JP4962414B2 - Power electronics - Google Patents
Power electronics Download PDFInfo
- Publication number
- JP4962414B2 JP4962414B2 JP2008139323A JP2008139323A JP4962414B2 JP 4962414 B2 JP4962414 B2 JP 4962414B2 JP 2008139323 A JP2008139323 A JP 2008139323A JP 2008139323 A JP2008139323 A JP 2008139323A JP 4962414 B2 JP4962414 B2 JP 4962414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- coil
- circuit assembly
- circuit
- magnetic component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Transformer Cooling (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Description
この発明はスイッチング電源、インバータなどを対象とする風冷式のパワー電子機器を対象に、その回路組立体に搭載したトランス,インダクタなどの発熱磁気部品の局所的な温度上昇を抑えて風冷性能を高めるようにした磁気部品の構造,配置に係わる。 The present invention is intended for wind-cooled power electronic devices targeting switching power supplies, inverters, etc., and suppresses local temperature rise of heat-generating magnetic parts such as transformers and inductors mounted in the circuit assembly, thereby reducing the air-cooling performance. This is related to the structure and arrangement of magnetic parts designed to increase
頭記したスイッチング電源,インバータなどのパワー電子機器は、IGBTなどのスイッチング素子に高周波トランス,インダクタなどの磁気部品,および整流ダイオード,平滑コンデンサを組み合わせ、これらの回路部品をプリント配線基板上に並置実装してなる回路組立体を筐体に収容した上で、この筐体内部に冷却風を導風して発熱回路部品を風冷冷却するようにしている(例えば、特許文献1,非特許文献1参照)。
Power electronics such as switching power supplies and inverters mentioned above are combined with switching elements such as IGBTs, magnetic components such as high-frequency transformers and inductors, rectifier diodes, and smoothing capacitors, and these circuit components are mounted side by side on a printed circuit board. The circuit assembly formed is housed in a housing, and cooling air is introduced into the housing to cool the heat generating circuit components by air cooling (for example,
ここで、前記磁気部品(例えば、インダクタ)は、環状のフェライトコアにコイル導体を巻回したトロイダルコイルが一般的であり、かつ回路組立体を小形化するには配線基板上に寝かせた姿勢で実装する横型トロイダルコイルに比べて所要実装面積が少なくて済む縦型トロイダルコイル(例えば、特許文献2参照)が多用されている。 Here, the magnetic component (for example, an inductor) is generally a toroidal coil in which a coil conductor is wound around an annular ferrite core, and in order to reduce the size of the circuit assembly, the magnetic component is placed on a wiring board. A vertical toroidal coil (see, for example, Patent Document 2) that requires a smaller mounting area than a horizontal toroidal coil to be mounted is often used.
次に、前記磁気部品1を含む回路組立体の従来構造を図2,図3に示す。なお、図2は回路組立体の模式平面図、図3は図2におけるコイル部品の正面図であり、各図において、1はインダクタなどのコイル部品(起立姿勢で実装する縦型トロイダルコイル(特許文献2の図3,図7参照))、1aはコイル部品の磁性コア(環状フェライトコア)、2bは磁性コア1aの周上に巻回したコイル導体、2,3はコイル部品1と組み合わせてプリント配線基板4に並置実装したスイッチング素子,コンデンサなどの回路部品であり、図2の回路組立体は送風ファン(不図示)と組み合わせて筐体(シャーシ)に収容し、図示矢印のように冷却風を送風して発熱回路部品を一括して風冷冷却するようにしている。
ところで、図2に示した回路組立体のように、コイル端面を通風路に向けて起立姿勢に配置した磁気部品(コイル部品1;縦型トロイダルコイル)を挟んでその前後に回路部品2,3を右側に寄せてレイアウトした回路組立体に対して冷却風を図示矢印方向に送風すると、コイル部品1の左側半分の面域は他の回路部品2,3に阻害されることなく冷却風が通風するのに対して、コイル部品1の右側半分はその前後に近接して並ぶ回路部品2,3が通風の障害物として干渉し、そのためにこの部分を通風する風量が左側半分域に比べて大幅に減少する。すなわち、コイル部品1の左側半分に対応する通風領域Aは風量「大」であるが、右側半分に対応する通風領域は風量「小」となる。
By the way, like the circuit assembly shown in FIG. 2, the magnetic components (
一方、コイル部品1は、通電に伴い磁性コア1aに鉄損が生じ、また導体(コイル導体1b)には銅損が生じて加熱昇温する。この場合にコイル導体の温度が過度に上昇すると、エナメル銅線などの素線に施した絶縁被膜が熱劣化するほか、フェライトコアは高温で飽和磁束密度が急減して磁気特性が変化する問題があり、仕様面からも実使用の許容温度が規制されている。
On the other hand, in the
