JP4322075B2

JP4322075B2 - 電源装置の大電流導電構造

Info

Publication number: JP4322075B2
Application number: JP2003324256A
Authority: JP
Inventors: 義雄青木
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: JP2005093658A

Description

本発明は、電源装置の大電流導電構造に係り、特に基板とコネクタの間をつなぐ導電構造に関するものである。

電源装置は、大電流に対応する回路を備えているものが多いので、コネクタと電子部品を実装する基板との接続対策が大きな課題となる。例えば、コネクタの接続端子を基板上に形成された配線パターンとを接続する場合、電源効率向上及び発熱対策のために接続部分の配線パターンを相当幅広く形成する必要がある。しかし、配線パターンを幅広くすると、基板の設計上の大きな制約となってしまう。

そこで、例えば特許文献１のように、コネクタの接続端子を実装部品まで長くのばしてやり、その接続端子の先端に形成したスルーホールに実装部品のリード端子を接続して半田付けすることによってこの課題の解決を図ったものがある。

しかしながら、大電流に対応した電源装置は、かなり大型のものが多く、またその組立は手作業による部分が多いので、電子機器としては装置毎のばらつきがかなり大きいと言える。したがって、特許文献１の構造では、コネクタの接続端子に形成したスルーホールと実装部品のリード端子との位置にずれを生じ、両者の接続に支障をきたすことが考えられる。さらに、コネクタの接続端子が実装部品に対して正面から対峙していない場合には、
接続端子を上下方向に折り曲げるのと同時に左右方向にも折り曲げるなければならないが、この加工を精度良く行うことは難しい。

コネクタの接続端子と実装部品のリード端子との間にリード線を介在させることも可能であるが、リード線を相当太いものにしないと発熱による損失を生じることになる。しかし、発熱損失を無視できるほど小さくするためには、リード線の太さを直径１０〜１５ｍｍ、あるいはそれ以上にしなければならない。また、絶縁被覆をした太いリード線を直角または鋭角に折り曲げることは困難である。したがって、現実的にはリード線を採用する余地はあまり大きくない。

また、電源装置においては、ノイズ対策として、コネクタ端子に接続されたリード線等を円筒状のコアに通しておくことが多い。ところが、コアは何らかの固定をしないと振動により動く。さらに、大電流に対応した電源装置で使用するコアは、その直径及び長さが数センチメートル程度もあるので、このようなものが基板に接する、または基板に非常に接近した状態にあると、その部位に実装部品を配置することが極めて困難になる。
特開平１０−１９９５９６の公報（第２−４頁、図１）

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電源装置の大電流導電構造において、大電流の通電時における発熱が小さく、かつ、コネクタと基板との接続が容易なものを提供することを目的とする。また、振動に伴うコアの移動を防止できるものを提供することを目的とする。さらに、コアを基板及び導電バーから十分に離隔させた状態で保持可能なものを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、電源装置に設けられた基板とコネクタとの間に大電流を導電する電源装置の大電流導電構造において、前記基板と前記コネクタとに接続して設けられるとともに、金属材で形成された板状の第１の導電バーと、前記基板と前記コネクタとに接続して設けられるとともに、金属材で形成された板状の第２の導電バーと、前記第１の導電バーと前記第２の導電バーとの間に介在するように設けられた絶縁板を備えたことを特徴とするものとした。

したがって、リード線やコネクタの接続端子よりも断面積をかなり大きくした第１及び第２の導電バーで基板とコネクタとを接続するので、発熱を小さくすることができる。また、これらの導電バーは板状の金属材なので、基板とコネクタとの接続に適した形状に加工することが容易である。

また、上記の発明において、前記第１の導電バー及び前記第２の導電バーは、前記基板への接続部が前記基板から立ち上がるように形成されたものにもできる。

さらに、上記の発明において、さらに、前記第１の導電バー、前記第２の導電バー及び前記絶縁板を貫通させた状態に設けられるとともに、その内径が前記絶縁板の上端部と下端部の距離にほぼ等しいコアを備えたものにもできる。

