JP2016006848A - トランスモジュール及び受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性能を向上させたトランスモジュール、及び、それを備えた受電装置を提供する。【解決手段】高電圧部及び低電圧部を有し、プリント基板５の実装面に実装された複数のトランスと、実装面に対向するプリント基板５の裏面に設けられた放熱用導体パターン５１，５２とを備える。複数のトランスは、低電圧部が放熱用導体パターン５１，５２に接続されている。放熱用導体パターン５１，５２は、平面視で高電圧部の端子の実装用電極３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂとは重ならない位置に形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、複数のトランスで構成されるトランスモジュール、及び、それを備えた受電装置に関する。

送電装置から受電装置へワイヤレスで電力伝送を行うシステムとして、電界結合方式が知られている。この電界結合方式の電力伝送システムでは、送電装置のアクティブ電極から受電装置のアクティブ電極に電界を介して電力が伝送される。そして、電力伝送効率を高めるために、送電装置で昇圧した電圧を受電装置へ伝送し、受電装置で伝送された電圧を降圧する高電圧伝送が行われる。

特許文献１には、高電圧用の高周波トランスに関する発明が開示されている。この特許文献１に係る高周波トランスは、複数のトランスの２次巻線を並列接続できる構成としてある。この構成により、低電圧大電流の高周波電力を出力することができる。

特開２０１２−８００１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように低電圧大電流の電力を出力する場合、トランスが発熱し、それに伴う不具合が生じるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、放熱性能を向上させたトランスモジュール、及び、それを備えた受電装置を提供することにある。

本発明に係るトランスモジュールは、高電圧部及び低電圧部を有し、基板の第１主面に実装された複数のトランスと、前記第１主面に対向する前記基板の第２主面、前記基板の内層、又は、前記内層及び前記第２主面の両方に設けられた放熱用導体パターンと、を備え、前記複数のトランスは、前記低電圧部の端子が前記放熱用導体パターンに接続され、前記放熱用導体パターンは、平面視で前記高電圧部の端子の実装用電極とは重ならない位置に形成されている、ことを特徴とする。

この構成では、大電流が流れるトランスの低電圧部が放熱用導体パターンに接続されているため、トランスの低電圧部に大電流が流れることで発せられる熱を、放熱用導体パターンを介して放出することができる。これにより、大電流が流れることによるトランスの温度上昇を抑制でき、発熱による不具合を抑制できる。

また、高電圧部の端子の実装用電極と放熱用導体パターンとが重ならないため、高電圧部の端子と放熱用導体パターンとの間に形成される寄生容量を小さくできる。仮に大きい寄生容量が形成された場合、高電圧部と低電圧部とが、放熱用導体パターン及び寄生容量を介して接続されることになるので、トランスにおける電力損失が生じる。このため、形成される寄生容量を小さくすることで、トランスの電力損失を抑制できる。特に、電力伝送システムにおいて、伝送された高電圧を降圧するトランス部に、本発明に係るトランスモジュールを用いた場合、寄生容量による伝送損失を抑制できる。なお、低電圧部の端子と放熱用導体パターンについては、直接接続されているため、平面視で重なっても寄生容量による影響はない。

前記放熱用導体パターンは、平面視で前記複数のトランスの実装領域と重なる位置に設けられていることが好ましい。

この構成では、省スペース化が図れる。

前記低電圧部は第１端子及び第２端子を有し、前記放熱用導体パターンは、第１放熱用導体パターン及び第２放熱用導体パターンを有し、前記複数のトランスの前記低電圧部は、前記第１端子が前記第１放熱用導体パターンに接続され、前記第２端子が前記第２放熱用導体パターンに接続されることで、並列接続されていることが好ましい。

この構成では、放熱用導体パターンが配線パターンを兼ねることで、省スペース化が図れる。

本発明に係る受電装置は、本発明に係るトランスモジュールと、前記トランスモジュールが備える前記トランスの前記高電圧部側に接続され、外部装置の外部電極との間で電界結合する第１電極及び第２電極と、前記トランスモジュールが備える前記トランスの前記低電圧部側に接続された整流平滑回路と、を備え、前記トランスモジュールは、前記第１電極及び前記第２電極に誘起された電圧を降圧し、前記整流平滑回路は、前記トランスモジュールにより降圧された電圧を整流及び平滑することを特徴とする。

