特開 2024-101783 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101783

(43)【公開日】2024-07-30

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20240723BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20240723BHJP

   H01F 27/29 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H01F30/10 S

H01F30/10 F

H01F30/10 E

H01F30/10 M

H01F30/10 T

H01F27/28 152

H01F27/29 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005913

(22)【出願日】2023-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】ニデックモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】林 和輝

(72)【発明者】

【氏名】後藤 健太

(72)【発明者】

【氏名】西川 聡

(72)【発明者】

【氏名】藤本 明宏

【テーマコード（参考）】

5E043

【Ｆターム（参考）】

5E043EA01

5E043EA05

5E043EA06

5E043EB01

(57)【要約】

【課題】放熱性を向上させた電子機器を実現する。
【解決手段】電子機器（１）は、１次コイル（３）と、２次コイル（４）と、コア（２）と、ボビン（３３，４４）と、を備えている。第１バスバー（４１）は、第１グランド端子（４１１）を有している。第２バスバー（４２）は、第２グランド端子（４２１）を有している。第１グランド端子（４１１）及び第２グランド端子（４２１）は、上面視において互いに重ならないように、ボビン（３３，４４）から略同一方向に突出して配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次コイルと、
第１バスバーと、第２バスバーと、前記第１バスバー及び前記第２バスバーを収容するボビンと、を有する２次コイルと、
前記１次コイルと前記２次コイルとを磁気結合するコアと、
を備え、
前記第１バスバーは、グランドに接続される第１グランド端子を有し、
前記第２バスバーは、グランドに接続される第２グランド端子を有し、
前記第１グランド端子及び前記第２グランド端子は、上面視において互いに重ならないように、前記ボビンから略同一方向に突出して配置されていることを特徴とする電子機器。

【請求項2】

前記第１グランド端子と前記第２グランド端子とは、前記電子機器の高さ方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記電子機器は、電子装置の支持基台に取り付けられるものであって、
前記２次コイルは、前記支持基台に設けられた支持部材に支持され、
前記第１グランド端子は、第１ネジ孔を有し、前記第１ネジ孔に挿通された第１ネジにより、前記支持部材に締結され、
前記第２グランド端子は、第２ネジ孔を有し、前記第２ネジ孔に挿通された第２ネジにより前記支持部材に締結されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記ボビンは、ネジ孔が設けられたカラーを有し、
前記カラーは、前記ボビンにおける前記第１ネジ孔及び前記第２ネジ孔とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。

【請求項5】

前記電子機器は、前記支持基台の上面に設けられた載置面に接続されるものであって、
前記第１バスバーは、第１出力端子を有し、
前記第２バスバーは、第２出力端子を有し、
前記第１出力端子及び前記第２出力端子は、それぞれ超音波溶接により前記載置面に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、１次側コイルが収納されるケースの円筒部に、一対の２次側コイルの各グランド端子を嵌合させて位置決めするガイド部が一体に形成されたトランスについて記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１８５７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のトランスでは、一対の２次側コイルの各グランド端子が積層されて配置されている。このため、特許文献１のトランスには、２次側コイルの放熱性が悪いという課題がある。

【0005】

本開示は、放熱性を向上させた電子機器を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本開示の態様１に係る電子機器は、１次コイルと、第１バスバーと、第２バスバーと、前記第１バスバー及び前記第２バスバーを収容するボビンと、を有する２次コイルと、前記１次コイルと前記２次コイルとを磁気結合するコアと、を備えている。前記第１バスバーは、グランドに接続される第１グランド端子を有している。前記第２バスバーは、グランドに接続される第２グランド端子を有している。前記第１グランド端子及び前記第２グランド端子は、平面視にて互いに重ならないように、前記ボビンから略同一方向に突出して配置されている。

【0007】

上記構成によれば、第１バスバーの第１グランド端子及び第２バスバーの第２グランド端子が、上面視において互いに重ならないように、ボビンから略同一方向に突出して配置されているので、第１グランド端子及び第２グランド端子が上下方向に積層された従来の構成よりも、第１グランド端子及び第２グランド端子と、２次コイルを支持する支持部材との接触面積が増加する。これにより、第１バスバー及び第２バスバーの放熱面積を大きくでき、電子機器の放熱性を向上させることができる。

