JPH10163022A - 放熱面積を拡大した積層組立体 - Google Patents

放熱面積を拡大した積層組立体

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JPH10163022A
JPH10163022A JP8322992A JP32299296A JPH10163022A JP H10163022 A JPH10163022 A JP H10163022A JP 8322992 A JP8322992 A JP 8322992A JP 32299296 A JP32299296 A JP 32299296A JP H10163022 A JPH10163022 A JP H10163022A
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Naoto Tanaka
直人 田中
Katsuyuki Moritsugi
勝幸 盛次
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Abstract

(57)【要約】 【課題】構造簡単な積層組立体を、電子部品と一体的に
設けるか或いは電子部品に付設して放熱を良好にする放
熱面積を拡大した積層組立体を提供しようとすること。 【解決手段】熱伝導率の良好な複数枚の板材を積層して
構成した積層体の側面に、各板材の周縁の位置ずれによ
り生じる隙間が形成されている。また、前記複数枚の板
材は平面形状が同一形状の長方形の板材により形成さ
れ、またそれぞれ異なる形状の板材により形成されてい
る。更にこの積層体は、磁気コアに適用できるが、この
磁気コアは、回転電機の固定子磁極、或いはトランスの
磁気コアである。トランスの磁気コアの１層は、Ｅ型磁
気シートとＩ型磁気シートの組合せからなり、Ｅ型磁気
シートの１方のレグの幅は他方のレグの幅よりも広く、
かつＩ型磁気シートの幅は、前記Ｅ型磁気シートの他方
のレグの幅よりも大きく形成されている。この他前記積
層体は、電子部品の放熱器にも適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱面積を拡大し
た積層組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電子部品には、何らかの電流通路
が形成されている。この電流通路に電流が流れた場合、
超伝導回路を除き、熱が発生する。この熱は、電子部品
の外気と接している表面から大気方向に放散される。電
流通路から発生する熱量が表面から外気方向に放散され
る熱量を上回るとき、熱が電子部品の内部に篭もり、電
子部品自身の温度を上昇させることになる。この温度が
あまりに上昇すると、電子部品を熱破壊に追い込むこと
になる。このような不都合を避けるため、通常は電子部
品の体積を大きくとり、電流通路から発生する熱量に対
して十分な放熱表面積と熱容量を持ったものとし、発熱
量と放熱量とのバランスをとって、電子部品の温度上昇
を防いでいる。電子部品を電流通路から発生する熱量に
対して十分な放熱表面積と熱容量を持ったものとするこ
とができない場合には、例えばパワートランジスタのよ
うに電子部品をヒートシンクに接続して、内部で発生す
る熱を別設の放熱部から発散させたり、電子部品に対し
てファンで空気を吹き付けて強制的に熱を外気方向に放
散させるなどの手だてが必要である。
【０００３】ステッピングモータ等の回転電機は、軟磁
性材からなるコアの周囲にコイルを巻回し、このコイル
に電流を流すことによりコアに磁束を通過させ、その磁
束により回転電機を動作させている。コイルを電流が通
過するとき、上記のように熱が発生するが、同時にコア
に磁束が通過するとき、コア内の磁気抵抗により、やは
り熱が発生する。この熱はコアの表面から大気方向に放
散される。このコアは、通常シート状の磁性材を打ち抜
き、これらを積層して構成される。
【０００４】このような従来のシート状磁性材を打ち抜
き積み重ねた磁気部品を更に説明すると、図１０に示す
ように、プレスにより打ち抜かれた一枚一枚の磁気シー
ト５０を揃えて図１１に示すように重ねて磁気部品の積
層体５１（図１１では、ステッピングモータの固定鉄心
を示す。）を形成し、図１２に示すように、ステッピン
グモータを構成する。なお、図１２において、５２は回
転軸、５３は回転軸５２に固定されたマグネット、５４
は積層体５１（固定鉄心）に巻かれたコイルである。こ
のステッピングモータにおいては、内部から発生する熱
はステッピングモータの表面から外気方向に放散される
が、内部から発生する熱を十分に外気方向に放散するこ
