(57)【要約】【課題】優れた放熱効果と固定強度とを共に得ることができる巻線部材の取付構造を提供する。【解決手段】コイル６の外周がコア７によって囲繞された巻線部品５を放熱機能を有する筐体１に取り付けるための構造であって、筐体１は、巻線部品５のコア７の底面７ａが放熱可能に配置される載置部２と、載置部２に立設された壁部３とを有し、巻線部品５のコア７の上面７ｂに金属製の放熱板９が上面７ｂから放熱可能に配置されてその両端部が壁部３の上面に固定されるとともに、放熱板９の上面側に巻線部品５の上方への移動を抑止する固定部材１０が配置されてその両端部が壁部３に固定されてなり、かつ放熱板９は、固定部材１０よりも熱伝導率が高い金属によって形成され、固定部材１０は、放熱板９よりも剛性の高い素材によって形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、このコイルの外周を囲繞するコアとを有する巻線部品を、放熱機能を有する筐体に取り付けるための巻線部品の取付構造において、
上記筐体は、上記巻線部品のコアの底面が放熱可能に配置される載置部と、この載置部に立設されて上記コアの側面に対向する一対の壁部とを有し、上記巻線部品の上記コアの上面に金属製の放熱板が上記上面から放熱可能に配置されてその両端部が上記壁部の上面に固定されるとともに、上記放熱板の上面側に上記巻線部品の上方への移動を抑止する固定部材が配置されてその両端部が上記壁部に固定されてなり、
かつ上記放熱板は、上記固定部材よりも熱伝導率が高い金属によって形成されるとともに、上記固定部材は、上記放熱板よりも剛性の高い素材によって形成されていることを特徴とする巻線部品の取付構造。
【請求項２】
上記壁部の上面間に平板状に架け渡されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線部品の取付構造。
【請求項３】
上記放熱板は、上記コアの上面と上記放熱板との間および／または上記コアの底面と上記載置部との間には、弾性を有する熱伝導シートが介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の巻線部品の取付構造。
【請求項４】
上記放熱板は、銅またはアルミニウムからなり、かつ上記固定部材は鉄またはステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の巻線部品の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタやトランス等の各種巻線部品を、放熱機能を有する筐体に取り付ける際に適用される巻線部品の取付構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気回路を構成するコイルとコアとを備えたインダクタやトランス等の巻線部品においては、使用時の発熱によって製品温度が上昇し、その構成部材の耐熱温度を超えると損傷や劣化を招くおそれがある。そこで、例えば大電流仕様のような発熱量が大きい巻線部品にあっては、コアの底面を、放熱機能を有する筐体に接触させることにより、当該巻線部品から発生した熱を外部に逃がす構造が多く採用されている。
【０００３】
ところで、上記放熱用の筐体にコアを接触させて放熱させる巻線部品の取付構造においては、図６（ａ）に示すように、筐体５０と接触するコア５１の底面５１ａ側の温度は低くなるものの、底面５１ａから離れた個所（特に上面５１ｂ近傍）のコア５１の温度は、底面５１ａほどに低下させることができない。
【０００４】
このため、大型のコア５１を有するトランスの場合には、同じ発熱量（熱流束Φ）であっても、熱路長Ｌが大きくなるために熱抵抗Ｒが大きくなり、この結果コア５１の底面５１ａと上面５１ｂとのコア温度差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
また、トランスのように、交流磁場がコア５１内を流れる場合には、鉄損（コアの発熱）が発生する。そして、自己発熱によるコア５１の上面５１ｂにおける温度は、熱路長Ｌの約２乗に比例して決まるために、コア５１の高さ寸法が２倍になると、上記コア温度差ΔＴは約４倍にもなってしまうという問題点もあった。
【０００６】
そこで、従来、図６（ｂ）に示すように、コア５１の底面５１ａおよび上面５１ａに、それぞれ筐体５０および放熱体５２を接触させて放熱させることにより、熱路長をＬ／２にして熱抵抗を低減した巻線部材の取付構造が提案されている。
【０００７】
