JP4784170B2 - Power supply - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング電源等のように、トランスやチョークコイル等のインダクタンス部品を有する電源装置に係わり、特に車載用の電源装置のように、比較的大出力の場合に好適なインダクタンス部品の放熱および固定構造に関する。 The present invention relates to a power supply device having an inductance component such as a transformer or a choke coil such as a switching power supply, and in particular, heat radiation of an inductance component suitable for a relatively large output, such as an in-vehicle power supply device. It relates to a fixed structure.
従来のトランスの固定構造として、金属製のベースプレートにコアを接触させて搭載し、取付金具をコアに被せてこの取付金具をベースプレートに固定して取付ける構造がある(特許文献1参照)。また、プリント基板に取付けたトランスの放熱のため、トランス上に放熱シートを介してケースの天板部を当接させて放熱する構造もある(特許文献2参照)。 As a conventional transformer fixing structure, there is a structure in which a core is mounted in contact with a metal base plate, and the mounting bracket is placed on the core and the mounting bracket is fixed to the base plate (see Patent Document 1). There is also a structure in which a top plate portion of a case is brought into contact with a transformer via a heat dissipation sheet to radiate heat from a transformer attached to a printed circuit board (see Patent Document 2).
特許文献1に記載のように、取付金具によりトランスを固定する構造では、トランス専用の取付金具が必要になり、コスト高を招く。また、コアの上面は取付金具に当接しているものの、トランスのコア損失のエネルギーにより生じる熱の取付金具による放熱はあまり期待できない。このため、コアの上部の温度が上昇し、この温度上昇がさらに損失を増大させ、さらなる温度上昇を招くという悪循環を生む。また、例えば車載用の電源装置のように、車体に固定されるベースプレートとこれに組み合わされるカバー内にトランス等の発熱するインダクタンス部品を収容した場合には、コアの上部の熱は、実質的には内部空気への熱伝導による放熱に依存せざるを得ない。このため、内部空気の温度上昇を招き、このトランスのみならず、他の部品、例えばチョークコイル等の温度上昇を招き、電源装置全体としての損失も増大させるという問題点がある。 As described in Patent Document 1, in the structure in which the transformer is fixed by the mounting bracket, a mounting bracket dedicated to the transformer is required, resulting in high cost. In addition, although the upper surface of the core is in contact with the mounting bracket, heat radiation due to heat mounting bracket due to the energy of the core loss of the transformer cannot be expected so much. For this reason, the temperature of the upper part of the core rises, and this temperature rise further increases the loss, creating a vicious circle that causes a further temperature rise. Further, when an inductive heat generating component such as a transformer is accommodated in a base plate fixed to the vehicle body and a cover combined therewith, such as an in-vehicle power supply device, the heat at the top of the core is substantially Must rely on heat dissipation by heat conduction to the internal air. For this reason, there is a problem that the temperature of the internal air is increased, the temperature of not only this transformer but also other components such as a choke coil is increased, and the loss of the entire power supply device is also increased.
一方、特許文献2に記載のように、プリント基板にトランスを搭載したものは数十W程度の比較的小型のトランスに採用可能な構造であり、例えば1kWを超えるような車載用の電源装置にこの従来構造を適用した場合、トランスの重量、振動にプリント基板が耐えられず、採用できない。また、コアの放熱が主としてケースへの放熱に依存し、プリント基板側からのコアの放熱が不充分となり、やはり損失を増大させるという問題点がある。
On the other hand, as described in
本発明は、上記問題点に鑑み、専用の取付金具が不要であり、かつ放熱が良好に行なわれ、比較的大型の電源装置に採用可能なインダクタンス部品の固定構造を持つ電源装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a power supply device that does not require a dedicated mounting bracket, has good heat dissipation, and has an inductance component fixing structure that can be used in a relatively large power supply device. With the goal.
本発明の電源装置は、金属製のベースプレートに柱状突起を設け、
前記ベースプレート上に分割型コアを有するインダクタンス部品を、その一方側のコアの面を接触させて載置し、
前記ベースプレートに組み合わされて前記インダクタンス部品を含む電源装置の構成部品を覆う金属製のカバーの天板部に、内側に突出した突出部を形成し、
前記ベースプレートに前記カバーを組み合わせ、前記柱状突起を前記カバーと締結することにより、前記インダクタンス部品の他方側のコアの面に、前記カバーの突出部を押圧接触させて前記インダクタンス部品を前記ベースプレートと前記カバーとの間で挟持した
ことを特徴とする。
The power supply device of the present invention is provided with a columnar protrusion on a metal base plate ,
An inductance component having a split core on the base plate is placed in contact with the surface of the core on one side,
On the top plate portion of the metal cover that covers the components of the power supply device including the inductance component combined with the base plate, a protruding portion protruding inward is formed,
The cover is combined with the base plate, and the columnar protrusion is fastened to the cover, whereby the protruding portion of the cover is pressed against the surface of the core on the other side of the inductance component, and the inductance component is placed on the base plate and the base plate. It is characterized by being sandwiched between the cover.
