JP5546512B2 - 電磁誘導機器 - Google Patents

Description

この発明は、コイルパターンを内蔵したコイル基板を有する電磁誘導機器に関するものである。

従来、電磁誘導機器であるトランスの小型化、薄型化を図るために、コイルパターンを内蔵したコイル基板を構成部品として用いたものがある。
そして、大電流対応可能なトランスは、コイル基板に内蔵したコイルパターンでの電流密度が大きくなり、発熱による損失が大きくなるために、同様なコイルパターンを内蔵した別のコイル基板を重ねて配置し、かつ両コイル基板を並列に接続することでトランスの発熱による損失を低減したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３００７３４号公報

しかしながら、上記構成のトランスでは、発熱による損失を低減するために、両コイル基板を積層し、かつ並列に電気的に接続しなければならず、構造が複雑になるとともに、組立て作業性が面倒であるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構造及び組立て作業性で、高温化を抑制できる電磁誘導機器を得ることを目的とする。

この発明に係る電磁誘導機器は、コイルパターンを内蔵したコイル基板と、このコイル基板に対面して設けられているとともに放熱パターンを内蔵した放熱基板と、この放熱基板を支持したベースとを備え、
前記コイルパターンに流れる電流により発生した熱は、前記放熱パターンを通じて前記ベースに流れるようになっており、
前記放熱パターンは、多段層で構成され、各層の放熱パターンは、内壁面が銅メッキされた複数のスルーホールで接続されている。

この発明による電磁誘導機器によれば、コイルパターンに流れる電流により発生した熱は、コイル基板に対面した放熱基板の放熱パターンを通じてベースに流れるようになっているので、簡単な構造及び組立て作業性で、高温化を抑制することができる。

この発明の実施の形態１におけるトランスを示す断面図である。 図１の要部分解斜視図である。 この発明の実施の形態２におけるトランスを示す断面図である。 この発明の実施の形態３におけるトランスを示す断面図である。 この発明の実施の形態４におけるトランスを示す断面図である。 この発明の実施の形態５におけるトランスを示す断面図である。 この発明の実施の形態６におけるトランスを示す断面図である。

以下、この発明の各実施の形態のトランスについて図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるトランスを示す断面図、図２は図１の要部分解斜視図である。
上記トランスは、フェライトで構成されたコア１と、このコア１の支柱２の上部の周りを囲った一次コイルであるコイル基板３と、このコア１の支柱２の下部の周りを囲った二次コイル４と、コイル基板３にシリコンゴムからなる放熱性シート５を介して面接触した放熱基板６と、放熱基板６をねじ７を用いて脚部９で支持、固定したベース８とを備えている。

上記コア１は、Ｉの字形状の第１のコア部１４と、支柱２を含むとともに両端部が折曲されたＥの字形状の第２のコア部１５とを有している。第１のコア部１４と第２のコア部１５とは、紙面の手前側と奥側とでそれぞれ端面同士が面接触している。
上記コイル基板３は、ガラスエポキシ樹脂に螺旋形状のコイルパターン１０が埋設している。
上記二次コイル４は、銅板をリング状にプレス成形して形成されている。

上記放熱基板６は、ガラスエポキシ樹脂に平板状の放熱パターン１１が多段にわたって埋設している。各放熱パターン１１には、中心から径方向の外側に延びたスリット（図示せず）が形成されている。各段の放熱パターン１１は、上下方向に延びて形成され内壁面が銅メッキされた複数のスルーホール１２で接続されている。
放熱基板６は、矩形形状であり、縁部でねじ止めされた複数のねじ７によりベース８に固定されている。放熱基板６は、コイル基板３との間で絶縁する必要があるために、両者間に放熱性シート５が介在しているが、脚部９との間では絶縁する必要がなく、絶縁性の放熱性シートを介在させる必要性はない。

上記構成のトランスでは、コイル基板３のコイルパターン１０は、二次コイル４と比較して電流通路断面積が小さく、コイル基板３では二次コイル４と比較して発熱量が大きく、またコア１での磁束の流れで生じる磁気抵抗による発熱量も、二次コイル４での発熱量と同程度である。
従って、コア１の支柱２を中心とした、点線で囲った領域１３が発熱源となり、この発熱源で発生した熱は、放熱基板６の各放熱パターン１１、スルーホール１２、ねじ７及びベース８を通じてトランスの外部に放出されるので、トランスの高温化を抑制して、トランスの熱損失を低減することができる。
即ち、トランスの高温化を抑制するために、両コイル基板を積層し、かつ並列に電気的に接続しなければならずないといった、面倒な組み立て作業をすることなく、コイル基板３に放熱性シート５を介して放熱基板６を面接触させる簡単な構造でトランスの高温化を抑制して、トランスの熱損失を低減することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２におけるトランスを示す断面図である。
この実施の形態では、コイル基板３Ａは、ガラスエポキシ樹脂にコイルパターン１０が埋設しているが、このコイルパターン１０は、上面では露出しているが、放熱基板６側の下面では露出していない。
他の構成は、実施の形態１のトランスと同じである。

