KR102581963B1 - 전자 부품, 전원 장치 및 차량 - Google Patents

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Abstract

도전성 금속에 의해 구성되는 베이스와, 정류 회로가 실장되는 회로 기판에 접속되는 제1 단자부와, 상기 정류 회로에 의해 정류된 직류 전류를 출력하는 제2 단자부를 가지는 코일부를 갖는 전자 부품이다.

Description

전자 부품, 전원 장치 및 차량
본 개시는 전자 부품, 전원 장치 및 차량에 관한 것이다.
종래부터, 전자기기에 사용되는 전원 유닛에 관한 각종의 제안이 행해져 있다. 전원 유닛의 일례로서, 하기 특허문헌 1에는, 트랜스(transformer)를 갖는 절연형 DC(Direct Current)-DC 컨버터가 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개 제2011-50160호 공보
이러한 분야에서는, 예를 들면 전원 유닛 내에서의 전자 부품으로부터의 출력에 로스(손실)가 발생하는 것을 억제하고, 전원의 효율이 저하되는 것을 억제하는 것이 요망되고 있다.
따라서, 본 개시는 전원의 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있는 전자 부품, 전원 장치 및 차량을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 개시는, 예를 들면,
도전성 금속에 의해 구성되는 베이스와, 정류 회로가 실장되는 회로 기판에 접속되는 제1 단자부와, 정류 회로에 의해 정류된 직류 전류를 출력하는 제2 단자부를 가지는 코일부를 갖는 전자 부품이다.
본 개시는, 예를 들면,
적어도 2차측의 코일부를 갖는 전자 부품과, 정류 회로가 실장되는 제1 기판과, 전자 부품이 탑재되는 제2 기판을 가지며,
코일부는, 도전성 금속에 의해 구성되는 베이스와, 제1 기판에 접속되는 제1 단자부와, 정류 회로에 의해 정류된 직류 전류를 출력하며 제2 기판에 접속되는 제2 단자부를 가지는 전원 장치이다.
본 개시는 상술한 전원 장치를 갖는 차량이어도 된다.
본 개시의 적어도 실시형태에 의하면, 전원의 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니며, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과이어도 된다. 또한, 예시된 효과에 의해 본 개시의 내용이 한정되어 해석되는 것은 아니다.
도 1은 일반적인 트랜스의 회로를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 전원 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 트랜스에 있어서의, 코어, 1차측 코일 및 2차측 코일의 배치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 2차측 코일의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 다른 2차측 코일의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 2차측 코일의 전체적인 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 트랜스의 회로 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 트랜스의 동작예를 설명함에 있어 참조하는 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시형태에 관련되는 트랜스의 동작예를 설명함에 있어 참조하는 도면이다.
도 10은 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 개시의 실시형태 등에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
<1. 일 실시형태>
<2. 변형예>
<3. 응용예>
이하에 설명하는 실시형태 등은 본 개시의 바람직한 구체예이며, 본 개시의 내용이 이들 실시형태 등에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 설명에서는, 도시하는 방향 등을 기준으로 하여 상하 좌우 등의 방향을 규정하는 표현을 사용하는 경우가 있지만, 이는 본 개시의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 개시의 내용이 해당 방향으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 이해를 용이하게 하기 위해, 각 부재의 도시하는 방향을 적절히 변경하거나, 도시하는 크기를 적절히 변경하는 경우가 있다.
[일반적인 트랜스에 대해]
본 개시의 일 실시형태에서는, 전자 부품의 일례로서 절연형의 트랜스(변압기) 및 해당 트랜스가 적용된 전원 장치를 들어 설명한다. 여기서, 일 실시형태의 이해를 용이하게 하기 위해, 일반적인 트랜스에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 트랜스(트랜스(1))의 회로도(결선도)이다. 트랜스(1)의 일차측에는 변환 회로(2)가 마련되어 있다. 변환 회로(2)는, 변환 회로(2)에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 해당 교류 전압을 1차측 코일(3)에 출력한다. 1차측 코일(3)에 교류 전압이 인가됨으로써, 트랜스(1)의 2차측 코일(4)에 교류 전압이 발생하고, 이것에 의한 교류 전류가 흐른다. 2차측 코일(4)에서 발생한 교류 전류는, 동기 정류(SR(Synchronous Rectifier)) 회로(5)에 의해 직류 전류로 변환된다. 동기 정류 회로(5)는, 상보적, 즉, 교대로 온/오프하는 스위칭 소자(예를 들면, FET(Field effect transistor)(5A, 5B))와, 정류 콘덴서(5C)를 가지고 있다. 동기 정류 회로(5)로부터의 출력인 직류 전류가 부하에 대하여 흐른다. 변환 회로(2) 및 동기 정류 회로(5)의 방식(푸시풀 방식(push-pull method), 풀 브리지 방식(full-bridge method) 등)은 공지된 것을 적용할 수 있다.