この構成によると、大電流が流れることによるトランスの温度上昇を抑制でき、トランスに接続されている整流平滑回路等の熱暴走を防止できる。また、高電圧部の端子の実装用電極と放熱用導体パターンとが重ならないため、高電圧部の端子と放熱用導体パターンとの間に寄生容量が形成されることを防止できる。これにより、寄生容量により、高電圧部と低電圧部との間に不要な経路が形成されることを防止できため、伝送損失を抑制できる。

本発明によれば、大電流が流れるトランスの低電圧部が放熱用導体パターンに接続されているため、トランスの低電圧部に大電流が流れることで発せられる熱を、放熱用導体パターンを介して放出することができる。これにより、大電流が流れることによるトランスの温度上昇を抑制でき、発熱による不具合を抑制できる。

実施形態に係る電力伝送システムの回路図 実施形態に係るトランスモジュールの一部の外観斜視図 トランスモジュールの裏面から視た図 （Ａ）は、図３のＡ−Ａ線における断面図、（Ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線における断面図 トランスモジュールを用いた場合の受電装置の温度変化を示す図 図５と対比するために、トランスモジュールを用いない場合の受電装置の温度変化を示す図 放熱用導体パターンの変形例を示す図 放熱用導体パターンの変形例を示す図 放熱用導体パターンをプリント基板５内部に形成した場合の、トランスモジュールの断面図

以下の実施形態では、本発明に係るトランスモジュールを、送電装置から受電装置へワイヤレスで電力を伝送する電力伝送システムの受電装置に用いた場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る電力伝送システム１００の回路図である。電力伝送システム１００は、送電装置１０１と受電装置２０１とを備えている。受電装置２０１は負荷回路ＲＬを備えている。この負荷回路ＲＬは充電回路及び二次電池を含む。なお、二次電池は受電装置２０１に対し着脱式であってもよい。そして、受電装置２０１は、その二次電池を備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ、デジタルカメラなどが挙げられる。送電装置１０１は、載置された受電装置２０１の二次電池を充電するための充電台である。

なお、送電装置１０１は、本発明に係る「外部装置」に相当する。

送電装置１０１は、直流電圧を出力する電源１１を備えている。電源１１はＡＣアダプタである。ＡＣアダプタは商用電源に接続されていて、ＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖを例えばＤＣ５Ｖ又は１９Ｖ等へ変換する。

電源１１にはインバータ回路１２が接続されている。インバータ回路１２は、４つのＭＯＳ−ＦＥＴによるスイッチ素子を備えている。スイッチ素子は不図示のドライバによりＰＷＭ制御される。インバータ回路１２は、スイッチ素子がオンオフされることで、直流電圧を交流電圧に変換する。

インバータ回路１２の出力側には昇圧トランス１３の１次巻線が接続されている。インバータ回路１２で変換された交流電圧は、昇圧トランス１３に印加される。昇圧トランス１３の２次巻線には、アクティブ電極１４及びパッシブ電極１５が接続されている。昇圧トランス１３は、インバータ回路１２から印加された交流電圧を昇圧し、アクティブ電極１４及びパッシブ電極１５へ印加する。

アクティブ電極１４及びパッシブ電極１５は、本発明に係る「外部電極」に相当する。

受電装置２０１は、アクティブ電極２４及びパッシブ電極２５を備えている。アクティブ電極２４及びパッシブ電極２５は、本発明に係る「第１電極」及び「第２電極」に相当する。送電装置１０１に受電装置２０１を載置（装着）した場合、アクティブ電極１４，２４同士、パッシブ電極１５，２５同士がそれぞれ間隙を介して対向する。この対向配置により、アクティブ電極１４，２４同士、パッシブ電極１５，２５同士が電界結合する。この結合を介して送電装置１０１の電極と受電装置２０１の電極が非接触の状態で送電装置１０１から受電装置２０１へ電力が伝送される。

アクティブ電極２４及びパッシブ電極２５には、本実施形態に係るトランスモジュール２０が接続されている。トランスモジュール２０は、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２及び出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を備えている。入力端子ＩＮ１にはアクティブ電極２４が接続され、入力端子ＩＮ２にはパッシブ電極２５が接続されている。出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２には、負荷回路ＲＬが接続されている。