とができない場合には、ステッピングモータの形状を大
きくするなり、ヒートシンクに接続して、内部で発生す
る熱を別設の放熱部から発散させたり、ステッピングモ
ータに対してファンで空気を吹き付けて強制的に熱を外
気方向に放散させるなどの手だてが必要となる。
【０００５】シート状磁性材積層の鉄心を持つトランス
においては、設計上必要な磁束を通過させるための必要
最小限の断面積を持つ鉄心が必要であるが、小型のトラ
ンスにおいては、鉄心を必要最小限の大きさに設計する
と、鉄心からの放熱が円滑に行われず、鉄心の温度が徐
々に上昇する。このため、鉄心を必要以上に大きく設計
しているが、電子機器内に設置するスペースが重要視さ
れてきているこの頃、鉄心の外形寸法は、最小スペース
に収まるよう出来得るだけ小型に設計したいという願望
がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような電子部
品、回転電機、トランスなどの部品組立体にあっては、
これの中に発生する熱を自然に放射しようとすれば、形
状が大型となり、またヒートシンクを設けてこれにより
放熱を計れば、鋳型により形成したフィン付の金属塊の
所定の部分を切削により平坦に加工して部品組立体の取
付部分を形成するなど多くの手間がかかり、またヒート
シンク自身も高価なものとなり、部品組立体が大型化し
てしまうと共に経済的でない。また、冷却用のファンな
どの送風設備を設ければまた部品組立体が大型化すると
共に、高価なものとなり、経済的でない。本発明は、上
述のような従来の不都合を解消しようとするものであ
り、その目的は、構造が簡単な放熱部分を形成した積層
組立体を提供しようとするものであり、更に詳しくは構
造簡単な積層組立体を、電子部品と一体的に設けるか或
いは電子部品に付設して放熱を良好にする放熱面積を拡
大した積層組立体を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
的を達成するために、本発明は、熱伝導率の良好な複数
枚の板材を積層して形成した部品組立体において、前記
複数枚の板材を積層して構成した積層体の側面に、各板
材の周縁の位置ずれにより生じる隙間が形成されている
ことを特徴とする放熱面積を拡大した積層組立体を提供
する。また、前記複数枚の板材は平面形状が同一形状の
長方形の板材により形成され、またそれぞれ異なる形状
の板材により形成されている。更にこの積層体は、磁気
コアに適用できるが、この磁気コアは、回転電機の固定
子磁極、或いはトランスの磁気コアである。トランスの
磁気コアの１層は、Ｅ型磁気シートとＩ型磁気シートの
組合せからなり、Ｅ型磁気シートの１方のレグの幅は他
方のレグの幅よりも広く、かつＩ型磁気シートの幅は、
前記Ｅ型磁気シートの他方のレグの幅よりも大きく形成
されている。この他前記積層体は、電子部品の放熱器に
も適用できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態を、図面
を用いて詳細に説明する。第１にステッピングモータの
固定子に本発明を実施した実施形態を説明する。図１
は、固定子を構成する磁気シートを示す平面図である。
該磁気シート１は中央に回転しようのマグネットが回転
するための円口２が形成されている。磁気シート１の縁
３部分からは円口２に向かって複数本の固定子磁極４が
突出されている。これら固定子磁極４は、円口２の中心
点Ｏから見て、［（９０度）／ｎ］の均等間隔で設けら
れている。実施例の場合はｎが２で、それらの間隔は４
５度である。
【０００９】５は磁気シート１を複数枚積層したときの
積層体固定用の止め穴である。これらの止め穴５は前記
中心点Ｏを中心とする円弧上に配置され、それらの間隔
は、後に磁気シート１を９０度ずらせて積層することか
ら、それぞれ該中心点Ｏから見て９０度の等間隔で設け
てある。磁気シート１の縦方向の長さは、Ｖであり、横
方向の長さはＨであり、かつ、（Ｈ＞Ｖ）の関係にあ
る。
【００１０】このように形成された磁気シート１は、図
２に示すように、１枚毎に９０度ずらされて積層され、
止め穴に鳩目止め用のロッドを層通し、カシメ付けて固
定子積層体６を構成する。
【００１１】図には示されてはいないが、このように構
成された固定子積層体６の各固定子磁極にコイルが直接
巻線され、ステッピングモータに組み込まれて、同時に
ある選択された２つのコイルに第一のパルス電流が流さ
れ、次のパルス電流が別の組み合わされた２つのコイル
に流される。このように引き続き、ある組合せに従って
パルス電流が流れることによって、ロータは回転を続け
ることが出来る。
【００１２】ここでモータの温度上昇は、主に前記コイ
