JP5683672B1 - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用の整流素子を用い、部品点数を抑えて、容易に組立ができる電源装置を得ることを目的とする。【解決手段】トランス２と、トランス２の二次巻線２２、２３に接続される対をなす整流素子３１、３２を有し、二次巻線２２、２３からの出力電流を整流する整流回路３と、二次巻線２２、２３を封止する封止体６と、を備えた電源装置１００であって、封止体６には、対をなす整流素子３１、３２の端子３ｔの配列に応じて形成され、対をなす整流素子３１、３２ごとに端子３ｔを嵌め合せることで、二次巻線２２、２３と対をなす整流素子３１、３２との間、および対をなす整流素子３１、３２どうしを電気接続させる複数の接続端子（接続孔６１）が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、トランスと整流素子とを備えた電源装置に関するものである。

交流電圧を直流電圧へ変換、あるいは直流電圧を別の直流電圧に変換する電源装置は、広く産業界で利用されている。しかし、電源装置のトランス周辺部は、一次巻線、二次巻線、およびコアとの絶縁を確保するための絶縁部材、整流素子との接続部材など構成部品が多く、組立が複雑な構造となる。なかでも、スイッチング電源は、従来のリニア電源に比べて、小型化・高効率化が可能な分、その影響が顕著に顕れる。

そこで、樹脂モールドにより、一次側コイル（巻線）ユニットおよび二次側コイル（巻線）ユニットを絶縁部材と一体化したトランス、およびそのトランスを使用した直流電源回路が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−１７３８４０号公報（段落００１３〜００２０、図１〜図５）

しかしながら、上記のようにトランス部分を一体化しただけでは、トランス部分の部品点数を削減できても、電源装置を構成する際に、二次巻線と整流素子を接続する部材、および、整流素子と出力端子を接続する部材が別途必要である。その結果、電源装置としては、部品点数が多くなるとともに、整流素子の端子を接続する際の位置決めが複雑となり、製造時の組立が複雑になるという課題が存在する。

この課題を解決するために、例えば二次巻線側の整流回路を端子台の機能を備えたダイオードモジュールで構成し、二次巻線をダイオードモジュールに接続し、ダイオードモジュールを筐体に接続することで、二次巻線と整流素子の接続部材および整流素子と出力端子の接続部材を削減する方法がある。しかしながら、二次巻線側の整流回路にダイオードモジュールを使用することは、汎用パッケージの整流素子を使用する場合と比較してコストアップとなり、設計自由度も制約される。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、汎用の整流素子を用い、部品点数を抑えて、容易に組立ができる電源装置を得ることを目的とする。

本発明にかかる電源装置は、トランスと、一端がそれぞれ前記トランスの二次巻線の異なる電極に接続され、他端どうしが連なる対をなす整流素子を有し、前記二次巻線からの出力電流を整流する整流回路と、前記二次巻線を封止する封止体と、を備えた電源装置であって、前記封止体には、前記対をなす整流素子の端子あるいは前記整流回路が形成された基板の端子の配列に応じて形成され、前記対をなす整流素子ごとに、あるいは前記基板ごとに前記端子と嵌め合せることで、前記対をなす整流素子のそれぞれの一端と前記二次巻線との間、および前記対をなす整流素子の他端どうしを電気接続させる複数の接続端子が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、電源装置を構成する部材のうち、トランスの二次巻線を封止する封止体に、整流回路の基板または整流素子の端子と嵌め合せるだけで、二次巻線と整流素子間および整流素子どうしを電気接続させる接続端子を形成したので、汎用の整流素子を用い、整流回路の基板あるいは、整流素子の端子に対する位置決めが容易になるとともに、組立時の部品点数が削減でき、容易に組立できる電源装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１にかかる電源装置の回路図である。 本発明の実施の形態１にかかる電源装置を構成する成形体を示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電源装置を構成する成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電源装置を構成する成形体を示す側断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電源装置を構成する成形体を示す平面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電源装置を構成する成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電源装置を構成する成形体を示す側断面図である。 本発明の実施の形態３にかかる電源装置を構成する成形体を示す平面図である。 本発明の実施の形態３にかかる電源装置を構成する成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態３にかかる電源装置を構成する成形体を示す側断面図である。 本発明の実施の形態４にかかる電源装置を構成する成形体を示す平面図である。 本発明の実施の形態４にかかる電源装置を構成する成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態４にかかる電源装置を構成する成形体を示す側断面図である。

実施の形態１．
図１〜図４は、本発明の実施の形態１にかかる電源装置および電源装置を構成する成形体の構成について説明するためのもので、図１は本発明の実施の形態１にかかる電源装置の回路図、図２は電源装置のうち、整流素子との電極部材とトランス部分を一体化した成形体を示す平面図、図３は成形体の構成を説明するため、成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図、図４は成形体の側断面図であり、図２のＡ−Ａ線による断面図である。

本発明の実施の形態１および以降の各実施の形態にかかる電源装置１００は、基本的には図１に示すように、一次巻線２１と二次巻線２２、２３の巻き数比に応じて電圧を変化させるトランス２と、電源装置１００に直流電力を供給するための入力端子１０１ａ、１０１ｂ（まとめて入力端子１０１）と、複数のスイッチング素子１１ａ〜１１ｄ（まとめてスイッチング素子１１）を有し、入力端子１０１から供給された直流電力をスイッチングしてトランス２の一次巻線２１にパルス波の電力を供給するインバータ回路１と、複数の整流素子３１、３２を有し、トランス２の二次巻線２２、２３に伝達された交流電力を整流する整流回路３と、直流電力を出力する出力端子１０２ａ、１０２ｂ（まとめて出力端子１０２）と、トランス２のセンタータップ部２４と出力端子１０２ａとの間に接続され、整流回路３で整流した交流電力を平滑化するチョークコイル４と、両出力端子１０２間に接続され、整流回路３で整流した交流電圧を平滑化する平滑コンデンサ５と、を備えたいわゆる絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。