この実施の形態のトランスによれば、実施の形態１のトランスと同様の効果を得ることができるとともに、コイル基板３Ａは、放熱基板６側の下面ではコイルパターン１０が露出していないので、実施の形態１の放熱性シート５を用いなくてもコイル基板３Ａと放熱基板６との間では絶縁性が確保され、従って製造コストが低減され、また組立て工数が削減される。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３におけるトランスを示す断面図である。
この実施の形態では、放熱基板６Ａは、ガラスエポキシ樹脂に放熱パターン１１が埋設しているが、この放熱パターン１１は、コイル基板３側の上面では露出してなく、ベース８側の下面では露出している。
他の構成は、実施の形態１のトランスと同じである。

この実施の形態のトランスによれば、実施の形態１のトランスと同様の効果を得ることができるとともに、放熱基板６Ａは、コイル基板３側の上面では放熱パターン１１が露出していないので、実施の形態１の放熱性シート５を用いなくてもコイル基板３と放熱基板６Ａとの間では絶縁性が確保され、従って製造コストが低減され、また組立て工数が削減される。
また、実施の形態２のトランスのコイル基板３Ａと比較して、コイルパターン１０の巻数を減少させる必要がない。

実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４におけるトランスを示す断面図である。
この実施の形態では、放熱基板６の上面には、パット状の第１の電極部２０が設けられている。コイル基板３の下面には、パット状の第２の電極部２１が第１の電極部２０と対向して設けられている。第１の電極部２０と第２の電極部２１との間には、はんだ２２が介在しており、この接合手段であるはんだ２２により、放熱基板６にコイル基板３が接合されている。なお、はんだ２２は一例であり、はんだ２２以外のろう材であってもよい。
他の構成は、実施の形態１のトランスと同じである。

この実施の形態のトランスによれば、はんだ２２により、放熱基板６にコイル基板３が接合されているので、放熱性シート５は、コイル基板３及び放熱基板６に強固に密接している。従って、コイル基板３と放熱基板６との間の熱抵抗は低減され、コイル基板３で発生した熱は、放熱性シート５を介して放熱基板６に円滑に伝達され、引き続きねじ７及びベース８を通じてトランスの外部に放出されるので、トランスの高温化をより抑制することができる。

なお、この実施の形態では、はんだ２２、第１の電極部２０及び第２の電極部２１により、コイルパターン１０の電極を構成しており、この電極を通じてコイル基板３への電流が流れているが、接合手段であるはんだ２２は、必ずしも第１の電極部２０と第２の電極部２１との間に介在させる必要性はない。

なお、はんだ２２により、放熱基板６とコイル基板３とを接合する部位、及び数は適宜設定される。当然に、接合する部位を増加させることで、放熱基板６とコイル基板３とはより強固に結合される。

また、実施の形態２及び３のトランスでは、放熱性シート５を用いることなく、コイル基板３と放熱基板６との間の絶縁性が確保されているが、これらのトランスでも、はんだ２２を用いてコイル基板３Ａ，３と放熱基板６，６Ａとを強固に接合するようにしてもよい。

実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５におけるトランスを示す断面図である。
この実施の形態では、コイル基板３及び放熱基板６には、挿通孔が形成されており、この挿通孔に挿通した接合手段であるリベット３０によりコイル基板３及び放熱基板６が接合されている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態のトランスによれば、リベット３０により、放熱基板６とコイル基板３とは接合されているので、放熱性シート５は、コイル基板３及び放熱基板６に密接している。従って、コイル基板３と放熱基板６との間の熱抵抗は低減され、コイル基板３で発生した熱は、放熱性シート５を介して放熱基板６に円滑に伝達され、引き続きねじ７及びベース８を通じてトランスの外部に放出されるので、トランスの高温化をより抑制することができる。

なお、接合手段であるリベット３０は、コイル基板３のコイルパターン１０に電流を流すための電極として用いてもよい。

また、放熱基板６とコイル基板３とを接合するリベット３０の部位、及び数は適宜設定される。当然に、リベット３０の本数を増加させることで、放熱基板６とコイル基板３とはより強固に結合される。

また、実施の形態２及び３のトランスでは、放熱性シート５を用いることなく、コイル基板３と放熱基板６との間の絶縁性が確保されているが、これらのトランスでも、リベット３０を用いてコイル基板３Ａ，３と放熱基板６，６Ａとを強固に接合するようにしてもよい。