図７は、下記特許文献１において開示されているこの種の巻線部材の取付構造を示すもので、ヒートシンク４０上にコア４１の底面４１ａが載置されたトランス４２を、コア４１の上面４１ｂ上に載置された弾性を有する放熱シート４４を介して取付部材４３によってヒートシンク４０に固定する構造であって、取付部材４３を、上記放熱シート４４と接触する天井部４３ａと、天井部４３ａの両端部に設けられた屈曲部４３ｂと、屈曲部４３ｂの端部に垂下して設けられた取付腕部４３ｃとで構成し、取付腕部４３ｃの下端部を外方に直角に屈曲させた取付部４３ｄを、ヒートシンク４０上に突設した取付台４５にネジ４６で固定したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２０６３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の巻線部材の取付構造にあっては、例えば上記取付部材４３をステンレス鋼等の剛性の高い材料で形成すると、一般にこの種の素材は熱伝導率が低いことに加えて、取付腕部４３ｃも熱路長の一部となるために、コア上面４１ｂ側からの十分な放熱効果を得ることが難しいという問題点がある。
【００１０】
そこで、上記取付部材４３を、銅等の熱伝導率が高い素材によって形成しようとすると、通常銅等は剛性が低いために、トランス４２に対する高い固定強度を得ることができない。また、これを解決すべく上記取付部材４３の厚さ寸法や幅寸法を大きくして断面二次モーメントを高めると、全体としての重量増やコスト高を招くという問題を生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた放熱効果と固定強度とを共に得ることができる巻線部材の取付構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コイルと、このコイルの外周を囲繞するコアとを有する巻線部品を、放熱機能を有する筐体に取り付けるための巻線部品の取付構造において、上記筐体は、上記巻線部品のコアの底面が放熱可能に配置される載置部と、この載置部に立設されて上記コアの側面に対向する一対の壁部とを有し、上記巻線部品の上記コアの上面に金属製の放熱板が上記上面から放熱可能に配置されてその両端部が上記壁部の上面に固定されるとともに、上記放熱板の上面側に上記巻線部品の上方への移動を抑止する固定部材が配置されてその両端部が上記壁部に固定されてなり、かつ上記放熱板は、上記固定部材よりも熱伝導率が高い金属によって形成されるとともに、上記固定部材は、上記放熱板よりも剛性の高い素材によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記放熱板は、上記壁部の上面間に平板状に架け渡されていることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記コアの上面と上記放熱板との間および／または上記コアの底面と上記載置部との間には、弾性を有する熱伝導シートが介装されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずかに記載の発明において、上記放熱板は、銅またはアルミニウムからなり、かつ上記固定部材は鉄またはステンレス鋼からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、巻線部品のコアの底面を、放熱用の筐体上に載置し、かつ当該コアの上面に、熱伝導率が高い金属製の放熱板を配置してその両端部を上記壁部の上面に固定しているために、上記コアの熱を底面から筐体に放熱するとともに上面からも放熱板を介して筐体に放熱することができる。
【００１７】
この結果、図６（ｂ）に示したものと同様に、コアからの熱路長を短くして熱抵抗も低減することができるために、特に大電流仕様の巻線部品等の発熱用が大きな製品においても、製品温度の上昇を抑制して、製品の小型化を図ることが可能になる。
【００１８】
しかも、上記放熱板の上面側に、当該放熱板よりも剛性の高い固定部材を配置して、上記巻線部品の上方への移動を抑止しているために、上記巻線部品を強固に筐体に固定することができ、製品の安定化も図ることができる。
【００１９】
ここで、請求項２に記載の発明のように、上記放熱板を筐体の壁部の上面間に平板状に架け渡す、すなわち上記壁部の高さ寸法をコアの高さ寸法とほぼ等しく形成すれば、放熱板におけるコアの上面を覆う部分と壁部との間の熱抵抗を最小にすることができ、一層高い放熱効果を得ることができて好適である。
【００２０】