さらに詳しく説明すると、一次巻線２１はインバータ回路１を構成するスイッチング素子１１間の部分に接続され、整流素子３１、３２は、それぞれ一方が二次巻線２２および２３の、センタータップ部２４ではない方の端部（図２以降で示す電極部２２ｅ、２３ｅ）に接続され、もう一方が出力端子１０２ｂに接続される。

そして、本実施の形態にかかる電源装置１００の特徴的なところは、トランス２と整流回路３とを含む部分（トランス／整流回路部９と称する）のうち、所定の部分が、樹脂によって一体化されたものである。具体的には、少なくとも二次巻線２２、２３と整流回路３（整流素子３１、３２）との接続部分９１、９２と整流回路３と出力端子１０２ｂとの接続部分９３（厳密には、整流素子３１、３２どうしを接続する部分）とを、一体成型したものである。以下、一体成型した成形体９０について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。

図２〜図４に示すように、成形体９０は、接続部分９１、９２、および９３を形成するための電極部材７と、一次巻線２１、二次巻線２２、２３と、をインサート成型により樹脂の封止体６によって一体化することで構成される。なお、図２に示すように、成形体９０を上下のコア２５、２６で挟みこむとトランス２が形成されるが、簡略化のため、他の図ではコア部分の記載を省略する。

電極部材７は、図３に示すように、接続対象である整流素子３１、３２の端子３ｔが並ぶ方向に延伸する胴部７ｗに対し、胴部７ｗの中央部分から図中左側に向かって延びる端子部７１が形成されている。また、整流素子３１、３２にそれぞれ設けられた３つの端子３ｔのうち両側の２つの端子３ｔに対応して、４つの電極部７ｅが、胴部７ｗから図中右側に向かって延びるように形成されている。

そして、二次巻線２２、２３のセンタータップ部２４でない方の電極部２２ｅ、２３ｅ、および電極部材７の各電極部７ｅには、図３に示すように、それぞれ貫通孔２２ｈ、２３ｈ、および貫通孔７２ａ〜７２ｄ（まとめて貫通孔７２）が設けられている。各貫通孔（２２ｈ、２３ｈ、７２）は、成形体９０内で、中心が直線上に並ぶように配置される。そして、封止体６には、貫通孔２２ｈ、２３ｈ、７２の同軸上に、各貫通孔よりも大きな径の接続孔６１ｂ、６１ｅ、および６１ａ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｆ（まとめて接続孔６１）が形成されている。つまり、接続孔６１ａ〜６１ｆは、中心が直線上に並ぶように配置され、それぞれ貫通孔７２ａ、２２ｈ、７２ｂ、７２ｃ、２３ｈ、７２ｄに通じている。また、図４に示すように、接続孔６１ａ〜６１ｆは、整流素子３１、３２の端子３ｔが挿入される方向に進むにつれ、孔径が小さくなるようにテーパを持った形状となっている。

そして、接続孔６１ａ〜６１ｃに整流素子３１の端子３ｔを、接続孔６１ｄ〜６１ｆに整流素子３２の端子３ｔを挿入し、接続孔６１内で、端子３ｔをはんだ付けする。図２〜４に示す整流素子３１、３２は、３端子の構造を持つダイオードであり、中央の端子がカソード、両端の端子がアノードである。これにより、二次巻線２２（の電極部２２ｅ）と整流素子３１との接続（図１の接続部分９１に対応）、二次巻線２３（の電極部２３ｅ）と整流素子３２との接続（図１の接続部分９２に対応）が成立する。つまり、接続孔６１ａ〜６１ｆ（厳密には、各貫通孔２２ｈ、２３ｈ、７２との組合せ）は、整流素子３１、３２との電気接続を行うための端子３ｔに対する雌型端子の役割を果たしている。

また、電極部材７の端子部７１は、封止体６に覆われておらず、出力端子１０２ｂと電気的に接続することで、図１の接続部分９３が形成される。さらに、二次巻線のセンタータップ部２４は、封止体６に覆われておらず、チョークコイル４に接続することで、図１における２次側の回路が完成する。

上述したように、インサート成形により、整流素子３１、３２に接続される二次巻線２２、２３と、整流素子と出力端子１０２ｂとの接続を行うための電極部材７を一体とする成形体９０を形成した。これにより、二次巻線２２、２３と電極部材７が個別の部材である場合と比較し、整流素子３１、３２の端子３ｔに対する位置決めが容易になる。そのため、特別な治具などを用いなくとも、容易に整流素子３１、３２を接続孔６１に挿入し、電気接続を行うことができる。また、一次巻線２１、二次巻線２２、２３、および電極部材７が封止体６によって一体の成形体９０となっていることで、組立時の部品点数が削減でき、組立性を向上させることが可能である。

また、電極部材７の端子部７１を電源装置１００の図示しない筐体に接続することで、一次巻線２１および二次巻線２２、２３で発生した熱を、封止体６、電極部材７を介して筐体に放熱することができる。さらに、成形体９０において、複数の整流素子３１、３２と外部端子１０２ｂとの接続を行うための電極部材７を唯一つの部材で構成している。つまり、電極部材７をひとつの金属部品で構成することで、電極部材７に接続された整流素子３１、３２の温度を均一化し、整流素子３１、３２間の温度差による特性のばらつきを抑制することができる。

