JP2005093561A - 高圧発生トランス - Google Patents

Abstract

【課題】 実装スペースを小さく、高圧用カップリングコンデンサを必要とせず、安価に製作できるようにする。各二次巻線のインダクタンスを調整できるようにし、あるいは二次巻線のリーケージインダクタンスのばらつきを低減する。
【解決手段】 一次巻線Ｐ１と、該一次巻線と電磁結合する複数の二次巻線とを具備している。ここで複数の二次巻線は、低電圧側の単一の共用巻線Ｓ０と、該共用巻線Ｓ０から中継端子ｔを経て分岐された複数の個別巻線Ｓ１，Ｓ２，…とからなり、共用巻線Ｓ０と各個別巻線Ｓ１，Ｓ２，…の直列接続（Ｓ０とＳ１の直列接続、Ｓ０とＳ２の直列接続、…）となる共通端子ｃと各出力端子ｏ１，ｏ２，…の間から、それぞれ対応する各負荷（放電管Ｌ１，Ｌ２，…）への出力電圧を取り出す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の二次出力を発生する高圧発生トランスに関し、更に詳しく述べると、二次巻線が、単一の共用巻線と該共用巻線から分岐した複数の個別巻線からなり、共用巻線と各個別巻線の直列接続によって各負荷をそれぞれ駆動するようにした高圧発生トランスに関するものである。この技術は、例えば複数の放電管を駆動するための放電管点灯用インバータトランス等に好適である。

液晶ディスプレイ装置におけるバックライト光源としては、一般に、冷陰極放電管が用いられている。このような放電管は、インバータトランスで昇圧し駆動する。近年、液晶パネルの大型化に伴い、使用する放電管の数も多くなっており（例えば３０インチ型の大型液晶パネルでは１６本程度の放電管が配列される）、１出力型のインバータトランスによって１本の放電管を点灯駆動する通常の方式を採用すると、プリント基板上の広い面積を多数のインバータトランスが占めることになり、放電管点灯回路が大型化する問題があった。

そこで１個のインバータトランスによって複数の放電管を点灯駆動する方式が開発されている。代表的な例としては、１出力型のインバータトランスを用い、複数の放電管を並列に設ける方式、あるいは多出力型のインバータトランスを用い、各出力にそれぞれ放電管を接続する方式（特許文献１参照）などがある。しかし前者は、放電管の特性が異なるためにインピーダンスに大きなばらつきがあり、そのため各放電管に直列にそれぞれ高圧タイプのカップリングコンデンサを設けなければならない。多数の高圧用カップリングコンデンサを必要とするために、コストアップとなる欠点が生じる。また後者は、各二次巻線の特性（特にリーケージインダクタンス）のばらつきが大きい問題がある。また二次巻線間の耐圧構造が必要なため、構造が複雑化する問題もある。
特開２００１−１２６９３７公報

本発明が解決しようとする課題は、実装スペースが大きくなる点、多数の高圧用カップリングコンデンサを必要とするためコストアップになる点、二次巻線の特性（リーケージインダクタンス）のばらつきが大きくなる点、耐圧構造が複雑化する点などである。

本発明は、一次巻線と、該一次巻線と電磁結合する複数の二次巻線を具備しているトランスにおいて、複数の二次巻線は、低電圧側の単一の共用巻線と、該共用巻線から中継を経て分岐された複数の個別巻線とからなり、共用巻線と各個別巻線の直列接続からそれぞれ各負荷への出力電圧を取り出すようにしたことを特徴とする高圧発生トランスである。

また本発明は、組み合わせることで閉磁路を形成する一組の磁気コアと、巻線用のボビンと、該ボビンに巻装する一次巻線及び複数の二次巻線を具備しているトランスにおいて、複数の二次巻線は、低電圧側の共通端子から中継端子に至る単一の共用巻線と、中継端子から分岐されて各出力端子に至る複数の個別巻線とからなり、共用巻線と各個別巻線の直列接続となる共通端子と各出力端子からそれぞれ各負荷への出力電圧を取り出すようにしたことを特徴とする高圧発生トランスである。

