Title:
LEISTUNGSWANDLER
Kind Code:
T5


Abstract:

Der Leistungswandler (100) weist einen Magnetkern (21, 22) und eine Vielzahl von Wicklungen (11, 12) auf. Die Vielzahl von Wicklungen (11, 12) sind jeweils um den Magnetkern (21, 22) gewickelt und derart gebogen, dass sie einen Bereich aufweisen, der sich in eine Richtung erstreckt, in die sich der Magnetkern (21, 22) erstreckt. Jede von der Vielzahl von Wicklungen (11, 12) ist derart gebogen, dass sie einen Bereich aufweist, der von der Vielzahl von Wicklungen (11, 12) am weitesten entfernt von dem Magnetkern (21, 22) angeordnet ist. embedded image




Inventors:
Nakajima, Koji (Tokyo, JP)
Kumagai, Takashi (Tokyo, JP)
Tahara, Jun (Tokyo, JP)
Application Number:
DE112016003970T
Publication Date:
06/14/2018
Filing Date:
08/24/2016
Assignee:
Mitsubishi Electric Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Meissner Bolte Patentanwälte Rechtsanwälte Partnerschaft mbB, 80538, München, DE
Claims:
Leistungswandler, der Folgendes aufweist:
- einen Magnetkern; und
- eine Vielzahl von Wicklungen, die jeweils um den Magnetkern gewickelt sind und so gebogen sind, dass sie einen Bereich aufweisen, der sich in eine Richtung erstreckt, in die sich der Magnetkern erstreckt, wobei jede Wicklung von der Vielzahl von Wicklungen so gebogen ist, dass sie einen Bereich aufweist, der von allen von der Vielzahl von Wicklungen am weitesten entfernt von dem Magnetkern angeordnet ist.

Leistungswandler gemäß Anspruch 1,
wobei jede von der Vielzahl von Wicklungen einen ersten gebogenen Bereich und einen zweiten gebogenen Bereich aufweist,
wobei die Vielzahl von Wicklungen zwei Wicklungen sind,
wobei jede der zwei Wicklungen Folgendes aufweist:
- einen ersten Bereich zwischen dem einen Ende und dem ersten gebogenen Bereich der Wicklung, und
- einen zweiten Bereich zwischen dem anderen Ende entgegengesetzt zu dem einen Ende und dem zweiten gebogenen Bereich der Wicklung, und wobei der erste Bereich und der zweite Bereich sich in eine Richtung erstrecken, in die sich der Magnetkern erstreckt, und
wobei jede von der Vielzahl von Wicklungen derart gebogen ist, dass eine Richtung, in die sich der erste Bereich von dem ersten gebogenen Bereich aus erstreckt, entgegengesetzt ist zu einer Richtung, in die der zweite Bereich sich von dem zweiten gebogenen Bereich aus erstreckt.

Leistungswandler gemäß Anspruch 2,
wobei der erste Bereich der einen Wicklung von den zwei Wicklungen außen von dem ersten Bereich der anderen Wicklung angeordnet ist, die von der einen Wicklung verschieden ist, und
wobei der zweite Bereich der anderen Wicklung der zwei Wicklungen außen von dem zweiten Bereich der einen Wicklung angeordnet ist.

Leistungswandler gemäß Anspruch 1,
wobei jede der Vielzahl von Wicklungen einen ersten gebogenen Bereich und einen zweiten gebogenen Bereich aufweist,
wobei die Vielzahl von Wicklungen zwei Wicklungen sind,
wobei jede von den zwei Wicklungen Folgendes aufweist:
- einen ersten Bereich zwischen dem einen Ende und dem ersten gebogenen Bereich der Wicklung, und
- einen zweiten Bereich zwischen dem anderen Ende entgegengesetzt zu dem ersten Ende und dem zweiten gebogenen Bereich der Wicklung, und wobei der erste Bereich und der zweite Bereich sich in eine Richtung erstrecken, in die sich der Magnetkern erstreckt, und
wobei jede von der Vielzahl von Wicklungen derart gebogen ist, dass eine Richtung, in die sich der erste Bereich von dem ersten gebogenen Bereich aus erstreckt, identisch ist zu einer Richtung, in die sich der zweite Bereich von dem zweiten gebogenen Bereich aus erstreckt.

Leistungswandler gemäß Anspruch 4,
wobei die eine Wicklung von den zwei Wicklungen einen dritten Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der einen Wicklung aufweist, wobei die andere Wicklung von den zwei Wicklungen, die von der einen Wicklung verschieden ist, einen dritten Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der anderen Wicklung aufweist, und wobei der dritte Bereich der einen Wicklung und der dritte Bereich der anderen Wicklung sich gegenseitig überlagern, und
wobei der erste Bereich der einen Wicklung und der erste Bereich der anderen Wicklung komplanar sind, und wobei der zweite Bereich der einen Wicklung und der zweite Bereich der anderen Wicklung komplanar sind.

Leistungswandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, der ferner Folgendes aufweist:
- einen Wärmeabführer, der in Kontakt mit der einen Endfläche des Magnetkerns in der Richtung angeordnet ist, in die sich der Magnetkern erstreckt,
wobei der Bereich von jeder von der Vielzahl von Wicklungen, der am weitesten entfernt angeordnet ist, über ein Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr mit dem Wärmeabführer in Kontakt ist.

Leistungswandler gemäß Anspruch 6, wobei das Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr eine thermische Leitfähigkeit von 0,5 W/mK oder mehr aufweist.

Leistungswandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest ein Teil einer Oberfläche des Magnetkerns nach außen hin freiliegt.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Leistungswandler und insbesondere einen Leistungswandler, der eine magnetische Komponente, wie beispielsweise einen Transformator aufweist.

Stand der Technik

Eine herkömmliche Transformatorstruktur, wie sie beispielsweise in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-115024 (Patentdokument 1) angegeben ist, weist Folgendes auf: eine Primär-Leiterplatte, bei der eine Primärwicklung um ein Durchgangsloch gewickelt ist, und eine Sekundär-Leiterplatte, bei der eine Sekundärwicklung um ein Durchgangsloch gewickelt ist. Die Primär- und die Sekundär-Leiterplatte sind gestapelt, und zwei Kerne werden in die Durchgangslöcher eingesetzt. Bei der Transformatorstruktur des Patentdokuments 1 werden die Primärwicklung und die Sekundärwicklung zwischen dem einen Kern, der in Richtung von der Primär-Leiterplatte eingefügt wird, und dem anderen Kern, der in Richtung von der Sekundär-Leiterplatte eingefügt wird, gehalten.

Eine weitere Transformatorstruktur, wie sie beispielsweise in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2009-177019 (Patentdokument 2) angegeben ist, weist eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf, die um ein Durchgangsloch gewickelt sind, das in einer einzelnen flexiblen Leiterplatte ausgebildet ist, wobei zwei Kerne in die Durchgangslöcher eingeführt werden und die Oberfläche der flexiblen Leiterplatte so gebogen wird, dass sie sich in die Richtung erstreckt, in die die zwei Kerne sich erstrecken. Auch bei der Transformatorstruktur des Patentdokuments 2 sind die Primärwicklung und die Sekundärwicklung zwischen dem einen Kern, der in Richtung von der einen Oberfläche der flexiblen Leiterplatte eingeführt wird, und dem anderen Kern gehalten, der in Richtung von der anderen Oberfläche der flexiblen Leiterplatte eingeführt wird.

Bei beiden Transformatorstrukturen sind die Primärwicklung und die Sekundärwicklung als Kupferblechmuster ausgebildet und die Position der Muster wird durch ein Harzmaterial befestigt, das auf der Leiterplatte ausgebildet ist. Dementsprechend wird sowohl die Distanz zwischen den Wicklungen als auch die Distanz zwischen der Wicklung und dem Kern bei einem geeigneten Wert gehalten, so dass beispielsweise ein elektrisch isolierender Zustand zwischen den Wicklungen aufrechterhalten werden kann.

Stand der Technik-DokumentePatentdokumente

  • Patentdokument 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-115024
  • Patentdokument 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2009-177019

Zusammenfassung der ErfindungTechnisches Problem

Jede der Wicklung, die in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 angeordnet sind, sind als Kupferblech-Muster ausgebildet. Die Wicklung ist daher dünn und hat eine kleine Leiterquerschnittsfläche. Hohe Ströme, die durch die Wicklung strömen, verursachen folglich, dass eine entsprechend hohe Menge Wärme erzeugt wird. Gemäß den Patentdokumenten 1 und 2 scheint allerdings eine effiziente Wärmeabfuhr von jeder Windung schwierig zu sein. Obwohl das Patentdokument 2 den Vorteil hat, dass die Transformatorstruktur durch Biegen der flexiblen Leiterplatte kompakt ausgebildet ist, ist es insbesondere schwierig, die Wärme nach außen abzuführen, die von der Sekundärwicklung erzeugt wird, die relativ gesehen näher bei dem Kern angeordnet ist, und zwar näher innen angeordnet ist, aufgrund des Biegens der Leiterplatte.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des obigen Problems geschaffen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Leistungswandler anzugeben, der sowohl eine hohe Wärmeabfuhr von den Wicklungen als auch ein Verkleinern (Downsizen) des gesamten Leistungswandlers ermöglicht.

Lösung des Problems

Ein Leistungswandler der vorliegenden Erfindung weist einen Magnetkern und eine Vielzahl von Wicklungen auf. Die Vielzahl von Wicklungen sind jeweils um den Magnetkern gewickelt und derart gebogen, dass sie einen Bereich aufweisen, der sich in eine Richtung erstreckt, in die sich der Magnetkern erstreckt. Jede von der Vielzahl von Wicklungen ist derart gebogen, dass sie einen Bereich aufweist, der von allen von der Vielzahl von Wicklungen am weitesten außen von dem Magnetkern angeordnet ist.

Vorteilhafte Wirkung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Wicklungen derart gebogen, dass sie einen Bereich aufweisen, der sich in eine Richtung erstreckt, in die sich der Magnetkern erstreckt. Folglich kann der gesamte Leistungswandler kleiner ausgeführt werden (verkleinert werden). Außerdem ist eine Vielzahl von Wicklungen jeweils so gebogen, dass sie einen Bereich aufweist, der von all den Wicklungen am weitesten entfernt von dem Magnetkern angeordnet ist, so dass ermöglicht wird, dass Wärme, die von den Wicklungen erzeugt wird, von dem Magnetkern von den Bereichen abgeführt wird, die am weitesten außen bzw. am weitesten entfernt angeordnet sind.

Figurenliste

In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 ein Schaltungsblockdiagramm eines Leistungswandlers gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers in einem ersten Beispiel einer ersten Ausführungsform zeigt;
  • 3 eine schematische Draufsicht (A) einer ersten Wicklung von oben auf die Wicklung aus gesehen, und zwar bevor die erste Wicklung, die um ein mittiges Bein eines unteren Magnetkerns gewickelt ist, in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform gebogen wird, und eine schematische Draufsicht (B) einer zweiten Wicklung gesehen von oben auf die zweite Wicklung, und zwar bevor die zweite Wicklung, die um das mittige Bein des unteren Magnetkerns gewickelt wird, in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform gebogen wird;
  • 4 eine schematische Querschnittsansicht (A) entlang der Linie IVA-IVA in 3(A), eine schematische Querschnittsansicht (B) entlang der Linie IVB-IVB in 3(A) und eine schematische Querschnittsansicht (C) entlang der Linie IVC-IVC in 3(A);
  • 5 eine schematische Draufsicht (A) der ersten Wicklung gesehen von oben auf die erste Wicklung, und zwar nachdem die erste Wicklung, die um das mittige Bein des unteren Magnetkerns gewickelt wird, in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform gebogen wird, und eine schematische Draufsicht (B) der zweiten Wicklung gesehen von oben auf die zweite Wicklung, und zwar nachdem die zweite Wicklung, die um das mittige Bein des unteren Magnetkerns gewickelt wird, in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform gebogen ist;
  • 6 eine schematische Querschnittsansicht (A) entlang der Linie VIA-VIA in 5(A), und eine schematische Querschnittsansicht (B) entlang der Linie VIB-VIB in 5(A);
  • 7 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines zweiten Beispiels zeigt, die sich von der Konfiguration des Leistungswandlers in 2 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet;
  • 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Konfiguration des Leistungswandlers gemäß dem ersten Beispiel der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform zeigt;
  • 9 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem ersten Beispiel einer zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die Konfiguration des Leistungswandlers gemäß dem ersten Beispiel der in 9 gezeigten zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 11 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 12 eine schematische Querschnittsansicht, die ein Verfahren zum Zusammenbauen des Leistungswandlers gemäß dem zweiten Beispiel der in 11 gezeigten zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 13 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
  • 14 eine schematische Draufsicht (A) einer ersten Wicklung gesehen von oben auf die erste Wicklung, und zwar nachdem die erste Wicklung, die um ein mittiges Bein eines unteren Magnetkerns gewickelt ist, gemäß der dritten Ausführungsform gebogen wird, und eine schematische Draufsicht (B) der zweiten Wicklung gesehen von oben auf die zweite Wicklung, und zwar nachdem die zweite Wicklung, die um das mittige Bein des unteren Magnetkerns gewickelt wird, gemäß der dritten Ausführungsform gebogen wird;
  • 15 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XV-XV in 14, und zwar nachdem die erste und zweite Wicklung gebogen und gemäß der dritten Ausführungsform zusammengebaut sind;
  • 16 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem ersten Beispiel einer vierten Ausführungsform zeigt;
  • 17 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem zweiten Beispiel der vierten Ausführungsform zeigt; und
  • 18 eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem dritten Beispiel der vierten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen

Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Unter Verwendung von 1 wird zunächst eine Beschreibung eines Beispiels eines Schaltungsdiagramms eines Leistungswandlers der vorliegenden Ausführungsform gegeben. Bezugnehmend auf 1 weist der Leistungswandler bei der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich Folgendes auf: eine eingangsseitige Treiberschaltung 1, eine ausgangsseitige Treiberschaltung 2 und einen Transformator 10.

Die eingangsseitige Treiberschaltung 1 weist vier Schaltelemente 31A, 31B, 31C und 31D und einen Kondensator 32A auf. Die ausgangsseitige Treiberschaltung 2 weist vier Gleichrichterelemente 31E, 31F, 31G, 31A, einen Kondensator 32B und eine Spule 33 auf. Der Transformator 10 weist eine Primärwicklung 15 und eine Sekundärwicklung 16 auf.

Bei der eingangsseitigen Treiberschaltung 1 sind die vier Schaltelemente 31A, 31B, 31C und 31D wie in 1 gezeigt verbunden. Insbesondere sind die in Reihe geschalteten Schaltelemente 31A und 31C parallel mit den in Reihe geschalteten Schaltelementen 31B und 31D geschaltet. Ein Verbindungspunkt 11A ist zwischen dem Schaltelement 31A und dem Schaltelement 31C angeordnet, und ein Verbindungspunkt 11B ist zwischen dem Schaltelement 31B und dem Schaltelement 31D angeordnet. Die Primärwicklung 15 ist zwischen die Verbindungspunkte 11A und 11B geschaltet. Die Schaltelemente 31A, 31B, 31C und 31D sind HalbleiterElemente, wie beispielsweise MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), die derart angesteuert werden, dass diese alternierend ein- und ausschalten, so dass positive und negative Spannungen an der Primärwicklung 15 des Transformators 10 erzeugt werden. Die positiven und negativen Spannungen, die an der Primärwicklung 15 des Transformators 10 erzeugt werden, werden mittels der Eingangsspannung Vin vorgegeben, die an den Kondensator 32A angelegt wird.

Bei der ausgangsseitigen Treiberschaltung 2 sind die vier Gleichrichterelemente 31E, 31F, 31G und 31A wie in 1 gezeigt verbunden. Insbesondere sind die in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente 31E und 31G parallel mit den in Reihe geschalteten Gleichrichterelementen 31F und 31H geschaltet. Die Gleichrichterelemente 31E, 31F, 31G und 31H sind beispielsweise übliche Dioden. In 1 ist die Anode des Gleichrichterelements 31E mit der Kathode des Gleichrichterelements 31G verbunden, und die Anode des Gleichrichterelements 31F ist mit der Kathode des Gleichrichterelements 31H verbunden.

