JP5271937B2

JP5271937B2 - トランスの取付構造

Info

Publication number: JP5271937B2
Application number: JP2010053637A
Authority: JP
Inventors: 豊小金; 浩二若林
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: JP2011187838A

Description

本発明は、トランスの取付構造に関し、詳しくは、トランスとヒートシンクとを少ない部品で効率的に取り付ける技術に関する。

例えば、自動車等に搭載されるスイッチング電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、ＩＣ、電源トランス、ダイオード、トランジスタ等の構成部品から構成されている。これらスイッチング電源の構成部品のうち、特に電源トランスは、自動車で使用される電力の増加により、大電流に対応した大容量のものが用いられる傾向にある。こうした電源トランスは、容量が大きくなるにつれて発熱量も大きくなる。

このため、従来のスイッチング電源等に用いられる電源トランスは、端子台を介して端子とヒートシンクとを接続し、電源トランスで生じた熱を、この端子台を介してヒートシンクから放熱する構成が一般的であった。

また、例えば特許文献１には、他の部品と電気的に接続する端子部と、この端子部から分岐した放熱用足部とを設けてベースプレート（ヒートシンク）に接続し、コイルで発生した熱を放熱用足部を介してベースプレートに放熱するインダクタンス部品が記載されている。

特開２００４−３０３８２３号公報

しかしながら、上述したような、トランスの端子から端子台を介してヒートシンクに放熱する構成では、端子と端子台との接続部分、および端子台とヒートシンクとの接続部分という複数の接続部分が生じるため、これら複数の接続部分のそれぞれの段階で放熱ロスが発生し、全体として放熱効率が悪くなるという課題があった。
また、例えば、トランスの二次側に３つの端子がある場合、これら３つの端子を受け止める大型の端子台と、この端子台から接続する部品までを電気的に接続するための延長端子とが別途必要となり構成部品数が増加して、製造コストが高くなるという課題もあった。

一方、特許文献１に記載されたようなインダクタンス部品では、端子部と放熱用足部とが分岐した複雑な形状の導電部材が必要となり、また、製造工程においても端子部の接続工程とは別に、放熱用足部のベースプレートに対する接続工程が必要となるため、製造コストが高くなるという課題があった。

本発明にかかるいくつかの態様は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、トランスに生じた熱をヒートシンクに向けて効率的に放熱可能なトランスの取付構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のようなトランスの取付構造を提供した。
すなわち、本発明のトランスの取付構造は複数の端子を有するトランスを、該トランスで生じた熱を放熱するためのヒートシンクに取り付けるトランスの取付構造であって、
前記複数の端子を構成する第一端子と第二端子は、前記ヒートシンクの一面に対する高さ方向において、互いに異なる高さ間で端子台を挟持し、前記第一端子は前記端子台を介して前記ヒートシンクに接続させ、前記第一端子の熱を前記端子台を介して前記ヒートシンクに放熱させるとともに、前記第二端子は前記ヒートシンクに一体に形成された端子保持部で、第一の絶縁層を介して前記ヒートシンクに接続させ、前記第二端子の熱を前記ヒートシンクに直接放熱させることを特徴とする。

前記第二端子の先端部分は、前記端子台と重なる領域よりも外側まで一体に延長されていればよい。

前記第二端子には、該第二端子を前記ヒートシンクに直接ネジ止めするための第二のネジが貫通する穴が形成されるとともに、前記端子台には、前記穴の内周面を覆う絶縁性の周壁が一体に形成されていればよい。

前記端子台は、前記高さ方向における上面側で前記第一端子と接し、前記高さ方向における下面側で、前記第一端子を挟む両側にそれぞれ配された前記第二端子と接していればよい。

前記端子台には、前記第一端子を第一のネジでネジ止めするネジ穴部材が設けられ、該ネジ穴部材は前記第一端子の熱を前記ヒートシンクに効率的に放熱させるための金属によって形成され、該ネジ穴部材と前記ヒートシンクとの間には、第二の絶縁層が形成されていればよい。

