JP5459191B2 - 電圧変換装置 - Google Patents

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Description

本発明はトランスと、該トランスを収容する筐体とを備えた電圧変換装置に関する。
例えば、DC−DCコンバータ等の電圧変換装置は、筐体内にトランスを含めた種々の電子部品を収納して構成されており、トランスは、筐体内において、筐体に対して直接あるいは配線基板等を介して固定されている。
ここで、トランスとしては、導体を巻回してなるコイルと、該コイルを巻回軸方向の両側から挟持するように配された上コア及び下コアとを有するものがある。
そして、かかるトランスを筐体に固定するに当たっては、図11に示すごとく、トランス92の上コア922と下コア923とを保持する保持部931と、トランス92を筐体94に固定する固定部934とを有するバネホルダ93を用いることが提案されている(特許文献1)。
すなわち、まず、保持部931によって上コア922と下コア923とを巻回軸方向から挟持することにより、トランス92にバネホルダ93を装着してトランスユニットを形成する。次いで、固定部934を筐体94に対して取付用ネジ95によって留めることにより、トランスユニットを筐体94に固定する。
このように、上記バネホルダ93は、トランス92の上コア922と下コア923とを保持する機能を有する上記保持部931と、トランス92を筐体94に固定する機能を有する上記固定部934とを一体化してなる。
特開2009−94312号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の構造では、トランス92を筐体94に固定するために、上記バネホルダ93と複数の取付用ネジ95とを要するため、部品点数が増加してしまうおそれがあり、それに伴い電圧変換装置の組立て工数も増加してしまう。
また、バネホルダ93を介してトランス92を固定する構造においては、取付用ネジ95を締結するための締結部96を筐体94に設ける必要もある。
また、筐体94内の配線基板にトランス92を固定する場合には、配線基板に締結部96を設けることとなるため、配線基板における配線パターンに使用できる領域が小さくなってしまう。そのため、配線パターンの形成領域を広げるために配線基板の大型化が余儀なくされ、その結果、筐体の大型化を招くこととなる。
この問題は、トランス92を配線基板に固定しない構造であっても、上記トランス92の周囲に配線基板が配置される構成であれば、同様に生じうる。
また、トランス92を固定する構造においては、下コア923の下面を筐体94における搭載面941に圧接した状態で、トランス92が筐体94に固定される。それゆえ、トランス92が筐体94に固定された状態においては、上記保持部931によって、上コア922と下コア923とを保持しておく必要はない。その一方で、保持部931へのトランス92の装着作業には手間がかかる。
また、トランス92を保持する上記バネホルダ93は、トランス92の搭載面941に接触するのみである。それゆえ、トランス92の熱をバネホルダ93を通じて放熱する経路は、トランス92の本体からの放熱と同じ搭載面941への放熱となる。それゆえ、バネホルダ93を介したトランス92の放熱が効率的になされているとは言い難い。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、部品点数を抑えつつ、容易にトランスを筐体内に固定できると共に、トランスの放熱性の向上と筐体の小型化とを容易にすることができる電圧変換装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、互いに対向して配置された上コア及び下コアと、上記上コア及び上記下コアにより形成される磁路が鎖交するように配されたコイルとを有するトランスと、該トランスを収容する筐体とを備えた電圧変換装置であって、
上記筐体は、上記下コアの下面を支承するように上記トランスを載置する載置部を有する底部と、該底部の周縁部から上方へ立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側に形成された内側空間を上方から覆うと共に、上記トランスの上方に配される蓋部とを備え、
該蓋部と上記トランスとの対向位置には、上記上コアの上面を下方へ向かって押圧する押圧機構を備えており、
