JP3197646U - 整合式電源変換モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】整合式電源変換モジュールを提供する。【解決手段】整合式電源変換モジュールは、巻線フレーム１０、一次巻線組、磁芯組３０及び電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄを含む。巻線フレーム１０は、本体１００及び交錯配列された巻線部１０２及び収容部１０４ａ〜１０４ｄを含み、本体１００上に第１貫通通路１０１を形成し、収容部は、挿入溝１０６を有する。一次巻線組は、巻線部１０２に巻き付けられ、磁芯組３０は、巻線フレーム１０外に被せ設けられる。電気エネルギー変換ユニットは、回路板４２、整流器４４及びフィルタ４６を含み、整流器４２及びフィルタ４６が回路板４２に設置される基部４２０の延伸部４２２は、挿入溝１０６中に挿入設置され、第１貫通通路１０１と対応し且つ連通する貫通孔４２４を有する。電力を一次巻線組に印加する時、磁芯組３０は、電磁感応を発生し、電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄの導電シート４３上に変換電力を発生させる。【選択図】図２

Description

本考案は、電源変換モジュールに関し、特に、整合式電源変換モジュールに関する。

ほぼ全ての電子機器が何れも電源を使用する必要があり、電源は、電子機器の心臓ということができ、電子設備の性能に直接影響を及ぼす。

省エネルギー、二酸化炭素削減、環境保護意識が高まるにつれ、電源に対する要求が益々高くなり、高効率、軽薄短小、低コストであることは、電源設計において追求すべき目標となっている。これら要求に適合させるため、電源技術の研究が必要となっている。

従来の電源変換器の変圧器及び電子部材は、それぞれ独立して回路板上に配置され、回路板上に形成される回路配線によって電気接続を形成する。しかしながら、このような配置は、回路板の大きな空間を占有し、ハイパワーな電源変換システムの全体の体積が小型できない主な要因となっている。

特開２００２−２３１５３８号公報

先行技術の開示に鑑み、本考案の目的は、高効率、軽薄短小等の利点を備える電源供給モジュールを提供することにある。

本考案の技術態様は、直流電源に接続する整合式電源変換モジュールを提供する。整合式電源変換モジュールは、巻線フレーム、複数の一次巻線組、磁芯組及び複数の電気エネルギー変換ユニットを含む。巻線フレームは、本体、複数の巻線部及び複数の収容部を含む。
本体は、第１貫通通路を有し、収容部及び巻線部は、本体上に交錯配列され、各収容部は、挿入溝を有し、挿入溝は、第１貫通通路に連通する。一次巻線組は、それぞれ巻線部に巻き付けられ、磁芯組は、巻線フレーム外に被せ設けられ、且つ第１貫通通路に部分的に貫通設置される。

電気エネルギー変換ユニットは、並列設置され、各電気エネルギー変換ユニットは、回路板、整流器及びフィルタを含む。回路板は、基部及び基部に接続する延伸部を有し、延伸部上に貫通孔を形成し、延伸部は、挿入溝柱に挿入設置され、貫通孔及び貫通通路は、互いに対応し、且つ互いに連通する。
整流器は、基部の一側面上に設置され、導電シートと電気接続を形成する。フィルタは、基部の他側面に設置され、整流器に相対し、フィルタ及び整流器は、電気接続を形成する。

整合式電源変換モジュールの一次巻線組が直流電源と電気接続を形成する時、磁芯組が電磁感応を発生し、電気エネルギー変換ユニットの導電シート上に変換電力を発生させる。

本考案の整合式電源変換モジュールの回路図である。 本考案の整合式電源変換モジュールの立体分解図である。 本考案の整合式電源変換モジュールの局部組み合わせ図である。 本考案の整合式電源変換モジュールの組み合わせ図である。 図３中の５−５接続線に沿った組み合わせ図である。 図３中の６−６接続線に沿った組み合わせ図である。

図面を参考とし、本考案の開示内容の上記及びその他の目的、特徴及び利点は、本開示内容の好適実施例の以下の説明的、非制限性の詳細な記載により、更に理解し易く説明される。

図１を参照し、それは、本考案の整合式電源変換モジュールの回路図である。本考案の整合式電源変換モジュールは、電圧レベル変更、整流及びフィルタリングの機能を備える。整合式電源変換モジュールは、変圧器５を含み、変圧器５の二次側が整流器４４及びフィルタ４６に電気接続する。
整流器４４は、変圧器５の二次側が出力する（電気エネルギー変換後）交流電源をパルス直流電源に変換し、フィルタ４６は、パルス直流電源ちゅうのパルス成分をフィルタリングすることに用い、これにより、整合式電源変換モジュールは、平滑な直流電源を出力することができる。

