JP2005311227A - 高圧トランス - Google Patents

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Abstract

【課題】1つの高圧トランスによって複数の負荷を同時駆動することが可能で、各負荷の変動によっても他の負荷の駆動が影響を受け難くするとともに、巻線の巻回作業の効率低下を回避する。
【解決手段】高圧トランス11は、1次側巻線45A、Bと2次側巻線46A、Bが各々巻回されてなる第1および第2のボビン21A、Bと、ボビン21A、21Bに嵌挿されるI字形状をなす、第1および第2のコア30A、30Bと、コア30A、30Bの間に配されるH字形状をなす第3のコア31を備える。コア30Aおよびコア31により第1の磁路が、コア30Bおよびコア31により第2の磁路が、各々形成され、両磁路中の磁束の向きが、コア31内において互いに同一となるように、ボビン21A、21B上における1次側巻線45A、45Bが互いに同一方向に巻回されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば、液晶表示パネルにおけるバックライト用放電灯の点灯回路に用いられる高圧トランスに関し、特に、2つのトランス部を一体的に組み込んだダブルトランス型の高圧トランスに関するものである。
従来より、例えば、ノートパソコン等に使用される各種液晶表示パネルのバックライト用として数本以上の冷陰極放電ランプ(以下、CCFLと称する)を同時に放電、点灯させるようにしたものが知られている。このようにCCFLを数本以上用いることで、液晶表示パネルの高輝度化、均一照明化等の要請に対応することができる。
この種のCCFLを点灯させる回路としては、12V程度の直流電圧を、高圧トランスを用い、60kHz、2000V程度以上の高周波電圧に変換して放電を開始せしめるインバータ回路が一般的である。
ところで、このような高圧トランス(インバータトランス)は基板に搭載され、液晶表示パネル装置等の所定スペース内に設置されるため、液晶表示パネル装置等の小型化、薄型化の要求に応じて、大幅な小型化、低背化が望まれている。また、装置の小型化を促進するため、1つの高圧トランスによって複数本のCCFLを点灯可能とする技術開発に対する要求も強いものとなっている。
従来、複数本のCCFLを点灯可能とする高圧トランスとしては、下記特許文献1に記載された開磁路構造のインバータトランスが知られている。特許文献1に記載されたインバータトランスは、共通の1次側巻線に対して各々別個独立に形成された複数の棒状磁芯を設け、この複数の棒状磁芯に各々2次側巻線を巻回することで、複数のCCFLの点灯を可能としたものである。
特開2001−267156号公報
しかしながら、上述した特許文献1記載のものは、複数の2次側巻線に対して1次側巻線は共通とされており、例えば1つのCCFLの負荷が変動したような場合には、他のCCFLに対する出力が変動してしまう。また、同一仕様のCCFLであっても、個々に特性のバラツキがあるため、このように1次側巻線を共通化したものでは、その個々の特性のバラツキによって他のCCFLの点灯が不安定となってしまう。
また、特許文献1記載のものでは、1次側巻線が共通化されているので作業工程が減少し、一見すると作業性に優れているようにも考えられるが、少なくとも1次側巻線は、複数のボビンを組み付けた後の状態で巻回作業を行なわなければならず、微小な高圧トランスにおける巻線巻回作業が難しくなり、全体としての作業効率は逆に低下してしまう。
なお、特開平10−208956号公報には、2つのトランス部を一体化した閉磁路構造の高圧トランスが開示されているが、このようなコア構成によって、2つのCCFLに対して各々独立に出力を供給しようとしても、磁気干渉が生じ実際にダブルトランスとして稼動させることは困難である。すなわち、この特許文献1記載のものは、2つの2次側巻線の巻き始め同士と巻き終わり同士を各々接続することにより、高い電流容量および低い直流抵抗を得るものであり、本発明のものとは構成および目的を全く異にするものである。