トランスモジュール２０は、同じ構成の３つのトランス２１，２２，２３、整流平滑回路２６及びＤＣ／ＤＣコンバータ２７を備えている。３つのトランス２１，２２，２３は、それぞれ１次巻線ｎ１１，ｎ２１，ｎ３１と、２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２とを備えている。３つのトランス２１，２２，２３は降圧トランスであって、１次巻線ｎ１１，ｎ２１，ｎ３１は本発明に係る「高電圧部」に相当し、２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２は本発明に係る「低電圧部」に相当する。

１次巻線ｎ１１，ｎ２１，ｎ３１は、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２の間に直列接続されている。詳しくは、トランス２１の１次巻線ｎ１１の一端は入力端子ＩＮ１に接続され、他端は、トランス２２の１次巻線ｎ２１の一端に接続されている。トランス２２の１次巻線ｎ２１の他端は、トランス２３の１次巻線ｎ３１の一端に接続されている。トランス２３の１次巻線ｎ３１の他端は、入力端子ＩＮ２に接続されている。

２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２は並列接続されている。後に詳述するが、トランスモジュール２０はプリント基板等の回路基板の主面に、放熱用導体パターン５１，５２が形成されている。２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２の一端は放熱用導体パターン５１に接続され、他端は放熱用導体パターン５２に接続されている。これにより、２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２は並列接続されている。電流が流れることで２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２に生じる熱は、放熱用導体パターン５１，５２を介することで、回路基板内及び主面に沿ってトランスモジュール２０外部へ放出される。さらに、トランス２１，２２，２３から生じ、回路基板に放散された熱は、回路基板を支持する部位を介して受電装置２０１の筐体に伝わることにより、あるいは、回路基板周辺の大気中に伝わることにより、トランスモジュール２０外部へ放出される。

トランス２１，２２，２３は、アクティブ電極１４，２４及びパッシブ電極１５，２５に誘起された電圧を降圧する。２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２の出力側には、整流平滑回路２６が接続されている。トランス２１，２２，２３は、降圧した電圧を整流平滑回路２６へ出力する。整流平滑回路２６は、ダイオードブリッジ及び平滑回路を含み、トランス２１，２２，２３により降圧された電圧を整流及び平滑する。整流平滑回路２６には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は、整流平滑回路２６で整流及び平滑された電圧を所定の電圧値に変換し、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２へ出力する。

以下に、トランスモジュール２０について詳述する。トランスモジュール２０が備えるトランス２１，２２，２３は、２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２が並列接続されているため、低電圧大電流を出力する。この大電流により熱が生じ、その熱によってトランスモジュール２０に不具合が生じるおそれがある。そこで、本実施形態に係るトランスモジュール２０は、発熱を効率よく外部へ放出する放熱構造を有している。

図２は、本実施形態に係るトランスモジュール２０の一部の外観斜視図である。図３は、トランスモジュール２０を裏面から視た図である。図４（Ａ）は、図３のＡ−Ａ線における断面図であり、図４（Ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線における断面図である。

本実施形態に係るトランスモジュール２０はプリント基板５を備えている。プリント基板５は長辺及び短辺からなる矩形状である。プリント基板５の実装面には、その長手方向に沿って、トランス２１，２２，２３、整流平滑回路２６及びＤＣ／ＤＣコンバータ２７等が実装されている。この実装面は、本発明に係る「第１主面」に相当する。なお、プリント基板５の実装面又はプリント基板５の内部には、実装面に実装された各素子を接続する不図示の配線パターンが形成されている。

プリント基板５の裏面には、図３に示すように、独立している放熱用導体パターン５１，５２が設けられている。この裏面は、本発明に係る「第２主面」に相当する。放熱用導体パターン５１，５２は、プリント基板５の長手方向に長い帯状であって、平面視で、トランス２１，２２，２３の実装領域と重なる位置に形成されている。放熱用導体パターン５１，５２については、後に詳述する。

なお、図３は、プリント基板５の裏面の平面図であるが、プリント基板５の実装面側に形成され、トランス２１，２２，２３が有する後述の端子２１Ａが実装される実装用電極３１Ａ等を破線で示している。

