特許 6633722 電源供給器のパワーモジュールとフィルターの統合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6633722

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】電源供給器のパワーモジュールとフィルターの統合構造

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20200109BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/00 Y

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-213568(P2018-213568)

(22)【出願日】2018年11月14日

(65)【公開番号】特開2019-92374(P2019-92374A)

(43)【公開日】2019年6月13日

【審査請求日】2019年1月28日

(31)【優先権主張番号】106217060

(32)【優先日】2017年11月16日

(33)【優先権主張国】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】518020255

【氏名又は名称】▲けい▼宏電子企業有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】林 睦鈞

【審査官】 柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２８９８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２９８７８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高出力密度の電源供給器のパワーモジュールとフィルター回路の統合構造であって、
前記電源供給器には、シャーシが設置され、
前記シャーシの前側には、パネルが設置され、また複数のパワーモジュール、第一フィルター回路板、複数の第二フィルター回路板を有し、
各前記パワーモジュールは、前記パネルの方向に垂直に、前記シャーシ内に並んで設置され、
各前記パワーモジュールの前側には、放熱ファンが設置され、
前記第一フィルター回路板は、前記シャーシ内に設置され、各前記放熱ファンの前側に位置し、
前記第一フィルター回路板の上方には、第一フィルターが設置され、
前記複数の第二フィルター回路板は、前記シャーシ内に、相互に対応する各前記放熱ファンの上方にそれぞれ固定して設置され、
各前記第二フィルター回路板の下方には、第二フィルターが設置され、
各前記第二フィルター回路板の前記第一フィルター回路板に相対する位置に複数の第一導電片が下向きに設置され、各前記第一導電片の底端は前記第一フィルター回路板上に固定して接続され、各前記第二フィルター回路板は前記第一フィルター回路板と電気的接続を形成し、
また各前記第二フィルター回路板の前記パワーモジュールに相対する位置に複数の第二導電片が下向きに設置され、各前記第二導電片の底端は相互に対応する各前記パワーモジュール上に相対して接続され、各前記第二フィルター回路板は相互に対応する各前記パワーモジュールとそれぞれ電気的接続を形成することを特徴とする電源供給器のパワーモジュールとフィルター回路の統合構造。

【請求項2】

各前記第二フィルター回路板の上方には、絶縁片が設置され、
各前記絶縁片は、２個の螺合固定部材を通して、各前記第二フィルター回路板を、各前記放熱ファン上にそれぞれ螺合固定することを特徴とする請求項１に記載の電源供給器のパワーモジュールとフィルター回路の統合構造。

【請求項3】

前記第一フィルター回路板は、各前記第一導電片に対応する一端に、それぞれ第一螺合固定台が設置され、各前記第一螺合固定台には、第一螺合固定孔が設置され、各前記第一導電片には、各前記第一螺合固定孔に対応し、それぞれ第一穿孔が設置され、これにより、数個の第一ボルトは、各前記第一穿孔及び各前記第一螺合固定孔を貫通し、各前記第一導電片の一端を、前記第一フィルター回路板に固定し、
各前記第二フィルター回路板は、各前記第一導電片の反対端に対応する位置には、それぞれ第二螺合固定台が設置され、各前記第二螺合固定台には、第二螺合固定孔が設置され、各前記第一導電片は、各前記第二螺合固定孔に対応し、それぞれ第二穿孔が設置され、これにより、数個の第二ボルトは、各前記第二穿孔及び各前記第二螺合固定孔をそれぞれ通過し、各前記第一導電片の反対端を、各前記第二フィルター回路板に固定することを特徴とする請求項１に記載の電源供給器のパワーモジュールとフィルター回路の統合構造。

【請求項4】

各前記パワーモジュールは、各前記第二導電片に対応する一端に、それぞれ第三螺合固定台を設置し、各前記第三螺合固定台には、第三螺合固定孔を設置し、各前記第二導電片は、各前記第三螺合固定孔に対応し、それぞれ第三穿孔を設置し、これにより、数個の第三ボルトは、各前記第三穿孔及び各前記第三螺合固定孔をそれぞれ通過し、各前記第二導電片の一端を、各前記パワーモジュールに固定し、
各前記第二フィルター回路板は、各前記第二導電片に対応する反対端に、それぞれ第四螺合固定台を設置し、各前記第四螺合固定台には、第四螺合固定孔を設置し、各前記第二導電片は、各前記第四螺合固定孔に対応し、それぞれ第四穿孔を設置し、これにより、数個の第四ボルトは、各前記第四穿孔及び各前記第四螺合固定孔をそれぞれ通過し、各前記第二導電片の反対端を、各前記第二フィルター回路板に固定することを特徴とする請求項１に記載の電源供給器のパワーモジュールとフィルター回路の統合構造。