그런데, 동기 정류 회로(5)가 실장되는 기판 상에는, 예를 들면 동박을 사용한 패턴이 형성되어 있다. 최근에, 회로의 미세화가 진행하는 등의 이유에 의해, 패턴을 구성하는 동박의 두께를 두껍게 하는 것이 곤란하게 되고 있다. 이 때문에, 패턴에 있어서의 저항값이 높아져서, 직류 전류를 흘리면 패턴의 자기 발열에 의한 기판의 열화나 기판의 소손이 생길 우려가 있다. 또한, 패턴에 있어서의 저항값이 높아짐으로써 출력의 로스가 발생하고, 효율의 저하를 초래해 버린다.
이에, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 프린트 기판과는 다른 도체에 대전류를 흘림으로써, 프린트 기판을 발열로부터 지키도록 하고 있다. 그러나, 이 기술에서는, 도체를 별도 준비해야만 하고, 부품 수나 비용의 증가로 이어져 버린다. 또한, 도체를 추가하고 있는 장소는 직류가 아니라 교류의 전류가 흐르는 장소로 되어 있다. 통상, 교류의 장소에서 전류를 흘리면, 도체에 대해 표피 효과라고 불리는 현상이 발생한다. 표피 효과란, 도체 표면에 전류가 집중해서 흐르고, 도체의 중심 부분에서는 전류가 흐르기 어려워지는 현상이다. 즉, 도체에 교류를 흘리면 표피 효과에 의한 로스가 발생해 버린다. 나아가, 도체를 추가하기 위해, 교류의 전류 루프가 길어지고, 그 만큼 로스가 커져 버릴 우려도 있다. 이상의 점을 감안하여 이루어진 본 개시의 일 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
<1. 일 실시형태>
[전원 장치의 구성예]
도 2는 일 실시형태에 관련되는 전원 장치(전원 장치(10))의 구성예를 나타내고 있다. 일 실시형태에서는, 전원 장치(10)로서, 절연형의 스위칭 전원 장치를 예로 하여 설명한다. 또한, 도 2에 의해 나타낸 구성예는, 전원 장치(10)의 일부의 구성예이며, 전원 장치(10)가 도시된 구성 이외의 구성을 가지고 있어도 된다.
전원 장치(10)는, 예를 들면, 트랜스(20)와, 정류 회로가 실장되는 제1 기판(30)과, 트랜스(20)가 탑재되는 제2 기판(40)을 가지고 있다. 트랜스(20)는 커버부(21)를 가지고 있다. 커버부(21)는, 상방이 개방된 상자 형상을 가지고 있다. 커버부(21)의 하나의 측면(21A)에는 개구부(21B)가 형성되어 있고, 개구부(21B)를 통하여, 트랜스(20)의 2차측 코일의 단자부가, 커버부(21)의 외부로 도출되어 있다.
트랜스(20)가 박판 형상의 제2 기판(40)에 탑재되어 있다. 예를 들면, 커버부(21)의 저면의 4개의 코너에 마련된 다리 부분이 제2 기판(40)과 계합하고 있다. 또한, 트랜스(20)의 적절한 위치가 제2 기판(40)에 납땜된다. 납땜의 방식은, 소위 플로우 방식(flow method) 등의 공지된 방식이어도 되고, 사람의 손으로 행해도 되고 임의의 방식을 적용할 수 있다.
제1 기판(30)은, 길이 방향의 길이가, 커버부(21)의 길이 방향의 길이와 동일한 정도인 주면을 가지고 있다. 예를 들면, 일방의 주면이 표면(30A)이며, 타방의 주면이 이면(30B)이다. 제1 기판(30)은 제2 기판(40)보다 작은 박판 형상의 것이다.
제1 기판(30)은 제2 기판(40)에 의해 지지되어 있다. 예를 들면, 제1 기판(30)에 마련된 돌출부가 제2 기판(40)에 마련된 구멍부에 계합됨으로써, 제1 기판(30)이 제2 기판(40)에 의해 지지된다. 본 실시형태에서는, 제2 기판(40)에 의해, 제1 기판(30)이 트랜스(20)와 근접한 위치에서 지지되어 있다. 구체적으로는, 제1 기판(30)이 제2 기판(40)과 직교하는 방향으로 세워 설치되도록, 또한 트랜스(20)의 커버부(21)의 측면(21A)과 제1 기판(30)의 표면(30A)이 소정의 대향 간극을 갖고서 대향하도록 하여, 제1 기판(30)이 제2 기판(40)에 의해 지지되어 있다. 대향 간극의 폭은, 예를 들면, 1cm 내지 5cm이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 제1 기판(30)에는 정류 회로가 실장되어 있다. 본 실시형태에서는, 후술하는 2개의 코일부의 각각에 대응하도록, 제1 기판(30)의 양쪽 주면에 1개씩의 정류 회로(50) 및 정류 회로(60)가 실장되어 있다. 또한, 도 2에서는, 예를 들면 정류 회로(60)를 구성하는 정류 FET나 정류 콘덴서 등의 소자(도시하는 예에서는, 동일한 소자가 병렬로 마련되어 있음)가 사각형의 것으로 모식적으로 나타나 있다. 또한, 정류 회로(50, 60)의 패턴의 도시는 적절히 생략하고 있다.
개구부(21B)로부터 도출된 2차측 코일의 제1 단자부가, 제1 기판(30)에 접속된다. 또한, 개구부(21B)로부터 도출된 2차측 코일의 제2 단자부가, 제2 기판(40)에 접속된다. 일부의 제1 단자부가 정류 회로(50)에 접속되고, 다른 제1 단자부가 정류 회로(60)에 접속되어 있다. 또한, 제1 단자부 및 제2 단자부에 대해서는 후술한다.