トランス２１，２２，２３は何れも同じ構成であるため、以下では、トランス２１について説明し、トランス２２，２３は、対応する部材の符号を括弧書きで付して説明する。

トランス２１（２２，２３）は、図１で説明したように、１次巻線ｎ１１（ｎ２１，ｎ３１）と、２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）とを有している。また、トランス２１（２２，２３）は、１次巻線ｎ１１（ｎ２１，ｎ３１）の端子である、第１高電圧用端子群２１Ａ（２２Ａ，２３Ａ）と、第２高電圧用端子群２１Ｂ（２２Ｂ，２３Ｂ）とを有している。第１高電圧用端子群２１Ａ（２２Ａ，２３Ａ）は１次巻線ｎ１１（ｎ２１，ｎ３１）の一方端に接続され、第２高電圧用端子群２１Ｂ（２２Ｂ，２３Ｂ）は１次巻線ｎ１１（ｎ２１，ｎ３１）の他方端に接続されている。また、第１高電圧用端子群２１Ａ（２２Ａ，２３Ａ）は、同電位の２つの端子を有している。第２高電圧用端子群２１Ｂ（２２Ｂ，２３Ｂ）も、同電位の２つの端子を有している。

第１高電圧用端子群２１Ａ（２２Ａ，２３Ａ）は、プリント基板５の実装面に形成された実装用電極３１Ａ（３２Ａ，３３Ａ）に実装される（図３参照）。また、第２高電圧用端子群２１Ｂ（２２Ｂ，２３Ｂ）は、プリント基板５の実装面に形成された実装用電極３１Ｂ（３２Ｂ，３３Ｂ）に実装される（図３参照）。

また、トランス２１（２２，２３）は、２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）の端子である、第１低電圧用端子群２１Ｃ（２２Ｃ，２３Ｃ）と、第２低電圧用端子群２１Ｄ（２２Ｄ，２３Ｄ）とを有している。第１低電圧用端子群２１Ｃ（２２Ｃ，２３Ｃ）は２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）の一方端に接続され、第２低電圧用端子群２１Ｄ（２２Ｄ，２３Ｄ）は２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）の他方端に接続されている。また、第１低電圧用端子群２１Ｃ（２２Ｃ，２３Ｃ）は、同電位の３つの端子を有している。第２低電圧用端子群２１Ｄ（２２Ｄ，２３Ｄ）も、同電位の３つの端子を有している。

第１低電圧用端子群２１Ｃ（２２Ｃ，２３Ｃ）は、プリント基板５の実装面に形成された実装用電極３１Ｃ（３２Ｃ，３３Ｃ）に実装される（図３参照）。また、第２低電圧用端子群２１Ｄ（２２Ｄ，２３Ｄ）は、プリント基板５の実装面に形成された実装用電極３１Ｄ（３２Ｄ，３３Ｄ）に実装される（図３参照）。

第１低電圧用端子群２１Ｃ（２２Ｃ，２３Ｃ）は、本発明に係る「第１端子」に相当する。また、第２低電圧用端子群２１Ｄ（２２Ｄ，２３Ｄ）は、本発明に係る「第２端子」に相当する。

なお、本実施形態では、トランス２１（２２，２３）の１次巻線ｎ１１（ｎ２１，ｎ３１）は４端子の構成、２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）は６端子の構成としているが、端子数は適宜変更可能である。例えば、図１で説明した電力伝送システム１００の回路構成の場合、１次巻線ｎ１１（ｎ２１，ｎ３１）及び２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）は、それぞれ２端子の構成であってもよい。

トランス２１（２２，２３）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第１スルーホール群ＴＨ１（ＴＨ３，ＴＨ５）と、第２スルーホール群ＴＨ２（ＴＨ４，ＴＨ６）とを備えている。第１スルーホール群ＴＨ１（ＴＨ３，ＴＨ５）は、２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）の一端に導通している。第２スルーホール群ＴＨ２（ＴＨ４，ＴＨ６）は、２次巻線ｎ１２（ｎ２２，ｎ３２）の他端に導通している。

