スイッチング電源
【課題】冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を提供する。
【解決手段】冷却板と、前記冷却板上に配置され、前記冷却板との当接面に対し、反対側の押圧面に凹部が形成されたトランスと、前記凹部に嵌合する突出部及び前記凹部の両側の押圧面に当接する当接部を有する押圧部材とを備え、前記押圧部材により、前記トランスを前記冷却板に固定した。
【解決手段】冷却板と、前記冷却板上に配置され、前記冷却板との当接面に対し、反対側の押圧面に凹部が形成されたトランスと、前記凹部に嵌合する突出部及び前記凹部の両側の押圧面に当接する当接部を有する押圧部材とを備え、前記押圧部材により、前記トランスを前記冷却板に固定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術の１つとして、車両にエンジンとモータの２つの動力源を搭載し、走行状況に応じて両者を協調制御するハイブリッドシステムの導入が進んでいる。このハイブリッドシステムでは、モータを駆動する場合、高電圧バッテリから出力される直流電圧をインバータによって３相交流電圧に変換してモータに供給することが一般的である。
【０００３】
また、このハイブリッドシステムでは、インバータの入力側に設けられた平滑コンデンサにスイッチング電源を接続し、モータ駆動時に平滑コンデンサに蓄えられた高電圧電力を、スイッチング電源によって低電圧電力に変換して低電圧バッテリに蓄えることにより、エネルギー効率の向上及び感電事故の防止を図っている。
【０００４】
このように車両に搭載されるスイッチング電源には、高い信頼性に加えて高性能化、小型化及び低コスト化が要求されるため、従来から様々な改良技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、小型化及び部品点数の削減が可能で放熱効果の良好なスイッチング電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の構成が開示されており、また、下記特許文献２には、配線基板の強度向上が不要であり、トランスまたはチョークコイルの長寿命化が可能なスイッチング電源の構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２１９１９号公報
【特許文献２】特開２０００−１４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び２に開示されたスイッチング電源の構成では、トランスを冷却板に固定する場合に、押圧面１つに対してネジ固定部が２つ必要であり、構造が複雑となっていた。また、トランスが大型化すると、トランスを冷却板に固定する場合に荷重が均一とならず、冷却板との固定力が低下し、その結果、冷却性能が低下する虞があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、スイッチング電源に係る第１の解決手段として、冷却板と、前記冷却板上に配置され、前記冷却板との当接面に対し、反対側の押圧面に凹部が形成されたトランスと、前記凹部に嵌合する突出部及び前記凹部の両側の押圧面に当接する当接部を有する押圧部材と、を備え、前記押圧部材により、前記トランスを前記冷却板に固定した、という手段を採用する。
このような構成を採用することにより、１つの押圧部材によって、トランスに均一に荷重をかけつつ、トランスを冷却板に固定できるため、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を得ることが可能である。
【０００９】
また、スイッチング電源に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記押圧部材は、板バネ構造を有する、という手段を採用する。
このように押圧部材を板バネ構造とすることで、より均一に荷重をかけつつ、トランスを冷却板に固定できるようになる。
【００１０】
また、スイッチング電源に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記押圧部材の突出部に形成された貫通孔と、前記貫通孔に挿入するネジと、を備え、前記ネジにより、前記押圧部材、前記トランス及び前記冷却板を固定した、という手段を採用する。
これによると、１本のネジを用いて均一に荷重をかけつつ、トランスを冷却板に固定できるようになるため、トランスの固定構造をより簡易な構造とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図及び組立て後の斜視図である。
【図２】２つのインダクタ１を組み合わせて得られる合成インダクタの斜視図及びその等価回路図である。
【図３】図２に示す合成インダクタを２つ隣り合うように配置した状態を示す斜視図及びその等価回路図である。
【図４】本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図、組立て後の斜視図及び等価回路図である。
【図５】本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。
【図６】スイッチング電源ＳＳが有する第１モジュール４００と第２モジュール５００の斜視図、及びトランス１００と、第１モジュール４００と、第２モジュール５００との配置関係を示す平面図である。
【図７】スイッチング電源ＳＳの外観斜視図である。
【図８】押圧部材６０によってトランス１００を冷却板７００に押圧固定する様子を詳細に示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、本実施形態におけるスイッチング電源を説明するに当って、始めにスイッチング電源が備えるトランスの構成部品であるインダクタについて説明する。
〔インダクタ〕
図１（ａ）は、本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図であり、図１（ｂ）は、組立て後におけるインダクタ１の斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態におけるインダクタ１は、コア１０、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０から構成されている。
【００１４】
コア１０は、例えば平面的に矩形をなすＥ字型のフェライトコアであり、長辺方向の両端部に突出するように形成された外磁脚１１及び１２と、これら外磁脚１１と１２との間の中間位置において並列的に突出するように形成された内磁脚１３とを有している。これら外磁脚１１、１２の頂上面１１ａ、１２ａと、内磁脚１３の頂上面１３ａは平面的に矩形をなし、互いに同一の高さとなるように寸法設定されている。
【００１５】
また、コア１０において、外磁脚１１と内磁脚１３との間には底面１４ａを有する溝部１４が形成され、外磁脚１２と内磁脚１３との間には底面１５ａを有する溝部１５が形成されている。なお、コア１０において、一方のＥ字形状の側面を１０ａ、他方のＥ字形状の側面を１０ｂ、一方の矩形状の側面を１０ｃ、他方の矩形状の側面を１０ｄ、各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａに対して反対側の面（裏面）を１０ｅとする。
【００１６】
絶縁ケース２０は、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａと裏面１０ｅとが露出し、その他の面が被覆されるように加工形成された絶縁部材である。つまり、この絶縁ケース２０には、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａを露出させるための開口部２１、２２、２３と、裏面１０ｅを露出させるための開口部２４とが設けられている。このような絶縁ケース２０をコア１０に装着することで、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ、１３ａ及び裏面１０ｅは外部に露出する一方、各溝部底面１４ａ、１５ａ及び各側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを含む他の面は絶縁ケース２０によって被覆された状態となる（図１（ｂ）参照）。
【００１７】
平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａ、１０ｂ、１０ｄ及び溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように折り曲げ加工によって形成された平板状配線部材（バスバー）である。つまり、この平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａを沿うように形成された導電路３１と、溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように形成された導電路３２、３３と、側面１０ｂを沿うように形成された導電路３４、３５と、側面１０ｄを沿うように形成された導電路３６とを有している。
【００１８】
詳細には、導電路３１は、コア１０の側面１０ａにおいて溝部１４から１５までの区間を沿うように、コア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３２は、溝部底面１４ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１４側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。導電路３３は、溝部底面１５ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１５側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。
【００１９】