このことから、図3のように環状磁性コア1の全周域に亙ってコイル導体1bを均等に巻回した構成の縦型トロイダルコイルになるコイル部品1を、図2のように他の回路部品2,3と組み合わせて配線基板上にレイアウトした回路組立体に冷却風を送風すると、コイル部品1の右側半分域を通風する冷却風の風量が不足してこの部分でコイル部品の温度が局部的に過度上昇し、これが原因でコイル部品1が熱劣化して電子機器の動作が正常に機能しなくなるおそれがある。
From this, the
かかる点、コイル部品1の全体に充分な風量の冷却風が通流するように、他の回路部品2,3と引き離してプリント配線基板4上にレイアウトすることが考えられるが、このようなレイアウトでは回路部品の実装所要面積が増大して電子機器が大型化してしまう。また、コイル部品1を小形化して冷却風が全体に当たるように磁性コア1aのサイズを縮小すると、コアの体積に反比例して温度が高くなる。さらに、ヒートシンク,ヒートパイプなどの冷却部材を追加すると回路組立体が大型化,コスト高となる。
In view of this, it is conceivable that the
この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、電子機器の回路組立体に搭載したコイル部品について、従来と同様な回路部品のレイアウトのままでも通電に伴うコイル部品の温度が局所的に過度上昇するのを抑制し、規定の許容温度範囲内に維持して風冷冷却できるようにコイル導体の巻回構造,配置を改良した高信頼性のパワー電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. For coil components mounted on a circuit assembly of an electronic device, the temperature of the coil components due to energization is locally excessive even with the same layout of circuit components as in the past. It is an object of the present invention to provide a highly reliable power electronic device having an improved winding structure and arrangement of a coil conductor so as to suppress the rise and maintain it within a specified allowable temperature range so that it can be cooled by air.
上記目的を達成するために、この発明によれば、コア部材に導体(コイル導体)を巻回したインダクタ,トランスなどの磁気部品(コイル部品)を他の回路部品と組み合わせてプリント配線基板に並置実装した回路組立体からなり、該回路組立体に冷却風を導風して発熱回路部品を冷却する風冷式のパワー電子機器において、
前記磁気部品(コイル部品)については、当該コイル部品を含む回路組立体に通風する冷却風の風量分布に合わせて風量の多い通風領域に面するコアの範囲にコイル導体を密に巻回し、風量の少ない通風領域に面するコアの範囲にはコイル導体を疎に巻回する(請求項1)。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a magnetic component (coil component) such as an inductor or a transformer in which a conductor (coil conductor) is wound around a core member is combined with other circuit components and juxtaposed on a printed wiring board. In an air-cooled type power electronic device comprising a mounted circuit assembly, which cools a heat generating circuit component by introducing cooling air to the circuit assembly.
For the magnetic component (coil component), the coil conductor is tightly wound around the core facing the ventilation region where the air volume is large in accordance with the air volume distribution of the cooling air flowing through the circuit assembly including the coil component. A coil conductor is sparsely wound around a core region facing a low ventilation region.
また、回路組立体に搭載するコイル部品が、コイル導体を密に巻回した範囲と疎に巻回した範囲を有した構成であるものについては、回路組立体に通風する冷却風の風量分布に合わせてコイル導体の密巻回範囲を風量の多い通風領域に向け、コイル導体の疎巻回範囲を風量の少ない通風領域に向けて配置する(請求項2)。 In addition, the coil component mounted on the circuit assembly has a configuration in which the coil conductor is wound in a dense range and a sparsely wound range in the distribution of the cooling air flowing through the circuit assembly. At the same time, the dense winding range of the coil conductor is directed toward the ventilation region where the air volume is large, and the sparse winding range of the coil conductor is directed toward the ventilation region where the air volume is small (Claim 2).
なお、前記回路組立体に搭載するコイル部品には、コイル端面を通風路に向けて配線基板上に起立実装した縦型トロイダルコイルが好適に適用される(請求項3)。 In addition, the vertical toroidal coil which stood up and mounted on the wiring board with the coil end surface facing the air path is suitably applied to the coil component mounted on the circuit assembly.