[트랜스의 구성예]
다음으로, 일 실시형태에 관련되는 트랜스(20)에 대해 상세하게 설명한다. 트랜스(20)의 커버부(21) 내에는, 코어(22), 1차측 코일(23), 2차측 코일(24) 등이 수납되어 있다. 이들 구성이 절연 테이프 등을 이용하여 일체화되어 있다. 커버부(21)는 코어(22)를 절연하기 위한 것이다.
코어(22)는, 예를 들면 코어(22A), 코어(22B)와 상하로 분할되어 있고, 도 2에서는, 상측의 코어(22A)가 나타나 있다. 코어(22)의 재료로서는, 페라이트 등의 자성체를 이용할 수 있다. 트랜스(20)의 용도에 따라 코어의 재료를 페라이트로부터 하이라이트 재료, 배향 재료, 아몰퍼스 재료 등의 규소 함유 재료로 대신하는 것도 가능하고, 코어의 재료로서 퍼멀로이(permalloy) 등도 사용 가능하다. 코어의 형상은, E형 코어 등, 임의의 형상을 적용할 수 있다.
1차측(Primary) 코일(23)은, 소정의 턴수로 감긴 리츠선(litz wire), 연선 등의 절연 피복선 등으로 이루어진다. 1차측 코일은, 예를 들면, 열융착에 의해 형성된 3층을 갖는 절연 피복선이다. 1차측 코일의 단부(감음 시작부 및 감음 종료부)가 노출되어 있고, 그들이 적절한 개소에 접속된다. 본 실시형태에 있어서의 1차측 코일로서, 예를 들면, 턴수가 8턴인 2개의 코일(1차측 코일(23A, 23B))이 이용되고 있다.
2차측(Secondary) 코일로서, 본 실시형태에서는, 2개의 2차측 코일(코일부)(24A, 24B)이 이용되고 있다.
도 3은 코어(22), 1차측 코일(23) 및 2차측 코일(24)의 배치예를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 코어(22A, 22B)의 사이에, 2차측 코일(24A)과 2차측 코일(24B)이 배치되어 있다. 2차측 코일(24A, 24B)의 사이에, 1차측 코일(23A), 1차측 코일(23B)이 상방으로부터 하방을 향하여 순차적으로 배치되어 있다. 또한, 1차측 코일과 2차측 코일의 사이에는 스페이서가 배치되지만, 도 3에서는 그의 도시를 생략하고 있다.
[코일부에 대해]
다음으로, 2차측 코일(24A) 및 2차측 코일(24B)에 대해 설명한다. 도 4는 2차측 코일(24A)의 외관 예를 나타내고 있다. 2차측 코일(24A)은 베이스(201)와, 제1 단자부(202A, 202B)와, 제2 단자부(203)를 가지고 있다. 2차측 코일(24A)은, 예를 들면, 펀칭 가공 등에 의해 소정의 형상으로 가공된 1장의 금속판을 적절히 절곡함으로써 형성된다. 즉, 본 실시형태에 관련되는 2차측 코일(24A)은, 베이스(201), 제1 단자부(202A, 202B) 및 제2 단자부(203)가 연속적으로 형성된 것이다. 금속판으로서는, 터프 피치동(Tough pitch copper) 등을 이용할 수 있다.
베이스(201)는, 예를 들면, 상술한 도전성 금속판이 코일 스프링과 같이 소정의 턴수로 감긴 것이다. 본 실시형태에 있어서의 베이스(201)는, 금속판이 2턴 감긴 것이지만, 턴수에 대해서는 적절히 변경 가능하며, 1턴이어도 되고 3턴 이상이어도 된다. 금속판을 2턴 감음으로써 생기는, 베이스(201)의 상측 및 하측과의 사이의 스페이스(SP1)에 1차측 코일(23A)이 배치된다.
베이스(201)의 양단에, 제1 단자부(202A, 202B)가 각각 마련되어 있다. 그리고, 일방의 제1 단자부, 예를 들면, 제1 단자부(202B)의 근방에 제2 단자부(203)가 마련되어 있다. 제2 단자부(203)는, 예를 들면, 베이스(201), 제1 단자부(202A, 202B)의 연장 방향(연장 평면)에 대략 직교하는 사각형 형상의 단자이다.
제1 단자부(202A, 202B)는 제1 기판(30)에 접속된다. 예를 들면, 제1 단자부(202A, 202B)는, 제1 기판(30)에 실장되는 정류 회로(50)에 접속되어 있는 패턴에 대하여 납땜 등 된다. 한편, 제2 단자부(203)는, 예를 들면 정류 회로(50)에 의해 정류된 직류 전류를 출력하는 것이며, 제2 기판(40)에 대하여 접속된다(도 2참조).
도 5는 2차측 코일(24B)의 외관 예를 나타내고 있다. 2차측 코일(24B)의 형상은, 제2 단자부가 마련되는 위치가, 2차측 코일(24A)에 있어서의 제2 단자부(203)가 마련되는 위치에 대하여 대칭으로 되는 것 외에는, 2차측 코일(24A)과 거의 같은 형상으로 되어 있다.
