JP4070212B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、耐久性の向上及び製造コストの低減を図りつつ、捲線部品の放熱性を高めた電子機器に関し、特に電源装置等に好適なものである。

従来より、電子機器の内の例えば外部の機器に電力を供給するような電源装置では、コイルが巻き付けられたボビンをフェライトコアに取り付けた構造の捲線部品が、トランス等として用いられている。そして、この捲線部品を構成するコイルの端部がリードを介して回路基板に接続されつつ、この回路基板にこの捲線部品が実装されて使用されていた。

また、この捲線部品の使用に際して捲線部品は発熱する為、この熱を放熱する必要が生じるものの、従来は回路基板上に捲線部品を自立した構造で配置し、この捲線部品自体から単に外気に輻射する形でこの熱を放熱していた。すなわち、従来は単に外気に放熱するだけで十分に放熱できた為、フェライトコアとボビンとの間の相互間は、完全に固定された構造が一般的であった。
特開２００１−２１１６６１号公報 特開平５−２８０７０号公報

この一方、近年の電子機器は、小型化や高性能化が図られる傾向に有り、小型化や高性能化に伴って捲線部品からの発熱量も相対的に多くなった為、熱伝導性の良好な金属板等の放熱媒体を捲線部品に接触させて、捲線部品からこの放熱媒体に効率良く放熱することが検討されるようになった。

しかし、従来の捲線部品の構造では、フェライトコアとボビンとの間が相互に固定されている為、捲線部品からこの放熱媒体に放熱しようとして、捲線部品を回路基板に実装したままフェライトコアを放熱媒体に接触させた場合、捲線部品の回路基板に繋がる部分とされるボビン側のリードに、応力や振動等によって生じる負荷が大きくなる傾向にあった。つまり、このような構造とした場合には、この負荷がリードと回路基板との間を接合しているはんだにクラック等を生じさせる原因となり、これに伴って電子機器の耐久性が低下する虞があった。

尚、各部品を高い寸法精度で加工して製造することで、負荷を小さくすることは可能であるものの、この場合には各部品を高い寸法精度で加工する必要が生じるのに伴って、電子機器の製造コストが増大する欠点が生じるようになる。
本発明は上記事実を考慮し、耐久性の向上及び製造コストの低減を図りつつ、捲線部品の放熱性を高めた電子機器を提供することを目的とする。

請求項１による電子機器は、フェライトコアが当接されて固定され且つ筐体の一部を構成する放熱部材と、
外部接続用端子を有し且つ相対移動可能に前記フェライトコアに組み込まれるボビンと、
該ボビンに巻き付けられると共に端部を前記外部接続用端子に接続したコイルと、
前記ボビンの外部接続用端子がはんだ付けされて前記コイルと接続される回路基板と、
を有したことを特徴とする。

請求項１に係る電子機器によれば、コイルが巻き付けられたボビンの外部接続用端子にこのコイルの端部が接続されるだけでなく、このボビンが相対移動可能にフェライトコアに組み込まれた構造の捲線部品を有している。そして、このフェライトコアが筐体の一部を構成する放熱部材に当接されて固定されると共に、ボビンの外部接続用端子がはんだ付けされて回路基板にこのボビンが取り付けられた構造とされつつ、コイルとこの回路基板とが接続されている。

例えば、捲線部品を構成するフェライトコアのボビン収容空間を拡げてフェライトコアに対してボビンが移動可能な隙間をフェライトコアとボビンとの間に確保することで、ボビンを相対移動可能にフェライトコアに組み込まれた形の構造にできる。

これに伴って、ボビン側が回路基板に取り付けられると共に、筐体の一部を構成する放熱部材に捲線部品の放熱の為にフェライトコアが固定された場合であっても、ボビンに配置されてコイルの端部が接続されるリードである外部接続用端子に応力が加わらず、この外部接続用端子に負荷が生じないだけでなく、振動によっても外部接続用端子に負荷が生じないようになる。つまりこの結果として、各部品を高い寸法精度で加工しないので、電子機器の製造コストが増大することもなく、はんだクラック等が生じないようになって電子機器の耐久性を向上できるようになる。