また、本発明の電源装置は、前記カバーの天板部に内側に凹ませた凹み面を形成し、
前記凹み面に、前記突出部を形成した
ことを特徴とする。
Further, the power supply device of the present invention forms a recessed surface recessed inwardly in the top plate portion of the cover,
The protrusion is formed on the concave surface.
また、本発明の電源装置は、前記カバー天板部における前記突出部を形成した部分の外面に、天板部に接触させて、放熱フィンを有する放熱器を固定した
ことを特徴とする。
Further, the power supply device of the present invention is characterized in that a radiator having a radiation fin is fixed to an outer surface of a portion of the cover top plate portion where the projecting portion is formed in contact with the top plate portion.
本発明の電源装置は、金属製ベースプレートと金属製カバーとでインダクタンス部品のコアを挟む構造であるため、コアのベースプレート側の面(以下これを下面と称す)からの放熱と、その反対側の面(以下これを上面と称す)からの放熱が行なわれ、放熱性能が上がる。このため、コアの温度上昇が抑制され、コア損失の少ないインダクタンス部品を提供できる。 Since the power supply device of the present invention has a structure in which the core of the inductance component is sandwiched between the metal base plate and the metal cover, heat is dissipated from the surface on the base plate side of the core (hereinafter referred to as the lower surface), and the opposite side. Heat is dissipated from the surface (hereinafter referred to as the upper surface), and the heat dissipating performance is improved. For this reason, the temperature rise of a core is suppressed and an inductance component with little core loss can be provided.
また、コアの温度上昇が抑制されることから、従来より小型のコアを用いた場合でも従来と同様の性能をもつインダクタンス部品が採用可能となり、インダクタンス部品ないし電源装置の小型化に寄与する。また、内部空間温度も低下させることが可能となり、他の部品の損失も低減できることから、電源装置の低損失化および小型化が促進される。 Further, since the temperature rise of the core is suppressed, an inductance component having the same performance as the conventional one can be employed even when a smaller core than the conventional one is used, which contributes to the miniaturization of the inductance component or the power supply device. In addition, the internal space temperature can be lowered, and the loss of other components can be reduced, so that the loss and size reduction of the power supply device are promoted.
また、インダクタンス部品を固定するための専用の取付金具が不要となるので、前記小型化と相俟って、インダクタンス部品ないしは電源装置の部品点数の削減とコスト削減に寄与する。 Further, since a dedicated mounting bracket for fixing the inductance component is not necessary, coupled with the downsizing, it contributes to a reduction in the number of inductance components or power supply components and a cost reduction.
本発明の電源装置において、さらに前記カバーの天板部に内側に凹ませた凹み面を形成し、その凹み面に前記突出部を形成することにより、カバーによる放熱を行なうインダクタンス部品より上面に突出する部品が存在する場合でもその部品の実装を阻害することなく、インダクタンス部品の放熱を行なわせることができる。また、カバーに凹み面を形成することにより、カバーの剛性が上がり、コアへの接触が確実に行なえる。 In the power supply device of the present invention, a concave surface that is recessed inward is formed on the top plate portion of the cover, and the protruding portion is formed on the concave surface, thereby projecting upward from the inductance component that performs heat dissipation by the cover. Even if there is a component to be performed, the inductance component can be radiated without hindering the mounting of the component. Further, by forming a concave surface on the cover, the rigidity of the cover is increased, and the core can be reliably contacted.
本発明の電源装置において、さらに前記カバーの天板部における前記突出部を形成した部分の外面に、天板部に接触させて、放熱フィンを有する放熱器を固定することにより、コア上面からの放熱がさらに良好に行なえる。 In the power supply device of the present invention, further, by fixing the radiator having the radiation fins in contact with the top plate portion on the outer surface of the portion of the top plate portion of the cover where the protruding portion is formed, Heat dissipation can be performed even better.