また、接続孔６１がテーパ構造となっていることにより、整流素子３１および３２の端子３ｔを各貫通孔（２２ｈ、２３ｈ、７２）に挿入する際に、テーパ部分がガイドとなり、整流素子３１、３２と二次巻線２２、２３および電極部材７との接続が容易になる。

なお、本実施の形態においては、成形体９０に一次巻線２１を含む形としたが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１と成形体９０を別部材とした場合にも、やはり整流素子３１、３２に対する位置決めが容易となる。また、本実施の形態においては、一次巻線２１として、平角線の導体を円環状にエッジワイズ巻きしたものを想定しているが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１を多層基板のパターンによって構成する場合などにおいても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では図１に示すように、整流素子（ダイオード）３１、３２のアノードを出力端子１０２ｂに接続する回路について述べたが、その限りではない。例えば、ダイオードのアノードを二次巻線２２、２３に接続し、センタータップ部２４を出力端子１０２ｂに接続する回路においても、ダイオードのカソードと電極部材７を接続し、電極部材の端子部７１を出力端子１０２ａに接続することによって、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、回路中にトランスを１つ含む構成について説明したが、その限りではない。２つ以上の複数のトランスを有する場合にも、トランスが１つの場合と同様に、本発明により解決しようとしている課題が発生する。２つ以上の複数のトランスを有する場合には、複数のトランスの二次巻線と唯一つの電極部材をインサート成型して成形体とすることにより、一つのトランスの二次巻線と電極部材を一体部材とする場合に比べて更に位置決めが容易になる。また、組立時の部品点数も削減することが可能である。また、複数の整流素子３１、３２と出力端子１０２ｂとの接続に用いる電極部材７を成形体９０における唯一つの部品、つまり、ひとつの金属部品で形成することにより、複数のトランスの二次側に接続される整流素子の温度による特性のばらつきを抑制することができる。

また、本実施の形態では整流素子３１、３２として、３端子のダイオードを用いた例を示したが、その限りではない。たとえば２端子のダイオードを用いても良いし、例えば、後述する実施の形態３のように、パワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を整流素子として用いても良い。

以上のように、本発明の実施の形態１にかかる電源装置１００によれば、トランス２と、一端がそれぞれトランス２の二次巻線２２、２３の異なる電極（電極部２２ｅ、２３ｅ）に接続され、他端どうしが連なる対をなす整流素子３１、３２を有し、二次巻線２２、２３からの出力電流を整流する整流回路３と、二次巻線２２、２３を封止する封止体６と、を備えた電源装置１００であって、封止体６には、対をなす整流素子３１、３２の端子３ｔの配列に応じて形成され、対をなす整流素子３１、３２ごとに端子３ｔを嵌め合せることで、対をなす整流素子３１、３２のそれぞれの一端と二次巻線２２、２３との間、および対をなす整流素子３１、３２の他端どうしを電気接続（接続部分９３）させる複数の接続端子（接続孔６１）が設けられているように構成したので、汎用の整流素子３１、３２を用い、整流素子３１、３２の端子３ｔに対する位置決めが容易になるとともに、組立時の部品点数が削減でき、容易に組立できる電源装置１００を得ることができる。

また、直流電力をパルス波に変換してトランス２の一次巻線２１に出力するインバータ回路１を備えた。つまり、電源装置１００はスイッチング電源なので、より小型、高性能になり、上述した効果がより一層顕著に顕れる。

また、複数の接続端子（接続孔６１：以降の実施の形態においては、いずれか一部の場合もあり）は、封止体６の表面から内部に向かって窪む雌型端子であり、雌型端子には、表面から内部に進むにつれ、径が狭くなるようにテーパが形成されているように構成したので、端子３ｔを容易に挿入して嵌め合せることができる。

また、複数の接続端子（接続孔６１ａ〜ｃ、６１ｄ〜ｆ）は、それぞれ対をなす整流素子３１、３２ごとに、端子３ｔを嵌め合せるように形成され、複数の接続端子（接続孔６１）のうち、対をなす整流素子３１、３２（の他端）どうしを電気接続（接続部分９３）させる接続端子（接続孔６１ａ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｆ）が、封止体６に埋め込まれたひとつの金属部材（電極部材７）を共有するようにして形成されているので、整流素子３１、３２の温度差が小さくなり、温度による特性のばらつきを抑制することができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、整流素子との接続端子として成形体の内部（貫通孔内）で接続する雌型端子を形成する例について説明したが、本実施の形態２においては、成形体の表面から突出した部分で接続する接続端子を形成するようにした。図５〜図７は、本発明の実施の形態２にかかる電源装置を構成する成形体の構成について説明するためのもので、図５は電源装置のうち、整流素子との電極部材とトランス部分を一体化した成形体を示す平面図、図６は成形体の構成を説明するため、成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図、図７は成形体の側断面図であり、図５のＢ−Ｂ線による断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１で説明したものと同様のものには、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１で用いた図１の回路図は本実施の形態２において援用する。

電極部材７は、実施の形態１における電極部材７で設けた胴部７ｗから延びる４つの電極部７ｅの代わりに、図６に示すように、胴部７ｗ部分から厚み方向の外側（図中手前側）に延びる４つの突出部７３ａ〜７３ｄ（まとめて突出部７３）を設けるようにした。そして、二次巻線２２、２３の電極部２２ｅ、２３ｅにも、実施の形態１における貫通孔２２ｈ、２３ｈの代わりに、突出部７３と同様に、厚み方向の外側に延びる突出部２２ｔ、２３ｔを設けている。各突出部（２２ｔ、２３ｔ、７３）は、成形体９０の厚み方向における中間部分から外側に向かい、成形体９０の外面から突出する。

