JP6100999B2 - 電力供給装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された電気的な負荷部品に電力を供給する電力供給装置に関する。

トランスは、他の電子部品と比べて重量が大きいため、動かないように確実に固定する必要がある。特許文献１は、ダミーリード端子を用いてトランスをプリント基板に実装する方法を提案している。

特開２００３−１６８６０９号公報

特許文献１に記載の方法では、プリント基板にトランスを固定している。ところが、車両に搭載するトランスには大きな振動が作用することが多く、ケース内に収容したトランスをプリント基板を介して固定するだけでは、トランスの固定強度が十分ではない虞があった。また、トランスから延びる電線を固定する金属端子は、樹脂製品であるプリント基板上に搭載されるため、この金属端子も振動によって外れる虞があった。

そこで本発明は、トランスが強固に固定され、かつ、金属端子が強固に取り付けられた電力供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明によれば、
車両に搭載される負荷に電力を供給する電力供給装置であって、
ケースと、
前記ケースの内部に固定されたトランスを有し、
前記トランスは、
コアと、前記コアが取り付けられ前記ケースに固定される樹脂製のベース本体と、を備えたベース部材と、
前記コアに巻かれた巻き線と、
前記ベース本体に取り付けられ、前記巻き線の一端が半田付けされた半田接合部を備えた金属端子と、を備え、
前記ベース本体には、前記樹脂が溶融して前記金属端子の一部と固着する溶融部が形成されていることを特徴とする電力供給装置が提供される。

上記本発明に係る電力供給装置であって、
前記金属端子は、前記トランスへの入出力線の一端が振動により接合される接続部を備え、
前記接続部は、前記溶融部の近傍に形成されていてもよい。

上記本発明に係る電力供給装置であって、
前記ベース本体は、前記接続部を支持する支持面を備え、
前記支持面は、前記ベース本体の底面部と略平行に形成されていてもよい。

上記本発明に係る電力供給装置であって、
前記ケースは金属製であって、
前記ケースの底面には、一方の面に電子部品が搭載されたセラミック製の基板が設けられ、
前記基板の他方の面は前記ケースの底面に接着固定されていてもよい。

上記本発明に係る電力供給装置であって、
前記基板の前記一方の面には、前記入出力線の他端が振動運動により接合された電極部が設けられていてもよい。

また、本発明によれば、前記巻き線の前記金属端子への半田付け時の熱により、前記樹脂を溶融させて前記溶融部を形成することを特徴とする電力供給装置の製造方法が提供される。

本発明に係る電力供給装置およびその製造方法によれば、ケースの内部にトランスを強固に固定することができる。また、半田付け時に金属端子に加えられた熱により樹脂が溶融されて形成された溶融部により、金属端子がベース本体に確実に固定される。したがって、金属端子がベース本体に強固に固定された電力供給装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電力供給装置の断面図である。 図１に示す電力供給装置のトランスの断面図である。 図２に示すトランスのＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図２に示すトランスの矢印ＩＶから見た上面図である。 トランスの組立工程を示す模式図である。 巻き線を金属端子と接続する様子を示す拡大斜視図である。 トランスとＬＥＤ点灯回路とをリボンで接続する様子を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態に係る電力供給装置を、図１から図４を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電力供給装置の断面図である。電力供給装置は、車両に搭載される装置である。この電力供給装置は、例えば１２Ｖの電圧源から電力の供給を受け、この電力を昇圧して車両用灯具のＬＥＤへ供給する。図１に示すように、電力供給装置は、カバー１１で覆われる金属製のケース１０と、ケース１０の内部に配置されたトランス２０と、ケース１０に固定されたＬＥＤ点灯回路５０（電子部品）と、を備えている。

ＬＥＤ点灯回路５０には、トランス２０から昇圧された電力が入力される。ＬＥＤ点灯回路５０は、図示せぬＬＥＤへ電力を供給してＬＥＤを点灯させる。ＬＥＤ点灯回路５０は、ケース１０に接着固定されたセラミック製の基板５１と、この基板５１上に搭載された制御回路５２とを備えている。このように、基板５１がケース１０の底面に密着固定されているため、ＬＥＤ点灯回路５０で生じた熱を金属製のケース１０へ逃がしやすくされている。また、また、ＬＥＤ点灯回路５０は、基板５１上に設けられた金属部材からなる電極パッド５３から延びる導電性のリボン６０（入出力線）を介してトランス２０と電気的に接続されている。なお、リボン６０は帯状の金属部材である。

