JP2007305809A - トランスの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスの放熱効率を向上させることである。
【解決手段】トランス１１をヒートシンク１８に固定するときに、取り付け板１７とトランス１１のコア１６の上面との間に放熱ゴム１９を挟んで取り付ける。これによりコア１６の上部の熱は放熱ゴム１９，取り付け板１７、その脚部２０を介してヒートシンク１８に放熱される。このとき、取り付け板１７の折り曲げ部１７ａがコア１６の上面と接触することで放熱ゴム１９の圧縮量が制限される。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスをヒートシンクに固定するための取り付け構造に関する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ等に使用されるトランスは小型であることが要望される。トランスを小型化するためには、巻き線の線径を小さくすること、コアサイズを小さくすることが必要である。巻き線の線径やコアサイズを小さくするためには、トランスの温度上昇を抑える必要がある。

特許文献１には、ヒートシンクにトランスを固定してトランスの放熱を行う場合に、トランスの１次巻き線をコアの下側（ヒートシンクに近い側）に配置し、２次巻き線を絶縁性を有する放熱シートを介してヒートシンクに固定することでトランスの放熱を行う構造が開示されている。

ところで、上記のような放熱構造のトランスにおいて、２次側の出力電流を増加させるためには、トランスの損失を減らすためにトランスのコアサイズを大きくするか、あるいは巻き線の温度上昇を抑制するために巻き線の線径を大きくする必要がある。他方、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスを小型化するためにはコアサイズと巻き線の線径は小さい方が望ましい。
特開２００４−３３５７８０号公報

本発明の課題は、トランスの放熱効率を向上させることである。

本発明は、トランスをヒートシンクに固定するためのトランスの取り付け構造であって、弾性を有する熱伝導性部材と、前記トランスのコアの上面から前記トランスのコアの下面をヒートシンクに接触するように取り付ける取り付け板とを備え、前記熱伝導性部材は前記取り付け板と前記トランスのコアの上面との間に配置されて前記取り付け板によって弾性変形され、前記取り付け板には前記弾性変形の変形量が制限される変形量制限部が設けられている。

この発明によれば、トランスのコアの上部の発熱を熱伝導部材と取り付け板を介してヒートシンクに放熱することができる、つまり、熱伝導部材が取り付け板とコアの間で圧縮され形状がなじむ事により、確実に接触面積が確保でき、トランスの放熱効率を高めることができる。また、トランスをヒートシンクに固定する際に、取り付け板の変形量制限部がコアの上面と接触するので熱伝導性部材の圧縮度合いが制限され、熱伝導性部材が過度に圧縮されて破損するのを防止できる。

上記の発明のトランスの取り付け構造において、前記取り付け板は、前記トランスを前記ヒートシンクに固定するための脚部を有し、前記脚部は垂直方向に伸縮可能な湾曲部を有する。

このように構成することで取り付け板の脚部の寸法誤差、トランスのコアの高さの寸法誤差等があっても、脚部をヒートシンクに固定するときに湾曲部が伸縮することで寸法誤差を吸収することができる。さらに、熱伝導性部材とコアの上面及び取り付け板との接触圧力を確保し、かつトランスをヒートシンクに固定するときの保持力も確保することができる。

上記の発明のトランスの取り付け構造において、前記湾曲部はＵ字状の形状である。
このように構成することで、例えば、取り付け板の折り曲げ部の段差の寸法誤差、脚部の高さの寸法誤差がある場合にも、Ｕ字状に曲げた部分が伸縮して寸法誤差を吸収してトランスをヒートシンクに確実に固定することができる。

上記の発明のトランスの取り付け構造において、前記トランスの１次側巻き線に端子を固定し、前記端子の一部を絶縁性の第２の熱伝導部材を介して前記ヒートシンクと接触させる。

このように構成することでトランスの１次側巻き線の発熱を第２の熱伝導性部材を介してヒートシンクに放熱することができる。
上記の発明のトランスの取り付け構造において、前記端子はプリント基板上に設けられる接続部材に固定される固定部と、前記トランスの１次巻き線の延長方向と直交する方向に延びる放熱部を有し、前記放熱部を前記第２の熱伝導部材を介して前記ヒートシンクの突起部と接触させる。