Ein Verbindungspunkt 12A ist zwischen dem Gleichrichterelement 31E und dem Gleichrichterelement 31G angeordnet, und ein Verbindungspunkt 12B ist zwischen dem Gleichrichterelement 31F und dem Gleichrichterelement 31H angeordnet. Eine zweite Wicklung 12 ist zwischen den Verbindungspunkten 12A und 12B geschaltet. Die Gleichrichterelemente 31E, 31F, 31G und 31H haben somit die Funktion eine Spannung gleichzurichten, die an der Sekundärwicklung 16 des Transformators 10 erzeugt wird. Bei der ausgangsseitigen Treiberschaltung 2 sind die Spule 33 und der Kondensator 32B verbunden und diese haben die Funktion, die Spannung zu glätten, die durch die Gleichrichterelemente 31E, 31F, 31G und 31H gleichgerichtet worden ist. Insbesondere ist das eine Ende der Spule 33 mit den entsprechenden Kathoden der Gleichrichterelemente 31E und 31F verbunden, und das andere Ende der Spule 33 ist mit dem einen Ende des Kondensators 32B verbunden. Das andere Ende des Kondensators 32B ist mit den entsprechenden Anoden der Gleichrichterelemente 31G und 31H verbunden.

Die Ausgangsspannung Vout, die an dem Kondensator 32B angelegt wird, wird derart gesteuert, dass die Ausgangsspannung Vout höher ist als die Eingangsspannung Vin (hochgesetzt) oder niedriger ist als die Eingangsspannung Vin(tiefergesetzt) und zwar mittels des Windungsverhältnisses zwischen der Primärwicklung 15 und der Sekundärwicklung 16, die den Transformator 10 ausbilden sowie der Ein-/Aus-Zeit der Schaltelemente 31A, 31B, 31C und 31D.

Im Folgenden wird unter Verwendung der 2 bis 8 eine Beschreibung einer spezifischen Konfiguration des Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform angegeben.

Bezugnehmend auf 2 weist der Leistungswandler 100 gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform den oben beschriebenen Transformator 10 auf. Der Transformator 10 weist hauptsächlich Folgendes auf: einen I-Typ-Magnetkern 21 und einen E-Typ-Magnetkern 22, die beispielsweise ein Magnetkern-Paar sind, und eine Vielzahl von Wicklungen, die insbesondere eine erste Wicklung 11 und eine zweite Wicklung 12 sind. Der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 sind magnetische Elemente, die angeordnet sind, um den Transformator 10 auszubilden, der eine magnetische Komponente ist (siehe 1). Der I-Typ-Magnetkern 21 ist derart angebracht, dass er den E-Typ-Magnetkern 22 in der Draufsicht überlagert (von oben in 2 gesehen). Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die erste Wicklung 11 der Primärwicklung 15 in 1 und die zweite Wicklung 12 entspricht der Sekundärwicklung 16 in 1. Bei den folgenden Ausführungsformen muss die magnetische Komponente nicht notwendigerweise der Transformator 10 sein und die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 müssen nicht notwendigerweise der Primärwicklung 15 und der Sekundärwicklung 16 des Transformators 10 entsprechen. Daher wird aus Konsistenzgründen bei der Beschreibung von allen Ausführungsformen die Primärwicklung 15 und die Sekundärwicklung 16 in 1 als eine erste Wicklung 11 bzw. eine zweite Wicklung 12 bezeichnet (Ausdrücke, die Wicklungen abdecken, die keine Komponenten des Transformators 10 sind).

Bezugnehmend auf 3 und 4(C) ist der I-Typ-Magnetkern 21 beispielsweise ein sogenannter I-Typ-Kern, der eine rechtwinkelige, flachplattenartige Form aufweist, und der E-Typ-Magnetkern 22 ist ein sogenannter E-Typ-Kern, der äußere Beine 22A und 22B, ein mittiges Bein 22C und einen Kern-Verbindungsbereich 22D aufweist. Bezugnehmend auf 4C erstrecken sich beispielsweise die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C in eine Richtung von oben nach unten in 4(C). Ferner erstreckt sich der Kern-Verbindungsbereich 22D in eine Richtung von rechts nach links in 4(C). Das mittige Bein 22C ist zwischen dem äußeren Bein 22A und dem äußeren Bein 22B angeordnet und sowohl von dem äußeren Bein 22A als auch von dem äußeren Bein 22B beabstandet. Der Kern-Verbindungsbereich 22D bildet zusammen mit dem äußeren Bein 22A und 22B und dem mittigen Bein 22C einen Einzelkörper aus und erstreckt sich orthogonal zu den äußeren Beinen und dem mittigen Bein. Bezugnehmend auf 2 und 3(A) und (B) sind eine Vielzahl von (zwei) Wicklungen, und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, insbesondere um das mittige Bein 22C gewickelt, das ein Teil des E-Typ-Magnetkerns 22 ist. Beispielsweise weisen die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 in 3 jeweils vier Windungen auf. Die Anzahl der Windungen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 ist allerdings beliebig.

Sowohl bei der ersten Wicklung 11 als auch bei der zweiten Wicklung 12 sind Windungen bzw. Drehungen, die um das mittige Bein 22C gewunden sind, voneinander beabstandet. Ein Isolationselement 63 ist überlagernd ausgebildet, und zwar auf einer ersten Ebene, die aus den Windungen der ersten Wicklung 11 ausgebildet ist und einer Ebene, die aus den Windungen der zweiten Wicklung 12 ausgebildet ist.

Wie in 2 gezeigt, ist die erste Wicklung 11 in 2 auf einer höheren Ebene gewickelt (relativ gesehen näher an dem I-Typ-Magnetkern 21) als die zweite Wicklung 12, wobei dies ein Beispiel ist und nicht als Einschränkung verstanden werden soll. Beispielsweise kann die zweite Wicklung 12 in 2 auf einer höheren Ebene als die erste Wicklung 11 gewickelt sein. In jedem Fall ist das Isolationselement 63 zwischen einer Vielzahl von Wicklungen, insbesondere zwischen der ersten Wicklung 11 (die eine Wicklung) und der zweiten Wicklung 12 (die andere Wicklung) angeordnet. Das Isolationselement 63 ist sowohl mit der ersten Wicklung 11 als auch der zweiten Wicklung 12 in Kontakt.

3(A) und 3(B) zeigen einen Zustand der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 bevor diese entlang einer gestrichelten Linie F1 und einer gestrichelten Linie F2 in 3 gebogen werden (diese sind lediglich um das mittige Bein 22C gewickelt worden). Bezugnehmend auf 4(A) fällt beispielsweise insbesondere hinsichtlich des Bereichs der ersten Wicklung 11 auf, der sich in Richtung von rechts nach links in 3(A) erstreckt, dass der I-Typ-Magnetkern 21 direkt über (und beabstandet von) diesem Bereich angeordnet ist und der Kern-Verbindungsbereich 22G des E-Typ-Magnetkerns 22 direkt unter (und beabstandet von) diesem Bereich angeordnet ist. Hinsichtlich des rechten und linken Endes dieses Bereichs der ersten Wicklung 11, der sich in Richtung von rechts nach links in 3 erstreckt, und zwar ohne gebogen zu sein, sind der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 nicht direkt über und unter dem rechten und linken Ende angeordnet. Bezugnehmend auf 4(B) ist der Bereich der ersten Wicklung 11, der sich in Richtung von oben nach unten in 3(A) erstreckt, in einem Bereich angeordnet, der außerhalb des Bereichs liegt, in dem der I-Typ-Magnetkern 21 den E-Typ-Magnetkern 22 überlagert. Obwohl hier nur die erste Wicklung 11 gezeigt und beschrieben worden ist, gilt das Gleiche grundsätzlich auch für die zweite Wicklung 12.

Bezugnehmend auf 5 und 6 sind die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, die in 3 und 4 gezeigt sind, entlang der gestrichelten Linie F1 bezogen auf die Ebene der 3 und 5 nach hinten gebogen worden und entlang der gestrichelten Linie F2 bezogen auf die Ebene der 3 und 5 nach vorne gebogen worden. Der Bereich, der links von der gestrichelten Linie F1 angeordnet ist, und der Bereich, der rechts von der gestrichelten Linie F2 in 3(A) angeordnet ist, werden beispielsweise derart gebogen, dass sie sich im Wesentlichen orthogonal zu dem Bereich erstrecken, der zwischen der gestrichelten Linie F1 und der gestrichelten Linie F2 liegt.

Wie insbesondere in 6(A) gezeigt, sind der Bereich der ersten Wicklung 11, der links von der gestrichelten Linie F1 angeordnet ist, und der Bereich hiervon, der rechts von der gestrichelten F2 in 3(A) angeordnet ist, und zwar bevor die erste Wicklung 11 gebogen wird, die Bereiche, die sich in die Richtung erstrecken, in die sich die Magnetkerne erstrecken, und zwar in Richtung von oben nach unten in der Zeichnung, in der sich das mittige Bein 22C des E-Typ-Magnetkerns 22 erstreckt. Ferner sind diese Bereiche an der rechten Seite bzw. an der linken Seite in 6(A) angeordnet. Wie insbesondere in 6(B) gezeigt, sind die vier Windungen der ersten Wicklung 11 voneinander beabstandet und in Richtung von oben nach unten angeordnet, und zwar in der Querschnittsansicht aus 6 gesehen. Eine Lage (Schicht) des Isolationselements 63 ist an der Seite der ersten Wicklung 11 angeordnet, und zwar zwischen der ersten Wicklung 11 und dem E-Typ-Magnetkern 22.

Da die erste Wicklung 11, die zweite Wicklung 12, der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 wie oben beschrieben in der in 3 bis 6 gezeigten Weise angeordnet sind, zeigt eigentlich kein Querschnitt die Anordnungsart, die in 2 gezeigt ist. Die Anordnungsart, die in 2 gezeigt ist, kommt einer Anordnung in einer Seitenansicht nahe, und zwar gesehen aus der Position des Pfeils II in 3(A) und 5(A) in die Richtung, die durch den Pfeil II angezeigt wird. Um das visuelle Erfassen und Verstehen der Positionsrelation zwischen der ersten Wicklung 11, der zweiten Wicklung 12, dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 zu erleichtern, wird hier eine Pseudo-Querschnittsansicht, wie die in 2 gezeigte Seitenansicht, verwendet, um die Konfiguration des Leistungswandlers 100 bei den folgenden Ausführungsformen zu erklären.

Wiederum unter Bezugnahme auf 2 sind zwei Wicklungen, und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, jeweils entlang der gestrichelten Linie F1 und der gestrichelten Linie F2 gebogen, und zwar wie in 5 und 6 gezeigt. Dementsprechend erstreckt sich wie oben beschrieben ein erster Bereich und ein zweiter Bereich von jeder von der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 in eine Richtung von oben nach unten, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 in 2 erstrecken. Der erste Bereich erstreckt sich zwischen dem einen Ende von jeder Wicklung, und zwar dem untersten Bereich hiervon in 2, und einem ersten gebogenen Bereich bei der gestrichelten Linie F1. Der zweite Bereich erstreckt sich zwischen den anderen Enden von jeder Wicklung, und zwar den obersten Bereichen hiervon in 2, und einem zweiten gebogenen Bereich bei der gestrichelten Linie F2. Der erste Bereich erstreckt sich in 2 von dem ersten gebogenen Bereich nach unten hin, während sich der zweite Bereich in 2 von dem zweiten gebogenen Bereich nach oben hin erstreckt. Mit anderen Worten ist die Richtung, in die sich der erste Bereich erstreckt, der Richtung entgegengesetzt, in die sich der zweite Bereich erstreckt. Daher sind in 2 die zwei Wicklungen, und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, in einer sogenannten S-Form gebogen. Wenn die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 gebogen werden, wird das Isolationselement 63, das zwischen den Wicklungen gehalten wird, auch an den Positionen gebogen, die dem ersten und zweiten gebogenen Bereich entsprechen.

In der Querschnittsansicht, die in 2 gezeigt ist, weist die erste Wicklung 11 einen untersten Bereich 11E1 und einen obersten Bereich 11E2 auf, und zwar in der Richtung, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 erstrecken (Richtung von oben nach unten in 2). Ferner sind der unterste Bereich 11E1 und der oberste Bereich 11E2 im Folgenden als das eine Ende bzw. das andere Ende definiert. Bei dem Querschnitt in 2 weist die erste Wicklung 11 einen gebogenen Bereich, der relativ gesehen näher an dem untersten Bereich 11E1 liegt, und einen gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen ist näher an dem oberen Bereich 11E2 liegt, wobei Ersterer und Letzterer als erster gebogener Bereich 11T1 bzw. zweiter gebogener Bereich 11T2 definiert sind. Der Bereich zwischen dem untersten Bereich 11E1 und dem ersten gebogenen Bereich 11T1 ist der erste Bereich und der Bereich zwischen dem zweiten gebogenen Bereich 11T2 und dem obersten Bereich 11E2 ist der zweite Bereich. Entsprechend weist in dem in 2 gezeigten Querschnitt die zweite Wicklung 12 einen untersten Bereich 12E1 und einen obersten Bereich 12E2 auf, und zwar in der Richtung, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 erstrecken (Richtung von oben nach unten in 2). Dabei sind der unterste Bereich 12E1 und der oberste Bereich 12E2 als das eine Ende bzw. das andere Ende definiert. Bei dem Querschnitt in 2 weist die zweite Wicklung 12 einen gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen näher an dem untersten Bereich 12E1 liegt, und einem gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen näher an dem obersten Bereich 12E2 liegt, wobei Ersterer und Letzterer als erster gebogener Bereich 12T1 bzw. zweiter gebogener Bereich 12T2 definiert sind. Der Bereich zwischen dem untersten Bereich 12E1 und dem ersten gebogenen Bereich 12T1 ist der erste Bereich und der Bereich zwischen dem zweiten gebogenen Bereich 12T2 und dem obersten Bereich 12E2 ist der zweite Bereich.

Als Resultat des S-förmigen Biegens ist, wie in 2 gezeigt, der erste Bereich der ersten Wicklung 11 (die eine Wicklung) außerhalb des ersten Bereichs der zweiten Wicklung 12 (die andere Wicklung) angeordnet, und zwar bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22. Der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 ist bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 außerhalb des zweiten Bereichs der ersten Wicklung 11 angeordnet. Jede Wicklung von einer Vielzahl von Wicklungen 11 und 12 ist derart gebogen, dass jede Wicklung 11 und 12 einen Bereich aufweist, der von dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 am Weitesten entfernt angeordnet ist.

Sowohl die erste Wicklung 11 als auch die zweite Wicklung 12 erstrecken sich durch eine Leiterplatte (in 2 beispielsweise nicht gezeigt) und sind dabei mit der Leiterplatte elektrisch verbunden (mit Elektrodenflecken oder dergleichen, die auf der Leiterplatte ausgebildet sind). Die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 weisen entsprechende Bereiche auf, die sich in Richtung der Leiterplatte erstrecken, um Verlängerungen 13 und 14 auszubilden, die beispielsweise mit anderen Elementen elektrisch verbindbar sind. Wiederum beispielsweise bezugnehmend auf 3(A) und 3(B) können die Verlängerungen 13 und 14 durch Anordnen von Isolationselementen 65 ausgebildet sein, um zu ermöglichen, dass die Verlängerungen 13 und 14 die erste Wicklung 11 bzw. die zweite Wicklung 12 überkreuzen, die um das mittige Bein 22C gewickelt sind, und zwar ohne mit der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 kurzgeschlossen zu werden. Das Isolationselement 65 ist vorzugsweise durch ein Isolierband aus Polyester oder Polyamid, oder einer Isolierplatte aus Silikonmaterial ausgebildet.