導電路３４は、コア１０の側面１０ｂにおいて溝部１４から側面１０ｄまでの区間を沿うように、導電路３２の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３５は、コア１０の側面１０ｂにおける溝部１５から側面１０ｃまでの区間を沿うように、導電路３３の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３６は、コア１０の側面１０ｄにおいて側面１０ｂから中央位置までの区間を沿うように、導電路３４の側面１０ｄ側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。
【００２０】
また、この平板状コイル３０は、導電路３５の端部（導電路３３に対して反対側の端部）からコア１０の短辺方向に屈曲して形成された端子部３７と、導電路３６の端部（導電路３４に対して反対側の端部）からコア１０の長辺方向に屈曲して形成された端子部３８とを有している。これら端子部３７、３８には、それぞれネジ止め固定を可能とする貫通孔３７ａ、３８ａが設けられている。このような平板状コイル３０を、絶縁ケース２０が装着されたコア１０に絶縁ケース２０の上から配置することで、図１（ｂ）に示すインダクタ１が得られる。
【００２１】
図２（ａ）は、上述した構成のインダクタ１を２つ使用し、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０がそれぞれ付加された状態で、２つのコア１０をそれぞれの各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａが対向して当接するように組み合わせた状態を示す斜視図である。なお、図２（ａ）では、２つのインダクタ１を区別するために、一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ａ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｂ」を付記している。また、以下の説明において、必ずしも両者を区別する必要がない場合には、符号に「Ａ」或いは「Ｂ」を付記しない場合がある。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、同一構成の２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせることにより、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３８Ａ、３８Ｂは、外磁脚１１側の側面１０ｄの中央位置で重なり合って接続し、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３７Ａ、３７Ｂは、外磁脚１２側の側面１０ｃで離間する。言い換えれば、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせた場合に、図２（ａ）に示す状態となるように、平板状コイル３０は加工形成されている。
【００２３】
また、図２（ａ）に示すように、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂにおけるコア１０Ａ、１０Ｂが組み合わされることで、両者の外磁脚１１と内磁脚１３との間の溝部１４による空間Ｓ１が形成され、両者の外磁脚１２と内磁脚１３との間の溝部１５による空間Ｓ２が形成される。これらの空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回することで、後述するような平板状コイル３０Ａ、３０Ｂを２次コイルとして使用するトランス１００を得ることが可能となる。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のように組み合わされたインダクタ１Ａ、１Ｂ（以下、合成インダクタと称す）の等価回路図である。この図２（ｂ）に示すように、合成インダクタの等価回路は、コア１０Ａに巻回されて一端を端子部３７Ａ、他端を端子部３８Ａとする平板状コイル３０Ａと、コア１０Ｂに巻回されて一端を端子部３７Ｂ、他端を端子部３８Ｂとする平板状コイル３０Ｂとが直列接続された構成となる。つまり、平板状コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８Ｂは、平板状コイル３０Ａと３０Ｂをトランスの２次コイルとして使用した場合のセンタータップとして利用できる。
【００２５】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示す合成インダクタを、さらにもう１組用意して隣り合うように配置した状態を示す斜視図である。なお、図３（ａ）では、追加したもう１組の合成インダクタを構成する一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｃ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｄ」を付記している。
【００２６】
つまり、等価回路としては、図３（ｂ）に示すように、コア１０Ｃに巻回されて一端を端子部３７Ｃ、他端を端子部３８Ｃとする平板状コイル３０Ｃと、コア１０Ｄに巻回されて一端を端子部３７Ｄ、他端を端子部３８Ｄとする平板状コイル３０Ｄとが直列接続された部分が追加される。この場合、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８Ｄは、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄをトランスの２次コイルとして使用した場合のセンタータップとして利用できる。
【００２７】
このように２つの合成インダクタを隣り合うように配置した構成において、２つの合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回し、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄをトランスの２次コイルとして使用すると、後述のような２次側が２系統に分割された分割型のトランス１００を得ることができる。
【００２８】
〔トランス〕
続いて、本実施形態におけるトランス１００について説明する。図４（ａ）は、本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図であり、図４（ｂ）は、組立て後におけるトランス１００の斜視図であり、図４（ｃ）は、トランス１００の等価回路図である。なお、本実施形態におけるトランス１００は、図３（ａ）に示した２組の合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回し、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを２次コイルとして使用した分割型トランスである。
【００２９】
つまり、図４（ａ）に示すように、本実施形態におけるトランス１００は、コア１０Ａ、絶縁ケース２０Ａ及び平板状コイル（以下、２次コイルと称す）３０Ａからなるインダクタ１Ａと、コア１０Ｂ、絶縁ケース２０Ｂ及び２次コイル３０Ｂからなるインダクタ１Ｂと、コア１０Ｃ、絶縁ケース２０Ｃ及び２次コイル３０Ｃからなるインダクタ１Ｃと、コア１０Ｄ、絶縁ケース２０Ｄ及び２次コイル３０Ｄからなるインダクタ１Ｄと、環状に巻回形成された１次コイル４０とから構成されている。
【００３０】
１次コイル４０は、環状部４１と、該環状部４１の内側に形成された孔部４２と有しており、さらに、１次コイル４０の両端には１次側回路（スイッチング回路）と接続するために垂直上向きに引き出された１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が接続されている。
【００３１】
このような１次コイル４０の孔部４２に対し、インダクタ１Ａにおけるコア１０Ａの内磁脚１３Ａを嵌め込む（同時にコア１０Ａの溝部１４Ａ、１５Ａに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）一方、インダクタ１Ａと対向する側から、インダクタ１Ｂにおけるコア１０Ｂの内磁脚１３Ｂを嵌め込む（同時にコア１０Ｂの溝部１４Ｂ、１５Ｂに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）ことで、インダクタ１Ａと１Ｂを１次コイル４０を挟んで組み合わせ、同様に、インダクタ１Ｃと１Ｄとを１次コイル４０を挟んで組み合わせることにより、図４（ｂ）に示すようなトランス１００が得られる。
【００３２】
なお、図４（ｂ）に示すように、２次コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの端子部３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄには、２次側回路（整流回路）と接続するために垂直上向きに引き出された２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が接続されている。また、以下では、説明の便宜上、２次コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８ＢをセンタータップＣＴ１と称し、２次コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８ＤをセンタータップＣＴ２と称する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００３３】
図４（ｃ）に示すように、トランス１００の等価回路は、図３（ｂ）に示した等価回路に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０が追加され、２次側が２系統に分割された構成となる。つまり、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２を介して１次コイル４０に１次交流電圧を印加すると、１次コイル４０と２次コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれの巻数比に応じた２次交流電圧が、２次側接続端子Ｐ２１とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２２とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２３とセンタータップＣＴ２の端子間、及び２次側接続端子Ｐ２４とセンタータップＣＴ２の端子間に発生することになる。
