JP6060664B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、主回路部と出力端子との間に出力回路部を備えた電源装置に関する。

例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置として、トランスを備えた主回路部と、電力変換後の電力を出力する出力端子と、上記主回路部と上記出力端子との間の電気経路に設けられた出力回路部と、上記主回路部及び上記出力回路部を収容するケースとを有するものがある。

上記出力回路部は、ノイズフィルタ機能を有し、出力電力のノイズを低減している。
ところが、かかる電源装置において、トランスから漏洩する磁束が上記出力回路部に鎖交することにより、出力電力にノイズがのってしまうおそれがある。そこで、例えば、特許文献１に記載の電源装置のように、磁束の発生源と、フィルタ回路との間に、磁束を遮蔽する遮蔽板を配置することが考えられる。

特開２００３−１２５５８４号公報

しかしながら、電源装置のケース内に遮蔽板を取り付けると、部品点数が多くなり、製造工数が増えると共に、コスト低減が困難となるおそれがある。
また、ケース内に遮蔽板を設けることにより複数に分けられた個々の収容空間が小さいと、部品の配置作業が困難となることも考えられる。特に、出力回路部における出力基板を、狭い収容空間に配置する作業は困難であり、生産効率の低下につながるおそれがある。そして、近年、電源装置の小型化の要請に対して、出力回路部の収容空間を小さくすることが求められることがある。その際、出力基板を小さくすると、ノイズフィルタ用の部品（コンデンサ、コイル等）を小さくせざるを得ず、出力回路部におけるノイズ低減効果が小さくなってしまうため、出力基板の小型化は困難である。そうすると、狭い収容空間に出力基板を配置せざるを得ず、その結果、出力基板の配置作業が難しくなっている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、小型化、低コスト化、及び生産性の向上を図ることができる電源装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、トランスを備えた主回路部と、
電力変換後の電力を出力する出力端子と、
上記主回路部と上記出力端子との間の電気経路に設けられると共に出力基板を備えた１又は複数の出力回路部と、
上記主回路部及び上記出力回路部を収容する導体からなるケースとを有し、
該ケースは、上記主回路部及び上記１又は複数の出力回路部のそれぞれを個別に収容する複数の収容空間が形成されるようにケース本体と一体的に形成された１又は複数の隔壁部を備え、
該隔壁部には、隣り合う上記収容空間を繋ぐスリットが形成されており、
少なくとも一つの上記出力回路部における上記出力基板は、基板本体と該基板本体から主面と平行に突出した突起部とを有し、かつ、上記基板本体を上記隔壁部の立設方向と直交する状態で上記収容空間の一つに配置し、上記突起部を上記隔壁部の上記スリットから隣接する他の上記収容空間に突出させた状態で配置された、突起付基板であり、
上記突起付基板の上記突起部には、接地パターンが形成されており、
上記突起部は、上記スリットを通過するバスバーを、上記隔壁部の立設方向から覆うように配置されていることを特徴とする電源装置にある（請求項１）。

上記電源装置において、上記ケースは上記隔壁部を備えている。該隔壁部によって複数の上記収容空間が形成されて、各収容空間に上記主回路部と上記出力回路部とが、それぞれ個別に収容される。そして、上記隔壁部は上記ケース本体と一体的に形成されており、導体からなる。それゆえ、上記主力回路部のトランスからの漏れ磁束は上記隔壁部によって遮蔽され、漏れ磁束が上記出力回路部に鎖交することを抑制することができる。
また、上記隔壁部は上記ケース本体と一体的に形成されているため、上記漏れ磁束の遮蔽のために、別部材としての遮蔽板を組み付けるなどの必要がない。それゆえ、電源装置の生産性を向上させることができると共に、コスト低減を図ることができる。

また、少なくとも一つの上記出力回路部における上記出力基板は、上記突起付基板である。そして、該突起付基板は、上記基板本体を上記収容空間の一つに配置し、上記突起部を上記隔壁部の上記スリットから隣接する他の上記収容空間に突出させた状態で配置される。これにより、上記基板本体を配置する収容空間が狭くても、隣の収容空間に突出した上記突起部を把持することで、上記出力基板の取り扱いを行うことができる。そのため、上記基板本体部を収容する収容空間の小型化を図りつつ、基板本体の配置作業等を容易に行うことができる。その結果、電源装置の小型化と生産性の向上とを両立することができる。