そして、封止体６には、図５の方向から見て、突出部２２ｔ、２３ｔの左側に厚み方向に貫通する接続孔６２ｂ、６２ｅが、突出部７３の右側に厚み方向に貫通する接続孔６２ａ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｆ（まとめて接続孔６２）が形成されている。そして、接続孔６２ａ〜６２ｆは、中心が直線上に並ぶように配置されている。また、図７に示すように、接続孔６２ａ〜６１ｆの少なくとも厚み方向の下半分は、整流素子３１、３２の端子３ｔが挿入される方向に進むにつれ、孔径が小さくなるようにテーパを持った形状となっている。

そして、接続孔６２ａ〜６２ｃに整流素子３１の端子３ｔを挿入し、成形体９０から突き出た部分で、抵抗溶接などの溶接によって、突出部７３ａ、２２ｔ、７３ｂと接続する。同様に接続孔６２ｄ〜６２ｆに整流素子３２の端子３ｔを挿入し、成形体９０から突き出た部分で、抵抗溶接などの溶接によって、突出部７３ｃ、２３ｔ、７３ｄと接続する。

本実施の形態２においても、整流素子３１、３２は、３端子の構造を持つダイオードであり、中央の端子がカソード、両端の端子がアノードである。そのため、上記接続により、二次巻線２２（の電極部２２ｅ）と整流素子３１との接続、二次巻線２３（の電極部２３ｅ）と整流素子３２との接続が成立する。つまり、接続孔６２ａ〜６２ｆ（厳密には、各突出部２２ｔ、２３ｔ、７３との組合せ）は、整流素子３１、３２との電気接続を行うための端子３ｔに対する接続端子の役割を果たしている。

本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、インサート成形により、整流素子３１、３２に接続される二次巻線２２、２３と、整流素子と出力端子１０２ｂとの接続を行うための電極部材７を一体とする成形体９０を形成した。これにより、二次巻線２２、２３と電極部材７が個別の部材である場合と比較し、整流素子３１、３２の端子３ｔに対する位置決めが容易になる。そのため、特別な治具などを用いなくとも、容易に整流素子３１、３２を接続孔６２に挿入し、電気接続を行うことができる。また、一次巻線２１、二次巻線２２、２３、および電極部材７が一体となっていることで、組立時の部品点数が削減でき、組立性を向上させることが可能である。

その際、二次巻線２２、２３の電極部２２ｅ、２３ｅ、および電極部材７に、成形体９０の内部から外部に突出する突出部２２ｔ、２３ｔ、７３を設けて整流素子３１、３２との接続端子を形成した。そのため、整流素子３１、３２と二次巻線２２、２３および電極部材７とを溶接によって接続することができ、発熱部品である整流素子３１、３２との接続部の耐熱衝撃性を向上させることができる。

また、電極部材７の端子部７１を電源装置１００の図示しない筐体に接続することで、一次巻線２１および二次巻線２２、２３で発生した熱を、封止体６、電極部材７を介して筐体に放熱することができる。さらに、成形体９０において、複数の整流素子３１、３２と外部端子１０２ｂとの接続を行うための電極部材７を唯一つの部材で構成している。つまり、電極部材７をひとつの金属部品で構成することで、電極部材７に接続された整流素子３１、３２の温度を均一化し、整流素子３１、３２間の温度差による特性のばらつきを抑制することができる。

また、接続孔６２の少なくとも端子３ｔを挿入する側が、テーパ構造となっている。これにより、整流素子３１および３２の端子３ｔを挿入方向の反対側に突き出た各突出部（２２ｔ、２３ｔ、７３）まで誘導する際に、テーパ部分がガイドとなり、整流素子３１、３２と二次巻線２２、２３および電極部材７との接続が容易になる。

なお、本実施の形態においては、成形体９０に一次巻線２１を含む形としたが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１と成形体９０を別部材とした場合にも、やはり整流素子３１、３２に対する位置決めが容易となる。また、本実施の形態においては、一次巻線２１として、平角線の導体を円環状にエッジワイズ巻きしたものを想定しているが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１を多層基板のパターンによって構成する場合などにおいても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では図１に示すように、整流素子（ダイオード）３１、３２のアノードを出力端子１０２ｂに接続する回路について述べたが、その限りではない。例えば、ダイオードのアノードを二次巻線２２、２３に接続し、センタータップ部２４を出力端子１０２ｂに接続する回路においても、ダイオードのカソードと電極部材７を接続し、電極部材の端子部７１を出力端子１０２ａに接続することによって、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、回路中にトランスを１つ含む構成について説明したが、その限りではない。２つ以上の複数のトランスを有する場合にも、トランスが１つの場合と同様に、本発明により解決しようとしている課題が発生する。２つ以上の複数のトランスを有する場合には、複数のトランスの二次巻線と唯一つの電極部材をインサート成型して成形体とすることにより、一つのトランスの二次巻線と電極部材を一体部材とする場合に比べて更に位置決めが容易になる。また、組立時の部品点数も削減することが可能である。また、複数の整流素子３１、３２と出力端子１０２ｂとの接続に用いる電極部材７を成形体９０における唯一つの部品、つまり、ひとつの金属部品で形成することにより、複数のトランスの二次側に接続される整流素子の温度による特性のばらつきを抑制することができる。