【００３４】
〔スイッチング電源〕
続いて、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳについて説明する。図５は、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。この図５に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳは、上述したトランス１００と、トランス１００の１次側に接続されたスイッチング回路２００と、トランス１００の２次側に接続された整流回路３００とから構成されている。
【００３５】
トランス１００は、図４（ｃ）と同様に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０と、一端が２次側接続端子Ｐ２１に接続され、他端がセンタータップＣＴ１に接続された２次コイル３０Ａと、一端が２次側接続端子Ｐ２２に接続され、他端がセンタータップＣＴ１に接続された２次コイル３０Ｂと、一端が２次側接続端子Ｐ２３に接続され、他端がセンタータップＣＴ２に接続された２次コイル３０Ｃと、一端が２次側接続端子Ｐ２４に接続され、他端がセンタータップＣＴ２に接続された２次コイル３０Ｄとから構成されている。
【００３６】
スイッチング回路２００は、外部から入力される直流電圧を、スイッチング動作によって１次交流電圧に変換してトランス１００の１次側に出力する回路であり、直流電圧を入力するための正極入力端子２０１及び負極入力端子２０２と、４つのトランジスタ（スイッチング素子）２０３、２０４、２０５、２０６と、４つのスナバダイオード２０７、２０８、２０９、２１０と、共振コイル２１１とから構成されている。
【００３７】
各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６は、例えばｎ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transister）である。トランジスタ２０３と２０５のドレイン端子は正極入力端子２０１と接続され、トランジスタ２０４と２０６のソース端子は負極入力端子２０２と接続されている。そして、トランジスタ２０３のソース端子とトランジスタ２０４のドレイン端子が接続され、トランジスタ２０５のソース端子とトランジスタ２０６のドレイン端子が接続されている。なお、トランジスタ２０６のドレイン端子（トランジスタ２０５のソース端子）は、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１２と接続されている。
【００３８】
また、図５では図示を省略しているが、各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路と接続されている。つまり、各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のオン／オフ動作（スイッチング動作）は、ＰＷＭ制御回路から各ゲート端子に入力されるＰＷＭ信号によって制御されている。
【００３９】
スナバダイオード２０７は、トランジスタ２０３のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０８は、トランジスタ２０４のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０９は、トランジスタ２０５のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２１０は、トランジスタ２０６のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。共振コイル２１１の一端はトランジスタ２０３のソース端子（トランジスタ２０４のドレイン端子）と接続され、他端はトランス１００の１次側接続端子Ｐ１１と接続されている。
【００４０】
一方、整流回路３００は、トランス１００から出力される２次交流電圧を、整流作用によって直流電圧に変換して外部に出力する回路であり、４つの整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４と、２つの平滑コイル３０５、３０６と、３つの平滑コンデンサ３０７、３０８、３０９と、出力端子３１０とから構成されている。
【００４１】
整流ダイオード３０１のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２１に接続され、カソード端子は平滑コイル３０５の一端と接続されている。整流ダイオード３０２のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２２に接続され、カソード端子は平滑コイル３０５の一端と接続されている。整流ダイオード３０３のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２３に接続され、カソード端子は平滑コイル３０６の一端と接続されている。整流ダイオード３０４のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２４に接続され、カソード端子は平滑コイル３０６の一端と接続されている。
【００４２】
平滑コイル３０５の他端は、平滑コンデンサ３０７、３０９の一端及び出力端子３１０と接続されている。平滑コイル３０６の他端は、平滑コンデンサ３０８、３０９の一端及び出力端子３１０と接続されている。平滑コンデンサ３０７、３０８及び３０９の他端は共通のグランドラインに接続されている。なお、トランス１００のセンタータップＣＴ１及びＣＴ２も、共通のグランドラインと接続されている。
【００４３】
図６（ａ）は、上記のスイッチング回路２００が実装された第１モジュール４００の斜視図である。この図に示すように、第１モジュール４００は、アルミ基板４０１と、アルミ基板４０１上における両方の長辺側の中央位置に配置された入力コネクタ４０２及び出力コネクタ４０３と、アルミ基板４０１上において入力コネクタ４０２と出力コネクタ４０３との間の領域に配置されたトランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７、ダイオードパッケージ４０８、４０９及びコイルパッケージ４１０とから構成されている。
【００４４】
トランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７には、スイッチング回路２００におけるトランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６がそれぞれ内包されている。ダイオードパッケージ４０８には、スイッチング回路２００におけるスナバダイオード２０７及び２０８の２つが内包され、ダイオードパッケージ４０９には、スイッチング回路２００におけるスナバダイオード２０９及び２１０の２つが内包されている。コイルパッケージ４１０には、スイッチング回路２００における共振コイル２１１が内包されている。
これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示したスイッチング回路２００が形成されるように、アルミ基板４０１上において結線されている。
【００４５】
また、入力コネクタ４０２は、外部入力される直流電圧と、不図示のＰＷＭ制御回路から入力されるＰＷＭ信号（各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子に入力される信号）とを受けて、アルミ基板４０１上に形成されたスイッチング回路２００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入力端子４０２ａを有している。出力コネクタ４０３は、アルミ基板４０１上に形成されたスイッチング回路２００から出力される１次交流電圧を受けて、トランス１００の一次側に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子４０３ａを有している。
【００４６】
図６（ｂ）は、上記の整流回路３００が実装された第２モジュール５００の斜視図である。この図に示すように、第２モジュール５００は、アルミ基板５０１と、アルミ基板５０１上における両方の長辺側の中央位置に配置された入力コネクタ５０２及び出力コネクタ５０３と、アルミ基板５０１上において入力コネクタ５０２と出力コネクタ５０３との間の領域に配置されたダイオードパッケージ５０４、５０５、５０６、５０７、コイルパッケージ５０８及びコンデンサパッケージ５０９、５１０、５１１から構成されている。
【００４７】
ダイオードパッケージ５０４、５０５、５０６、５０７には、整流回路３００における整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４がそれぞれ内包されている。コイルパッケージ５０８には、整流回路３００における平滑コイル３０５、３０６の２つが内包されている。コンデンサパッケージ５０９、５１０、５１１には、整流回路３００における平滑コンデンサ３０７、３０８、３０９がそれぞれ内包されている。これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示した整流回路３００を形成するように、アルミ基板５０１上において結線されている。
【００４８】
また、入力コネクタ５０２は、トランス１００の２次側から出力される２次交流電圧を受けて、アルミ基板５０１上に形成された整流回路３００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入力端子５０２ａを有している。出力コネクタ５０３は、アルミ基板５０１上に形成された整流回路３００から出力される直流電圧を受けて、後述の外部出力端子６００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子５０３ａを有している