ここで巻線用のボビンは、両端にフランジを有する筒状の巻線部に複数の仕切り板を突設して複数のセクションに分離したボビン本体と、該ボビン本体の両端に連設されてコイル端末が接続される複数の端子が装着されている端子装着部とを有する構造とする。そして、一次巻線は一次巻線用セクションに、共用巻線は１又は複数の共通巻線用セクションに、各個別巻線はそれらとは別の個別巻線用セクションに巻き付ける。

例えば、各個別巻線は、それに発生する電圧がコイル線材の耐圧上限以下となる巻数とし、各個別巻線を別々のセクションに巻き付ける。各個別巻線は、巻数を同一としてもよいが、同一でなく、一部の個別巻線の巻数を他の個別巻線の巻数と異ならせることでインピーダンスを調整することができる。複数の個別巻線を同じ個別巻線用セクションに一緒に巻き付ける構成でもよい。個別巻線が２個の場合はバイファイラ巻きとなる。

本発明に係る高圧発生トランスは、基本的には多出力型であるので実装面積の削減が可能であり、且つカップリングコンデンサを必要としないためコストダウンが可能となる。また各個別巻線を、それに発生する電圧がコイル線材の耐圧上限以下となる巻数とすることで、耐圧構造を簡略化でき、小型化が可能になる。更に、各個別巻線の巻数を変えることで、放電管の特性や取付位置、トランスの位置や配線の引き回し等によって変化するインピーダンスを調整し、それによって放電管に流れる電流値が一定になるように調整できる。また、共用巻線を用いているためリーケージインダクタンスのばらつきを抑えることができ、特に各個別巻線を一緒に巻き付けると、リーケージインダクタンスを揃えることができる。

本発明の高圧発生トランスは、図１に示すように、一次巻線Ｐ１と、該一次巻線と電磁結合する複数の二次巻線とを具備している。ここで複数の二次巻線は、低電圧側の単一の共用巻線Ｓ０と、該共用巻線Ｓ０から中継端子ｔを経て分岐された複数の個別巻線Ｓ１，Ｓ２，…とからなり、共用巻線Ｓ０と各個別巻線Ｓ１，Ｓ２，…の直列接続（Ｓ０とＳ１の直列接続、Ｓ０とＳ２の直列接続、…）となるように、共通端子ｃと各出力端子ｏ１，ｏ２，…から、それぞれ対応する各負荷（ここでは放電管Ｌ１，Ｌ２，…）への出力電圧を取り出す。

図２は本発明に係る高圧発生トランスの一実施例を示す説明図であり、放電管点灯用として好適なインバータトランスの例を示している。ここでＡは分解した状態を、Ｂは組み立てた状態を、それぞれ平面図として示している。このインバータトランスは、組み合わせることで閉磁路を形成する一組の磁気コア１０と、巻線用のボビン１２と、該ボビン１２に巻装する一次巻線及び複数の二次巻線を備えている。以下、最も単純な２出力型の例について説明する。

磁気コア１０は、フェライトなどからなる枠状コア２０と棒状コア２２とからなり、日の字型に組み合わせることで閉磁路を形成するようになっている。磁気コア１０の詳細を図３に示す。棒状コア２２は断面長方形状であり、枠状コア２０は四角枠状部の両側部が棒状コア２２の高さ分だけ突出し、棒状コア２２と同じ長さで、且つ枠の開口幅が棒状コア２２の幅より大きな形状である。従って、棒状コア２２に枠状コア２０を被せたとき、棒状コア２２の両端部上面が枠状コア２０の両端部下面に接触し、日の字型になる関係にある。

巻線用のボビンの詳細を図４に示す。Ａは平面を、Ｂは端面を、Ｃは側面を、Ｄはそのｘ−ｘ断面を、それぞれ表している。両端にフランジ３０を有する筒状の巻線部３２に複数の仕切り板３４を突設して多数のセクションに分離したボビン本体３６と、該ボビン本体３６の両端に連設されてコイル端末が接続される複数の端子３８が装着されている端子装着部４０とを有する。巻線部３２は、前記棒状コア２２が丁度嵌入可能な四角筒状であり、両端のボビン間距離が枠状コア２０の開口長さに一致するようになっている。複数の端子３８は、基部が端子装着部４０に埋設固定され、先端部はクランク状に折り曲げられて面実装可能となっている。