本発明は上述した事情に鑑みなされたものであり、1つの高圧トランスによって複数の負荷を同時駆動することが可能で、各負荷の変動によっても他の負荷の駆動が影響を受け難い出力独立タイプとされるとともに、巻線の巻回作業の効率低下を回避し得る高圧トランスを提供することを目的とするものである。
このような目的を達成し得る本発明の第1の高圧トランスは、1次側巻線と2次側巻線が各々巻回されてなる中空部を有する第1および第2のボビンと、これら第1および第2のボビンの該中空部に嵌挿される第1および第2のコアと、これら第1および第2のコアとは近接した位置に配される第3のコアとを備え、
前記第1のコアおよび前記第3のコアにより第1の磁路が、前記第2のコアおよび前記第3のコアにより第2の磁路が、各々形成され、
前記第1の磁路中の磁束の向きと前記第2の磁路中の磁束の向きが、前記第3のコア内において互いに同一となるように、前記第1および第2のボビン上における前記1次側巻線の巻回方向が調整されてなることを特徴とするものである。
また、前記第1および第2のコアがほぼ同一形状のI字状コアとされるとともに前記第3のコアがH字状コアとされ、これら2つのI字状コアが互いに略平行に配されるとともに前記H字状コアがこれら2つのI字状コアの間に介在し、これら3つのコアが全体として日字状に組み合わされ、前記第1の磁路と前記第2の磁路がともに閉磁路状に形成されるように構成することが好ましい。
また、本発明の第2の高圧トランスは、互いに略平行な3つのアーム部を有するE字状コアからなる第1のコアおよび第2のコアを有し、
これら2つのコアを、対応するアーム部の端面同士が互いに対向するように組み合わせて、大略日字状に形成した状態において、
前記2つのコアの各アーム部を組み合わせてなる3つのアーム部組合せ部のうち、相対的に両端に位置する2つのアーム部組合せ部の各々を、1次側巻線と2次側巻線が各々巻回されてなる中空部を有するボビンの該中空部に嵌挿させ、
前記両端に位置するアーム部組合せ部を第1および第2のアーム部組合せ部とするとともに、中間に位置するアーム部組合せ部を第3のアーム部組合せ部としたとき、前記第1のアーム部組合せ部および前記第3のアーム部組合せ部により第1の磁路を、前記第2のアーム部組合せ部および前記第3のアーム部組合せ部により第2の磁路を、各々形成し、
前記第1の磁路中の磁束の向きと前記第2の磁路中の磁束の向きが、前記第3のアーム部組合せ部内において互いに同一となるように、前記2つのアーム部組合せ部の各々が嵌挿された各ボビン上における前記1次側巻線の巻回方向を調整してなることを特徴とするものである。
なお、本明細書において、2つのボビン上の巻線巻回方向に言及する場合には、巻線の巻上げ方向が互いに同一であるものとして説明するが、勿論これに限られるものではない。
また、前記第1および第2のボビン上において、前記1次側巻線と前記2次側巻線の巻回領域がボビン軸方向に互いに分離して形成され、
前記H字状コアが、前記第1および第2のボビン上における前記2次側巻線の巻回領域の少なくとも高圧側と対向する部分において切り欠かれた形状とされていることが好ましい。
本発明の第1の高圧トランスによれば、第1および第2のボビンに嵌挿される第1および第2のコアと、これら2つのコアの間の位置に配された第3のコアとによりコア部を構成し、第1のコアおよび第3のコアにより第1の磁路を、第2のコアおよび第3のコアにより第2の磁路を各々形成している。そして、第1の磁路により第1のボビンに巻回された2次側巻線に所定の高電圧を発生させるとともに、第2の磁路により第2のボビンに巻回された2次側巻線に所定の高電圧を発生させる。この際、第3のコア内には共用磁路が形成されることになるが、第1および第2のボビン上の1次側巻線の巻回方向を調整することにより、第3のコア内における2つの磁路中の磁束の向きが互いに同一方向となるようにし、磁気干渉の発生を阻止して共用磁路の実効性を確保することで、各2次側巻線から継続的に安定した所期の出力を得ることができるようにしている。