くわえて、前記第１の導電バー及び前記第２の導電バーは、それぞれ複数の金属板を重ね合わせて形成されるとともに、可撓性を有するものにもできる。

本発明は、金属材で形成された板状の第１及び第２の導電バーを用いるので、発熱を押さえることが非常に容易になり、発熱による損失を防止することが可能になる。また、コアを導電バー及び基板から十分に離隔させることができるので、導電バーの接触防止や実装部品の配置に影響を与えることがなく、基板設計の自由度を十分に確保できる。また、振動に伴うコアの移動を防止できるので、振動対策のための特別な構造を追加する必要がなく、コスト的にも有利な構造である。

本発明の実施の形態においては、板状の２つの導電バーとこれらの間に介在する樹脂製の絶縁板によって基板とコネクタとの接続を確保し、さらに絶縁板によってコアを保持することに大きな特徴がある。以下に、この特徴を有する実施例について説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る電源装置の大電流導電構造の説明図である。図１において、１０ａ，１０ｂは導電バー、１１ａ，１１ｂは基板接続部、１２ａ，１２ｂは帯状部、１３ａ，１３ｂは端子接続部、１４は絶縁板、１５はコア、１６は中空部、１９はビス、２０は基板、２１は出力コネクタ、２２ａ，２２ｂは接続端子を示す。なお、図１において示した大電流導電構造は、出力コネクタ２１以外の部分が電源装置の筐体内に収納され、また基板２０上には配線パターンが形成されると共に多数の電子部品が実装されるが、説明の便宜上、筐体、配線パターン及び電子部品はその記載を省略している。

図１（ａ）は、第１の実施例に係る電源装置の大電流導電構造の斜視図である。図１（ａ）に示すように、導電バー１０ａ及び１０ｂは、絶縁板１４を間に介在させた状態で設けられており、また基板２０と出力コネクタ２１の接続端子２２ａ及び２２ｂとを電気的に接続しており、基板２０側からの出力電流を出力コネクタ２１に導電する。また、導電バー１０ａ及び１０ｂ並びに絶縁板１４は、ノイズ除去用のコア１５の中空部１６に挿通されている。続けて、この大電流導電構造の詳細な構成について説明する。

導電バー１０ａ及び１０ｂは、銅合金で形成されており、それぞれ基板接続部１１ａ及び１１ｂ、帯状部１２ａ及び１２ｂ、端子接続部１３ａ及び１３ｂからなる。なお、導電バー１０ａ及び１０ｂは、大電流を導電させるのに好適な材質であれば、アルミニウム合金など他の金属材を用いて形成しても良い。また、その加工方法は、引抜き、押出しや、打抜き、折曲げなど、使用する金属材や形状に応じて適宜選択する。

基板接続部１１ａ及び１１ｂは、基板２０にビス止めされている。さらに、その先端側がビス止めされた部分に支持されて上方に立ち上がるようになされており、先端部で帯状部１２ａ及び１２ｂと一体になっている。なお、ビス止めの孔を長円形に形成すれば、基板２０と出力コネクタ２１との距離にばらつきがあっても、孔の長さの分だけばらつきを吸収することが可能になる。なお、基板２０に長円形の孔を形成しても良いが、組立加工性、基板２０の実装密度を固める観点からは、基板接続部１１ａ及び１１ｂを長円形する方が好ましい。また、帯状部１２ａ及び１２ｂの、基板２０や周辺の実装部品から高さは、コア１６が基板２０や周辺の実装部品に接触しない分だけ確保する必要があるので、基板接続部１１ａ及び１１ｂはこの高さに応じたものとする。

帯状部１２ａ及び１２ｂは、基板２０から離隔した状態で水平に延びており、基板接続部１１ａ及び１１ｂと端子接続部１３ａ及び１３ｂとを連絡する機能を果たす。なお、帯状部１２ａ及び１２ｂの水平方向に直交する断面における断面積は、出力電流を考慮して、無用な発熱を防止可能な面積を確保する必要がある。なお、帯状部１２ａ及び１２ｂに折曲加工を施して、基板２０上の実装部品などを避けるようにしても良い。