また、本実施の形態では整流素子３１、３２として、３端子のダイオードを用いた例を示したが、その限りではない。たとえば２端子のダイオードを用いても良いし、例えば、後述する実施の形態３のように、パワーＭＯＳＦＥＴなどを用いても良い。

以上のように、本実施の形態２にかかる電源装置１００によれば、トランス２と、一端がそれぞれトランス２の二次巻線２２、２３の異なる電極（電極部２２ｅ、２３ｅ）に接続され、他端どうしが連なる対をなす整流素子３１、３２を有し、二次巻線２２、２３からの出力電流を整流する整流回路３と、二次巻線２２、２３を封止する封止体６と、を備えた電源装置１００であって、封止体６には、対をなす整流素子３１、３２の端子３ｔの配列に応じて形成され、対をなす整流素子３１、３２ごとに端子３ｔを嵌め合せることで、対をなす整流素子３１、３２のそれぞれの一端と二次巻線２２、２３との間、および対をなす整流素子３１、３２の他端どうしを電気接続（接続部分９３）させる複数の接続端子（接続孔６２）が設けられているように構成したので、整流素子３１、３２の端子３ｔに対する位置決めが容易になるとともに、汎用の整流素子３１、３２を用い、組立時の部品点数が削減でき、容易に組立できる電源装置１００を得ることができる。その際、封止体６の外側で端子３ｔとの電気接続ができるようにしたので、溶接など、接合信頼性の高い接合により電気接続ができる。

実施の形態３．
上述した実施の形態１あるいは２では、整流素子としてダイオードを用いた例について説明したが、本実施の形態３においては、スイッチング素子を整流素子として使用するようにした。図８〜図１０は、本発明の実施の形態３にかかる電源装置を構成する成形体の構成について説明するためのもので、図８は電源装置のうち、整流素子との接続端子とトランス部分を一体化した成形体を示す平面図、図９は成形体の構成を説明するため、成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図、図１０は成形体の側断面図であり、図８のＡ−Ａ線による断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１あるいは２で説明したものと同様のものには、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１で用いた図１の回路図は本実施の形態３において援用する。

本実施の形態３にかかる電源装置は、実施の形態１で説明したダイオードの代わりに、スイッチング素子であるパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect transistor）を整流素子として使用したものである。そのため、パワーＭＯＳＦＥＴを整流素子として動作させるための駆動回路を電源装置の回路基板に設けるとともに、回路基板とＭＯＳＦＥＴとの電気接続と、回路基板と成形体との機械的接続を同時に行えるようにも構成した。

電極部材７は、図９に示すように、胴部７ｗの延伸範囲を整流素子３１Ｍの図中上側の端子３ｔから整流素子３２Ｍの図中上側の端子３ｔに相当する部分にとどめている。そして、整流素子３１Ｍのソース（Ｓ）端子３ｔと整流素子３２Ｍのソース（Ｓ）端子３ｔに対応する２つの電極部７ｅのみを設けるようにした。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴを用いた整流素子３１Ｍ、３２Ｍを駆動するための駆動回路が形成された回路基板８と整流素子３１Ｍ、３２Ｍとの接続を行うための駆動制御用電極部材８１、８２を設けた。駆動制御用電極部材８１、８２は、それぞれ電極部材７の電極部に相当する板状の部分に、貫通孔８１ｈ、８２ｈが設けられている。さらに、回路基板８との電気接続を行うとともに、回路基板８と成形体９０との機械的な接続（支持）を行うために、厚み方向の手前に向かい、回路基板８が設置される位置まで突出する柱状部８１ｐ、８２ｐが設けられている。

そして、図８〜１０に示すように、成形体９０は、接続部分９１、９２、および９３を形成するための電極部材７と、一次巻線２１、二次巻線２２、２３と、駆動制御用電極部材８１、８２をインサート成型により樹脂の封止体６によって一体化することで構成した。

二次巻線２２、２３の電極部２２ｅ、２３ｅには、それぞれ貫通孔２２ｈ、２３ｈが設けられ、電極部材７の電極部７ｅには、それぞれ貫通孔７２ａと７２ｃ（まとめて貫通孔７２）が設けられている。駆動制御用電極部材８１、８２の貫通孔を含め、各貫通孔（２２ｈ、２３ｈ、７２、８１ｈ、８２ｈ）は、成形体９０内で、中心が直線上に並ぶように配置される。そして、封止体６には、貫通孔２２ｈ、２３ｈ、７２、８１ｈ、８２ｈの同軸上に、各貫通孔よりも大きな径の接続孔６１ｂ、６１ｅ、６１ａ、６１ｄ、６１ｃ、６１ｆ（まとめて接続孔６１）が形成されている。

各接続孔６１ａ〜６１ｆは、実施の形態１で説明したように、中心が直線上に並ぶように配置され、それぞれ貫通孔７２ａ、２２ｈ、８１ｈ、７２ｃ、２３ｈ、８２ｈに通じている。また、図１０に示すように、接続孔６１ａ〜６１ｆは、整流素子３１Ｍ、３２Ｍの端子３ｔが挿入される方向に進むにつれ、孔径が小さくなるようにテーパを持った形状となっている。