また、各ボビンに1次側、2次側の各巻線を巻回した後、各部を組み合せるようにすることが可能となることから、ダブルトランス構成であっても、巻線の巻回作業の効率低下を回避することができる。
さらに、互いに独立した2つの磁路を形成しつつも、その一部に共用磁路を形成する第3のコアを配しているため、各々が閉磁路構造とされた、全く独立した2つの高圧トランスを用いた場合に比べて、部品点数の削減、製造コストの低減および装置のコンパクト化を図ることができる。
また、本発明の第2の高圧トランスによれば、互いに略平行な3つのアーム部を有するE字状コアからなる第1のコアおよび第2のコアを、対応するアーム部の端面同士が互いに対向するように組み合わせ、1次側巻線と2次側巻線が各々巻回されてなるボビンを、前記2つのコアの各アーム部を組み合わせてなる3つのアーム部組合せ部のうち、相対的に両端に位置する2つのアーム部組合せ部の各々に嵌挿されるようにし、前記両端に位置するアーム部組合せ部を第1および第2のアーム部組合せ部とするとともに、中間に位置するアーム部組合せ部を第3のアーム部組合せ部としたとき、前記第1のアーム部組合せ部および前記第3のアーム部組合せ部により第1の磁路を、前記第2のアーム部組合せ部および前記第3のアーム部組合せ部により第2の磁路を、各々形成するようにしている。そして、第1の磁路により一方のボビンに巻回された2次側巻線に所定の高電圧を発生させるとともに、第2の磁路により他方のボビンに巻回された2次側巻線に所定の高電圧を発生させる。この際、第3のアーム部組合せ部には共用磁路が形成されることになるが、各ボビン上の1次側巻線の巻回方向を調整することにより、第3のアーム部組合せ部における2つの磁路中の磁束の向きが互いに同一方向となるようにし、磁気干渉の発生を阻止して共用磁路の実効性を確保することで、各2次側巻線から継続的に安定した所期の出力を得ることができるようにしている。
したがって、本発明の第2の高圧トランスによっても、上記第1の高圧トランスと同様の効果を奏することが可能である。
以下、本発明の実施形態に係る高圧トランスについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る高圧トランスを示す斜視図であり、図2はその平面図、図3はその底面図、図4はその分解図であり、図2および図3は、説明の便宜上、巻線を省略した状態で示されている。
本実施形態の高圧トランス11は、ダブルリーケージトランスとも称され、2つのCCFL(冷陰極放電ランプ)を同時に放電、点灯させるための、DC/ACインバータ回路内で使用されるインバータトランスである。
この高圧トランス11は、1次側巻線45A、45Bと2次側巻線46A、46Bが各々巻回されてなる中空部を有する第1のボビン21Aおよび第2のボビン21Bと、これら2つのボビン21A、21Bの中空部に嵌挿されるI字形状をなす、第1のコア30Aおよび第2のコア30Bと、これら2つのコア30A、30Bの間の位置に配されるH字形状をなす第3のコア31とを備えている。
各ボビン21A、21B上に巻回された1次側巻線45A、45Bおよび2次側巻線46A、46Bは、対応するI字形状をなすコア30A、30Bにより電磁気的に結合されている。
上記2次側巻線46A、46Bは、I字形状をなすコア30A、30Bの軸に沿って巻回されるが、隣接する巻線間に高電圧差が生じて絶縁破壊が生じるのを阻止するため、その軸方向に複数セクションに分割されており、各セクション間には絶縁性の仕切り板42A、42Bが設けられ、沿面放電の阻止に必要な絶縁距離が確保されている。また、1次側巻線45A、45Bと2次側巻線46A、46Bの間にも絶縁性の仕切り板43A、43Bが設けられている。なお、1次側巻線45A、45Bにおいても、絶縁性の仕切り板44A、44Bを用いて、適宜複数のセクションに分割することが可能である。