上記押圧機構は、上記蓋部と上記上コアの上面との間に配置した弾性部材によって構成されており、
上記上コアは、上記弾性部材を上記上コアの上面と平行な方向について位置決めするための位置決め部を有し、
上記弾性部材は、中央部分が上側に凸の状態で湾曲した板バネであり、上記位置決め部は、上記板バネの両側の端部を嵌め込んで保持できるように形成された嵌合溝部を備えることを特徴とする電圧変換装置にある(請求項1)。
本発明の他の態様は、互いに対向して配置された上コア及び下コアと、上記上コア及び上記下コアにより形成される磁路が鎖交するように配されたコイルとを有するトランスと、該トランスを収容する筐体とを備えた電圧変換装置であって、
上記筐体は、上記下コアの下面を支承するように上記トランスを載置する載置部を有する底部と、該底部の周縁部から上方へ立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側に形成された内側空間を上方から覆うと共に、上記トランスの上方に配される蓋部とを備え、
該蓋部と上記トランスとの対向位置には、上記上コアの上面を下方へ向かって押圧する押圧機構を備えており、
上記押圧機構は、上記蓋部と上記上コアの上面との間に配置した弾性部材によって構成されており、
上記上コアは、上記弾性部材を上記上コアの上面と平行な方向について位置決めするための位置決め部を有し、
上記弾性部材は、コイルバネであると共に、上記位置決め部は、上記上コアの上面から上方に突出し、上記コイルバネの内側に嵌合する嵌合突部を備えることを特徴とする電圧変換装置にある(請求項2)。
上記電圧変換装置においては、上記蓋部と上記トランスとの対向位置に上記押圧機構を備えている。これにより、上記底部と上記蓋部との間に上記トランスを配置した状態で筐体を組み立てることによって、上記上コアの上面を上記底部(載置部)へ向かって押圧する構造が実現できる。そのため、上記筐体内に上記トランスを固定するための固定部材を筐体等に固定する必要がない。これにより、固定部材を筐体等に固定するための取付用ネジ等が不要となり、またその固定作業も不要となるため、電圧変換装置の組立て工数も少なくできる。よって、部品点数を抑えつつ、容易に上記トランスを上記筐体内に固定することができる。
また、上記トランスを固定する取付用ネジ等を締結する締結部を筐体内に設ける必要がなくなるため、筐体内に配される配線基板の配線スペースを充分に確保しやすくなり、配線パターンに使用可能な領域を確保することができる。その結果、配線基板の小型化が容易となり、筐体の小型化ひいては電圧変換装置の小型化が容易となる。
また、上記押圧機構は、上記トランスと接触しているため、上記トランスの熱は、押圧機構を介して上記蓋部に伝わることとなる。その結果、上記トランスの熱は、上記筐体における上記載置部(底部)と、その反対側の上記蓋部との双方から放熱することが可能となる。これにより、上記トランスの放熱性を向上させることができる。
以上のごとく、本発明によれば、部品点数を抑えつつ、容易にトランスを筐体内に固定できると共に、トランスの放熱性の向上と筐体の小型化とを容易にすることができる電圧変換装置を提供することができる。
参考例1における、電圧変換装置の断面説明図。 参考例1における、蓋部の上面図。 参考例1における、ケース本体にトランスを配置した筐体の上面図。 参考例1における、固定前の蓋部を配置した筐体の断面説明図。 参考例2における、電圧変換装置の断面説明図。 参考例3における、電圧変換装置の断面説明図。 実施例における、電圧変換装置の断面説明図。 実施例における、トランスの上面図。 実施例における、トランスの側面図。 実施例における、電圧変換装置の断面説明図。 背景技術における、筐体へのトランスの固定構造の説明図。
本発明の一態様及び本発明の他の態様に係る電圧変換装置において、上記筐体は、上記底部と上記側壁部とを一体として、上記蓋部をこれと別体にしてもよく、上記側壁部と上記蓋部とを一体として、上記底部をこれと別体としてもよく、あるいは、上記底部と上記側壁部と上記蓋部とをそれぞれ別体としてもよい。
また、上記押圧機構は、上記蓋部と上記上コアの上面との間に配置した弾性部材によって構成されているこれにより、上記蓋部に対して特に押圧機構のための構造を設ける必要がないため、上記蓋部の構成を簡単にすることができる。
