回路基板２０及び出力端子１６と接続する（Ｓ０４）。最後に、カバー１４の開口部８２Ａ〜８２Ｃをシール部材８５により塞ぐ。これにより、電源装置１が完成する。

組み立て後の電源装置１の断面矢視図を図１０及び図１１に示す。図１０は、メイントランス３０の中心を通りＸ軸方向に延びる線における断面矢視図であり、図１１は出力端子１６及びチョークコイルの中心を通りＸ軸方向に延びる線における断面矢視図である。

図１０及び図１１に示すように、巻線部品である平滑部品７０のチョークコイル（コイル部７１、磁性体コア７３及びスペーサ７４）は、主回路基板２０、主回路基板２０上に取り付けられた巻線部品であるメイントランス３０及び共振インダクタ４０、並びに、主回路基板２０に取り付けられた電子部品である半導体素子（スイッチング素子群５０Ａ，５０Ｂ、整流素子群６０Ａ，６０Ｂ）に対して離間した状態で、平面視において主回路基板２０上に（主回路基板２０と重なる位置で）支持されている。すなわち、カバー１４及び押圧支持部材９４，９５がチョークコイルの支持部材として機能している。このような配置とすることで、チョークコイルを主回路基板２０の横等に配置する場合と比較して、特に平面視における電源装置１の小型化を実現することができる。従来、板金コイルを用いた巻線部品を筐体１０内に収容する場合には、平面視において主回路基板等の回路基板とは異なる位置に配置されていた。このような構成としていたのは、巻線部品からの放熱を十分行いたいという目的もあった。一方で、このような配置とするためには、巻線部品の配置を考慮して、筐体１０におけるベースプレートの面積、すなわち平面視における電源装置１の大きさを決める必要があった。したがって、必然的に電源装置１が大型化するという問題があった。

これに対して、本実施形態に係る電源装置１では、カバー１４及び押圧支持部材９４，９５を支持部材として、巻線部品たるチョークコイルを含む平滑部品７０をカバー１４側に取り付けることで、巻線部品を主回路基板２０上に、主回路基板２０及び主回路基板２０上の電子部品に対して離間して配置する構成を実現した。これにより、平面視における電源装置１の大きさを決める際に、巻線部品の配置を考慮する必要がなくなるため、電源装置１の小型化を実現することが可能となった。

また、放熱性の観点でいえば、チョークコイルを含む平滑部品７０において発生した熱は、カバー１４の裏面側に伝熱される。カバー１４は表面側が外部に露出しているので、空冷によって冷却されているともいえる。したがって、主回路基板２０から離間して主回路基板上に設けられた巻線部品についても放熱性を確保することができる。

また、カバー１４側に取り付けられる巻線部品が平滑部品７０におけるチョークコイルである場合、図１０及び図１１に示すように、メイントランス３０との近接配置を実現することができる。チョークコイルとメイントランス３０とを近接配置することで、両者を接続する配線を従来の構成と比べて短くすることができる。配線を短くすることによって、電源装置１としての効率を改善することができると共に、ノイズの低減も可能となる。したがって、電源装置１としての性能を低下させることなく、小型化を実現することができる。

特に、メイントランス３０が主回路基板２０に設けられたパターンコイル２５を利用した構成である場合、従来の構成では、チョークコイルとの近接配置を実現することは難しかった。近接配置が困難である場合、両者を接続するためのバスバー等を設ける必要があり、部品点数も増加しがちである。また、近接配置を実現するためには主回路基板２０の形状を変更する等、前工程における作業負担やコストの増加も生じていた。これに対して、本実施形態に係る電源装置１では、メイントランス３０に含まれるパターンコイル２５の上方にチョークコイルが位置しているため、パターンコイル２５の上方のスペースを利用してチョークコイルを含む平滑部品７０を配置できるので小型化に寄与すると共に、パターンコイル２５とチョークコイルのコイル部７１とを近接して配置することができる。すなわち、メイントランス３０が主回路基板２０に形成されたパターンコイル２５を含む構成であっても、チョークコイルを近接配置することができ、小型化を実現可能である。