なお、整流素子３１Ｍ、３２Ｍとして用いたパワーＭＯＳＦＥＴは、３端子の構造であり、図８の上側にある端子から順にソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）端子となっている。そして、接続孔６１ａ〜６１ｃに整流素子３１Ｍの端子３ｔを、接続孔６１ｄ〜６１ｆに整流素子３２Ｍの端子３ｔを挿入し、接続孔６１内で、端子３ｔをはんだ付けにより接続する。この接続のうち、ソース端子とドレイン端子の接続により、二次巻線２２（の電極部２２ｅ）と整流素子３１Ｍとの接続（図１の接続部分９１に対応）、二次巻線２３（の電極部２３ｅ）と整流素子３２Ｍとの接続（図１の接続部分９２に対応）が成立する。つまり、接続孔６１ａ、６１ｂ、６１ｄ、６１ｅ（厳密には、各貫通孔２２ｈ、２３ｈ、７２との組合せ）は、整流素子３１、３２との電気接続を行うための端子３ｔに対する雌型端子の役割を果たしている。

そして、駆動制御用電極部材８１、８２は、それぞれ柱状部８１ｐ、８２ｐが封止体６から突出しており、回路基板８に設けられたスルーホール８ｈに挿入され、はんだづけによって接続される。この接続と上述したゲート端子の接続により、整流素子３１Ｍ、３２Ｍと駆動回路間が接続され、パワーＭＯＳＦＥＴを整流素子として機能させることができるようになる。

本実施の形態３においても、実施の形態１あるいは２と同様に、インサート成形により、整流素子３１Ｍ、３２Ｍに接続される二次巻線２２、２３と、整流素子と出力端子１０２ｂとの接続を行うための電極部材７を一体とする成形体９０を形成した。さらに、整流素子３１Ｍ、３２に、整流素子として動作させるために駆動回路が必要となるＭＯＳＦＥＴを使用した場合には、ゲート端子と駆動回路とを接続するための駆動制御用電極部材８１、８２も成形体９０と一体化させた。

これにより、二次巻線２２、２３と電極部材７、および駆動制御用電極部材８１、８２が個別の部材である場合と比較し、整流素子３１、３２の端子３ｔに対する位置決め、および例えばプリント基板で形成した回路基板８のスルーホール８ｈに対する位置決めが容易になる。そのため、特別な治具などを用いなくとも、容易に整流素子３１Ｍ、３２Ｍの接続孔６２への挿入、スルーホール８ｈに対する柱状部８１ｐ、８２ｐへの挿入と電気接続を行うことができる。また、一次巻線２１、二次巻線２２、２３、電極部材７、および駆動制御用電極部材８１、８２が一体となっていることで、組立時の部品点数が削減でき、組立性を向上させることが可能である。

また、発熱部品であるＭＯＳＦＥＴを回路基板８から分離することにより、電源装置１００全体の耐熱温度を向上させることが可能である。

また、接続孔６２の少なくとも端子３ｔを挿入する側が、テーパ構造となっている。これにより、テーパ部分がガイドとなり、整流素子３１Ｍおよび３２Ｍの端子３ｔを接続孔６２から容易に貫通孔７２ａ、２２ｈ、８１ｈ、７２ｃ、２３ｈ、８２ｈに誘導して電気接続することができる。

なお、本実施の形態においても、成形体９０に一次巻線２１を含む形としたが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１と成形体９０を別部材とした場合にも、やはり整流素子３１Ｍ、３２Ｍに対する位置決めが容易となる。また、本実施の形態においては、一次巻線２１として、平角線の導体を円環状にエッジワイズ巻きしたものを想定しているが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１を多層基板のパターンによって構成する場合などにおいても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では図１および図９に示すように、整流素子（ＭＯＳＦＥＴ）３１Ｍ、３２Ｍのソースを出力端子１０２ｂに接続する回路について述べたが、その限りではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴのソースを二次巻線２２、２３に接続し、センタータップ部２４を出力端子１０２ｂに接続する回路においても、ＭＯＳＦＥＴのドレインと電極部材７を接続し、電極部材の端子部７１を出力端子１０２ａに接続することによって、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、回路中にトランスを１つ含む構成について説明したが、その限りではない。２つ以上の複数のトランスを有する場合にも、トランスが１つの場合と同様に、本発明により解決しようとしている課題が発生する。２つ以上の複数のトランスを有する場合には、複数のトランスの二次巻線と電極部材および駆動制御用電極部材をインサート成型して成形体とすることにより、一つのトランスの二次巻線と電極部材および駆動制御用電極部材を一体部材とする場合に比べて更に位置決めが容易になる。また、組立時の部品点数も削減することが可能である。また、複数の整流素子３１Ｍ、３２Ｍと出力端子１０２ｂとの接続に用いる電極部材７を成形体９０における唯一つの部品、つまり、ひとつの金属部品で形成することにより、複数のトランスの二次側に接続される整流素子の温度による特性のばらつきを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態３にかかる電源装置１００によれば、対をなす整流素子３１Ｍ、３２Ｍはスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）であり、スイッチング素子を整流素子として駆動させる駆動回路が、スイッチング素子と離れた位置（回路基板８）に形成されているとともに、複数の接続端子（接続孔６１、柱状部８１ｐ、８２ｐ）のうちのいずれか（柱状部８１ｐ、８２ｐ）は、スイッチング素子の制御電極ゲート（Ｇ）と前記駆動回路との電気接続に用いられるように構成したので、上記実施の形態１あるいは２と同様の効果を得るとともに、発熱部品であるスイッチング素子を回路基板８から分離することにより、電源装置１００全体の耐熱温度を向上させることが可能である。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、成形体（封止体）に個々の整流素子を接続するための接続端子を設けるようにしたが、本実施の形態４にかかる電源装置では、整流回路が形成された回路基板と接続するための接続端子を成形体に設けるようにした。図１１〜図１３は、本発明の実施の形態４にかかる電源装置を構成する成形体の構成について説明するためのもので、図１１は電源装置のうち、整流回路との接続端子とトランス部分を一体化した成形体を示す平面図、図１２は成形体の構成を説明するため、成形体から封止体を取り除いた状態を示す平面図、図１３は成形体の側断面図であり、図９のＣ−Ｃ線による断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１ないし３で説明したものと同様のものには、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１で用いた図１の回路図は本実施の形態４において援用する。