図３に示すように、プリント基板５の裏面には、プリント基板５の長手方向に長い帯状の放熱用導体パターン５１，５２が形成されている。放熱用導体パターン５１，５２は、本発明に係る「第１放熱用導体パターン」及び「第２放熱用導体パターン」に相当する。放熱用導体パターン５１は、トランス２１，２２，２３の実装領域と重なる位置であって、第１低電圧用端子群２１Ｃ，２２Ｃ，２３Ｃ及び第２低電圧用端子群２１Ｄ，２２Ｄ，２３Ｄ側に形成されている。放熱用導体パターン５２は、トランス２１，２２，２３の実装領域と重なる位置であって、第１高電圧用端子群２１Ａ，２２Ａ，２３Ａと、第２高電圧用端子群２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ側に形成されている。

前記のように、第１スルーホール群ＴＨ１，ＴＨ３，ＴＨ５及び第２スルーホール群ＴＨ２，ＴＨ４，ＴＨ６は、それぞれトランス２１，２２，２３の２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２の一端及び他端に導通している。したがって、トランス２１，２２，２３の２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２は、一端が放熱用導体パターン５１に導通し、他端が放熱用導体パターン５２に導通している。これにより、トランス２１，２２，２３の２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２は、図１に示すように、並列接続されている。

トランス２１，２２，２３は降圧トランスであり、その２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２には１次巻線ｎ１１，ｎ２１，ｎ３１に比べ大電流が流れる。この電流により発せられる熱は、その一部がトランス２１，２２，２３のフェライトコアやコアを介してプリント基板５、その他の部品に伝わるが、大部分を、より熱伝導率の高い２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２に接続されている放熱用導体パターン５１，５２を介して放散させ、トランスモジュール２０の外部へ放出させることにより、トランスモジュール２０内の各部品の過度の温度上昇を抑制することができる。

図５は、トランスモジュール２０を用いた場合の受電装置２０１の温度変化を示す図である。図６は、図５と対比するために、トランスモジュール２０を用いない場合、すなわち、放熱用導体パターン５１、５２を設けていない受電装置の温度変化を示す図である。図５及び図６では、トランス２１の温度変化を実線で示し、整流平滑回路２６のダイオードの温度変化を破線で示している。

トランスモジュール２０を用いていない場合、図６に示すように、電力伝送を開始してから約５０minの時点で温度が急激に上昇している。これは、ダイオードの熱暴走に起因している。これに対し、トランスモジュール２０を用いた場合、図５に示すように、電力伝送を開始してから９０min以上の連続動作させても、ダイオードの熱暴走はなく、急激な温度上昇がない。したがって、安定した電力伝送が可能である。このように、トランスモジュール２０を用いることで、大電流が流れることによるトランス２１，２２，２３の温度上昇を抑制でき、発熱による不具合を抑制できる。

また、放熱用導体パターン５１，５２は、２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２を並列接続する配線パターンを兼ねることで、配線パターンを形成する領域を確保する必要がなく、配線パターンの複雑化を回避でき、また、プリント基板５の省スペース化が図れる。

さらに、放熱用導体パターン５２は、平面視で、プリント基板５の長手方向における外側に、トランス２１の第１高電圧用端子群２１Ａと、トランス２３の第２高電圧用端子群２３Ｂとが位置するような長さを有している。また、放熱用導体パターン５２は、トランス２１の第２高電圧用端子群２１Ｂ及びトランス２２の第１高電圧用端子群２２Ａが平面視で重なる位置、並びに、トランス２２の第２高電圧用端子群２２Ｂ及びトランス２３の第１高電圧用端子群２３Ａが平面視で重なる位置に、形成された切欠き５２Ａ，５２Ｂを有している。

これにより、放熱用導体パターン５２は、平面視で、トランス２１，２２，２３の第１高電圧用端子群２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ及び第２高電圧用端子群２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂそれぞれの実装用電極３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂと重ならない。平面視で、放熱用導体パターン５２と、実装用電極３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂとが重ならないことにより、それらの間に生じる寄生容量は小さい。

仮に大きい寄生容量が生じた場合、図１の回路において、トランス２１，２２，２３の１次側と、放熱用導体パターン５２とが寄生容量で接続された構成となる。この場合、電力伝送において不要な経路が形成されることになり、電力損失が発生し、電力伝送効率が低下する。本実施形態では、不要な寄生容量が形成されないようにすることで、電力損失を抑制して、電力伝送効率の低下を抑制できる。

