JP2005109140A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】分割磁心のギャップや突き合せ部から漏れる漏れ磁気が合成されて、トランスの外部に漏れる漏れ磁気が大きくなることを抑制したトランスを提供することを目的としている。
【解決手段】第一コイル２２の外周に間隔を開けて配置した第二コイル２３と、上側磁心２５と下側磁心２６との二つの分割磁心２７を備え、上側磁心２５は、平板状の平板部２８の中央に第一コイル２２の貫通孔２１に挿入する中央脚２９を設けるとともに両端部に第二コイル２３の外側に位置する外脚３０を設けており、下側磁心２６は、平板状の平板部３１に第一コイル２２と第二コイル２３との間に位置する中脚３２を設けており、隣接した外脚３０、中脚３２、中央脚２９のそれぞれの先端部３３，３４，３５を上下交互に配置して上側磁心２５と下側磁心２６を突き合せて磁路を形成した構成。
【選択図】図３

Description

本発明は各種電子機器等に用いるトランスに関するものである。

従来、液晶表示装置の背面照明装置には、放電灯を点灯させる高周波高電圧を出力するインバータ回路が搭載されており、このインバータ回路には、直流の低電圧を高周波の高電圧に昇圧するトランスが使用されている。

これらのトランスは、十数ターン程度の巻回数の少ない一次巻線と千数百ターン程度の巻回数の多い二次巻線とに、一対の分割磁心を組み込んで構成され、一次巻線に直流の低電圧を発振させる発振回路を接続し、二次巻線に高周波の高電圧を発生させて、バラストコンデンサまたはバラストチョークを介して、放電灯に高周波高電圧を供給している。

そして、これらのトランスには一次巻線と二次巻線との間に漏れ磁路を形成して、漏れ磁路による漏れインダクタンスをバラストチョークに置き換えたトランスが広く用いられている。

このような、従来のトランスを図面を参照しながら説明する。

図７は従来のトランスの斜視図、図８は同分解斜視図、図９は図７におけるＡ−Ａ線の断面図である。

図７〜図９において、従来のトランスは、同一平面上に一次巻線１と二次巻線２と、一対の分割磁心３を突き合せて互いに対向配置して閉磁路を形成した磁心４とを備えていた。

そして、分割磁心３の少なくとも一方は、中央脚５と外周壁６とを有するとともに、中央脚５と外周壁６との間に中脚７を有し、中央脚５と中脚７との間に凹部８を形成し、外周壁６と中脚７との間に溝部９が形成されており、外周壁６と中脚７との間に形成された溝部９および中央脚５と中脚７との間に形成された凹部８に、それぞれ一次巻線１、二次巻線２を配置してトランスを構成していた。

このとき、中央脚５と外周壁６とで主磁路を形成し、中脚７は一次巻線１と二次巻線２との間に漏れ磁路を形成しており、この漏れ磁路に流れた磁束による漏れインダクタンスをバラストチョークとしていた。

そして、中脚７の先端部と対向する分割磁心３との間にギャップを形成して、このギャップ１０の大きさを調整することで、漏れインダクタンスの大きさを調整していた。

また、中央脚５の先端部と対向する分割磁心３との間にも、主磁路に流れる磁束による磁心の飽和を防ぐためにギャップ１１が形成されていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００２−３５３０４７号公報

上記従来の構成では、中脚７の先端部と対向する分割磁心３との間に形成したギャップ１０、中央脚５の先端部と対向する分割磁心３とのギャップ１１、そして、外周壁と他方の分割磁心３との突き合せ部１２が、磁心４の上側あるいは下側に集中するので、それぞれのギャップ１０，１１や突き合せ部１２から漏洩した漏れ磁気が合成されて大きな漏れ磁気となっていた。