2차측 코일(24B)은 베이스(211)와, 제1 단자부(212A, 212B)와, 제2 단자부(213)를 가지고 있다. 2차측 코일(24B)은, 예를 들면, 펀칭 가공 등에 의해 소정의 형상으로 가공된 1장의 금속판을 적절히 절곡함으로써 형성된다. 즉, 본 실시형태에 관련되는 2차측 코일(24B)은, 베이스(211), 제1 단자부(212A, 212B) 및 제2 단자부(213)가 연속적으로 형성된 것이다. 금속판으로서는, 터프 피치동 등을 이용할 수 있다.
베이스(211)는, 예를 들면, 상술한 도전성 금속판이 코일 스프링과 같이 소정의 턴수로 감긴 것이다. 본 실시형태에 있어서의 베이스(211)는, 금속판이 2턴 감긴 것이지만, 턴수에 대해서는 적절히 변경 가능하며, 1턴이어도 되고 3턴 이상이어도 된다. 금속판을 2턴 감음으로써 생기는, 베이스(211)의 상측 및 하측과의 사이의 스페이스(SP2)에 1차측 코일(23B)이 배치된다.
베이스(211)의 양단에, 제1 단자부(212A, 212B)가 각각 마련되어 있다. 그리고, 일방의 제1 단자부, 예를 들면, 제1 단자부(212B)의 근방에 제2 단자부(213)가 마련되어 있다. 제2 단자부(213)는, 베이스(211), 제1 단자부(212A, 212B)의 연장 방향(연장 평면)에 대략 직교하는 사각형 형상의 단자이다.
제1 단자부(212A, 212B)는 제1 기판(30)에 접속된다. 예를 들면, 제1 단자부(212A, 212B)는, 제1 기판(30)에 실장되는 정류 회로(60)에 접속되어 있는 패턴에 대하여 납땜 등 된다. 한편, 제2 단자부(213)는, 예를 들면 정류 회로(60)에 의해 정류된 직류 전류를 출력하는 것이며, 제2 기판(40)에 대하여 접속된다(도 2참조).
도 6에 나타내는 바와 같이, 2차측 코일(24A, 24B)이 적층하도록 배치된다. 이와 같이, 본 실시형태에 관련되는 2차측 코일(24)은, 적층하도록 배치된 2차측 코일(24A, 24B)에 의해 구성되어 있다.
[트랜스의 동작예]
다음으로, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 트랜스(20)의 동작예(전류의 흐름)에 대해 설명한다. 도 7은 트랜스(20)의 회로 구성예에 대응하는 회로도이다. 도 8, 도 9는, 트랜스(20)의 전류의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해서, 도 7 내지 도 9에서는, 대응하는 단자부의 개소를 (1) 등에 의해 나타내고 있다. 또한, 도 7의 회로도에서는, 1개의 정류 콘덴서만이 나타나 있지만, 본 실시형태에서는, 정류 회로(50), 정류 회로(60)의 각각에 정류 콘덴서가 마련되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 정류 회로(50)가 갖는 FET 및 정류 콘덴서를 FET(51) 및 정류 콘덴서(52)라고 칭하고, 정류 회로(60)가 갖는 FET 및 정류 콘덴서를 FET(61) 및 정류 콘덴서(62)라고 칭한다.
도 7의 회로도에 나타내는 바와 같이, 트랜스(20)의 회로에서는, 참조 부호 AA의 개소에 마련되는 제1 기판(30)에 있어서의 직류 전류 출력용의 결선을 삭제하고, 제1 기판(30)에 있어서의 출력의 로스를 경감한다.
도 7에서는, 정류 회로(50)가 갖는 FET(51)가 온으로 된 경우의 정류전의 교류 전류의 흐름이 DI1에 의해 개략적으로 나타나 있다. 또한, 정류 회로(60)가 갖는 FET(61)가 온으로 된 경우의 정류전의 교류 전류의 흐름이 DI2에 의해 개략적으로 나타나 있다.
1차측의 변환 회로(2A)는, 변환 회로(2A)에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 해당 교류 전압을 1차측 코일(23A, 23B)에 출력한다. 1차측 코일(23A, 23B)에 교류 전압이 인가됨으로써, 트랜스(20)의 2차측에 교류 전압이 발생하고, 이에 의한 교류 전류가 흐른다. 1차측의 전류의 방향의 변화에 따라, FET(51) 및 FET(61)가 상보적, 즉 교대로 온/오프함으로써, 2차측에 흐르는 전류를 정류한다. 또한, FET(51, 61)는, 도시하지 않는 제어 장치로부터의 제어 신호에 따라 온/오프한다.
FET(51)가 온으로 된 경우에는, 2차측 코일(24A)에 교류 전류가 흐른다. 교류 전류는 제1 단자부(202B)((1)로 나타내는 개소)로부터 기판(30)의 주면(30A) 측에 형성된 정류 회로(50)에 흐른다. 도 8에서는, 교류 전류의 흐름이 점선의 화살표에 의해 모식적으로 나타나 있다. 교류 전류 DI1은 정류 회로(50)의 정류 콘덴서(52)로부터, FET(51), 제1 단자부(202A)((2)로 나타내는 개소)를 통하여 베이스(201), 즉 2차측 코일(24A)의 금속 도체를 흘러, 제1 단자부(202B)((3)으로 나타내는 개소)를 흐른다.