【００４９】
図６（ｃ）は、トランス１００と、第１モジュール４００と、第２モジュール５００との配置関係を示す平面図である。この図に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳにおいて、トランス１００は、同一平面上において、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２と第１モジュール４００の出力コネクタ４０３が向かい合うように、且つ２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と第２モジュール５００の入力コネクタ５０２が向かい合うように、第１モジュール４００と第２モジュール５００との間に配置されている。なお、図６（ｃ）において、符号６００は、第２モジュール５００のコネクタ５０３と接続された外部出力端子である。
【００５０】
さらに、図７（ａ）に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳでは、図６（ｃ）に示す配置関係を維持した状態で、トランス１００、第１モジュール４００、第２モジュール５００及び外部入力端子６００を冷却板７００上にネジ止め固定する。この冷却板７００は、放熱性に優れた材料から形成されており、ヒートシンクとしての役割を担っている。
【００５１】
詳細には、第１モジュール４００のアルミ基板４０１には、その対角線上の両端に貫通孔４０１ａ、４０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ１、Ｎ２を貫通孔４０１ａ、４０１ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、第１モジュール４００を冷却板７００に固定する。
【００５２】
また、貫通孔６１ａが形成された押圧部材６０をトランス１００の上部に配置した状態で、ワッシャー付きのネジＮ３を貫通孔６１ａに貫通させ、押圧部材６０によってトランス１００を上部から押圧しつつ、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することで、トランス１００を冷却板７００に固定する（詳細は図８参照）。なお、トランス１００のセンタータップＣＴ１、ＣＴ２は、ワッシャー付きのネジＮ４、Ｎ５によって第１モジュール４００のアルミ基板４０１に締結されることにより、共通のグランドラインと電気的に接続される。
【００５３】
また、第２モジュール５００のアルミ基板５０１には、その対角線上の両端に貫通孔５０１ａ、５０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ６、Ｎ７を貫通孔５０１ａ、５０１ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、第２モジュール５００を冷却板７００に固定する。また、外部入力端子６００には、両側に貫通孔６００ａ、６００ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ８、Ｎ９を貫通孔６００ａ、６００ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、外部入力端子６００を冷却板７００に固定する。
【００５４】
さらに、冷却板７００には、長辺側の縁に沿って四角柱状のボス７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６が垂直上方に突出するように形成されており、図７（ｂ）に示すように、制御基板８００がこれらのボス７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６にネジ止め固定される。
【００５５】
この制御基板８００には、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２及び２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、第１モジュール４００の入力端子４０２ａ及び出力端子４０３ａと、第２モジュール５００の入力端子５０２ａとが貫通する貫通孔が設けられている。よって、図７（ｂ）に示すように、制御基板８００が冷却板７００に固定されると、各端子の先端部分が制御基板８００を貫通して露出した状態となる。この状態で、制御基板８００上に露出した各端子をハンダ付けすることで、各端子と制御基板８００上に形成された配線パターンとを電気的に接続する。
【００５６】
制御基板８００には、直流電圧を外部入力するための外部入力端子８０１、８０２とＰＷＭ制御回路が設けられており、これら外部入力端子８０１、８０２とＰＷＭ制御回路の出力端子（つまり、ＰＷＭ信号の出力端子）は、制御基板８００上において第１モジュール４００の入力端子４０２ａと電気的に接続される。また、第１モジュール４００の出力端子４０３ａと、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２は、制御基板８００上において電気的に接続される。また、トランス１００の２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、第２モジュール５００のコネクタ５０２の入力端子５０２ａも、制御基板８００上において電気的に接続される。このような構成により、図５に示した回路構成を有するスイッチング電源ＳＳが得られる。
【００５７】
図８（ａ）は、押圧部材６０によってトランス１００を冷却板７００に押圧固定する様子を詳細に示したものである。この図に示すように、押圧部材６０は、トランス１００の押圧面（コア１０Ｂ及びコア１０Ｄの裏面１０ｅ）に形成された凹部５５に嵌合する突出部６１及び凹部５１の両側の押圧面（コア１０Ｂ及びコア１０Ｄの裏面１０ｅ）に当接する当接部６２、６３を有する板バネ構造体である。
【００５８】
押圧部材６０の突出部６１に貫通孔６１ａが形成されており、押圧部材６０の突出部６１をトランス１００の凹部５５に嵌め込むと共に当接部６２、６３を凹部５５の両側の押圧面（コア１０Ｂ及びコア１０Ｄの裏面１０ｅ）に当接させた状態で、突出部６１の貫通孔６１ａにネジＮ３を貫通させ、押圧部材６０によってトランス１００が押圧されるように突出部６１に力を加えつつ、冷却板７００上に突設されたボス７０７のネジ孔７０７ａにネジＮ３を締結することで、押圧部材６０とともにトランス１００を冷却板７００に固定する。
【００５９】
また、図８（ｂ）に示すように、冷却板７００上に突設されたボス７０７には、ネジ孔７０７ａの他、位置決め孔７０７ｂが形成されており、図８（ｃ）に示すように、トランス１００を固定する際に、押圧部材６０の突出部６１の下部に形成された突起６１ｂを位置決め孔７０７ｂに嵌め込むことで、押圧部材６０の位置ずれを規制可能となっている。
【００６０】
以上のような構成を採用した本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳによれば、トランス１００に均一に荷重をかけつつ、トランス１００を冷却板７００に固定できるようになる。すなわち、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランス１００を冷却板７００に固定可能なスイッチング電源ＳＳを得ることができる。
【００６１】
〔変形例〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、図１に示したような形状を有する平板状コイル（２次コイル）３０を例示したが、この平板状コイル３０は、少なくともコア１０の側面１０ａ、１０ｂと溝部底面１４ａ、１５ａを沿うような形状をしていれば良く、端子部３７、３８の有無や位置は特に限定されない。
【００６２】
（２）上記実施形態では、図４に示したように、トランス１００として合成インダクタ（インダクタ１が２つ組み合わされたもの）を２組使用する分散型トランスを例示して説明したが、合成インダクタを１組、或いは３組以上の複数組使用するトランスを構成しても良い。
【００６３】
（３）上記実施形態では、図５に示したような回路構成のスイッチング回路２００と整流回路３００を有するスイッチング電源ＳＳを例示して説明したが、これらの回路構成はあくまで一例であり、スイッチング電源４００に要求される性能や仕様、或いはトランス１００の構成に応じて、スイッチング回路２００と整流回路３００の回路構成を適宜変更しても良い。
【００６４】
（４）上記実施形態では、板バネ構造を有する押圧部材６０を例示したが、必ずしも板バネ構造とする必要はなく、トランス１００に均一に荷重を加えることが可能な構造であれば良い。
【符号の説明】
【００６５】
ＳＳ…スイッチング電源、１…インダクタ、１０…コア、２０…絶縁ケース、３０…平板状コイル（２次コイル）、４０…１次コイル、６０…押圧部材、１００…トランス、２００…スイッチング回路、３００…整流回路、４００…第１モジュール、５００…第２モジュール、６００…外部入力端子、７００…冷却板、８００…制御基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術の１つとして、車両にエンジンとモータの２つの動力源を搭載し、走行状況に応じて両者を協調制御するハイブリッドシステムの導入が進んでいる。このハイブリッドシステムでは、モータを駆動する場合、高電圧バッテリから出力される直流電圧をインバータによって３相交流電圧に変換してモータに供給することが一般的である。
【０００３】
また、このハイブリッドシステムでは、インバータの入力側に設けられた平滑コンデンサにスイッチング電源を接続し、モータ駆動時に平滑コンデンサに蓄えられた高電圧電力を、スイッチング電源によって低電圧電力に変換して低電圧バッテリに蓄えることにより、エネルギー効率の向上及び感電事故の防止を図っている。
【０００４】
