JP2018022736A

JP2018022736A - トロイダルコイルの冷却構造

Info

Publication number: JP2018022736A
Application number: JP2016151801A
Authority: JP
Inventors: 雄一望月; Yuichi Mochizuki; 鈴木　隆弘; Takahiro Suzuki; 隆弘鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-02-08

Abstract

【課題】トロイダルコイルの冷却性能を向上させること。【解決手段】トロイダルコイル３０と載置面１２ｃとの間に放熱シート４０が介在されている。載置面１２ｃは、凹状のラウンド形状である。トロイダルコイル３０が載置面１２ｃに載置されると、トロイダルコイル３０と載置面１２ｃとの間に介在されている放熱シート４０が載置面１２ｃのラウンド形状に倣って変形し、放熱シート４０の形状がトロイダルコイル３０のコア３１の周方向に沿った形状になり易くなる。よって、例えば、放熱シート４０が平坦面状に延びている場合に比べて、放熱シート４０とトロイダルコイル３０との接触面積が増え、トロイダルコイル３０と放熱シート４０との熱伝達経路が確保し易くなる。【選択図】図１

Description

本発明は、トロイダルコイルの冷却構造に関する。

トロイダルコイルは、円環状のコアの周囲に巻線が巻回されることにより構成されている。トロイダルコイルは、基板に実装されている。また、トロイダルコイルは、例えば特許文献１のように、冷却風によって冷却されることで、熱による劣化が抑えられている。

特開２００９−２８９８８０号公報

ところで、トロイダルコイルを冷却器（放熱部材）と熱的に結合させて、トロイダルコイルの熱を冷却器に伝達させて冷却器で放熱することで、トロイダルコイルを冷却することが考えられる。しかし、トロイダルコイルの外面は、コアに巻線が巻回されることにより凸凹した状態になっているため、例えば、トロイダルコイルを冷却器に直接接触させて冷却させようとすると、トロイダルコイルと冷却器との熱伝達経路が確保し難く、トロイダルコイルを効率良く冷却することができないという問題がある。

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、トロイダルコイルの冷却性能を向上させることができるトロイダルコイルの冷却構造を提供することにある。

上記課題を解決するトロイダルコイルの冷却構造は、円環状のコアの周囲に巻線が巻回されることにより構成され、基板に実装されるトロイダルコイルの冷却構造であって、前記トロイダルコイルが載置される載置面を有する冷却器と、前記トロイダルコイルと前記載置面との間に介在され、前記トロイダルコイルの熱を前記冷却器に伝達させる放熱シートと、を備え、前記載置面は、凹状のラウンド形状である。

これによれば、トロイダルコイルが載置面に載置されると、トロイダルコイルと載置面との間に介在されている放熱シートが載置面のラウンド形状に倣って変形し、放熱シートの形状がトロイダルコイルのコアの周方向に沿った形状になり易くなる。よって、例えば、放熱シートが平坦面状に延びている場合に比べて、放熱シートとトロイダルコイルとの接触面積が増えるため、トロイダルコイルと放熱シートとの熱伝達経路が確保し易くなる。したがって、トロイダルコイルの熱を放熱シートを介して冷却器に伝達させ易くなり、トロイダルコイルの熱を冷却器によって効率良く放熱することができる。その結果、トロイダルコイルの冷却性能を向上させることができる。

上記トロイダルコイルの冷却構造において、前記基板には貫通孔が形成されており、前記トロイダルコイルの一部が前記貫通孔を介して前記冷却器に向けて突出し、前記放熱シートを介して前記載置面に載置されていてもよい。

これによれば、トロイダルコイル全体を、基板と冷却器との間に配置するスペースが無く、トロイダルコイルを基板を挟んで冷却器とは反対側に配置しなければならない場合であっても、トロイダルコイルの熱を冷却器に伝達させて冷却器で放熱することができる。

上記トロイダルコイルの冷却構造において、前記トロイダルコイルは、前記巻線の端部であるリードを有し、前記リードは前記基板に電気的に接続されており、前記リードの先端部が前記基板を貫通して前記冷却器に向けて突出して前記放熱シートに接触していてもよい。

これによれば、トロイダルコイルの熱がリードを介して放熱シートに伝達されるとともに、放熱シートに伝達された熱が冷却器に伝達されて冷却器によって放熱されるため、トロイダルコイルの冷却性能をさらに向上させることができる。

上記トロイダルコイルの冷却構造において、前記冷却器における前記載置面とは反対側の面にリブが設けられていてもよい。
これによれば、冷却器にリブが設けられていない場合に比べると、冷却器の放熱面積を増大させることができるため、トロイダルコイルの冷却性能をさらに向上させることができる。