この、従来のトランスの漏れ磁気の分布を、図１０の従来のトランスの漏れ磁気の分布を示した図７におけるＢ−Ｂ線の断面図に示す。

図１０は、一次巻線１の巻回数を１４ターン、二次巻線２の巻回数を１５００ターン、中央脚５の断面積を０．６４平方センチメートル、外周壁６と他方の分割磁心３との突き合せ部１２の面積を０．３９平方センチメートル、一つの中脚７の断面積を０．２５平方センチメートル、中脚７の先端部に形成したギャップ１０の寸法を０．２ｍｍ、中央脚５の先端部に形成したギャップ１１の寸法を０．５ｍｍとした従来のトランスに、一次巻線１に周波数５０ｋＨｚ、４０Ｖ（最大値）の電圧を入力し、二次巻線２に１７０ｋΩの負荷を接続した状態を、市販の磁場解析ソフトを用いてトランスの外部に漏れる漏れ磁気の磁束密度０．１ｍＴのポイントを曲線１３で表したものである。

曲線１３で示すように、従来のトランスは、ギャップ１０，１１や突き合せ部１２から漏洩した漏れ磁気は合成されて大きな漏れ磁気となり、この場合トランスの下方に大きな漏れ磁気を発生していた。

この漏れ磁気が大きいと、周辺の電子部品や回路に影響をおよぼし、例えば、液晶表示装置の信号回路に漏れ磁気が達した場合には、表示画面にノイズが発生する恐れがあり、背面照明装置の放電灯に漏れ磁気が達した場合には、放電灯の点灯状態を不安定にする恐れがあるために、トランスを周辺の電子部品や回路と離す必要があり、電子機器の小型化を阻害するといった問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するもので、ギャップや分割磁心の突き合せ部から漏れる漏れ磁気が合成されて、トランスの外部に漏れる漏れ磁気が大きくなることを抑制したトランスを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、第二コイルは第一コイルと間隔を開けて配置しており、磁心は、上側磁心と下側磁心との二つの分割磁心を突き合せて形成しており、上側磁心と下側磁心のいずれか一方の分割磁心は、平板状の平板部の中央に第一コイルの貫通孔に挿入する中央脚を設けるとともに両端部に第二コイルの外側に位置する外脚を設けており、他方の分割磁心は、平板状の平板部に第一コイルと第二コイルとの間に位置する中脚を設けており、隣接した外脚、中脚、中央脚のそれぞれ先端部を上下交互に配置して上側磁心と下側磁心を突き合せて磁路を形成した構成である。

上記構成により、隣接した外脚、中脚、中央脚のそれぞれ先端部を上下交互に配置して上側磁心と下側磁心を突き合せて磁路を形成しているので、外脚と中脚および中央脚と他方の分割磁心とのそれぞれの突き合せ部が離れて、突き合せ部から漏れ出した漏れ磁気が合成して大きくなることを抑制することができ、特に、中脚の先端部と他方の分割磁心との突き合せ部の両側は外脚および中央脚が閉塞し、中央脚の先端部と他方の分割磁心との突き合せ部は中脚が閉塞しているので、より、中脚の先端部および中央脚の先端部と他方の分割磁心との突き合せ部から漏れ磁気が発生することを抑制して、トランスの外部に大きな漏れ磁気が発生することを抑制することができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、中央脚の先端部と対向する一方の分割磁心との間、中脚の先端部と対向する他方の分割磁心との間にギャップを形成した構成である。

上記構成により、中央脚の先端部と対向する一方の分割磁心との間、中脚の先端部と対向する他方の分割磁心との間にギャップを形成しているので、ギャップの寸法を調整すれば、第一コイルと第二コイルとの結合を調整して漏れインダクタンスを調整することができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、中央脚の先端部と対向する他方の分割磁心は、中央脚と対向する面より平板部の面を大きくした構成である。

上記構成により、中央脚の先端部と対向する他方の分割磁心は、中央脚と対向する面より平板部の面を大きくしているので、中央脚から対向する他方の分割磁心に磁束が流れる際に、中央脚から他方の分割磁心へ磁束を流れやすくすることができ、中央脚の先端部から磁気が漏れ出すことを抑制することができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、中脚の先端部と対向する他方の分割磁心は、中脚と対向する面より平板部の面を大きくした構成である。