また、上記上コアは、上記弾性部材を上記上コアの上面と平行な方向について位置決めするための位置決め部を有する。これにより、上記弾性部材を、上記上コアの上面に押圧して取り付ける際に、上記トランスと上記弾性部材との位置決めを容易に行うことができる。また、組み付け後においても、上記トランスと上記弾性部材との押圧方向と直交する方向の位置決めがなされるため、振動時に上記トランスと上記弾性部材とがずれることを防ぐことができる。
また、本発明の一態様に係る電力変換装置において、上記弾性部材は、中央部分が上側に凸の状態で湾曲した板バネであり、上記位置決め部は、上記板バネの両側の端部を嵌め込んで保持できるように形成された嵌合溝部を備える。これにより、上記弾性部材の弾性力を上記トランスへ確実に伝達することができる。また、振動等による上記トランスに対する上記弾性部材の位置ずれを防ぐことができる。
また、本発明の他の態様に係る電力変換装置において、上記弾性部材は、コイルバネであると共に、上記位置決め部は、上記上コアの上面から上方に突出し、上記コイルバネの内側に嵌合する嵌合突部を備える。これにより、上記弾性部材の弾性力を上記トランスへ確実に伝達することができる。また、コイルバネは、弾性変形のストロークを大きくしやすいため、電圧変換装置における上記トランスの上面(上コアの上面)と上記蓋部との間のクリアランスの寸法誤差を吸収しやすい。また、上記位置決め部として、上記嵌合突部が上記上コアに形成されているため、上記トランスに対する上記弾性部材の位置決めを確実に行うと共に、振動等によって上記弾性部材が上記トランスに対してずれることを防ぐことができる。
参考例1)
本発明の参考例にかかる電圧変換装置につき、図1〜図4を用いて説明する。
本例の電圧変換装置1は、図1に示すごとく、互いに対向して配置された上コア21及び下コア22と、上コア21及び下コア22により形成される磁路が鎖交するように配されたコイル23とを有するトランス2と、トランス2を収容する筐体3とを備える。
筐体3は、下コア22の下面を支承するようにトランス2を載置する載置部310を有する底部31と、底部31の周縁部311から上方へ立ち上がる側壁部32と、側壁部32の内側に形成された内側空間を上方から覆うと共に、トランス2の上方に配される蓋部33とを備える。
そして、蓋部33とトランス2との対向位置には、上コア21の上面210を下方へ向かって押圧する押圧機構を備えている。
本例では、押圧機構は、図1、図2に示すごとく、蓋部33に形成されており、蓋部33は、弾性変形可能に構成されている。
具体的には、蓋部33には、下方へ突出すると共に上コア21の上面210に当接する下方凸部330が形成されている。なお、図1〜図3に示すごとく、本例の下方凸部330の押圧面331は、上コア21の上面210の全面に接触している。また、図1、図2に示すごとく、蓋部33における下方凸部330の両側には、弾性変形可能な撓み部332が形成されている。そして、撓み部332の外側に、側壁部32の上端面321に固定されるフランジ部333が形成されている。
本例の押圧機構は、上記の下方凸部330と撓み部332とによって構成されている。
なお、蓋部33は、アルミニウム等の金属板から形成されるものであり、下方凸部330、撓み部332及びフランジ部333は、プレス加工により形成される。
また、図1に示すごとく、底部31と側壁部32とは一体形成され、上方に開口したアルミニウム等の金属製のケース本体30を構成している。
また、本例の上コア21及び下コア22としては、加工性の観点からフェライトコアを用いている。
ここで、本例の電圧変換装置1の組立手順について具体的に説明する。
まず、図3に示すごとく、ケース本体30における底部31の載置部310に対して、トランス2を配置する。また、ケース本体30内には、トランス2の周囲において配線基板5を配設する。
次いで、図4に示すごとく、蓋部33を、ケース本体30における側壁部32の内側空間を上方から覆うように配置する。このとき、蓋部33の下方凸部330が、トランス2の上コア21の上面210に当接することとなる。その一方で、フランジ部333は、側壁部32の上端面321から浮いている状態になる。
次いで、フランジ部333を下方に押し込み、側壁部32の上端面321に当接させる。これにより、図1に示すごとく、撓み部332が弾性変形することとなる。
次いで、固定ネジ34によって、フランジ部333を上端面321に固定する。これにより、押圧機構は、撓み部332の弾性変形に伴う復元力によって、下方凸部330において上コア21の上面210を下方に向かって押圧することとなる。