さらに、請求項３に記載の発明のように、上記コアの上面と放熱板との間および／または上記コアの底面と筐体の載置部との間に、弾性を有する熱伝導シートを介装すれば、コアの高さ寸法と壁部の高さ寸法との誤差を熱伝導シートの弾性によって吸収するとともに、放熱板を壁部の上面間に水平に設けることができる。加えて、使用時にコアの発熱により熱膨張した場合にも、その歪を吸収して余分な応力の発生を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】上記第２の実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す分解斜視図である。
【図５】上記第３の実施形態を示す斜視図である。
【図６】従来の巻線部品の取付構造を示すもので、（ａ）はコアの底面のみを放熱構造体と接触させた状態を示す縦断面図、（ｂ）はコアの底面と上面とを放熱構造体に接触させた状態を示す縦断面図である。
【図７】図６（ｂ）の構造を採用した従来の巻線部品の取付構造の一例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る巻線部品の取付構造をインダクタの取付構造に適用した第１の実施形態を示すもので、図中符号１が筐体である。
この筐体１は、方形板状の載置部２と、この載置部２の両側部に立設された一対の壁部３と、載置部２の下面に形成された放熱用のフィン４とがアルミダイキャスト等によって一体に形成されたもので、載置部２上に、インダクタ５が載置されている。
【００２３】
このインダクタ５は、コイル６と、当該コイル６の外周を囲繞して閉磁路を形成するコア７とを備えたもので、コア７の底面７ａを筐体１の載置部２に当接させて配置されている。他方、コア７の上面７ｂには、弾性を有する熱伝導シート８が載置されており、この熱伝導シート８上に、金属製の放熱板９が載置されている。この放熱板９は、銅またはアルミニウムからなる方形板状の部材で、両端部が筐体１の壁部３の上面に載置され、図示されないねじ等によって固定されている。
【００２４】
ここで、壁部３の高さ寸法は、コア７の高さ寸法よりも僅かに大きく形成されている。そして、壁部３の上面とコア７の上面７ｂとの高さ寸法の差が、熱伝導シート８の弾性（圧縮）で吸収されることにより、放熱板９は、屈曲されることなく、壁部３の上面間に平板状に架け渡されている。また、壁部３とコア７との間の間隔は、当該部分９ａにおける放熱板９の熱抵抗が５Ｋ／Ｗ以下となる寸法に設定されている。
【００２５】
そして、上記放熱板９の上面側に、インダクタ５の上方への移動を抑止する固定部材１０が配置されている。この固定部材１０は、鉄またはステンレス鋼からなる方形の板部材を屈曲して形成されたものであり、両端の平坦部１０ａにおいて、上記放熱板９とともに図示されないねじ等によって壁部３の上面に固定されている。
【００２６】
また、これら平板部１０ａ間には、上方に山形をなす２つの凸状部１０ｂが形成されており、これら凸状部１０ｂ間のＶ字状をなす押圧部１０ｃの先端が、放熱板９上に配置されている。そして、凸状部１０ｂのスプリング効果によって、押圧部１０ｃがインダクタ５の上方への移動を抑止するように配置されている。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２および図３は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
このインダクタの取付構造においては、筐体１が冷却水による放熱機能を有するもので、載置部２の下面側に、上記冷却水の流路１ａが形成されている。
【００２８】
また、アルミニウム（Ａ５０５２）からなる放熱板９の上面に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなる固定部材１２が配置されている。この固定部材１２は、平板状の係止部の長手方向両側が、上方に屈曲されたＵ字状の部材で、長手方向の両端部において放熱板１１を間に介してねじ１３により壁部３の上面に固定されている。
【００２９】
（第３の実施形態）
図４および図５は、本発明の第３の実施形態を示すもので、同様に図１〜図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
このインダクタの取付構造においては、筐体１の載置部２上に、コア７の両側面および背面の三面と対向する平面視コ字状の壁部１５ａ、１５ｂが一体に形成されている。そして、コア７の上面７ｂに、熱伝導シート８を間に介して放熱板９が配置され、この放熱板９の両端部が対向する壁部１５ａの上面にねじ１３によって固定されている。
【００３０】
また、放熱板９が固定された壁部１５ａに隣接する壁部１５ｂとコア７の上面７ｂとの間には、当該コア７の上方への移動を抑止する固定部材１６が設けられている。