なお、トランス２１，２２，２３の１次側と、放熱用導体パターン５２との間に寄生容量を生じさせない放熱用導体パターン５２の形状は、適宜変更可能である。

図７及び図８は、放熱用導体パターン５２の変形例を示す図である。

図７に示す放熱用導体パターン５３は、放熱用導体パターン５２と同様に、平面視で、プリント基板５の長手方向における外側に、トランス２１の第１高電圧用端子群２１Ａの実装用電極３１Ａと、トランス２３の第２高電圧用端子群２３Ｂの実装用電極３３Ｂとが位置するような長さを有している。また、放熱用導体パターン５３は、トランス２１の第２高電圧用端子群２１Ｂ及びトランス２２の第１高電圧用端子群２２Ａの実装用電極３１Ｂ，３２Ａが平面視で重なる位置、並びに、トランス２２の第２高電圧用端子群２２Ｂ及びトランス２３の第１高電圧用端子群２３Ａの実装用電極３２Ｂ，３３Ａが平面視で重なる位置に、形成された開口（電極が形成されていない部分）５３Ａ，５３Ｂを有している。

図８に示す放熱用導体パターン５４は、放熱用導体パターン５２と同様に、平面視で、プリント基板５の長手方向における外側に、トランス２１の第１高電圧用端子群２１Ａの実装用電極３１Ａと、トランス２３の第２高電圧用端子群２３Ｂの実装用電極３３Ｂとが位置するような長さを有している。また、放熱用導体パターン５４は、トランス２１の第２高電圧用端子群２１Ｂ及びトランス２２の第１高電圧用端子群２２Ａの実装用電極３１Ｂ，３２Ａが平面視で重なる位置、トランス２２の第２高電圧用端子群２２Ｂ及びトランス２３の第１高電圧用端子群２３Ａの実装用電極３２Ｂ，３３Ａが平面視で重なる位置、並びに、その間に、形成された開口５４Ａを有している。

図７及び図８の何れの場合であっても、トランス２１，２２，２３の１次側と、放熱用導体パターンとの間に生じる寄生容量は小さいため、電力伝送システム１００の電力伝送効率は低下しない。

また、放熱用導体パターン５２は、プリント基板５の裏面のみに形成されていなくてもよい。

図９は、放熱用導体パターンをプリント基板５内部に形成した場合の、トランスモジュール２０の断面図である。図９に示すように、プリント基板５の内層に、放熱用導体パターン５５，５６を形成してもよい。放熱用導体パターン５５，５６は、放熱用導体パターン５１，５２と平面視で重なる位置に形成されていてもよいし、重ならなくてもよい。また、放熱用導体パターン５１，５２と同形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。異なる形状である場合、放熱用導体パターン５５，５６は、トランス２１，２２，２３の第１高電圧用端子群２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ及び第２高電圧用端子群２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂと重ならない形状及び大きさであることが好ましい。また、プリント基板５の裏面に設けず、プリント基板５内部にのみ放熱用導体パターンを設けてもよい。

なお、プリント基板５及び放熱用導体パターン５１には、スルーホールＴＨ７，ＴＨ９が形成され、プリント基板５及び放熱用導体パターン５２には、スルーホールＴＨ８が形成されている。スルーホールＴＨ７，ＴＨ８には、整流平滑回路２６を構成する素子が接続される。スルーホールＴＨ９には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を構成する素子が接続される。これにより、整流平滑回路２６及びＤＣ／ＤＣコンバータ２７は、放熱用導体パターン５１，５２により、トランス２１，２２，２３の２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２に接続された構成となる。

以上説明したように、本実施形態に係るトランスモジュール２０は、プリント基板５の裏面に放熱用導体パターン５１，５２を形成し、大電流が流れるトランス２１，２２，２３の２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２を放熱用導体パターン５１，５２に接続することで、２次巻線ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２に生じる熱を放熱用導体パターン５１，５２から外部へ放出できる。これにより、大電流が流れることによるトランス２１，２２，２３の温度上昇を抑制でき、発熱によるトランス２１，２２，２３の不具合を抑制できる。