Wiederum bezugnehmend auf 2 ist ein Isolationselement 61 zwischen den Magnetkernen (I-Typ-Magnetkern 21 und E-Typ-Magnetkern 22) und der einen der Oberflächen der ersten Wicklung 11 angeordnet, die zu der anderen Oberfläche hiervon entgegengesetzt liegt, die der zweiten Wicklung 12 gegenüberliegt. Das Isolationselement 61 ist sowohl mit der ersten Wicklung 11 als auch den Magnetkernen (I-Typ-Magnetkern 21 und E-Typ-Magnetkern 22) in Kontakt. Ein Isolationselement 62 ist zwischen dem Magnetkern (E-Typ-Magnetkern 22) und der einen der Oberflächen der zweiten Wicklung 12 angeordnet, die zu der anderen Oberfläche hiervon entgegengesetzt liegt, die der ersten Wicklung 11 gegenüberliegt. Das Isolationselement 62 ist sowohl mit der zweiten Wicklung 12 als auch dem E-Typ-Magnetkern 22 in Verbindung.

Die Isolationselemente 61 und 62 sind aus dem gleichen elektrisch isolierenden Material hergestellt wie das Isolationselement 63. Insbesondere können die Isolationselemente 61, 62 und 63 gebogenes Isolierpapier, wie beispielsweise Aramidpapier, sein. Alternativ hierzu können die Isolationselemente 61, 62 und 63 durch Schmelzen eines Harzmaterials, wie beispielsweise Polyphenylensulfid oder Polybutylenterephthalat ausgebildet sein.

Tatsächlich ist beispielsweise bei einem Querschnitt, wie in 6(A), 6(B) gezeigt, erkennbar, dass Windungen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 voneinander beabstandet sind, und zwar abhängig von der Anzahl der Windungen von jeder Wicklung. Der Einfachheit halber ist eine solche Anordnung allerdings in 2 nicht exakt dargestellt, dennoch sind dort erste und zweite Wicklungen so dargestellt, dass sie kontinuierlich in der Richtung angeordnet sind, in die sich die Wicklung erstreckt.

Angesichts der Tatsache, dass der I-Typ-Magnetkern 21, der ein I-Typ-Kern ist, in der Abmessung in Richtung von oben nach unten kleiner (geringer in der Breite) ist als der E-Typ-Magnetkern 22, der ein E-Typ-Kern ist, zeigt 2, dass der E-Typ-Magnetkern 22 sich in einem Bereich erstreckt, der höher liegt als die erste und zweite Wicklung 11 und 12, die sich in Richtung von rechts nach links in 2 erstrecken. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel und in keiner Weise einschränkend. Bezugnehmend auf 7 beispielsweise kann bei einem Leistungswandler 101 als ein zweites Beispiel der vorliegenden Ausführungsform der I-Typ-Magnetkern 21 in dem gesamten Bereich angeordnet sein, der höher angeordnet ist als die erste und zweite Wicklung 11 und 12, die sich in Richtung von rechts nach links in 2 erstrecken. Ferner kann der E-Typ-Magnetkern 22 in dem gesamten Bereich angeordnet sein, der niedriger angeordnet ist als die erste und zweite Wicklung 11 und 12, die sich in Richtung von rechts nach links erstrecken. In 7 sind die Wicklungen 11 und 12 und die Isolationselemente 61, 62 und 63 um den obersten Bereich des mittigen Beins 22C des E-Typ-Magnetkerns 22 gewickelt. Allerdings ist der Leistungswandler 101 in 7 grundsätzlich ähnlich zu dem Leistungswandler 100 als erstes Beispiel der vorliegenden Ausführungsform in 2, und zwar mit Ausnahme der obigen Aspekte. Daher sind den gleichen Elementen die gleichen Bezugsziffern zugeordnet und eine Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.

Unter Verwendung der perspektivischen Explosionsdarstellung aus 8 wird eine allgemeine Beschreibung eines Verfahrens zum Zusammenbauen des in 2 gezeigten Leistungswandlers 100 angegeben. Bezugnehmend auf 8 ist der E-Typ-Magnetkern 22 als eine unterste Lage der Elemente vorgesehen, die in einer Richtung von oben nach unten gestapelt werden. Der E-Typ-Magnetkern 22 ist vorzugsweise derart angebracht, dass der Kern-Verbindungsbereich 22D ein unterster Teil ist und die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C von dem Kern-Verbindungsbereich 22D nach oben hin vorstehen.

Das Isolationselement 62, die zweite Wicklung 12, das Isolationselement 63, die erste Wicklung 11 und das Isolationselement 61, die im Voraus an gewünschten ersten und zweiten gebogenen Bereichen (beispielsweise gestrichelte Linie F1 und gestrichelte Linie F2) wie oben beschrieben in einer sogenannte S-Form gebogen sind, werden dann in dieser Reihenfolge derart gestapelt, dass diese um das mittige Bein 22C gewickelt sind. Bei dem Isolationselement 62, der zweiten Wicklung 12, dem Isolationselement 63, der ersten Wicklung 11 und dem Isolationselement 61 sind entsprechende Öffnungen 62C, 12C, 63C, 11C und 61C, wie beispielsweise Durchgangslöcher ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das mittige Bein 22C durch die Öffnungen hindurchgeht. Das mittige Bein 22C erstreckt sich durch diese Öffnungen 62C, 12C, 63C, 11C und 61C. Wenn die magnetische Komponente ein Transformator 10 (siehe 1) ist, entspricht die erste Wicklung 11 der Primärwicklung 15 (siehe 1) und die zweite Wicklung 12 der Sekundärwicklung 16 (siehe 1).

Bei 8 werden die Isolationselemente 61, 62 und 63 getrennt voneinander als Elemente vorbereitet. Die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, die in S-Form gebogen sind, können beispielsweise durch Umspritzen von einem Harzmaterial, wie beispielsweise Polyphenylensulfid mit guter elektrischer Isoliereigenschaft ausgebildet sein, und folglich können die Isolationselemente 61, 62 und 63, die einen Einzelkörper ausbilden, eingefüllt werden und die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 wie in 2 gezeigt überlagern.

Der I-Typ-Magnetkern 21, der eine rechtwinklige flachplattenartige Form aufweist, wird dann derart von oberhalb des Isolationselements 61 angebracht, dass der I-Typ-Magnetkern 21 sich über die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C des E-Typ-Magnetkerns 22 erstreckt und diese überlagert.

In 8 weisen die entsprechenden Bereiche der Isolationselemente 61 und der ersten Wicklung 11, die sich in 8 in Richtung von oben nach unten von den gebogenen Bereichen (bzw. Biegebereich) aus erstrecken, beispielsweise Oberseite-zu-Unterseite-Abmessungen auf, die im Vergleich zu 2 wesentlich kürzer sind. Das liegt daran, dass die Oberseite-zu-Unterseite-Abmessungen angepasst worden sind, um in den Zeichnungen die zahlreichen Elemente, wie beispielsweise Isolationselemente 63 und 62 und die zweite Wicklung 12 zu zeigen, so dass sich diese in einer Richtung von oben nach unten gegenseitig überlappen. Die entsprechenden Bereiche der Wicklungen 11 und 12, die sich beispielsweise in Richtung von oben nach unten in 8 erstrecken, stimmen mit den entsprechenden Bereichen der Wicklungen 11 und 12 überein, die sich in Richtung von oben nach unten in 2 erstrecken, obwohl deren Oberseite-zu-Unterseite-Abmessungen in 8 kürzer dargestellt sind als diese in 2. Tatsächlich ist daher, wie in 2 gezeigt, die Oberseite-zu-Unterseite-Abmessung des sich nach oben erstreckenden Bereichs der ersten Wicklung 11 beispielsweise lang genug, um sich durch eine Leiterplatte zu erstrecken, die über den Wicklungen 11 und 12 angeordnet ist. Die Oberseite-zu-Unterseite-Abmessungen der anderen Elemente sind in Wirklichkeit auch länger als die, die in 8 gezeigt sind.

Im Folgenden werden Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Wie oben beschrieben sind bei dem Leistungswandler 100, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Magnetkerne 21 und 22 aufweist, eine Vielzahl von Wicklungen, die insbesondere die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 sind, in S-Form gebogen. Jeder erste Bereich, der sich von dem ersten gebogenen Bereich erstreckt, und jeder zweite Bereich, der sich von dem zweiten gebogenen Bereich erstreckt, ist derart angeordnet, dass er sich in eine Richtung erstreckt, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 erstrecken, so dass ein Verkleinern (Downsizen) des Transformators 10 möglich wird. Mit anderen Worten kann der gesamte Leistungswandler 100, der die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 aufweist, so verkleinert werden, dass er im Wesentlichen die gleiche Größe aufweist, wie die Struktur, die aus dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 besteht, die einander überlagern.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede von einer ersten Wicklung 11 und einer zweiten Wicklung 12 derart gebogen, dass diese einen Bereich aufweist, der relativ zu anderen Bereichen der Wicklungen 11 und 12 am Weitesten von dem Magnetkern 21 und 22 entfernt angeordnet ist. Wie oben beschrieben, ist insbesondere jeder von dem ersten Bereich der ersten Wicklung 11 und dem zweiten Bereich der zweiten Wicklung 12 weiter von den Magnetkernen 21 und 22 entfernt angeordnet (als die anderen) und nach außen freiliegend. Daher kann Wärme, die von irgendeiner der Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, von diesem nach außen hin freiliegenden Bereich hocheffizient an die externe Umgebung abgegeben werden.

In 2 sind beispielsweise die linke Oberfläche des I-Typ-Magnetkerns 21 und die rechte Oberfläche des E-Typ-Magnetkerns nach außen hin freiliegend. Die obere Oberfläche des I-Typ-Magnetkerns 21 und die unterste Oberfläche des E-Typ-Magnetkerns 22 sind ebenfalls nach außen hin freiliegend. Die Oberflächen der Magnetkerne 21 und 22 sind somit bereichsweise nach außen hin freiliegend. Daher kann Wärme, die von einem der Magnetkerne 21 und 22 erzeugt wird, von diesen nach außen hin freiliegenden Bereichen hocheffizient an die externe Umgebung abgegeben werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Isolationselemente 61, 62 und 63 ferner so angeordnet, dass diese sandwichartig zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 und zwischen den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet sind. Dementsprechend kann der elektrisch isolierende Zustand zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 und der elektrisch isolierende Zustand zwischen den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 sichergestellt werden. Somit ermöglicht der Leistungswandler 100 der vorliegenden Ausführungsform sowohl das Verkleinern des Transformators 10, eine elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen 11 und 12 und eine gute Abführung von Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird.

Im Folgenden wird die elektrische Isoliereigenschaft für jede Komponente des Transformators 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wiederum bezugnehmend auf 2 ist bei dem Leistungswandler 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem E-Typ-Magnetkern 22 und der S-förmigen zweiten Wicklung 12 das in L-Form gebogene Isolationselement 62 sandwichartig angeordnet. Der E-Typ-Magnetkern 22 ist folglich von der zweiten Wicklung 12 elektrisch isoliert. Zwischen der zweiten Wicklung 12 und der ersten Wicklung 11, die beide eine S-Form aufweisen, ist das S-förmige Isolationselement 63 sandwichartig angeordnet. Die zweite Wicklung 12 ist folglich von der ersten Wicklung 11 elektrisch isoliert. Zwischen dem Bereich des E-Typ-Magnetkerns 22 oder des I-Typ-Magnetkerns 21, der direkt über den Wicklungen 11 und 12 angeordnet ist, die sich in 2 in Richtung von rechts nach links erstrecken, und der ersten S-förmigen Wicklung 11 ist das L-förmig gebogene Isolationselement 61 in 2 sandwichartig angeordnet. Entsprechend ist die erste Wicklung 11 von den Magnetkernen 21 und 22 direkt über der ersten Wicklung 11 elektrisch isoliert. Die entsprechenden Materialien und die Dicke (Breite) der Isolationselemente 61, 62 und 63 kann gesteuert (angepasst) werden, um ein elektrisches Isoliervermögen zu erfüllen, das zwischen der ersten Wicklung 11, der zweiten Wicklung 12, dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 erforderlich ist. Das elektrische Isoliervermögen wird als eine Stehspannung von 2000 V definiert, die für eine Minute gegen die elektrische Isolierung, beispielsweise zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12, angelegt wird. Wenn die Isolationselemente 61, 62 und 63 aus einem Harzmaterial hergestellt sind, das eine Stehspannung von 10 kV/mm oder mehr aufweist, können beispielsweise die Isolationselemente (insbesondere das Isolationselements 63 zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12) 0,2 mm oder dicker sein, um eine gewünschte Stehspannung zu erreichen.

Im Folgenden wird die Wärmeabgabe-Eigenschaft für jede Komponente, insbesondere des Transformators 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wärme, die von der ersten Wicklung 11, der zweiten Wicklung 12, dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 erzeugt wird, wird grundsätzlich von deren nach außen freiliegenden Oberflächen an die Umgebung abgeführt. Jeder Bereich zwischen zwei Elementen, der beispielsweise keine Oberfläche aufweist, die nach außen freiliegt, hat daher eine niedrigere bzw. geringere Wärmeabgabe-Eigenschaft.

Wiederum bezugnehmend auf 2 ist beispielsweise der zweite Bereich der ersten Wicklung 11 zwischen dem I-Typ-Magnetkern 21 und der zweiten Wicklung 12 angeordnet. Daher wird die Wärmeabgabe bzw. Wärmeabführung von diesem zweiten Bereich behindert. Im Gegensatz hierzu weist der erste Bereich der ersten Wicklung 11 eine Oberfläche auf, die nach außen frei liegt und daher ist eine hohe Wärmeabgabe von diesem Bereich möglich. Daher ermöglicht insbesondere die erste Wicklung 11 eine hocheffiziente Wärmeabgabe von diesem ersten Bereich aus. Entsprechend ist der erste Bereich der zweiten Wicklung 12 beispielsweise zwischen dem E-Typ-Magnetkern 22 und der ersten Wicklung 11 angeordnet und folglich wird die Wärmeabgabe von diesem ersten Bereich behindert. Im Gegensatz hierzu weist der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 eine Oberfläche auf, die nach außen freiliegt, und daher wird eine hohe Wärmeabgabe von diesem Bereich aus ermöglicht. Daher ermöglicht insbesondere die zweite Wicklung 12 eine hocheffiziente Wärmeabgabe von diesem zweiten Bereich aus. Sowohl die erste Wicklung 11 als auch die zweite Wicklung 12 weisen somit entsprechende Bereiche auf, die nach außen hin freiliegen und eine hocheffiziente Wärmeabgabe ermöglichen und somit zeigen sowohl die Wicklung 11 als auch die Wicklung 12 eine hohe Wärmeabgabe.

Zweite Ausführungsform

Unter Verwendung von 9 und 10 wird im Folgenden eine spezifische Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bezugnehmend auf 9 unterscheidet sich ein Leistungswandler 200 gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform von dem Leistungswandler 100 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass Ersterer beispielsweise Folgendes aufweist: Eine Leiterplatte 41, ein Gehäuse 42, Seitenwände 43 und 44, und ein Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind eine Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 als Teil eines Gehäuses 42 angeordnet. Mit anderen Worten bilden das Gehäuse 42 und eine Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 einen Einzelkörper aus. Die Seitenwand 43 ist ein Bereich, der außen (rechts) von Elementen, wie beispielsweise den Magnetkernen 21 und 22 und den Wicklungen 11 und 12 in Fig. 9, angeordnet ist und sich säulenartig in Richtung von oben nach unten (Vertikalrichtung) in Fig. 9 erstreckt, und zwar wie der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22. Entsprechend ist die Seitenwand 44 ein Bereich, der außerhalb (links) von den Elementen, wie beispielsweise den Magnetkernen 21 und 22 und den Wicklungen 11 und 12 in Fig. 9, angeordnet ist und sich säulenartig in Richtung von oben nach unten (Vertikalrichtung) in Fig. 9 erstreckt, und zwar wie der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22. Die gestrichelte Linie in Fig. 9 zeigt die Grenze zwischen den Seitenwänden 43 und 44 des Gehäuses 42 und anderen Bereichen an. Das Gehäuse 42 kann beispielsweise durch Spritzgießen von Aluminium hergestellt werden, so dass es beispielsweise zusammen mit den Seitenwänden 43 und 44 aus einem Einzelkörper besteht.