図２は図１に示すトランス２０を拡大して示す拡大断面図である。トランス２０は、図示せぬ外部電源から電力を受け取り、この電力を昇圧してＬＥＤ点灯回路５０へ供給する。トランス２０は、金属製のコア２２と樹脂製のベース本体２３とを備えたベース部材２１と、コア２２に巻きつけられた導電性の巻き線３０と、ベース本体２３に取り付けられた金属端子４０とを備えている。ベース本体２３はケース１０の底面に接着剤等の固定手段により固定されている。なお、ベース本体２３を構成する樹脂は、その軟化点が半田の融点よりも低い材料が用いられている。

ベース本体２３は、上面が凹んだコア受け部２４と、コア受け部２４の側方に延出して形成された端子固定部２５と、を備えている。コア２２はコア受け部２４に挿入され、接着固定される。端子固定部２５の下部には側面に開口する挿入凹部２６が設けられている。また、端子固定部２５の上面には、金属端子４０が装着される端子受け凹部２７が形成されている。

コア２２は略円筒状の部材であり、その中心軸が上下方向に延びた状態でコア受け部２４に固定されている。コア２２は鉄等の軟磁性体材料から構成されている。

コア２２には、外部電源と導通する第一次巻き線と、ＬＥＤ点灯回路５０と導通する第二次巻き線とが巻きつけられている。これらの巻き線３０は、幅広のリボン状（帯状）の導電性材料（金属材料）から構成されている。これらの巻き線３０の表面は絶縁皮膜が形成されている。このリボン状の巻き線３０を、幅広の面が上下方向を向いた状態でコア２２に巻きつけることにより、電気抵抗を抑えつつ高さ寸法が小さくされている。

金属端子４０は、金属板に折り曲げ加工を施して形成された導電性部材である。金属端子４０は、下端に設けられた取付部４１と、上端に設けられた半田接合部４２と、取付部４１と半田接合部４２との間に平坦面状に延びるリボン接続部４３と、を備えている。

取付部４１は、金属端子４０の下端が折り曲げられて形成されている。この取付部４１の先端がベース本体２３の挿入凹部２６に挿入され、取付部４１が後述するリボン接続部４３とともにベース本体２３の端子固定部２５を挟み込む。これにより、金属端子４０はベース本体２３に仮固定される。なお、安定的に金属端子４０をベース本体２３に取り付けるために、端子固定部２５の厚みは、取付部４１の離間距離よりも若干大きく形成されている。

図２に示すように、半田接合部４２は、金属端子４０の上端にリボン接続部４３から直立するように設けられている。また、図３に示すように、この半田接合部４２の先端には一対の仮止め突起４４が設けられている。図３は、図２の半田接合部４２近傍を示すＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

この仮止め突起４４は先端に向かって突出する突起である。この仮止め突起４４の互いの離間間隔Ｌは、巻き線３０の幅寸法ｗと同じがそれより僅かに大きく形成されている。これにより、巻き線３０の一端を上方から仮止め突起４４の間に押し込むことにより、巻き線３０が半田接合部４２に仮固定可能とされている。巻き線３０は金属端子４０に仮固定された状態で半田付けにより固定される。

リボン接続部４３は、取付部４１と半田接合部４２との間の、取付部４１と略平行に延びる平坦面状の部位である。リボン接続部４３は、取付部４１が挿入凹部２６に挿入されると、取付部４１とともに端子固定部２５を挟み込む。これにより、金属端子４０がベース本体２３に取り付けられる。

また、このリボン接続部４３は、Ｎｉを主成分とする材料によって被覆（メッキ）されている。これにより、リボン接続部４３とリボン６０との密着性が向上されている。なお、このリボン接続部４３は、Ｎｉの他、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕのうち何れかを主成分とする材料により被覆（メッキ）されていてもよい。

図４は、図２のリボン接続部４３近傍を矢印ＩＶ方向から見た上面図である。
図３，４に示すように、ベース本体２３の端子固定部２５の上面には、金属端子４０のリボン接続部４３を収容する端子受け凹部２７が設けられている。端子受け凹部２７の離間間隔は、金属端子４０の幅と略同一の寸法とされている。これにより、端子受け凹部２７の側壁２７ａが金属端子４０の側面に接する。また、端子受け凹部２７は、金属端子４０の板厚よりも深い溝として形成されている（図６参照）。