図２及び図３を参照し、それは、それぞれ本考案の整合式電源変換モジュールの立体分解図及び組み合わせ図である。本考案の整合式電源変換モジュールは、巻線フレーム１０、少なくとも１つの一次巻線２０、磁芯組３０及び複数の電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄを含む。

巻線フレーム１０は、本体１００、複数の巻線部１０２及び複数の収容部１０４ａ〜１０４ｄを含む。本体１００は、第１貫通通路１０１を有する。巻線部１０２及び収容部１０４ａ〜１０４ｄの数量は、互いに対応し、且つ本体１００上に交錯配列され、収容部１０４ａ〜１０４ｄは、相互に平行に配列される。

本体１００上に更に第２貫通通路１０９を形成し、第１貫通通路１０１に連通し、且つ第１貫通通路１０１に略垂直である。

本考案において、巻線フレーム１０は、４つの収容部１０４ａ〜１０４ｄを含み、且つそれぞれ第２貫通通路１０９の相対する両側に設けられ、そのうち、収容部１０４ａ及び１０４ｂは、第２貫通通路１０９の一側に位置し、収容部１０４ｃ及び１０４ｄは、第２貫通通路１０９の他側に位置する。
巻線部１０２は、それぞれ第２貫通通路１０９の両側に設けられ、収容部１０４ａ〜１０４ｄと交錯配列を呈する。

収容部１０４ａ〜１０４ｄは、電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｂに近隣する一側辺に挿入溝１０６を形成し、挿入溝１０６は、第１貫通通路１０１と連通する。収容部１０４ａ〜１０４ｄは、電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｂから離れる一側辺上に側壁１１０を有し、図３に示す湯鬼、側壁１１０は、溝１０６を密閉する。

収容部１０４ａ〜１０４ｄ両側の底端は、それぞれ下向きに凸ブロック１０５を延伸形成し、凸ブロック１０５の延伸方向は、溝１０６の開口方向に略垂直である。収容部１０４ａ〜１０４ｄは、電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄ一側から離れる凸ブロック１０５上にそれぞれ複数の導電端子１２を接続し、収容部１０４ａ〜１０４ｄは、電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄ一側に近隣する凸ブロック１０５上にそれぞれ複数の固定部材１３を接続する。

一次巻線２０は、導電端子１２に電気接続し、そのうち１つの導電端子１２を起点とし、Ｓ形の巻線方式を停止、巻線部１０２に巻き付き、もう１つの導電端子１２を終点とし、図３に示すように、一次巻線２０は、整合式電源変換モジュールの一次巻線組である。

本体１００は、複数のスペーサ１０８を更に含み、それぞれ第２貫通通路１０９及び第２貫通通路１０９に近隣する２つの収容部１０４ｂ、１０４ｃの間に設けられ、第２貫通通路１０９及び収容部１０４ｂ、１０４ｃを分け隔てることに用いる。

磁芯組３０は、巻線フレーム１０外に被せ設けられ、且つ第１貫通通路１０１に部分的に貫通設置される。磁芯組３０は、２つのＥ型磁芯から構成されることができ、各Ｅ型磁芯は、中柱３００、及び中柱３００の相対する両側に位置し、中柱３００と接続する側柱３０２，３０４を含み、側柱３０２，３０４は、それぞれ巻線フレーム１０の上側及び下側に位置し、２つの側柱の間は、相互に接合する。磁芯組３０が巻線フレーム１０外に被せ設けられる時、中柱３００は、貫通通路１０１中に貫通設置され、且つ２つの中柱３００間は、ギャップ３１を有し、ギャップ３１は、第２貫通津呂１０９内に形成され、図５に示すように、エネルギー蓄積の効果を達成する。特に説明すべきこととして、一次巻線２０は、第２貫通通路１０９を形成する本体１００上に巻き付けられず、一次巻線２０は、ギャップ３１を回避する関係によって、渦流損失を有効に低減することができる。

また、磁芯組３０が巻線フレーム１０に巻き付けられる時、各Ｅ型磁芯の側柱３０２，３０４及び本体１００、及び巻線部１０２上に巻き付けられる一次巻線２０の間に気体通路５０が存在し、気体をその間に流通させ、良好な放熱効果を提供することができる。

電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｂは、並列設置を呈する。各電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄは、回路板４２、整流器４４及びフィルタ４６を含む。