上記構成により、回路組立体のコイル部品については、コイル銅損による発熱がコイル導体を密に巻回した範囲に集中して発生するようになるが、この密巻回範囲には充分な風量の冷却風が通流するので過度に温度上昇することはない。一方、コイル導体を疎に巻回した範囲を通流する風量はコイル部品に並置した他の回路部品との干渉により減少するが、この部分にはコイル導体が疎に巻回されているので銅損による発熱量も少なく、したがって過度な温度上昇を抑制できる。 With the above configuration, for coil components of the circuit assembly, heat generated by coil copper loss is concentrated in the area where the coil conductor is tightly wound. Since the cooling air flows, the temperature does not rise excessively. On the other hand, the amount of air flowing through the area where the coil conductor is sparsely wound decreases due to interference with other circuit components juxtaposed to the coil component. The amount of heat generated by the loss is small, and therefore an excessive temperature rise can be suppressed.
これにより、各回路部品を高密度に並置実装して回路組立体の小形化を図りつつ、冷却風の送風によりコイル部品を規定の許容温度内に抑えて高い信頼性を確保できる。 As a result, the circuit components can be mounted side by side at a high density to reduce the size of the circuit assembly, and the coil components can be kept within a specified allowable temperature by blowing cooling air, thereby ensuring high reliability.
以下、この発明の実施の形態を図1(a),(b)に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図2,図3に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the examples shown in FIGS. In the drawing of the embodiment, members corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図示実施例の回路組立体(図1(a)参照)は、コイル部品1,他の回路部品2,3を含む各回路部品が図2に示した回路組立体と同様にレイアウトされているが、ここでコイル部品1は、その磁性コア1aに巻回したコイル導体1bの巻回構造,配置を次記のように定めて回路組立体を構成している。
The circuit assembly (see FIG. 1A) of the illustrated embodiment is laid out in the same manner as the circuit assembly shown in FIG. 2 in which each circuit component including the
すなわち、冷却風の通風路に対して回路部品2と3の間のスペースに配置してプリント配線基板4に並置実装したコイル部品1(縦型トロイダルコイル(特許文献2の図3参照))について、図示実施例では図1(b)で示すように環状のフェライトコア1aをコイル導体1bの「密」巻回範囲N1と「疎」巻回範囲N2とに区分けした上で、「密」巻回範囲N1はコイル導体1bを密に巻回し、「疎」巻回範囲N2にはコイル導体1bを疎に巻回する。そして、このコイル部品1を他の回路部品2,3と組み合わせ部品組立体の配線基板上に実装するに際には、図1(a)で表すようにコイル部品1の左側半分の「密」巻回範囲N1が風量「大」の通風領域Aに、右側半分の「疎」巻回範囲N2が風量「小」の通風領域Bに向くように配置する。なお、コイル部品のメーカーで製作したコイル部品には、コイル導体1bのリード引出し範囲をあらかじめ「疎」に巻回している製品があり、このようなコイル部品を採用して回路組立体に搭載する場合には、前記と同様にコイル導体の「疎」巻回範囲を図1(a)の風量「小」の通風領域に向けて位置するようにコイル部品1の向き,姿勢を定めて配線基板上に実装するようにする。
That is, the coil component 1 (vertical toroidal coil (see FIG. 3 of Patent Document 2)) arranged in the space between the
前記の巻線構造になるコイル部品1回路組立体に搭載して通電すると、コイル導体の「密」巻回範囲N1には銅損による発熱が集中するが、「密」巻回範囲N1を図1(a)のように冷却風の通風路に対して風量「大」の通風領域Aに配置することにより、この部分には充分な風量の冷却風が通流するので過度な温度上昇はない。一方、風量「小」の通風領域Bに配置されるコイル導体の「疎」巻回範囲N2には冷却風の風量が減少するが、この巻回範囲N2に生じる銅損の発熱も少ないのでこの部分の温度が局部的に過度上昇するおそれもなく、コイル部品1を規定された許容温度範囲に維持して部品の熱劣化を防ぐことができる。
When the
これにより、各回路部品を高密度に並置実装して回路組立体および電子機器の小形化を図りつつ、回路組立体に搭載したコイル部品1を規定の許容温度内に抑えて高い信頼性を確保できる。
As a result, each circuit component is mounted side by side at a high density to reduce the size of the circuit assembly and the electronic device, and the
なお、図示実施例ではコイル部品1に縦型トロイダルコイルを使用した場合について述べたが、この発明はトロイダルコイルの採用に限定されるものではなく、トロイダルコアとは異なるタイプの磁性コアにコイル導体を巻回したもの、さらにはコイル導体を空芯コアに巻回した構成のコイル部品についても、同様に実施適用することができる。また、導体は1つに限らず、複数の導体が存在し、各導体が磁気結合して成るトランスにも本発明は適用可能である。
In the illustrated embodiment, the case where the vertical toroidal coil is used for the
1 コイル部品
1a 磁性コア
1b コイル導体
2,3 他の回路部品
4 プリント配線基板
A 風量「大」の通風領域
B 風量「小」の通風領域
N1 コイル導体の「密」巻回範囲
N2 コイル導体の「疎」巻回範囲
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記磁気部品については、当該磁気部品を含む回路組立体に通風する冷却風の風量分布に合わせて風量の多い通風領域に面する前記コア部材の範囲に前記導体を密に巻回し、風量の少ない通風領域に面する前記コア部材の範囲には前記導体を疎に巻回したことを特徴とするパワー電子機器。 A circuit assembly in which a magnetic component in which a conductor is wound around a core member is combined with other circuit components and mounted side by side on a printed wiring board, and a cooling air is introduced into the circuit assembly to cool the heat generating circuit components. In cold power electronics,
For the magnetic component, the conductor is densely wound around the core member facing the ventilation region having a large air volume in accordance with the air volume distribution of the cooling air flowing through the circuit assembly including the magnetic component, and the air volume is small. A power electronic device in which the conductor is loosely wound in a range of the core member facing the ventilation region.