FET(61)가 온으로 된 경우에는, 2차측 코일(24B)에 교류 전류가 흐른다. 교류 전류는 제1 단자부(212B)((4)로 나타내는 개소)로부터 기판(30)의 주면(30B) 측에 형성된 정류 회로(60)에 흐른다. 도 9에서는, 교류 전류의 흐름이 점선의 화살표에 의해 모식적으로 나타나 있다. 교류 전류 DI2는 정류 회로(60)의 정류 콘덴서(62)로부터, FET(61), 제1 단자부(212A)((5)로 나타내는 개소)를 통하여 베이스(211), 즉 2차측 코일(24B)의 금속 도체를 흘러, 제1 단자부(212B)((6)으로 나타내는 개소)를 흐른다. 직류 전류는, 제2 단자부(203, 213)로부터 출력되어, 부하에 대하여 공급된다.
[일 실시형태에 의해 얻을 수 있는 효과의 예]
본 개시의 일 실시형태에 의하면, 예를 들면, 다음의 효과가 얻어진다.
트랜스(20)의 2차측 코일에 제2 단자부를 마련함으로써, 임의의 개소(기판)에 직류 전류를 출력시키는 것이 가능해진다. 또한, 2차측 코일 자체를 직류 전류가 흐르는 경로로 하고 있으므로, 직류 전류를 임의의 개소에 출력시키기 위한 부품을 추가할 필요가 없다. 따라서, 부품 수의 증가나 이에 따른 비용의 증가, 제조성의 저하 등을 방지할 수 있다.
또한, 제1 기판(30)에 흐르는 직류 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 제1 기판(30)의 발열에 의한 열화나 소손을 막을 수 있다. 또한, 제1 기판(30)에 있어서의 발열이 감소함으로써, 스위칭 소자의 발열을 억제할 수 있음과 함께, 전원의 효율 개선을 도모할 수 있다. 또한, 발열이 회로 소자에 주는 악영향을 억제할 수 있다.
또한, 동기 정류 회로가 실장되는 기판(제1 기판(30))과 메인이 되는 기판(제2 기판(40))을 분리하고, 제1 기판(30)을 트랜스(20)의 근방에 배치함으로써, 트랜스(20)의 근처에서 정류하는 것이 가능해진다. 즉, 교류가 흐르는 경로(교류 루프)를 짧게 할 수 있으므로 로스의 발생을 억제할 수 있고, 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 동기 정류 회로가 실장되는 기판(제1 기판(30))과 메인이 되는 기판(제2 기판(40))을 분리함으로써, 트랜스(20)의 제1 단자부를 제2 기판(40)까지 연장할 필요가 없어지고, 로스의 발생을 억제할 수 있어 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전원 장치의 회로 구성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 코일부의 수에 대응한 정류 회로를 마련함으로써, 각 코일부에 있어서의 전류 경로를 분리할 수 있다. 따라서, 최단 거리에서의 전류 루프에 의한 회로 접속이 가능해지고, 로스의 발생을 억제할 수 있다.
<2. 변형예>
이상, 본 개시의 일 실시형태에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 개시의 내용은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 기술적 사상에 기초하는 각종의 변형이 가능하다.
상술한 일 실시형태에 있어서, 2차측의 코일(24A)의 제1 단자부(202A, 202B) 및 제2 단자부(203)를 제외한 베이스(201)의 개소에, 수지 등에 의한 몰드가 행해져 있어도 된다. 또한, 베이스(201)에 대하여, 산화 방지를 위해 주석 도금을 도포하는 등의 표면 처리가 행해져도 된다. 2차측 코일(24B)에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 일 실시형태에서는, 2차측 코일(24A)의 제2 단자부(203)가 베이스(201) 등과 연속적으로 형성되어 있는 예에 대해 설명했지만, 제2 단자부(203)가 베이스(201) 등과 별개로 되고, 땜납, 나사 등을 통하여 일체화되어 있어도 된다. 단, 일체화하기 위한 장치가 필요하므로, 2차측 코일(24A)의 제2 단자부(203)가 베이스(201) 등과 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 2차측 코일(24B)에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 일 실시형태에 있어서, 제1 기판(30)이 없어도 되고, 제2 기판(40)에 정류 회로가 실장되어 있어도 된다. 이러한 구성으로 있어서도 일 실시형태에서 설명한 코일부를 이용함으로써, 실장 회로의 레이아웃에 대응한 직류 전류의 출력이 가능해진다.
상술한 실시형태에서 예를 든 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은 어디까지나 예에 지나지 않고, 필요에 따라 이것과 다른 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등을 이용해도 된다. 예를 들면, 1차측 코일, 2차측 코일의 배치는 적절히 변경 가능하다. 또한, 실시형태 및 변형예에서 설명한 사항은, 기술적인 모순이 생기지 않는 한 서로 조합시킬 수 있다.