上記構成により、中脚の先端部と対向する他方の分割磁心は、中脚と対向する面より平板部の面を大きくしているので、中脚から対向する他方の分割磁心に磁束が流れる際に、中脚から他方の分割磁心へ磁束を流れやすくすることができ、中脚の先端部から磁気が漏れ出すことを抑制することができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、特に、上側磁心の平板部は、第一コイルおよび第二コイルの上面の面より大きくした構成である。

上記構成により、上側磁心の平板部は、第一コイルおよび第二コイルの上面の面より大きくしたので、第一コイルと第二コイルとの上面を上側磁心で閉塞して、第一コイルと第二コイルの上面に漏れ出す漏れ磁気を抑制することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、特に、高電圧側の入力または出力を第一コイルに接続し、低電圧側の入力または出力を第二コイルに接続した構成である。

上記構成により、高電圧側の入力または出力を第一コイルに接続し、低電圧側の入力または出力を第二コイルに接続したので、高電圧側の第一コイルが高電圧となり第一コイルの周りに大きな磁気が発生しても、第一コイルの外側に配置した低電圧の第二コイルが磁気を遮蔽して、第一コイルの発生した磁気がトランスの外方に漏れ出すことを抑制することができる。

本発明の請求項７に記載の発明は、特に、第二コイルの巻き幅を第一コイルの巻き幅より大きくするとともに、第一コイルを第二コイルの巻き幅の内側に配置した構成である。

上記構成により、第二コイルの巻き幅を第一コイルの巻き幅より大きくするとともに、第一コイルを第二コイルの巻き幅の内側に配置したので、高電圧の第一コイルが発生した磁気をより的確に遮蔽して、高電圧による磁気がトランスの外方に漏れ出すことをより抑制することができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、特に、外脚を設けた分割磁心に、第二コイルの周囲を覆う側壁を外脚と平板部とに連接して設けた構成である。

上記構成により、外脚を設けた分割磁心に、第二コイルの周囲を覆う側壁を外脚と平板部とに連接して設けているので、第二コイルの側方に漏れる漏れ磁気をより抑制することができる。

本発明の請求項９に記載の発明は、特に、第二コイルを複数設け、複数の第二コイルは同じ巻回数にするとともに上下に配置した構成である。

上記構成により、第二コイルを複数設け、複数の第二コイルは同じ巻回数にするとともに上下に配置したので、複数の第二コイルを第一コイルと同じ結合度で磁気結合することができ、複数の負荷に同じ出力の電圧を供給することができる。

本発明のトランスは、第二コイルは第一コイルと間隔を開けて配置しており、磁心は、上側磁心と下側磁心との二つの分割磁心を突き合せて形成しており、上側磁心と下側磁心のいずれか一方の分割磁心は、平板状の平板部の中央に第一コイルの貫通孔に挿入する中央脚を設けるとともに両端部に第二コイルの外側に位置する外脚を設けており、他方の分割磁心は、平板状の平板部に第一コイルと第二コイルとの間に位置する中脚を設けており、隣接した外脚、中脚、中央脚のそれぞれ先端部を上下交互に配置して上側磁心と下側磁心を突き合せて磁路を形成した構成である。

これにより、外脚と中脚および中央脚と他方の分割磁心との突き合せ部が離れて、突き合せ部から漏れ出した漏れ磁気が合成することを抑制することができ、トランスの外部に漏れる漏れ磁気が大きくなることを抑制できるという効果を奏するものである。

（実施の形態）
以下、本発明の一実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態を示すトランスの斜視図、図２は同トランスの分解斜視図、図３は同トランスの図１におけるＣ−Ｃ線の断面図である。

図１〜図３において、本発明の一実施の形態のトランスは、上下方向に貫通孔２１を有した第一コイル２２と、第一コイル２２の外周に配置した第二コイル２３と、第一コイル２２と第二コイル２３に上下から組み込んだ磁心２４とを備えている。