実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６におけるトランスを示す断面図である。
この実施の形態では、放熱基板６には、ばね孔４１が形成されている。このばね孔４１には薄板形状のばね部材４０が挿通している。このばね部材４０は、両端部でそれぞれ内側に波状に折曲している。ばね部材４０は、一方の端部がコイル基板３の上面に当接し、他方の端部が放熱基板６の下面に当接して、コイル基板３及び放熱基板６を挟持している。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態のトランスによれば、接合手段であるばね部材４０により、放熱基板６とコイル基板３とは接合されているので、放熱性シート５は、コイル基板３及び放熱基板６に密接している。従って、コイル基板３と放熱基板６との間の熱抵抗は低減され、コイル基板３で発生した熱は、放熱性シート５を介して放熱基板６に円滑に伝達され、引き続きねじ７及びベース８を通じてトランスの外部に放出されるので、トランスの高温化をより抑制することができる。

また、コイル基板３と放熱基板６とは、経年劣化により、厚さが変化する場合があるが、コイル基板３及び放熱基板６を挟持したばね部材４０は、弾性力でその変化を吸収するので、長期にわたって放熱基板６とコイル基板３との接合強度が確保され、放熱性シート５を介してコイル基板３と放熱基板６との間の熱伝導性は維持される。

なお、放熱基板６とコイル基板３とを接合するばね部材４０の部位、及び数は適宜設定される。当然に、ばね部材４０の本数を増加させることで、放熱基板６とコイル基板３とはより強固に結合される。

また、実施の形態２及び３のトランスでは、放熱性シート５を用いることなく、コイル基板３と放熱基板６との間の絶縁性が確保されているが、これらのトランスでも、ばね部材４０を用いてコイル基板３Ａ，３と放熱基板６，６Ａとを強固に接合するようにしてもよい。

なお、上記各実施の形態では、電磁誘導機器としてトランスについて説明したが、この発明は、コア１、二次コイル４のない、コイル基板からなるコイルだけの電磁誘導機器にも適用することができる。
また、接合手段として、はんだ２２、リベット３０及びばね部材４０を用いた場合について説明したが、勿論これらのものに限定されるものではなく、例えば接着剤であってもよい。

１ コア、２ 支柱、３ コイル基板（一次コイル）、４ 二次コイル、５ 放熱性シート、６ 放熱基板、７ ねじ、８ ベース、９ 脚部、１０ コイルパターン、１１ 放熱パターン、１２ スルーホール、１３ 領域、１４ 第１のコア部、１５ 第２のコア部、２０ 第１の電極部、２１ 第２の電極部、２２ はんだ（ろう材、接合手段）、３０ リベット（接合手段）、４０ ばね部材（接合手段）、４１ ばね孔。

Claims (11)

1. コイルパターンを内蔵したコイル基板と、
   このコイル基板に対面して設けられているとともに放熱パターンを内蔵した放熱基板と、
   この放熱基板を支持したベースとを備え、
   前記コイルパターンに流れる電流により発生した熱は、前記放熱パターンを通じて前記ベースに流れるようになっており、
   前記放熱パターンは、多段層で構成され、各層の放熱パターンは、内壁面が銅メッキされたスルーホールで接続されていることを特徴とする電磁誘導機器。
2. 前記コイル基板は、前記放熱基板と面接触する側の面では、前記コイルパターンが露出していないことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導機器。
3. 前記放熱基板は、前記コイル基板と面接触する側の面では、前記放熱パターンが露出していないことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導機器。
4. 前記コイル基板と前記放熱基板との間には、放熱性シートが介在していることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導機器。
5. 前記コイル基板と前記放熱基板とは接合手段による接合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電磁誘導機器。
6. 前記接合手段は、前記コイル基板と前記放熱基板との間に介在したろう材であることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導機器。
7. 前記コイルパターンの電極は、前記ろう材、前記放熱基板に設けられ前記ろう材が結着した第１の電極部、及びこの第１の電極部に対向して前記コイル基板に設けられ前記ろう材が結着した第２の電極部により構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導機器。
8. 前記接合手段は、前記コイル基板及び前記放熱基板を挿通したリベットであることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導機器。
9. 前記コイルパターンの電極は、前記リベットであることを特徴とする請求項８に記載の電磁誘導機器。
10. 前記接合手段は、前記コイル基板及び前記放熱基板を挟持したばね部材であることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導機器。
11. 前記電磁誘導機器は、コアと、このコアを囲った一次コイルである前記コイル電極と、前記コアを囲った二次コイルとを備えたトランスであることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の電磁誘導機器。

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