以上のごとく、本発明によれば、小型化、低コスト化、及び生産性の向上を図ることができる電源装置を提供することができる。

実施例１における、電源装置の平面説明図。 実施例１における、第２出力回路部を配置した後であって、第１出力回路部を配置する前の状態の平面説明図。 実施例１における、電源装置の出力回路部付近の平面説明図。 図３のIV−IV線矢視断面図。 実施例１における、突起付基板の平面図。 実施例１における、ケースの斜視図。 実施例１における、ケースの平面図。 実施例１における、電源装置の回路図。 実施例２における、電源装置の出力回路部付近の平面説明図。 実施例３における、電源装置の出力回路部付近の平面説明図。 実施例４における、ケースの平面図。 実施例４における、電源装置の出力回路部付近の平面説明図。

上記電源装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、駆動用バッテリー等の高圧直流電源の電圧を降圧して、補機用バッテリー等の低圧直流電源を充電できるよう構成したＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。

上記電源装置は、上記出力回路部を複数有し、上記突起付基板の上記突起部は、２つの隣り合う上記出力回路部を隔てる上記隔壁部に形成された上記スリットに配置されているものとすることもできる（請求項２）。この場合には、出力回路部を複数有する電源装置において、小型化、低コスト化、及び生産性の向上を図ることができる。

また、上記突起付基板は、上記突起部が突出した上記収容空間に配された上記出力基板に対して、厚み方向の位置がずれていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記突起付基板の上記突起部が、他の出力基板に干渉することを防ぐことができる。

また、上記突起付基板の上記突起部は、厚み方向から見たとき、該突起部が突出した上記収容空間に配された上記出力基板の一部と重なっていることが好ましい（請求項４）。この場合には、電源装置の小型化を容易にすることができる。

また、上記突起付基板の上記突起部は、上記出力回路部と上記主回路部とを隔てる上記隔壁部に形成された上記スリットに配置されているものであってもよい（請求項５）。この場合にも、コスト化、小型化、及び生産性の向上を図ることができる電源装置を提供することができる。上記突起部が上記主回路部を配置した上記収容空間へ突出することとなる。

また、上記突起付基板の上記突起部には、接地パターンが形成されている。これにより、上記スリットを通じて上記主回路部から上記出力回路部へ、或いは隣り合う上記出力回路部間において、磁束が漏洩することを抑制することができる。それゆえ、出力電力のノイズをより低減することができる。

（実施例１）
上記電源装置の実施例につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例の電源装置１は、図１に示すごとく、トランス２０を備えた主回路部２と、電力変換後の電力を出力する出力端子３と、主回路部２と出力端子３との間の電気経路に設けられると共に出力基板４３を備えた出力回路部４と、主回路部２及び出力回路部４を収容する導体からなるケース５とを有する。本例の電源装置１は、２つの出力回路部４を備え、そのうちの一方を、第１出力回路部４１といい、他方を第２出力回路部４２というものとする。

ケース５は、主回路部２及び２つの出力回路部４（第１出力回路部４１及び第２出力回路部４２）のそれぞれを個別に収容する複数の収容空間５１１、５１２、５１３が形成されるようにケース本体５２と一体的に形成された隔壁部５３１、５３２を備えている。
隔壁部５３１、５３２には、隣り合う収容空間５１１、５１２、５１３を繋ぐスリット５３３が形成されている。

第２出力回路部４２における出力基板４３は、以下の２つの要件を備える突起付基板４３０である。すなわち、一つ目の要件は、図５に示すごとく、基板本体４３１と該基板本体４３１から主面と平行に突出した突起部４３２とを有することである。二つ目の要件は、図２〜図４に示すごとく、基板本体４３１を隔壁部５３１、５３２の立設方向と直交する状態で収容空間の一つ（収容空間５１３）に配置し、突起部４３２を隔壁部５３２のスリット５３３から隣接する他の収容空間（収容空間５１２）に突出させた状態で配置されていることである。

本例の電源装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、駆動用バッテリー等の高圧直流電源の電圧を降圧して、補機用バッテリー等の低圧直流電源を充電できるよう構成したＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。

図８に示すごとく、電源装置１は、主回路部２として、トランス２０の他に、スイッチング回路部２１と、整流回路部２２とを有する。スイッチング回路部２１は、直流電源６１から入力された直流電力を交流電力に変換する。トランス２０は、スイッチング回路部２１によって交流に変換された一次電圧を降圧する。整流回路部２２は、トランス２０によって降圧された二次電圧を整流し、直流電力として出力回路部４側へ出力する。

出力回路部４は、主回路部２１において変換された二次電圧からノイズを除去して出力する。すなわち、出力回路部４は、ノイズフィルタとして機能する。
このようにして、電源装置１の出力電力が、出力端子３から出力される。
なお、出力回路部４は、コンデンサ４１１及びコイル４１２を有する第１出力回路部４１と、コンデンサ４２１を有する第２出力回路部４２とからなる。第２出力回路部４２は、第１出力回路部４１と出力端子３との間に電気的に介在している。