ルの銅損と前記固定子積層体６の鉄損が主体で、ロータ
の回転力の必要性に応じたコイル電流は、モータ外部の
電子回路からパルス電流として供給され、この電流は負
荷の大きさで変化する。またこの電流によって前記コイ
ルに発生した熱及び固定子積層体６を流れる磁束によっ
て発生した熱は、モータ各部に伝達されるが、固定子積
層体６の側面には、磁気シート１の縦方向と横方向の幅
寸法が相違することに起因する隙間７が生じている。こ
の隙間７の奥行きＬは、 Ｌ＝（ＨーＶ）／２ である。
【００１３】このように、固定子積層体６の側面には隙
間７が生じているので、結果的に大気と接触する表面積
が、従来のものより大幅に増大する。結果として、固定
子積層体６からは大気方向に向かって、従来のものより
大量の熱が放散されることとなる。
【００１４】図４は本発明の第二の実施形態を示す断面
図である。図４から分かるように、この実施形態では、
磁気シート１、１を２枚毎に９０度ずらせて積層して固
定子積層体を構成している。このように構成すると、全
体の表面積は上記実施の形態よりも少なくなるが、磁気
シート間に形成される間隔７が広くなり、通風が拡大す
るので、放熱効果にあまり相違はない。
【００１５】次に本発明を、トランスの磁気コアに実施
した場合の実施形態を説明する。磁気シートを積層して
磁気コアを形成するトランスの殆どは、図５に示すよう
に、英文字Ｅを象ったＥ型磁気シート８と英文字Ｉ型磁
気シート９を１平面において組み合わせたものを積層し
てトランスの磁気コアを形成する。
【００１６】本発明におけるＥ型磁気シート８は、図５
に示すように、中央部８ａとレグ８ｂ、８ｃをヨーク部
８ｄと８ｅが接続している。通常レグ８ｂ、８ｃの幅
は、中央部のそれの半分でよいが、本発明においては、
一方のレグ８ｃの幅をレグ８ｂの幅ｘよりもｙだけ幅広
く形成されている。本発明におけるＩ型磁気シート９
は、図５に示すように、長さはＥ型磁気シート８の長さ
と同じであるが、レグ８ｂの幅よりもｚだけ幅広く形成
されている。
【００１７】このように形成されたＥ型磁気シート８と
Ｉ型磁気シート９とを図６のＡパターンのごとく組合
せ、その下側には、前記ＡパターンをＸ方向を軸に１８
０度回転し、更にＹ方向を軸に１８０度回転したＢパタ
ーンを配置し、更にその下側にＡパターン、Ｂパターン
の順序でこれら磁気シートを積層する。このようにトラ
ンスのコアを積層することによって、トランスの磁気積
層体（磁気コア）の側面四方には、磁気シートの厚みを
持った隙間ができる。この結果、磁気コアの表面積が大
幅に増加され、放熱効果が増大される。なお、この実施
形態においては、１枚毎にＡパターンとＢパターンを交
互に積層しているが、これを複数枚毎にＡパターンとＢ
パターンを交互に積層して、磁気コアを構成することも
できる。このような構成を取ると、前記隙間の幅が増大
し、放熱効果を更に高めることができる。
【００１８】次に、本発明を電子部品の放熱器に適用し
た実施形態を説明する。図７に示すように、電子部品を
取り付ける金属製の基板１０の上に、長方形に打ち抜か
れ、中央に部品挿通口１１を設けた、金属のような熱伝
導率のよい放熱板１２を複数枚、十文字状に交互に積層
する。このとき、各部品挿通口１１は上から下まで位置
を揃える。そして、積層された各放熱板１２は、スポッ
トウエルド、ネジ止め等の方法で基板１０上に固定す
る。このように構成された積層体からなる部品組立体１
３の部品挿通口１１内に、ブリッジ整流器などの電子部
品１４をネジにより固定する。電子部品１４から発生し
た熱は主として基板１０に流れ、その後、複数枚の放熱
板１２を順次下から上方に伝わり、これら放熱板１２の
表面から大気方向に放散される。
【００１９】なお、図９に示すように、中央処理装置の
ように、プリント配線基板１５上に取り付けられた上面
が平坦な電子部品１６に適用する場合には、部品挿通口
１１を省略することもできる。本発明の実施形態では、
積層されるシートの形状を長方形とし、これらの配置を
各々ずらして積層しているが、これを、たとえば長方形
のものと正方形のもののようにシートの形状を異なら
せ、これらを交互に積層して、これらの間に隙間を形成
するようにしてもよい。
【００２０】以上、本発明を上述の種々の実施形態によ
り説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応
用が可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲か
ら排除するものではない。
【００２１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