本実施の形態４にかかる電源装置１００は、図１１〜１３に示すように、整流素子３１Ｍ、３２Ｍを含む整流回路３を成形体９０とは別の回路基板８内に設け、整流回路３と二次巻線２２、２３および外部端子１０２ｂへの電気接続のための電極部材７を成形体９０内に設けるようにしたものである。

回路基板８には、ＭＯＳＦＥＴによる整流素子３１Ｍ、３２と、整流素子３１Ｍ、３２Ｍを整流素子として機能させるための図示しない駆動回路が形成されている。さらに、整流素子３１Ｍのソース端子とドレイン端子、整流素子３２Ｍのソース端子とドレイン端子のそれぞれと電気接続された４つの回路パターン８ｍには、それぞれスルーホール８ｈが形成されている。４つのスルーホール８ｈは、後述する成形体９０から突出する柱状部７４ａ、２２ｐ、２３ｐ、７４ｂが挿入できるように直線上に配置されている。

電極部材７は、図１０に示すように、胴部７ｗの延伸範囲を整流素子３１Ｍのソース端子３ｔに連なるスルーホール８ｈに対応する部分から整流素子３２Ｍのソース（Ｓ）端子３ｔに連なるスルーホール８ｈに対応する部分にとどめている。そして、上記各ソース（Ｓ）端子３ｔに連なるスルーホール８ｈの位置に対応するように、図中右側に向かって延びる２つの電極部７ｅを設けた。各電極部７ｅには、それぞれ厚み方向の外側に向かい、封止体６から突出する柱状部７４ａ、７４ｂ（まとめて柱状部７４）が形成されている。

また、二次巻線２２、２３の電極部２２ｅ、２３ｅにも、それぞれ厚み方向の外側に向かい、封止体６から突出する柱状部２２ｐ、２３ｐが形成されている。各柱状部２２ｐ、２３ｐ、７４は、上述したように、回路基板８の４つのスルーホール８ｈの位置に対応し、直線上に並んでいる。

そして、回路基板８のスルーホール８ｈに、成形体９０から突出した４つの柱状部２２ｐ、２３ｐ、７４を挿入し、はんだ付けによる電気接続を行う。この接続のうち、柱状部２２ｐとの接続が、二次巻線２２（の電極部２２ｅ）と整流素子３１Ｍとの接続（図１の接続部分９１）、柱状部２３ｐとの接続が、二次巻線２３（の電極部２３ｅ）と整流素子３２Ｍとの接続（図１の接続部分９２）に対応する。そして、柱状部７４との接続が、整流素子３１Ｍ、３２Ｍと外部端子１０２ｂとの接続（図１の接続部分９３）に対応する。つまり、成形体９０に設けた柱状部２２ｐ、２３ｐ、７４は、整流回路３と二次巻線２２、２３および整流回路３と外部端子１０２ｂとの電気接続を行うための雄型端子としての役割を果たしている。

本実施の形態４においても、インサート成形により、整流回路３に接続される二次巻線２２、２３と、整流回路３と出力端子１０２ｂとの接続を行うための電極部材７を一体とする成形体９０を形成した。これにより、二次巻線２２、２３と整流回路との電気接続を行うための部材が個別の部材である場合と比較し、整流回路３を搭載した回路基板８のスルーホール８ｈに対する位置決めが容易になる。そのため、特別な治具などを用いなくとも、容易にスルーホール８ｈに対する柱状部７４、２２ｐ、２３ｐへの挿入と電気接続を行うことができる。また、一次巻線２１、二次巻線２２、２３、電極部材７が一体となっていることで、組立時の部品点数が削減でき、組立性を向上させることが可能である。

なお、本実施の形態においても、成形体９０に一次巻線２１を含む形としたが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１と成形体９０を別部材とした場合にも、やはり整流回路３が形成された回路基板８に対する位置決めが容易となる。また、本実施の形態においては、一次巻線２１として、平角線の導体を円環状にエッジワイズ巻きしたものを想定しているが、その限りではない。たとえば、一次巻線２１を多層基板のパターンによって構成する場合などにおいても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、整流素子（ＭＯＳＦＥＴ）３１Ｍ、３２Ｍのソースを出力端子１０２ｂに接続する回路について述べたが、その限りではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴのソースを二次巻線２２、２３に接続し、センタータップ部２４を出力端子１０２ｂに接続する回路においても、ＭＯＳＦＥＴのドレインと電極部材７を接続し、電極部材の端子部７１を出力端子１０２ａに接続することによって、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では整流素子３１Ｍ、３２Ｍとして、３端子のＭＯＳＦＥＴを用いた場合について説明したが、その限りではない。たとえば実施の形態１で説明したようにダイオードを用いても良い。また、例えば、ＭＯＳＦＥＴ３１Ｍ、３２Ｍのパッケージ部分は図示しないヒートシンク上に絶縁部材を介して実装し、ＭＯＳＦＥＴ３１Ｍ、３２Ｍの端子を回路基板８に挿入して電気接続するようにしても良い。

