JP2000277358A - 変成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送線路に鎖交する渡り磁束成分が少なく、
昇圧比が高く、変換効率に優れかつ同調周波数の低い変
成器を提供する。 【解決手段】 誘電性と磁性を有するコア４と、コア４
の内部に配置された伝送線路５２と、コア４の外部に配
置された接地導体４２、４２とを少なくとも備え、伝送
線路５２は、一対のスパイラル型の線路導体５０、５１
が互いに離間して重なる位置に配置され、かつ並列に接
続されてなるものであって、この伝送線路５２の線路長
Ｌが伝送線路５２に印加する電圧の周波数の伝送線路５
２上の１／４波長にほぼ等しく設定され、コア４に伝送
線路５２から発生した磁束を通す磁路が形成されている
ことを特徴とする変成器１を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のバ
ックライト用インバータ等に好適に用いることができる
変成器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示装置のバックライト用
インバータには、昇圧トランスが備えられていることが
知られている。このような用途に用いられる昇圧トラン
スとしては、従来から巻線トランスが使用されている。
この巻線トランスは、バラスト・コンデンサを介して冷
陰極管に接続されている。この冷陰極管には、水銀が封
入されており、高い電圧が印加されることで発生した電
子が上記水銀に衝突し、紫外線を発生し、この紫外線が
管の内側に塗布された蛍光体を励起発光させ可視光に変
換されるようになっている。このような冷陰極管は、始
動時には電子を発生させるため高い電圧を印加する必要
があるが、しかし、一度放電を開始してしまえば、放電
を維持する電圧は始動電圧の１／３程度で済む。このと
き冷陰極管には５〜６ｍＡ程度の電流を流すだけで十分
であり、大電流は必要ない。従って、このような用途に
用いられる昇圧トランスに望まれる特性としては、冷陰
極管の放電開始時に出力電圧を一瞬上昇させることがで
き、定常時には放電維持電圧まで低下できることであ
る。

【０００３】ところで、近年、液晶表示装置に対する小
型軽量化ならびに高性能化の要求はさらに高まってお
り、このような要求を満足するために、上記バックライ
ト用インバータの小型化、薄型化、高変換効率化が強く
要望されるようになってきている。しかしながら従来の
インバータにおいては、巻線トランスを使って薄型化を
実現しようとすると、変換効率が低下してしまうという
問題があった。この理由は、巻線トランスを薄くするた
めにコアの形状を扁平にすると、結果として巻線が長く
なって直流抵抗が増えてしまうためである。また、巻線
トランスを使用する場合は、設置面積が大きくなってし
まい、小型化に制約があった。

【０００４】そこで、巻線トランスに代えて平板状のセ
ラミック素子からなる圧電トランスを備えたバックライ
ト用インバータが考えられている。この圧電トランス
は、高変換効率を維持したまま薄型化が可能であるが、
昇圧比が不足するため、巻線トランスを補助トランスと
して使用する場合があり、薄型化に制約があった。ま
た、圧電トランスの昇圧比や共振周波数は、上記素子の
形状や電気機械結合係数によって決まるため、素子の大
きさを小さくすると、共振周波数が高周波側にシフト
し、昇圧比も小さくなってしまうため、上記素子の大き
さをあまり小さくすることができず、巻線トランスと同
様に設置面積が大きくなってしまい、インバータの小型
化に制約があった。また、圧電トランスにおいて、高昇
圧比と高変換効率を両立させるためには、積層構造にし
たり、長辺が２０〜３０ｍｍの長方形状にする必要があ
り、構造が比較的複雑となってしまう。

【０００５】一方、インピーダンス変換作用を応用した
変成器としては、これまでに放電灯の点灯装置用に分布
定数線路として高周波同軸ケーブルを使用し、該高周波
同軸ケーブルを電圧変換器として使用した例が報告され
ている。この同軸ケーブルの絶縁体としては、使用周波
数にもよるが、通常、ポリエチレン（ε＝２．３）かテ
フロン（登録商標）（ε＝２．１）が使用されている。

【０００６】しかしながら従来の変成器においては、同
軸ケーブルの絶縁体の誘電率が低く、例えば、１ＭＨｚ
で使用するためには同軸ケーブルの長さを約４９ｍにす
る必要があり、特に、液晶表示装置のバックライト用イ
ンバータとして用いる場合に、６０ｋＨｚ程度で使用す
るためには同軸ケーブルの長さを約８８４ｍにする必要
があり、実用的でなかった。

【０００７】そこで、本願発明者らは、先に、従来の変
成器よりも小型にできる変成器を平成１０年９月３日に
特願平１０−２５００８３号として特許出願している。
この変成器の一例を図１３及び図１４に示す。この変成
器は、誘電性と磁性を有する板状の一対のコア６４，６
４間に、スパイラル型の伝送線路７１が挟持され、一対
のコア６４，６４の外側に接地導体７２，７２が形成さ
れてなる電圧変換部８２と、冷陰極管（負荷装置）９０
を具備してなるものである。この伝送線路７１の出力側
（受端側）の端子７１ａには、冷陰極管（負荷装置）９
０が接続されており、入力側（送端側）の端子７１ｂに
は、交流電源（図示略）と接続されたスイッチ回路９５
が接続されている。また、一方の接地導体７２の出力側
の端子には、冷陰極管９０が接続されており、入力側の
端子には、上記交流電源と接続されたスイッチ回路９５
が接続されている。また、一方の接地導体７２と他方の
接地導体７２は、電位を同じにするために接続用導体９
８により電気的に接続されている。

【０００８】また、符号１０１、１０２はコア６４と接
地導体７２を接着する接着層、符号１０３、１０６は伝
送線路７１とコアを絶縁するための絶縁層、符号１０４
は絶縁層１０３とコア６４を接着する接着層、符号１０
５は絶縁層１０３と伝送線路７１を接着する接着層、符
号１０７は絶縁層１０６とコア６４を接着する接着層を
それぞれ示す。

【０００９】この構造の変成器においては、動作周波数
における伝搬波長がコアの透磁率及び誘電率により決定
されるため、透磁率及び誘電率が高い材料からなるコア
を用いることにより、伝送線路長を短縮でき、変成器の
小型化を図ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の変成器
においては、板状のコア６４、６４が伝送線路７１を挟
んで対向しているため、コア６４、６４同士の突き合わ
せ面が磁気ギャップとして作用し、伝送線路７１に印加
された交流電流により発生した磁束が別の部分にある伝
送線路７１に鎖交して、銅損が大きくなり、変換効率が
低下してしまうという課題があった。

【００１１】上記の課題を解決する方法として、以下の
構成を採用することが考えられている。即ち、誘電性と
磁性を有するコアと、該コア上に形成された伝送線路と
を少なくとも具備してなり、この伝送線路の線路長Ｌが
該伝送線路に印加する電圧の周波数の該伝送線路上の１
／４波長にほぼ等しく設定され、前記コアに前記伝送線
路から発生した磁束を通す磁路が形成されていることを
特徴とする構造であり、図５に一例を示す。