【請求項5】

各前記パワーモジュールの下方には、複数の放熱フィンが設置され、各前記放熱ファンは、各前記放熱フィンの前側に位置することを特徴とする請求項１に記載の電源供給器のパワーモジュールとフィルター回路の統合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電源供給器に関し、特に高出力密度の電源供給器のパワーモジュールとフィルターの統合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に電源供給器は、パワースイッチパーツ（パワートランジスター、パワーダイオード等）、電気エネルギー貯蔵及びフィルターパーツ（インダクター、キャパシター、変圧器、チョーク等）、検知及びコントロールパーツからなる。
これにより、検知及びコントロールパーツにより、パワースイッチパーツを制御し、電圧或いは電流を、調整（切り換え及び整流）し、電気エネルギー貯蔵とフィルターパーツにより、電気エネルギー転換に必要なフィルターと一時的な蓄電を提供する。
しかし、パワーの転換期間には、電源供給の一部のエネルギーは熱エネルギーに転換され、熱エネルギーの多くは、パワートランジスターに集中する。

【0003】

工業級レベルの電源供給器の必要数は極めて莫大で、各電源供給器は、それぞれラックを通してキャビネットに設置される。
同時に、一般企業は、各電源供給器及びサーバーをコンピューター室に集中させ管理の便を図る。
各電源供給器及びサーバーは、２４時間休むことなく作動するため、電源供給器の放熱は特に重要である。
管理の便と省スペースのため、一般のラック式パワーコンバーターのシャーシのサイズは通常は、汎用的な工業標準を採用する。
その幅は１９インチに固定され、高さはＵを単位（１Ｕ＝1.75インチ＝44.45ミリ）とする。
通常は１Ｕ、２Ｕ或いは３Ｕ等いつくかの標準のシャーシがある。
一般的には、電源供給器は、その内部に、パワースイッチパーツ、電気エネルギー貯蔵及びフィルターパーツ、検知及びコントロールパーツ等を有する必要があり、さらに比較的大きな放熱条件が必要なため、しばしば３Ｕのシャーシなどの空間が比較的大きなシャーシを採用する必要がある。

【0004】

しかし、上述の電源供給器のインプット電圧は通常は、２２０Ｖ或いは３８０Ｖに制限されており、１８０〜４６０Ｖに適用される汎用型電源の電源供給器を開発している業者もある。
但し、それが必要な電子パーツは、さらに多く、体積はさらに大きいため、必要な放熱条件はさらに高い。
よって、しばしば放熱不良を招く。
その原因は、やはりシャーシ空間が狭小であることで、電子パーツがファンの風力を遮蔽してしまい、スムーズな熱の流れるルートを提供することができないことにある。
これにより、後方に設置される各パワートランジスターの放熱が不良となり、電源供給器の過熱による作動停止、故障が起きやすいという欠点がある。
パワーモジュールとフィルターを備えた構造に関しては、例えば特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７−１３１０６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記先行技術には、後方に設置される各パワートランジスターの放熱が不良となり、電源供給器の過熱による作動停止、故障が起きやすいという欠点がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は電源供給器のシャーシ内に、パワーモジュール及びフィルターモジュールをまとめて設置し、最適な熱流ルートを備え、最良の放熱効果を達成する高出力密度の電源供給器パワーモジュールとフィルターの統合構造に関する。

【0008】

本発明による高出力密度の電源供給器のパワーモジュールとフィルターの統合構造において、該電源供給器には、シャーシが設置される。
該シャーシの前側には、パネルが設置される。また、該シャーシの前側は複数のパワーモジュール、第一フィルター回路板、複数の第二フィルター回路板を有する。
該各パワーモジュールは、該パネルの方向に垂直に、該シャーシ内に並んで設置され、各パワーモジュールの前側には、放熱ファンが設置される。
該第一フィルター回路板は、該シャーシ内に設置され、該各放熱ファンの前側に位置する。該第一フィルター回路板の上方には、第一フィルターが設置される。
該複数の第二フィルター回路板は、該シャーシ内に設置される。該各第二フィルター回路板は、相互に対応する該各放熱ファン上方にそれぞれ固定して設置される。
また、該各第二フィルター回路板の下方には、第二フィルターが設置される。該各第二フィルター回路板の該第一フィルター回路板に相対する位置に、複数の第一導電片が下向きに設置される。
これにより、該各第一導電片の底端は、該第一フィルター回路板上に固定して接続され、該各第二フィルター回路板は、該第一フィルター回路板と電気的接続を形成する。
該各第二フィルター回路板の該各パワーモジュールに相対する位置に、複数の第二導電片が下向きに設置される。
これにより該各第二導電片の底端は、相互に対応する該各パワーモジュール上に相対して接続され、該各第二フィルター回路板は、相互に対応する該各パワーモジュールとそれぞれ電気的接続を形成する。