Die Leiterplatte 41 ist ein flachplattenförmiges Element, das als eine Basis dient, auf der Schaltkreise und Elemente angebracht und implementiert sind, die beispielsweise der gesamte Leistungswandler 100 aufweist. Insbesondere sind Halbleiterelemente, wie beispielsweise die Schaltelemente 31A bis 31D und die Gleichrichterelemente 31E bis 31H, die in 1 gezeigt sind, elektrisch mit der Leiterplatte 41 verbunden. Die in 1 gezeigten Kondensatoren 32A und 32B (nicht in 9 gezeigt), sowie Elemente wie beispielsweise andere elektronische Komponenten sind ebenfalls mit der Leiterplatte 41 elektrisch verbunden. Insbesondere sind die Schaltelemente 31A bis 31D und die Gleichrichterelemente 31E bis 31H an dem Gehäuse 42 mit Schrauben 51 befestigt und über eine Verbindung 53 mit der Leiterplatte 41 elektrisch verbunden. Die Leiterplatte 41 ist mit Schrauben 52 an dem Gehäuse 42 befestigt, und zwar insbesondere an den Seitenwänden 43 und 44 in 9. Die Seitenwände 43 und 44 dienen somit als Säulen zum Befestigen der Leiterplatte 41 mit Schrauben 52 an dem Gehäuse 42.

Bei dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist der E-Typ-Magnetkern 22 an einem Teil des Bereichs des Gehäuses 42 angebracht und der I-Typ-Magnetkern 21 ist so angebracht, dass er den E-Typ-Magnetkern 22 in Draufsicht gesehen (gesehen von oben in 9) überlagert.

Der Teil des Gehäuses 42, der von den Seitenwänden 43 und 44 verschieden ist, dient als Wärmeableiter. Insbesondere sind Elemente, wie beispielsweise der E-Typ-Magnetkern 22 an einem Teil des Bereichs des Gehäuses 42 angebracht, und folglich ist das Gehäuse 42 in Kontakt mit der einen Endfläche (untere Endfläche in 9) des E-Typ-Magnetkerns 22 angeordnet, und zwar in der Richtung, in die sich der E-Typ-Magnetkern 22 erstreckt (Richtung von oben nach unten in 9). Der Bodenbereich des Gehäuses 42 wird beispielsweise durch Wasser oder Luft gekühlt, um ein hocheffizientes Ableiten von Wärme nach außen zu ermöglichen, die von Komponenten des Transformators 10 und beispielsweise den Schaltelementen 31A bis 31D erzeugt wird, die mit dem Gehäuse 42 in Kontakt stehen.

Wie oben beschrieben, ist die Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 so ausgebildet, dass sie zusammen mit dem Gehäuse 42 einen Einzelkörper ausbilden. Die Seitenwände 43 und 44 sind daher grundsätzlich aus Metall, wie beispielsweise Aluminium ausgebildet und haben eine gute Wärmeabgabe-Eigenschaft.

Der erste Bereich ist links von dem E-Typ-Magnetkern 22 in 9 angeordnet und der zweite Bereich ist rechts von dem E-Typ-Magnetkern 22 und dem I-Typ-Magnetkern 21 in 9 angeordnet. Entsprechende zweite Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 erstrecken sich durch die Leiterplatte 41 und kontaktieren so die Leiterplatte 41 elektrisch (die Elektrodenflecken oder dergleichen (nicht gezeigt), die auf der Leiterplatte 41 ausgebildet sind).

Wie in 9 gezeigt, ist auch bei der vorliegenden Ausführungsform als Resultat des S-förmigen Biegens der erste Bereich der ersten Wicklung 11 bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 außen von dem ersten Bereich der zweiten Wicklung 12 angeordnet. Der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 ist bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 außen von dem zweiten Bereich der ersten Wicklung 11 angeordnet.

Die Magnetkerne 21 und 22, um die die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 gewickelt sind, werden an dem Gehäuse 42 angebracht und insbesondere in einem Bereich angeordnet, der zwischen einem Paar von Seitenwänden 43 und 44 liegt, die als Stützsäulen dienen. Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr ist außen von einer Vielzahl von Wicklungen (erste Wicklung 11 und zweite Wicklung 12) so angeordnet, dass es mit jeder von einer Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 und mit jeder von der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 in Kontakt steht. Daher weist jede der zwei Wicklungen einen Bereich (erster Bereich der ersten Wicklung 11 und zweiter Bereich der zweiten Wicklung 12) auf, der außen von der anderen Wicklung angeordnet ist, und dieser Bereich steht mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt, das außen von diesem Bereich angeordnet ist.

Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr ist in dem Bereich zwischen dem I-Typ-Magnetkern 21bzw. E-Typ-Magnetkern 22 (höher als der Bereich, in dem die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 sich horizontal erstrecken) und der Seitenwand 44 angeordnet, die links von dem I-Typ- und dem E-Typ-Magnetkern 21 und 22 angeordnet ist. Ferner ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in dem Bereich zwischen dem E-Typ-Magnetkern 22 (tiefer als der Bereich, in dem sich die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 horizontal erstrecken) und der Seitenwand 43 angeordnet, die rechts von dem E-Typ-Magnetkern 22 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr zwischen den Seitenwänden 43 und 44 und den Magnetkernen 21 und 22 so angeordnet, dass jede von den Seitenwänden 43 und 44 und den Magnetkernen 21 und 22 zumindest bereichsweise mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt steht bzw. in Kontakt ist.

Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr ist ferner in dem Bereich zwischen dem ersten Bereich der ersten Wicklung 11 und der Seitenwand 44 angeordnet, die außen angeordnet ist, und zwar links von dem ersten Bereich. Ferner ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in dem Bereich zwischen dem zweiten Bereich der zweiten Wicklung 12 und der Seitenwand 43 angeordnet, die außen angeordnet ist, und zwar rechts von dem zweiten Bereich. Mit anderen Worten ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr zwischen den Seitenwänden 43 und 44 und der ersten und zweiten Wicklung so angeordnet, dass jeder von den Seitenwänden 43 und 44 und den ersten und zweiten Wicklungen 11 und 12 zumindest bereichsweise mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt steht.

Mit anderen Worten weist jede von einer Vielzahl von Wicklungen 11 und 12 einen Bereich auf, der von den Wicklungen am weitesten außen angeordnet ist, und dieser Bereich ist mit dem Gehäuse 42 (Seitenwände 43 und 44) in Kontakt, das als Wärmeabführer dient, und zwar über das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr. Bezogen auf die erste Wicklung 11 ist der Bereich, der am weitesten entfernt angeordnet ist, der erste Bereich. Bezugnehmend auf die zweite Wicklung 12 ist der Bereich, der am Weitesten entfernt angeordnet ist, der zweite Bereich.

Mit anderen Worten ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr jeweils lediglich außen von der ersten Wicklung 11, der zweiten Wicklung 12 und den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet. Der Aspekt, dass das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr außen von der ersten Wicklung 11 bzw. der zweiten Wicklung 12 angeordnet ist, bedeutet hier, dass bei einer Position (Koordinaten) bezüglich der Richtung von oben nach unten in 9 das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 außerhalb (bzw. außen) von der ersten Wicklung 11 bzw. zweiten Wicklung 12 angeordnet ist. Bei einem Bereich, der direkt über dem entsprechenden ersten Bereich der ersten und zweiten Wicklung 11 und 12 angeordnet ist, kann das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr beispielsweise bereichsweise etwas innerhalb (bzw. innen von) der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 angeordnet sein. Diese Anordnung wird hier allerdings nicht als eine Anordnung betrachtet, bei der das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr innerhalb bzw. innen von der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 angeordnet ist. Jede der zwei Wicklungen, und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, die die ersten und zweiten gebogenen Bereiche aufweisen, ist bereichsweise mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt. Insbesondere ist der erste Bereich der ersten Wicklung 11 mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt angeordnet und der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 ist mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt angeordnet.

Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr hat eine höhere thermische Leitfähigkeit als die Isolationselemente 61, 62 und 63. Insbesondere, wenn für die Isolationselemente 61, 62 und 63 das vorher genannte Harzmaterial verwendet wird, ist die thermische Leitfähigkeit der Isolationselemente beispielsweise im Wesentlichen 0,3 W/mK oder weniger. Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr weist eine höhere thermische Leitfähigkeit als die beschriebene auf, und insbesondere weist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr vorzugsweise eine thermische Leitfähigkeit von 0,5 W/mK oder mehr auf.

Vorzugsweise ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr aus einem Material hergestellt, das eine hohe elektrische Isoliereigenschaft sowie eine Fließfähigkeit aufweist, die es grundsätzlich ermöglicht, dass das Material beispielsweise zugeführt wird, um die Lücke zwischen der ersten Wicklung 11 und der Seitenwand 43 zu füllen. Insbesondere ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr vorzugsweise aus einer Mischungszusammensetzung eines isolierenden Füllmaterials und eines Epoxid-basierten Harzes oder eines Silikonbasierten Harzes gebildet, die die vorgenannte thermische Leitfähigkeit, elektrische Isolierung und Fließfähigkeit erfüllt.

Unter Verwendung der perspektivischen Explosionsdarstellung in 10 wird ein Verfahren zum Zusammenbauen des in 9 gezeigten Leistungswandlers 200 beschrieben. Bezugnehmend auf 10 wird ein Paar von Seitenwänden 43 und 44, die sich gegenüberliegen, auf dem Gehäuse 42 angebracht (auf einem Bereich des Gehäuses 42 ohne Seitenwände 43 und 44). Diese Seitenwände 43 und 44 und ein Paar von anderen Wänden, die sich gegenüberliegen und sich in eine Richtung orthogonal zu den Seitenwänden 43 und 44 in Draufsicht gesehen erstrecken, bilden einen Bereich, der an den vier Seiten beispielsweise wie nachstehend beschrieben, Kerne 21 und 22 umgibt. Der Bereich, der diese an den vier Seiten umgibt, und das Gehäuse 42 (der Bereich des Gehäuses 42 ohne die Seitenwände) bilden einen Einzelkörper bzw. einen einzelnen Körper aus.

Der I-Typ-Magnetkern 22 wird dann beispielsweise in einem Bereich angeordnet, bei dem seine vier Seiten von den Wänden umgeben sind, wobei die Wände die Seitenwände 43 und 44 hier miteinbeziehen. Der E-Typ-Magnetkern 22 wird vorzugsweise derart angebracht, dass der Kern-Verbindungsbereich 22D der unterste Teil ist und die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C von dem Kern-Verbindungsbereich 22D aus nach oben hin vorstehen.

Nachfolgend werden wie bei der ersten Ausführungsform das Isolationselement 62, die zweite Wicklung 12, das Isolationselement 63, die erste Wicklung 11 und das Isolationselement 61, die im Voraus gebogen worden sind, in dieser Reihenfolge derart gestapelt, dass diese um ein mittiges Bein 22C gewickelt bzw. gewunden sind. Das mittige Bein 22C erstreckt sich ferner durch die Öffnungen 62C, 12C, 63C, 11C und 61C.

Der I-Typ-Magnetkern 21, der eine rechtwinkelige flachplattenartige Form aufweist, wird dann derart von oben über dem Isolationselement 61 angebracht, dass der I-Typ-Magnetkern 21 sich über die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C des E-Typ-Magnetkerns 22 erstreckt und diese überlagert. Danach wird das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr (nicht gezeigt), das ein Material ist, das die vorgenannte hohe thermische Leitfähigkeit, elektrische Isolierung und Schließfähigkeit erfüllt, in den Bereich gefüllt, der an vier Seiten von den Wänden umgeben ist, wobei die Wände die Seitenwände 43 und 44 einbeziehen. Auf diese Art werden die Lücken in dem Bereich, der an den vier Seiten umgeben ist, wie in 9 gezeigt mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr gefüllt.

Die Leiterplatte 41, die nicht in 10 allerdings beispielsweise in 9 gezeigt ist, wird dann mit Schrauben 52 an den Seitenwänden 43 und 44 befestigt. Die erste Wicklung 11 wird dann nach oben durch die Leiterplatte 41 gezogen, um die Verlängerung 13 auszubilden, und die zweite Wicklung 12 wird durch die Leiterplatte 41 nach oben durchgezogen, um die Verlängerung 14 auszubilden. Die Verlängerungen 13 und 14 werden an der Leiterplatte 41 durch grundsätzlich bekannte Verfahren, wie beispielsweise Löten oder dergleichen befestigt. Wie ferner in 9 gezeigt, wird die Verbindung 53, die sich von den Schaltelementen 31A bis 31D erstreckt, beispielsweise durch die Leiterplatte 41 gesteckt und verlötet, um beispielsweise mit der Leiterplatte 41 befestigt zu werden.

Der Leistungswandler 200 gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Leistungswandler 100 gemäß der ersten Ausführungsform in den oben beschriebenen Aspekten. In anderen Aspekten ist die vorliegende Ausführungsform in ihrer Konfiguration im Wesentlichen identisch zu der ersten Ausführungsform. Daher haben gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern und eine Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.

Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht zusätzlich zu den Funktionen und Vorteilen, die ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind, die nachstehend beschriebenen Funktionen und Vorteile.

Sowohl die erste Wicklung 11 als auch die zweite Wicklung 12 weisen bei der ersten Ausführungsform einen Bereich auf, der außen angeordnet ist und nach außen frei liegt (Bereich, der am weitesten entfernt angeordnet ist), und zwar bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 (relativ zu der anderen Wicklung). Ferner ist dieser Bereich bei der vorliegenden Ausführungsform mit dem Gehäuse 42 (den Seitenwänden 43 und 44) in Kontakt, die als ein Wärmeabführer dienen, und zwar durch das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr. Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, kann daher hocheffizient von dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr an die Seitenwände 43 und 44 abgeführt werden. Die Seitenwände 43 und 44 bilden zusammen mit dem Gehäuse 42 einen Einzelkörper aus und dienen daher ferner als ein wärmeabführerartiges Gehäuse 42. Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr, das eine thermische Leitfähigkeit von 0,5 W/mK oder höher aufweist, kann eine Verbesserung der Wärmeabführung von dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr zu den Seitenwänden 43 und 44 ermöglichen. Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr ist lediglich außen von den Wicklungen 11 und 12 angeordnet und jede von den Wicklungen 11 und 12 weist zumindest einen Bereich auf (erster oder zweiter Bereich, der außen von der anderen Wicklung 11 und 12 angeordnet ist), der in Kontakt mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr angeordnet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist daher jede von der Wicklung 11 und 12 einen Bereich auf, der relativ zu der anderen Wicklung außen angeordnet ist, und das Element für hohe Wärmeabfuhr ist in Kontakt mit der Außenfläche des vorgenannten Bereichs angeordnet. Entsprechend kann Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, hocheffizient von dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr an die Seitenwände 43 und 44 abgeführt werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr beispielsweise bereichsweise lediglich außen bei den ersten und zweiten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 angeordnet. Insbesondere ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr bezogen auf die Kerne 21 und 22 lediglich außen von den ersten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 angeordnet, während beispielsweise kein Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr innen (an der Kernseite) der ersten Bereiche der Wicklungen 11 und 12 angeordnet ist. Entsprechend ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr lediglich außen bzw. an der Außenseite von den zweiten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 angeordnet. Dementsprechend können die Herstellungskosten für das Material für das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr verglichen zu dem Fall, bei dem das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr auch innen (bzw. an der Innenseite) der ersten und zweiten Bereiche angeordnet ist, reduziert werden.

Insbesondere weist der E-Typ-Magnetkern 22 das eine (untere) Ende in der Richtung auf, in die sich der E-Typ-Magnetkern 22 erstreckt. Ferner ist dieses Ende in Kontakt mit dem Gehäuse 42 angeordnet, das als Wärmeabführer dient. Ein Teil des E-Typ-Magnetkerns 22 ist somit in direktem Kontakt mit dem Gehäuse 42, so dass die Wärmeabführ-Effizienz von dem E-Typ-Magnetkern 22 zu dem Gehäuse 42 erhöht ist. Der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 sind bereichsweise mit den Seitenwänden 43 und 44 verbunden, und zwar mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr dazwischen. Ein Teil der Wärme, die von den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird, kann daher durch das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr schnell an die Seitenwände 43 und 44 abgeführt werden.

Bei dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform bilden die Seitenwände 43 und 44 zusammen mit dem Gehäuse 42 einen Einzelkörper, so dass die Wärmeleitung von den Seitenwänden 43 und 44 zu dem Gehäuse 42 erleichtert ist und eine weitere Verbesserung der Wärmeabführung von den Wicklungen 11 und 12 ermöglicht ist.

Wie aus dem Vorangehenden ersichtlich, ermöglichen die Leistungswandler 100 und 101 der vorliegenden Ausführungsform alle das Verkleinern des Transformators 10, die elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen 11 und 12, und eine gute Abführung der Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird.

Im Folgenden wird die elektrische Isoliereigenschaft für jede Komponente des Transformators 10 bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der E-Typ-Magnetkern 22, dessen unteres Ende das Gehäuse 42 berührt, hat das gleiche Potential wie das Gehäuse 42. Wie bei der ersten Ausführungsform ermöglicht die vorliegende Ausführungsform ferner die benötigte elektrische Isolierung zwischen den Elementen, wie beispielsweise der ersten Wicklung 11, der zweiten Wicklung 12, dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22, wobei diese durch die Isolationselemente 61, 62 und 63 erfüllt wird.

Wiederum bezugnehmend auf 9 ist ein äußerstes linkes Ende 61A des Isolationselements 61, das sich in 9 in Richtung von rechts nach links erstreckt, so ausgebildet, dass es sich in 9 weiter nach links erstreckt als der erste Bereich der ersten Wicklung 11. Ein äußerstes rechtes Ende 62A des Isolationselements 62, das sich in 9 in Richtung von rechts nach links erstreckt, ist derart ausgebildet, dass es sich in 9 weiter nach rechts erstreckt als der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12. Ein unteres Ende 62A des Isolationselements 62, das sich in 9 in Richtung von oben nach unten erstreckt, ist derart ausgebildet, dass es sich in 9 weiter nach unten erstreckt als der unterste Teil des ersten Bereichs der zweiten Wicklung 12. Ein unteres Ende 63A des Isolationselements 63, das sich in 9 in Richtung von oben nach unten erstreckt, ist in 9 derart ausgebildet, dass es sich weiter nach unten erstreckt als der unterste Teil des ersten Bereichs der zweiten Wicklung 12.

Da die Enden 61A, 62A und 63A daher relativ zu den Wicklungen 11 und 12 vorstehen, sind zwischen den Enden 61A, 62A und 63A und den angrenzenden Wicklungen 11 und 12 Lücken ausgebildet. Die Lücken werden mit einem hochfluiden Material gefüllt, das das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr ausbildet, und zwar nachdem Elemente, wie beispielsweise Wicklungen 11 und 12, die den Transformator 10 ausbilden, in dem Bereich angeordnet werden, der durch die Seitenwände 43 und 44 umgeben wird. Das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr hat eine Wärmeabgabe-Eigenschaft sowie eine elektrische Isolier-Eigenschaft. Daher kann der Bereich des Isolationselements 64 für hohe Wärmeabfuhr, der zwischen der ersten Wicklung 11 und der Seitenwand 44 sandwichartig angeordnet ist, beispielsweise eine hohe Wärmeabgabe-Eigenschaft sowie eine hohe elektrische Isolier-Eigenschaft ermöglichen. Die Dicke des Isolationselements 64 für hohe Wärmeabfuhr, das in die Lücken gefüllt wird, ist im Wesentlichen gleich zu den Abmessungen des Bereichs von jedem Ende 61A, 62A und 63A, die sich in die Richtung erstrecken, in die sich das Isolationselement 61, 62 und 63 in 9 erstreckt. Die Länge der Enden 61A, 62A und 63A in die Richtung, in die sich die Enden erstrecken, kann gesteuert werden, um so die Dicke des Isolationselements 64 für hohe Wärmeabfuhr zu steuern und die elektrische Isolier-Eigenschaft zu steuern, die durch das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr bereitgestellt wird.

Im Folgenden wird die Wärmeabgabe-Eigenschaft für jede Komponente des Transformators 10 gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der E-Typ-Magnetkern 22 weist einen Pfad auf, durch den Wärme direkt von der unteren Oberfläche des Kerns 22, der das Gehäuse 42 berührt, abgeführt wird. Ferner weist der E-Typ-Magnetkern 22 einen Pfad auf, durch den Wärme über das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr zu den Seitenwänden 43 abgeführt wird. Der I-Typ-Magnetkern 21 weist einen Pfad auf, durch den Wärme über das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr zu der Seitenwand 44 abgeführt wird. Die Wärmemenge, die von dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 erzeugt wird, die magnetische Komponenten sind, ist proportional zu dem Volumen der Kerne 21 und 22. ferner ist der Magnetkern 21, der lediglich einen Wärmeabfuhrpfad aufweist, als I-Typ-Kern ausgebildet und der Magnetkern 22, der zwei Wärmeabfuhrpfade aufweist, als E-Typ-Kern ausgebildet. Entsprechend kann das Volumen des E-Typ-Magnetkerns 22, der zwei Wärmeabfuhrpfade aufweist, größer ausgebildet werden als das Volumen des I-Typ-Magnetkerns 21, der lediglich einen Wärmeabfuhrpfad aufweist.

Die Wärme der ersten Wicklung 11 wird von deren ersten Bereich in dem unteren linken Teil in 9 durch das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr an die Seitenwand 44 abgeführt. Wärme von der zweiten Wicklung 12 wird von deren zweiten Bereich in dem oberen rechten Teil in 9 über das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr an die Seitenwand 43 abgeführt. Die Seitenwand 43 ist in ihrer Abmessung in 9 in Richtung von oben nach unten relativ lang. Um die Effizienz der Wärmeabfuhr von dem zweiten Bereich der zweiten Wicklung 12 über die Seitenwand 43 daher weitestgehend zu erhöhen, kann die Seitenwand 43 beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie eine größere Breite in Richtung von rechts nach links in 9 in ihrem unteren Bereich aufweist (Bereich, der niedriger liegt als die Wicklungen 11 und 12, die sich in 9 in Richtung von rechts nach links erstrecken), und zwar relativ zu ihrem oberen Bereich. Im Gegensatz hierzu ist die Seitenwand 44 in 9 nicht auf eine derartige Weise ausgebildet. Auf diese Weise kann die Effizienz der Wärmeabfuhr von dem zweiten Bereich der zweiten Wicklung 12 durch die Seitenwand 43 zu dem unteren Bereich des Gehäuses 42 weiter erhöht werden.

Die Isolationselemente 61, 62 und 63 haben eine niedrigere Wärmeabgabe-Eigenschaft (thermische Leitfähigkeit) als das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr. Die Isolationselemente 61, 62 und 63 müssen keine so hohe Wärmeabgabe-Eigenschaft wie das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr aufweisen. Somit sind die Auswahlmöglichkeiten beim Auswählen des Materials für die Isolationselemente 61, 62 und 63 höher. Die Isolationselemente 61, 62 und 63 können daher aus einem Material ausgebildet sein, das weniger kostet als das Material für das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr. Ferner können die Gesamtkosten des Leistungswandlers 200 reduziert werden. Da die Freiheit beim Auswählen des Materials für die Isolationselemente 61, 62 und 63 vergrößert ist, ist es nicht notwendigerweise nötig, Adhäsion zwischen den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 und den Isolationselementen 61, 62 und 63 zu erhöhen, so dass beispielsweise die Notwendigkeit wegfällt, einen Klebstoff zu verwenden, um diese zu verbinden.

Unter Verwendung der 11 und 12 wird im Folgenden eine spezifische Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bezugnehmend auf 11 weist der Leistungswandler 201 gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform grundsätzlich eine ähnliche Konfiguration wie der Leistungswandler 200 gemäß dem ersten Beispiel auf. Allerdings sind bei dem Leistungswandler 201 das Gehäuse 42 und die Seitenwände 43 und 44 nicht als ein Einzelkörper ausgebildet, sondern sind voneinander getrennt.

Insbesondere ist das Gehäuse 42, das als Wärmeabführer dient, lediglich in einem Bereich angeordnet, der in 11 niedriger liegt als der E-Typ-Magnetkern 22. Die Seitenwände 43 und 44, die sich in 11 in Richtung von oben nach unten erstrecken, sind derart angeordnet, dass die jeweiligen (unteren) Endflächen in dieser Richtung mit dem Gehäuse 42 in Kontakt stehen. Die Seitenwände 43 und 44 auf dem Gehäuse 42 sind auf der obersten Fläche des Gehäuses 42 mit Schrauben 51 befestigt.

Wie bei dem ersten Beispiel hat die Seitenwand 43 insbesondere eine größere Breite in 11 in Richtung von rechts nach links in ihrem Bereich, der in 11 tiefer liegt, insbesondere eine größere Breite als in ihrem Bereich, der mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in Kontakt steht, und zwar relativ zu der Breite der anderen Bereiche.

In 11 ist wie bei der Seitenwand 43 ferner auch die Breite der Seitenwand 44 in ihrem unteren Bereich größer.

Bei dem zweiten Beispiel ist insbesondere das Gehäuse 42, das als Wärmeabführer dient, mit entsprechende (unteren) Endflächen des E-Typ-Magnetkerns 22 und einer Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 in Kontakt, und zwar in eine Richtung von oben nach unten, in die sich der Kern 22 und die Seitenwände 43 und 44 in 11 erstrecken. Die Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 weist Verbindungsbereiche 43C und 44C auf. Die Verbindungsbereiche 43C und 44C sind in untersten Bereichen angeordnet, die mit dem Gehäuse 42 in Kontakt angeordnet sind. Die Verbindungsbereiche 43C und 44C stehen in der Richtung vor (Richtung von rechts nach links in 11), die die Richtung (Richtung von oben nach unten) schneidet, in die sich die Seitenwände 43 und 44 erstrecken, und zwar relativ zu den Bereichen, die von den untersten Bereichen verschieden sind.

Bei dem zweiten Beispiel ist eine Isolationselement-Platte 66, die ein Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr ist, in dem Bereich angeordnet, der zwischen der Seitenwand 44 und dem ersten Bereich der ersten Wicklung 11 liegt (außen von der zweiten Wicklung 12). Bei dem ersten Beispiel ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in diesem Bereich angeordnet. Entsprechend ist bei dem zweiten Beispiel die Isolationselement-Platte 66, die ein Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr ist, auch in dem Bereich angeordnet, der zwischen der Seitenwand 43 und dem zweiten Bereich der zweiten Wicklung 12 liegt (außen von der ersten Wicklung 11). Bei dem ersten Beispiel ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in diesem Bereich angeordnet. Mit anderen Worten ist bei dem zweiten Beispiel die Isolationselement-Platte 66 außen von einer Vielzahl von Wicklungen 11 und 12 derart angeordnet, dass die Isolationselement-Platte 66 mit jeder von einer Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 und jeder von einer Vielzahl von Wicklungen 11 und 12 in Kontakt steht.

Die Isolationselement-Platte 66 ist ein plattenartiges Element, das weich ist und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Isolationselemente 61, 62 und 63 aufweist.

Bei dem ersten Beispiel ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in dem Bereich angeordnet, der höher liegt als die Wicklungen 11 und 12, die sich in 9 in der Richtung von rechts nach links erstrecken, und zwischen der Seitenwand 44 und dem I-Typ-Magnetkern 21 und einem Teil des E-Typ-Magnetkerns 22 angeordnet. Ähnlich ist bei dem ersten Beispiel das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr auch in dem Bereich angeordnet, der niedriger liegt als die Wicklungen 11 und 12, die sich in 9 in Richtung von rechts nach links erstrecken, und zwischen der Seitenwand 43 und einem Teil des E-Typ-Magnetkerns 22 angeordnet. Allerdings ist bei dem zweiten Beispiel kein Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr und keine Isolationselement-Platte 66 in diesen Bereichen angeordnet, und stattdessen sind dort Lücken ausgebildet.

Der Leistungswandler 201 gemäß dem zweiten Beispiel unterscheidet sich von dem Leistungswandler 200 gemäß dem ersten Beispiel in den oben beschriebenen Aspekten. In anderen Aspekten ist das zweite Beispiel in seiner Konfiguration im Wesentlichen ähnlich zu dem ersten Beispiel. Daher sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern angegeben und eine Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.

Unter Verwendung der schematischen Querschnittsansicht aus 12 wird eine allgemeine Beschreibung eines Verfahrens zum Zusammenbauen des in 11 gezeigten Leistungswandlers 201 angegeben. Unter Bezugnahme auf 12 wird zunächst der E-Typ-Magnetkern 22 auf einem Teil der obersten Fläche des Gehäuses 42 angebracht, und zwar derart, dass der Kern-Verbindungsbereich 22D der unterste Bereich ist und die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C nach oben von dem Kern-Verbindungsbereich 22D vorstehen.

Dann werden wie beispielsweise bei der ersten Ausführungsform das Isolationselement 62, die zweite Wicklung 12, das Isolationselement 63, die erste Wicklung 11 und das Isolationselement 61 in dieser Reihenfolge derart gestapelt, dass diese um das mittige Bein 22C gewickelt bzw. gewunden sind. Dabei sind diese Isolationselemente und Wicklungen im Voraus an gewünschten ersten und zweiten gebogenen Bereichen (bzw. Biegebereichen) (beispielsweise an der gestrichelten Linie F1 und der gestrichelten Linie F2) gebogen, um eine sogenannte S-Form auszubilden. Wie beispielsweise bei der ersten Ausführungsform, erstreckt sich das mittige Bein 22C durch jede von den Öffnungen 62C, 12C, 63C, 11C und 61C. Danach wird der I-Typ-Magnetkern 21, der eine rechtwinkelige flachplattenartige Form aufweist, von oben derart über dem Isolationselement 61 angebracht, dass der I-Typ-Magnetkern 21 sich über die äußeren Beine 22A und 22B und das mittige Bein 22C des E-Typ-Magnetkerns 22 erstreckt und diese überlappt.

Dann werden wie in 12 gezeigt die Seitenwände 44 und 43 am einem Teil der obersten Fläche des Gehäuses 42 mit Schrauben 51 befestigt (siehe 11). An jeder von den Seitenwänden 44 und 43 wird die Isolationselement-Platte 66 an einem Teilbereich (unterer Bereich der Seitenwand 44, oberer Bereich der Seitenwand 43) der einen Fläche (innere Fläche im endgültigen Zusammenbauzustand) befestigt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Seitenwände 43 und 44 derart an dem Gehäuse 42 befestigt, dass die Isolationselement-Platte 66 dagegen gedrückt wird, und zwar in den Richtungen, die in 12 durch die Pfeile angezeigt sind, und mit entsprechenden Oberflächen des ersten Bereichs der ersten Wicklung 11 und des zweiten Bereichs der zweiten Wicklung 12 in Kontakt, die vorher montiert worden sind.

Das Material, das die Isolationselement-Platte 66 ausbildet, ist ein plattenförmiges Element, das weich ist und eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist (als die Isolationselemente 61, 62 und 63). Dabei wird das Material basierend auf der thermischen Leitfähigkeit und der Stehspannung ausgewählt. Beispielsweise ist die Isolationselement-Platte 66 aus einem Wärmeabführungs-Silikongummi mit niedriger Härte ausgebildet, das eine thermische Leitfähigkeit von 1,8 W/mK oder mehr und eine Stehspannung von 22 kV/mm oder mehr aufweist. Alternativ hierzu kann die Isolationselement-Platte 66 durch ein Wärmeabführungs-Abstandselement ausgebildet werden, das eine thermische Leitfähigkeit von 1 W/mK oder mehr und eine Stehspannung von 10 kV/mm oder mehr aufweist.

Wie in 12 gezeigt, ist die Leiterplatte 41 ferner an den oberen Flächen der Seitenwände 44 und 43 montiert und mit Schrauben 52 befestigt (siehe 11). Zu diesem Zeitpunkt werden vorzugsweise entsprechende oberste Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 durch die Leiterplatte 41 gezogen, um die Verlängerungen 13 und 14 auszubilden, die von der Leiterplatte 41 nach oben vorstehen.