前記磁気部品を、回路組立体に通風する冷却風の風量分布に合わせて前記導体の密巻回範囲を風量の多い通風領域に向け、前記導体の疎巻回範囲を風量の少ない通風領域に向けて配置したことを特徴とするパワー電子機器。 A circuit assembly in which a magnetic component, in which a conductor is wound around a core member, is combined with other circuit components and mounted side by side on a printed circuit board. Power for cooling the heat generating circuit component by introducing cooling air to the circuit assembly In an electronic device, wherein the magnetic component has a range in which the conductor is densely wound and a range in which the conductor is wound loosely,
In accordance with the air volume distribution of the cooling air that flows through the circuit assembly, the magnetic component is directed to the air flow area where the air volume is high and the sparse winding area of the conductor is directed to the air flow area where the air volume is low. Power electronic equipment characterized by the arrangement.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008139323A JP4962414B2 (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Power electronics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008139323A JP4962414B2 (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Power electronics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009289880A JP2009289880A (en) | 2009-12-10 |
JP4962414B2 true JP4962414B2 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=41458829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008139323A Expired - Fee Related JP4962414B2 (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Power electronics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4962414B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113076385B (en) * | 2021-03-15 | 2023-10-13 | 国网湖北省电力有限公司超高压公司 | Method for automatically acquiring power grid special area distribution map grade information |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6083217A (en) * | 1983-10-12 | 1985-05-11 | Tdk Corp | Magnetic recording medium |
JPS6144791A (en) * | 1984-08-09 | 1986-03-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Carbon crucible for silicon single crystal pulling up apparatus |
JPS61196519A (en) * | 1985-02-26 | 1986-08-30 | Canon Inc | Deposition film forming method |
JPH11346069A (en) * | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Electric equipment |
JP2003007545A (en) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Toyota Industries Corp | Coil with core and transformer |
-
2008
- 2008-05-28 JP JP2008139323A patent/JP4962414B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009289880A (en) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI707368B (en) | Common mode choke coil | |
JP5751293B2 (en) | Printed circuit board and power supply device | |
JP5333294B2 (en) | Assembly of induction equipment | |
JP6593827B2 (en) | Electronic circuit board, power converter | |
US20140368059A1 (en) | Transformer, electronic apparatus, and method for controlling transformer | |
WO2009150785A1 (en) | Refrigeration apparatus | |
JP4775108B2 (en) | Power electronics | |
JP2007059731A (en) | Cooling mechanism for circuit substrate | |
JP6150844B2 (en) | Electromagnetic induction equipment | |
JPH10189351A (en) | Insulated transformer | |
JP4962414B2 (en) | Power electronics | |
JP6344797B2 (en) | Circuit board module | |
JP6064943B2 (en) | Electronics | |
JP5896928B2 (en) | Coil device | |
JP2008118774A (en) | Bus bar | |
EP2568484B1 (en) | Electro-magnetic device having a polymer housing | |
JP6393212B2 (en) | Power converter | |
JP6379353B2 (en) | DC-DC converter | |
JP6213356B2 (en) | Power supply | |
JP2006041314A (en) | Inductor element and electronic equipment | |
JP6805478B2 (en) | Power supply | |
JP7455499B2 (en) | Reactor and outdoor unit | |
JP2019079838A (en) | Transformer device | |
JP2010093014A (en) | Thin coil and power supply using the same | |
JP2007194564A (en) | Choke coil for removing noise |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20101015 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120217 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120228 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120312 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150406 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |