JP2004128160A

JP2004128160A - 高圧トランス

Info

Publication number: JP2004128160A
Application number: JP2002289017A
Authority: JP
Inventors: Tadao Nagai; 永井　唯夫; Yasunobu Saida; 才田　保信; Toshihiko Suzuki; 鈴木　俊彦
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22
Also published as: US6853284B2; US20040075524A1; CN1235243C; CN1497620A

Abstract

【課題】高圧出力がＤＣ１０ＫＶ程度の、小型で高圧出力特性が良好な高圧トランスを安価に提供する。
【解決手段】高圧トランス１０は、ボビン２の中心部にコア１が挿入されている。このボビン２は、コアの中心軸方向に配置された８つの巻溝を有している。一次コイルは、両端にある２つの巻溝に所定の巻数でそれぞれ巻線することによって形成されている。二次コイルは、中央部の６つの巻溝に所定の巻数を分割して巻線することによって形成されている。ダイオードＤ１のカソードは、端子４を介して二次コイルの巻始め端に接続されている。二次コイルの巻終り端は、端子４を介してダイオードＤ２のアノードに接続されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機やプリンタなどには高圧電源が使用され、これには高圧出力がＤＣ１０ＫＶ程度の高圧トランスが使用されている。
【０００３】
この種の高圧トランスが、例えば、下記特許文献に開示されている。この高圧トランスは、トランス部と多倍圧整流回路部から構成されている。図４（ａ）はトランス部のボビンを示す断面図、図４（ｂ）は高圧トランスの回路図および発生パルスを示す図である。図４（ａ）に示すように、一次コイルボビン２１は、その中心にコアが挿入される孔をもち、中心軸方向に配置された２つの鍔によって１つの巻溝２２が形成されている。また、１つの鍔には２本の端子２３が固着されている。二次コイルボビン２４は、一次コイルボビン２１の外周に同心円で配置されている。また、中心軸方向に配置された５つの鍔によって４つの巻溝２５が形成されている。さらに、両端の鍔には端子２６がそれぞれ固着されている。両者のボビン長はほぼ等しく形成されている。なお、トランス部は、上記の一次コイルボビン２１と二次コイルボビン２４、一次コイルと二次コイル、およびコアで構成されている。
【０００４】
図４（ｂ）に示すように、高圧トランス３０の多倍圧整流回路部は、ダイオードＤ２１、Ｄ２２とコンデンサＣ２１、Ｃ２２とからなるコッククロフトウオルトン型の回路であり、二次コイルＳ２１の両端に接続されている。ダイオードＤ２１のカソード側が高圧出力である。なお、この高圧トランス３０は、一次コイルＰ２１にスイッチング素子からなる駆動回路（図示せず）が接続され、所定の周波数で動作する。また、出力の電圧と電流を検出して、スイッチング素子のオンオフを制御し、電圧と電流が一定になるように動作するものである。
【０００５】
この高圧トランス３０の一次コイルＰ２１には、駆動回路によって正パルスＷ２１が発生している。また、二次コイルＳ２１には、トランスの巻数比に応じた大きさの１個の正パルスＷ２２が発生している。多倍圧整流回路部がこの正パルスＷ２２を整流および倍圧することによって、高圧出力が得られている。
【０００６】
【特許文献】
特許３１８２７９９号公報（第３ページ、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、複写機やプリンタにおいては、装置の小型化が進み、それに使用される高圧トランスにも小型化および低価格化が強く求められている。しかしながら、従来の構成では、部品点数が多く小型化および低価格化が難しいという問題があった。このため、本発明者はボビンを１つにし、このボビン上に１つの一次コイルと１つの二次コイルを並べて配置することを考えた。しかし、この構成では、両コイルの結合が疎になってしまった。また、二次コイルの発生パルスの大きさは変わらないため分布容量を低減することができなかった。このため、負荷特性や周波数特性などの高圧出力特性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、小型で高圧出力特性が良好な高圧トランスを安価に提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の高圧トランスは、コアと、当該コアが挿入される孔を有するボビンと、当該ボビンに巻線された一次コイルおよび二次コイルとを備えた高圧トランスであって、前記ボビンが、中心軸方向に配置された３個以上の巻溝を有し、前記一次コイルが、前記３個以上の巻溝のうち、両端にある巻溝に巻線され、前記二次コイルが、前記両端にある巻溝を少なくとも除く巻溝に巻線され、前記二次コイルの両端にダイオードが接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記ボビンの前記コアが挿入される孔の径が、前記二次コイルの、コイル幅方向の中央部近傍から両端部近傍に向かって大きくなっていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、小型で高圧出力特性が良好な高圧トランスを安価に提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施例を図１および図２に基づいて説明する。図１（ａ）は高圧トランスを示す垂直断面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ´における水平断面図である。図２は高圧トランスの回路図および発生パルスを示す図である。図１（ａ）、（ｂ）、および図２に示すように、高圧トランス１０は、ボビン２の中心部にコア１が挿入されている。コア１は例えばＵ字形のフェライトコアで、断面が４ｍｍ×４ｍｍの四角形である。ボビン２は、例えばＰＢＴで形成されている。ボビン２のコア１が挿入される孔の水平断面形状は四角形であり、垂直断面形状は孔の全長にわたって一様である。このボビン２は、コアの中心軸方向に配置された例えば９つの鍔によって８つの巻溝を有している。両端の巻溝の幅は例えば１．５ｍｍである。中央部の６つの巻溝の幅は例えば０．６ｍｍである。また、鍔の外形は四角形であり、一辺が例えば１３ｍｍである。ボビン２の両端の鍔の上には台座が設けられ、一方の台座には２本の端子３ａ（２本のうち１本は図示せず）が固着され、他方の台座には２本の端子３ｂ（２本のうち１本は図示せず）が固着されている。また、ボビン２の両端から２番目の鍔の上には、端子４が固着されている。
【００１３】
一次コイルＰ１は、両端の２つの巻溝に所定の巻数でそれぞれ巻線することによって形成されている。一方の一次コイルＰ１の両端は、２本の端子３ａにそれぞれ接続され、他方の一次コイルＰ１の両端は、２本の端子３ｂにそれぞれ接続されている。この一次コイルＰ１には、例えばφ０．１５ｍｍの銅線が使用されている。
【００１４】
二次コイルＳ１は、中央部の６つの巻溝に所定の巻数を分割して巻線することによって形成されている。この二次コイルＳ１には、例えばφ０．０４ｍｍの銅線が使用されている。また、二次コイルＳ１の両端には、ダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。すなわち、ダイオードＤ１のカソードが、端子４を介して二次コイルＳ１の巻始め端に接続されている。二次コイルＳ１の巻終り端が、端子４を介してダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソード側が高圧出力である。この高圧出力はＤＣ２ＫＶ〜１０ＫＶ程度である。なお、この高圧トランスにおいては、コア以外の、ボビン、一次コイルと二次コイル、およびダイオードが合成樹脂のケース（図示せず）に収納され、例えばエポキシ樹脂が充填される。これによって、収納部材および収納部材間の耐電圧が確保されている。
【００１５】
この高圧トランス１０は、一次コイルＰ１にスイッチング素子からなる駆動回路（図示せず）が接続され、周波数が例えば５９ＫＨｚで動作する。また、出力の電圧と電流を検出して、スイッチング素子のオンオフを制御し、電圧と電流が一定になるように動作するものである。
【００１６】
この高圧トランス１０においては、図２に示すように、２つの一次コイルＰ１は、駆動回路基板上で並列接続されている。一次コイルＰ１には、駆動回路によって正パルスＷ１が発生している。また、二次コイルＳ１には、ダイオードＤ１のカソード側に負パルスＷ２、ダイオードＤ２のアノード側に正パルスＷ３が発生している。つまり、二次コイルＳ１の両端間には、この負パルスＷ２と正パルスＷ３が積み重なった状態のパルスが発生している。高圧出力が従来と同程度のため、２つの発生パルスＷ２、Ｗ３の大きさは従来の半分程度の大きさとなる。また、２つの発生パルスＷ２、Ｗ３の電位は共に、二次コイルＳ１の中央部近傍が低く両端ほど高い。
【００１７】