そして、第二コイル２３は第一コイル２２と間隔を開けて配置しており、磁心２４は、上側磁心２５と下側磁心２６との二つの分割磁心２７を突き合せて形成している。

さらに、上側磁心２５は、平板状の平板部２８の中央に第一コイル２２の貫通孔２１に挿入する中央脚２９を設けるとともに両端部に第二コイル２３の外側に位置する外脚３０を設けており、下側磁心２６は、平板状の平板部３１に第一コイル２２と第二コイル２３との間に位置する中脚３２を設けており、隣接した外脚３０、中脚３２、中央脚２９のそれぞれの先端部３３，３４，３５を上下交互に配置して上側磁心２５と下側磁心２６を突き合せて磁路を形成しトランスを構成している。

この中央脚２９と外脚３０とは主磁路を形成し、中脚３２は第一コイル２２と第二コイル２３との間に漏れ磁路を形成しており、トランスを液晶表示装置の放電灯点灯装置等に用いた場合には、この漏れ磁路に流れた磁束による漏れインダクタンスをバラストチョークとして用いる。

そして、これらの外脚３０、中脚３２および中央脚２９は、それぞれ先端部３３，３４，３５を上下交互に配置すれば、中央脚２９と外脚３０を下側磁心２６に設け、中脚３２を上側磁心２５に設けてもよい。

また、中央脚２９の先端部３３と対向する下側磁心２６との間にギャップ３９を形成し、中脚３２の先端部３４と対向する上側磁心２５との間にギャップ４０を形成している。

そして、中央脚２９の先端部３３と対向する下側磁心２６は、中央脚２９と対向する面より平板部３１の面を大きくしており、中脚３２の先端部３４と対向する上側磁心２５は、中脚３２と対向する面より平板部２８の面を大きくしている。

さらに、上側磁心２５の平板部２８は、第一コイル２２および第二コイル２３の上面の面より大きくしている。

また、高電圧側の入力または出力を第一コイル２２に接続し、低電圧側の入力または出力を第二コイル２３に接続し、第二コイル２３の巻き幅４１を第一コイル２２の巻き幅４２より大きくするとともに、第一コイル２２を第二コイル２３の巻き幅４１の内側に配置してトランスを構成している。

この、第一コイル２２と第二コイル２３は必要に応じてコイルボビン（図示せず）に巻回してもよく、第一コイル２２と第二コイル２３から引き出した引出し線をコイルボビン等に設けた端子（図示せず）に配線してもよい。

次に、このように構成されたトランスの漏れ磁気の分布を、図４の本発明の一実施の形態のトランスの漏れ磁気の分布を示した図１におけるＤ−Ｄ線の断面図に示す。

図４は、図１０に示した従来のトランスと同様に、第二コイル２３の巻回数を１４ターン、第一コイル２２の巻回数を１５００ターン、中央脚２９の断面積を０．３４平方センチメートル、外脚３０と下側磁心２６との突き合せ部３６の面積を０．３９平方センチメートル、一つの中脚３２の断面積を０．２５平方センチメートル、中脚３２の先端部３４に形成したギャップ４０の寸法を０．２ｍｍ、中央脚２９の先端部３３に形成したギャップ３９の寸法を０．５ｍｍ、としたトランスに、第二コイル２３に周波数５０ｋＨｚ、４０Ｖの電圧を入力し、第一コイル２２に１７０ｋΩの負荷を接続した状態を、市販の磁場解析ソフトを用いてトランスの外部に漏れる漏れ磁気の磁束密度０．１ｍＴのポイントを曲線４３で表したものである。

曲線４３で示すように、本発明のトランスは、図１０の従来のトランスに比べて、トランスの下方に漏れ出す漏れ磁気の大きさが小さくなっている。

以上のように構成されたトランスについて、以下その動作を説明する。

隣接した外脚３０、中脚３２、中央脚２９のそれぞれ先端部３３，３４，３５を上下交互に配置して上側磁心２５と下側磁心２６を突き合せて磁路を形成しているので、外脚３０と中脚３２および中央脚２９の先端部３３，３４，３５と他方の分割磁心２７との突き合せ部３６，３７，３８が離れて、突き合せ部３６，３７，３８から漏れ出した漏れ磁気が合成することを抑制することができ、特に、中脚３２の先端部３４と上側磁心２５との突き合せ部３８の両側は外脚３０および中央脚２９が閉塞し、中央脚２９の先端部３３と下側磁心２６との突き合せ部３６は中脚３２が閉塞しているので、より、中脚３２の先端部３４および中央脚２９の先端部３３の突き合せ部３６から漏れ磁気が発生することを抑制して、トランスの外部に大きな漏れ磁気が発生することを抑制することができる。

また、中央脚２９の先端部３３と対向する下側磁心２６との間にギャップ３９を形成し、中脚３２の先端部３４と対向する上側磁心２５との間にギャップ４０を形成しているので、ギャップ３９の寸法を調整すれば、第一コイル２２と第二コイル２３との結合を調整して漏れインダクタンスを調整することができる。

そして、中央脚２９の先端部３３と対向する下側磁心２６は、中央脚２９と対向する面より平板部３１の面を大きくしているので、中央脚２９から対向する下側磁心２６に磁束が流れる際に、中央脚２９から下側磁心２６へ磁束を流れやすくすることができ、中央脚２９の先端部３３から磁気が漏れ出すことを抑制することができる。

さらに、中脚３２の先端部３４と対向する上側磁心２５は、中脚３２と対向する面より平板部２８の面を大きくしているので、中脚３２から対向する上側磁心２５に磁束が流れる際に、中脚３２から上側磁心２５へ磁束を流れやすくすることができ、中脚３２の先端部３４から磁気が漏れ出すことを抑制することができる。

また、上側磁心２５の平板部２８は、第一コイル２２および第二コイル２３の上面の面より大きくしたので、第一コイル２２と第二コイル２３との上面を上側磁心２５で閉塞して、第一コイル２２と第二コイル２３の上面に漏れ出す漏れ磁気を抑制することができる。

そして、高電圧側の入力または出力を第一コイル２２に接続し、低電圧側の入力または出力を第二コイル２３に接続したので、高電圧側の第一コイル２２が高電圧となり第一コイル２２の周りに大きな磁気が発生しても、第一コイル２２の外側に配置した低電圧の第二コイル２３が磁気を遮蔽して、第一コイル２２の発生した磁気が外方に漏れ出すことを抑制することができる。

さらに、第二コイル２３の巻き幅４１を第一コイル２２の巻き幅４２より大きくするとともに、第一コイル２２を第二コイル２３の巻き幅の内側に配置したので、高電圧の第一コイル２２が発生した磁気をより的確に遮蔽して、高電圧による磁気がトランスの外方に漏れ出すことをより抑制することができる。

そして、図７に示した従来のトランスのように、外周壁６を第二コイル２３の側方に設けなくても、高電圧による磁気をトランスの外方に漏れ出すことを抑制することができるので、第二コイル２３の側方が開放されて、動作時のトランスの発熱を放熱しやすくなり、トランスの温度上昇を低減させることができる。

なお、図５の本発明の一実施の形態のトランスの上側磁心の他の形状例を示す斜視図に示すように、外脚３０を設けた分割磁心２７に、第二コイル２３の周囲を覆う側壁４４を外脚３０と平板部２８とに連接して設ければ、第二コイル２３の側方に漏れる漏れ磁気をより抑制することができる。

また、図６の本発明の一実施の形態のトランスの第一コイルの他の例を示す断面図に示すように、第一コイル２２を複数設け、複数の第一コイルを同じ巻回数にするとともに上下に配置すれば、複数の第一コイル２２を第二コイル２３と同じ結合度で磁気結合することができ、複数の負荷に同じ出力の電圧を供給することができる。