以上により、トランス2が、ケース本体30の底部31の載置部310と蓋部33との間に押圧された状態で狭持され、筐体3内に固定されることとなる。
次に、本例の電圧変換装置1の作用効果につき説明する。
本例の電圧変換装置1においては、蓋部33とトランス2との対向位置に押圧機構を備えている。これにより、底部31と蓋部33との間にトランス2を配置した状態で筐体3を組み立てることによって、上コア21の上面210を底部31(載置部310)へ向かって押圧する構造が実現できる。そのため、筐体3内にトランス2を固定するための固定部材を筐体3等に固定する必要がない。これにより、固定部材を筐体3等に固定するための取付用ネジ等が不要となり、またはその固定作業も不要となるため、電圧変換装置1の組立て工数も少なくすることができる。よって、部品点数を抑えつつ、容易にトランス2を筐体3内に固定することができる。
また、トランス2を固定する取付用ネジ等を締結する締結部を筐体3内に設ける必要がなくなるため、筐体3内に配される配線基板5の配線スペースを充分に確保しやすくなり、配線パターンに使用可能な領域を確保することができる。その結果、配線基板5の小型化が容易となり、筐体3の小型化ひいては電圧変換装置1の小型化が容易となる。
また、押圧機構は、トランス2と接触しているため、トランス2の熱は、押圧機構を介して蓋部33に伝わることとなる。その結果、トランス2の熱は、筐体3における載置部310(底部31)と、その反対側の蓋部33との双方から放熱することが可能となる。これにより、トランス2の放熱性を向上させることができる。
また、押圧機構は、弾性変形可能な蓋部33に形成されており、下方凸部330を有する。すなわち、蓋部33の一部が押圧機構を形成しているため、部品点数をより少なくすることができると共に、容易にトランス2を筐体3内に押圧して固定できる。また、蓋部33の一部である下方凸部330が上コア21の上面210に直接当接するため、トランス2の放熱性を効果的に向上させることができる。
以上のごとく、本例によれば、部品点数を抑えつつ、容易にトランスを筐体内に固定できると共に、トランスの放熱性の向上と筐体の小型化とを容易にすることができる電圧変換装置を提供することができる。
参考例2)
本例は、図5に示すごとく、蓋部33の下方凸部330の押圧面331と、上コア21の上面210とを略波型形状になるように形成した例である。
具体的には、下方凸部330の押圧面331と、上コア21の上面210とは、両者が互いに嵌合できるように略同一形状に形成されている。
その他は、参考例1と同様である。
本例においては、下方凸部330の押圧面331と、上コア21の上面210とが略波型形状に形成されているため、両者の接触面積を拡大することができる。これにより、トランス2の放熱性をより効果的に向上させることができる。
また、押圧面331と上面210とが互いに嵌合することによって、筐体3内におけるトランス2の位置ずれを防ぐことができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
参考例3)
本例は、図6に示すごとく、上コア21の上面210に下方凸部330と嵌合できる嵌合凹部211を形成した例である。
また、撓み部332からの下方凸部330の突出高さは、嵌合凹部211の深さよりも大きい。そして、蓋部33は下方凸部330以外の部分においては、トランス2に接触していない。
その他は、参考例1と同様である。
本例においては、上コア21の上面210に、下方凸部330と嵌合できる嵌合凹部211が形成されている。これにより、蓋部33に設けられた下方凸部330を、上コア21の上面210に押圧して取り付ける際に、トランス2と蓋部33との位置決めを容易に行うことができる。また、組み付け後においても、トランス2と蓋部33との押圧方向と直交する方向の位置決めがなされるため、振動時にトランス2と蓋部33とがずれることを防ぐことができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
(実施例
本例は、図7に示すごとく、押圧機構を、蓋部33と上コア21の上面210との間に配置した弾性部材4によって構成した例である。
また、本例においては、上コア21に、弾性部材4を上コア21の上面210と平行な方向について位置決めするための位置決め部212が形成されている。