このように構成することで１次側の巻き線の発熱をヒートシンクに放熱させて、プリント基板の配線パターンの温度上昇を抑えることができる。また、プリント基板に貫通孔を設けてヒートシンクの突起部を貫通させる場合に、プリント基板の外周部に貫通孔を配置することができ、プリント基板の中央の領域を部品の実装可能領域として使用できる。あるいはプリント基板とは別の位置に突起部を設けることができる。

本発明によれば、トランスのコアの上部の熱をヒートシンクに放熱することでトランスの放熱効率を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のトランスの取り付け構造を示す外観斜視図である。
トランス１１は降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる。トランス１１の１次側には図示しないバッテリから高電圧（例えば、ＤＣ２００〜３００Ｖ）が印加され、ＤＣ／ＤＣコンバータはその電圧を降圧してトランス１１の２次側に出力する。トランス１１は、１次側巻き線１２と、２次側巻き線１３、１４、１５とコア１６とからなる。２次側巻き線１５は、２次側巻き線１３，１４の中点である。１次側巻き線１２は線径の太い単線または線径の細いリッツ線で構成され、２次側巻き線１３，１４，１５は銅板で構成されている。

トランス１１は、取り付け板１７によりヒートシンク１８に固定されている。取り付け板１７は、軟鉄等の熱伝導性を有する材料からなり、変形量制限部としての２個の折り曲げ部１７ａと、取り付け板１７をヒートシンク１８に固定するための２個の脚部２０を有する。折り曲げ部１７ａは、放熱ゴム１９（熱伝導性部材に対応する）の高さ（コア１６の上面を基準とする高さ）より低い段差を有する。

脚部２０のほぼ中央にはＵ字状の湾曲部２０ａが形成され、脚部２０の先端は９０度に曲がられてネジ２２を挿入するための穴が空けられている。脚部２０にＵ字状の湾曲部２０ａを設けることで、脚部２０をヒートシンク１８の突起部２１にネジ２２で固定するときに、湾曲部２０ａが伸縮してコア１６の高さの寸法誤差、取り付け板１７の脚部２０の高さの寸法誤差、あるいは突起部２１の高さの寸法誤差を吸収することができる。

トランス１１をヒートシンク１８に固定するときには、トランス１１のコア１６の上面と取り付け板１７との間に放熱ゴム１９を挟んだ状態でヒートシンク１８に固定する。取り付け板１７の折り曲げ部１７ａの段差は放熱ゴム１９の高さより低く設計してあるので、取り付け板１７をヒートシンク１８に固定した状態では、放熱ゴム１９は取り付け板１７により圧縮される。放熱ゴム１９が圧縮されることで取り付け板１７の下面とコア１６の上面と放熱ゴム１９が確実に接触して熱伝導効率が高くなる。

従って、コア１６の上部の熱は放熱ゴム１９を介して取り付け板１７に伝達され、さらに脚部２０からヒートシンク１８に伝達される。これによりコア１６の上部の熱をヒートシンク１８に放熱することができる。コア１６の下部の熱はヒートシンク１８に直接放熱される。

なお、取り付け板１７をヒートシンク１８に固定したときに、放熱ゴム１９は取り付け板１７により圧縮されるが、左右の折り曲げ部１７ａがコア１６の上面と接触することで放熱ゴム１９の圧縮量が制限される。これにより放熱ゴム１９が過度に圧縮されて放熱ゴム１９が破損するのを防止できる。

Ｌ字形の形状の丸端子２３には、１次側巻き線１２を挿入するための貫通孔を有する巻き線固定部２３ａが設けられている。この巻き線固定部２３ａに１次側巻き線１２を挿入し、巻き線固定部２３ａを圧着することで丸端子２３を１次側巻き線１２に固定することができる。

また、丸端子２３にはプリント基板２４の接続部材２５と接続するための固定部２３ｂと、巻き線固定部２３ａの１次側巻き線１２の挿入方向（１次側巻き線１２の延長方向）と直交する方向に延長する放熱部２３ｃ（第２の熱伝導部材に対応する）が設けられている。固定部２３ｂには丸穴が空けられており、その丸穴にネジ２２を挿入して固定部２３ｂを接続部材２５にネジ止めすることでプリント基板２４の配線パターンと１次側巻き線１２を電気的に接続することができる。丸端子２３を接続部材２５にネジ止めすることで放熱部２３ｃが絶縁性の放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８の突起部２８と接触する構造となっている。突起部２８は、プリント基板２４の貫通孔２４ａを貫通してプリント基板２４の上方に露出している。