このように車両に搭載されるスイッチング電源には、高い信頼性に加えて高性能化、小型化及び低コスト化が要求されるため、従来から様々な改良技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、小型化及び部品点数の削減が可能で放熱効果の良好なスイッチング電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の構成が開示されており、また、下記特許文献２には、配線基板の強度向上が不要であり、トランスまたはチョークコイルの長寿命化が可能なスイッチング電源の構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２１９１９号公報
【特許文献２】特開２０００−１４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び２に開示されたスイッチング電源の構成では、トランスを冷却板に固定する場合に、押圧面１つに対してネジ固定部が２つ必要であり、構造が複雑となっていた。また、トランスが大型化すると、トランスを冷却板に固定する場合に荷重が均一とならず、冷却板との固定力が低下し、その結果、冷却性能が低下する虞があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、スイッチング電源に係る第１の解決手段として、冷却板と、前記冷却板上に配置され、前記冷却板との当接面に対し、反対側の押圧面に凹部が形成されたトランスと、前記凹部に嵌合する突出部及び前記凹部の両側の押圧面に当接する当接部を有する押圧部材と、を備え、前記押圧部材により、前記トランスを前記冷却板に固定した、という手段を採用する。
このような構成を採用することにより、１つの押圧部材によって、トランスに均一に荷重をかけつつ、トランスを冷却板に固定できるため、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を得ることが可能である。
【０００９】
また、スイッチング電源に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記押圧部材は、板バネ構造を有する、という手段を採用する。
このように押圧部材を板バネ構造とすることで、より均一に荷重をかけつつ、トランスを冷却板に固定できるようになる。
【００１０】
また、スイッチング電源に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記押圧部材の突出部に形成された貫通孔と、前記貫通孔に挿入するネジと、を備え、前記ネジにより、前記押圧部材、前記トランス及び前記冷却板を固定した、という手段を採用する。
これによると、１本のネジを用いて均一に荷重をかけつつ、トランスを冷却板に固定できるようになるため、トランスの固定構造をより簡易な構造とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランスを冷却板に固定可能なスイッチング電源を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図及び組立て後の斜視図である。
【図２】２つのインダクタ１を組み合わせて得られる合成インダクタの斜視図及びその等価回路図である。
【図３】図２に示す合成インダクタを２つ隣り合うように配置した状態を示す斜視図及びその等価回路図である。
【図４】本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図、組立て後の斜視図及び等価回路図である。
【図５】本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。
【図６】スイッチング電源ＳＳが有する第１モジュール４００と第２モジュール５００の斜視図、及びトランス１００と、第１モジュール４００と、第２モジュール５００との配置関係を示す平面図である。
【図７】スイッチング電源ＳＳの外観斜視図である。
【図８】押圧部材６０によってトランス１００を冷却板７００に押圧固定する様子を詳細に示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、本実施形態におけるスイッチング電源を説明するに当って、始めにスイッチング電源が備えるトランスの構成部品であるインダクタについて説明する。
〔インダクタ〕
図１（ａ）は、本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図であり、図１（ｂ）は、組立て後におけるインダクタ１の斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態におけるインダクタ１は、コア１０、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０から構成されている。
【００１４】
コア１０は、例えば平面的に矩形をなすＥ字型のフェライトコアであり、長辺方向の両端部に突出するように形成された外磁脚１１及び１２と、これら外磁脚１１と１２との間の中間位置において並列的に突出するように形成された内磁脚１３とを有している。これら外磁脚１１、１２の頂上面１１ａ、１２ａと、内磁脚１３の頂上面１３ａは平面的に矩形をなし、互いに同一の高さとなるように寸法設定されている。
【００１５】
また、コア１０において、外磁脚１１と内磁脚１３との間には底面１４ａを有する溝部１４が形成され、外磁脚１２と内磁脚１３との間には底面１５ａを有する溝部１５が形成されている。なお、コア１０において、一方のＥ字形状の側面を１０ａ、他方のＥ字形状の側面を１０ｂ、一方の矩形状の側面を１０ｃ、他方の矩形状の側面を１０ｄ、各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａに対して反対側の面（裏面）を１０ｅとする。
【００１６】
絶縁ケース２０は、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａと裏面１０ｅとが露出し、その他の面が被覆されるように加工形成された絶縁部材である。つまり、この絶縁ケース２０には、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａを露出させるための開口部２１、２２、２３と、裏面１０ｅを露出させるための開口部２４とが設けられている。このような絶縁ケース２０をコア１０に装着することで、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ、１３ａ及び裏面１０ｅは外部に露出する一方、各溝部底面１４ａ、１５ａ及び各側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを含む他の面は絶縁ケース２０によって被覆された状態となる（図１（ｂ）参照）。
【００１７】
平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａ、１０ｂ、１０ｄ及び溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように折り曲げ加工によって形成された平板状配線部材（バスバー）である。つまり、この平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａを沿うように形成された導電路３１と、溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように形成された導電路３２、３３と、側面１０ｂを沿うように形成された導電路３４、３５と、側面１０ｄを沿うように形成された導電路３６とを有している。
【００１８】
詳細には、導電路３１は、コア１０の側面１０ａにおいて溝部１４から１５までの区間を沿うように、コア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３２は、溝部底面１４ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１４側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。導電路３３は、溝部底面１５ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１５側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。
【００１９】
導電路３４は、コア１０の側面１０ｂにおいて溝部１４から側面１０ｄまでの区間を沿うように、導電路３２の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３５は、コア１０の側面１０ｂにおける溝部１５から側面１０ｃまでの区間を沿うように、導電路３３の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３６は、コア１０の側面１０ｄにおいて側面１０ｂから中央位置までの区間を沿うように、導電路３４の側面１０ｄ側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。
【００２０】
また、この平板状コイル３０は、導電路３５の端部（導電路３３に対して反対側の端部）からコア１０の短辺方向に屈曲して形成された端子部３７と、導電路３６の端部（導電路３４に対して反対側の端部）からコア１０の長辺方向に屈曲して形成された端子部３８とを有している。これら端子部３７、３８には、それぞれネジ止め固定を可能とする貫通孔３７ａ、３８ａが設けられている。このような平板状コイル３０を、絶縁ケース２０が装着されたコア１０に絶縁ケース２０の上から配置することで、図１（ｂ）に示すインダクタ１が得られる。
【００２１】
