JPH11299220A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動に強く、かつ放熱効率が優れており、もっ
て大容量でしかも小型に構成できるスイッチング電源を
提供する。 【解決手段】金属製底板２と、該底板２より立上がった
金属製側板３とを有するケース１を備える。前記底板２
に、スイッチング電源を構成するトランス２やチョーク
コイル３等の発熱部品の少なくとも一部が底板２に熱的
に結合して取付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランスに入力さ
れる直流電圧を半導体スイッチング素子で断続し、前記
トランスの出力を整流素子、コンデンサおよびチョーク
コイルにより直流平滑化して別の直流電圧を得るＤＣ−
ＤＣコンバータとして構成されるスイッチング電源に係
り、特に大容量であって発熱量が大であり、かつ例えば
自動車等のように振動の多い箇所に用いる場合に好適な
スイッチング電源に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記スイッチング電源は、従来、前記各
構成部品が一般的にプリント基板に搭載される。これら
の部品のうち、放熱を必要とするものには放熱器が取付
けられる。また、実開昭４９−７０８５７号公報には、
放熱を要する半導体取付け装置として、プリント基板の
取付け板に、プリント基板を覆うように取付けられる熱
良導体でなるカバーに、前記プリント基板に取付けられ
た半導体素子を金属材を曲成して形成された伝熱部材を
介して接続することにより、半導体素子の熱をカバーを
介して外部に放熱するように構成したものが開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来は
スイッチング電源等の素子がいずれもプリント基板に取
付けられており、次のような問題点があった。 （１）プリント基板上に各種部品を搭載するため、発熱
部品にあっては、放熱器を取付けるスペースを必要と
し、小型化の障害となっていた。 （２）大容量スイッチング電源においては、プリント基
板上のトランス、チョークコイル等の構成部品が大型化
し、重量も重くなるため、自動車等のように振動の多い
場所に用いると、電子部品のプリント基板への接続部の
剥離やプリント基板の破損等の問題を生じ、振動対策が
困難である。 （３）前述のように、カバー等に伝熱部材を介して接続
する構造においては、熱伝導を良好に行わせるために、
伝熱部材の断面積を大きくする必要があり、小型化の障
害があり、また、重量が大となるので、振動の多い場所
で用いることが困難となる。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑み、振動に強
く、かつ放熱効率が優れており、もって大容量でしかも
小型に構成できるスイッチング電源を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のスイッチング
電源は、少なくとも、トランスと、該トランスに供給さ
れる電力を断続するスイッチング素子と、前記トランス
から出力される電力を整流する整流素子と、その整流出
力を平滑するチョークコイル等の発熱部品を備えたスイ
ッチング電源であって、金属製底板と、該底板より立上
がった金属製側板とを有するケースの前記底板に、前記
発熱部品の少なくとも一部が底板に熱的に結合して取付
けられていることを特徴とする。

【０００６】このように、発熱部品を、プリント基板を
介せず、金属製ケースの底板に熱的に結合して取付けた
ことにより、放熱のための専用部品を要せず、発熱部品
の熱をケースに効率良く伝達できる。このため、部品の
実装密度が高まり、小型で放熱効率の優れた大容量のス
イッチング電源が提供できる。また、発熱部品を、プリ
ント基板を介せず、金属製ケースの底板に熱的に結合し
て取付けたことにより、振動時における大型重量部品の
慣性による電気的接続部の剥離やプリント基板の破壊等
の問題を生じることがなく、振動に強いスイッチング電
源が提供できる。

【０００７】請求項２のスイッチング電源は、請求項１
において、前記底板は盛上り部を有し、該盛上り部の上
面が平坦化され、該平坦面に前記発熱部品が取付けられ
ていることを特徴とする。

【０００８】ケースは例えばアルミニウム合金やマグネ
シウム合金の鋳物によって作製すれば比較的軽量で伝熱
性も良好となるが、鋳物の場合には通常の板材等と比較
すると、表面の凹凸が大きく、発熱部品を密着させて取
付けることが難しい。そこで、底板の発熱部品取付部は
予め盛上り部として形成しておき、その盛上り部のみを
平坦に加工することにより、発熱部品の取付面が盛上り
部の平坦面に密着して放熱効率が上がる。また、このよ
うに盛上り部のみを平坦化すれば、研削や研磨等の加工
作業も少ない面積で工作時間も短くてすみ、コスト低減
ができ、精度も高く維持しやすい。

【０００９】請求項３のスイッチング電源は、請求項１
または２において、前記発熱部品のうち、前記トランス
とチョークコイルが底板に取付けられていることを特徴
とする。