【0009】

本発明による高出力密度の電源供給器のパワーモジュールとフィルターの統合構造は、該第一フィルター、該各第二フィルター及び該各パワーモジュールを相互にずらして設置するため、該電源供給器の上下側の空間を十分に利用することができ、良好な熱流ルートを形成できる。
これにより該各放熱ファンは該各パワーモジュールに対して効果的に放熱が行えるため、本発明は相同サイズのシャーシにおいて、好ましい放熱効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の電源供給器の斜視図である。

【図2】本発明のシャーシ内部の斜視図である。

【図3】本発明のシャーシ内部の部分分解斜視図である。

【図4】本発明の第二フィルター回路板の拡大分解斜視図である。

【図5】本発明のパネル未設置状態の前面図である。

【図6】本発明の後面図である。

【図7】本発明の側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（一実施形態）
本発明の電源供給器の立体図である図１は、高出力密度の電源供給器のパワーモジュールとフィルターの統合構造を示す。
電源供給器１００には、シャーシ１０１が設置される。
シャーシ１０１前側には、パネル１０２が設置され、該シャーシ１０１前側は複数のパワーモジュール１０、第一フィルター回路板２０、複数の第二フィルター回路板３０を有する。

【0012】

本発明のシャーシ内部の立体図及び部分分解図である図２及び図３に示す通り、各パワーモジュール１０は、パネル１０２の方向に垂直に、シャーシ１０１内に並べて設置される。
各パワーモジュール１０下方には、複数の放熱フィン１１が設置され、各パワーモジュール１０前側には、放熱ファン１２が設置される。
、放熱ファン１２は、放熱フィン１１の前側に位置し、放熱ファン１２の大きさは、パワーモジュール１０上の電子パーツ及びその下方の放熱フィン１１をカバーする。
また、各パワーモジュール１０には、複数の第三螺合固定台１３が設置される。
各第三螺合固定台１３には、第三螺合固定孔１３１が設置される。

【0013】

第一フィルター回路板２０は、シャーシ１０１内に設置され、各放熱ファン１２前側に位置する。
第一フィルター回路板２０上方には、差動モードインダクタンスを備える第一フィルター２１が設置され、第一フィルター回路板２０には、複数の第一螺合固定台２２が設置される。
各第一螺合固定台２２には、第一螺合固定孔２２１が設置される。

【0014】

複数の第二フィルター回路板３０は、図４に示す通り、シャーシ１０１内に設置される。
各第二フィルター回路板３０上方には、絶縁片３１が設置される。
各絶縁片３１は、２個の螺合固定部材３１１により、各第二フィルター回路板３０を、各放熱ファン１２上にそれぞれ螺合固定する。
また、各第二フィルター回路板３０下方には、コモンモードインダクタンスを備える第二フィルター３２が設置される。
各第二フィルター回路板３０の第一フィルター回路板２０に相対する位置に、複数の第一導電片３３が下向きに設置される。
これにより、各第一導電片３３底端は、第一フィルター回路板３０上に固定され接続される。
その内、各第一導電片３３の一端には、各第一螺合固定孔２２１に対応し、それぞれ第一穿孔３３１が設置される。
これにより、数個の第一ボルト３３２は、各第一穿孔３３１及び各第一螺合固定孔２２１を貫通し、各第一導電片３３の一端を、第一フィルター回路板２０に固定する。
各第二フィルター回路板３０の各第一導電片３３の反対端に対応する位置には、それぞれ第二螺合固定台３４が設置される。
各第二螺合固定台３４には、第二螺合固定孔３４１が設置され、各第一導電片３３には、各第二螺合固定孔３４１に対応し、それぞれ第二穿孔３３３が設置される。
これにより、数個の第二ボルト３３４は、各第二穿孔３３３及び各第二螺合固定孔３４１をそれぞれ通過し、各第一導電片３３の反対端を、各第二フィルター回路板３０に固定する。
これにより、各第二フィルター回路板３０と第一フィルター回路板２０は電気的接続を形成する。
また、各第二フィルター回路板３０の各パワーモジュール１０に相対する位置に、複数の第二導電片３５を下向きに設置する。
これにより、各第二導電片３５底端は、相互に対応する各パワーモジュール１０上に相対して接続される。
各第二導電片３５には、各第三螺合固定孔１３１に対応し、それぞれ第三穿孔３５１が設置される。
これにより、数個の第三ボルト３５２は、各第三穿孔３５１及び各第三螺合固定孔１３１をそれぞれ通過し、各第二導電片３５の一端を、各パワーモジュール１０に固定する。
各第二フィルター回路板３０の各第二導電片３５の反対端に対応する位置に、それぞれ第四螺合固定台３６が設置される。
各第四螺合固定台３６には、第四螺合固定孔３６１が設置され、、各第二導電片３５には、各第四螺合固定孔３６１に対応し、それぞれ第四穿孔３５３が設置される。
これにより、数個の第四ボルト３５４は、各第四穿孔３５３及び各第四螺合固定孔３６１をそれぞれ通過し、各第二導電片３５の反対端を、各第二フィルター回路板３０に固定する。
こうして、各第二フィルター回路板３０は、相互に対応する各パワーモジュール１０とそれぞれ電気的接続を形成する。