Bezugnehmend auf 12 sind der erste Bereich (Bereich unten links) der ersten Wicklung 11 und der zweite Bereich (Bereich oben rechts) der zweiten Wicklung 12 ursprünglich (zu dem Zeitpunkt, wenn sie in das Gehäuse 42 gesetzt werden) derart angeordnet, dass sie sich in eine Richtung erstrecken (in 12 in Richtung von oben nach unten), die im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptfläche des Gehäuses 42 verläuft. Allerdings kann auch ein anderes Verfahren verwendet werden. Insbesondere können beispielsweise der erste Bereich (Bereich unten links) der ersten Wicklung 11 und der zweite Bereich (Bereich oben rechts) der zweiten Wicklung 12 sich, bevor die Seitenwände 43 und 44 gegen die Wicklungen 11 und 12 gedrückt werden, schräg zu der Hauptfläche des Gehäuses 42 erstrecken (so, dass diese in Richtung der Seitenwände 43 und 44 geneigt sind) und dann können die Seitenwände 43 und 44 gegen die Wicklungen 11 und 12 gedrückt werden, um zu bewirken, dass die Wicklungen 11 und 12 sich in senkrechter Richtung erstrecken. Auf diese Weise kann der Kontaktdruck erhöht werden, der von den Seitenwänden 43 und 44 appliziert wird, um die Isolationselement-Platte 66 gegen die Wicklungen 11 und 12 zu drücken. Dementsprechend kann der Wärmewiderstand der Oberfläche der Isolationselement-Platte 66, die die Seitenwände 43 und 44 kontaktiert, und der Oberfläche der Isolationselement-Platte 66 reduziert werden, die die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 kontaktiert.

Im Folgenden werden Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers gemäß dem zweiten Beispiel beschrieben. Wie oben beschrieben, wird bei dem zweiten Beispiel Wärme von den Wicklungen 11 und 12 zu den Seitenwänden 43 und 44 übertragen, und zwar über die Isolationselement-Platte 66 für hohe Wärmeabfuhr anstelle von dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr bei Beispiel 1. Daher wird wie bei dem ersten Beispiel die Wirkung der schnellen Wärmeableitung von den Wicklungen 11 und 12 durch die Seitenwände 43 und 44 ermöglicht.

Wie bei dem ersten Beispiel sind die Wicklungen 11 und 12 bei dem zweiten Beispiel gebogen und ein Isolationselement 63 ist zwischen den Wicklungen 11 und 12 angeordnet. Entsprechend ermöglicht das zweite Beispiel ferner das Verkleinern des Transformators, die elektrische Isolierung und die Wärmeabführung. Bei dem zweiten Beispiel sind die Seitenwände 43 und 44 von dem Gehäuse 42 getrennte Elemente. Die untersten Bereiche der Seitenwände 43 und 44 weisen Verbindungsbereiche 43C und 44C auf, die relativ zu anderen Bereichen in 11 in Richtung von rechts nach links vorstehen. Dementsprechend kann der Verbindungsbereich zwischen den Seitenwänden 43 und 44 und dem Gehäuse 42 erhöht werden, und daher kann Wärme effizient von den Seitenwänden 43 und 44 zu dem Gehäuse 42 übertragen werden.

Bei dem zweiten Beispiel ist das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr und die Isolationselement-Platte 66 für hohe Wärmeabfuhr nicht zwischen dem I-Typ-Magnetkern 21 bzw. E-Typ-Magnetkern 22 und den Seitenwänden 43 und 44 angeordnet, und stattdessen sind dort Lücken ausgebildet. Bei dem zweiten Beispiel sind insbesondere, um zu ermöglichen, dass Wärme hauptsächlich von den Wicklungen 11 und 12 abgeführt wird, beide Wicklungen 11 und 12 mit den Seitenwänden 43 und 44 über die Isolationselement-Platte 66 in Kontakt. Auf diese Weise kann die Menge des Isolationselements 64 für hohe Wärmeabfuhr und der Isolationselement-Platte 66 für hohe Wärmeabfuhr, die eine hohe Wärmeabgabe-Eigenschaft aufweisen, reduziert werden und dementsprechend können die Herstellungskosten im Vergleich zu dem ersten Beispiel reduziert werden.

Im Folgenden wird die elektrische Isolier-Eigenschaft für jede Komponente des Transformators 10 gemäß dem zweiten Beispiel beschrieben.

Bezugnehmend auf 11 ist auch bei dem zweiten Beispiel das äußere linke Ende 61A des Isolationselements 61, das sich in 11 in Richtung von rechts nach links erstreckt, so ausgebildet, dass es sich in 11 weiter nach links erstreckt als der erste Bereich der ersten Wicklung 11. Das äußerste rechte Ende 62A des Isolationselements 62, das sich in 11 in Richtung von rechts nach links erstreckt, ist so ausgebildet, dass es sich in 11 weiter nach rechts erstreckt als der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12. Das untere Ende 62A des Isolationselements 62, das sich in 11 in Richtung von oben nach unten erstreckt, ist so ausgebildet, dass es sich in 11 weiter nach unten erstreckt als der erste Bereich der zweiten Wicklung 12. Das unterste Ende 63A des Isolationselements 63, das sich in 11 in Richtung von oben nach unten erstreckt, ist so ausgebildet, dass es sich in 11 weiter nach unten erstreckt als der erste Bereich der zweiten Wicklung 12. Zwischen diesen Enden 61A, 62A und 63A und angrenzenden Wicklungen 11 und 12 sind Lücken ausgebildet. Die Lücken sind bei dem ersten Beispiel mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr gefüllt. In dem zweiten Beispiel wird nichts in die Lücken gefüllt und die Größe der Lücken genügt dem bzw. erfüllt das elektrische Isoliervermögen.

Die Isolationselement-Platte 66 ist zwischen dem ersten Bereich (Bereich unten links) der ersten Wicklung 11 und der Seitenwand 44 und zwischen dem zweiten Bereich (Bereich oben rechts) der zweiten Wicklung 12 und der Seitenwand 43 sandwichartig angeordnet. Die Isolationselement-Platte 66 ist sowohl mit der ersten Wicklung 11 als auch der Seitenwand 44 in Kontakt, um die erste Wicklung 11 elektrisch von der Seitenwand 44 zu isolieren. Die Isolationselement-Platte 66 ist ferner sowohl mit der zweiten Wicklung 12 als auch der Seitenwand 43 in Kontakt, um die zweite Wicklung 12 von der Seitenwand 43 elektrisch zu isolieren.

Wie oben beschrieben, ist das äußerste linke Ende 61A des Isolationselements 61, das sich in Richtung von rechts nach links in den Zeichnungen erstreckt, so ausgebildet, dass es sich in 11 weiter nach links erstreckt als der erste Bereich der ersten Wicklung 11. Die Seitenwand 44, auf der die Isolationselement-Platte 66 ausgebildet ist, kann derart gegen den ersten Bereich der ersten Wicklung 11 gedrückt werden, dass die Seitenwand 44 mit dem Ende 61A des Isolationselements 61 in Kontakt kommt. Folglich kann sichergestellt werden, dass die Dicke der Isolationselement-Platte 66 der Länge des Endes 61A entspricht.

Das äußerste rechte Ende 62A des Isolationselements 62, das sich in den Zeichnungen in Richtung von rechts nach links erstreckt, ist so ausgebildet, dass es sich in 11 weiter nach rechts erstreckt als der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12. Die Seitenwand 43, auf der die Isolationselement-Platte 66 ausgebildet ist, kann gegen den zweiten Bereich der zweiten Wicklung 12 derart gedrückt werden, dass die Seitenwand 43 mit dem Ende 62A des Isolationselements 62 in Kontakt kommt. Folglich kann sichergestellt werden, dass die Dicke der Isolationselement-Platte 66 der Länge des Endes 62A entspricht.

Im Folgenden wird die Wärmeabgabe-Eigenschaft für jede Komponente des Transformators 10 gemäß dem zweiten Beispiel beschrieben. Bei dem ersten Beispiel sind die Lücken zwischen dem Gehäuse 42 bzw. den Seitenwänden 43 und 44 und den Komponenten des Transformators 10 mit den Isolationselementen 64 für hohe Wärmeabfuhr gefüllt. Bei dem ersten Beispiel sind daher Pfade angeordnet, durch die die Wärme von dem E-Typ-Magnetkern 22 und dem I-Typ-Magnetkern 21 durch das Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr in die Seitenwände 43 und 44 abgeführt wird.

Im Gegensatz hierzu sind bei dem zweiten Beispiel der Bereich zwischen dem E-Typ-Magnetkern 22 und der Seitenwand 43 und der Bereich zwischen dem I-Typ- oder dem E-Typ-Magnetkern 21 bzw. 22 und der Seitenwand 44 nicht mit dem Isolationselement 64 für hohe Wärmeabfuhr oder dergleichen gefüllt, und stattdessen sind in diesen Bereichen Lücken ausgebildet. Bei der Wärmeabfuhr von den Magnetkernen 21 und 22 ist daher das zweite Beispiel schlechter als das erste Beispiel.

Allerdings ist der Verlust des I-Typ-Magnetkerns 21 und des E-Typ-Magnetkerns 22 klein, wenn der Änderungswert der Magnetflussdichte des I-Typ-Magnetkerns 21 und des E-Typ-Magnetkerns 22 klein ist oder die Frequenz niedrig ist, bei der sich die Magnetflussdichte ändert. Daher kann die Konfiguration mit Lücken, die in 11 gezeigt ist, verwendet werden.

Wie in 11 gezeigt, sind die Seitenwände 43 und 44 bei dem zweiten Beispiel Elemente, die von dem Gehäuse 42 getrennt sind, und die Seitenwände und das Gehäuse werden durch Wärmeleitpasten 43A und 44A miteinander verbunden. Vorzugsweise werden die Wärmeleitpasten 43A und 44A bei Bereichen angewendet, bei denen das Gehäuse 42 mit den entsprechenden untersten Bereichen der Verbindungsbereiche 43C und 44C verbunden werden soll, bei denen die Breite der Seitenwände 43 und 44 beispielsweise größer ist. Da die Wärmeleitpasten 43A und 44A derart angeordnet sind, kann der Wärmekontaktwiderstand an der Grenze zwischen den Verbindungsbereichen 43C und 44C und dem Gehäuse 42 reduziert werden und eine Verschlechterung der Wärmeabgabe-Eigenschaft kann verhindert werden.

Statt das Gehäuse 42 unter den Seitenwänden 43 und 44 durch Luftkühlung oder Wasserkühlung zu kühlen, kann Luft auf die Oberflächen der Seitenwände 43 und 44 geblasen werden, die zu den Oberflächen entgegengesetzt liegen, an denen die Wicklungen 11 und 12 angeordnet sind, so dass die Seitenwände 43 und 44 direkt gekühlt werden (Luftkühlung).

Dritte Ausführungsform

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 13 bis 14 eine spezifische Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bezugnehmend auf 13 unterscheidet sich ein Leistungswandler 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von den Leistungswandlern gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform durch die Form, in welcher, und die Position, bei welcher die erste Wicklung 11, die zweite Wicklung 12 und die Isolationselemente 61, 62 und 63 gebogen sind. Insbesondere unterscheiden sich beispielsweise die Richtungen, in die sich die gebogenen Bereiche der Wicklungen 11 und 12 an dem einen Ende und dem anderen Ende in dem Querschnitt in 13 erstrecken von der ersten Ausführungsform.

Die zwei Wicklungen, und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 weisen jeweils das eine Ende, und insbesondere das eine Ende auf der linken Seite der Magnetkerne 21 und 22 in 13, und einen gebogenen Bereich (erster gebogener Bereich) an der linken Seite der Magnetkerne 21 und 22 auf, wobei der Bereich zwischen dem vorgenannten einen Ende und dem ersten gebogenen Bereich im Folgenden als ein erster Bereich bezeichnet wird. Die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 weisen ferner ein anderes Ende gegenüberliegend zu dem vorgenannten einen Ende auf, und zwar das Ende an der rechten Seite von den Magnetkernen 21 und 22 in 13, und einen gebogenen Bereich (zweiter gebogener Bereich) an der rechten Seite der Magnetkerne 21 und 22, wobei der Bereich zwischen dem vorgenannten anderen Ende und dem zweiten gebogenen Bereich im Folgenden als ein zweiter Bereich bezeichnet wird. Der erste gebogene Bereich entspricht der gestrichelten Linie F2 an der linken Seite des Magnetkerns 22 in 14(A) und (B), und der zweite gebogene Bereich entspricht der gestrichelten Linie F2 auf der rechten Seite des Magnetkerns 22 in 14(A) und (B).

Bei der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich der erste Bereich der ersten Wicklung 11 in 13 von dem ersten gebogenen Bereich aus nach oben, und der zweite Bereich der ersten Wicklung 11 erstreckt sich ebenfalls in 13 von dem zweiten gebogenen Bereich nach oben. Der erste Bereich der zweiten Wicklung 12 erstreckt sich in 13 von dem ersten gebogenen Bereich nach unten, und der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 erstreckt sich in 13 von dem zweiten gebogenen Bereich ebenfalls nach unten. Mit anderen Worten erstrecken sich der erste Bereich und der zweite Bereich in die gleiche Richtung. In 13 ist jede von den zwei Wicklungen, und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12, in einer sogenannten C-Form gebogen. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist die Richtung, in die sich die ersten und zweiten Bereiche erstrecken, im Wesentlichen parallel zu der Richtung, in die sich der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 erstrecken (in 13 Richtung von oben nach unten).

Jede von der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 weist ferner einen dritten Bereich auf, der sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich erstreckt (der Bereich zwischen dem ersten gebogenen Bereich und dem zweiten gebogenen Bereich). Der dritte Bereich der ersten Wicklung 11 und der dritte Bereich der zweiten Wicklung 12 überlappen sich gegenseitig in 13 in Richtung von oben nach unten. Der erste Bereich der ersten Wicklung 11 und der erste Bereich der zweiten Wicklung 12 sind in 13 in Richtung von oben nach unten komplanar. Entsprechend sind der zweite Bereich der ersten Wicklung 11 und der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 in 13 in Richtung von oben nach unten komplanar.

Bei dem Querschnitt, der in 13 gezeigt ist, weist die erste Wicklung 11 einen obersten Bereich 11E3 und einen obersten Bereich 11E4 in der Richtung auf, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 erstrecken (in 13 in Richtung von oben nach unten). Diese obersten Bereiche 11E3 und 11E4 werden im Folgenden als das eine Ende bzw. das andere Ende bezeichnet. Bei dem Querschnitt in 13 weist die erste Wicklung 11 einen gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen näher an dem obersten Bereich 11E3 ist, und einen gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen näher an dem obersten Bereich 11E4 ist, und der erstgenannte gebogene Bereich und der zweitgenannte gebogene Bereich werden im Folgenden als der erste gebogene Bereich 11T3 bzw. der zweite gebogene Bereich 11T4 bezeichnet. Der Bereich zwischen dem obersten Bereich 11E3 und dem ersten gebogenen Bereich 11T3 ist der erste Bereich und der Bereich zwischen dem zweiten gebogenen Bereich 11T4 und dem obersten Bereich 11E4 ist der zweite Bereich. Entsprechend weist bei dem Querschnitt, der in 13 gezeigt ist, die zweite Wicklung 12 einen untersten Bereich 12E3 und einen untersten Bereich 12E4 in der Richtung auf, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 erstrecken (in 13 Richtung von oben nach unten). Die untersten Bereiche 12E3 und 12E4 werden im Folgenden als das eine Ende bzw. das andere Ende bezeichnet. Bei dem Querschnitt in 13 weist die zweite Wicklung 12 einen gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen näher an dem untersten Bereich 12E3 ist, und einen gebogenen Bereich auf, der relativ gesehen näher an dem untersten Bereich 12E4 angeordnet ist, wobei der erstgenannte gebogene Bereich und der zweitgenannte gebogene Bereich im Folgenden als der erste gebogene Bereich 12T3 bzw. der zweite gebogene Bereich 12T4 bezeichnet werden. Der Bereich zwischen dem untersten Bereich 12E3 und dem ersten gebogenen Bereich 12T3 ist der erste Bereich und der Bereich zwischen dem zweiten gebogenen Bereich 12T4 und dem untersten Bereich 12E4 ist der zweite Bereich.