前記端子台は、複数の前記第一端子を重ねて、前記第一のネジで前記ネジ穴部材に一体にネジ止めされていればよい。

前記端子台には、電子部品に電気的に接続される延長端子が、前記第一のネジで前記ネジ穴部材に一体にネジ止めされていればよい。

本発明のトランスの取付構造によれば、トランスの第二端子をヒートシンクに一体に形成した端子台の機能を果たす端子保持部に、第一の絶縁層を介して直接取り付けたことによって、第二端子の熱を直接ヒートシンクに放熱することが可能になる。これによって、トランスに生じた熱を迅速、かつ効率的にヒートシンクに向けて放熱することが可能になる。

トランスの第二端子を受け止める端子台として、端子台の機能を果たす端子保持部をヒートシンクに一体に形成することによって、端子台に第二端子を受け止め、かつヒートシンクに熱を放熱させる金属のネジ穴部材などが不要になる。これによって端子台を簡易な構成にすることができ、スイッチング電源の製造コストを低減できる。

また、第二端子をヒートシンクの端子保持部に螺合させる第二のネジは、端子台の下面と穴の内周面を覆う周壁と第一の絶縁層によって、第二端子に対して完全に絶縁されるので、第二端子を、導電性のヒートシンクに直接接続しても、第二端子のヒートシンクに対する絶縁性を確実に保つことができる。

また、第二端子の先端部分は、電子部品に向けて延びているので、端子台と電子部品とを接続する別の金属板等の延長端子が不要になる。これによって端子台に取り付けられる構成部品点数を削減することができ、スイッチング電源の製造コストを低減できる。

本発明のトランスの取付構造を備えたスイッチング電源の一例を示す平面図である。図１のトランス取り付け部分を示す要部拡大斜視図である。図１の端子台付近の拡大断面斜視図である。図１のＡ−Ａ線における端子台付近の拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るトランスの取付構造の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明のトランスの取付構造を備えたスイッチング電源の一例を示す全体構成図である。また、図２は、図１におけるトランス取り付け部分を示す要部拡大斜視図である。図３は、図１の端子台付近の拡大断面斜視図である。更に、図４は図１のＡ−Ａ線における端子台付近の拡大断面図である。
スイッチング電源１０は、例えば、自動車の車載用装置であるＤＣ／ＤＣコンバータである。このスイッチング電源１０は、構成部品を実装するための基板の機能を持つヒートシンク１１を備えている。ヒートシンク１１は、全体が放熱性に優れた金属、例えばアルミニウムによって構成されている。ヒートシンク１１の一面１１ａ側には、スイッチング電源１０を構成する部品が実装される。なお、以下の説明において、このヒートシンク１１の一面１１ａに対して鉛直な方向を高さ方向（図中符号Ｈ）と称することがある。

ヒートシンク１１の一面１１ａには、トランス１３、電子部品１６などが実装されている。ヒートシンク１１の一面１１ａにおけるトランス１３の配設部分には、トランス１３のコイル本体１３ａを受け止める凹部２８が形成されている。

ヒートシンク１１の他面１１ｂ側には、このヒートシンク１１の高さ方向Ｈに沿って延びる多数の板状の部材からなる放熱フィン１２が、ヒートシンク１１と一体に形成されていればよい。こうした放熱フィン１２は、ヒートシンク１１の他面１１ｂ側の表面積を増加させることによって、スイッチング電源１０を構成する部品、例えばトランス１３で生じた熱を効率的に外部に放熱可能にする。

トランス１３は、一次側１３Ａから入力された電流の電圧値を変圧（昇圧または降圧）させて二次側１３Ｂから出力させるものである。このトランス１３の二次側１３Ｂには、２つの第一端子２１ａ，２１ｂと、２つの第二端子２２ａ，２２ｂと、端子台２３とが形成されている。また、ヒートシンク１１の一面１１ａには、凹部２８に隣接して形成され、第二端子２２ａ，２２ｂを受け止める端子保持部２９，２９が一体に形成されている。