【００１０】スイッチング電源の場合、発熱部品のうち
でも、トランスとチョークコイルは出力が０．５ｋＷ〜
５ｋＷの場合に５０ｇ〜１ｋｇにもなり、発熱量も大き
くなるので、これらをケースの底板に取付けることがス
イッチング電源の高温化を防ぎ、振動に強い構造を得る
上での効果が大きい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は車載用として構成さ
れた本発明によるスイッチング電源の一実施の形態を示
すもので、図１はケースの分解斜視図、図２は部品取付
構造を示す断面図、図３（Ａ）、（Ｂ）はスイッチング
素子や整流素子等の取付構造を示す断面図である。

【００１２】図１ないし図３において、１はアルミニウ
ム合金の鋳物でなるケースであり、底板２と、該底板２
より立上った側板３を有している。底板２の周囲は側板
３より外側に突出してフランジ４を形成し、フランジ４
に取付孔５が設けられ、ねじ６を該取付孔５に挿通して
電源取付部材７のねじ孔８にねじ込むことにより、ケー
ス１が電源取付部材７に取付けられる。なお、本例のケ
ース１は、長さ約３５ｃｍ、幅約２０ｃｍ、高さ約５ｃ
ｍ、底板２の厚み約１０ｍｍ、側板３の厚み約５ｍｍで
あり、入力ＤＣ２８０Ｖ、出力ＤＣ１２Ｖ、定格出力電
力１ｋＷのものである。

【００１３】この例においては、ケース１の開口部を閉
塞する蓋体９を有し、該蓋体９を側板３の上面のねじ孔
１０にねじ込むねじ１１によってねじ止めすることによ
り、略密閉構造のスイッチング電源が構成可能である。

【００１４】スイッチング電源は、トランスと、該トラ
ンスに供給される電力を断続するスイッチング素子と、
前記トランスから出力される電力を整流する整流素子
と、その整流出力を平滑するチョークコイル等の発熱部
品を備える。スイッチング素子は例えばＭＯＳＦＥＴで
構成され、大電流に対応するための並列接続された複数
の素子でなっている。前記トランス、チョークコイルも
同様に大電流に対応するために太めの線材で構成され、
ともにフェライトコアと組み合わされ、重量部品となっ
ている。

【００１５】この例ではこれら全ての発熱部品が必要に
応じて絶縁シート等の絶縁材を介在させてケース１の底
板２に取付けられている。図２はスイッチング電源を構
成する前記トランス１２とチョークコイル１３の取付状
態を示している。これらトランス１２、チョークコイル
１３のいずれも取付金具１４、１５を用い、絶縁材１
６、１７を底板２との間に介在させ、底板２に設けられ
た袋タップ（めくらねじ孔）１８、１９にねじ込むねじ
２０、２１によって取付金具１４、１５を固定すること
により、これらのトランス１２およびチョークコイル１
３が底板２に取付けられる。

【００１６】底板２のこれらの部品の取付部は、盛上り
部２３、２４として構成され、その部品取付面は平坦化
されている。このため、平坦面にトランス１２およびチ
ョークコイル１３を密着させて取付けることにより、こ
れらの発熱は効率良く底板２に伝達され、ケース１を介
して放熱される。また、盛上り部２３、２４の上面を平
坦にする加工は、盛上り部２３、２４のみ行えば良いの
で、加工が効率良く行え、加工が容易となるので、加工
精度を高く維持するのも容易である。このため、コスト
を低く抑えられる。

【００１７】なお、袋タップ１８、１９を用いると、底
板２は密閉構造とすることができるので、電源の密閉度
を向上させることができ、また、底板２の外面を、別の
装置や熱交換器における電源取付部材７に取付ける場
合、全面を電源取付部材７に密着して取付けられ、電源
取付部材７への放熱が良好に行われるという効果もあ
る。

【００１８】図３（Ａ）の取付構造は、底板２に絶縁材
２５を固定し、該絶縁材２５上に導電材２６を固定し、
該導電材２６にねじ２７を固定し、該導電材２６上にス
イッチング電源を構成するスイッチング素子や整流素子
等の発熱部品２９を載せ、発熱部品２９を、前記導電材
２６と、前記ねじ２７に螺合するナット３０によって発
熱部品２９を締め付け固定する構造としたものである。
３１は底板２上の空中に浮かせて固定した導電材であ
り、電気的接続手段となるものである。

【００１９】また、図３（Ｂ）の取付構造は、前記絶縁
材２５上に固定した導電材２６ａ、２６ｂ上に前記発熱
部品２９を載せ、発熱部品２９を貫通するねじ３２を底
板２の袋タップ３４にねじ込むことにより、発熱部品２
９を固定したものである。

【００２０】図３（Ａ）、（Ｂ）のいずれの場合も、前
記図２の例と同様に、発熱部品２９の熱を効率よく底板
２に伝達することができ、プリント基板に取付ける場合
に比較して取付強度も高くなり、振動に強い取付構造が
実現できる。

【００２１】また、上記実施例においては、底板２と側
板３とを一体に構成したが、別体に構成して一体化する
こともできる。また、発熱部品の一部を底板２に取付
け、その他の発熱部品を側板３に取付けることも可能で
あり、発熱程度の少ない電子部品や小さい電子部品は、
底板２に取付けるプリント基板（図示せず）に搭載して
設けることができる。

【００２２】また、電力ラインを棒体で構成し、必要に
応じてそのラインに絶縁を施し、底板２や側板３に取付
けることもできる。

【００２３】また、図４に示すように、例えばケース１
の外面に放熱フィン３５等の凹凸を設けて放熱効果がさ
らに高まるようにように構成してもよい。この場合、放
熱フィン３５付きの側板３と底板２とを別体に構成する
際、アルミニウムの押出成形でケース１を構成すること
ができ、製造コストの低減が期待できる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１によれば、金属製底板と、該底
板より立上がった金属製側板とを有するケースの前記底
板に、前記発熱部品の少なくとも一部を底板に熱的に結
合して取付けたので、放熱のための専用部品を要せず、
発熱部品の熱をケースに伝達できる。このため、部品の
実装密度が高まり、小型で放熱効率の優れた大容量のス
イッチング電源が提供できる。また、発熱部品を、プリ
ント基板を介せず、金属製ケースの底板に熱的に結合し
て取付けたことにより、振動時における大型重量部品の
慣性による電気接続部の剥離やプリント基板の破壊等の
問題を生じることがなく、振動に強いスイッチング電源
が提供できる。

【００２５】請求項２によれば、請求項１において、前
記底板は盛上り部を有し、該盛上り部の上面が平坦化さ
れ、該平坦面に前記発熱部品が取付けられているので、
底板の発熱部品取付部は予め盛上り部として形成してお
き、その盛上り部のみを平坦に加工することにより、発
熱部品の取付面が盛上り部に密着するので放熱効率が上
がる。また、このように盛上り部のみを平坦化すれば、
加工作業も少ない面積となるので工作時間も短くてす
み、コスト低減ができ、精度も高く維持しやすい。

【００２６】請求項３によれば、請求項１または２にお
いて、前記発熱部品のうち、発熱量も大きく、重さも重
い前記トランスとチョークコイルをケースの底板に取付
けることにより、スイッチング電源の高温化を防ぎ、振
動に強い構造を得る上で大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスイッチング電源の一実施の形態
におけるケースを示分解斜視図である。

【図２】本実施の形態のトランスおよびチョークコイル
の取付構造を示す断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明におけるスイッチング
素子や整流素子等の取付構造の一実施の形態を示す断面
図である。

【図４】本発明によるスイッチング電源の他の実施の形
態におけるケースを示分解斜視図である。

【符号の説明】

１：ケース、２：底板、３：側板、４：フランジ、７：
電源取付部材、９：蓋体、１２：トランス、１３：チョ
ークコイル、１４、１５：取付金具、１６、１７：絶縁
材、１８、１９：袋タップ、２３、２４：盛上り部、２
５：絶縁材、２６、２６ａ、２６ｂ：導電材、２９：発
熱部品、３０：ナット、３１：導電材、３２：ねじ、３
４：袋タップ、３５：放熱フィン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、トランスと、該トランスに供
   給される電力を断続するスイッチング素子と、前記トラ
   ンスから出力される電力を整流する整流素子と、その整
   流出力を平滑するチョークコイル等の発熱部品を備えた
   スイッチング電源であって、 金属製底板と、該底板より立上がった金属製側板とを有
   するケースの前記底板に、前記発熱部品の少なくとも一
   部が底板に熱的に結合して取付けられていることを特徴
   とするスイッチング電源。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記底板は盛上り部を有し、該盛上り部の上面が平坦化
   され、該平坦面に前記発熱部品が取付けられていること
   を特徴とするスイッチング電源。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記発熱部品のうち、前記トランスとチョークコイルが
   底板に取付けられていることを特徴とするスイッチング
   電源。