１次側巻き線１２の他方の末端部には、丸端子２３と対称な形状の丸端子２９が取り付けられている。この丸端子２９も固定部２９ｂをプリント基板２４の接続部材２５に固定したときに、放熱部２９ｃが放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８の突起部２８と接触する。

従って、１次側巻き線１２で発生する熱は丸端子２３、２９の放熱部２３ｃ、２９ｃから放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８に放熱されるので１次側巻き線１２の温度上昇を抑えることができる。これにより１次巻き線１２の熱がプリント基板２４の配線パターンに伝わり配線パターンの温度が上昇するのも抑制できる。

なお、上記の実施の形態は、１次側の電圧が比較的高いので（実施の形態は、２００Ｖ〜３００Ｖ）絶縁距離を確保するために放熱部２３ｃ、２９ｃをネジ止めしていないが、１次側の電圧が低い場合には、放熱部２３ｃ、２９ｃを放熱ゴム２７を介して突起部２８にネジ止めしても良い。

トランス１１の２次側巻き線１４の放熱部１４ａは、絶縁性の放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８の突起部３１にネジ２２により固定されている。ネジ２２と２次側巻き線１４との間には絶縁距離を確保するために絶縁板３０が使用されている。

２次側巻き線１３についても同様に放熱部が放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８の突起部３１と接触している。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、トランス１１をヒートシンク１８に固定した状態の正面図、上面図及び右側面図である。

図２（Ｂ）の上面図及び図２（Ｃ）の右側面図に示すように、取り付け板１７の左右には折り曲げ部１７ａが設けられており、取り付け板１７の下面とトランス１１のコア１６の上面との間に放熱ゴム１９を挟んだ状態でトランス１１がヒートシンク１８に固定されている。

また、取り付け板１７の脚部２０の略中央にはＵ字形の湾曲部２０ａが設けられており、トランス１１を固定するときの組み付け誤差を湾曲部２０が伸縮することで吸収している。

図２（Ａ）の正面図及び図２（Ｂ）の上面図に示すように、１次側巻き線１２の両端には丸端子２３、２９が取り付けられており、その丸端子２３、２９の放熱部２３ｃ、２９ｃが放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８の突起部２８と接触している。

上述した第１の実施の形態によれば、取り付け板１７とトランス１１のコア１６の上面との間に放熱ゴム１９を挟んだ状態でトランス１１をヒートシンク１８に固定することでコア１６の上部の発熱をヒートシンク１８に放熱することができる。これによりトランス１１の放熱効率を高めることができる。さらに、１次側巻き線１２に固定される丸端子２３、２９に放熱部２３ｃ、２９ｃを設け、その放熱部２３ｃ、２９ｃを絶縁性の放熱ゴム２７を介して突起部２８と接触させることで１次側巻き線１２で発生する熱をヒートシンク１８に放熱することができる。これにより１次側巻き線１２と接続されるプリント基板２４の配線パターンの温度上昇を抑えることができる。また、丸端子２３，２９の形状をＬ字形にすることで貫通孔２４ａの位置をプリント基板２４の外周部に設けることができる。これによりプリント基板２４の中央部を部品の実装可能領域として利用できる。

さらに、脚部２０に湾曲部２０ａを設けることでトランス１１を取り付け板１７で固定するときの組み付け誤差を湾曲部２０ａの伸縮により吸収することができる。
なお、取り付け板１７とコア１６の上面との間に挟む熱伝導性部材は、放熱ゴム１９に限らず、弾性を有する熱伝導性の高い材料であればどのような材料でも良い。また、取り付け板１７は、軟鉄に限らず、銅またはアルミ等の非鉄金属でも良い。

次に、図３は、本発明の第２の実施の形態のトランス１１の取り付け構造を示す外観斜視図である。以下の説明では、図１と同じ部分には同じ符号を付けてそれらの説明は省略する。

第２の実施の形態と図１の第１の実施の形態の異なる点は、丸端子の形状のみである。図３に示す丸端子３１は、１次側巻き線１２に固定するための巻き線固定部３１ａと、プリント基板２４の接続部材２５と接続するための固定部３１ｂと、放熱部３１ｃとが設けられている。