また、ボビン21A、21Bは、断面矩形で筒状をなし、そのボビン21A、21Bの外周に1次側巻線45A、45Bおよび2次側巻線46A、46Bが巻回されており、ボビン21A、21Bの両端面には、鍔板40A、40Bが設けられている。
また、第1のコア30Aおよび第2のコア30Bは、これらのコア30A、30Bと同様のフェライト材料により形成された第3のコア31と電磁気的に結合され、これにより磁路が形成される。磁路に関しては後述する。
また、I字形状をなすコア30A、30Bと、H字形状をなすコア31との間には微小なギャップが形成されており、そのギャップ量は、漏れ磁束をどの程度発生させるかによって決定され、このギャップ量を略0にすることも可能である。
また、これら3つのコア30A、30B、31は、絶縁材からなる巻線用端子台27A、B上に載設される。
また、1次側巻線45A、45Bの始端および終端は、巻線用端子台27A、27Bに保持固定された端子ピン17Aa、17Bd、17Ab、17Bcに接続されており、また、2次側巻線46A、46Bの始端は上記巻線用端子台27A、27Bに保持固定された端子ピン17Ad、17Baに、一方、その終端は上記巻線用端子台27A、27Bに保持固定された端子ピン19A、19B(図2参照)に接続される。また、巻線の暫定的な接続のためにからげ端子18A〜D(図1、2参照)が形成されている。なお、1次側巻線45A、45Bおよび2次側巻線46A、46Bの端子ピン17Aa〜17Ad、17Ba〜17Bd、19A、19Bへの接続態様はこれに限られるものではない。また、本実施形態においては、1次側巻線45A、45Bの始端同士および終端同士が各々電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、各始端が高電圧側、各終端が低電圧側に設定されている。
ところで、本実施形態の高圧トランスにおいては、2つのI字形状をなす第1および第2のコア30A、30Bの間に、1つのH字形状をなす第3のコア31が挟持されるような構成とされており、図2に示すように、第1のコア30Aおよび第3のコア31により第1の磁路32Aが形成され、また第2のコア30Bおよび第3のコア31により第2の磁路32Bが、各々形成されている。これら第1および第2の磁路32A、32Bは、前述したように、第1および第2のコア30A、30Bと第3のコア31との間に微小な磁気ギャップが形成されているものの、全体として閉磁路状に形成されている。
そして、第1の磁路32A中の磁束の向き(矢印a方向)と第2の磁路32B中の磁束の向き(矢印b方向)が、前記第3のコア31内において互いに同一となるように、第1および第2のボビン21A、21B上における1次側巻線45A、45Bが互いに同一方向に巻回されている。
本実施形態においては、各1次側巻線45A、45Bは互いに並列に電圧が印加されており、各2次側巻線46A、46Bからの出力によって、2つのCCFLが同時に放電、点灯し得るようになっている。
すなわち、1次側巻線45A、45Bが並列の状態に配されてなり、各1次側巻線45A、45Bの始端同士および終端同士が電気的に接続され、かつ各1次側巻線45A、45Bの巻回方向が互いに同一方向とされており、第1および第2のコア30A、30B内の磁束の向き(矢印c、d方向)が互いに同一方向となるため、結局、第1の磁路32A中の磁束の向きと第2の磁路32B中の磁束の向きが第3のコア31内において互いに同一となる。したがって、第3のコア31内において磁気干渉を生じる虞がなく、2つのCCFLを互いに独立に、安定して動作させることが可能となる。
また、本実施形態の高圧トランスは、図4に示すように、第1のボビン21A、第1のコア30A、第1の巻線用端子台27Aを組み付けてなる第1のトランス部33Aと、第2のボビン21B、第2のコア30B、第2の巻線用端子台27Bを組み付けてなる第2のトランス部33Bと、第3のコア31とを組合せることにより形成するようになっている。また、各トランス部33A、33Bにおいて、ボビン21A、21B上に巻回される巻線は別個独立に巻回作業がなされるようになっている。したがって、1次側巻線が共通化されている、前述した特許文献1に記載されたトランスのように巻線の巻回作業が煩雑となることがなく、製造効率の低下を防止することができる。