本発明における第一実施例の構成をとれば、二次コイルの両端にダイオードを接続することによって、発生パルスの大きさが従来の半分程度の大きさとなるため、分布容量を減らすことができる。また、一次コイルを二次コイルの両側に配置するため、両コイルが密結合となる。このため、高次共振をおこなうことができる。さらに、一次コイルを二次コイルの両側に配置するため、負パルス側もしくは正パルス側の分割巻数の分布などをわずか変えることによって、両者のパルス波形をそろえることができる。これにより、負荷特性や周波数特性などの高圧出力特性を向上させることができるとともに、ノイズなどの原因となる高調波の発生を抑えることができる。また、１つのボビンで済むこと、多倍圧整流回路を使用しないで済むことによって部品点数および加工工数を減らすことができる。この結果、小型で高圧出力特性が良好な高圧トランスを安価に提供することができる。加えて、高圧出力特性が向上するため、出力の高圧と電流を制御する駆動回路の簡略化も期待できる。
【００１８】
次に、本発明の第二実施例を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は高圧トランスを示す垂直断面図、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ´における水平断面図である。図３において、図１と同一の部分には同じ記号を符し、その説明を省略する。また、回路図および発生パルスは図２と同じため、省略する。
【００１９】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、高圧トランス２０のボビン２において、コア１が挿入される孔の垂直断面形状が第一実施例と異なる。このコア１が挿入される孔は、コイル幅方向で見て、二次コイルＳ１の中央部近傍から二次コイルＳ１の両端部近傍に向かって径が大きくなるテーパー状の部分５と、これに続く平坦な部分とを有している。このため、巻溝の深さは、中央部が深く両端部ほど浅くなっている。さらに、ボビン２の内面から、コア１の４面にそれぞれ突き出たリブ６が設けられている。このリブ６はコア１のがたつきを抑えるためのものであり、コアに接する程度の高さに形成されている。
【００２０】
本発明における第二実施例の構成をとれば、第一実施例と同様な効果が得られる。加えて、二次コイルの高電位部ほど巻溝の底部の巻線とコアとが離れるため、この間の耐電圧を向上させることができ、また、この間の分布容量を小さくすることができる。さらに、ボビンとコアとの間に隙間ができるため、発熱が大きいコアおよび一次コイルの放熱性を向上させることができる。
【００２１】
なお、本実施例においては、ボビンおよびコアの水平断面形状が四角形の例を示したが、これに限定されるものではなく、丸など他の形状であってもよい。また、二次コイルは、要求される特性によって、使用する巻溝、コイル巻数、および各巻溝への分割巻数が決定される。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、二次コイルの両端にダイオードを接続することによって二次コイルの分布容量を減らすことができる。また、一次コイルを二次コイルの両側に配置することによって両コイルを密結合にすることができる。これによって、高圧出力特性を向上させることができ、不要な高調波の発生も抑えることができる。また、部品点数および加工工数を減らすことができる。この結果、小型で高圧出力特性が良好な高圧トランスを安価に提供することができる。加えて、コアが挿入される孔の形状をテーパー状にしているため、耐電圧の向上などの効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例である高圧トランスの、概略の構成を示す垂直断面図および水平断面図である。
【図２】上記実施例の、回路図および発生パルスを示す図である。
【図３】本発明の第二実施例である高圧トランスの、概略の構成を示す垂直断面図および水平断面図である。
【図４】従来の高圧トランスの、ボビンの断面図、回路図および発生パルスを示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　　　−−−−−−　　コア
２　　　　　　　　　　　　　−−−−−−　　ボビン
Ｐ１　　　　　　　　　　　−−−−−−　　一次コイル
Ｓ１　　　　　　　　　　　−−−−−−　　二次コイル
Ｄ１、Ｄ２　　　　　−−−−−−　ダイオード
１０、２０　　　　−−−−−−　高圧トランス

Claims

コアと、当該コアが挿入される孔を有するボビンと、当該ボビンに巻線された一次コイルおよび二次コイルとを備えた高圧トランスであって、
前記ボビンが、中心軸方向に配置された３個以上の巻溝を有し、
前記一次コイルが、前記３個以上の巻溝のうち、両端にある巻溝に巻線され、
前記二次コイルが、前記両端にある巻溝を少なくとも除く巻溝に巻線され、
前記二次コイルの両端にダイオードが接続されていることを特徴とする高圧トランス。
前記ボビンの前記コアが挿入される孔の径が、前記二次コイルの、コイル幅方向の中央部近傍から両端部近傍に向かって大きくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の高圧トランス。