端子接続部１３ａ及び１３ｂは、帯状部１２ａ及び１２ｂの端部と一体に形成され、出力コネクタ２１の接続端子２２ａ及び２２ｂにビス止めされる。言うまでもなく、端子接続部１３ａ及び１３ｂは、帯状部１２ａ及び１２ｂを重ね合わせた状態でコア１５の中空部を通り抜ける長さでなければならない。なお、端子接続部１３ａ及び１３ｂのビス孔も、長円形に形成することによって基板２０と出力コネクタ２１との距離のばらつきを吸収することができる。また、端子接続部１３ａ及び１３ｂを帯状部１２ａ及び１２ｂと別体のものとし、帯状部１２ａ及び１２ｂに対してビス止めするようにして、このビス孔でばらつきを吸収することも可能である。

図１（ｂ）は、コアの保持状態を示すＡ−Ａ線の部位における断面図である。絶縁板１４は、ポリカボネートなどの樹脂で形成され、また導電バー１０ａと導電バー１０ｂとに接着されており、これらの絶縁性を確保する役割を果たす。くわえて、図１（ｂ）に示すように、コア１５を帯状部１２ａ及び１２ｂや基板２０に触れない状態で所定の部位に保持しておく役割も果たす。したがって、絶縁板１４の上下の幅、厚さは、導電バー１０ａと導電バー１０ｂとの絶縁性を十分に確保するのに必要な沿面距離に対応するものでなければならない。さらに、絶縁板１４の上下の幅は、コア１５の中空部１６の内径とほぼ同一とし、コア１５を所定位置に保持し続けるようにする。なお、絶縁板１４の材質は、導電バー１０ａと導電バー１０ｂとを絶縁可能であるならば、セラミックなど他の材料で形成することも可能である。

以上の構成によれば、導電バー１０ａ及び１０ｂは、大電流に応じてその断面積を確保すること、基板２０と出力コネクタ２１との配置や距離に応じて形状の加工を行うこと、さらにコア１５を所定位置に保持しておくことがすべて容易に実現できる。したがって、基板２０上の実装部品の配置に変更を加えることなく、無用な発熱を防止し、さらにコアの振動を防止することが可能になる。また、導電バー１０ａ及び１０ｂ並びに絶縁板１４は、電源装置等において一般的に利用されている金属材、樹脂材で形成するので、低コストで製造することができる。くわえて、従来技術のように、出力コネクタ２１の接続端子接続端子２２ａ及び２２ｂを長くしたり、実装部品のリード端子に孔あけする必要がないので、一般的な部品を使用でき、電源装置の製造コストを抑えることが可能である。なお、図１においては、基板と出力コネクタとを接続する例を取り上げたが、この実施例は、基板と入力コネクタ及び基板と基板などとの接続にも応用可能である。

図２は、本発明の第２の実施例に係る導電バーの説明図である。図２において、１７はビス孔であり、その他の符号は図１の符号と同じものを示す。

図２（ａ）は、基板に対して出力コネクタの接続端子が正面に対峙している場合に好適な導電バーの一例を示す斜視図である。図２（ａ）に示すように、基板２０に対して出力コネクタ２１の接続端子２２ａが正面に対峙している場合には、図１の端子接続部１３ａに相当する省略し、導電バー１０ａの帯状部１２ａの先端部近くにビス孔１７を形成する。また、導電バー１０ｂについても同様のものとする。このようにすれば、導電バー１０ａの成形加工も容易であり、さらにコア１５に通すことも容易になる。

図２（ｂ）は、コアと基板とを接近させた方が好ましい場合に好適な導電バーの一例を示す斜視図である。電源装置内の各種部品の配置条件から、コア１５をなるべく基板に接近させた方が良い場合には、図２（ｂ）に示すように、基板接続部１１ａに対して帯状部１２ａを折り曲げた状態にする。このようにすれば、コア１５を基板２０に接近させることができる。