【0015】

本発明の前面図、後面図及び側面断面図である図５、図６及び図７に示す通り、第一フィルター２１、各第二フィルター３２及び各パワーモジュール１０は、相互にずらして設置されるため、電源供給器１００の上下側の空間を十分に利用することができる。
電源供給器１００が起動すると、外部電流は、先ず、第一フィルター回路板２０でフィルターの作業を行い、電磁干渉（ＥＭＩ）を低下させる。
続いて、電流は、各第一導電片３３を通って、各第二フィルター回路板３０へ流れる。これにより、二次フィルター処理が行われ、電流の品質が安定する。
続いて、電流はさらに、各第二導電片３５を通って、各パワーモジュール１０へ流れる。
これにより、パワーモジュール１０は、必要な電流値及び電圧値を出力する。
第一フィルター２１、各第二フィルター３２及び各パワーモジュール１０は、作動中に熱エネルギーを発生するため、各放熱ファン１２を通して放熱作用が行われる。
第一フィルター２１、各第二フィルター３２及び各パワーモジュール１０は、相互にずらして設置されているため、各放熱ファン１２は、後方に設置される各パワーモジュール１０まで風を吹き付けることができる。これにより本発明は、既存のシャーシ１０１内で、さらに優れた放熱効果を達成することができる。
即ち、相同のシャーシ体積内であっても、本発明は１８０〜４６０Ｖの汎用型電源に適用できる。また、高出力密度の電源供給器を有するため、さらに大きいパワーを出力できる。

【0016】

本発明は、各第二フィルター回路板３０を放熱ファン１２の上方に設置することで、第一フィルター２１、各第二フィルター３２及び各パワーモジュール１０を相互にずらして設置するため、良好な熱流ルートを有し、各放熱ファン１２の風の吹き付けを遮蔽することがない。
これにより、後方に設置される各パワーモジュール１０及びその放熱フィン１１は、風力による放熱作用を受けることができ、電源供給器１００上下側の空間を十分に利用することができる。

【0017】

本発明は、第一フィルター２１、各第二フィルター３２及び各パワーモジュール１０が、相互にずれているため、各放熱ファン１２は、後方に設置される各パワーモジュール１０まで風を吹き付けることができる。
こうして、本発明は、高さ３Ｕのシャーシなど、一定規範下のシャーシ１０１内であっても、極めて優れた放熱効果を達成することができる。
即ち、相同のシャーシ体積内であっても、本発明は、１８０〜４６０Ｖで、パワーが１５ＫＷに達する汎用型電源入力及び高出力のパワーモジュール及びフィルターを取り付けることができ、極めて優れた放熱効果を備える。

【0018】

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は特許請求の範囲を基準とする。

【符号の説明】

【0019】

１００ 電源供給器、
１０１ シャーシ、
１０２ パネル、
１０ パワーモジュール、
１１ 放熱フィン、
１２ 放熱ファン、
１３ 第三螺合固定台、
１３１ 第三螺合固定孔、
２０ 第一フィルター回路板、
２１ 第一フィルター、
２２ 第一螺合固定台、
２２１ 第一螺合固定孔、
３０ 第二フィルター回路板、
３１ 絶縁片、
３１１ 螺合固定部材、
３２ 第二フィルター、
３３ 第一導電片、
３３１ 第一穿孔、
３３２ 第一ボルト、
３３３ 第二穿孔、
３３４ 第二ボルト、
３４ 第二螺合固定台、
３４１ 第二螺合固定孔、
３５ 第二導電片、
３５１ 第三穿孔、
３５２ 第三ボルト、
３５３ 第四穿孔、
３５４ 第四ボルト、
３６ 第四螺合固定台、
３６１ 第四螺合固定孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】