回路板４２は、基部４２０及び基部４２０に接続する延伸部４２２を含み、基部４２０及び延伸部４２２上は、何れも銅箔線路（図示せず）を予め設け、導電シート４３、整流器４４及びフィルタ４６と電気接続を形成させる。基部４２０の外型は、略矩形を呈し、且つ基部４２０の底縁は、複数のピン４２６を設ける。

延伸部４２２は、貫通孔４２４を有し、その外型に環形を呈させ、且つ延伸部４２２上に形成する銅箔線路の外型は、略環形を呈することができ、電流を整流器４４に伝達することができる。延伸部４２２の外型は、収容部１０４ａ〜１０４ｄの外型に対応し、延伸部４２２は、挿入溝１０６柱に挿入設置され、貫通孔４２４は、貫通通路１０１と対応し且つ互いに連通する。

各電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄは、更に導電シート４３を含むことができ、延伸部４２２に設置され、延伸部４２２の銅箔線路上に貼付される。導電シート４３の形状は、延伸部４２２に対応し、欠き口４３０を有し、その外型は、略Ｃ型を呈する。導電シート４３は、これに限定するものではないが、例えば、鍍金錫銅シートを使用して形成することができ、良好な導電及び導熱硬化を提供し、導電シート４３は、電流伝導経路として用いることができる。

本考案の整合式電源変換モジュールにおいて、巻線部１０２に巻き付けられる一次巻線２０、巻線フレーム１０上に被せ設けられる磁芯組３０、及び巻線フレーム１０に挿入設置される挿入溝１０６中の延伸部４２２及び導電シート４３は、図１に示される変圧器５を組み合わせ構成する。

整流器４４は、回路板４２の基部４２０の一側面上に設置され、フィルタ４６は、回路板４２の基部４２０の他側面上に設けられる。
整流器４４は、例えば、４つの金属酸化物4つの金属酸化物半導体電界効果トランジスタを採用して構成される同期整流回路であることができ、そのつい、同期整流回路は、整流損耗を有効に低減することができる。電気エネルギー変換ユニット４１ａ〜４１ｄは、更に導電板４８を含み、基部４２０に設置され、整流器４４と同一側面に位置する。フィルタ４６は、例えば、インダクタであることができる。

また、電気エネルギー変換ユニット４１ｂの回路板４２がフィルタ４６を設ける一表面は、電気エネルギー変換ユニット４１ｃの回路板４２がフィルタ４６を設ける一表面に対向する。言い換えれば、巻線部１０２の相反する両側に位置し且つ巻線部１０２に最も近隣する２つの電気エネルギー変換ユニット４１ｂ及び４１ｃのフィルタ４６が互いに向き合い、且つ２つのフィルタ４６の長さは、巻線部１０２の長さに略等しい。

また、電気エネルギー変換ユニット４１ａの回路板４２の整流器４４を設ける一表面は、電気エネルギー変換ユニット３１ｂの回路板４２の整流器４４を設ける表面に向き合い、言い換えれば、巻線部１０２の任意の一側の隣り合う２つの電気エネルギー変換ユニット４１ａ及び４１ｂ（又は４１ｃ及び４１ｄ）の整流器４４は、向かい合わせに設置される。これにより、整合式電源変換モジュールに緊密な配置を達成させることができ、全体の体積を効率的に縮小することができる。

本考案の整合式電源変換モジュールは、図１の回路配置に図２〜図６に示す構造配置を組み合わせ、小型化の利点を達成し、渦流損耗及び開閉損耗を効率的に低減することができる。

整合式電源変換モジュールは、電源主基板上に設けられることができる。言い換えれば、電源主基板は、整合式電源変換モジュールの底部に設置される。固定部材１３は、整合式電源変換モジュールを電源主基板上に組み付けることに用い、整合式電源変換モジュールが電気エネルギー変換ユニットの重量が大きいことにより傾くことを回避する。
ここで、特に説明すべきこととして、巻線フレーム１０上に導電端子１２を設置する場合、導電端子１２は、収容部１０４ａ〜１０４ｄ底端に設けることができ、一次巻線２０は、導電端子１２に接続し、導電端子１２を介して電源主基板と電気接続を形成する。固定部材１３は、導電端子１２の収容部１０４ａ〜１０４ｄ底端に設置され、整合式電源変換モジュールを電源主基板上に直接接続（即ち、フライライン方式で接続）する場合、収容部１０４ａ〜１０４ｄの底端は、ただ固定部材１３のみを設置することができる。しかしながら、前記導電端子１２及び固定部材１３の配置方式及び数量は、実際の要求に基づいて調整を行うことができる。