図２（ａ）は、上述した構成のインダクタ１を２つ使用し、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０がそれぞれ付加された状態で、２つのコア１０をそれぞれの各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａが対向して当接するように組み合わせた状態を示す斜視図である。なお、図２（ａ）では、２つのインダクタ１を区別するために、一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ａ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｂ」を付記している。また、以下の説明において、必ずしも両者を区別する必要がない場合には、符号に「Ａ」或いは「Ｂ」を付記しない場合がある。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、同一構成の２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせることにより、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３８Ａ、３８Ｂは、外磁脚１１側の側面１０ｄの中央位置で重なり合って接続し、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３７Ａ、３７Ｂは、外磁脚１２側の側面１０ｃで離間する。言い換えれば、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせた場合に、図２（ａ）に示す状態となるように、平板状コイル３０は加工形成されている。
【００２３】
また、図２（ａ）に示すように、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂにおけるコア１０Ａ、１０Ｂが組み合わされることで、両者の外磁脚１１と内磁脚１３との間の溝部１４による空間Ｓ１が形成され、両者の外磁脚１２と内磁脚１３との間の溝部１５による空間Ｓ２が形成される。これらの空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回することで、後述するような平板状コイル３０Ａ、３０Ｂを２次コイルとして使用するトランス１００を得ることが可能となる。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のように組み合わされたインダクタ１Ａ、１Ｂ（以下、合成インダクタと称す）の等価回路図である。この図２（ｂ）に示すように、合成インダクタの等価回路は、コア１０Ａに巻回されて一端を端子部３７Ａ、他端を端子部３８Ａとする平板状コイル３０Ａと、コア１０Ｂに巻回されて一端を端子部３７Ｂ、他端を端子部３８Ｂとする平板状コイル３０Ｂとが直列接続された構成となる。つまり、平板状コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８Ｂは、平板状コイル３０Ａと３０Ｂをトランスの２次コイルとして使用した場合のセンタータップとして利用できる。
【００２５】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示す合成インダクタを、さらにもう１組用意して隣り合うように配置した状態を示す斜視図である。なお、図３（ａ）では、追加したもう１組の合成インダクタを構成する一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｃ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｄ」を付記している。
【００２６】
つまり、等価回路としては、図３（ｂ）に示すように、コア１０Ｃに巻回されて一端を端子部３７Ｃ、他端を端子部３８Ｃとする平板状コイル３０Ｃと、コア１０Ｄに巻回されて一端を端子部３７Ｄ、他端を端子部３８Ｄとする平板状コイル３０Ｄとが直列接続された部分が追加される。この場合、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８Ｄは、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄをトランスの２次コイルとして使用した場合のセンタータップとして利用できる。
【００２７】
このように２つの合成インダクタを隣り合うように配置した構成において、２つの合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回し、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄをトランスの２次コイルとして使用すると、後述のような２次側が２系統に分割された分割型のトランス１００を得ることができる。
【００２８】
〔トランス〕
続いて、本実施形態におけるトランス１００について説明する。図４（ａ）は、本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図であり、図４（ｂ）は、組立て後におけるトランス１００の斜視図であり、図４（ｃ）は、トランス１００の等価回路図である。なお、本実施形態におけるトランス１００は、図３（ａ）に示した２組の合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回し、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを２次コイルとして使用した分割型トランスである。
【００２９】
つまり、図４（ａ）に示すように、本実施形態におけるトランス１００は、コア１０Ａ、絶縁ケース２０Ａ及び平板状コイル（以下、２次コイルと称す）３０Ａからなるインダクタ１Ａと、コア１０Ｂ、絶縁ケース２０Ｂ及び２次コイル３０Ｂからなるインダクタ１Ｂと、コア１０Ｃ、絶縁ケース２０Ｃ及び２次コイル３０Ｃからなるインダクタ１Ｃと、コア１０Ｄ、絶縁ケース２０Ｄ及び２次コイル３０Ｄからなるインダクタ１Ｄと、環状に巻回形成された１次コイル４０とから構成されている。
【００３０】
１次コイル４０は、環状部４１と、該環状部４１の内側に形成された孔部４２と有しており、さらに、１次コイル４０の両端には１次側回路（スイッチング回路）と接続するために垂直上向きに引き出された１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が接続されている。
【００３１】
このような１次コイル４０の孔部４２に対し、インダクタ１Ａにおけるコア１０Ａの内磁脚１３Ａを嵌め込む（同時にコア１０Ａの溝部１４Ａ、１５Ａに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）一方、インダクタ１Ａと対向する側から、インダクタ１Ｂにおけるコア１０Ｂの内磁脚１３Ｂを嵌め込む（同時にコア１０Ｂの溝部１４Ｂ、１５Ｂに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）ことで、インダクタ１Ａと１Ｂを１次コイル４０を挟んで組み合わせ、同様に、インダクタ１Ｃと１Ｄとを１次コイル４０を挟んで組み合わせることにより、図４（ｂ）に示すようなトランス１００が得られる。
【００３２】
なお、図４（ｂ）に示すように、２次コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの端子部３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄには、２次側回路（整流回路）と接続するために垂直上向きに引き出された２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が接続されている。また、以下では、説明の便宜上、２次コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８ＢをセンタータップＣＴ１と称し、２次コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８ＤをセンタータップＣＴ２と称する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００３３】
図４（ｃ）に示すように、トランス１００の等価回路は、図３（ｂ）に示した等価回路に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０が追加され、２次側が２系統に分割された構成となる。つまり、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２を介して１次コイル４０に１次交流電圧を印加すると、１次コイル４０と２次コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれの巻数比に応じた２次交流電圧が、２次側接続端子Ｐ２１とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２２とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２３とセンタータップＣＴ２の端子間、及び２次側接続端子Ｐ２４とセンタータップＣＴ２の端子間に発生することになる。
【００３４】
〔スイッチング電源〕
続いて、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳについて説明する。図５は、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。この図５に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳは、上述したトランス１００と、トランス１００の１次側に接続されたスイッチング回路２００と、トランス１００の２次側に接続された整流回路３００とから構成されている。
【００３５】
トランス１００は、図４（ｃ）と同様に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０と、一端が２次側接続端子Ｐ２１に接続され、他端がセンタータップＣＴ１に接続された２次コイル３０Ａと、一端が２次側接続端子Ｐ２２に接続され、他端がセンタータップＣＴ１に接続された２次コイル３０Ｂと、一端が２次側接続端子Ｐ２３に接続され、他端がセンタータップＣＴ２に接続された２次コイル３０Ｃと、一端が２次側接続端子Ｐ２４に接続され、他端がセンタータップＣＴ２に接続された２次コイル３０Ｄとから構成されている。