図２に戻って、一次巻線Ｐ１は一次巻線用セクションに巻き付けられる。複数の二次巻線は、低電圧側の共通端子から中継端子に至る単一の共用巻線Ｓ０と、中継端子から分岐されて各出力端子に至る２個の個別巻線Ｓ１，Ｓ２とからなり、共用巻線Ｓ０はここでは２つの共用巻線用セクションに、各個別巻線Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ別の個別巻線用セクションに巻き付けられる。各セクションに巻き付ける共用巻線Ｓ０及び個別巻線Ｓ１，Ｓ２は、それに発生する電圧がコイル線材の耐圧上限以下となる巻数に設定されている。

端子と巻線との接続関係を図５に示す。この種の巻線部品は、通常、自動巻線機によって巻線作業を行う。自動巻線機では、ノズルの先端から線材を繰り出し、他方でボビンを回転することによって巻線が行われる。このような自動巻線機は、一つの巻線作業の開始の時点と終了の時点との両方において、線材を固定する必要がある。つまり、巻線開始時と巻線終了時は線材端末を端子に絡げて固定しなければならない。一次巻線Ｐ１は、一端側の一方の入力端子ｉ１からスタートし、巻線後、他方の入力端子ｉ２で終了する。共用巻線Ｓ０は、他端側の中継端子ｔからスタートし、巻線後、一端側の低電圧側の共通端子ｃで終了する。一方の個別巻線Ｓ１は、出力端子ｏ１からスタートし、巻線後、中継端子ｔで終了する。更に他方の個別巻線Ｓ２は、出力端子ｏ２からスタートし、巻線後、中継端子ｔで終了する。一次巻線Ｐ１の両端の入力端子に入力電圧が印加され、共用巻線Ｓ０と各個別巻線Ｓ１，Ｓ２の直列接続となる低電圧側の共通端子ｃと各出力端子ｏ１，ｏ２からそれぞれ各負荷（放電管）への出力電圧を取り出す。

例えば、一次巻線としてφ０．３５mmのポリウレタン被覆電線を２０回巻き付ける。二次巻線にはφ０．０３mmのポリウレタン被覆電線を用いる。この電線は、耐圧３００〜４００Ｖ程度であることから、二次巻線は各セクションに４００回程度巻き付ける。共用巻線として４セクションにわたってそれぞれ４００回巻き付け（従って、共用巻線の総巻数は１６００回）、各個別巻線もそれぞれ４００回巻き付ける。ここで、個別巻線Ｓ２の巻数は一定（４００回）のまま、個別巻線Ｓ１の巻数を４００回から任意の回数（例えば１０回程度）変えると、インダクタンスが変化し特性の合わせ込みが可能となる。

個別巻線の巻線状態の例を図６に示す。Ａは、ボビン１２に一次巻線Ｐ１と共用巻線Ｓ０を巻き付けた状態である。個別巻線の巻き方には次の２つがある。一つの方式は、Ｂに示すように、各個別巻線Ｓ１，Ｓ２を別々のセクションに巻き付ける方式である。一方の個別巻線Ｓ１は、出力端子ｏ１からスタートし、一つの個別巻線用セクションに巻線した後、中継端子ｔで終了する。他方の個別巻線Ｓ２は、出力端子ｏ２からスタートし、別の個別巻線用セクションに巻線した後、中継端子ｔで終了する。この方式では、各個別巻線は、必ずしも巻数が同一ではなくてもよく、前述のように巻数を変えることによってインダクタンスを調整することができる利点がある。他の方式は、Ｂに示すように、各個別巻線Ｓ１，Ｓ２を同じ個別巻線用セクションに一緒に巻き付ける方式である。ここでは２つの個別巻線Ｓ１，Ｓ２を有するため、バイファイラ巻きで２つの個別巻線用セクションに巻き付ける。一方の個別巻線Ｓ１は、出力端子ｏ１からスタートし、他方の個別巻線Ｓ２は、出力端子ｏ２からスタートする。そして一緒になって一つの個別巻線用セクションに巻線した後、引き続いて他の個別巻線用セクションに巻線し、中継端子ｔで終了する。このようにすると、特にリーケージインダクタンスのばらつきをより一層低減できる。