【００１２】係る変成器によれば、磁束を通す磁路がコ
ア１１０に形成され、コア１１０は板状のコア半体１１
０ａ、１１０ｂが突き合わされてなり、前記伝送線路の
線路導体１１１はコア半体１１０ａ、１１０ｂに挟まれ
てコア１１０の内部に配置され、コア半体１１０ａ、１
１０ｂの各突き合わせ面の反対側の面にそれぞれ接地導
体（図示せず）が配置され、コア半体１１０ａの周辺部
１１０ｄに形成された周辺凸部１１０ｅ、１１０ｅと、
中央部に形成された中央凸部１１０ｃ及びコア半体１１
０ｂにより、磁路を形成する磁路形成部が設けられ、伝
送線路の線路導体１１１が前記磁路形成部によりコア半
体１１０ａと離間されているので、伝送線路の線路導体
１１１から発生した発生した磁束の大部分が磁路を通る
と共に、伝送線路の線路導体１１１を鎖交する渡り磁束
成分が減少して銅損が小さくなり、変換効率を高めるこ
とが可能になる。

【００１３】しかし、図１５に示す変成器においては、
伝送線路の線路導体１１１が磁路形成部によりコア半体
１１０ａと離間されているので、線路導体１１１と、線
路導体１１１から離間されたコア半体１１０ａと、この
コア半体１１０ａの突き合わせ面の反対側の面に配置さ
れた接地導体によって生じる静電容量の大きさは、線路
導体１１１と、線路導体１１１に接するコア半体１１０
ｂと、このコア半体１１０ｂの突き合わせ面の反対側の
面に配置された接地導体によって生じる静電容量に比べ
て相対的に小さく、素子特性にはほとんど寄与しないた
め、例えば冷陰極管を点灯するのに適した周波数（５０
〜１００ｋＨｚ）で動作させることができないという課
題があった。

【００１４】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、素子の静電容量を大きくできるた
め同調周波数を低くでき、かつ高い変換効率が得られる
変成器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の変成器
は、誘電性と磁性を有するコアと、該コア上に形成さ
れ、各々が並列に接続された複数の伝送線路とを少なく
とも備え、この伝送線路の線路長Ｌが該伝送線路に印加
する電圧の周波数の該伝送線路上の１／４波長にほぼ等
しく設定され、前記コアに前記伝送線路から発生した磁
束を通す磁路が形成されていることを特徴とする。かか
る変成器によれば、複数の伝送線路が備えられているの
で、コアの誘電率が有効に作用し、伝送線路の静電容量
が大きくなり、変成器の動作周波数を小さくすることが
可能となる。また、かかる変成器によれば、磁束を通す
磁路がコアに形成されているので、発生した磁束が伝送
線路に鎖交することがなく、銅損を小さくし、変換効率
を高めることが可能になる。

【００１６】また、本発明の変成器は、先に記載の変成
器であって、前記コアは一対の板状のコア半体が突き合
わされてなり、前記伝送線路は２組の伝送線路が並列接
続されてなり、前記伝送線路の各々の線路導体は前記一
対のコア半体に挟まれて前記コアの内部に配置され、前
記線路導体はスパイラル形状を有し、前記一対のコア半
体の各突き合わせ面の反対側の面にそれぞれ接地導体が
配置され、少なくとも一方のコア半体の前記伝送線路の
周辺部に、前記磁路を形成する磁路形成部が設けられ、
前記一対の線路導体が各コア半体にそれぞれ接すると共
に、各線路導体が互いに離間して積層されていることを
特徴とする。かかる変成器によれば、各線路導体が各コ
ア半体を介して各接地導体とそれぞれ対向するため、両
方のコア半体の誘電率が有効に作用し、伝送線路の静電
容量が大きくなり、変成器の動作周波数を小さくするこ
とが可能となる。

【００１７】更に、本発明の変成器は、先に記載の変成
器であって、少なくとも一方のコア半体の突き合わせ面
の中央部に中央凸部が設けられ、該突き合わせ面の周辺
部の少なくとも一部に周辺凸部が設けられ、前記磁路形
成部は、前記一方のコア半体の前記中央凸部及び前記周
辺凸部が他方のコア半体に突き合わされることにより形
成され、前記磁路は、前記一対のコア半体と前記中央凸
部と前記周辺凸部とにより構成され、前記伝送線路が、
前記磁路形成部内に配置されて前記磁路に囲まれている
ことを特徴とする。かかる変成器によれば、伝送線路か
ら発生した磁束のうちの一方のコア半体から他方のコア
半体に移動する磁束成分が中央凸部及び周辺凸部に集中
するので、伝送線路に鎖交する渡り磁束成分が低減され
て銅損を小さくし、変換効率を高めることが可能にな
る。

【００１８】また、本発明の変成器は、先に記載の変成
器であって、前記周辺凸部が前記コア半体の前記周辺部
の全体に設けられていることを特徴とする。かかる変成
器によれば、前記周辺凸部が前記周辺部の全体に設けら
れているので、伝送線路が配置される前記磁路形成部を
周辺凸部によって完全に囲むことが可能となり、渡り磁
束成分がさらに低減され、銅損を小さくできるので、変
成器の変換効率をより高めることが可能となる。

【００１９】また、本発明の変成器は、先に記載の変成
器であって、前記一対のスパイラル型の線路導体は、同
一の巻数で同一方向に同一のピッチで前記中央凸部の周
囲にそれぞれ巻回されて、前記磁路形成部内に配置され
たことを特徴とする。かかる変成器においては、一対の
線路導体が中央凸部の周囲に巻回して構成されているの
で、それぞれの線路導体から発生した磁束を中央凸部及
び周辺凸部に集中させることができ、各線路導体に鎖交
する渡り磁束成分を減少させて銅損を小さくし、変換効
率を高めることが可能になる。

【００２０】なお、上記一方のコア半体に磁路形成部が
設けられても、巻回された伝送線路同士の間隔や接地導
体の間隔は一定に保つことができるので、磁路形成部の
形成により生じる変成器の特性（トランス特性）に悪影
響を及ぼすことは殆どない。従って、本発明によれば、
変成器の特性を変化させることなく、損失を十分低減で
き、より高変換効率の変換器を提供できる。

【００２１】更に、本発明に係る変成器においては、磁
路形成部に非磁性材料が充填されたものであっても良
い。かかる構成の変成器によれば、コア半体に磁路形成
部が形成されていても、該磁路形成部内に充填された非
磁性材料によりコア半体が補強され、変成器の機械的強
度を向上できる。

【００２２】また、本発明の変成器は、先に記載の変成
器であって、前記コアはＭｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−
Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｃｕフェライトの群から選ばれ
た１種又は２種以上からなるものであることを特徴とす
る。かかる変成器によれば、コアの寸法を短くでき、小
型化が可能になる。また、本発明に係る変成器において
は、上記コアが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選ばれた１
種又は２種以上の元素Ｔと、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉ、希土
類元素の群から選ばれた１種又は２種以上の元素Ｍと、
Ｏ、Ｃ、Ｎ、Ｂの群から選ばれた１種又は２種以上の元
素Ｄを含む軟磁性合金粉末と、合成樹脂からなるもので
あってもよい。かかる変成器によれば、コアの透磁率及
び誘電率を大きくでき、波長短縮効果が十分となり、小
型化が可能である。