なお、第1および第2のボビン21A、21B上における2次側巻線46A、46Bを互いに並列に接続して2つのCCFLを互いに独立に駆動する場合には、製造工程の単純化を図る等の点から、2次側巻線46A、46Bの巻回方向を互いに同一とすることが好ましい。しかしながら、本実施形態の高圧トランスはこれに限られるものではなく、例えば、高電圧駆動が要求されるU字型のCCFLを点灯するような場合には、第1のトランス部33Aの2次側巻線46Aの終端をCCFLの一方の端部に、第2のトランス部33Bの2次側巻線46Bの終端をCCFLの他方の端部に各々接続するとともに、各終端出力が互いに逆相となるように構成することが好ましいが、この場合には、2次側巻線46A、46Bの巻回方向は互いに逆とされる。
また、図1、2および4に示されるように、本実施形態の高圧トランス11においては、第3のコア31が、2次側巻線46A、46Bの高圧側巻回領域と対向する部分において若干切り欠かれた形状とされている。これにより、2次側巻線46A、46Bの高圧側巻回領域と対向する部分において、巻線が第3のコア31の側部表面と離間した状態とされ、沿面放電を阻止し得る絶縁距離が確保されるため、絶縁破壊の生じ難い耐圧の大きな高圧トランスを得ることができる。
なお、本発明の高圧トランスとしては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上記第1および第2のコア30A、30BはI字状をなし、第3のコア31はH字状をなすように構成されているが、この形状に限られるものではない。
例えば、図5の概念図において示される高圧トランス111のように、互いに平行な3つのアーム部を有するE字状コアからなる第1のコア130Aおよび第2のコア130Bを有し、これら2つのコア130A、130Bを、対応するアーム部の端面同士が互いに対向するように組み合わせて、大略日字状に形成してもよい。このようにした場合、1次側巻線と2次側巻線が各々巻回されてなる中空部を有する第1および第2のボビン121A、121B(外形のみを概念的に破線で示す)に、2つのコア130A、130Bの各アーム部を組み合わせてなる3つのアーム部組合せ部135A、135B、135Cのうち、相対的に両端に位置する2つのアーム部組合せ部135A、135Bの各々を嵌挿させるようにし、これら両端に位置するアーム部組合せ部を第1および第2のアーム部組合せ部135A、135Bとするとともに、中間に位置するアーム部組合せ部を第3のアーム部組合せ部135Cとしたとき、第1のアーム部組合せ部135Aおよび第3のアーム部組合せ部135Cにより第1の磁路132Aを、第2のアーム部組合せ部135Bおよび第3のアーム部組合せ部135Cにより第2の磁路132Bを各々形成し、第1の磁路132A中の磁束の向きcと第2の磁路132B中の磁束の向きdが、第3のアーム部組合せ部135C内において互いに同一となるように(矢印a、b参照)、第1および第2のボビン121A、121B上における1次側巻線の巻回方向が調整される。
また、各コアの断面(横断面)形状についても矩形等の特定形状に限定されるものではなく、少なくともボビンの中空部内に挿入できれば、その断面形状を円形、楕円形等の任意の形状とすることが可能である。
さらに、前述したように、上記第1、第2および第3のコアはフェライトにより形成されていることが好ましいが、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄カルボニル等の材料を用いることが可能であり、これらの微粉末を圧縮成型したダストコアを使用することも可能である。
さらに、本発明の高圧トランスは、インバータトランスのみならず、その他の種々のトランスに適用することが可能である。
また、駆動対象とされる負荷としても、上述したCCFLに限られるものではない。