また、トランス２１，２２，２３の１次側と、放熱用導体パターン５１，５２との間に寄生容量が生じないようにすることで、不要な電力伝送経路が形成されないようにできる。その結果、電力伝送効率が低下するおそれを抑制できる。

なお、本実施形態では、銅損による発熱を抑制する場合について説明したが、トランスの発熱は鉄損によっても生じるが、本発明は、その鉄損による発熱も抑制することができる。

また、本実施形態では、トランスが３個の場合の例を示したが、トランスの数は複数であれば、同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、電界結合方式による電力伝送システムの受電装置における適用例を示したが、これに限るものではなく磁界結合方式または磁界共鳴方式等その他の電力伝送システムの受電回路においても本発明のトランスモジュールを用いることもできる。例えば、磁界結合方式の場合には、降圧トランスの１次巻線（高圧側）の端子対に、受電用のコイルの両端を接続すればよい。

加えて、本発明のトランスに用いた複数のトランス、および基板に設けた放熱パターンは、電力伝送システムの送電装置における昇圧回路にも適用可能である。昇圧回路として用いる場合には、複数のトランスの１次巻線（低圧側）を並列接続し、２次巻線(高圧側)を直列接続し、放熱パターンは、１次巻線側の端子に接続することで、電流の大きい１次側の発熱を抑制できる。

５…プリント基板
１１…電源
１２…インバータ回路
１３…昇圧トランス
１４，２４…アクティブ電極
１５，２５…パッシブ電極
２０…トランスモジュール
２１，２２，２３…トランス
２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ…第１高電圧用端子群
２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ…第２高電圧用端子群
２１Ｃ，２２Ｃ，２３Ｃ…第１低電圧用端子群
２１Ｄ，２２Ｄ，２３Ｄ…第２低電圧用端子群
３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ…実装用電極
３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ…実装用電極
３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ…実装用電極
３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄ…実装用電極
２６…整流平滑回路
２７…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５１，５２…放熱用導体パターン
５２Ａ，５２Ｂ…切欠き
５３，５４，５５，５６…放射用導体パターン
５３Ａ，５３Ｂ…開口
５４Ａ…開口
１００…電力伝送システム
１０１…送電装置
２０１…受電装置
ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４，ＴＨ５，ＴＨ６，ＴＨ７，ＴＨ８，ＴＨ９…スルーホール
ＩＮ１，ＩＮ２…入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２…出力端子
ｎ１１，ｎ２１，ｎ３１…１次巻線
ｎ１２，ｎ２２，ｎ３２…２次巻線
ＲＬ…負荷回路

Claims (4)

1. 高電圧部及び低電圧部を有し、基板の第１主面に実装された複数のトランスと、
   前記第１主面に対向する前記基板の第２主面、前記基板の内層、又は、前記内層及び前記第２主面の両方に設けられた放熱用導体パターンと、
   を備え、
   前記複数のトランスは、前記低電圧部の端子が前記放熱用導体パターンに接続され、
   前記放熱用導体パターンは、平面視で前記高電圧部の端子の実装用電極とは重ならない位置に形成されている、
   トランスモジュール。
2. 前記放熱用導体パターンは、平面視で前記複数のトランスの実装領域と重なる位置に設けられている、
   請求項１に記載のトランスモジュール。
3. 前記低電圧部は第１端子及び第２端子を有し、
   前記放熱用導体パターンは、第１放熱用導体パターン及び第２放熱用導体パターンを有し、
   前記複数のトランスの前記低電圧部は、前記第１端子が前記第１放熱用導体パターンに接続され、前記第２端子が前記第２放熱用導体パターンに接続されることで、並列接続されている、
   請求項１又は２に記載のトランスモジュール。
4. 請求項１から３の何れかに記載のトランスモジュールと、
   前記トランスモジュールが備える前記トランスの前記高電圧部側に接続され、外部装置の外部電極との間で電界結合する第１電極及び第２電極と、
   前記トランスモジュールが備える前記トランスの前記低電圧部側に接続された整流平滑回路と、
   を備え、
   前記トランスモジュールは、前記第１電極及び前記第２電極に誘起された電圧を降圧し、
   前記整流平滑回路は、前記トランスモジュールにより降圧された電圧を整流及び平滑する、
   受電装置。

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