さらに、本請求項によれば、フェライトコアが固定される放熱部材を電子機器の外枠を形成する筐体の一部としたことで、放熱の為の専用部材を必要としなくとも良くなり、電子機器の製造コストが一層低減される。また、熱容量の大きな筐体が放熱媒体とされて、捲線部品が発生した熱をこの筐体を介して放熱する形となるので、捲線部品から一層効率良く放熱できるようになる。

以上より、本請求項の電子機器によれば、電子機器の筐体の小型化や高性能化に伴い捲線部品からの発熱量が多くなった場合であっても、耐久性の向上及び製造コストの低減を図りつつ、捲線部品の放熱性を高めることが可能となり、特に捲線部品とされるトランスを有した電源装置に好適な電子機器が得られるようになる。

請求項２に係る電子機器によれば、請求項１の電子機器と同様の構成の他に、フェライトコア及び放熱部材を挟持する固定用金具を有し、この固定用金具によりフェライトコアを放熱部材に固定したという構成を有している。従って、本請求項によれば、固定用金具で挟み付けてフェライトコアを放熱部材に固定した形にしたことで、フェライトコアを放熱部材に簡易に固定できて電子機器の製造コストを低減できるだけでなく、フェライトコアと放熱部材との間がより確実に接触するようになって、一層効率良く捲線部品から放熱できるようになる。

請求項３に係る電子機器によれば、請求項１の電子機器と同様の構成の他に、回路基板がフェライトコアに対応する部分を切り欠いた形状に形成され、フェライトコアが、回路基板の切り欠いた部分を貫通して筐体の一部を構成する放熱部材に当接されるという構成を有している。

従って、本請求項によれば、回路基板の一部を単に切り欠いて筐体の一部にフェライトコアを当接する構造にしただけで、捲線部品の放熱性を高めることができるので、請求項１と同様に放熱の為の専用部材を必要としなくとも良くなり、電子機器の製造コストが一層低減されるようになった。これに伴い、本請求項でも筐体を介して放熱する形となるので、請求項１と同様に捲線部品から一層効率良く放熱できるようになる。

本発明によれば、耐久性の向上及び製造コストの低減を図りつつ、捲線部品の放熱性を高めた電子機器が得られることになり、電子機器の内でも特に電源装置等に好適なものである。

以下、本発明に係る電子機器の一実施の形態を図１から図５に示し、これらの図面に基づきこの一実施の形態を説明する。
本実施の形態が適用された電子機器である電源装置１０の筐体１２は、図１に示すように、金属製で孔部を多数有したカバー１４及び、略Ｌ字断面形状のＬ型に形成される同じく金属製のフレーム材１６により構成されていて、これらカバー１４及びフレーム材１６で構成される筐体１２の内部に空間を有した構造になっている。

図２及び図３に示すように、このフレーム材１６の主要部分を平面状に形成するベース部１６Ａには、回路基板２２がねじ止められて設置されている。但し、図４及び図５に示すように、フレーム材１６のベース部１６Ａの一部には、平面状に形成された放熱部材である支持台部１６Ｂが周囲のベース部１６Ａより上方に一段突出した形で設けられており、この支持台部１６Ｂに合わせて切り欠いた形の切欠部２２Ａを有した形状に回路基板２２は形成されている。

この一方、筐体１２内には、捲線部品であるトランス２４が配置されているものの、絶縁板１８を介してこの支持台部１６Ｂにこのトランス２４を構成するフェライトコア２６が当接されて固定される形になっている。また、Ｕ字形に形成された固定用金具２０がその上部に設けられた押圧片２０Ａの弾性によって、フェライトコア２６、絶縁板１８及び、フレーム材１６の支持台部１６Ｂを挟持している。尚、図４に示すこのフェライトコア２６の高さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｄは、例えばそれぞれ３０ｍｍから４０ｍｍ程度とされている。