上述の各種電子部品は、図６、図７に示す導体からなるケース５に収容されている。ケース５は、略直方体形状を有し、略長方形状の底板部５０１と、該底板部５０１の外周縁から略垂直に立設した側板部５０２とからなるケース本体５２を有する。また、ケース本体５２の内側に、上記隔壁部５３１、５３２が、ケース本体５２（底板部５０１及び側板部５０２）と一体的に形成されている。これにより、３つの収容空間５１１、５１２、５１３を有するケース５が構成されている。ケース５の全体における大半を、主回路部２用の収容空間５１１が占めており、残りの領域に、出力回路部４用の２つの収容空間５１２、５１３が配置されている。そして、第１出力回路部４１用の収容空間５１２よりも、第２出力回路部４２用の収容空間５１３の方が小さい。

収容空間５１１と収容空間５１２とは、隔壁５３１に設けられたスリット５３３を介して部分的に繋がっている。また、収容空間５１２と収容空間５１３とは、隔壁５３２に設けられたスリット５３３を介して部分的に繋がっている。そして、これらのスリット５３３には、バスバー１２が通過している（図１参照）。

また、ケース５における底板部５０１と反対側の面は、開放面となっている。この開放面は、図示しない導体からなる蓋体によって覆われる。また、スリット５３３は、上述のごとく隣接する収容空間５１１、５１２、５１３同士をつなぐように貫通すると共に、ケース５の開放面側（蓋体側）に開口している。

また、図３、図４に示すごとく、第１出力回路部４１及び第２出力回路部４２は、それぞれ出力基板４３を有する。そして、第１出力回路部４１は、該第１出力回路部４１の出力基板４３に、コンデンサ４１１及びコイル４１２を接続してなる。また、第２出力回路部４２は、該第２出力回路部４２の出力基板４３に、コンデンサ４２１を接続してなる。いずれの出力基板４３も、隔壁部５３１、５３２の立設方向に直交するように配置されている。すなわち、ケース５の開放面に平行な状態で、各収容空間５１２、５１３内に配置されている。各出力基板４３は、収容空間５１２、５１３において、ケース５に対してねじ１１によって固定されている。

そして、第２出力回路部４２の出力基板４３は、上述の突起付基板４３０である。この突起付基板４３０の突起部４３２は、２つの隣り合う出力回路部４（第１出力回路部４１と第２出力回路部４２）を隔てる隔壁部５３２に形成されたスリット５３３に配置されている。すなわち、突起付基板４３０は、基板本体４３１を第２出力回路部４２の収容空間５１３に配置すると共に、突起部４３２を隔壁部５３２のスリット５３３から第１出力回路部４１の収容空間５１２へ突出させている。
なお、本例において、第１出力回路部４１の出力基板４３は、突起付基板４３０ではない。

図４に示すごとく、突起付基板４３０は、突起部４３２が突出した収容空間５１２に配された出力基板４３に対して、厚み方向の位置がずれている。すなわち、突起付基板４３０と、第１出力回路部４１の出力基板４３とは、厚み方向の位置が互いに異なる。具体的には、突起付基板４３０よりも、第１出力回路部４１の出力基板４３の方が、ケース５の開放面に近い側に配置されている。

また、突起付基板４３０の突起部４３２は、厚み方向から見たとき、図３に示すごとく、突起部４３２が突出した収容空間５１２に配された出力基板４３の一部と重なっている。つまり、突起部４３２は、第１出力回路部４１の出力基板４３と、厚み方向にオーバーラップしている。
したがって、ケース５に出力基板４３を取り付けるにあたっては、図２に示すごとく、第２出力回路部４２の出力基板４３（突起付基板４３０）を収容空間５１３に配置した後、図３に示すごとく、第１出力回路部４１の出力基板４３を収容空間５１２に配置する。

また、図４、図５に示すごとく、突起付基板４３０の突起部４３２には、接地パターン４３３が形成されている。接地パターン４３３は、突起部４３２と基板本体４３１とにわたって形成された導体パターンからなる。また、基板本体４３１には、上述の固定用のねじ１１を挿通するためのねじ孔４３４が２個形成されている。そして、上記接地パターン４３３は、一方のねじ孔４３４の周囲にも形成されている。これにより、突起付基板４３０がねじ１１によってケース５に固定された状態において、接地パターン４３３がケース５と導通することとなる。