また、図４に示すように、端子受け凹部２７の離間間隔は、金属端子４０のリボン接続部４３の幅寸法と同じかそれより僅かに大きく形成されている。リボン接続部４３を端子受け凹部２７に嵌入させることにより、端子受け凹部２７がリボン接続部４３に密接し、金属端子４０がベース本体２３に仮止めされる。

また、図２に示すように、端子受け凹部２７の底面（支持面）２７ｂは、平板状のリボン接続部４３を支持する平面とされている。この端子受け凹部２７の底面は、ケース１０の底面１２（図１参照）と略平行に形成されている。

＜製造方法＞
以上のように構成される電力供給装置の製造方法を図５から図７を用いて以下に説明する。

まず、ＬＥＤ点灯回路５０とトランス２０とを別々に組み立てる。ＬＥＤ点灯回路５０は、基板５１上に制御回路５２を搭載し、半田付け等の固定手段を介して固定することにより得られる。

トランス２０は、以下のようにして作成する。図５は、トランス２０の組立工程を示す模式図である。
まず、図５に示すように、巻き線３０の巻きつけられたコア２２を、接着剤等の固定手段を用いて、ベース本体２３のコア受け部２４に固定する。
次に、金属端子４０をベース本体２３に取り付ける。ベース本体２３の挿入凹部２６に金属端子４０の取付部４１の先端４１ａを挿入し、取付部４１とリボン接続部４３とでベース本体２３の端子固定部２５を挟みこむ（図３参照）。これにより、金属端子４０をベース本体２３に仮固定する。

次に、巻き線３０を金属端子４０と接続する。図６は、巻き線３０を金属端子４０と接続する様子を示す金属端子４０近傍の拡大斜視図である。
まず、図６に示すように、巻き線３０の端部を金属端子４０の一対の仮止め突起４４の間に押し込み、巻き線３０を金属端子４０に仮固定する。次に、半田ごて７０を半田接合部４２近傍に押し当てて加熱し、巻き線３０と金属端子４０との間に半田を供給する。これにより、巻き線３０の端部と金属端子４０との間が半田付けされる。

なお、巻き線３０を金属端子４０に半田付けする際、金属製の金属端子４０は熱伝導率が高いため、半田接合部４２に加えられた熱が金属端子４０全体に伝えられる。すると、樹脂製のベース本体２３の端子受け凹部２７の側壁２７ａが熱によって溶融する。半田付けが完了し、金属端子４０が冷却されると、溶融した側壁２７ａが再び硬化する。このとき、溶融した側壁２７ａが金属端子４０の一部に付着した状態で硬化する。

このように、半田付け工程において側壁（溶融部）２７ａが溶融され、金属端子４０に付着し、再び硬化する際に金属端子４０をベース本体２３に固着させる。これにより、金属端子４０がベース本体２３を確実に固定することができる。なお、半田付け時に樹脂が溶融するように、ベース本体２３を構成する樹脂は、その軟化点が半田の融点よりも低い材料を用いる。以上の工程により、トランス２０の組み立てが完成する。

次に、上述のようにして組み立てられたＬＥＤ点灯回路５０とトランス２０とをケース１０の底面１２（図１参照）に固定する。トランス２０は、ベース本体２３をケース１０の底面１２に接着することにより、ケース１０に固定する。同様に、ＬＥＤ点灯回路５０を、基板５１をケース１０の底面１２に接着し、ケース１０に固定する。

次に、ＬＥＤ点灯回路５０とトランス２０とをリボン６０により電気的に接続する。図７は、リボン６０でＬＥＤ点灯回路５０とトランス２０と接続する様子を示す模式図である。
基板５１上の電極パッド５３にリボン６０の一端を載せ、振動子８０によってリボン６０を電極パッド５３に押し付けながらリボン６０に超音波振動を与える。これにより、リボン６０と電極パッド５３とが互いに擦り合わされて超音波接合される。このように振動を与えながら行う接合は、振動子８０を接続箇所に押し当てるだけで行うことができるので簡便である。
また、リボン６０の他端も同様に金属端子４０のリボン接続部４３に超音波接合し、更にケース１０をカバー１１で覆って図１に示す電力供給装置が完成する。
なお、リボン６０の接合順序について、まずリボン６０の他端を金属端子４０のリボン接続部４３へ超音波接合した後、リボン６０の一端を金属パッド５３へ超音波接合してもよいことはもちろんである。