端子台２３は、例えば全体が絶縁性の樹脂から形成される。この端子台２３は、中央部分にネジ穴部材３１が嵌入され、高さ方向Ｈに延びる本体部２３ａと、この本体部２３ａの上面付近から横方向Ｘに向けて張り出した翼状部２３ｂ，２３ｂとからなる。ネジ穴部材３１は、伝熱性に優れた金属、例えば真鍮から形成され、中心部分には高さ方向Ｈに沿って延びるネジ穴３１ａが形成されている。このネジ穴３１ａには、第一のネジ３３が螺合される。

端子台２３における本体部２３ａの頂面、即ちネジ穴部材３１の上面が露出している部分には、端子受け面２３１ｃが形成されている。トランス１３を構成する第一端子２１ａ，２１ｂは、コイル本体１３ａの高さ方向Ｈにおいて異なる高さ位置から外側に向けて延び、第一端子２１ａ，２１ｂのそれぞれの先端部分が、この端子受け面２３１ｃに向けて、互いに重なるように屈曲している。そして、この第一端子２１ａ，２１ｂの先端部分には、第一のネジ３３を貫通させる穴２１１ａ，２１１ｂが形成されている。

また、この端子受け面２３１ｃには、電子部品１６に向けて延びる延長端子２４が接続されている。この延長端子２４の一端にも、第一のネジ３３を貫通させる穴２４１ａが形成されている。こうした構成によって、端子台２３の端子受け面２３１ｃにおいて、第一端子２１ａ，２１ｂ、延長端子２４が、それぞれの穴２１１ａ，２１１ｂ，２４１ａを貫通する第一のネジ３３によって、互いに重なった状態でネジ穴部材３１に共締めされる。

一方、ヒートシンク１１の一面１１ａに形成された端子保持部２９，２９の間には、端子台２３の本体部２３ａを受け止める凹部２７が形成されている。端子台２３における本体部２３ａの底面２３１ａでは、ネジ穴部材３１が露出している。そして、この本体部２３ａの底面２３１ａと、ヒートシンク１１の凹部２７の底面２７ａとの間には、第二の絶縁層３６が形成されている。こうした構成によって、第一端子２１ａ，２１ｂ、延長端子２４は、ヒートシンク１１に対して絶縁性を確保しつつ、ネジ穴部材３１を介して放熱可能に接続される。

端子台２３の翼状部２３ｂ，２３ｂには、第二のネジ３４，３４をそれぞれ貫通させる穴２３１ｂ，２３１ｂが形成されている。そして、この翼状部２３ｂ，２３ｂの下面２３２ｂ，２３２ｂと、ヒートシンク１１の端子保持部２９，２９との間には、トランス１３を構成する第二端子２２ａ，２２ｂが延びている。

トランス１３を構成する第二端子２２ａ，２２ｂは、コイル本体１３ａの両側、即ち二次側１３Ｂにおいて第一端子２１ａ，２１ｂを挟むように配置され、ヒートシンク１１の端子保持部２９，２９にそれぞれ重なる方向に延びる。そして、この第二端子２２ａ，２２ｂが端子台２３の穴２３１ｂ，２３１ｂと重なる位置には、第二のネジ３４，３４をそれぞれ貫通させる穴２２１ａ，２２１ｂが形成される。また、翼状部２３ｂ，２３ｂの下面２３２ｂ，２３２ｂには、この穴２２１ａ，２２１ｂの内周面を覆う絶縁性の周壁２３３ｂ，２３３ｂが端子台２３と一体に形成されている。更に、端子保持部２９，２９と第二端子２２ａ，２２ｂとの間には、第一の絶縁層３５が形成されている。

こうした構成によって、端子台２３の翼状部２３ｂ，２３ｂは、第二のネジ３４，３４によって、第二端子２２ａ，２２ｂおよび第一の絶縁層３５を間に挟んでヒートシンク１１の端子保持部２９，２９に螺合される。そして、第二端子２２ａ，２２ｂは、端子保持部２９，２９において、ヒートシンク１１に対して絶縁性を確保しつつ、直接放熱可能に接続される。