また、接地パターン４３３は、２つのねじ孔４３４のうち、出力端子３から遠い側のねじ孔４３４の周囲に形成されており、出力端子３に近い側のねじ孔４３４とは繋がっていない。出力端子３に近い側のねじ孔４３４の周囲にも接地パターンを形成してもよいが、これは突起部４３２に形成した接地パターン４３３と繋がっていないことが好ましい。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電源装置１において、ケース５は隔壁部５３１、５３２を備えている。隔壁部５３１、５３２によって複数の収容空間５１１、５１２、５１３が形成されて、各収容空間５１１、５１２、５１３に主回路部２と第１出力回路部４１と第２出力回路部４２とが、それぞれ個別に収容される。そして、隔壁部５３１はケース本体５２と一体的に形成されており、導体からなる。それゆえ、主力回路部２のトランス２０からの漏れ磁束は隔壁部５３１、５３２によって遮蔽され、漏れ磁束が出力回路部４に鎖交することを抑制することができる。
また、隔壁部５３１、５３２はケース本体５２と一体的に形成されているため、漏れ磁束の遮蔽のために、別部材としての遮蔽板を組み付けるなどの必要がない。それゆえ、電源装置１の生産性を向上させることができると共に、コスト低減を図ることができる。

また、第２出力回路部４２における出力基板４３は突起付基板４３０である。突起付基板４３０は、基板本体４３１を収容空間５１３の一つに配置し、突起部４３２を隔壁部５３２のスリット５３３から隣接する他の収容空間５１２に突出させた状態で配置される。これにより、基板本体４３１を配置する収容空間５１３が狭くても、隣の収容空間５１２に突出した突起部４３２を把持することで、出力基板４３の取り扱いを行うことができる。そのため、基板本体部４３１を収容する収容空間５１３の小型化を図りつつ、基板本体４３１の配置作業等を容易に行うことができる。その結果、電源装置１の小型化と生産性の向上とを両立することができる。

また、突起付基板４３０は、突起部４３２が突出した収容空間５１２に配された出力基板４３に対して、厚み方向の位置がずれている。そのため、突起付基板４３０の突起部４３２が、他の出力基板４３に干渉することを防ぐことができる。
また、突起付基板４３０の突起部４３２は、厚み方向から見たとき、突起部４３２が突出した収容空間５１２に配された出力基板４３の一部と重なっている。そのため、電源装置１の小型化を容易にすることができる。

また、突起付基板４３０の突起部４３２には、接地パターン４３３が形成されている。これにより、スリット５３３を通じて第１出力回路部４１から第２出力回路部４２へ、磁束が漏洩することを抑制することができる。それゆえ、出力電力のノイズをより低減することができる。

以上のごとく、本例によれば、小型化、低コスト化、及び生産性の向上を図ることができる電源装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図９に示すごとく、第１出力回路部４１の出力基板４３と第２出力回路部４２の出力基板４３との双方を、突起付基板４３０（図５参照）とした例である。
２つの突起付基板４３０は、いずれも、第１出力回路部４１と第２出力回路部４２とを隔てる隔壁部５３２に設けたスリット５３３に、突起部４３２を配置している。すなわち、第１出力回路部４１の突起付基板４３０は、突起部４３２を隔壁部５３２から第２出力回路部４２の収容空間５１３へ突出させている。また、第２出力回路部４２の突起付基板４３０は、突起部４３２を隔壁部５３２から第１出力回路部４１の収容空間５１２へ突出させている。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例の場合には、第１出力回路部４１及び第２出力回路部４２の出力基板４３の取り扱いを容易にすることができる。その結果、より生産性の向上を図ることができる。また、第１出力回路部４１の出力基板４３についても、収容空間５１２を大きくすることなく、基板面積を大きくすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図１０に示すごとく、第１出力回路部４１の突起付基板４３０の突起部４３２を、主回路部２の収容空間５１１へ突出させた例である。
すなわち、本例においても、実施例２と同様に、第１出力回路部４１の出力基板４３と第２出力回路部４２の出力基板４３との双方を、突起付基板４３０（図５参照）としている。そして、第１出力回路部４１の出力基板４３（突起付基板４３０）の突起部４３２を、主回路部２と出力回路部４とを隔てる隔壁部５３１に設けたスリット５３３に配置すると共に、主回路部２用の収容空間５１１へ突出させている。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例の場合には、第１出力回路部４１及び第２出力回路部４２の出力基板４３の取り扱いを容易にすることができる。特に、第２出力回路部４２の出力基板４３（突起付基板４３０）の突起部４３２が、最も広い収容空間５１１に突出しているため、この出力基板４３の組み付け作業を容易にし易い。その結果、より生産性の向上を図ることができる。また、第１出力回路部４１の出力基板４３についても、収容空間５１２を大きくすることなく、基板面積を大きくすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１１、図１２に示すごとく、ケース５が２つの収容空間５１１、５１４を有する例である。
すなわち、本例の電源装置１において、出力回路部４は一つであり、この一つの出力回路部４が、一つの収容空間５１４に収容されている。出力回路部４は、例えば、実施例１における第１出力回路部４１と第２出力回路部４２とを一体化した構成とすることができる。すなわち、出力回路部４は、一枚の出力基板４３と、これに接続されたコンデンサ及びコイル（図示略）とからなる。