この発明によれば、トロイダルコイルの冷却性能を向上させることができる。

実施形態における電子機器の要部を示す断面図。別の実施形態における電子機器の要部を示す断面図。

以下、トロイダルコイルの冷却構造を電子機器に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に示すように、電子機器１０は、冷却器１１と、冷却器１１に支持される基板２０と、基板２０に実装されるトロイダルコイル３０と、を備えている。冷却器１１は、例えば、アルミニウムで形成された金属製の放熱部材である。冷却器１１は、ベース１２と、ベース１２に取り付けられるカバー１３とを有している。

ベース１２には、第１ボス部１２ａが突設されている。基板２０は、螺子挿通孔２０ａを有する。そして、基板２０は、螺子挿通孔２０ａに挿通される螺子２１が第１ボス部１２ａにねじ込まれることにより、第１ボス部１２ａに支持された状態でベース１２に取り付けられている。

また、ベース１２における第１ボス部１２ａが突設される第１面１２１とは反対側の第２面１２２には、第２ボス部１２ｂが突設されている。カバー１３には、螺子挿通孔１３ａが形成されている。そして、カバー１３は、螺子挿通孔１３ａに挿通される螺子１４が第２ボス部１２ｂにねじ込まれることにより、第２ボス部１２ｂに支持された状態でベース１２に取り付けられている。

トロイダルコイル３０は、円環状のコア３１の周囲に巻線３２が巻回されることにより構成されている。トロイダルコイル３０の大部分は、基板２０を挟んで冷却器１１とは反対側に配置されている。基板２０には貫通孔２０ｈが形成されている。そして、トロイダルコイル３０の一部は、貫通孔２０ｈを介して冷却器１１のベース１２の第１面１２１に向けて突出している。

トロイダルコイル３０は、巻線３２の端部であるリード３２ｅを有する。リード３２ｅは、基板２０を挟んで冷却器１１とは反対側から基板２０に向けて延びて基板２０に電気的に接続されている。そして、リード３２ｅの先端部は、基板２０を貫通して冷却器１１のベース１２の第１面１２１に向けて突出している。

ベース１２の第１面１２１は、貫通孔２０ｈを介して冷却器１１に向けて突出しているトロイダルコイル３０が載置される載置面１２ｃを有する。よって、冷却器１１は、トロイダルコイル３０が載置される載置面１２ｃを有する。載置面１２ｃは、凹状のラウンド形状である。載置面１２ｃは、トロイダルコイル３０のコア３１の周方向に延びるように弧状に湾曲している。

また、電子機器１０は、トロイダルコイル３０と載置面１２ｃとの間に介在される放熱シート４０を備えている。したがって、トロイダルコイル３０は、放熱シート４０を介して載置面１２ｃに載置されている。放熱シート４０は、例えば、シリコンにより形成されている。よって、放熱シート４０は、弾性を有し、熱伝達性に優れている。放熱シート４０は、トロイダルコイル３０から生じる熱を冷却器１１に伝達させる。また、リード３２ｅの先端部は、放熱シート４０に接触している。

ベース１２の第２面１２２は、冷却器１１における載置面１２ｃとは反対側の面である。そして、ベース１２の第２面１２２には、リブ１２ｆ（フィン）が複数設けられている。よって、冷却器１１における載置面１２ｃとは反対側の面にリブ１２ｆが設けられている。なお、図１においては、図示の都合上、リブ１２ｆは一つのみ図示されており、図１の紙面と垂直方向にリブ１２ｆが複数並設されている。

冷却器１１において、ベース１２の第２面１２２とカバー１３との間は、例えば、冷却風等の冷却媒体が流通する流通路１１ａになっている。複数のリブ１２ｆは流通路１１ａ内に配置されている。そして、ベース１２の第２面１２２、複数のリブ１２ｆ及びカバー１３は、流通路１１ａを流れる冷却風によって冷却される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
上記構成のトロイダルコイル３０の冷却構造では、トロイダルコイル３０が載置面１２ｃに載置されると、トロイダルコイル３０と載置面１２ｃとの間に介在されている放熱シート４０が載置面１２ｃのラウンド形状に倣って変形し、放熱シート４０の形状がトロイダルコイル３０のコア３１の周方向に沿った形状になり易くなる。

トロイダルコイル３０の外面は、コア３１に巻線３２が巻回されることにより凸凹した状態になっているため、例えば、トロイダルコイル３０を冷却器１１に直接接触させて冷却させようとすると、トロイダルコイル３０と冷却器１１との熱伝達経路が確保し難く、トロイダルコイル３０を効率良く冷却することができない。

そこで、本実施形態では、放熱シート４０が載置面１２ｃのラウンド形状に倣って変形し、放熱シート４０の形状がトロイダルコイル３０のコア３１の周方向に沿った形状になるため、放熱シート４０が平坦面状に延びている場合に比べて、放熱シート４０とトロイダルコイル３０との接触面積が増える。このため、トロイダルコイル３０と放熱シート４０との熱伝達経路が確保し易く、トロイダルコイル３０の熱を放熱シート４０を介して冷却器１１に伝達させ易くなり、トロイダルコイル３０の熱が冷却器１１によって効率良く放熱される。