図３は、本発明の第３の実施例に係る導電バーの説明図である。図３において、１８ａ，１８ｂは折曲部分であり、その他の符号は図１の符号と同じものを示す。

図３（ａ）は、導電バーの断面積を大きくした方が好ましい場合に好適な導電バーの一例を示す斜視図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した導電バーの使用状態を示す断面図である。特に導電バーの断面積を大きくする必要がある場合は、図３（ｂ）のように、導電バー１０ａの帯状部１２ａをクランク状に折り曲げたものとする。このようにすれば、図３（ｂ）に示すように、つまり帯状部１２ａ及び１２ｂの断面積が図１のものより大きいものをコア１５の中空部１６に通すことが可能になる。なお、絶縁板１０の上端部と下端部の距離は、コア１５を保持するために、コア１５の中空部１６の内径とほぼ同一とする。

図４は、本発明の第４の実施例に係る導電バーの説明図である。図４において、１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４，１０ａ５は導電バー構成板を示す。

前述した導電バーは銅合金及びアルミニウム合金などで形成するが、いずれの金属材を利用するにせよ、大電流に対応するだけの厚さがあるので、手で曲げるのは容易なことでない。したがって、導電バーの実装時に、手作業で導電バーを所望の形状に変形させることは困難である。そこで、導電バーの実装時に可撓性を持たせることが必要な場合には、図４に示すように、薄い導電バー構成板１０ａ１、１０ａ２、１０ａ３、１０ａ４及び１０ａ５を張り合わせて導電バー１０ａを形成する。なお、導電バー構成板１０ａ１、１０ａ２、１０ａ３、１０ａ４及び１０ａ５は、銅合金などの比較的柔らかい材料で形成されている。この構成によれば、導電バーの実装時に導電バーを撓ませることができるので、電源装置毎のばらつきを導電バー１０ａに吸収させることが可能になる。なお、導電バー構成板の張合せ枚数は、導電バー１０ａが必要な可撓性を有するものとなるならば、５枚以外の枚数であっても良い。

また、以上の各実施例においては、帯状部が水平方向に延びるように形成したものを取り上げて説明したが、例えば帯状部を図２（ｂ）のように折り曲げ、さらに帯状部を階段状に折り曲げることによって、出力コネクタが基板よりも相当高い位置に存在する場合にも対応可能である。逆に、出力コネクタが低いところに位置する場合にも、対応可能であることは言うまでもない。

本発明の第１の実施例に係る電源装置の大電流導電構造の説明図である。本発明の第２の実施例に係る導電バーの説明図である。本発明の第３の実施例に係る導電バーの説明図である。本発明の第４の実施例に係る導電バーの説明図である。

符号の説明

１０ａ：導電バー
１０ｂ：導電バー
１０ａ１：導電バー構成板
１０ａ２：導電バー構成板
１０ａ３：導電バー構成板
１０ａ４：導電バー構成板
１０ａ５：導電バー構成板
１１ａ：基板接続部
１１ｂ：基板接続部
１２ａ：帯状部
１２ｂ：帯状部
１３ａ：端子接続部
１３ｂ：端子接続部
１４：絶縁板
１５：コア
１６：中空部
１７：ビス孔
１８ａ：折曲部分
１８ｂ：折曲部分
１９：ビス
２０：基板
２１：出力コネクタ
２２ａ：接続端子
２２ｂ：接続端子

Claims

電源装置に設けられた基板とコネクタとの間に大電流を導電する電源装置の大電流導電構造において、
前記基板と前記コネクタとに接続して設けられるとともに、金属材で形成された板状の第１の導電バーと、
前記基板と前記コネクタとに接続して設けられるとともに、金属材で形成された板状の第２の導電バーと、
前記第１の導電バーと前記第２の導電バーとの間に介在するように設けられた絶縁板を備えたことを特徴とする電源装置の大電流導電構造。
前記第１の導電バー及び前記第２の導電バーは、前記基板への接続部が前記基板から立ち上がるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置の大電流導電構造。
さらに、前記第１の導電バー、前記第２の導電バー及び前記絶縁板を貫通させた状態に設けられるとともに、その内径が前記絶縁板の上端部と下端部の距離にほぼ等しいコアを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置の大電流導電構造。
前記第１の導電バー及び前記第２の導電バーは、それぞれ複数の金属板を重ね合わせて形成されるとともに、可撓性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置の大電流導電構造。