また、本実施の形態では、回路中にトランスを１つ含む構成について説明したが、その限りではない。２つ以上の複数のトランスを有する場合にも、トランスが１つの場合と同様に、本発明により解決しようとしている課題が発生する。２つ以上の複数のトランスを有する場合には、複数のトランスの二次巻線と電極部材をインサート成型して成形体とすることにより、一つのトランスの二次巻線と電極部材を一体部材とする場合に比べて更に位置決めが容易になる。また、組立時の部品点数も削減することが可能である。

以上のように、本発明の実施の形態４にかかる電源装置１００によれば、トランス２と、一端がそれぞれトランス２の二次巻線２２、２３の異なる電極（電極部２２ｅ、２３ｅ）に接続され、他端どうしが連なる対をなす整流素子３１Ｍ、３２Ｍ（３１、３２も含む：以下同じ）を有し、二次巻線２２、２３からの出力電流を整流する整流回路３と、二次巻線２２、２３を封止する封止体６と、を備えた電源装置１００であって、封止体６には、整流回路３が形成された基板（回路基板８）の端子（スルーホール８ｈ）の配列に応じて形成され、基板（回路基板８）ごとに端子（スルーホール８ｈ）に嵌め合せることで、対をなす整流素子３１Ｍ、３２Ｍのそれぞれの一端と二次巻線２２、２３との間、および対をなす整流素子３１Ｍ、３２Ｍの他端どうしを電気接続（接続部分９３）させる複数の接続端子（柱状部２２ｐ、２３ｐ、７４）が設けられているように構成したので、汎用の整流素子３１Ｍ、３２Ｍを用い、整流回路３の基板（回路基板８）の端子（スルーホール８ｈ）に対する位置決めが容易になるとともに、組立時の部品点数が削減でき、容易に組立できる電源装置１００を得ることができる。

以上のように、本発明の上記各実施の形態１〜４にかかる電源装置１００によれば、トランス２と、一端がそれぞれトランス２の二次巻線２２、２３の異なる電極（電極部２２ｅ、２３ｅ）に接続され、他端どうしが連なる対をなす整流素子３１、３２（３１Ｍ、３２Ｍも含む：以下同じ）を有し、二次巻線２２、２３からの出力電流を整流する整流回路３と、二次巻線２２、２３を封止する封止体６と、を備えた電源装置１００であって、封止体６には、対をなす整流素子３１、３２の端子３ｔあるいは整流回路３が形成された基板（回路基板８）の端子（スルーホール８ｈ）の配列に応じて形成され、対をなす整流素子３１、３２ごとに、あるいは基板（回路基板８）ごとに、前記端子と嵌め合せることで、対をなす整流素子３１、３２のそれぞれの一端と二次巻線２２、２３との間、および対をなす整流素子３１、３２の他端どうしを電気接続（接続部分９３）させる複数の接続端子（接続孔６１、６２、あるいは柱状部２２ｐ、２３ｐ、７４）が設けられているように構成したので、汎用の整流素子３１、３２を用い、整流回路３の基板（回路基板８）の端子（スルーホール８ｈ）あるいは、整流素子３１、３２の端子３ｔに対する位置決めが容易になるとともに、組立時の部品点数が削減でき、容易に組立できる電源装置１００を得ることができる。

１：インバータ回路、 １１：スイッチング素子、 ２：トランス、 ３：整流回路、
３ｔ：端子、 ４：チョークコイル、 ５：平滑コンデンサ、 ６：封止体、 ７：電極部材（金属部材）、 ８：回路基板、 ８ｈ：スルーホール（端子）、 ９：トランス／整流回路部、 ２１：一次巻線、 ２２，２３：二次巻線、 ２２ｐ，２３ｐ：柱状部（接続端子）、 ２４：センタータップ部、 ２５，２６：コア、 ３１，３１Ｍ，３２，３２Ｍ：整流素子、 ６１，６２：接続孔（接続端子）、 ７４：柱状部（接続端子）、 ９０：成形体、 １００：電源装置、 １０１：入力端子、 １０２：出力端子。

Claims (5)

1. トランスと、
   一端がそれぞれ前記トランスの二次巻線の異なる電極に接続され、他端どうしが連なる対をなす整流素子を有し、前記二次巻線からの出力電流を整流する整流回路と、
   前記二次巻線を封止する封止体と、を備えた電源装置であって、
   前記封止体には、前記対をなす整流素子の端子あるいは前記整流回路が形成された基板の端子の配列に応じて形成され、前記対をなす整流素子ごとに、あるいは前記基板ごとに前記端子と嵌め合せることで、前記対をなす整流素子のそれぞれの一端と前記二次巻線との間、および前記対をなす整流素子の他端どうしを電気接続させる複数の接続端子が設けられていることを特徴とする電源装置。
2. 直流電力をパルス波に変換して前記トランスの一次巻線に出力するインバータ回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記対をなす整流素子はスイッチング素子であり、
   前記スイッチング素子を整流素子として駆動させる駆動回路が、前記スイッチング素子と離れた位置に形成されているとともに、
   前記複数の接続端子のうちのいずれかは、前記スイッチング素子の制御電極と前記駆動回路との電気接続に用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記複数の接続端子のうちのいずれかは、前記封止体の表面から内部に向かって窪む雌型端子であり、
   前記雌型端子には、前記表面から内部に進むにつれて、径が狭くなるようにテーパが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 前記複数の接続端子は、前記対をなす整流素子ごとに、前記端子と嵌め合せるように形成され、
   前記複数の接続端子のうち、前記対をなす整流素子の他端どうしを電気接続させる接続端子が、前記封止体に埋め込まれたひとつの金属部材を共有するようにして形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電源装置。

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