また、リード３２ｅの先端部が放熱シート４０に接触しているため、トロイダルコイル３０の熱がリード３２ｅを介して放熱シート４０に伝達されるとともに、放熱シート４０に伝達された熱が冷却器１１に伝達されて冷却器１１によって放熱される。さらに、ベース１２の第２面１２２にリブ１２ｆが設けられているため、ベース１２の第２面１２２にリブ１２ｆが設けられていない場合に比べると、冷却器１１の放熱面積が増大し、トロイダルコイル３０の冷却性能が向上する。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）トロイダルコイル３０と載置面１２ｃとの間に放熱シート４０が介在されている。載置面１２ｃは、凹状のラウンド形状である。これによれば、トロイダルコイル３０が載置面１２ｃに載置されると、トロイダルコイル３０と載置面１２ｃとの間に介在されている放熱シート４０が載置面１２ｃのラウンド形状に倣って変形し、放熱シート４０の形状がトロイダルコイル３０のコア３１の周方向に沿った形状になり易くなる。よって、例えば、放熱シート４０が平坦面状に延びている場合に比べて、放熱シート４０とトロイダルコイル３０との接触面積が増えるため、トロイダルコイル３０と放熱シート４０との熱伝達経路が確保し易くなる。したがって、トロイダルコイル３０の熱を放熱シート４０を介して冷却器１１に伝達させ易くなり、トロイダルコイル３０の熱を冷却器１１によって効率良く放熱することができる。その結果、トロイダルコイル３０の冷却性能を向上させることができる。

（２）基板２０には貫通孔２０ｈが形成されており、トロイダルコイル３０の一部が貫通孔２０ｈを介して冷却器１１に向けて突出し、放熱シート４０を介して載置面１２ｃに載置されている。これによれば、トロイダルコイル３０全体を、基板２０と冷却器１１との間に配置するスペースが無く、トロイダルコイル３０を基板２０を挟んで冷却器１１とは反対側に配置しなければならない場合であっても、トロイダルコイル３０の熱を冷却器１１に伝達させて冷却器１１で放熱することができる。

（３）リード３２ｅの先端部が放熱シート４０に接触している。これによれば、トロイダルコイル３０の熱がリード３２ｅを介して放熱シート４０に伝達されるとともに、放熱シート４０に伝達された熱が冷却器１１に伝達されて冷却器１１によって放熱されるため、トロイダルコイル３０の冷却性能をさらに向上させることができる。

（４）ベース１２の第２面１２２にリブ１２ｆが設けられている。これによれば、ベース１２の第２面１２２にリブ１２ｆが設けられていない場合に比べると、冷却器１１の放熱面積を増大させることができるため、トロイダルコイル３０の冷却性能をさらに向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図２に示すように、トロイダルコイル３０全体が、基板２０と冷却器１１との間に配置されていてもよい。リード３２ｅは、基板２０と冷却器１１との間から基板２０に向けて延びて基板２０に電気的に接続されている。トロイダルコイル３０における冷却器１１と対向する部位は、放熱シート４０を介して載置面１２ｃに載置されている。このような構成であっても、上記実施形態の効果（１）と同様な効果を得ることができる。

○ 実施形態において、リブ１２ｆの数は一つであってもよい。
○ 実施形態において、ベース１２の第２面１２２にリブ１２ｆが設けられていない構成であってもよい。

○ 実施形態において、リード３２ｅの先端部が放熱シート４０に接触していなくてもよい。
○ 実施形態において、冷却器１１は、アルミニウム以外の金属材料により形成されていてもよい。

○ 実施形態において、放熱シート４０は、弾性を有し、熱伝達性に優れた材質であればよく、シリコン以外の材料により形成されていてもよい。

１１…冷却器、１２ｃ…載置面、１２ｆ…リブ、２０…基板、２０ｈ…貫通孔、３０…トロイダルコイル、３１…コア、３２…巻線、３２ｅ…リード、４０…放熱シート。

Claims

円環状のコアの周囲に巻線が巻回されることにより構成され、基板に実装されるトロイダルコイルの冷却構造であって、
前記トロイダルコイルが載置される載置面を有する冷却器と、
前記トロイダルコイルと前記載置面との間に介在され、前記トロイダルコイルの熱を前記冷却器に伝達させる放熱シートと、を備え、
前記載置面は、凹状のラウンド形状であることを特徴とするトロイダルコイルの冷却構造。
前記基板には貫通孔が形成されており、
前記トロイダルコイルの一部が前記貫通孔を介して前記冷却器に向けて突出し、前記放熱シートを介して前記載置面に載置されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
前記トロイダルコイルは、前記巻線の端部であるリードを有し、
前記リードは前記基板に電気的に接続されており、
前記リードの先端部が前記基板を貫通して前記冷却器に向けて突出して前記放熱シートに接触していることを特徴とする請求項２に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
前記冷却器における前記載置面とは反対側の面にリブが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のトロイダルコイルの冷却構造。