この固定部材１６は、方形板状のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるもので、壁部１５ｂの上面に当接する平坦部１６ａと、この平坦部１６ａからヘ字状に屈曲形成されたバネ部１６ｂと、このバネ部１６ｂの先端部がＲ状に屈曲された押圧部１６ｃとが形成されている。
【００３１】
他方、熱伝導シート８および放熱板９には、上記固定部材１６の押圧部１６ｃが配置される位置に、長穴８ａ、９ａが穿設されている。そして、固定部材１６は、押圧部１６ｃを直接インダクタ５のコア７の上面７ｂに当接させた状態で、平板部１６ａにおいてねじ１７により壁部１５ｂの上面に固定されている。
【００３２】
以上の構成からなる第１〜第３の実施形態のインダクタの取付構造によれば、インダクタ５のコア７の底面７ａを、フィン４または流路１ａに供給される冷却水によって空冷または水冷される筐体１の載置部２上に載置し、かつコア７の上面７ｂに、熱伝導率が高い銅またはアルミニウム製の放熱板９を配置してその両端部をボルト１３によって壁部３、１５ａの上面に固定しているために、コア７の熱を底面７ａから筐体１に放熱するとともに、上面７ｂからも放熱板９を介して筐体１に放熱することができる。
【００３３】
この結果、コア７から筐体１への熱路長を短くして、熱抵抗Ｒも低減することができるために、特に大電流仕様のインダクタにように発熱用が大きな製品においても、製品温度の上昇を抑制して、製品の小型化を図ることが可能になる。
【００３４】
しかも、放熱板９の上面側に、この放熱板９よりも剛性の高い鉄またはステンレス鋼からなる固定部材１０、１２、１６を配置して、インダクタ５の上方への移動を抑止しているために、インダクタ５を強固に筐体１に固定することができ、製品の安定化も図ることができ、よって優れた放熱効果と固定強度とを共に得ることができる。
【００３５】
ちなみに、図１に示した取付構造おいて、放熱板９のインダクタ５を覆う部分と壁部３との間の部分９ａにおける長さ寸法を１０ｍｍ、紙面表裏方向の幅寸法を４０ｍｍ、厚さ寸法を１ｍｍとすると、上記放熱板９に５Ｗの熱が流れた場合に、放熱板９がアルミニウム製（Ａ５０５２：熱伝導率λ＝１４０Ｗ／ｍ・ｋ）の場合には、上記部分９ａの前後の温度差ΔＴを９℃にすることができる。これに対して、上記放熱板としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：熱伝導率λ＝１６．３Ｗ／ｍ・ｋ）を用いた場合には、上記温度差ΔＴは７７℃にもなってしまい、十分な放熱効果を得ることができない。
【００３６】
また、上記インダクタの取付構造においては、壁部３、１５ａ、１５ｂの高さ寸法をコア７の高さ寸法より僅かに高く形成し、弾性を有する熱伝導シート８を間に介して、放熱板９を壁部３、１５ａの上面間に平板状に架け渡しているために、放熱板９におけるコアの上面を覆う部分と壁部３、１５ａとの間の部分９ａにおける熱抵抗Ｒを最小にすることができる。
【００３７】
加えて、コア７の上面７ｂと放熱板９との間に介装した熱伝導シート８によって、コア７の高さ寸法と壁部３、１５ａの高さ寸法との誤差を熱伝導シート８の弾性によって吸収するとともに、放熱板９を壁部３、１５ａの上面間に水平に設けることができる。さらに、上記熱伝導シート８によって、使用時にコア７の発熱により熱膨張した場合にも、その歪を吸収して余分な応力の発生を緩和することができる。
【００３８】
なお、上記第１〜第３の実施形態においては、いずれもコア７の上面７ｂと放熱板９との間に熱伝導シート８を介装した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記熱伝導シート８に代えてコア７の底面７ａと筐体１の載置部２との間に熱伝導シートを介装してもよく、あるいはコア７の上面７ｂと放熱板９との間およびコア７の底面７ａと載置部２との間の両方に熱伝導シートを介装するようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明は、上述したインダクタ５のみならず、トランス等の他の各種の巻線部品を放熱機能を有する筐体に取り付ける場合に、広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  筐体
２  載置部
３、１５ａ、１５ｂ  壁部
５  インダクタ（巻線部品）
６  コイル
７  コア
７ａ  底面
７ｂ  上面
８  熱伝導シート
９  放熱板
１０、１２、１６  固定部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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