そして、出力回路部４の出力基板４３は、突起付基板４３０であり、その突起部４３２が、２つの収容空間５１１、５１４を互いに隔てる隔壁部５３１のスリット５３３に配置され、主回路部２用の収容空間５１１へ突出している。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

上記実施例１〜実施例４以外にも、上記電源装置は、種々の態様を採ることができる。例えば、出力回路部を３つ以上に分けることもできる。そして、その場合にも、各出力回路部の何れを突起付基板としてもよいし、すべての出力基板を突起付基板とすることもできる。

１ 電源装置
２ 主回路部
２０ トランス
３ 出力端子
４ 出力回路部
４３ 出力基板
４３０ 突起付基板
４３１ 基板本体
４３２ 突起部
５ ケース
５１１、５１２、５１３、５１４ 収容空間
５２ ケース本体
５３１、５３２ 隔壁部
５３３ スリット

Claims (5)

1. トランス（２０）を備えた主回路部（２）と、
   電力変換後の電力を出力する出力端子（３）と、
   上記主回路部（２）と上記出力端子（３）との間の電気経路に設けられると共に出力基板（４３）を備えた１又は複数の出力回路部（４、４１、４２）と、
   上記主回路部（２）及び上記出力回路部（４、４１、４２）を収容する導体からなるケース（５）とを有し、
   該ケース（５）は、上記主回路部（２）及び上記１又は複数の出力回路部（４、４１、４２）のそれぞれを個別に収容する複数の収容空間（５１１、５１２、５１３、５１４）が形成されるようにケース（５）本体と一体的に形成された１又は複数の隔壁部（５３１、５３２）を備え、
   該隔壁部（５３１、５３２）には、隣り合う上記収容空間（５１１、５１２、５１３、５１４）を繋ぐスリット（５３３）が形成されており、
   少なくとも一つの上記出力回路部（４、４１、４２）における上記出力基板（４３）は、基板本体（４３１）と該基板本体（４３１）から主面と平行に突出した突起部（４３２）とを有し、かつ、上記基板本体（４３１）を上記隔壁部（５３１、５３２）の立設方向と直交する状態で上記収容空間（５１２、５１３、５１４）の一つに配置し、上記突起部（４３２）を上記隔壁部（５３１、５３２）の上記スリット（５３３）から隣接する他の上記収容空間（５１１、５１２、５１３、５１４）に突出させた状態で配置された、突起付基板（４３０）であり、
   上記突起付基板（４３０）の上記突起部（４３２）には、接地パターン（４３３）が形成されており、
   上記突起部（４３２）は、上記スリット（５３３）を通過するバスバー（１２）を、上記隔壁部（５３１、５３２）の立設方向から覆うように配置されていることを特徴とする電源装置（１）。
2. 請求項１に記載の電源装置（１）において、上記出力回路部（４、４１、４２）を複数有し、上記突起付基板（４３０）の上記突起部（４３２）は、２つの隣り合う上記出力回路部（４、４１、４２）を隔てる上記隔壁部（５３１、５３２）に形成された上記スリット（５３３）に配置されていることを特徴とする電源装置（１）。
3. 請求項２に記載の電源装置（１）において、上記突起付基板（４３０）は、上記突起部（４３２）が突出した上記収容空間（５１２、５１３、５１４）に配された上記出力基板（４３）に対して、厚み方向の位置がずれていることを特徴とする電源装置（１）。
4. 請求項３に記載の電源装置（１）において、上記突起付基板（４３０）の上記突起部（４３２）は、厚み方向から見たとき、該突起部（４３２）が突出した上記収容空間（５１１、５１２、５１３、５１４）に配された上記出力基板（４３）の一部と重なっていることを特徴とする電源装置（１）。
5. 請求項１に記載の電源装置（１）において、上記突起付基板（４３０）の上記突起部（４３２）は、上記出力回路部（４、４１、４２）と上記主回路部（２）とを隔てる上記隔壁部（５３１、５３２）に形成された上記スリット（５３３）に配置されていることを特徴とする電源装置（１）。

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