【００３６】
スイッチング回路２００は、外部から入力される直流電圧を、スイッチング動作によって１次交流電圧に変換してトランス１００の１次側に出力する回路であり、直流電圧を入力するための正極入力端子２０１及び負極入力端子２０２と、４つのトランジスタ（スイッチング素子）２０３、２０４、２０５、２０６と、４つのスナバダイオード２０７、２０８、２０９、２１０と、共振コイル２１１とから構成されている。
【００３７】
各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６は、例えばｎ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transister）である。トランジスタ２０３と２０５のドレイン端子は正極入力端子２０１と接続され、トランジスタ２０４と２０６のソース端子は負極入力端子２０２と接続されている。そして、トランジスタ２０３のソース端子とトランジスタ２０４のドレイン端子が接続され、トランジスタ２０５のソース端子とトランジスタ２０６のドレイン端子が接続されている。なお、トランジスタ２０６のドレイン端子（トランジスタ２０５のソース端子）は、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１２と接続されている。
【００３８】
また、図５では図示を省略しているが、各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路と接続されている。つまり、各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のオン／オフ動作（スイッチング動作）は、ＰＷＭ制御回路から各ゲート端子に入力されるＰＷＭ信号によって制御されている。
【００３９】
スナバダイオード２０７は、トランジスタ２０３のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０８は、トランジスタ２０４のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０９は、トランジスタ２０５のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２１０は、トランジスタ２０６のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。共振コイル２１１の一端はトランジスタ２０３のソース端子（トランジスタ２０４のドレイン端子）と接続され、他端はトランス１００の１次側接続端子Ｐ１１と接続されている。
【００４０】
一方、整流回路３００は、トランス１００から出力される２次交流電圧を、整流作用によって直流電圧に変換して外部に出力する回路であり、４つの整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４と、２つの平滑コイル３０５、３０６と、３つの平滑コンデンサ３０７、３０８、３０９と、出力端子３１０とから構成されている。
【００４１】
整流ダイオード３０１のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２１に接続され、カソード端子は平滑コイル３０５の一端と接続されている。整流ダイオード３０２のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２２に接続され、カソード端子は平滑コイル３０５の一端と接続されている。整流ダイオード３０３のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２３に接続され、カソード端子は平滑コイル３０６の一端と接続されている。整流ダイオード３０４のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２４に接続され、カソード端子は平滑コイル３０６の一端と接続されている。
【００４２】
平滑コイル３０５の他端は、平滑コンデンサ３０７、３０９の一端及び出力端子３１０と接続されている。平滑コイル３０６の他端は、平滑コンデンサ３０８、３０９の一端及び出力端子３１０と接続されている。平滑コンデンサ３０７、３０８及び３０９の他端は共通のグランドラインに接続されている。なお、トランス１００のセンタータップＣＴ１及びＣＴ２も、共通のグランドラインと接続されている。
【００４３】
図６（ａ）は、上記のスイッチング回路２００が実装された第１モジュール４００の斜視図である。この図に示すように、第１モジュール４００は、アルミ基板４０１と、アルミ基板４０１上における両方の長辺側の中央位置に配置された入力コネクタ４０２及び出力コネクタ４０３と、アルミ基板４０１上において入力コネクタ４０２と出力コネクタ４０３との間の領域に配置されたトランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７、ダイオードパッケージ４０８、４０９及びコイルパッケージ４１０とから構成されている。
【００４４】
トランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７には、スイッチング回路２００におけるトランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６がそれぞれ内包されている。ダイオードパッケージ４０８には、スイッチング回路２００におけるスナバダイオード２０７及び２０８の２つが内包され、ダイオードパッケージ４０９には、スイッチング回路２００におけるスナバダイオード２０９及び２１０の２つが内包されている。コイルパッケージ４１０には、スイッチング回路２００における共振コイル２１１が内包されている。
これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示したスイッチング回路２００が形成されるように、アルミ基板４０１上において結線されている。
【００４５】
また、入力コネクタ４０２は、外部入力される直流電圧と、不図示のＰＷＭ制御回路から入力されるＰＷＭ信号（各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子に入力される信号）とを受けて、アルミ基板４０１上に形成されたスイッチング回路２００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入力端子４０２ａを有している。出力コネクタ４０３は、アルミ基板４０１上に形成されたスイッチング回路２００から出力される１次交流電圧を受けて、トランス１００の一次側に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子４０３ａを有している。
【００４６】
図６（ｂ）は、上記の整流回路３００が実装された第２モジュール５００の斜視図である。この図に示すように、第２モジュール５００は、アルミ基板５０１と、アルミ基板５０１上における両方の長辺側の中央位置に配置された入力コネクタ５０２及び出力コネクタ５０３と、アルミ基板５０１上において入力コネクタ５０２と出力コネクタ５０３との間の領域に配置されたダイオードパッケージ５０４、５０５、５０６、５０７、コイルパッケージ５０８及びコンデンサパッケージ５０９、５１０、５１１から構成されている。
【００４７】
ダイオードパッケージ５０４、５０５、５０６、５０７には、整流回路３００における整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４がそれぞれ内包されている。コイルパッケージ５０８には、整流回路３００における平滑コイル３０５、３０６の２つが内包されている。コンデンサパッケージ５０９、５１０、５１１には、整流回路３００における平滑コンデンサ３０７、３０８、３０９がそれぞれ内包されている。これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示した整流回路３００を形成するように、アルミ基板５０１上において結線されている。
【００４８】
また、入力コネクタ５０２は、トランス１００の２次側から出力される２次交流電圧を受けて、アルミ基板５０１上に形成された整流回路３００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入力端子５０２ａを有している。出力コネクタ５０３は、アルミ基板５０１上に形成された整流回路３００から出力される直流電圧を受けて、後述の外部出力端子６００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子５０３ａを有している
【００４９】
図６（ｃ）は、トランス１００と、第１モジュール４００と、第２モジュール５００との配置関係を示す平面図である。この図に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳにおいて、トランス１００は、同一平面上において、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２と第１モジュール４００の出力コネクタ４０３が向かい合うように、且つ２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と第２モジュール５００の入力コネクタ５０２が向かい合うように、第１モジュール４００と第２モジュール５００との間に配置されている。なお、図６（ｃ）において、符号６００は、第２モジュール５００のコネクタ５０３と接続された外部出力端子である。
【００５０】
さらに、図７（ａ）に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳでは、図６（ｃ）に示す配置関係を維持した状態で、トランス１００、第１モジュール４００、第２モジュール５００及び外部入力端子６００を冷却板７００上にネジ止め固定する。この冷却板７００は、放熱性に優れた材料から形成されており、ヒートシンクとしての役割を担っている。