【0008】

本開示の態様２に係る電子機器では、前記第１グランド端子と前記第２グランド端子とは、前記電子機器の高さ方向において異なる位置に配置されている。

【0009】

上記構成によれば、従来のように第１グランド端子及び第２グランド端子が積層された構成ではないため、第２グランド端子を第１グランド端子側に屈曲させて、第１グランド端子及び第２グランド端子のトランスの高さ方向の位置を調整する必要がない。従って、第２バスバーを屈曲させる工程を省略できるので、電子機器の製造性を向上できる。

【0010】

本開示の態様３に係る電子機器では、前記電子機器は、電子装置の支持基台に取り付けられるものであって、前記２次コイルは、前記支持基台に設けられた支持部材に支持され、前記第１グランド端子は、第１ネジ孔を有し、前記第１ネジ孔に挿通された第１ネジにより、前記支持部材に締結され、前記第２グランド端子は、第２ネジ孔を有し、前記第２ネジ孔に挿通された第２ネジにより前記支持部材に締結される。

【0011】

上記構成によれば、第１ネジ孔及び第２ネジ孔にそれぞれネジを挿通させることによって、電子機器の電子装置への固定強度を向上させることができる。

【0012】

本開示の態様４に係る電子機器では、前記ボビンは、ネジ孔が設けられたカラーを有している。前記カラーは、前記ボビンにおける前記第１ネジ孔及び前記第２ネジ孔とは反対側に配置されている。

【0013】

上記構成によれば、ボビンにおける第１ネジ孔及び第２ネジ孔とは反対側に設けられたカラーのネジ孔にネジを挿通させて、２次コイルを電子装置に締結することで、電子機器の電子装置への固定強度を十分確保できる。

【0014】

本開示の態様５に係る電子機器では、前記電子機器は、前記支持基台の上面に設けられた載置面に接続されるものである。前記第１バスバーは、第１出力端子を有している。前記第２バスバーは、第２出力端子を有している。前記第１出力端子及び前記第２出力端子は、それぞれ超音波溶接により前記載置面に接続されている。

【0015】

上記構成によれば、第１出力端子及び第２出力端子がそれぞれ超音波溶接によって支持基台の載置面に接続されているので、ネジにより締結することなく、簡易な構成で電子機器の電子装置への固定強度を高めることができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の一態様によれば、放熱性を向上させた電子機器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示の実施形態に係るトランスを備えたＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す斜視図である。

【図2】実施形態に係るトランスの全体構成を示す斜視図である。

【図3】実施形態に係るトランスの構成を示す分解斜視図である。

【図4】実施形態に係るトランスの構成を示す上面図である。

【図5】実施形態に係るトランスの側面図である。

【図6】実施形態に係るトランスの２次コイルのグランド端子の取付け構造を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の実施形態について、図１～図６を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るトランス１を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ１００の構成を示す斜視図である。

【0019】

図１に示すように、トランス１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の支持基台１１０の上面に取り付けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、電子装置の一例である。支持基台１１０の上面には、トランス１と、トランス１以外の周辺機器１２０とが設けられている。トランス１は、電磁誘導作用を利用して電圧の高さを変換する機器であり、電子機器の一例である。なお、トランス１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に限らず、他にも、インバータ等の電子装置に設けられていてもよい。

【0020】

図２は、トランス１の全体構成を示す斜視図である。図３は、トランス１の構成を示す分解斜視図である。図２及び図３に示すように、トランス１は、コア２と、１次コイル３と、２次コイル４と、を備えている。以下、説明の便宜上、図２及び図３の矢印に示されるように、トランス１の上下方向、左右方向、及び前後方向を定義する。

【0021】

コア２は、第１コア２１と、第２コア２２とを有して構成される。コア２は、圧粉磁心、フェライトコア、積層鋼板等の磁性体から形成されている。コア２は、第１コア２１と第２コア２２とが接合することで、閉じた磁気回路を形成する。

【0022】

第１コア２１は、Ｉ字型の形状を有し、２次コイル４のボビン４４の上方に配置されている。第２コア２２は、Ｅ字型の形状を有し、第１コア２１の下方に配置されている。第２コア２２は、本体部２２０、壁部２２１、壁部２２２、及び柱部２２３を有している。

【0023】

壁部２２１は、本体部２２０の左側の端部から上方へ突出している。壁部２２２は、本体部２２０の右側の端部から上方へ突出している。柱部２２３は、楕円柱状の形状を有し、本体部２２０の中央部から上方へ突出している。