従って、本実施の形態では、支持台部１６Ｂが電源装置１０の外枠を形成する筐体１２の一部とされていて、この支持台部１６Ｂにフェライトコア２６の底面が当接した形で、この固定用金具２０によって支持台部１６Ｂにフェライトコア２６が確実に固定された構造になっている。この際、フェライトコア２６に対応する回路基板２２の部分が切り欠いた形状の切欠部２２Ａとされるのに伴い、フェライトコア２６がこの切欠部２２Ａを貫通している。

他方、図４に示すように、このフェライトコア２６の上下部分には外周に広がるフランジ部２６Ａが設けられており、また、フェライトコア２６の中心部分には上下のフランジ部２６Ａ間を繋ぐ支柱部２６Ｂが形成されている。そして、フェライトコア２６の中心部分を構成するこの支柱部２６Ｂが、捲線とされるコイル２８を巻き付けたボビン３０に嵌合されている。

但し、本実施の形態では、図４に示すように、フェライトコア２６の上下のフランジ部２６Ａ間のボビン収容空間を拡げて、フェライトコア２６に対してボビン３０が移動可能な隙間Ｓをフェライトコア２６とボビン３０との間に確保した構造とされている。この為、本実施の形態のトランス２４は、フェライトコア２６に対して上下方向に相対移動可能にボビン３０が組み込まれた構造になっている。

具体的には、図４に示すように、ボビン収容空間内におけるボビン３０の上下の部分にそれぞれ例えば２ｍｍとなる隙間寸法Ｌ１、Ｌ２が存在していることから、これらを加え合わせた合計４ｍｍが本実施の形態におけるボビン３０の移動可能な距離となる。

さらに、このボビン３０の外周部分となる下部の両端部には、図２、図３及び図５に示すように、金属材によりピン状に形成された外部接続用端子であるリード３０Ａがそれぞれ複数ずつ配置されていて、このリード３０Ａにコイル２８の端部が接続されている。そして、このリード３０Ａが回路基板２２に差し込まれて回路基板２２へのこのリード３０Ａの接合部分がはんだ付けされることで、回路基板２２にボビン３０が取り付けられて回路基板２２がコイル２８と接続されることになる。

次に、本実施の形態に係る電源装置１０の作用を説明する。
本実施の形態に係る電源装置１０によれば、コイル２８が巻き付けられたボビン３０のリード３０Ａに、このコイル２８の端部が接続されるだけでなく、このボビン３０が相対移動可能にフェライトコア２６に組み込まれた構造とされたトランス２４が、この電源装置１０に内蔵されている。そして、このフェライトコア２６に対応する部分を切り欠いた形状に回路基板２２が形成されるのに伴い、筐体１２の一部とされる支持台部１６Ｂにこのフェライトコア２６の底面が当接されている。

さらに、固定用金具２０によって、フェライトコア２６、絶縁板１８及びフレーム材１６の支持台部１６Ｂを挟持することで、支持台部１６Ｂにフェライトコア２６が当接されつつ、このフェライトコア２６が支持台部１６Ｂに確実に固定されている。この一方、回路基板２２にリード３０Ａがはんだ付けされてボビン３０がこの回路基板２２に取り付けられることで、リード３０Ａに端部が接続されたコイル２８と回路基板２２とが接続された構造に、このトランス２４はなっている。

つまり、トランス２４を構成するフェライトコア２６のボビン収容空間を拡げてフェライトコア２６に対してボビン３０が移動可能な図４に示す隙間Ｓをフェライトコア２６の一対のフランジ部２６Ａとボビン３０との間に確保したことで、ボビン３０を相対移動可能にフェライトコア２６に組み込まれた形の構造にできる。

これに伴って、本実施の形態のように、ボビン３０側が回路基板２２に取り付けられると共に、フェライトコア２６がトランス２４の放熱の為に支持台部１６Ｂに固定された場合であっても、ボビン３０に配置されてコイル２８の端部が接続されるリード３０Ａに応力が加わらず、このリード３０Ａに負荷が生じないだけでなく、振動によってもこのリード３０Ａに負荷が生じないようになる。つまりこの結果として、各部品を高い寸法精度で加工しないので、電源装置１０の製造コストが増大することもなく、はんだクラック等が生じないようになって電源装置１０の耐久性を向上できるようになる。