熱伝導率の良好な複数枚の板材を積層して形成した部品
組立体において、前記複数枚の板材を積層して構成した
積層体の側面に、各板材の周縁の位置ずれにより生じる
隙間が形成された放熱面積を拡大した積層組立体を提供
することによって、積層体の外周に突出した部分を含め
た外周面積を大きくし、冷却効果を高めることができ
る。また、積層体は、熱伝導率の良い板状板を積層する
だけであるので、構造が極めて簡単で安価に提供でき
る。よって、同一の定格の電子部品であれば、形状を小
型に形成でき、狭小なスペースへの電子部品の組立を有
利にする。また同一定格の電子部品で同一の大きさのも
のであれば、内部の温度上昇が抑えられ、信頼性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いる磁気シートの平面図
である。
【図２】本発明の磁気シートを積層した状態を示す斜視
図である。
【図３】本発明の磁気シートを積層した状態を示す断面
図である。
【図４】本発明の他の実施形態の磁気シートを積層した
状態を示す断面図である。
【図５】本発明をトランスのコアに適用した場合の磁気
シートの平面図である。
【図６】磁気シートを積層する順序を説明する分解斜視
図である。
【図７】本発明を電子部品の放熱器に適用した場合を説
明する斜視図である。
【図８】本発明を適用した放熱器に電子部品を取り付け
た状態を示す断面図である。
【図９】本発明を適用した放熱器に電子部品を取り付け
た状態を示す他の実施形態の断面図である。
【図１０】従来のステッピングモータの磁気シートの平
面図である。
【図１１】従来のステッピングモータの積層体の斜視図
である。
【図１２】従来のステッピングモータの断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・磁気シート ２・・・・・円口 ３・・・・・縁 ４・・・・・固定子磁極 ５・・・・・止め穴 ６・・・・・固定子積層体 ７・・・・・隙間 ８・・・・・Ｅ型磁気シート ８ａ・・・・中央部 ８ｂ・・・・レグ ８ｃ・・・・レグ ８ｄ・・・・ヨーク部 ８ｅ・・・・ヨーク部 ９・・・・・Ｉ型磁気シート １０・・・・・基板 １１・・・・・部品挿通口 １２・・・・・放熱板 １３・・・・・部品組立体 １４・・・・・電子部品 １５・・・・・プリント配線基板 １６・・・・・電子部品 ５０・・・・・磁気シート ５１・・・・・積層体 ５２・・・・・回転軸 ５３・・・・・マグネット ５４・・・・・コイル

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱伝導率の良好な複数枚の板材を積層して
    形成した部品組立体において、 前記複数枚の板材を積層して構成した積層体の側面に、
    各板材の周縁の位置ずれにより生じる隙間が形成されて
    いることを特徴とする放熱面積を拡大した積層組立体。
  2. 【請求項２】上記複数枚の板材は平面形状が同一形状の
    長方形の板材により形成されていることを特徴とする請
    求項１記載の放熱面積を拡大した積層組立体。
  3. 【請求項３】上記複数枚の板材は平面形状がそれぞれ異
    なる形状の板材により形成されていることを特徴とする
    請求項１記載の放熱面積を拡大した積層組立体。
  4. 【請求項４】前記積層体は、磁気コアであることを特徴
    とする請求項１に記載の放熱面積を拡大した積層組立
    体。
  5. 【請求項５】前記磁気コアは、回転電機の固定子磁極で
    あることを特徴とする請求項４に記載の放熱面積を拡大
    した積層組立体。
  6. 【請求項６】前記磁気コアは、トランスの磁気コアであ
    ることを特徴とする請求項４に記載の放熱面積を拡大し
    た積層組立体。
  7. 【請求項７】前記磁気コアの１層は、Ｅ型磁気シートと
    Ｉ型磁気シートの組合せからなり、Ｅ型磁気シートの１
    方のレグの幅は他方のレグの幅よりも広く、かつＩ型磁
    気シートの幅は、前記Ｅ型磁気シートの他方のレグの幅
    よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の放熱面
    積を拡大した積層組立体。
  8. 【請求項８】前記積層体は、電子部品の放熱器であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の放熱面積を拡大した積
    層組立体。
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