図1は本発明の電源装置の一実施の形態を示す分解斜視図、図2はこの電源装置のカバーのみを外して示す分解斜視図、図3はこの電源装置の部品全体を組み合わせ、内部の一部を切開して示す斜視図、図4はそのインダクタンス部品の取付け構造を示す断面図である。この実施の形態の電源装置は車載用のDC−DCコンバータを構成するものである。しかしながら本発明の電源装置は車載用に限定されるものではない。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a power supply device of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing only the power supply device with its cover removed, and FIG. FIG. 4 is a sectional view showing a mounting structure of the inductance component. The power supply device of this embodiment constitutes a vehicle-mounted DC-DC converter. However, the power supply device of the present invention is not limited to being mounted on a vehicle.
1はアルミニウムや銅等の金属でなるベースフレーム、2はアルミニウム、鉄等の金属でなるカバー、3はプリント基板、4は本実施の形態においてベースフレーム1およびカバー2を通しての放熱対象部品としたトランスである。なお、この放熱対象部品はトランスではなく、チョークコイル等のようなコアを有する他のインダクタンス部品であってもよく、またトランスとチョークコイル等の他のインダクタンス部品の双方を放熱対象部品としてもよい。
1 is a base frame made of a metal such as aluminum or copper, 2 is a cover made of a metal such as aluminum or iron, 3 is a printed circuit board, and 4 is a component to be radiated through the base frame 1 and the
ベースフレーム1はその車体等の取付け対象体9(図4参照)側の面である底面に放熱フィン5を有する。このベースフレーム1およびカバー2は、図1、図2に示すようにその周辺部に取付け穴6、7を有し、図4に示すように、これらの取付け穴6、7にねじ8を挿入して取付け対象体9に固定して取付けられる。
The base frame 1 has radiating fins 5 on the bottom surface, which is the surface on the attachment target body 9 (see FIG. 4) side such as the vehicle body. As shown in FIGS. 1 and 2, the base frame 1 and the
ベースフレーム1の上面にはプリント基板3を取付けるための複数のねじ筒10を一体に有する。プリント基板3は、このプリント基板3に設けた穴に挿着したねじ11をねじ筒10に螺合することにより、ベースフレーム1に固定される。
A plurality of
図1、図2に示すように、ベースフレーム1上には複数個の整流用ダイオード12が搭載される。また、ベースフレーム1に固定した台板13にFET等の複数個のスイッチング素子14が搭載される。これらのスイッチング素子14は、その端子がプリント基板3上の導体パターンに半田付けされると共に、ねじ15によってベースフレーム1に固定されるばね16により台板13に押圧固定される。また、図2に示すように、共振用インダクタ17とチョークコイル19と出力端子台20がベースフレーム1に搭載される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of rectifying
図1、図2に示すように、プリント基板3上には、ラインフィルタ22、複数個のコンデンサ23、複数個のパルストランス24、複数個のIC25、コネクタ26、27等が搭載される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
図1に示すように、トランス4は、上下のE型コア31、32と、金属プレートを打ち抜き成形した上下の二次巻線33、34と、一次巻線を巻いたボビン35とを有する。上下の二次巻線33、34は、互いにねじ36、37によって接続されて合計2ターンの巻線を構成する。ボビン35は渦巻き状に一次巻線を巻いたもので、二次巻線33、34間に挟持される。なお、一次巻線はプリント基板3上に形成された導体パターンであってもよい。
As shown in FIG. 1, the
39はプリント基板3上に固定した雌ねじピースである。上方の二次巻線33は、その2つのコーナー部を雌ねじ前記ピース39に螺合するねじ40によってプリント基板3に固定され、位置決めされる。41は整流用ダイオード12と共にベースフレーム1に固定された雌ねじである。下方の二次巻線34は、前記雌ねじ41に螺合するねじ42によってベースフレーム1に固定され、かつダイオード12に接続される。
ベースフレーム1の上面には下側のコア32の橋絡部よりやや広い凹部44を設け、この凹部44上にコア32の下面(橋絡部)を接触させて搭載する。図1に示すように、プリント基板3には、コア32の中央脚よび両側の側脚に合致する貫通穴45、46を設け、図4に示すように、これらの貫通穴45、46にコア32の中央脚、側脚を挿着してコア32が横方向にずれないように固定する。
A
図4に示すように、上下のコア31、32の中央脚を一次巻線33、34の中央の開口部およびこれらの一次巻線33、34間のボビン35の中央の開口部に挿通し、上下のコア31、32を互いに接着する。
As shown in FIG. 4, the center legs of the upper and
そして、上方のコア31の上面(橋絡部)を、カバー2の天板部2aに内側に突出させて設けた複数(本実施の形態においては2つ)の突出部47を当接させる。この実施の形態においては、突出部47は、カバー2の天板部2aを凹ませた凹み面48内に設けている。また、突出部47はコア31の長手方向に対して直角をなす方向に長い形に形成している。この突出部47は平面形状が円形等をなすように形成してもよい。
Then, a plurality of (two in the present embodiment) protruding