또한, 본 개시는 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
도전성 금속에 의해 구성되는 베이스와, 정류 회로가 실장되는 회로 기판에 접속되는 제1 단자부와, 상기 정류 회로에 의해 정류된 직류 전류를 출력하는 제2 단자부를 가지는 코일부를 갖는, 전자 부품.
(2)
상기 베이스와, 상기 제1 단자부와, 상기 제2 단자부가 연속적으로 형성되어 있는, (1)에 기재된 전자 부품.
(3)
상기 베이스의 양단에 상기 제1 단자부가 마련되고, 일방의 상기 제1 단자부의 근방에 상기 제2 단자부가 마련되어 있는, (1) 또는 (2)에 기재된 전자 부품.
(4)
상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부가 대략 직교하는 방향으로 연장되는, (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 전자 부품.
(5)
상기 코일부가 2차측의 코일인, (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 전자 부품.
(6)
코어 및 1차측 코일을 갖는, (1) 내지 (5) 중 어느 것에 기재된 전자 부품.
(7)
적어도 2차측의 코일부를 갖는 전자 부품과, 정류 회로가 실장되는 제1 기판과, 상기 전자 부품이 탑재되는 제2 기판을 가지며,
상기 코일부는, 도전성 금속에 의해 구성되는 베이스와, 상기 제1 기판에 접속되는 제1 단자부와, 상기 정류 회로에 의해 정류된 직류 전류를 출력하고, 상기 제2 기판에 접속되는 제2 단자부를 갖는, 전원 장치.
(8)
상기 제2 기판에 의해, 상기 제1 기판이 상기 전자 부품과 근접한 위치에서 지지되어 있는, (7)에 기재된 전원 장치.
(9)
상기 제2 기판과 대략 직교하는 방향으로 상기 제1 기판이 지지되어 있는, (8)에 기재된 전원 장치.
(10)
상기 전자 부품은 복수의 상기 코일부를 가지며,
상기 제1 기판에는, 상기 복수의 코일부의 각각에 대응하는 정류 회로가 실장되어 있는, (7) 내지 (9) 중 어느 것에 기재된 전원 장치.
(11)
상기 전자 부품은 2개의 상기 코일부를 가지며,
상기 제1 기판의 표면 및 이면에는, 상기 2개의 코일부의 각각에 대응하는 정류 회로가 실장되어 있는, (10)에 기재된 전원 장치.
(12)
(7) 내지 (11) 중 어느 것에 기재된 전원 장치를 갖는 차량.
<3. 응용예>
「응용예로서의 주택에 있어서의 축전 시스템」
본 개시를 주택용 축전 시스템에 적용한 예에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다. 예를 들면, 주택(9001)용의 축전 시스템(9100)에 있어서는, 화력 발전(9002a), 원자력 발전(9002b), 수력 발전(9002c) 등의 집중형 전력 시스템(9002)으로부터 전력망(9009), 정보망(9012), 스마트 미터(smart meter)(9007), 파워 허브(9008) 등을 통하여, 전력이 축전 장치(9003)에 공급된다. 이와 함께, 가정 내 발전 장치(9004) 등의 독립 전원으로부터 전력이 축전 장치(9003)에 공급된다. 축전 장치(9003)에 공급된 전력이 축전된다. 축전 장치(9003)를 사용하여, 주택(9001)에 사용하는 전력이 급전된다. 주택(9001)에 한정되지 않고 빌딩에 관해서도 마찬가지의 축전 시스템을 사용할 수 있다.
주택(9001)에는, 발전 장치(9004), 전력 소비 장치(9005), 축전 장치(9003), 각 장치를 제어하는 제어 장치(9010), 스마트 미터(9007), 각종 정보를 취득하는 센서(9011)가 마련되어 있다. 각 장치는, 전력망(9009) 및 정보망(9012)에 의해 접속되어 있다. 발전 장치(9004)로서, 태양 전지, 연료 전지 등이 이용되고, 발전한 전력이 전력 소비 장치(9005) 및/또는 축전 장치(9003)에 공급된다. 전력 소비 장치(9005)는, 냉장고(9005a), 에어컨 장치(9005b), 텔레비전 수신기(9005c), 욕조(9005d) 등이다. 또한, 전력 소비 장치(9005)에는, 전동 차량(9006)이 포함된다. 전동 차량(9006)은 전기 자동차(9006a), 하이브리드 카(9006b), 전기 바이크(9006c)이다.
축전 장치(9003)에 대하여, 상술한 본 개시의 배터리 유닛이 적용된다. 축전 장치(9003)는 이차 전지 또는 커패시터로 구성되어 있다. 예를 들면, 리튬 이온 전지에 의해 구성되어 있다. 리튬 이온 전지는 정치(定置)형이어도, 전동 차량(9006)에서 사용되는 것이어도 된다. 스마트 미터(9007)는, 상용 전력의 사용량을 측정하고, 측정된 사용량을, 전력 회사에 송신하는 기능을 구비하고 있다. 전력망(9009)은, 직류 급전, 교류 급전, 비접촉 급전 중 어느 하나 또는 복수를 조합시켜도 된다.