【0024】

柱部２２３の周囲には、１次コイル３及び２次コイル４が配置される。即ち、１次コイル３の１次巻線部３１と、２次コイル４の第１バスバー４１及び第２バスバー４２とは、コア２の柱部２２３の周囲に巻回される。このようにして、コア２は、１次巻線部３１と、第１バスバー４１及び第２バスバー４２とを磁気結合させる。

【0025】

第１コア２１と第２コア２２とは、壁部２２１及び壁部２２２の外側の面に取り付けられたテープ２２４によって固定されている。

【0026】

１次コイル３は、１次巻線部３１と、入力端子３２と、ボビン３３とを有している。１次巻線部３１は、銅等の導電性部材からなる電線が、円環状に巻回されたものである。一対の入力端子３２は、１次巻線部３１の両端部から引き出されている。これら一対の入力端子３２は、トランス１の側面から突出し、トランス１の側面に水平に並ぶように配置されている。

【0027】

一対の入力端子３２は、第１コア２１の壁部２２１から外部に導出され、図示しない外部機器と電気的に接続される。外部機器から入力端子３２を介してトランス１に電力が供給されると、１次コイル３の１次巻線部３１に電流が流れる。

【0028】

ボビン３３は、絶縁性を有する合成樹脂から形成されている。ボビン３３の下面には、１次巻線部３１が接着剤により貼り付けられている。ボビン３３は、貫通孔３３１ａが設けられた円筒状の突出部３３１を有している。突出部３３１は、２次コイル４の第１バスバー４１及び第２バスバー４２の中央部、絶縁部材４３の孔４３ａ、ボビン４４の孔４４ａに挿通される。

【0029】

２次コイル４は、第１バスバー４１と、第２バスバー４２と、絶縁部材４３と、ボビン４４とを有して構成される。図１に示すように、２次コイル４は、支持基台１１０の上面に設けられ支持部材１０１に支持される。

【0030】

図３に示すように、第１バスバー４１は、銅等から形成された円環状の導電性部材である。第１バスバー４１は、ボビン４４の下方に配置され、２次巻線部４１０と、第１グランド端子４１１と、第１出力端子４１２とを有している。

【0031】

２次巻線部４１０は、コア２の柱部２２３の周囲に１ターン巻回されている。第１グランド端子４１１は、第１バスバー４１の一端部に設けられている。第１出力端子４１２は、第１バスバー４１の他端部に設けられている。

【0032】

第２バスバー４２は、銅等から形成された円環状の導電性部材である。第２バスバー４２は、絶縁部材４３を介して、第１バスバー４１の下側に対向して配置されている。第２バスバー４２は、２次巻線部４２０と、第２グランド端子４２１と、第２出力端子４２２とを有している。

【0033】

２次巻線部４２０は、コア２の柱部２２３の周囲に１ターン巻回されている。第２グランド端子４２１は、第２バスバー４２の一端部に設けられている。第２出力端子４２２は、第２バスバー４２の他端部に設けられている。

【0034】

ここで、図４は、トランス１の構成を示す上面図である。図２～図４に示すように、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１は、上面視において互いに重ならないように、ボビン４４から略同一方向に突出して配置されている。

【0035】

具体的には、第１グランド端子４１１は、２次巻線部４１０の一端部に設けられ、ボビン４４から前方に突出している。第２グランド端子４２１は、２次巻線部４２０の一端部に設けられ、ボビン４４から前方に突出している。

【0036】

また、第１出力端子４１２及び第２出力端子４２２は、上面視において互いに重ならないように、ボビン４４から前方に突出して配置されている。具体的には、第１出力端子４１２は、２次巻線部４１０の他端部に設けられ、ボビン４４から前方に突出している。第２出力端子４２２は、２次巻線部４２０の他端部に設けられ、ボビン４４から前方に突出している。

【0037】

第１出力端子４１２は、２次巻線部４１０の他端部から下方に屈曲した第１屈曲部４１２ａと、第１屈曲部４１２ａから前方に延出した第１延出部４１２ｂとを有している。第１延出部４１２ｂは、第１グランド端子４１１の下側に位置している。

【0038】

第１出力端子４１２は、第１バスバー４１の第１グランド端子４１１とは反対側の端部に設けられている。第１出力端子４１２は、第１グランド端子４１１よりも下側に位置している。第１出力端子４１２の第１延出部４１２ｂは、支持基台１１０の上面に設けられた載置面１０２に超音波溶接によって接続されている。