また、図7に示すごとく、弾性部材4は、中央部分が上側に凸の状態で湾曲した湾曲部412が形成された金属板からなる板バネ41によって構成されている。
そして、同図に示すごとく、位置決め部212は、板バネ41の両側の端部411を嵌め込んで保持できるように形成された一対の嵌合溝部213を有する。
ここで、図7、図8に示すごとく、一対の嵌合溝部213は、互いの対向方向に開口した対向開口部218と、上記対向方向に直交する方向の一方へ開口した直交開口部219とを有する。そして、一対の対向開口部218の間には、上方に開口した上方開口部217が形成されている。
また、嵌合溝部213における直交開口部219の開口方向に隣接する位置には、嵌合溝部213の内面の一部と面一となる入口凹部214が形成されている。
また、嵌合溝部213の内側端には、板バネ41の端部411を係止できるように、突出片215が嵌合溝部213の底面に向かって形成されている。
そして、板バネ41は、嵌合溝部213に両側の端部411を嵌合させると共に、湾曲部412を上方開口部217から上方に突出させた状態で、上コア21の上面210に取り付けられている。
なお、板バネ41を上コア21の上面210に取り付けるにあたっては、入口凹部214に板バネ41を載置すると共に入口凹部214上をスライドさせて、一対の端部411を、直交開口部219から嵌合溝部213内へ挿入する。
ここで、本例の電圧変換装置1の組立手順について具体的に説明する。
まず、ケース本体30における底部31の載置部310に対して、トランス2を配置する(図4参照)。また、ケース本体30内には、トランス2の周囲において、配線基板5を配設する。
なお、板バネ41は、トランス2を筐体3に配置する前に上コア21に取り付けることが好ましいが、トランス2を筐体3に配置した後に上コア21に取り付けてもよい。
次いで、蓋部33をケース本体30における側壁部32の内側空間を上方から覆うように配置する。このとき、板バネ41の湾曲部412と蓋部33とが当接することとなる。その一方で、蓋部33の端部は、側壁部32の上端面321から浮いている状態になる(図示略)。
次いで、蓋部33を下方に押し込み、その端部を側壁部32の上端面321に当接させる。これにより、図7に示すごとく、板バネ41が弾性変形することとなる。
次いで、蓋部33の上方から固定ネジ34によって、蓋部33を上端面321に固定する。
これにより、板バネ41は弾性変形に伴う復元力によって、板バネ41の端部411、において、上コア21の上面210を下方に向かって押圧することとなる。
以上により、トランス2が、ケース本体30の底部31の載置部310と蓋部33との間に押圧された状態で狭持され、筐体3内に固定されることとなる。
その他は、参考例1と同様である。
本例においては、押圧機構を、弾性部材4によって構成したことにより、蓋部33に対して特に押圧機構のための構造を設ける必要がないため、蓋部33の構成を簡単にすることができる。
また、上コア21には、位置決め部212が形成されたことにより、弾性部材4を、上コア21の上面210に押圧して取り付ける際に、トランス2と弾性部材4との位置決めを容易に行うことができる。また、組み付け後においても、トランス2と弾性部材4との押圧方向と直交する方向の位置決めがなされるため、振動時にトランス2と弾性部材4とがずれることを防ぐことができる。
さらに、弾性部材4は、板バネ41によって構成され、位置決め部212は、板バネ41の両側の端部411を嵌め込んで保持できるように形成された嵌合溝部213が形成されることにより、弾性部材4の弾性力をトランス2へ確実に伝達することができる。また、振動等によるトランス2に対する弾性部材4の位置ずれを防ぐことができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
(実施例
本例も、図10に示すごとく、押圧機構を、蓋部33と上コア21の上面210との間に配置した弾性部材4によって構成した例である。
ただし、本例においては、弾性部材4は、コイルバネ42によって構成されている。また、弾性部材4を位置決めするための位置決め部212は、上コア21の上面210の略中央から上方に突出し、コイルバネ42の内側に嵌合する嵌合突部216によって構成されている。