Die Form des Querschnitts in 13 entspricht den Draufsichten in 14(A) und (B), in denen die Wicklungen 11 und 12 entlang der gestrichelten Linie F1 und der gestrichelten Linie F2 gebogen werden. In entsprechenden dritten Bereichen der Wicklungen 11 und 12, und zwar in entsprechenden Bereichen, die im Wesentlichen die Magnetkerne 21 und 22 überlappen, überlappen sich die Ebene der ersten Wicklung 11 und die Ebene der zweiten Wicklung 12 im Wesentlichen gegenseitig (Ebenen, die durch Windungen der Wicklungen ausgebildet sind). Während entsprechende erste Bereiche der Wicklungen 11 und 12 komplanar sind und entsprechende zweite Bereiche der Wicklungen 11 und 12 komplanar sind, überlappen sich die ersten Bereiche nicht und überlappen sich die zweiten Bereiche nicht gegenseitig. Mit anderen Worten überlagert bei dem Querschnitt in 13 die erste Wicklung 11 derart die zweite Wicklung 12, dass die Außenflächen der entsprechenden dritten Bereiche gegenüberliegen.

Folglich weisen die Ebene, die durch Windungen der ersten Wicklung ausgebildet ist, und die Ebene, die durch Windungen der zweiten Wicklung ausgebildet ist, entsprechende Teilbereiche auf, die sich gegenseitig nicht überlappen. Diesbezüglich unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von der ersten und der zweiten Ausführungsform, bei der die Ebene, die durch Windungen der ersten Wicklung ausgebildet ist, und die Ebene, die durch Windungen der zweiten Wicklung 12 ausgebildet ist, derart gebogen sind, dass diese Ebenen sich im Wesentlichen vollständig gegenseitig überlappen.

Die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 der ersten und zweiten Ausführungsform bilden in 1 den Transformator 10 (Primärwicklung 15 und Sekundärwicklung 16). Wenn in diesem Fall die Fläche des Bereichs größer wird, bei dem die entsprechenden Ebenen, die durch Windungen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 ausgebildet sind, sich wie in 13 beispielsweise gezeigt gegenseitig überlagern (gegenüberliegen), wird eine Verminderung der Effizienz der Leistungsumwandlung zwischen der eingangsseitigen Treiberschaltung 1 und der ausgangsseitigen Treiberschaltung 2 in einem größeren Maße unterdrückt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sollen allerdings die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 Spulen eines Typs sein, der sich von der Primärwicklung 11 und der Sekundärwicklung 16 des Transformators 10 in 1 unterscheidet. Wenn in diesem Fall der Bereich groß ist, in dem sich die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 gegenüberliegen, wird ein parasitärer Kondensator (bzw. eine parasitäre Kapazität) zwischen den Wicklungen 11 und 12 erzeugt. Daher soll die Fläche, in der die beiden sich gegenüberliegen, vorzugsweise kleiner sein. Angesichts dessen überlappen sich entsprechende erste Bereiche der ersten und zweiten Wicklungen 11 und 12 gegenseitig nicht, wobei diese komplanar sind. Ferner überlappen sich entsprechende zweite Bereiche der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung 11 und 12 nicht gegenseitig, wobei diese komplanar sind.

Die Positionen, an denen die Isolationselemente 61, 62 und 63 angeordnet sind, sind im Wesentlichen ähnlich zu denen in der ersten Ausführungsform. Insbesondere ist das Isolationselement 63 in dem Bereich zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 angeordnet. Das Isolationselement 61 ist zwischen der ersten Wicklung 11 und dem Magnetkern (I-Typ-Magnetkern 21 und E-Typ-Magnetkern 22) angeordnet. Das Isolationselement 62 ist zwischen der zweiten Wicklung 12 und dem Magnetkern (E-Typ-Magnetkern 22) angeordnet. Daher werden das Isolationselement 62, die zweite Wicklung 12, das Isolationselement 63, die erste Wicklung 11 und das Isolationselement 61 in dieser Reihenfolge gestapelt, wobei diese um das mittige Bein 22C (siehe 4(C)) des E-Typ-Magnetkerns 22 (E-Typ-Kern) gewickelt bzw. gewunden werden. Das Isolationselement 63 weist lediglich den Bereich auf, der sich in 13 in Richtung von rechts nach links erstreckt, und wird nicht gebogen. Das Isolationselement 61 ist wie die erste Wicklung 11 in einer C-Form gebogen und das zweite Isolationselement 62 ist wie die zweite Wicklung 12 in dem Querschnitt in 13 in C-Form gebogen.

Bezugnehmend auf 13 und 14(A) und (B) ist die Weise, auf die die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 bei der vorliegenden Ausführungsform um das mittige Bein 22C gewickelt werden, im Wesentlichen ähnlich zu der Weise, auf die diese in der in 2 und 3(A) und (B) gezeigten ersten Ausführungsform gewickelt werden. Allerdings unterscheiden sich bei der vorliegenden Ausführungsform die Richtungen, in die die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 bei den ersten und zweiten gebogenen Bereichen gebogen werden, von denen der ersten Ausführungsform. Insbesondere wird, wie in 14 gezeigt, die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 von der Ebene aus 14 entlang der gestrichelten Linie F1 in 14 nach hinten gebogen, und von der Ebene aus 14 entlang der gestrichelten Linie F2 in 14 nach vorne gebogen. Der erste Bereich und der zweite Bereich von jeder von den Wicklungen 11 und 12 erstrecken sich folglich in die gleiche Richtung (in C-Form).

Die Verlängerung 13 der ersten Wicklung 11 und die Verlängerung 14 der zweiten Wicklung 12 werden durch Biegen der Wicklungen von der Ebene aus 14(A), die eine Ansicht von oben aus gesehen ist, nach vorne, und von der Ebene aus 14(B), die eine Ansicht von unten aus gesehen ist, nach hinten. Bezugnehmend auf 15 erstrecken sich folglich beide Verlängerungen 13 und 14 in 13 zum Beispiel nach oben. Und daher können diese hochgezogen werden, um beispielsweise nach oben von einer Leiterplatte (nicht gezeigt) vorzustehen. Um die Verlängerungen 13 und 14 auszubilden, ist das Isolationselement 65 so angeordnet, dass es jeder Verlängerung ermöglicht, die erste Wicklung 11 bzw. die zweite Wicklung 12 zu kreuzen, die um das mittige Bein 22C gewickelt sind, ohne mit der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 kurzgeschlossen zu werden. Der Leistungswandler 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Leistungswandler 100 gemäß der ersten Ausführungsform in den oben beschriebenen Aspekten. In anderen Aspekten ist die vorliegende Ausführungsform in ihren Konfigurationen im Wesentlichen identisch zu der ersten Ausführungsform. Daher sind den gleichen Elementen gleiche Bezugsziffern zugeordnet und eine Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.

Im Folgenden werden Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bei dem Leistungswandler 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind eine Vielzahl von Wicklungen (und zwar die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12) in C-Form gebogen. Ähnlich zu dem Leistungswandler 100, bei dem die Wicklungen in S-Form gebogen sind, sind in diesem Fall jeder erste Bereich, der sich von dem ersten gebogenen Bereich aus erstreckt, und jeder zweite Bereich, der sich von dem zweiten gebogenen Bereich aus erstreckt, so angeordnet, dass sie sich in die Richtung erstrecken, in die sich die Magnetkerne 21 und 22 erstrecken, so dass ein Verkleinern des Transformators 10 ermöglicht wird. Mit anderen Worten kann der gesamte Leistungswandler 300, der die erste Wicklung 11 und die zweite Wicklung 12 aufweist, derart verkleinert werden, dass er im Wesentlichen die gleiche Größe aufweist wie eine Struktur, die aus dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 besteht, die sich gegenseitig überlagern.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede von der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 derart gebogen, dass sie einen Bereich aufweist, und zwar bei den Bereichen, die die Wicklungen 11 und 12 aufweisen, der am weitesten entfernt von den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet ist. Wie oben beschrieben, sind insbesondere entsprechende erste Bereiche und entsprechende zweite Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 jeweils am weitesten von den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet und nach außen hin freiliegend. Wärme, die von irgendeiner von den Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, kann daher hocheffizient von den nach außen freiliegenden Bereichen in die externe Umgebung abgeführt werden.

Der erste Bereich der ersten Wicklung 11 und der erste Bereich der zweiten Wicklung 12 sind komplanar und der zweite Bereich der ersten Wicklung 11 und der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 sind komplanar. Daher ist es einfach, die Isolationselement-Platte 66 in Kontakt mit sowohl dem ersten Bereich der ersten Wicklung 11 als auch dem ersten Bereich der zweiten Wicklung 12 anzuordnen, und zwar ähnlich wie zum Beispiel bei einer später beschriebenen Ausführungsform.

In 13 ist die zweite Wicklung 12 nicht so angeordnet, dass sie den ersten Bereich der ersten Wicklung 11 überlappt, wie beispielsweise in 2 gezeigt (an einer gewissen Position (Koordinaten) bezogen auf die Richtung von oben nach unten in 13). Obwohl keine Wicklung in diesem Fall nach außen hin bzw. nach innen hin von anderen Wicklungen angeordnet ist, wird die Wicklung hier so beschrieben als ob sie einen Bereich aufweisen würde, der am weitesten entfernt von den/dem Magnetkern(en) „von allen von einer Vielzahl von Wicklungen“ angeordnet ist. In 13 sind entsprechende Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12, die sich in Richtung von oben nach unten erstrecken, bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 an der gleichen Position (Koordinaten) angeordnet (in 13 in Richtung von rechts nach links). Ferner ist die Wicklung 11 nicht außen von der Wicklung 12 angeordnet und die Wicklung 12 ist nicht außen von der Wicklung 11 angeordnet. Folglich können sowohl die erste Wicklung 11 als auch die zweite Wicklung 12 als am weitesten von den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet angesehen werden.

In 13 sind beispielsweise die oberste Fläche des I-Typ-Magnetkerns 21 und die unterste Fläche des E-Typ-Magnetkerns 22 nach außen hin freiliegend. Wärme, die von den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird, kann daher hocheffizient von den nach außen hin freiliegenden Bereichen zu der externen Umgebung abgeführt werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ferner Isolationselemente 61, 62 und 63 zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 und zwischen den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet. Der elektrisch isolierende Zustand zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 und der elektrisch isolierende Zustand zwischen den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 kann daher sichergestellt werden.

Wie aus dem Obigen ersichtlich, ermöglicht der Leistungswandler 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl das Verkleinern des Transformators 10, die elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen 11 und 12, als auch eine hohe Wärmeabfuhr der Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird.

Im Folgenden wird die elektrische Isolier-Eigenschaft für jede Komponente der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen wird beispielsweise durch die Isolationselemente 61, 62 und 63 bereitgestellt, die im Wesentlichen ähnlich zu der ersten und zweiten Ausführungsform sind. Wiederum bezugnehmend auf 13 kann bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise das obere Ende 61A des Isolationselements 61, das links von den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet ist, so ausgebildet sein, dass es in 13 relativ zu dem ersten Bereich der ersten Wicklung 11 nach oben hin vorsteht. Das untere Ende 62A des Isolationselements 62, das links von den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet ist, kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass es relativ zu dem ersten Bereich der zweiten Wicklung 12 in 13 nach unten hin vorsteht. Ferner kann das äußerste linke Ende 63A des Isolationselements 63 so ausgebildet sein, dass es relativ zu den entsprechenden ersten Bereichen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 in 13 nach links vorsteht. Somit kann das benötigte elektrische Isoliervermögen zwischen der ersten Wicklung 11, der zweiten Wicklung 12, dem I-Typ-Magnetkern 21 und dem E-Typ-Magnetkern 22 erfüllt werden.

Im Folgenden wird die Wärmeabgabe-Eigenschaft für jede Komponente der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wiederum bezugnehmend auf 13 sind bei der vorliegenden Ausführungsform entsprechende Oberflächen der ersten und zweiten Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 beispielsweise relativ zu anderen Elementen am weitesten außen angeordnet und nach außen hin freiliegend. Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, kann daher hocheffizient von den nach außen hin freiliegenden Bereichen zu der externen Umgebung abgeführt werden. Die obere Oberfläche des I-Typ-Magnetkerns 21 und die untere Oberfläche des I-Typ-Magnetkerns 22 sind ebenfalls nach außen hin freiliegend. Wärme, die von den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird, kann daher hocheffizient von den nach außen hin freiliegenden Bereichen an die externe Umgebung abgeführt werden.

Vierte Ausführungsform

Im Folgenden wird bezugnehmend auf 16 eine spezifische Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bezugnehmend auf 16 unterscheidet sich der Leistungswandler 400 gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform von dem Leistungswandler 300 gemäß der dritten Ausführungsform dadurch, dass Ersterer beispielsweise Folgendes aufweist: ein Gehäuse 42, Seitenwände 43 und 44, und eine Isolationselement-Platte 66.

Beispielsweise ist die Form von sowohl dem Gehäuse 42 als auch den Seitenwänden 43 und 44 in 16 grundsätzlich ähnlich zu der Form von sowohl dem Gehäuse 42 als auch den Seitenwänden 43 und 44 des Leistungswandlers 201 gemäß dem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform, und zwar in 11.

Wie bei dem Leistungswandler 201 gemäß dem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform, und zwar in 11, sind in 16 eine Vielzahl von Seitenwänden 43 und 44 beispielsweise Elemente, die von dem Gehäuse 42 getrennt sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform können das Gehäuse 42 und die Seitenwände 43 und 44 jedoch einen Einzelkörper ausbilden, und zwar wie beispielsweise bei dem Leistungswandler 200 in 9. In 16 sind Schrauben und Wärmeleitpaste zum Verbinden der Seitenwände 43 und 44 und dem Gehäuse 42 miteinander nicht gezeigt. Allerdings können diese wie in 11 gezeigt miteinander durch Schrauben 51 und Wärmeleitpaste 43A und 44A verbunden werden.

Das Verfahren zum Zusammenbauen der Magnetkerne 21 und 22, der Wicklungen 11 und 22, und der Isolationselemente 61, 62 und 63 gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist grundsätzlich ähnlich zu dem Verfahren der dritten Ausführungsform. Ein Verfahren zum Zusammenbauen dieser Komponenten mit dem Gehäuse 42 und den Seitenwänden 43 und 44 ist grundsätzlich ähnlich zu dem Verfahren gemäß dem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform. Die Beschreibung der Verfahren zum Zusammenbauen hiervon wird daher nicht wiederholt.

Bei einem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform sind lediglich der erste Bereich der ersten Wicklung 11 und der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 jeweils ein Bereich, der relativ zu der anderen Wicklung außen angeordnet ist und nach außen hin freiliegt. Um einen Kontakt mit diesen nach außen hin freiliegenden Bereichen der ersten und zweiten Wicklungen 11 und 12 zu ermöglichen, ist die Isolationselement-Platte 66 lediglich an der inneren Oberfläche der Seitenwände 44 in dem unteren Bereich (tiefer als die Wicklungen 11 und 12, die sich in Richtung von rechts nach links erstrecken) und an der inneren Oberfläche der Seitenwand 43 in der oberen Region (höher als die Wicklungen 11 und 12, die sich in Richtung rechts nach links erstrecken) angebracht.

Im Gegensatz hierzu sind bei der vorliegenden Ausführungsform sowohl der erste Bereich als auch der zweite Bereich von jeder von der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 bezogen auf die Magnetkerne 21 und 22 nach außen hin angeordnet. Um einen Kontakt mit diesen nach außen hin angeordneten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 zu ermöglichen, ist die Isolationselement-Platte 66 an entsprechenden inneren Oberflächen der Seitenwände 43 und 44 sowohl bei den oberen als auch den unteren Bereichen (bezogen auf die Wicklungen 11 und 12, die sich in Richtung von rechts nach links erstrecken) angebracht. Entsprechend sind sowohl der erste als auch zweite Bereich der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 jeweils zwischen dem Isolationselement 66 und den Isolationselementen 61 bzw. 62 angeordnet und mit diesen in Kontakt. Beispielsweise kann das Material der Isolationselement-Platte 66 ähnlich zu der bei der zweiten Ausführungsform sein.