即ち、第二端子２２ａ，２２ｂは、翼状部２３ｂ，２３ｂの下面２３２ｂ，２３２ｂと、穴２２１ａ，２２１ｂの内周面を覆う周壁２３３ｂ，２３３ｂと、第一の絶縁層３５，３５によって、導電性の第二のネジ３４，３４に対して完全に覆われる。これによって、第二のネジ３４，３４で第二端子２２ａ，２２ｂをヒートシンク１１の端子保持部２９，２９に螺合させても、第二端子２２ａ，２２ｂは、ヒートシンク１１に対して絶縁性を確保できる。この第二端子２２ａ，２２ｂは、端子保持部２９，２９、即ち端子台２３の翼状部２３ｂ，２３ｂと重なる領域よりも外側まで一体に延長され、他の構成部品などに接続されていればよい。

以上のような構成のスイッチング電源１０によれば、トランス１３の第二端子２２ａ，２２ｂを受け止める端子台として、端子台の機能を果たす端子保持部２９，２９をヒートシンク１１に一体に形成することによって、端子台２３に第二端子２２ａ，２２ｂを受け止め、かつヒートシンク１１に熱を放熱させる金属のネジ穴部材などが不要になる。これによって端子台２３を簡易な構成にすることができ、スイッチング電源１０の製造コストを低減できる。

そして、トランス１３のうち、多量の熱が生じる二次側１３Ｂの第二端子２２ａ，２２ｂを、ヒートシンク１１に一体に形成した端子台の機能を果たす端子保持部２９，２９に、第一の絶縁層３５，３５を介して直接取り付けたことによって、第二端子２２ａ，２２ｂの熱を直接ヒートシンク１１に放熱することが可能になる。これによって、トランス１３の二次側１３Ｂに生じた熱を迅速、かつ効率的にヒートシンク１１に向けて放熱することが可能になる。

しかも、第二端子２２ａ，２２ｂをヒートシンク１１の端子保持部２９，２９に螺合させる導電性の第二のネジ３４，３４は、翼状部２３ｂ，２３ｂの下面２３２ｂ，２３２ｂと、穴２２１ａ，２２１ｂの内周面を覆う周壁２３３ｂ，２３３ｂと、第一の絶縁層３５，３５によって、第二端子２２ａ，２２ｂに対して完全に絶縁される。これによって、第二端子２２ａ，２２ｂを、導電性のヒートシンク１１に直接接続しても、第二端子２２ａ，２２ｂのヒートシンク１１に対する絶縁性を確実に保つことができる。

また、第二端子２２ａ，２２ｂの先端部分は、図示しない回路基板や他の構成部品に電気的に接続されているので、端子台２３とこれら回路基板や他の構成部品とを接続する別の金属板等の延長端子も不要になる。

一方、第一端子２１ａ，２１ｂの熱は、伝熱性に優れた金属などからなるネジ穴部材３１を介して、ヒートシンク１１に向けて効率的に放熱することができる。しかもこの導電性のネジ穴部材３１とヒートシンク１１との間には第二の絶縁層３６が形成されているので、第一端子２１ａ，２１ｂは、ヒートシンク１１に対して確実に絶縁することができる。

端子台２３は、高さ方向Ｈにおける上面側、即ち端子受け面２３１ｃで第一端子２１ａ，２１ｂと接し、高さ方向Ｈにおける下面側、即ち翼状部２３ｂ，２３ｂの下面２３２ｂ，２３２ｂで、第一端子２１ａ，２１ｂを挟む両側にそれぞれ配された第二端子２２ａ，２２ｂと接する。これによって、端子台２３は高さ方向Ｈにおいて、互いに異なる高さ間で第一端子２１ａ，２１ｂと第二端子２２ａ，２２ｂによって挟持される。