放熱部３１ｃは、巻き線固定部３１ａの１次側巻き線１２の挿入方向に延長する形状を有している。このように巻き線固定部３１ａと放熱部３１ｃを同じ方向に延長する構造にすることで、１次側巻き線１２の両端に取り付ける丸端子３１を同一の形状にすることができる。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、丸端子３１とプリント基板２４の接続部材２５の接続状態を示す正面図及び上面図である。
図４（Ｂ）の上面図に示すように、丸端子３１の放熱部３１ｃは、巻き線固定部３１ａの１次側巻き線１２の挿入方向と同じ方向に延長している。丸端子３１の固定部３１ｂをプリント基板２４の接続部材２５にネジ止めすると、放熱部３１ｃが放熱ゴム２７を介してヒートシンク１８の突起部２８と接触する。

上述した第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態の効果に加えて、１次側巻き線１２の両端に取り付ける丸端子３１を同一の形状にすることで丸端子３１の形状を意識して取り付け作業を行う必要が無くなるので作業性が向上する。また、丸端子をプレスで製造する場合に、９０度に折れ曲がった形状の丸端子２３、２９と比較して材料の無駄を少なくできるので部品コストを低減できる。

本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
（１）第１の実施の形態は、トランス１１の１次側巻き線１２に取り付ける丸端子２３、２９の先端部に放熱部２３ｃ、２９ｃを設けた例を示したが、放熱部２３ｃ、２９ｃを丸端子２３、２９の先端ではなく固定部２３ｂ、２９ｂよりトランス１１側に設けても良い。このように構成することで、プリント基板２４とは別の位置にヒートシンク１８の突起部２８を設けることができるので、プリント基板２４の全面を部品の実装可能領域として利用できる。
（２）丸端子２３、２９の固定部２３ｂ、２９ｂと放熱部２３ｃ、２９ｃは１つの部品ではなく別の部品にしても良い。別部品にすることでプリント基板２４とは別の位置にヒートシンク１８の突起部２８を設けることができるので、プリント基板２４の全面を部品の実装可能領域として使用することができる。
（３）変形量制限部としての取り付け板１７の折り曲げ部１７ａの形状は、実施の形態に示した取り付け板１７の左右端部全体を折り曲げる構造に限らず、例えば、放熱ゴム１９に貫通孔を設け、その貫通孔に入るような凸部を取り付け板１７に設けても良い。その他、熱伝導性部材の圧縮量（変形量）を制限できるような形状であればどのようなものでも良い。

第１の実施の形態のトランスの取り付け構造を示す外観斜視図である。 第１の実施の形態のトランスの取り付け状態を示す正面図、上面図及び側面図である。 第２の実施の形態のトランスの取り付け構造を示す外観斜視図である。 第２の実施の形態の丸端子を接続部材２５に接続した状態の正面図及び上面図である。

符号の説明

１１ トランス
１２ １次側巻き線
１６ コア
１７ 取り付け板
１７ａ 折り曲げ部
１８ ヒートシンク
１９、２７ 放熱ゴム
２０ 脚部
２０ａ 湾曲部
２３、２９、３１ 丸端子
２３ｃ、２９ｃ、３１ｃ 放熱部

Claims (5)

1. トランスをヒートシンクに固定するためのトランスの取り付け構造であって、
   弾性を有する熱伝導性部材と、
   前記トランスのコアの上面から前記トランスのコアの下面をヒートシンクに接触するように取り付ける取り付け板とを備え、
   前記熱伝導性部材は前記取り付け板と前記トランスのコアの上面との間に配置されて前記取り付け板によって弾性変形され、
   前記取り付け板には前記弾性変形の変形量が制限される変形量制限部が設けられているトランスの取り付け構造。
2. 前記取り付け板は、前記トランスを前記ヒートシンクに固定するための脚部を有し、前記脚部は垂直方向に伸縮可能な湾曲部を有する請求項１記載のトランスの取り付け構造。
3. 前記湾曲部はＵ字状の形状である請求項２記載のトランスの取り付け構造。
4. 前記トランスの１次側巻き線に端子を固定し、前記端子の一部を絶縁性の第２の熱伝導部材を介して前記ヒートシンクと接触させる請求項１記載のトランスの取り付け構造。
5. 前記端子はプリント基板上に設けられる接続部材に固定される固定部と、前記トランスの１次巻き線の延長方向と直交する方向に延びる放熱部を有し、前記放熱部を前記第２の熱伝導部材を介して前記ヒートシンクの突起部と接触させる請求項４記載のトランスの取り付け構造。