Der Leistungswandler 400 gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von den Leistungswandlern 201 und 300 gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform in den oben genannten Aspekten. In anderen Aspekten ist die vorliegende Ausführungsform in ihrer Konfiguration im Wesentlichen identisch zu den zweiten und dritten Ausführungsformen. Daher sind gleichen Elementen gleiche Bezugsziffern zugeordnet und eine Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.

Im Folgenden werden die Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bei dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform sind die Bereiche, die den ersten und zweiten Bereichen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 entsprechen, die in der dritten Ausführungsform nach außen frei liegen, in Kontakt mit der Isolationselement-Platte 66 für hohe Wärmeabfuhr, die an den Seitenwänden 43 und 44 angebracht ist. Mit anderen Worten sind die ersten und zweiten Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 mit dem Gehäuse 42 (den Seitenwänden 43 und 44) in Kontakt, das als ein Wärmeabführer dient, und zwar durch die Isolationselement-Platte 66. Daher ist anstelle der hocheffizienten Abgabe der Wärme nach außen hin, die von den ersten und zweiten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, eine hocheffiziente Wärmeabfuhr der hiervon erzeugten Wärme von der Isolationselement-Platte 66 für hohe Wärmeabfuhr zu den Seitenwänden 43 und 44 möglich. Die Seitenwände 43 und 44 sind Wärmeabführer, die mit dem Gehäuse 42 verbunden sind (oder einen Einzelkörper zusammen mit dem Gehäuse 42 ausbilden). Daher wird Wärme, die zu den Seitenwänden 43 und 44 übertragen wird, unmittelbar zu dem Gehäuse 42 übertragen.

Wie oben beschrieben, kann eine Konfiguration wie die des oben beschriebenen ersten Beispiels einfach umgesetzt werden, da der erste Bereich der ersten Wicklung 11 und der erste Bereich der zweiten Wicklung 12 komplanar sind und der zweite Bereich der ersten Wicklung 11 und der zweite Bereich der zweiten Wicklung 12 komplanar sind. Das liegt daran, dass die Isolationselement-Platte 66, die mit dem ersten Bereich der ersten Wicklung 11 in Kontakt sein soll, und die Isolationselement-Platte 66, die mit dem ersten Bereich der zweiten Wicklung 12 in Kontakt sein soll, in der gleichen Ebene ausgebildet sein können (auf der inneren Oberfläche der Seitenwand 44).

Darüber hinaus ist insbesondere die untere Oberfläche des E-Typ-Magnetkerns 22 in direktem Kontakt mit dem Gehäuse 42 und daher kann Wärme, die von den Magnetkernen 21 und 22 erzeugt wird, hocheffizient an das Gehäuse 42 abgeführt werden.

Wie die anderen Ausführungsformen kann dementsprechend die vorliegende Ausführungsform einen Leistungswandler 400 bereitstellen, der sowohl ein Verkleinern, eine elektrische Isolierung, als auch eine Wärmeabführung ermöglicht.

Die elektrischen Isolier-Eigenschaften für die Komponenten und die Wärmeabfuhrpfade bei dem ersten Beispiel sind grundsätzlich ähnlich zu denen der anderen Ausführungsformen, die oben beschrieben worden sind. Daher wird eine detaillierte Beschreibung hiervon nicht wiederholt.

Bezugnehmend auf 17 ist ein Leistungswandler 401 gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform in seiner Konfiguration im Wesentlichen ähnlich zu dem Leistungswandler 400 gemäß dem ersten Beispiel. Allerdings haben bei dem Leistungswandler 401 die Wicklungen 11 und 12 jeweils eine Seite, die mit der Isolationselement-Platte 66 in Kontakt steht, und die entgegengesetzt liegende Seite (Seite zu den Magnetkernen 21 und 22, oder Innenseite), die mit einer Isolationselement-Platte 67 in Kontakt steht. Diesbezüglich unterscheidet sich der Leistungswandler 401 in seiner Konfiguration von dem Leistungswandler 400, bei dem die Wicklungen 11 und 12 jeweils eine Seite aufweisen, die mit der Isolationselement-Platte 66 in Kontakt steht, und die entgegengesetzt liegende Seite (Seite zu den Magnetkernen 21 und 22, oder Innenseite) aufweisen, die mit einem Teil des C-förmigen Isolationselements 61, 62 in Kontakt steht.

Anstelle von den Isolationselementen 61 und 62 ist bei dem Leistungswandler 401 insbesondere die Isolationselement-Platte 67 in dem Bereich angeordnet, der zwischen den ersten und zweiten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 und den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet ist (so dass diese sowohl mit den Wicklungen 11 und 12 als auch den Magnetkernen 21 und 22 in Kontakt sind). Die Isolationselemente 61 und 62 haben daher keine C-Form, sondern erstrecken sich lediglich in 17 in Richtung von rechts nach links, wie das Isolationselement 63.

Die Isolationselement-Platte 67 ist aus einem ähnlichen Material wie die Isolationselement-Platte 66 hergestellt. Insbesondere ist die Isolationselement-Platte 67 wie die Isolationselement-Platte 66 ein weiches plattenartiges Element, das angeordnet wird, um als Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr zu dienen und das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als die Isolationselemente 61, 62 und 63.

Der Leistungswandler 401 gemäß dem zweiten Beispiel unterscheidet sich von dem Leistungswandler 400 gemäß dem ersten Beispiel in den oben beschriebenen Aspekten. In anderen Aspekten ist das zweite Beispiel in seiner Konfiguration im Wesentlichen identisch zu dem ersten Beispiel. Daher werden gleichen Elementen gleiche Bezugsziffern zugeordnet und eine Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.

Im Folgenden werden Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Die Funktionen und Vorteile des zweiten Beispiels sind grundsätzlich ähnlich zu denen des ersten Beispiels und den anderen oben beschriebenen Ausführungsformen. Das zweite Beispiel stellt somit auch einen Leistungswandler 401 bereit, der sowohl ein Verkleinern, eine elektrische Isolierung, als auch eine Wärmeabführung ermöglicht.

Bezüglich der elektrischen Isolier-Eigenschaften für jedes Element, und zwar bezugnehmend auf 17 beispielsweise, ist die Länge in Richtung von rechts nach links der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 länger als die Länge in Richtung von rechts nach links der Isolationselemente 61 und 62. Dementsprechend kann eine adäquate Breite (in 17 in Richtung von rechts nach links) der Isolationselement-Platte 67 sichergestellt werden und die elektrische Isolier-Eigenschaft bzw. elektrische Isolierfähigkeit der Platte kann somit sichergestellt werden.

Betreffend die Wärmeabgabe-Eigenschaft für jede Komponente kann bei dem Leistungswandler 400 gemäß dem ersten Beispiel beispielsweise Wärme, die von dem I-Typ-Magnetkern 21 erzeugt wird, adäquat von lediglich seiner oberen Oberfläche abgeführt werden, die nach außen hin freiliegt. Im Gegensatz hierzu ist bei dem Leistungswandler 401 gemäß dem zweiten Beispiel ein Teil der Oberfläche des I-Typ-Magnetkerns 21 mit der Isolationselement-Platte 67 in Kontakt, die Isolationselement-Platte 67 ist mit den ersten und zweiten Bereichen der Wicklungen 11 und 12 in Kontakt, und die ersten und zweiten Bereiche sind ferner mit der Isolationselement-Platte 66 in Kontakt. Ferner ist die Isolationselement-Platte 66 mit den Seitenwänden 43 und 44 in Kontakt. Der I-Typ-Magnetkern 21 des Leistungswandlers 401 weist daher einen adäquaten Wärmeabfuhrpfad auf, der sich durch die Isolationselement-Platte 67 erstreckt, und folglich ist die Wärmeabfuhr relativ zu dem I-Typ-Magnetkern 21 in dem Leistungswandler 400 verbessert. Der E-Typ-Magnetkern 22 ist ferner mit der Isolationselement-Platte 67 in Kontakt und daher ist die Wärmeabfuhr des Leistungswandlers 401 relativ zu dem Leistungswandler 400 verbessert.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 18 eine spezifische Konfiguration eines Leistungswandlers gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Bezugnehmend auf 18 sind bei einem Leistungswandler 402 gemäß dem dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform die Wicklungen 11 und 12 und die Isolationselemente 61, 62 und 63 ähnlich zu dem ersten und zweiten Beispiel um die Magnetkerne 21 und 22 gewunden bzw. gewickelt. Allerdings sind bei dem Leistungswandler 402 die Magnetkerne 21 und 22 in einer Richtung entlang der Oberfläche des Gehäuses 42 angeordnet, auf dem die Magnetkerne 21 und 22 beispielsweise montiert sind. Mit anderen Worten ist in jedem der Beispiele, die in 17 und den vorhergehenden Zeichnungen gezeigt sind, der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 in Vertikalrichtung in jeder Zeichnung angeordnet. Im Gegensatz hierzu ist in 18 der I-Typ-Magnetkern 21 und der E-Typ-Magnetkern 22 in Horizontalrichtung angeordnet. Diesbezüglich unterscheidet sich das dritte Beispiel in seiner Konfiguration von den anderen Beispielen. Insbesondere wird die Konfiguration in 18 dadurch erhalten, dass die Konfiguration, die den I-Typ-Magnetkern 21, den E-Typ-Magnetkern 22 und die Isolationselemente 61, 62 und 63 in den anderen Beispielen aufweist, um 90° gedreht wird.

Die Positionen, an denen die Wicklungen 11 und 12 und die Isolationselemente 61, 62 und 63 bezogen auf den Magnetkern 21 und 22 angeordnet sind, die Formen und das Zusammenbauverfahren sind grundsätzlich ähnlich zu der dritten Ausführungsform und dem ersten Beispiel der vierten Ausführungsform, und die Elemente sind in einer Querschnittsansicht in einer sogenannten C-Form gebogen. Insbesondere ist das Isolationselement 63 in dem Bereich angeordnet, der zwischen der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 liegt. Das Isolationselement 61 ist zwischen der ersten Wicklung 11 und den Magnetkernen (I-Typ-Magnetkern 21 und E-Typ-Magnetkern 22) angeordnet, und das Isolationselement 62 ist zwischen der zweiten Wicklung 12 und dem Magnetkern (E-Typ-Magnetkern 22) angeordnet.

Entsprechende Bereiche der Wicklungen 11 und 12, die sich in Richtung von rechts nach links erstrecken und über den Magnetkernen 21 und 22 in 18 angeordnet sind, sind weiter nach oben gebogen, um Verlängerungen 13 und 14 auszubilden. Diese Bereiche der Wicklungen 11 und 12 liegen nach außen frei. Außerdem ist eine Isolationselement-Platte 68 zwischen dem Gehäuse 42 und jedem von entsprechenden Bereichen der Wicklungen 11 und 12 angeordnet, die sich in Richtung von rechts nach links erstrecken und in 18 unter den Magnetkernen 21 und 22 angeordnet sind. So ist die Isolationselement-Platte 68 zwischen den Wicklungen 11 und 12 und dem Gehäuse 42 angeordnet und mit diesen in Kontakt.

Die Isolationselement-Platte 68 ist aus einem ähnlichen Material wie die Isolationselement-Platte 66 hergestellt. Insbesondere ist die Isolationselement-Platte 68 wie die Isolationselement-Platte 66 ein weiches plattenartiges Element, das dazu angeordnet wird, um als Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr zu dienen und eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als die Isolationselemente 61, 62 und 63.

Der Leistungswandler 402 gemäß dem dritten Beispiel unterscheidet sich von den Leistungswandlern 400 und 401 gemäß dem ersten und zweiten Beispiel in den oben genannten Aspekten. In anderen Aspekten ist die Konfiguration des dritten Beispiels im Wesentlichen identisch zu der des ersten und zweiten Beispiels. Daher werden gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern versehen und eine Beschreibung hiervor wird nicht wiederholt.

Im Folgenden werden Funktionen und Vorteile des Leistungswandlers gemäß dem dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Die Funktionen und Vorteile gemäß dem dritten Beispiel sind grundsätzlich ähnlich zu denen des ersten Beispiels, des zweiten Beispiels und den anderen oben beschriebenen Ausführungsformen. Das dritte Beispiel kann folglich ebenfalls einen Leistungswandler 402 bereitstellen, der sowohl ein Verkleinern, eine elektrische Isolierung als auch eine Wärmeabfuhr ermöglicht.

Betreffend die elektrische Isolier-Eigenschaft für jede Komponente ist beispielsweise bezugnehmend auf 18 die Länge in Richtung von oben nach unten des Isolationselements 63 länger als die Länge in Richtung von oben nach unten der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12. Insbesondere erstreckt sich der unterste Bereich des Isolationselements 63 weiter nach unten als die untersten Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12. Folglich kann eine adäquate Breite der Isolationselement-Platte 68 (in 18 in Richtung von oben nach unten) sichergestellt werden und die elektrische Isolier-Eigenschaft bzw. Fähigkeit der Platte sichergestellt werden.

Bezüglich der Wärmeabgabe-Eigenschaft für jede Komponente sind beispielsweise die untersten Bereiche der ersten Wicklung 11 und der zweiten Wicklung 12 in Kontakt mit der Isolationselement-Platte 68 angeordnet und daher kann Wärme, die von den Wicklungen 11 und 12 erzeugt wird, hocheffizient über die Isolationselement-Platte 68 an das Gehäuse 42 abgeführt werden. Wärme, die von dem I-Typ-Magnetkern 21 erzeugt wird, wird hocheffizient von dessen freiliegender äußersten linken Oberfläche in 18 abgeführt und Wärme, die von dem E-Typ-Magnetkern 22 erzeugt wird, wird hocheffizient von dessen freiliegenden äußersten rechten Oberfläche abgeführt. Die Seitenwände 44 und 43 (nicht gezeigt) können links des I-Typ-Magnetkerns 21 und rechts des E-Typ-Magnetkerns 22 angeordnet sein, um die Isolationselement-Platte 66 für hohe Wärmeabfuhr zwischen ihnen sandwichartig anzuordnen, und zwar wie beispielsweise in 16 und 17. Zu diesem Zeitpunkt ist die Isolationselement-Platte 66 sowohl mit den Seitenwänden 44 und 43 als auch mit den Magnetkernen 21 und 22 in Kontakt.

Die Merkmale der entsprechenden Konfigurationen der Ausführungsformen können innerhalb eines technisch konsistenten Umfangs entsprechend kombiniert werden. Es sei angemerkt, dass die hier gegebenen Ausführungsformen in allen Aspekten lediglich beispielhaft und nicht als Einschränkung zu verstehen sind. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll durch die Ansprüche und nicht durch die obige Beschreibung definiert sein und beinhaltet sämtliche Modifikationen und Änderungen, die gleichbedeutend sind.

Bezugszeichenliste

1
eingangsseitige Treiberschaltung
2
ausgangsseitige Treiberschaltung
10
Transformator
11
erste Wicklung
11A, 11B, 12A, 12B
Verbindungspunkt
11C, 12C, 61C, 62C, 63C
Öffnung
11E1, 12E1, 12E3, 12E4
unterster Bereich
11E2, 11E3, 11E4, 12E4
oberster Bereich
11T1, 11T3, 12T1, 12T3
erster gebogener Bereich
11T2, 11T4, 12T2, 12T4
zweiter gebogener Bereich
12
zweite Wicklung
15
Primärwicklung
16
Sekundärwicklung
21
I-Typ-Magnetkern
22
E-Typ-Magnetkern
22A, 22B
äußeres Bein
22C
mittiges Bein
22D
Kern-Verbindungsbereich
31A, 31B, 31C, 31D
Schaltelement
31E, 31F, 31G, 31H
Gleichrichterelement
32A, 32B
Kondensator
33
Spule
43A, 44A
Wärmeleitpaste
51, 52
Schraube
53, 54
Verbindung
61, 62, 63, 65
Isolationselement
61A, 62A, 63A
Ende
64
Isolationselement für hohe Wärmeabfuhr
66, 67, 68
Isolationselement-Platte
100, 101, 200, 201, 300, 400, 401, 402
Leistungswandler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • JP 7115024 [0002, 0004]
  • JP 2009177019 [0003, 0004]