각종의 센서(9011)는, 예를 들면 인간 감지 센서, 조도 센서, 물체 검지 센서, 소비 전력 센서, 진동 센서, 접촉 센서, 온도 센서, 적외선 센서 등이다. 각종 센서(9011)에 의해 취득된 정보는 제어 장치(9010)에 송신된다. 센서(9011)로부터의 정보에 의해, 기상의 상태, 사람의 상태 등이 파악되어서 전력 소비 장치(9005)를 자동적으로 제어하여 에너지 소비를 최소로 할 수 있다. 또한, 제어 장치(9010)는, 주택(9001)에 관한 정보를 인터넷을 통하여 외부의 전력 회사 등에 송신할 수 있다.
파워 허브(9008)에 의해, 전력선의 분기, 직류 교류 변환 등의 처리가 행해진다. 제어 장치(9010)와 접속되는 정보망(9012)의 통신 방식으로서는, UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: 비동기 시리얼 통신용 송수신 회로) 등의 통신 인터페이스를 사용하는 방법, Bluetooth(등록상표), ZigBee(등록상표), Wi-Fi(등록상표) 등의 무선 통신 규격에 의한 센서 네트워크를 이용하는 방법이 있다. Bluetooth(등록상표) 방식은, 멀티미디어 통신에 적용되어, 일대다 접속의 통신을 행할 수 있다. ZigBee(등록상표)는, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4의 물리층을 사용하는 것이다. IEEE802.15.4는, PAN(Personal Area Network) 또는 W(Wireless) PAN이라고 불리는 단거리 무선 네트워크 규격의 명칭이다.
제어 장치(9010)는 외부의 서버(9013)와 접속되어 있다. 이 서버(9013)는 주택(9001), 전력 회사, 서비스 프로바이더 중 어느 하나에 의해 관리되고 있어도 된다. 서버(9013)가 송수신하는 정보는, 예를 들면, 소비 전력 정보, 생활 패턴 정보, 전력 요금, 날씨 정보, 천재 정보, 전력 거래에 관한 정보이다. 이 정보는, 가정 내의 전력 소비 장치(예를 들면, 텔레비전 수신기)로부터 송수신되어도 되지만, 가정 밖의 장치(예를 들면, 휴대 전화기 등)로부터 송수신되어도 된다. 이 정보는, 표시 기능을 가지는 기기, 예를 들면, 텔레비전 수신기, 휴대 전화기, PDA(Personal Digital Assistants) 등에 표시되어도 된다.
각 부를 제어하는 제어 장치(9010)는 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등으로 구성되고, 이 예에서는, 축전 장치(9003)에 격납되어 있다. 제어 장치(9010)는 축전 장치(9003), 가정 내 발전 장치(9004), 전력 소비 장치(9005), 각종 센서(9011), 서버(9013)와 정보망(9012)에 의해 접속되며, 예를 들면, 상용 전력의 사용량과 발전량을 조정하는 기능을 가지고 있다. 또한, 그 밖에도, 전력 시장에서 전력 거래를 행하는 기능 등을 구비하고 있어도 된다.
이상과 같이, 전력이 화력(9002a), 원자력(9002b), 수력(9002c) 등의 집중형 전력 시스템(9002)뿐만 아니라, 가정 내 발전 장치(9004)(태양광 발전, 풍력 발전)의 발전 전력을 축전 장치(9003)에 축적할 수 있다. 따라서, 가정 내 발전 장치(9004)의 발전 전력이 변동해도, 외부로 송출하는 전력량을 일정하게 하거나, 또는 필요한 만큼 방전하는 제어를 행할 수 있다. 예를 들면, 태양광 발전에 의해 얻어진 전력을 축전 장치(9003)에 축적함과 함께, 야간에는 요금이 저렴한 심야 전력을 축전 장치(9003)에 축적하고, 낮의 요금이 비싼 시간대에 축전 장치(9003)에 의해 축전된 전력을 방전해서 이용하는 사용법도 가능하다.
또한, 이 예에서는, 제어 장치(9010)가 축전 장치(9003) 내에 격납되는 예를 설명했지만, 스마트 미터(9007) 내에 격납되어도 되고, 단독으로 구성되어 있어도 된다. 게다가, 축전 시스템(9100)은, 집합 주택에 있어서의 복수의 가정을 대상으로 하여 이용되어도 되고, 복수의 단독 주택을 대상으로 하여 이용되어도 된다.
이상, 본 개시에 관련되는 기술이 적용될 수 있는 축전 시스템(9100)의 일례에 대해 설명했다. 본 개시에 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 중, 축전 장치(9003)에 바람직하게 적용될 수 있다.
「응용예로서의 차량에 있어서의 축전 시스템」
본 개시를 차량용 축전 시스템에 적용한 예에 대해, 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11에, 본 개시가 적용되는 시리즈 하이브리드 시스템을 채용하는 하이브리드 차량의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸다. 시리즈 하이브리드 시스템은 엔진에 의해 움직이는 발전기에 의해 발전된 전력, 또는 그것을 배터리에 일단 모아 둔 전력을 이용하여, 전력 구동력 변환 장치에 의해 주행하는 차이다.