また、コア31、32をカバー3とベースフレーム1との間で堅固に固定するため、突出部47の近傍に設けた貫通穴49にねじ50を挿通して、ベースフレーム1に一体に設けた柱状突起51の上部のねじ穴にこのねじ50を螺合し、締結する。これにより、カバー2の突出部47はカバー2の持つ弾性によりコア31の上面に多少の変形をもって圧接し、コア31、32がベースフレーム1とカバー2との間で挟持され、固定される。この実施の形態においては、コア31、32はベースフレーム1やカバー2と同じグランド電位となる。コア31、32と二次巻線33、34とは、前記の二次巻線33、34のプリント基板3やベースフレーム1に対する固定構造と、コア31、32のプリント基板3に対する固定構造により相対的に位置決めされ、非接触状態を保つ。
Further, in order to firmly fix the
また、本実施の形態においては、コア31からカバー2への伝熱をより良好に行なうため、突出部47、47の間にシリコン等でなる弾性を有する伝熱シート52を介在させている。
Moreover, in this Embodiment, in order to perform the heat transfer from the core 31 to the
このように、本発明は、金属製ベースプレート1と金属製カバー2とでトランス4のコア31、32を挟んでトランス4を固定する構造としたので、コア31、32のベースプレート1側、すなわち下面からの放熱と、上面からの放熱が双方とも行なわれ、放熱性能が上がる。具体的には、出力が1.5kWのDC−DCコンバータにおいて、カバー2からの放熱を行なわない従来品では上方のコア31の温度が約80K上昇したが、実施例ではこの温度上昇が55Kとなり、コアの温度上昇が大幅に抑制できた。この上方のコア31の温度上昇の抑制は下方のコア32の温度抑制にもつながる。このように、コア31、32の温度上昇が抑制されるので、トランス4のコア損失が小さくなる。
As described above, the present invention has a structure in which the
また、コア31、32の温度上昇が抑制されることから、カバー2の内部空間温度も低下するので、他の部品の温度上昇の防止と損失低減にも寄与する。また、従来より小型のコアを用いた場合でも従来と同様の性能をもつトランス4が実現可能となり、トランス4ないし電源装置の小型化に寄与する。
Moreover, since the temperature rise of the
また、トランス4を固定するための専用の取付金具が不要となるので、前記小型化と相俟って、トランス4ないしは電源装置の部品点数の削減とコスト削減に寄与する。
Further, since a dedicated mounting bracket for fixing the
また、上記実施の形態においては、ベースプレート1に放熱フィン5を設けたので、さらに放熱性能が上がり、コア31、32の温度上昇がよりよく抑制される。
Moreover, in the said embodiment, since the thermal radiation fin 5 was provided in the baseplate 1, the thermal radiation performance goes up further and the temperature rise of the
また、上記実施の形態においては、プリント基板3に貫通穴45、46を設け、コア32の脚部をその貫通穴45、46に嵌めてコアを固定する構造としているので、トランス4のプリント基板3と平行な方向、すなわち横方向の位置ずれを確実に防止することができる。
In the above embodiment, the printed
なお、本発明を実施する場合、コア31、32の中央の脚部にボビンを嵌め、そのボビンに一次巻線および二次巻線を装着した構成にしてもよく、その場合には、ボビンをプリント基板3の貫通穴45に嵌める構造としてもよい。
When carrying out the present invention, a configuration may be adopted in which a bobbin is fitted to the center leg portion of the
また、上記実施の形態においては、カバー2の突出部47、47間において、カバー2の天板部2aとコア31との間に弾性を有する伝熱シート52を介在させたので、コア31の上面からの放熱が促進され、コア31の温度上昇がさらに良好に抑制される。
Moreover, in the said embodiment, since the heat-transfer sheet |
また、上記実施の形態においては、カバー2の天板部2aに凹み面48を形成し、その凹み面48に突出部47を形成しているので、カバー2による放熱を行なうトランス4より上方に突出するコンデンサ23等が存在する場合でもその部品の実装を阻害することなく、トランス4の放熱を行なわせることができる。また、カバー2に凹面48を形成することにより、カバー2の剛性が上がり、コア31への接触が確実に行なえる。
Moreover, in the said embodiment, since the
図5は本発明の他の実施の形態であり、これはカバー2の天板部2aにおける突出部47を形成した部分の外面に、天板部2aの凹み面48に接触させて放熱フィンを有する放熱器53を固定することにより、コア31の上面からの放熱がさらに良好に行なえるようにしたものである。この実施の形態においては、凹み面48に放熱器53を設けているので、電源装置の高さを高くすることなく放熱性能を向上させることができる。なお、この放熱器53の固定は、突出部47をコア31に押しつけるためのねじ50を兼用することにより、部品点数の削減を図っている。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the radiating fins are brought into contact with the recessed
本発明のインダクタンス部品を構成する分割型コンベアとしては、E−E型コアのみでなく、U−U型、E−I型,U−I型等を用いることができる。 As the division type conveyor constituting the inductance component of the present invention, not only the EE type core but also the UU type, the EI type, the UI type, and the like can be used.