以上の工程により、電力供給装置が完成する。本実施形態に係る製造方法によって製造された電力供給装置によれば、トランス２０がケース１０の底面に接着剤により強固に固定されており、車両に振動が加わった際にもトランス２０がケース１０から脱落する虞がない。

また、巻き線３０と金属端子４０とを半田付けする際に金属端子４０に加えられた熱により、ベース本体２３の側壁２７の一部が溶融され、金属端子４０に付着したまま硬化する。これにより、外部から電力供給装置に振動が加わったときに外れやすい金属端子４０をベース本体２３に強固に固定することができる。

また、金属端子４０は、側壁２７ａによって強固にベース本体２３に固着されている。このため、リボン６０を振動子８０を用いて金属端子４０へ取り付ける際、金属端子４０がベース本体２３に対して動いてしまうことがない。したがって、超音波振動によって確実にリボン６０を金属端子４０に接合することができる。

また、超音波接合によりリボン６０を電極パッド５３及び金属端子４０へ接続する際、基板５１とトランス２０のそれぞれがケース１０の底面１２に強固に接着固定されている。これにより、リボン６０に与えた超音波振動によってリボン６０が確実に電極パッド５３及びリボン接続部４３に擦り合わされ、確実に両者を接合することができる。

なお、上述の例では半田ごて７０を用いて巻き線３０を金属端子４０に半田付けをする例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、金属端子４０全体を加熱し、半田接合部４２近傍を溶融した半田槽に浸漬させ、半田接合部４２を半田で被覆するようにして半田付けをしてもよい。

なお、上述の説明では電力供給装置はＬＥＤへ電力を駆動する装置として説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、電力供給装置は、放電ランプの点灯回路、照射ビームを水平移動させるために灯具ユニットを水平移動させるスイブル駆動装置のモータ、回転式シェードを駆動するモータ等の車両用灯具に搭載される負荷部材を駆動させてもよい。あるいは、可動式サイドミラーの駆動用モータ等の車両に搭載される負荷部材を駆動させてもよい。

１０：ケース、１１：カバー、１２：底面、２０：トランス、２１：ベース部材、２２：コア、２３：ベース本体、２４：コア受け部、２５：端子固定部、２６：挿入凹部、２７：端子受け凹部、２７ａ：側壁（溶融部）、３０：巻き線、４０：金属端子、４１：取付部、４２： 半田接合部、４３：リボン接続部、４４：仮止め部（仮固定部）、５０：ＬＥＤ点灯回路、５１：基板、５２：制御回路、５３：電極パッド、６０：リボン、７０：はんだごて、８０：振動子

Claims (4)

1. 負荷に電力を供給する電力供給装置の製造方法であって、
   前記電力供給装置は、
   ケースと、
   前記ケースの内部に固定されたトランスを有し、
   前記トランスは、
   コアと、前記コアが取り付けられ前記ケースに固定される樹脂製のベース本体と、
   前記コアに巻かれた巻き線と、
   前記ベース本体に取り付けられ、前記巻き線の一端が半田付けされた半田接合部を備えた金属端子と、を備え、
   前記製造方法は、
   前記ベース本体に設けられた端子固定部に、前記金属端子を仮固定する工程と、
   前記端子固定部に、前記樹脂を溶融させて前記金属端子の一部と固着する溶融部を形成する工程、を有し、
   前記端子固定部に設けられた、前記金属端子の板厚より深い溝を有する端子受け凹部に前記金属端子を装着し、
   前記端子受け凹部の側壁に前記溶融部を形成し、
   前記巻き線の前記金属端子への半田付け時の熱により、前記樹脂を溶融させて前記溶融部を形成することを特徴とする電力供給装置の製造方法。
2. 前記金属端子の接続部と、前記トランスへの入出力線の一端とを振動により接合し、
   前記接続部を、前記溶融部の近傍に形成することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置の製造方法。
3. 前記ベース本体は、前記接続部を支持する支持面を備え、
   前記支持面を、前記ベース本体の底面部と略平行に形成することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置の製造方法。
4. 前記ケースは金属製であって、
   前記ケースの底面には、一方の面に電子部品が搭載されたセラミック製の基板が設けられ、
   前記負荷および前記電力供給装置は車両に搭載され、
   前記基板の他方の面を前記ケースの底面に接着固定し、
   前記基板の前記一方の面に、前記入出力線の他端が振動運動により接合された電極部を設けることを特徴とする請求項２または３に記載の電力供給装置の製造方法。

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