本発明の実施形態に係る高圧トランスを示す斜視図 本発明の実施形態に係る高圧トランスを示す平面図 本発明の実施形態に係る高圧トランスを示す底面図 本発明の実施形態に係る高圧トランスを示す分解図 本発明の他の実施形態に係る高圧トランスを示す概念図
符号の説明
11、111 高圧トランス
17Aa〜17Ad、17Ba〜17Bd、19A、19B 端子ピン
18A〜18D からげ端子
21A、21B、121A、121B ボビン
27A、27B 巻線用端子台
30A、130A 第1のコア
30B、130B 第2のコア
31 第3のコア
32A、32B、132A、132B 磁路
33A、33B トランス部
40A、40B 鍔板
42A、42B、43A、43B 仕切り板
45A、45B 1次側巻線
46A、46B 2次側巻線
135A、135B、135C アーム部組合せ部
a、b、c、d 磁束の向き

Claims (5)

  1. 1次側巻線と2次側巻線が各々巻回されてなる中空部を有する第1および第2のボビンと、これら第1および第2のボビンの該中空部に嵌挿される第1および第2のコアと、これら第1および第2のコアとは近接した位置に配される第3のコアとを備え、
    前記第1のコアおよび前記第3のコアにより第1の磁路が、前記第2のコアおよび前記第3のコアにより第2の磁路が、各々形成され、
    前記第1の磁路中の磁束の向きと前記第2の磁路中の磁束の向きが、前記第3のコア内において互いに同一となるように、前記第1および第2のボビン上における前記1次側巻線の巻回方向が調整されてなることを特徴とする高圧トランス。
  2. 前記第1および第2のコアがほぼ同一形状のI字状コアとされるとともに前記第3のコアがH字状コアとされ、これら2つのI字状コアが互いに略平行に配されるとともに前記H字状コアがこれら2つのI字状コアの間に介在し、これら3つのコアが全体として日字状に組み合わされ、前記第1の磁路と前記第2の磁路がともに閉磁路状に形成されてなることを特徴とする請求項1記載の高圧トランス。
  3. 前記第1および第2のボビン上における前記1次側巻線の始端同士および終端同士が各々電位的に略等価とされ、これら1次側巻線の巻回方向が互いに同一とされていることを特徴とする請求項1または2記載の高圧トランス。
  4. 前記第1および第2のボビン上において、前記1次側巻線と前記2次側巻線の巻回領域がボビン軸方向に互いに分離して形成され、
    前記H字状コアが、前記第1および第2のボビン上における前記2次側巻線の巻回領域の少なくとも高圧側と対向する部分において切り欠かれた形状とされていることを特徴とする請求項2または3記載の高圧トランス。
  5. 互いに略平行な3つのアーム部を有するE字状コアからなる第1のコアおよび第2のコアを有し、
    これら2つのコアを、対応するアーム部の端面同士が互いに対向するように組み合わせて、大略日字状に形成した状態において、
    前記2つのコアの各アーム部を組み合わせてなる3つのアーム部組合せ部のうち、相対的に両端に位置する2つのアーム部組合せ部の各々を、1次側巻線と2次側巻線が各々巻回されてなる中空部を有するボビンの該中空部に嵌挿させ、
    前記両端に位置するアーム部組合せ部を第1および第2のアーム部組合せ部とするとともに、中間に位置するアーム部組合せ部を第3のアーム部組合せ部としたとき、前記第1のアーム部組合せ部および前記第3のアーム部組合せ部により第1の磁路を、前記第2のアーム部組合せ部および前記第3のアーム部組合せ部により第2の磁路を、各々形成し、
    前記第1の磁路中の磁束の向きと前記第2の磁路中の磁束の向きが、前記第3のアーム部組合せ部内において互いに同一となるように、前記2つのアーム部組合せ部の各々が嵌挿された各ボビン上における前記1次側巻線の巻回方向を調整してなることを特徴とする高圧トランス。
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