さらに、本実施の形態では、上記のようにフェライトコア２６に対応する回路基板２２の部分が切り欠いた形状の切欠部２２Ａとされ、電源装置１０の外枠を形成する筐体１２の一部とされる支持台部１６Ｂに、この切欠部２２Ａを貫通したフェライトコア２６が当接して、固定される構造になっている。

この為、熱容量の大きな筐体１２を放熱媒体として、トランス２４が発生した熱をこの筐体１２を介して放熱する形となるので、トランス２４から一層効率良く放熱できるようになるが、この際、回路基板２２を単に切り欠いただけで、放熱の為の専用部材を必要とせずにトランス２４の放熱性を高めることができるので、電源装置１０の製造コストがより一層低減されるようになる。

以上より、本実施の形態の電源装置１０によれば、電源装置１０の小型化や高性能化に伴いトランス２４等の捲線部品からの発熱量が多くなった場合であっても、耐久性の向上及び製造コストの低減を図りつつ、このトランス２４等の捲線部品の放熱性を高めることが可能となる。

他方、本実施の形態では、固定用金具２０によりフェライトコア２６及び支持台部１６Ｂを挟持してフェライトコア２６を支持台部１６Ｂに固定した形にしたことで、フェライトコア２６を支持台部１６Ｂに簡易に固定できて電源装置１０の製造コストを低減できるだけでなく、フェライトコア２６と支持台部１６Ｂとの間がより確実に接触するようになって、一層効率良くトランス２４から放熱できるようになる。

尚、上記実施の形態において、トランス２４を構成するフェライトコア２６を筐体１２のフレーム材１６側に固定して放熱させるようにしたが、筐体１２のカバー１４側にこのフェライトコア２６を固定して放熱させるようにしても良い。

さらに、上記実施の形態のように固定用金具２０によりフェライトコア２６及び支持台部１６Ｂを挟持してフェライトコア２６を支持台部１６Ｂに固定する構造の替わりに、支持台部１６Ｂに接着剤等でフェライトコア２６を接着するような構造にしても良い。また、フェライトコア２６と支持台部１６Ｂとの間に絶縁板１８が上記実施の形態では存在しているが、フェライトコア２６と支持台部１６Ｂとを直接接触させても良い。

他方、上記実施の形態では、電子機器を電源装置１０としたが、他の電子機器に本発明を適用しても良く、また捲線部品をトランスとしたが、他の捲線部品としても良い。そして、回路基板２２上の電子部品は上記実施の形態において図示を省略したが、当然に種々の電子部品がこの回路基板２２上には搭載されている。

本発明の一実施の形態が適用された電源装置を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態が適用された電源装置のトランス、回路基板及びフレーム材を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態が適用された電源装置のトランス、回路基板及びフレーム材を示す平面図である。 図３の４−４矢視線断面図である。 図３の５−５矢視線断面図である。

符号の説明

１０ 電源装置（電子機器）
１２ 筐体
１６ フレーム材
１６Ｂ 支持台部（放熱部材）
２０ 固定用金具
２２ 回路基板
２４ トランス
２６ フェライトコア
２８ コイル
３０ ボビン
３０Ａ リード（外部接続用端子）

Claims (3)

1. フェライトコアが当接されて固定され且つ筐体の一部を構成する放熱部材と、
   外部接続用端子を有し且つ相対移動可能に前記フェライトコアに組み込まれるボビンと、
   該ボビンに巻き付けられると共に端部を前記外部接続用端子に接続したコイルと、
   前記ボビンの外部接続用端子がはんだ付けされて前記コイルと接続される回路基板と、
   を有したことを特徴とする電子機器。
2. 前記フェライトコア及び前記放熱部材を挟持する固定用金具を有し、この固定用金具により前記フェライトコアを前記放熱部材に固定したことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記回路基板が前記フェライトコアに対応する部分を切り欠いた形状に形成され、
   前記フェライトコアが、前記回路基板の切り欠いた部分を貫通して前記筐体の一部を構成する放熱部材に当接されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
   

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