【００５１】
詳細には、第１モジュール４００のアルミ基板４０１には、その対角線上の両端に貫通孔４０１ａ、４０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ１、Ｎ２を貫通孔４０１ａ、４０１ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、第１モジュール４００を冷却板７００に固定する。
【００５２】
また、貫通孔６１ａが形成された押圧部材６０をトランス１００の上部に配置した状態で、ワッシャー付きのネジＮ３を貫通孔６１ａに貫通させ、押圧部材６０によってトランス１００を上部から押圧しつつ、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することで、トランス１００を冷却板７００に固定する（詳細は図８参照）。なお、トランス１００のセンタータップＣＴ１、ＣＴ２は、ワッシャー付きのネジＮ４、Ｎ５によって第１モジュール４００のアルミ基板４０１に締結されることにより、共通のグランドラインと電気的に接続される。
【００５３】
また、第２モジュール５００のアルミ基板５０１には、その対角線上の両端に貫通孔５０１ａ、５０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ６、Ｎ７を貫通孔５０１ａ、５０１ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、第２モジュール５００を冷却板７００に固定する。また、外部入力端子６００には、両側に貫通孔６００ａ、６００ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ８、Ｎ９を貫通孔６００ａ、６００ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、外部入力端子６００を冷却板７００に固定する。
【００５４】
さらに、冷却板７００には、長辺側の縁に沿って四角柱状のボス７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６が垂直上方に突出するように形成されており、図７（ｂ）に示すように、制御基板８００がこれらのボス７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６にネジ止め固定される。
【００５５】
この制御基板８００には、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２及び２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、第１モジュール４００の入力端子４０２ａ及び出力端子４０３ａと、第２モジュール５００の入力端子５０２ａとが貫通する貫通孔が設けられている。よって、図７（ｂ）に示すように、制御基板８００が冷却板７００に固定されると、各端子の先端部分が制御基板８００を貫通して露出した状態となる。この状態で、制御基板８００上に露出した各端子をハンダ付けすることで、各端子と制御基板８００上に形成された配線パターンとを電気的に接続する。
【００５６】
制御基板８００には、直流電圧を外部入力するための外部入力端子８０１、８０２とＰＷＭ制御回路が設けられており、これら外部入力端子８０１、８０２とＰＷＭ制御回路の出力端子（つまり、ＰＷＭ信号の出力端子）は、制御基板８００上において第１モジュール４００の入力端子４０２ａと電気的に接続される。また、第１モジュール４００の出力端子４０３ａと、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２は、制御基板８００上において電気的に接続される。また、トランス１００の２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、第２モジュール５００のコネクタ５０２の入力端子５０２ａも、制御基板８００上において電気的に接続される。このような構成により、図５に示した回路構成を有するスイッチング電源ＳＳが得られる。
【００５７】
図８（ａ）は、押圧部材６０によってトランス１００を冷却板７００に押圧固定する様子を詳細に示したものである。この図に示すように、押圧部材６０は、トランス１００の押圧面（コア１０Ｂ及びコア１０Ｄの裏面１０ｅ）に形成された凹部５５に嵌合する突出部６１及び凹部５１の両側の押圧面（コア１０Ｂ及びコア１０Ｄの裏面１０ｅ）に当接する当接部６２、６３を有する板バネ構造体である。
【００５８】
押圧部材６０の突出部６１に貫通孔６１ａが形成されており、押圧部材６０の突出部６１をトランス１００の凹部５５に嵌め込むと共に当接部６２、６３を凹部５５の両側の押圧面（コア１０Ｂ及びコア１０Ｄの裏面１０ｅ）に当接させた状態で、突出部６１の貫通孔６１ａにネジＮ３を貫通させ、押圧部材６０によってトランス１００が押圧されるように突出部６１に力を加えつつ、冷却板７００上に突設されたボス７０７のネジ孔７０７ａにネジＮ３を締結することで、押圧部材６０とともにトランス１００を冷却板７００に固定する。
【００５９】
また、図８（ｂ）に示すように、冷却板７００上に突設されたボス７０７には、ネジ孔７０７ａの他、位置決め孔７０７ｂが形成されており、図８（ｃ）に示すように、トランス１００を固定する際に、押圧部材６０の突出部６１の下部に形成された突起６１ｂを位置決め孔７０７ｂに嵌め込むことで、押圧部材６０の位置ずれを規制可能となっている。
【００６０】
以上のような構成を採用した本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳによれば、トランス１００に均一に荷重をかけつつ、トランス１００を冷却板７００に固定できるようになる。すなわち、冷却性能を維持しつつ、簡易な構造でトランス１００を冷却板７００に固定可能なスイッチング電源ＳＳを得ることができる。
【００６１】
〔変形例〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、図１に示したような形状を有する平板状コイル（２次コイル）３０を例示したが、この平板状コイル３０は、少なくともコア１０の側面１０ａ、１０ｂと溝部底面１４ａ、１５ａを沿うような形状をしていれば良く、端子部３７、３８の有無や位置は特に限定されない。
【００６２】
（２）上記実施形態では、図４に示したように、トランス１００として合成インダクタ（インダクタ１が２つ組み合わされたもの）を２組使用する分散型トランスを例示して説明したが、合成インダクタを１組、或いは３組以上の複数組使用するトランスを構成しても良い。
【００６３】
（３）上記実施形態では、図５に示したような回路構成のスイッチング回路２００と整流回路３００を有するスイッチング電源ＳＳを例示して説明したが、これらの回路構成はあくまで一例であり、スイッチング電源４００に要求される性能や仕様、或いはトランス１００の構成に応じて、スイッチング回路２００と整流回路３００の回路構成を適宜変更しても良い。
【００６４】
（４）上記実施形態では、板バネ構造を有する押圧部材６０を例示したが、必ずしも板バネ構造とする必要はなく、トランス１００に均一に荷重を加えることが可能な構造であれば良い。
【符号の説明】
【００６５】
ＳＳ…スイッチング電源、１…インダクタ、１０…コア、２０…絶縁ケース、３０…平板状コイル（２次コイル）、４０…１次コイル、６０…押圧部材、１００…トランス、２００…スイッチング回路、３００…整流回路、４００…第１モジュール、５００…第２モジュール、６００…外部入力端子、７００…冷却板、８００…制御基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却板と、
前記冷却板上に配置され、前記冷却板との当接面に対し、反対側の押圧面に凹部が形成されたトランスと、
前記凹部に嵌合する突出部及び前記凹部の両側の押圧面に当接する当接部を有する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材により、前記トランスを前記冷却板に固定したことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記押圧部材は、板バネ構造を有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記押圧部材の突出部に形成された貫通孔と、
前記貫通孔に挿入するネジと、を備え、
前記ネジにより、前記押圧部材、前記トランス及び前記冷却板を固定したことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
【請求項１】
冷却板と、
前記冷却板上に配置され、前記冷却板との当接面に対し、反対側の押圧面に凹部が形成されたトランスと、
前記凹部に嵌合する突出部及び前記凹部の両側の押圧面に当接する当接部を有する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材により、前記トランスを前記冷却板に固定したことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記押圧部材は、板バネ構造を有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記押圧部材の突出部に形成された貫通孔と、
前記貫通孔に挿入するネジと、を備え、
前記ネジにより、前記押圧部材、前記トランス及び前記冷却板を固定したことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１８２５００（Ｐ２０１１−１８２５００Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１９６０（Ｐ２０１０−４１９６０）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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