本発明にかかるトランスは、外脚と中脚および中央脚と他方の分割磁心との突き合せ部が離れて、突き合せ部から漏れ出した漏れ磁気が合成することを抑制して、トランスの外部に漏れる漏れ磁気が大きくなることを抑制でき、各種電子機器に用いられるトランスに有用であり、特に、機器の薄型化、小型化が求められる液晶表示装置の背面照明装置等に有用である。

本発明の一実施の形態を示すトランスの斜視図 同トランスの分解斜視図 同トランスの図１におけるＣ−Ｃ線の断面図 同トランスの漏れ磁気の分布を示した図１におけるＤ−Ｄ線の断面図 同トランスの上側磁心の他の形状例を示す斜視図 同トランスの第一コイルの他の例を示す断面図 従来のトランスの斜視図 同トランスの分解斜視図 同トランスの図７におけるＡ−Ａ線の断面図 同トランスの漏れ磁気の分布を示した図７におけるＢ−Ｂ線の断面図

符号の説明

２１ 貫通孔
２２ 第一コイル
２３ 第二コイル
２４ 磁心
２５ 上側磁心
２６ 下側磁心
２７ 分割磁心
２８ 平板部
２９ 中央脚
３０ 外脚
３１ 平板部
３２ 中脚
３３ 中央脚の先端部
３４ 中脚の先端部
３５ 外脚の先端部
３６ 突き合せ部（中央脚）
３７ 突き合せ部（外脚）
３８ 突き合せ部（中央脚）
３９ ギャップ（中央脚）
４０ ギャップ（中脚）
４１ 第二コイルの巻き幅
４２ 第一コイルの巻き幅
４３ 曲線
４４ 側壁

Claims (9)

1. 上下方向に貫通孔を有した第一コイルと、前記第一コイルの外周に配置した第二コイルと、前記第一コイルと前記第二コイルに上下から組み込んだ磁心とを備え、前記第二コイルは前記第一コイルと間隔を開けて配置しており、前記磁心は、上側磁心と下側磁心との二つの分割磁心を突き合せて形成しており、前記上側磁心と前記下側磁心のいずれか一方の前記分割磁心は、平板状の平板部の中央に前記第一コイルの貫通孔に挿入する中央脚を設けるとともに両端部に前記第二コイルの外側に位置する外脚を設けており、他方の前記分割磁心は、平板状の平板部に前記第一コイルと前記第二コイルとの間に位置する中脚を設けており、隣接した前記外脚、中脚、中央脚のそれぞれ先端部を上下交互に配置して前記上側磁心と前記下側磁心を突き合せて磁路を形成したトランス。
2. 中央脚の先端部と対向する一方の分割磁心との間、中脚の先端部と対向する他方の分割磁心との間にギャップを形成した請求項１に記載のトランス。
3. 中央脚の先端部と対向する他方の分割磁心は、前記中央脚と対向する面より平板部の面を大きくした請求項１に記載のトランス。
4. 中脚の先端部と対向する他方の分割磁心は、前記中脚と対向する面より平板部の面を大きくした請求項１に記載のトランス。
5. 上側磁心の平板部は、第一コイルおよび第二コイルの上面の面より大きくした請求項１に記載のトランス。
6. 高電圧側の入力または出力を第一コイルに接続し、低電圧側の入力または出力を第二コイルに接続した請求項１に記載のトランス。
7. 第二コイルの巻き幅を第一コイルの巻き幅より大きくするとともに、第一コイルを第二コイルの巻き幅の内側に配置した請求項６に記載のトランス。
8. 外脚を設けた分割磁心に、第二コイルの周囲を覆う側壁を前記外脚と平板部とに連接して設けた請求項１に記載のトランス。
9. 第二コイルを複数設け、複数の前記第二コイルは同じ巻回数にするとともに、上下に配置した請求項１に記載のトランス。

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