【００２３】更に、本発明の変成器は、先に記載の変成
器であって、前記コアの１００ｋＨｚにおける実効透磁
率μが１０〜２００００であり、実効誘電率εが１０〜
５０００であることを特徴とする。かかる変成器によれ
ば、コアの透磁率及び誘電率が大きく、伝送線路長が短
縮され、コアの寸法をも短くでき、小型化が可能にな
る。また、コアの透磁率が高いと伝送線路のインダクタ
ンスが高くなり、コアの誘電率が高いと各線路導体の静
電容量が高くなって、変成器の動作周波数を小さくする
ことが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の変成器の一実施形
態について説明する。なお、以下に述べる実施の形態で
は、本発明の変成器が液晶表示装置のバックライト用イ
ンバータに適用された場合について述べる。図１は、本
発明の第１の実施形態の変成器の要部を示す斜視図であ
り、図２はこの変成器の断面図である。変成器１は、図
２に示すように、電圧変換部２と、負荷装置としての冷
陰極管３６から概略構成されてなるものである。

【００２５】電圧変換部２は、コア４を構成する一対の
コア半体４ａ、４ｂの間に伝送線路５２が挟持され、さ
らに一対のコア半体４ａ、４ｂの外側に２つの接地導体
４２，４２が形成されてなるものである。コア４は、誘
電性と磁性を有するものである。コア４をなす材料とし
ては、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、
Ｎｉ−Ｃｕフェライトの群から選ばれた１種又は２種以
上からなるものを用いることが、コア４の寸法を短くで
き、変成器１の小型化が可能である点で好ましい。接地
導体４２、４２は、一対のコア半体４ａ、４ｂの各突き
合わせ面の反対側の各面にそれぞれ設けられている。こ
の接地導体４２、４２は、コア半体４ａ、４ｂの各突き
合わせ面の反対側の面の全面に接着層１０１、１０２を
介して設けられているが、全面に形成されずコイル状あ
るいはトロイダル状に形成されたものであっても良い。

【００２６】コア４は、１００ｋＨｚにおける実効透磁
率μが１０〜２００００であることが好ましく、また、
コア４は、実効誘電率εが１０〜５０００であることが
好ましい。コア４は、前記フェライト群から選ばれた２
種類以上からなる場合など積層構造をなす場合があり、
その場合の実効透磁率と実効誘電率は、積層構造を連続
媒質とみなした場合の値とする。波長短縮効果は、コア
４の実効透磁率μ、実効誘電率εが大きいほど大きくな
るため変成器１を小型化できる。しかし、伝送線路５２
の特性インピーダンスは、実効透磁率μが大きいほど高
くなるが、実効誘電率εが大きくなると低くなるため、
μとεには最適な範囲が存在する。よって、本発明にお
いては、波長短縮効果を大きくし、かつ、特性インピー
ダンスを所定の値にするには、コア４のμとεが上記の
範囲であることが好ましい。

【００２７】また、図１及び図２に示すように、コア半
体４ａの突き合わせ面４ｆの中央には、中央凸部４ｃが
設けられ、突き合わせ面４ｆの周辺部４ｄには、一対の
周辺凸部４ｅ、４ｅが設けられている。周辺凸部４ｅ、
４ｅは、略矩形の突き合わせ面４ｆの対向する周辺上に
互いに対向して設けられている。このような中央凸部４
ｃ及び周辺凸部４ｅ、４ｅは、例えば板状のコアブロッ
クの一面を砥石等で切削加工して中央凸部４ｃ及び周辺
凸部４ｅ、４ｅを残すように加工する方法や、凹部を有
する型でプレスし、板状のコアブロックの一方の面に中
央凸部４ｃ及び周辺凸部４ｅ、４ｅを形成する方法など
により形成することができる。また、コア半体４ｂは板
状とされている。そして、このコア半体４ａの中央凸部
４ｃと周辺凸部４ｅ、４ｅがコア半体４ｂに突き合わさ
れてコア４が形成されると共に、このコア４の内部に、
一対のコア半体４ａ、４ｂと中央凸部４ｃと周辺凸部４
ｅ、４ｅとで構成された空隙部７ａが形成され、この空
隙部７ａにより磁路形成部７が構成される。そして、こ
れら一対のコア半体４ａ、４ｂと中央凸部４ｃと周辺凸
部４ｅ、４ｅとにより磁路形成部７を囲む磁路が構成さ
れる。

【００２８】次に図１及び図２に示すように、伝送線路
５２は一対のスパイラル型の線路導体５０、５１からな
るものである。そして、これらの線路導体５０、５１
は、それぞれの出力側（受端側）の端子５０ａ、５１ａ
が接続されて伝送線路５２の出力側（受端側）の端子５
２ａに連結され、それぞれの入力側（送端側）の端子５
０ｂ、５１ｂが接続されて伝送線路５２の入力側（送端
側）の端子５２ｂに連結されることにより、互いに並列
に接続されている。なお、上記図１、図２においては、
線路導体５０、５１を２組並列に接続しているが、線路
導体は並列に接続されていれば、３組でも４組でも良
く、２組以上であればよい。

【００２９】また、各線路導体５０、５１は、コア半体
４ａの中央凸部４ｃの周囲に巻回されて磁路形成部７内
に配置されている。このとき各線路導体５０、５１は、
同一の巻数で同一方向に同一のピッチで中央凸部４ｃの
周囲に巻回されていることが好ましい。また図２に示す
ように、各線路導体５０、５１は、中央凸部４ｃの突出
方向に対し、互いに重なる位置に設けられていることが
好ましい。このように各線路導体５０、５１を配置する
ことにより、各線路導体５０、５１に流れる電流の方向
が一致し、これらの線路導体５０、５１から発生する磁
束の大きさ及び方向がほぼ等しくなって、磁気的に安定
させることが可能となる。このようにして、各線路導体
５０、５１は互いに離間し、かつ線路導体５０が絶縁層
１０５を介してコア半体４ａと接し、線路導体５１が絶
縁層１０４及び接着層１０３を介してコア半体４ｂと接
している。そして、線路導体５０はコア半体４ａを介し
て一方の接地導体４２と対向し、線路導体５１はコア半
体４ｂを介して他方の接地導体４２と対向することにな
る。このようにして伝送線路５２は、磁路形成部７内に
配置されて前記の磁路に囲まれている。

【００３０】線路導体５０、５１からなる伝送線路５２
を磁路形成部７内に設ける方法としては、例えば、一般
的な被覆銅線を用い、この被覆導線を磁路形成部７内に
収納する方法や、コア半体４ａ、４ｂのそれぞれの突き
合わせ面にメッキまたはスパッタで線路導体をそれぞれ
形成して、コア半体４ａ、４ｂを突き合わせるなどの方
法により形成することができる。

【００３１】この変成器１では、上述のような一対のコ
ア半体４ａ、４ｂ間に介在された線路導体５０、５１よ
り発生する磁束の方向は、線路導体５０、５１に流れる
電流の方向が図２に示された通りであるときは、図２中
の符号Ｉ_a、Ｉ_bで示される矢印の向きとなる。従って、
伝送線路５２から発生した磁束は、その大部分が一対の
コア半体４ａ、４ｂと中央凸部４ｃと周辺凸部４ｅ、４
ｅとにより構成される磁路に流れることになる。これに
より、伝送線路５２に鎖交する渡り磁束成分が低減さ
れ、銅損を小さくでき、変成器１の変換効率を高くする
ことができる。特に、伝送線路５２を構成する各線路導
体５０、５１が、中央凸部４ｃの周囲を巻回して磁路形
成部７内に配置されているので、発生した磁束を中央凸
部４ｃ及び周辺凸部４ｅ，４ｅに集中させることがで
き、伝送線路５２に鎖交する渡り磁束成分をより減少さ
せることが可能となる。

【００３２】また、一対の線路導体５０、５１は、同一
巻数、同一方向、同一ピッチで巻回され、互いに重なる
位置に設けられ、コア４の内部に配置されているので、
互いに磁束を強め合い、伝送線路５２のインダクタンス
を大きくすることができる。また、各線路導体５０、５
１が各コア半体４ａ、４ｂを介して接地導体４２、４２
にそれぞれ対向しているため、両方のコア半体の誘電率
が有効に作用し、伝送線路５２の静電容量が大きくなっ
て、変成器１の動作周波数を小さくすることが可能とな
る。

【００３３】図１及び図２に示すように、伝送線路５２
の出力側（受端側）の端子５２ａには、冷陰極管３６が
接続されており、入力側（送端側）の端子５２ｂには、
交流電源（図示略）と接続されたスイッチ回路３５が接
続されている。また他方の接地導体４２の出力側の端子
には、冷陰極管３６が接続されており、入力側の端子に
は、上記交流電源と接続されたスイッチ回路３５が接続
されている。また、接地導体４２、４２同士は、電位を
同じにするために接続用導体４３により電気的に接続さ
れている。

【００３４】伝送線路５２の線路長Ｌは、伝送線路に印
加する交流電圧の周波数（動作周波数）の伝送線路５２
上の１／４波長にほぼ等しいことが好ましい。伝送線路
５２の線路長Ｌが、交流電圧の周波数（動作周波数）の
伝送線路５２上の１／４波長と異なると、電圧変換部２
の固有インピーダンスより大きなインピーダンスを有す
る冷陰極管３６が接続された場合に、インピーダンス変
換ならびに電圧変換が行われず、好ましくない。

【００３５】冷陰極管３６としては、上述のような構成
の電圧変換部２の固有インピーダンスと異なるインピー
ダンスを有するものを用いるのが、負荷の両端に電圧変
換部２の固有のインピーダンスとの比に応じた倍率で入
力電圧と異なる電圧が加わる点で好ましい。さらに、こ
の冷陰極管３６は、電圧変換部２の固有インピーダンス
より大きなインピーダンスを有するものを用いるのが、
負荷の両端に電圧変換部２の固有のインピーダンスとの
比に応じた倍率で入力電圧より高い電圧が加わる点でよ
り好ましい。

【００３６】この変成器１では、寄生容量（分布定数）
を回路定数に取り込み、誘電性と磁性を有するコア４
と、伝送線路５２と接地導体４２，４２を使った図３に
示すような分布定数回路が構成されている。図３中、符
号Ｖ₁は入力電圧、Ｖ₂は受端電圧、Ｉ₁は入力電流、Ｉ₂
は受端電流、Ｚ₁は入力側から見たインピーダンス、Ｚ₂
は出力側から見たインピーダンス、Ｚ₀は伝送線路５２
の固有のインピーダンス、Ｌは伝送線路５２の線路長で
ある。 図３に示す分布定数回路は、下記式（１）で表
される。尚、式（１）中βは伝送線路５２の伝搬定数
（β＝２πｆ／ｖ＝２π／λ・・・（１−ａ）式）であ
る。（１−ａ）式でのｖは伝搬速度（＝ｆλ）、λは伝
搬波長である。

【００３７】

【数１】

【００３８】本実施形態においては、伝送線路５２の線
路長Ｌが、動作周波数のλ／４とされているので、 βＬ＝（２π／λ）×（λ／４）＝π／２ となる。よって、式（１）は、下記式（４）で表せる。

【００３９】

【数２】

【００４０】上記式（４）を変形し、入力側から見たイ
ンピーダンスＺ₁を求めると、 Ｚ₁＝Ｖ₁／Ｉ₁＝（ｊＺ₀・Ｉ₂）／（（ｊ／Ｚ₀）・Ｖ₂） ・・・（５） ここでＶ₂＝Ｚ₂・Ｉ₂であるので、 Ｚ₁＝Ｚ₀／（Ｚ₂／Ｚ₀）＝Ｚ₀ ²／Ｚ₂ ・・・式（６） これは、伝搬波長／４＝線路長である場合においては、
固有のインピーダンス５０オームの線路の出力側の端子
に１００オームのインピーダンスを接続した場合、入力
側から見ると２５オームに見えることを示しており、
受電端に接続されたインピーダンスＺ₂は、送電端から
はＺ₁に変換されて見える。よって、インピーダンス変
換がされることになる。

【００４１】また、上記式（４）から 以上のことから、電圧は他端の電流に比例し、電流は
他端の電圧に比例することがわかる。線路長Ｌが伝搬波
長／４のときにおいてのみ、上記並びにの関係が成
り立ち電圧変換が行われる。このように伝送線路５２の
固有のインピーダンスと、負荷抵抗（負荷装置の抵抗）
の比率で昇圧比が決まるので、この変成器１は、高電圧
が必要な始動時に高抵抗、点灯時に抵抗が下がる冷陰極
管のインピーダンス特性に適している。

【００４２】次に、この変成器１の動作について、上記
式（６）、式（７）及び図４を用いて説明する。図４
は、変成器１の伝送線路の昇圧作用を説明するためのグ
ラフである。図４のグラフにおいて、横軸は出力側から
見たインピーダンスＺ₂と伝送線路５２の固有のインピ
ーダンスＺ₀の比を表している。ここで、入力電圧Ｖ₁が
定電圧であるとする。負荷インピーダンスＺ₂が伝送線
路５２の固有のインピーダンスＺ₀に等しい場合（Ｚ₂／
Ｚ₀＝１）は、伝送線路５２と負荷は整合状態となって
おり、図中Ａ点に示されているように送端と受端の電圧
が等しいのが明らかである。Ｚ₂＞Ｚ₀なる負荷を接続し
た場合（Ｚ₂／Ｚ₀＞１）は、上記式（６）よりＺ₁＜Ｚ₀
となって入力電流Ｉ₁が増える。また、上記式（７）か
ら、受端電圧Ｖ₂は入力電圧Ｉ₁に比例するので、図中Ｂ
点に示されているように同じく増える。Ｚ₂＞Ｚ₀の領域
では、Ｖ₂はＶ₁より大きくなっており昇圧されているこ
とになる。よって、線路長Ｌが伝搬波長の１／４波長の
伝送線路５２の負荷として、伝送線路５２の固有のイン
ピーダンスより大きな負荷を接続すると、その負荷の両
端には伝送線路５２の固有のインピーダンスとの比に応
じた倍率で入力電圧より高い電圧が加わる。

【００４３】次に、この変成器１において、上述のコア
４を用いることにより波長を短縮でき、変成器１を小型
化できる理由について説明する。自由空間における波長
は下記式（８）で表される。 λ＝ｖ／ｆ ・・・（８） 電圧変換部２の電磁界が発生する部分の誘電率・透磁率
が大きいと、進行波の伝搬速度ｖが遅くなる。この伝搬
速度ｖは、下記式（９）で示される。 ｖ［ｍ／ｓ］＝３×１０⁸×（ε^1/2・μ^1/2）^-1 ・・・（９） よって、その場合の波長は下記式（１０）で示される。 λ＝（ｖ／ｆ）・（ε^1/2・μ^1/2）^-1 ・・・（１０） 上記（１０）式から明らかなように誘電率、透磁率の値
に応じて波長短縮が生じ、すなわち、誘電率、透磁率が
大きくなるとこれに応じて波長も短くなっており、よっ
て、コア４を誘電率、透磁率が大きい材料から構成する
ことにより、波長を短縮でき、コア寸法も短くでき、変
成器１の小型化が可能である。

【００４４】上述の変成器１にあっては、誘電性と磁性
を有する一対のコア半体４ａ、４ｂ間に伝送線路５２が
挟持され、一対のコア半体４ａ、４ｂの外側に接地導体
４２，４２が形成されているので、波長を短縮でき、こ
れによってコア寸法を短くできるため、変成器１の小型
化が可能である。また、誘電性と磁性を有する一対のコ
ア半体４ａ、４ｂ間に伝送線路５２を設け、これら一対
のコア半体４ａ、４ｂの外側に接地導体４２，４２を設
けるだけで、高昇圧比と高変換効率を両立させることが
でき、構造の簡略化が可能である。

【００４５】上述の変成器１においては、コア４をなす
材料として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選ばれた１種又
は２種以上の元素Ｔと、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｃ
ｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉ、希土類元素
の群から選ばれた１種又は２種以上の元素Ｍと、Ｏ、
Ｃ、Ｎ、Ｂの群から選ばれた１種又は２種以上の元素Ｄ
を含む軟磁性合金粉末と、合成樹脂からなるものを用い
るのが、コア４の透磁率及び誘電率を大きくでき、波長
短縮効果が十分となり、変成器１を小型化できる点で好
ましい。

【００４６】上記軟磁性合金粉末としては、例えば、以
下の組成式で示されるものが好適に用いられる。 Ｔ_aＭ_bＤ_c （上記組成式中、ＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの群から選ばれ
た１種または２種以上の元素を表し、ＭはＨｆ，Ｚｒ，
Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ａｌ，
Ｓｉ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓ
ｅ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｐｂ，Ｂ
ｉ，希土類元素の群から選ばれた１種または２種以上の
元素を表し、ＤはＯ，Ｃ，Ｎ，Ｂの群から選ばれた１種
または２種以上の元素を表す。また、組成式中、組成比
を示すａ，ｂ，ｃは、原子％で、４０≦ａ＜８７、０＜
ｂ≦２０、０＜ｃ≦５０なる関係を満足するものであ
る。）

【００４７】上記合成樹脂としては、誘電損失が小さい
材料（即ちＱの大きい材料でＱが４００以上のもの）が
用いられ、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リスチレン、パラフィン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂等が挙げられ
る。

【００４８】上述のような軟磁性合金粉末と合成樹脂か
らなるコア４は、例えば、以下のようにして製造するこ
とができる。まず、組成式がＴ_aＭ_bＤ_cで示される軟磁
性合金粉末の組成になるように各原料を秤量する。ここ
での原料は、Ｔの粉末、Ｍの粉末が用いられる。Ｔの粉
末としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの群から選ばれた少なく
とも一種の元素の単体，酸化物，炭化物，炭酸塩，窒素
化物，ホウ化物のうちから選ばれた粉末が用いられる。
Ｍの粉末としては、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ
ａ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｐｂ，Ｂｉ，希土類元素の群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素の単体，酸化物，炭化
物，炭酸塩，窒素化物，ホウ化物のうちから選ばれた粉
末が用いられる。上記希土類元素としては、周期表の３
Ａ族に属するＳｃ，Ｙ，あるいは、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，
Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕなどのランタノイドの群から選ば
れる少なくとも１種の元素またはそれらの混合物が挙げ
られる。この際、Ｔの粉末は粒径が１００μｍ以下、Ｍ
の粉末は粒径が２μｍ以下のものが望ましい。

【００４９】次いで、Ｄのうち、Ｏ，Ｃ，Ｎを添加する
場合は、上述のＴの粉末とＭの粉末とをステンレス鋼製
ポット中に、ポットと同材質のステンレス球と共に封入
し、Ｏ，Ｃ，Ｎの群から選ばれた少なくとも一種の元素
の単体ガス，酸化物ガス，炭化物ガスのうちから選ばれ
たＤのガスを充満させる。そして、高エネルギ型遊星式
ボールミルを用いて所定時間、粉砕、攪拌するメカニカ
ルアロイングにより、組成式がＴ_aＭ_bＤ_cで示される軟
磁性合金粉末が得られる。メカニカルアロイングの時間
は、２時間以上とするのが、ｂｃｃ構造もしくはｆｃｃ
構造、または、これらが混在したＴの結晶の微細化を十
分にできる点で好ましい。ここで得られた軟磁性合金粉
末は、平均結晶粒径が数ｎｍ〜数１０ｎｍオーダーのｂ
ｃｃ構造のＴの微結晶相が、Ｍ，Ｄを多量に含む非晶質
相で取り囲まれたような構造を有する平均粒径が１〜２
μｍ程度の凝集粒子となる。この軟磁性合金粉末は、凝
集粒子を構成するｂｃｃ構造もしくはｆｃｃ構造、また
は、これらが混在したＴの微結晶の平均粒径が微細であ
るため、優れた軟磁気特性を示し、また、ｂｃｃ構造も
しくはｆｃｃ構造、またはこれらが混在したＴの微結晶
が、高抵抗の非晶質相によって取り囲まれているため、
渦電流損失を小さく押えることができるという特徴があ
る。

【００５０】次に、得られた軟磁性合金粉末を有機溶剤
を溶媒とする合成樹脂液に分散してスラリーを得た後、
このスラリーを３本ロールに繰り返し通して該スラリー
が粉末状になるまで混練し混練物を得る。この合成樹脂
を溶解させる有機溶剤としては、キシレン、トルエン、
ベンゼン等が挙げられる。合成樹脂への軟磁性合金粉末
の添加割合は、目的とするコアの磁性と誘電性によって
適宜変更可能であるが、スラリー中の体積割合で５０〜
８０vol％程度となるように添加するのが好ましい。軟
磁性合金粉末の体積割合が５０ｖｏｌ％未満であると、
透磁率が低くなるという不都合が生じる恐れがあり、一
方、８０ｖｏｌ％を超えると射出成形等により成形する
のが困難になるという不都合が生じる恐れがある。

【００５１】上記軟磁性合金粉末は合成樹脂液に分散、
混練する前に、空気，酸素，窒素，水蒸気のうちから選
択される雰囲気中またはこれらの混合雰囲気中で熱処理
を行うことが望ましい。ここでの加熱温度は、２５℃〜
３００℃程度、加熱時間は、０.５時間〜４８時間程度
が好ましい。このようにすると、上記軟磁性合金粉末の
表面に酸化物からなる絶縁層が形成されるので、軟磁性
合金粉末の固有抵抗が上がり、高周波での誘電率をより
低くすることができる。なお、ここでの絶縁層は、酸化
膜に限らず、他の絶縁膜を用いて形成してもよい。

【００５２】ついで、上記混練物を乾燥器等に入れて加
熱することにより有機溶剤を蒸発させたのち、プレス成
形機、射出成形機、押出装置等を用いて所望の形状に成
形して成形体を作製する。この後、この成形体を１５０
〜４００℃程度、１時間程度加熱することにより、目的
とする磁性と誘電性とを有するコア４が得られる。ま
た、軟磁性合金粉末と合成樹脂からなるコア４は、Ｔの
粉末とＭの粉末とを混合後、Ｄのガス雰囲気中で粉砕、
攪拌するのに代えて、Ｔの粉末と、Ｍの粉末と、Ｄの粉
末とを混合後、不活性ガス雰囲気中、あるいはＯ，Ｃ，
Ｎの群から選ばれた少なくとも一種の元素の単体ガス，
酸化物ガス，炭化物ガスのうちから選ばれたＤのガス雰
囲気中で粉砕、攪拌する以外は先に述べた製造例と同様
にして製造することもできる。上記Ｄの粉末としては、
カーボンとＢのうちから選ばれた少なくとも一種または
混合物が用いられる。また、この例では、上記Ｔの粉末
とＭの粉末とＤの粉末の粉砕、攪拌をＤのガス雰囲気
下、またはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気下、あるいは
上記ＤのガスとＡｒガス等の不活性ガスとの混合ガス雰
囲気下で行なわれ、上記混合ガス雰囲気下で行う場合に
は材料中の酸素，炭素，窒素量を調整することができ
る。

【００５３】また、軟磁性合金粉末と合成樹脂からなる
コア４は、Ｔの粉末とＭの粉末に代えて液体急冷法によ
り得られたＴ−Ｍ合金薄帯の粉砕物粉末を用いる以外
は、先に述べた製造例と同様にして製造することもでき
る。また、軟磁性合金粉末と合成樹脂からなるコア４
は、Ｔの粉末とＭの粉末と、Ｄの粉末および／またはＤ
のガスに加えて液体急冷法により得られたＴ−Ｍ合金薄
帯の粉砕物粉末も用いる以外は、先に述べた製造例と同
様にして製造することもできる。

【００５４】誘電損失が小さい合成樹脂と、組成式がＴ
_aＭ_bＤ_cで示される軟磁性合金粉末からコア４を構成す
ることにより、コア４の固有抵抗が１０⁸Ω・ｃｍ以上
となるうえ、合成樹脂が有する絶縁体（誘電体）として
の誘電特性と、軟磁性合金粉末が有する軟磁気特性とを
合わせ持つことができる。上述のような組成式がＴ_aＭ_b
Ｄ_cで示される軟磁性合金粉末と合成樹脂から構成した
一対のコア半体４ａ、４ｂは、透磁率および誘電率が十
分大きく、従って、このような一対のコア半体４ａ、４
ｂ間に、一対のスパイラル型の線路導体５０、５１から
なる伝送線路５２が挟持され、一対のコア半体４ａ、４
ｂの外側に接地導体４２，４２が形成されてなる電圧変
換部２を具備する変成器１にあっては、特に、波長短縮
効果が十分であり、コア寸法を短くでき、変成器１の小
型化が可能である。

【００５５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図５は、第２の実施形態の変成器１０の電圧変
換部１２を示す斜視図である。この変成器１０が、図１
及び図２に示した変成器１と異なるところは、一方のコ
ア半体４ｇの突き合わせ面４ｆの周辺部４ｄの全体に、
周辺凸部４ｈが設けられている点である。即ちこの周辺
凸部４ｈは、略矩形の突き合わせ面４ｆの全周に渡って
形成されている。そして、線路導体５０、５１からなる
伝送線路５２は、コア半体４ｇ、４ｂと中央凸部４ｃと
周辺凸部４ｈとで構成された磁路形成部内に配置される
ことにより、コア４に完全に囲まれることとなる。

【００５６】従って、この変成器１０によれば、上述し
た変成器１の効果に加えて、次のような効果が得られ
る。即ち、周辺凸部４ｈが突き合わせ面４ｆの全周に渡
って設けられているので、伝送線路５２が磁路に完全に
囲まれることとなり、渡り磁束成分が更に低減され、銅
損を小さくできるので変成器１０の変換効率をより高め
ることができる。

【００５７】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図６は、第３の実施形態の変成器２０の電圧変
換部２２を示す断面図である。この変成器２０が、図１
及び図２に示した変成器１と異なるところは、磁路形成
部７に非磁性材料２５が充填されている点である。即ち
この非磁性材料２５は、一方のコア４ａと他方のコア４
ｂとの間にある空隙部７ａ（磁路形成部７）に充填され
ている。ここで例えば磁路形成部７に磁性材料を充填す
ると、各線路導体５０、５１から発生した磁束が磁性材
料に印加され、線路導体５０、５１に鎖交する磁束が増
えて銅損が増加し、変成器２０の変換効率が低下するた
め好ましくない。非磁性材料２５としては、硬質の樹
脂、例えばエポキシ樹脂でフェライトと熱膨張係数の近
いものを用いることができる。

【００５８】この変成器２０によれば、上述した変成器
１の効果に加えて、次のような効果が得られる。即ち、
コア半体４ａに磁路形成部７が形成されていても、磁路
形成部７内に充填された非磁性材料２５によりコア半体
４ａの機械的強度が補強され、変成器２０の機械的強度
を向上できる。