【0039】

第２出力端子４２２は、２次巻線部４２０の他端部から下方に屈曲した第２屈曲部４２２ａと、第２屈曲部４２２ａから前方に延出した第２延出部４２２ｂとを有している。第２延出部４２２ｂは、第２グランド端子４２１の下側に位置している。

【0040】

第２出力端子４２２は、第２バスバー４２の第２グランド端子４２１とは反対側の端部に設けられている。第２出力端子４２２は、第２グランド端子４２１よりも下側に位置している。第２出力端子４２２の第２延出部４２２ｂは、載置面１０２に超音波溶接によって接続されている。

【0041】

ここで、図５は、トランス１の側面図である。図５に示すように、第１グランド端子４１１と第２グランド端子４２１とは、トランス１の高さ方向、即ち上下方向において異なる位置に配置されている。具体的には、第２グランド端子４２１は、第１グランド端子４１１よりも下側に配置されている。

【0042】

図６は、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１の取付け構造を示す拡大断面図である。図６に示すように、第１グランド端子４１１には、第１ネジ１１１が挿通される第１ネジ孔４１１ａが設けられている。第１グランド端子４１１は、第１ネジ１１１により支持部材１０１に締結されている。支持部材１０１は、支持基台１１０の上面に設けられ、支持基台１１０を介してグランドに接続されている。

【0043】

第２グランド端子４２１には、第２ネジ１１２が挿通される第２ネジ孔４２１ａが設けられている。第２グランド端子４２１は、第２ネジ１１２により支持部材１０１に締結されている。このように、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１は、支持部材１０１に接続され、センタータップ端子となる。

【0044】

トランス１の動作時には、２次コイル４に大電流が流れることによって、第１バスバー４１及び第２バスバー４２が発熱する。第１バスバー４１及び第２バスバー４２で発生した熱は、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１を支持する支持部材１０１を介して、支持基台１１０へ放熱される。

【0045】

なお、第１ネジ孔４１１ａ及び第２ネジ孔４２１ａの大きさは、固定強度を確保可能な最小限の大きさに設定されていることが好ましい。第１ネジ孔４１１ａ及び第２ネジ孔４２１ａの大きさを極力小さくすることで、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１の放熱面積を大きくすることができ、トランス１の放熱性を高めることができる。

【0046】

図３に示すように、絶縁部材４３は、孔４３ａを有する円環状の絶縁性部材から形成される。絶縁部材４３は、第１バスバー４１と第２バスバー４２との間に配置されている。絶縁部材４３は、第１バスバー４１の下面と、第２バスバー４２の上面との間を絶縁している。

【0047】

ボビン４４は、孔４４ａを有している。ボビン４４は、第１コア２１とボビン３３との間に配置されている。ボビン４４の孔４４ａ、第１バスバー４１及び第２バスバー４２の中央部、及び絶縁部材４３の孔４３ａに、１次コイル３のボビン３３の突出部３３１が挿入され、ボビン３３の突出部３３１の周囲に、第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び絶縁部材４３が配置される。なお、孔４４ａ、孔４３ａ、及び突出部３３１の貫通孔３３１ａは、それぞれの中心軸が同軸になるように配置される。

【0048】

ボビン４４は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁性及び高耐熱性を有する合成樹脂で形成されている。なお、ボビン４４は、ボビン３３と同一の材料から形成されていることが好ましい。

【0049】

ボビン４４は、上述の合成樹脂と、当該合成樹脂に第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び絶縁部材４３とが一体化するようにインサート成形される。ボビン４４の孔４４ａには、ボビン３３の突出部３３１が挿入され、ボビン３３とボビン４４とが一体化されている。これにより、ボビン３３とボビン４４とが構成する収容空間に、第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び絶縁部材４３が収容されることになる。

【0050】

なお、本実施形態では、上記収容空間を構成するボビンは、別体である２つのボビン３３及びボビン４４が一体化されたものであるとしたが、これに限定されない。上記収容空間を構成するボビンが１つのボビンであっても構わない。

【0051】

図１及び図４に示すように、ボビン４４における第１ネジ孔４１１ａ及び第２ネジ孔４２１ａとは反対側の端部には、カラー４４１が設けられている。カラー４４１には、ネジ１１３が挿通されるネジ孔４４１ａが設けられている。ボビン４４は、支持基台１１０の載置面１０２にネジ１１３により締結される。