また、電源装置１は、上述したようにカバー１４側に取り付けた平滑部品７０と主回路基板２０側の電子部品とを接続する必要がある。この点について、本実施形態に係る電源装置１の製造方法では、カバー１４に開口部８２Ａ〜８２Ｃを設けて、開口部８２Ａ〜８２Ｃを利用して外部からネジ止め等の固定作業（すなわち、平滑部品７０と他の部品とを接続する作業）を行った後に、開口部８２Ａ〜８２Ｃを塞ぐ製造方法が用いられている。したがって、カバー１４側に取り付けた平滑部品７０と、主回路基板２０側の電子部品等との接続をより簡単な作業で行うことができ、性能が低下することなく小型化が実現された電源装置１を製造することができる。

以上、本発明の一実施形態の電源装置及び電源装置の製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態の態様に限定されない。

例えば、上記実施形態では、巻線部品であるチョークコイルがカバー１４に対して取り付けられている例について説明した。しかしながら、主回路基板２０上で主回路基板２０及び電子部品から離間した状態で巻線部品を支持するための部材として、電源装置のカバーを用いる必要はない。すなわち、電源装置１のケースとなる筐体１０及びカバー１４とは異なる部材を、巻線部品を主回路基板２０上で支持する支持部材として用いてもよい。支持部材として、例えばブラケットを用いることが考えられる。この場合であっても、主回路基板２０上に巻線部品を配置することができるため、電源装置としての性能を低下させることなく、小型化を実現することができる。なお、部品点数の増加や部品コストの点を考慮すると、カバー１４を支持部材の一部として用いる構成のほうが好ましいと考えられる。

また、上記実施形態では、カバー１４に取り付けられる巻線部品が平滑部品７０に含まれるチョークコイルである場合について説明したが、主回路基板２０又は主回路基板２０上の電子部品から離間して配置することができる巻線部品は、上記に限定されない。また、支持部材を用いて支持する巻線部品は、電源装置に要求される外形やスペック、部品の配置等に応じて適宜選択することができる。

１…電源装置、１０…筐体、１１…ベースプレート、１２…側壁、１４…カバー、２０…主回路基板、２５…パターンコイル、３０…メイントランス、４０…共振インダクタ、５０Ａ，５０Ｂ…スイッチング素子群、６０Ａ，６０Ｂ…整流素子群、７０…平滑部品、８１…凹部。

Claims (7)

1. 回路基板と、
   前記回路基板に搭載される電子部品と、
   前記回路基板又は前記電子部品に対して接続される巻線部品と、
   前記巻線部品を、平面視における前記回路基板上に配置させ、前記回路基板及び前記電子部品から離間した状態で支持する支持部材と、
   を備える電源装置。
2. 前記支持部材は、前記電源装置のカバーを含む請求項１に記載の電源装置。
3. 前記支持部材は、前記電源装置のカバーとは異なるブラケットである請求項１に記載の電源装置。
4. 前記巻線部品はチョークコイルであって、
   前記電子部品はメイントランスである請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記メイントランスは、前記回路基板に設けられたパターンコイルを含む請求項４に記載の電源装置。
6. 前記電源装置のカバーは、前記巻線部品を収容する凹部を備えている請求項２〜５のいずれか一項に記載の電源装置。
7. 回路基板と、前記回路基板に搭載される電子部品と、前記回路基板及び前記電子部品を収容する筐体と、前記回路基板又は前記電子部品に対して接続される巻線部品と、前記巻線部品を、平面視における前記回路基板上において、前記回路基板及び前記電子部品から離間した状態で支持する支持部材として機能するカバーと、を含む電源装置の製造方法であって、
   前記カバーは開口部を有し、
   前記カバーに対して前記巻線部品を取り付ける工程と、
   前記回路基板及び前記電子部品を収容した前記筐体に対して、前記巻線部品が取り付けられたカバーを取り付ける工程と、
   前記開口部から工具を挿入し、前記回路基板又は前記電子部品と、前記巻線部品とを外部から接続する工程と、
   を含む電源装置の製造方法。
   

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