【００５９】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図７は、第４の実施形態の変成器３０の要部を
示す斜視図であり、図８はこの変成器３０の電圧変換部
３２の断面図である。この変成器３０が、図１及び図２
に示した変成器１と異なるところは、コア半体４ａ、４
ｂの間に非磁性の絶縁板５３が介在され、この絶縁板５
３の一面及び他面に線路導体５０、５１がそれぞれ形成
されており、これら絶縁板５３と線路導体５０、５１と
が磁路形成部７内に配置されるように構成された点であ
る。

【００６０】そして図８に示すように、線路導体５０、
５１は絶縁層１０５、１０４をそれぞれ介してコア半体
４ａ、４ｂに接すると共に、絶縁板５３によって互いに
離間されている。更に、絶縁板５３の中央には角孔５３
ａが設けられていて、コア半体４ａ、４ｂが突き合わさ
れた際に中央凸部４ｃがこの角孔５３ａを挿通して、コ
ア半体４ａと絶縁板５３とが干渉しないように構成され
ている。この絶縁板５３は、非磁性体からなることが好
ましい。絶縁板５３が磁性体からなると、線路導体５
０、５１に鎖交する磁束が増えて銅損が増加し、変成器
３０の変換効率が低下するため好ましくない。

【００６１】この変成器３０によれば、上述した変成器
１の効果に加えて、次のような効果が得られる。即ち、
予め絶縁板５３に線路導体５０、５１を形成するので、
線路導体５０、５１を別個にコア半体４ａ、４ｂに形成
する必要がなく、変成器の製造工程を簡略化することが
できる。また、予め絶縁板５３に線路導体５０、５１を
形成するので、線路導体５０、５１の相対位置を精密に
一致させることが可能となり、製造上のばらつきを小さ
くできる。

【００６２】

【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例により
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限
定されるものではない。 （実施例１）図１及び図２に示した変成器１と同様の変
成器を作製した。ここで作製した実施例１の変成器の電
圧変換部２のＭｎ−Ｚｎフェライトからなる各コア半体
４ａ、４ｂの厚みは０．５ｍｍ、コア半体４ａの中央凸
部４ｃ及び周辺凸部４ｅの高さは０．５ｍｍであること
から磁路形成部７の深さは０．５ｍｍ、スパイラル型の
線路導体５０、５１のそれぞれの厚みは３５μｍ、線路
導体５０、５１のそれぞれの幅は０．２４ｍｍ、線路導
体５０、５１のピッチは０．２９ｍｍ、接地導体４２，
４２の厚みは３８μｍであった。また、伝送線路５２の
線路長Ｌは１．８９ｍであった。また、絶縁層１０４、
１０５の厚さがそれぞれ７μｍであることから、線路導
体５０、５１間の間隔は約０．４２ｍｍであった。

【００６３】ここで作製した変成器の電圧変換部のゲイ
ンフェーズを測定した。ここでの測定には、インピーダ
ンスアナライザＨＰ４１９４Ａ（商品名；日本ヒューレ
ットパッカード株式会社製）を用いてゲインフェーズ
（専用の測定ジグ使用）の測定を出力側の端子に接続す
る終端抵抗Ｚ_Lを１００ｋΩとして行った。測定周波数
範囲は、共振近傍の点が細かくとれるように０．０１Ｍ
Ｈｚから１０ＭＨｚとした。 終端抵抗Ｚ_Lには、炭素皮
膜抵抗を用いた。測定結果を図９に示す。また、λ／４
に同調したときの周波数ｆ、ゲインＧ_v の値を以下に示
す。

【００６４】Ｚ_L＝１００ｋΩ時 ｆ＝４５０ｋＨｚ、
Ｇ_v＝２６．０ｄＢ

【００６５】図９に示した結果からフェーズ（入出力電
圧の位相差）が−９０（ｄｅｇ．）のとき、ゲインが最
大となっていることがわかる。また、ゲインの値も２
６．０ｄＢと高い値を示していることがわかる。更に、
周波数ｆが４５０ｋＨｚと、比較的低いことがわかる。

【００６６】次に、終端抵抗を４４０Ω、９６０Ω、
３．０５ｋΩ、１０．０５ｋΩ、３３．０５ｋΩと変化
させた場合の変換効率をオシロスコープを用いて測定し
た。入力電圧は２０Ｖとした。作動周波数は４５０ｋＨ
ｚ（λ／４同調時）とした。結果を図１０に示す。図１
０から明らかなように、実施例１の変成器においては、
終端抵抗が約６００Ωの時に約８９．８％の変換効率を
示していることがわかる。

【００６７】（比較例１）図１３及び図１４に示した変
成器と同様の変成器を作製した。ここで作製した比較例
１の変成器の電圧変換部２のＭｎ−Ｚｎフェライトから
なる各コア半体６４、６４の厚みは０．５ｍｍ、スパイ
ラル型の伝送線路７１の厚みは３５μｍ、伝送線路７１
の幅は０．２４ｍｍ、線路導体５０、５１のピッチは
０．２９ｍｍ、接地導体７２，７２の厚みは３８μｍで
あった。また、伝送線路７１の線路長Ｌは１．８９ｍで
あった。

【００６８】この比較例１の変成器の電圧変換部のゲイ
ン−フェーズ特性を、実施例１と同様にして測定した。
結果を図１１に示す。また、λ／４に同調したときの周
波数ｆ、ゲインＧ_v の値を以下に示す。

【００６９】Ｚ_L＝１００ｋΩ時 ｆ＝４００ｋＨｚ、
Ｇ_v＝１８．０ｄＢ

【００７０】図１１に示した結果からフェーズ（入出力
電圧の位相差）が−９０（ｄｅｇ．）のとき、ゲインが
最大となっているが、ゲインの値は１８．０ｄＢと実施
例１の変成器よりも低くなっていることがわかる。

【００７１】次に、比較例１の変成器の変換効率を、実
施例１と同様にして測定した。ただし、入力電圧は１
Ｖ、３Ｖ、５Ｖとした。作動周波数は４００ｋＨｚ（λ
／４同調時）とした。結果を図１２に示す。図１２から
明らかなように、比較１の変成器においては、終端抵抗
が約７００Ωの時に約７７％の変換効率を示している
が、これは実施例１の変成器の変換効率よりも低いこと
がわかる。

【００７２】また、ゲイン及び変換効率が実施例１の変
成器の方が高い値を示した理由は、実施例１の変成器に
は中央凸部及び周辺凸部が設けられていて、伝送線路か
ら発生した磁束がこれら中央凸部及び周辺凸部に集中す
るため、伝送線路に鎖交する渡り磁束成分が減少し、銅
損が低下したためと推定される。

【００７３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
変成器は、誘電性と磁性を有するコアと、該コア上に形
成され、各々が並列に接続された複数の伝送線路とを少
なくとも備え、この伝送線路の線路長Ｌが該伝送線路に
印加する電圧の周波数の該伝送線路上の１／４波長にほ
ぼ等しく設定され、前記コアに前記伝送線路から発生し
た磁束を通す磁路が形成されているので、変成器の動作
周波数を小さくすることができると共に、伝送線路に鎖
交する磁束が減少して銅損を小さくし、変換効率を高め
ることができる。