이 하이브리드 차량(7200)에는, 엔진(7201), 발전기(7202), 전력 구동력 변환 장치(7203), 구동륜(7204a), 구동륜(7204b), 차륜(7205a), 차륜(7205b), 배터리(7208), 차량 제어 장치(7209), 각종 센서(7210), 충전구(7211)가 탑재되어 있다. 배터리(7208)에 대하여, 상술한 본 개시의 축전 장치가 적용된다.
하이브리드 차량(7200)은, 전력 구동력 변환 장치(7203)를 동력원으로 하여 주행한다. 전력 구동력 변환 장치(7203)의 일례는 모터이다. 배터리(7208)의 전력에 의해 전력 구동력 변환 장치(7203)가 작동하고, 이 전력 구동력 변환 장치(7203)의 회전력이 구동륜(7204a, 7204b)에 전달된다. 또한, 필요한 개소에 직류-교류(DC-AC) 또는 역변환(AC-DC 변환)을 이용함으로써, 전력 구동력 변환 장치(7203)가 교류 모터라도 직류 모터라도 적용 가능하다. 각종 센서(7210)는, 차량 제어 장치(7209)를 통하여 엔진 회전수를 제어하거나, 도시하지 않는 스로틀 밸브(throttle valve)의 개도(開度)(스로틀 개도)를 제어하거나 한다. 각종 센서(7210)에는 속도 센서, 가속도 센서, 엔진 회전수 센서 등이 포함된다.
엔진(7201)의 회전력은 발전기(7202)에 전달되고, 그 회전력에 의해 발전기(7202)에 의해 생성된 전력을 배터리(7208)에 축적하는 것이 가능하다.
도시하지 않는 제동 기구에 의해 하이브리드 차량이 감속하면, 그 감속시의 저항력이 전력 구동력 변환 장치(7203)에 회전력으로서 가해지고, 이 회전력에 의해 전력 구동력 변환 장치(7203)에 의해 생성된 회생 전력이 배터리(7208)에 축적된다.
배터리(7208)는, 하이브리드 차량의 외부의 전원에 접속됨으로써, 그 외부 전원으로부터 충전구(7211)를 입력구로서 전력 공급을 받고, 받은 전력을 축적하는 것도 가능하다.
도시하지 않지만, 이차 전지에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치를 구비하고 있어도 된다. 이러한 정보 처리 장치로서는, 예를 들면, 전지의 잔량에 관한 정보에 기초하여, 전지 잔량 표시를 행하는 정보 처리 장치 등이 있다.
또한, 이상은, 엔진에 의해 움직이는 발전기에 의해 발전된 전력, 또는 그것을 배터리에 일단 모아 둔 전력을 이용하여, 모터에 의해 주행하는 시리즈 하이브리드 차를 예로서 설명했다. 그러나, 엔진과 모터의 출력이 모두 구동원으로 하고, 엔진에 의해서만 주행, 모터에 의해서만 주행, 엔진과 모터 주행이라고 하는 3가지 방식을 적절히 전환하여 사용하는 패러렐 하이브리드 차(parallel hybrid car)에 대해서도 본 개시는 효율적으로 적용 가능하다. 또한, 엔진을 사용하지 않고 구동 모터에 의해서만 구동되어 주행하는 소위, 전동 차량에 대해서도 본 개시는 효율적으로 적용 가능하다.
이상, 본 개시에 관련되는 기술이 적용될 수 있는 하이브리드 차량(7200)의 일례에 대해 설명했다. 본 개시에 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 중 배터리(7208)에 바람직하게 적용될 수 있다.
10: 전원 장치
20: 트랜스
22A, 22B: 코어
23A, 23B: 1차측 코일
24A, 24B: 2차측 코일
201, 211: 베이스
202A, 202B, 212A, 212B: 제1 단자부
203, 213: 제2 단자부
30: 제1 기판
30A: 표면
30B: 이면
40: 제2 기판
50, 60: 정류 회로
7200: 하이브리드 차량

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 적어도 2차측의 제1 코일부 및 제2 코일부를 갖는 전자 부품과, 제1 정류 회로가 표면에 실장되고 제2 정류 회로가 이면에 실장되는 제1 기판과, 상기 전자 부품이 탑재되는 제2 기판을 가지며,
    상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부는 적층되도록 배치되어 있고,
    상기 제1 코일부는, 도전성 금속에 의해 구성되는 제1 베이스와, 상기 제1 기판의 상기 제1 정류 회로에 접속되는 제1 단자부와, 상기 제1 정류 회로에 의해 정류되어 상기 제1 베이스를 거쳐 흐르는 직류 전류를 출력하고, 상기 제2 기판에 접속되는 제2 단자부를 갖고,
    상기 제2 코일부는, 도전성 금속에 의해 구성되는 제2 베이스와, 상기 제1 기판의 상기 제2 정류 회로에 접속되는 제1 단자부와, 상기 제2 정류 회로에 의해 정류되어 상기 제2 베이스를 거쳐 흐르는 직류 전류를 출력하고, 상기 제2 기판에 접속되는 제2 단자부를 갖는, 전원 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 기판에 의해, 상기 제1 기판이 상기 전자 부품과 근접한 위치에서 지지되어 있는, 전원 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제2 기판과 직교하는 방향으로 상기 제1 기판이 지지되어 있는, 전원 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항 또는 제8항에 기재된 전원 장치를 갖는, 차량.
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