1:ベースフレーム、2:カバー、2a:天板部、3:プリント基板、4:トランス、5:放熱フィン、6、7:取付け穴、8:ねじ、9:車体、10:ねじ筒、11:ねじ、12:整流用ダイオード、13:台板、14:スイッチング素子、15:ねじ、16:ばね、17:共振用インダクタ、19:チョークコイル、20:出力端子台、22:ラインフィルタ、23:コンデンサ、24:パルストランス、25:IC、26、27:コネクタ、31、32:コア、33、34:二次巻線、35:ボビン、36、37:ねじ、39:雌ねじピース、40:ねじ、41:雌ねじ、42:ねじ、44:凹部、45、46:貫通穴、47:突出部、48:凹み面、49:貫通穴、50:ねじ、51:柱状突起、52:伝熱シート、53:放熱器 1: Base frame, 2: Cover, 2a: Top plate part, 3: Printed circuit board, 4: Transformer, 5: Radiation fin, 6, 7: Mounting hole, 8: Screw, 9: Vehicle body, 10: Screw cylinder, 11 : Screw, 12: Rectifier diode, 13: Base plate, 14: Switching element, 15: Screw, 16: Spring, 17: Resonant inductor, 19: Choke coil, 20: Output terminal block, 22: Line filter, 23 : Capacitor, 24: Pulse transformer, 25: IC, 26, 27: Connector, 31, 32: Core, 33, 34: Secondary winding, 35: Bobbin, 36, 37: Screw, 39: Female screw piece, 40: Screw, 41: Female screw, 42: Screw, 44: Recess, 45, 46: Through hole, 47: Projection, 48: Recessed surface, 49: Through hole, 50: Screw, 51: Columnar protrusion, 52: Heat transfer sheet , 53: radiator
Claims (3)
前記ベースプレート上に分割型コアを有するインダクタンス部品を、その一方側のコアの面を接触させて載置し、
前記ベースプレートに組み合わされて前記インダクタンス部品を含む電源装置の構成部品を覆う金属製のカバーの天板部に、内側に突出した突出部を形成し、
前記ベースプレートに前記カバーを組み合わせ、前記柱状突起を前記カバーと締結することにより、前記インダクタンス部品の他方側のコアの面に、前記カバーの突出部を押圧接触させて前記インダクタンス部品を前記ベースプレートと前記カバーとの間で挟持した
ことを特徴とする電源装置。 Columnar projections are provided on a metal base plate ,
An inductance component having a split core on the base plate is placed in contact with the surface of the core on one side,
On the top plate portion of the metal cover that covers the components of the power supply device including the inductance component combined with the base plate, a protruding portion protruding inward is formed,
The cover is combined with the base plate, and the columnar protrusion is fastened to the cover, whereby the protruding portion of the cover is pressed against the surface of the core on the other side of the inductance component, and the inductance component is placed on the base plate and the base plate. A power supply device characterized by being sandwiched between the cover and the cover.
前記カバーの天板部に内側に凹ませた凹み面を形成し、
前記凹み面に、前記突出部を形成した
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
Form a recessed surface recessed inward on the top plate of the cover,
The projecting portion is formed on the concave surface.
前記カバーの天板部における前記突出部を形成した部分の外面に、天板部に接触させて、放熱フィンを有する放熱器を固定した
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2 ,
The power supply device characterized by fixing the radiator which has a radiation fin to the outer surface of the part which formed the said protrusion part in the top plate part of the said cover in contact with the top plate part.
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