図７は、二次巻線の巻き順に応じたボビン構造の一例を示す説明図である。Ａはボビンの底面を表し、Ｂは線材の渡し状況を示している。ボビン５０の底面には、線材を収容するためのテーパや溝を設ける。この例は、個別巻線Ｓ１→個別巻線Ｓ２→共用巻線Ｓ０の順に巻線する場合である。個別巻線Ｓ１を最初のセクションに引き込むため、中継端子とフランジとの部分にテーパ５２を設け、線材ｗを案内し、その後の巻線作業における断線を防ぐ。また巻線部の仕切り板５４に渡し溝５６を設け、線材ｗを案内し、個別巻線Ｓ２を次のセクションに引き込んだ後の巻線作業における断線を防ぐ。同様に、次の巻線部の仕切り板にも同様の渡し溝を設け、更に次のセクションに共用巻線Ｓ０を引き込んだ後の巻線作業における断線を防ぐ。

上記の各実施例は、いずれも個別巻線を２個有する２出力型の例であるが、２出力に限らず、３出力以上の構成でもよい。しかし、出力のパワーを考慮すると、実際には２〜４出力型とすることが望ましい。また上記の実施例は、放電管点灯用インバータトランスであるが、本発明は、それ以外の用途の複数出力の高圧発生トランスにも適用できることは言うまでもない。

本発明に係る高圧発生トランスの巻線方式の説明図。 本発明に係る高圧発生トランスの一実施例を示す説明図。 磁気コアの詳細を示す分解斜視図。 巻線用のボビンの詳細説明図。 端子と巻線との接続関係を示す説明図。 個別巻線の巻線状態の例を示す説明図。 二次巻線の巻き順によるボビン構造の一例を示す説明図。

符号の説明

Ｐ１ 一次巻線
Ｓ０ 共用巻線
Ｓ１，Ｓ２ 個別巻線
Ｌ１，Ｌ２ 放電管
ｉ１，ｉ２ 入力端子
ｃ 共通端子
ｔ 中継端子
ｏ１，ｏ２ 出力端子

Claims (6)

1. 一次巻線と、該一次巻線と電磁結合する複数の二次巻線を具備しているトランスにおいて、複数の二次巻線は、低電圧側の単一の共用巻線と、該共用巻線から中継を経て分岐された複数の個別巻線とからなり、共用巻線と各個別巻線の直列接続からそれぞれ各負荷への出力電圧を取り出すようにしたことを特徴とする高圧発生トランス。
2. 組み合わせることで閉磁路を形成する一組の磁気コアと、巻線用のボビンと、該ボビンに巻装する一次巻線及び複数の二次巻線を具備しているトランスにおいて、複数の二次巻線は、低電圧側の共通端子から中継端子に至る単一の共用巻線と、中継端子から分岐されて各出力端子に至る複数の個別巻線とからなり、共用巻線と各個別巻線の直列接続となる共通端子と各出力端子からそれぞれ各負荷への出力電圧を取り出すようにしたことを特徴とする高圧発生トランス。
3. 巻線用のボビンは、両端にフランジを有する筒状の巻線部に複数の仕切り板を突設して複数のセクションに分離したボビン本体と、該ボビン本体の両端に連設されてコイル端末が接続される複数の端子が装着されている端子装着部とを有する構造であり、一次巻線は一次巻線用セクションに、共用巻線は１又は複数の共用巻線用セクションに、各個別巻線はそれらとは別の個別巻線用セクションに巻き付けられている請求項２記載の高圧発生トランス。
4. 各個別巻線は、それに発生する電圧がコイル線材の耐圧上限以下となる巻数であり、各個別巻線が別々のセクションに巻き付けられている請求項３記載の高圧発生トランス。
5. 各個別巻線は、巻数が同一ではなく、一部の個別巻線の巻数を他の個別巻線の巻数と変えることでインピーダンスが調整されている請求項４記載の高圧発生トランス。
6. 各個別巻線は、それに発生する電圧がコイル線材の耐圧上限以下となる巻数であり、複数の個別巻線が同じ個別巻線用セクションに一緒に巻き付けられている請求項３記載の高圧発生トランス。
   

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