このため、端子台２３を予め第一端子２１ａ，２１ｂと第二端子２２ａ，２２ｂとの間に挟みこんでおくことにより、スイッチング電源１０の製造時に、トランス１３の取付を容易にすることが可能になる。しかも、この端子台２３は、翼状部２３ｂ，２３ｂの下面２３２ｂ，２３２ｂから突出する周壁２３３ｂ，２３３ｂを第二端子２２ａ，２２ｂの穴２２１ａ，２２１ｂに係合させることで、端子台２３のトランス１３に対する組立時の位置決めを容易に行うことができる。

さらに、端子台２３は、端子保持部２９，２９の間に形成された凹部２７によって端子台２３の本体部２３ａが受け止められるので、端子台２３を安定してヒートシンク１１に取り付けることが可能になる。

なお、上述した実施形態では、トランス１３の二次側１３Ｂから延びる端子として、第一端子２１ａ，２１ｂ、および第二端子２２ａ，２２ｂの４本としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、二次側に第一端子１本と第二端子２本とを備えたトランスや、第一端子と第二端子をそれぞれ１本づつ備えたトランスなど、任意の構成のトランスに適用できる。

また、上述した実施形態では、第一端子２１ａ，２１ｂの端部と電子部品１６とを、延長端子２４によって接続する構成としているが、第一端子２１ａまたは第一端子２１ｂを端子台２３から更に延長して、第一端子２１ａ，２１ｂを直接に他の構成部品に接続する構成であっても良い。これによって、延長端子２４を不要にして更なる構成部品点数の削減により、スイッチング電源１０の製造コストを低減することも可能である。

また、上述した実施形態では、多量の熱が生じるトランス１３の二次側１３Ｂに、本発明のトランスの取付構造を適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、トランス１３の一次側１３Ａに、上述したようなトランスの取付構造を適用することも好ましい。

１０…スイッチング電源、１１…ヒートシンク、１３…トランス、２１ａ，２１ｂ…第一端子、２２ａ，２２ｂ…第二端子、２３…端子台、２９…端子保持部、３５…第一の絶縁層、２３３ｂ，２３３ｂ…周壁。

Claims

複数の端子を有するトランスを、該トランスで生じた熱を放熱するためのヒートシンクに取り付けるトランスの取付構造であって、
前記複数の端子を構成する第一端子と第二端子は、前記ヒートシンクの一面に対する高さ方向において、互いに異なる高さ間で端子台を挟持し、
前記第一端子は前記端子台を介して前記ヒートシンクに接続させ、前記第一端子の熱を前記端子台を介して前記ヒートシンクに放熱させるとともに、
前記第二端子は前記ヒートシンクに一体に形成された端子保持部で、第一の絶縁層を介して前記ヒートシンクに接続させ、前記第二端子の熱を前記ヒートシンクに直接放熱させることを特徴とするトランスの取付構造。
前記第二端子の先端部分は、前記端子台と重なる領域よりも外側まで一体に延長されていることを特徴とする請求項１記載のトランスの取付構造。
前記第二端子には、該第二端子を前記ヒートシンクに直接ネジ止めするための第二のネジが貫通する穴が形成されるとともに、前記端子台には、前記穴の内周面を覆う絶縁性の周壁が一体に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のトランスの取付構造。
前記端子台は、前記高さ方向における上面側で前記第一端子と接し、前記高さ方向における下面側で、前記第一端子を挟む両側にそれぞれ配された前記第二端子と接することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のトランスの取付構造。
前記端子台には、前記第一端子を第一のネジでネジ止めするネジ穴部材が設けられ、該ネジ穴部材は前記第一端子の熱を前記ヒートシンクに効率的に放熱させるための金属によって形成され、該ネジ穴部材と前記ヒートシンクとの間には、第二の絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のトランスの取付構造。
前記端子台は、複数の前記第一端子を重ねて、前記第一のネジで前記ネジ穴部材に一体にネジ止めされることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載のトランスの取付構造。
前記端子台には、電子部品に電気的に接続される延長端子が、前記第一のネジで前記ネジ穴部材に一体にネジ止めされていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載のトランスの取付構造。