【００７４】また、本発明の変成器においては、前記伝
送線路の周辺部に前記磁路を形成する磁路形成部が設け
られて、前記伝送線路を構成する前記一対の線路導体が
各コア半体にそれぞれ接すると共に、各線路導体が互い
に離間して重なる位置に配置されているので、伝送線路
を鎖交する渡り磁束成分が減少して、変換効率を高める
ことができると共に、両方のコア半体の誘電率が有効に
作用し、伝送線路の静電容量が大きくなり、変成器の動
作周波数を小さくすることができる。

【００７５】更に、本発明の変成器においては、前記磁
路形成部を構成する前記一対のコア半体と前記中央凸部
と前記周辺凸部とにより前記磁路が構成され、前記伝送
線路が、前記磁路形成部内に配置されて前記磁路に囲ま
れているので、伝送線路から発生した磁束のうちの一方
のコア半体から他方のコア半体に移動する磁束成分が中
央凸部及び周辺凸部に集中し、伝送線路に鎖交すること
がなく、渡り磁束成分が減少して銅損が小さくなるた
め、変換効率を高めることができる。

【００７６】また、本発明の変成器においては、前記周
辺凸部が前記周辺部の全体に設けられているので、伝送
線路が配置される前記磁路形成部を周辺凸部によって完
全に囲むことが可能となり、渡り磁束成分が更に低減さ
れ、銅損をより小さくできるので変成器の変換効率をよ
り高めることができる。

【００７７】また、本発明の変成器においては、前記一
対の線路導体が、同一の巻数で同一方向に同一のピッチ
で前記中央凸部の周囲にそれぞれ巻回されているので、
それぞれの線路導体から発生した磁束を中央凸部及び周
辺凸部に集中させることができ、各線路導体に鎖交する
渡り磁束成分を減少させて銅損を小さくし、変換効率を
高めることができる。

【００７８】また、本発明の変成器の前記コアはＭｎ−
Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｃｕフ
ェライトの群から選ばれた１種又は２種以上からなるも
のであるので、コアの寸法を短くでき、変成器を小型化
できる。更に、本発明の変成器においては、前記コアの
１００ｋＨｚにおける実効透磁率μが１０〜２００００
であり、実効誘電率εが１０〜５０００であるので、コ
アの透磁率及び誘電率が大きく、伝送線路長が短縮さ
れ、コアの寸法をも短くでき、変成器を小型化できる。
また、コアの透磁率が高いと伝送線路のインダクタンス
が高くなり、コアの誘電率が高いと各線路導体の静電容
量が高くなるので、変成器の動作周波数を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の変成器の要部を示
す斜視図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態の変成器の断面図で
ある。

【図３】 第１の実施形態の変成器の分布定数回路を説
明するための図である。

【図４】 第１の実施形態の変成器の伝送線路の昇圧作
用を説明するための図である。

【図５】 本発明の第２の実施形態の変成器の要部を示
す斜視図である。

【図６】 本発明の第３の実施形態の変成器の電圧変換
部の断面図である。

【図７】 本発明の第４の実施形態の変成器の要部を示
す斜視図である。

【図８】 本発明の第４の実施形態の変成器の電圧変換
部の断面図である。

【図９】 実施例１の変成器の終端抵抗が１００ｋΩ時
のゲイン−フェーズ特性を示す図である。

【図１０】 実施例１の変成器の終端抵抗と変換効率と
の関係を示す図である。

【図１１】 比較例１の変成器の終端抵抗が１００ｋΩ
時のゲイン−フェーズ特性を示す図である。

【図１２】 比較例１の変成器の終端抵抗と変換効率と
の関係を示す図である。

【図１３】 従来の変成器の要部を示す斜視図である。

【図１４】 従来の変成器の断面図である。

【図１５】 従来の変成器の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１０、２０、３０ 変成器 ４ コア ４ａ、４ｂ、４ｇ コア半体 ４ｃ 中央凸部 ４ｄ 周辺部 ４ｅ、４ｈ 周辺凸部 ４ｆ 突き合わせ面 ７ 磁路形成部 ４２ 接地導体 ５０、５１ 線路導体 ５２ 伝送線路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 31/00 Ａ Ｚ (72)発明者 高橋 利男 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 2H093 NC02 NC42 ND42 5E041 AB01 AB02 AB19 BB03 CA01 CA10 NN14 5E070 AA11 BA11 BB03 CB03 CB13 CB15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電性と磁性を有するコアと、 該コア上に形成され、各々が並列に接続された複数の伝
   送線路とを少なくとも備え、 この伝送線路の線路長Ｌが該伝送線路に印加する電圧の
   周波数の該伝送線路上の１／４波長にほぼ等しく設定さ
   れ、 前記コアに前記伝送線路から発生した磁束を通す磁路が
   形成されていることを特徴とする変成器。
2. 【請求項２】 前記コアは一対の板状のコア半体が突き
   合わされてなり、 前記伝送線路は２組の伝送線路が並列接続されてなり、 前記伝送線路の各々の線路導体は前記一対のコア半体に
   挟まれて前記コアの内部に配置され、 前記線路導体はスパイラル形状を有し、前記一対のコア
   半体の各突き合わせ面の反対側の面にそれぞれ接地導体
   が配置され、 少なくとも一方のコア半体の前記伝送線路の周辺部に、
   前記磁路を形成する磁路形成部が設けられ、 前記一対の線路導体が各コア半体にそれぞれ接すると共
   に、各線路導体が互いに離間して積層されていることを
   特徴とする請求項１記載の変成器。
3. 【請求項３】 少なくとも一方のコア半体の突き合わせ
   面の中央部に中央凸部が設けられ、該突き合わせ面の周
   辺部の少なくとも一部に周辺凸部が設けられ、 前記磁路形成部は、前記一方のコア半体の前記中央凸部
   及び前記周辺凸部が他方のコア半体に突き合わされるこ
   とにより形成され、 前記磁路は、前記一対のコア半体と前記中央凸部と前記
   周辺凸部とにより構成され、 前記伝送線路が、前記磁路形成部内に配置されて前記磁
   路に囲まれていることを特徴とする請求項２記載の変成
   器。
4. 【請求項４】 前記周辺凸部が前記コア半体の前記周辺
   部の全体に設けられていることを特徴とする請求項３記
   載の変成器。
5. 【請求項５】 前記一対のスパイラル型の線路導体は、
   同一の巻数で同一方向に同一のピッチで前記中央凸部の
   周囲にそれぞれ巻回されて、前記磁路形成部内に配置さ
   れたことを特徴とする請求項３ないし請求項４のいずれ
   かに記載の変成器。
6. 【請求項６】 前記コアはＭｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ
   −Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｃｕフェライトの群から選ば
   れた１種又は２種以上からなるものであることを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれかに記載の変成器。
7. 【請求項７】 前記コアの１００ｋＨｚにおける実効透
   磁率μが１０〜２００００であり、実効誘電率εが１０
   〜５０００であることを特徴とする請求項１ないし６の
   いずれかに記載の変成器。