【0052】

以上説明した本実施形態のトランス１によれば、図２及び図４に示すように、第１バスバー４１の第１グランド端子４１１及び第２バスバー４２の第２グランド端子４２１が、上面視において互いに重ならないように、ボビン４４から略同一方向に突出して配置されている。

【0053】

このため、第１グランド端子及び第２グランド端子が上下方向に積層された従来の構成よりも、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１と支持部材１０１との接触面積が増加するので、第１バスバー４１及び第２バスバー４２の放熱面積を大きくでき、トランス１の放熱性を向上できる。

【0054】

このように、トランス１の放熱性を向上できるので、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１の高さ方向、即ち図５の上下方向の厚さを低減させることが可能となる。これにより、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１の断面積を減少させて、トランス１の小型化を図ることができる。

【0055】

また、第１バスバー４１の第１グランド端子４１１と、第２バスバー４２の第２グランド端子４２１とが、異なる高さに配置されているため、第２グランド端子４２１を第１グランド端子４１１側に屈曲させて、第２グランド端子４２１を第１グランド端子４１１に積層させる必要がない。従って、第２バスバー４２を屈曲させる工程を省略できるので、トランス１の製造性を向上できる。

【0056】

また、第１グランド端子４１１に第１ネジ孔４１１ａが設けられ、第２グランド端子４２１に第２ネジ孔４２１ａが設けられているので、第１ネジ１１１及び第２ネジ１１２により、２次コイル４の第１バスバー４１をＤＣ／ＤＣコンバータ１００の支持部材１０１に確実に固定できる。

【0057】

更に、図１及び図４に示すように、ボビン４４のカラー４４１のネジ孔４４１ａにネジ１１３を挿通させることにより、ボビン４４をＤＣ／ＤＣコンバータ１００の載置面１０２に固定できる。これにより、トランス１のＤＣ／ＤＣコンバータ１００への固定強度を十分確保できる。

【0058】

このように、カラー４４１のネジ孔４４１ａと、第１グランド端子４１１の第１ネジ孔４１１ａと、第２グランド端子４２１の第２ネジ孔４２１ａとの３箇所にて、トランス１とＤＣ／ＤＣコンバータ１００とをネジ締結することで、固定強度を十分確保できるので、従来のように複数個所にカラーを設ける必要がない。従って、複数のカラーを設ける場合よりも、ネジ締結のスペースを小さくできるので、トランス１を小型にすることができる。

【0059】

また、第１出力端子４１２及び第２出力端子４２２がそれぞれ超音波溶接によって、載置面１０２に接続されているので、ネジにより締結することなく、簡易な構成でトランス１のＤＣ／ＤＣコンバータ１００への固定強度を高めることができる。

【0060】

〔その他の実施形態〕
上記した実施形態では、電子機器の一例として、トランス１に本開示を適用したが、これに限らず、例えば、チョークコイル等の電子機器に、本開示を適用してもよい。

【0061】

上記した実施形態のトランス１では、コア２は、Ｅ字型の第２コア２２と、Ｉ型の第１コア２１とを組み合わせた構成であるとしたが、これに限らず、例えば２つのＥ字型のコアを組み合わせた構成であってもよい。

【0062】

また、第１グランド端子４１１及び第２グランド端子４２１の突出方向の長さ、即ち図４の前後方向の長さを長くすることにより、第１バスバー４１及び第２バスバー４２における放熱面積を大きくして、トランス１の放熱性を向上させるようにしてもよい。

【0063】

上記した実施形態では、２次巻線部４１０及び２次巻線部４２０は、コア２の柱部２２３の周囲に１ターン巻回されているものとしたが、これに限らず、複数ターン巻回するようにしてもよい。

【0064】

本開示は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0065】

１ トランス
２ コア
３ １次コイル
４ ２次コイル
２１ 第１コア
２２ 第２コア
４１ 第１バスバー
４２ 第２バスバー
１００ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０１ 支持部材
１０２ 載置面
１１０ 支持基台
１１１ 第１ネジ
１１２ 第２ネジ
１１３ ネジ
４１１ 第１グランド端子
４１１ａ 第１ネジ孔
４１２ 第１出力端子
４２１ 第２グランド端子
４２１ａ 第２ネジ孔
４２２ 第２出力端子
４４１ カラー
４４１ａ ネジ孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】