なお、図10に示すごとく、嵌合突部216の側面には、コイルバネ42の抜けを防止するためのワッシャ6が食い込んだ状態で嵌合されている。すなわち、嵌合突部216の側面には、ワッシャ6が嵌合可能な切欠き溝が形成されおり、該切欠き溝にワッシャ6を嵌合させ、該ワッシャ6にコイルバネ42の一端を係合させることで、コイルバネ42の抜けを防止することができる。
また、図10に示すごとく、コイルバネ42は、嵌合突部216の軸寸法よりも長尺となっている。つまり、コイルバネ42は自由状態において、その上端が側壁部32の上端面321よりも上方に配されている。そして、蓋部33をケース本体30に固定することによって、コイルバネ42が縮む方向へ弾性変形することとなる。
これにより、コイルバネ42は弾性変形に伴う復元力によって、上コア21の上面210を下方に向かって押圧している。
このように、トランス2がケース本体30の底部31の載置部310と蓋部33との間に押圧された状態で狭持され、筐体3内に固定されている。
その他は、実施例と同様である。
本例においては、弾性部材4の弾性力をトランス2へ確実に伝達することができる。また、コイルバネ42は、弾性変形のストロークを大きくしやすいため、電圧変換装置1におけるトランス2の上面(上コア21の上面210)と蓋部33との間のクリアランスの寸法誤差を吸収しやすい。また、位置決め部212として、嵌合突部216が上コア21に形成されているため、トランス2に対する弾性部材4の位置決めを確実に行うと共に、振動等によって弾性部材4がトランス2に対してずれることを防ぐことができる。
その他、実施例と同様の作用効果を有する。
上記実施例1及び実施例2においては、トランス2をケース本体30における底部31の載置部310に対して直接配置した電圧変換装置1を示したが、筐体3内に配設した配線基板5に対してトランス2を直接配置してもよい。
1 電圧変換装置
2 トランス
21 上コア
22 下コア
23 コイル
210 上面
3 筐体
31 底部
310 載置部
311 周縁部
32 側壁部
33 蓋部

Claims (2)

  1. 互いに対向して配置された上コア及び下コアと、上記上コア及び上記下コアにより形成される磁路が鎖交するように配されたコイルとを有するトランスと、該トランスを収容する筐体とを備えた電圧変換装置であって、
    上記筐体は、上記下コアの下面を支承するように上記トランスを載置する載置部を有する底部と、該底部の周縁部から上方へ立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側に形成された内側空間を上方から覆うと共に、上記トランスの上方に配される蓋部とを備え、
    該蓋部と上記トランスとの対向位置には、上記上コアの上面を下方へ向かって押圧する押圧機構を備えており、
    上記押圧機構は、上記蓋部と上記上コアの上面との間に配置した弾性部材によって構成されており、
    上記上コアは、上記弾性部材を上記上コアの上面と平行な方向について位置決めするための位置決め部を有し、
    上記弾性部材は、中央部分が上側に凸の状態で湾曲した板バネであり、上記位置決め部は、上記板バネの両側の端部を嵌め込んで保持できるように形成された嵌合溝部を備えることを特徴とする電圧変換装置。
  2. 互いに対向して配置された上コア及び下コアと、上記上コア及び上記下コアにより形成される磁路が鎖交するように配されたコイルとを有するトランスと、該トランスを収容する筐体とを備えた電圧変換装置であって、
    上記筐体は、上記下コアの下面を支承するように上記トランスを載置する載置部を有する底部と、該底部の周縁部から上方へ立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側に形成された内側空間を上方から覆うと共に、上記トランスの上方に配される蓋部とを備え、
    該蓋部と上記トランスとの対向位置には、上記上コアの上面を下方へ向かって押圧する押圧機構を備えており、
    上記押圧機構は、上記蓋部と上記上コアの上面との間に配置した弾性部材によって構成されており、
    上記上コアは、上記弾性部材を上記上コアの上面と平行な方向について位置決めするための位置決め部を有し、
    上記弾性部材は、コイルバネであると共に、上記位置決め部は、上記上コアの上面から上方に突出し、上記コイルバネの内側に嵌合する嵌合突部を備えることを特徴とする電圧変換装置。
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