本考案の整合式電源変換モジュールは、複数組の直流電源を出力させ、且つその二次コイル（延伸部４２２に形成する銅箔線路又は導電シート４３）、整流器４４及びフィルタ４６は、回路板４２上に整合され、挿入接続方式で巻線フレーム１０と組み合わせることによって、製造工程を簡便にし、体積を縮小する等の利点を備える。

なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

１０ 巻線フレーム
１００ 本体
１０１ 第１貫通通路
１０２ 巻線部
１０４ａ〜１０４ｄ 収容部
１０５ 凸ブロック
１０６ 挿入溝
１０８ スペーサ
１０９ 第２貫通通路
１１０ 側壁
１２ 導電端子
１３ 固定部材
２０ 一次巻線組
３０ 磁芯組
３１ ギャップ
３００ 中柱
３０２，３０４ 側柱
４０ 電気エネルギー変換モジュール
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 電気エネルギー変換ユニット
４２ 回路板
４２０ 基部
４２２ 延伸部
４２４ 貫通孔
４２６ ピン
４３ 導電シート
４３０ 欠き口
４４ 整流器
４６ フィルタ
４８ 導電板
５ 変圧器
５０ 気体通路

Claims (10)

1. 直流電源に電気接続する整合式電源変換モジュールであって、該整合式電源変換モジュールは、
   本体、複数の巻線部及び複数の収容部を含み、該本体は、第１貫通通路を有し、該巻線部及び該主要部は、該本体上に交錯配列され、各該収容部は、挿入溝を有し、該挿入溝は、該第１貫通通路に連通する巻線フレームと、
   該巻線部に巻き付けられる少なくとも１つの一次巻線組と、
   該巻線フレーム外に被せ設けられ、且つ該第１貫通通路に部分的に貫通設置される磁芯組と、
   並列設置を呈し、それぞれ
   基部及び該基部に接続する延伸部を有し、該延伸部上に貫通孔を形成し、該延伸部は、該挿入溝に挿入設置され、該貫通孔は、該第１貫通通路と対応し、且つ連通する回路板と、
   該基板の一側面に設置され、該回路板と電気接続を形成する整流器と、
   該基部の他側面に設置され、該整流器に相反し、該整流器と電気接続を形成するフィルタと、
   を含む複数の電気エネルギー変換ユニットと、
   を含み、そのうち、該一次巻線組が該直流電源に電気接続する時、該磁芯組が電磁感応を発生し、各該電気エネルギー変換ユニットの導電シートに変換電力を発生させる整合式電源変換モジュール。
2. 前記本体上に更に第２貫通通路を形成し、該第１貫通通路に垂直であり、且つ該第１貫通通路に連通し、且つ該第２貫通通路の相反する両側に位置し且つ該第２貫通通路に最も近隣する２つの電気エネルギー変換ユニットのフィルタが対向して設置される請求項１に記載の整合式電源変換モジュール。
3. 前記磁芯組は、２つの鉄芯を含み、各該鉄芯は、中柱を含み、該中柱は、該第１貫通通路に設けられ、且つ該中柱の間にギャップを有し、該ギャップは、該第２貫通通路内に形成され、該磁芯組は、該本体及び該巻線部上に巻き付けられる該一次巻線組との間に複数の気体通路を形成する請求項２に記載の整合式電源変換モジュール。
4. 前記巻線部は、該第２貫通通路の両側に数量が対応して配列され、該収容部は、該第２貫通通路の両側に数量が対応して配列され、該巻線部及び該収容部は、交錯配列される請求項２に記載の整合式電源変換モジュール。
5. 該第２貫通通路の任意の一側に位置する隣り合う２つの電気エネルギー変換ユニットの該整流器は、向かい合わせに設置される請求項４に記載の整合式電源変換モジュール。
6. 各前記電気エネルギー変換ユニットは、更に導電板を含み、該基部に設置され、該整流器と同一の該側面に位置する請求項１に記載の整合式電源変換モジュール。
7. 更に、複数のスペーサを含み、該収容部に平行に設置され、該第２貫通通路及び該収容部の間に設けられる請求項２に記載の整合式電源変換モジュール。
8. 各前記収容部は、更に側壁を含み、各該電気エネルギー変換ユニットに相対する一側に設置され、該溝を密閉する請求項１に記載の整合式電源変換モジュール。
9. 更に、複数の固定部材を含み、該収容部の底端に設置される請求項１に記載の整合式電源変換モジュール。
10. 更に、導電シートを含み、該延伸部に貼付される請求項１に記載の整合式電源変換モジュール。

Images