JP2006108389A - トランスコア及びこれを用いたリーケージトランス - Google Patents

Abstract

【課題】 一入力多出力化による高効率化を図りながら、低背化の実現、部品点数の削減、構造の簡略化、及びコストの削減を図る。
【解決手段】 脚部が形成された一対のコア部２を備え、これらコア部２が脚部が互いに対向するように突き合わされている。各コア部は、脚部として、一次コイル９が巻回される中脚３と、中脚３の両側に配置され二次コイル１０，１１，１２，１３が巻回される２つの外脚４，５とを有するとともに、中脚３と外脚４，５の間にそれぞれ漏洩磁路を構成する漏洩磁脚６，７を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、漏洩磁路を構成する漏洩磁脚を備えたトランスコアに関するものであり、さらには、これを用いたリーケージトランスに関するものである。

液晶ＴＶインバータ回路方式としては、コレクタ共振型回路方式が一般的であるが、このコレクタ共振型回路は、１次側にも共振回路があり、２次側の共振回路と干渉を起こすため、効率が悪いという欠点がある。また、波形が非対称の場合、冷陰極放電ランプ（ＣＦＬ）の整流作用により流れる直流成分（異常放電の原因）をカットするため、バラストコンデンサを使用する必要があり、コスト増の原因となっている。

近年、液晶ＴＶの大型化等に伴い、効率低下、コストアップの要因となるバラストコンデンサを使用せずに冷陰極放電ランプを安定に点灯させる２次側共振型回路方式が採用されるようになっている。２次側共振型回路（他励共振型回路）は、いわゆるリーケージトランスを使用し、２次側の漏れインダクタンスと寄生容量、あるいは補助的に設けられた共振コンデンサが共振するというものであり、共振点付近でトランス一次側から見た力率が飛躍的に改善されることを利用したものである。２次側共振型回路では、前記バラストコンデンサが不要で、トランスの力率改善（効率改善）が図れるという利点を有する。

ところで、液晶ＴＶの大型化により、多数の冷陰極放電ランプを点灯させる必要が生じており、これに伴い使用するトランスの数が増え、トランスの空間占有率が増大する傾向にある。前記リーケージトランスを使用する場合も例外ではなく、このため、例えば１個の一次コイルに対して２個以上の二次コイルを有する１入力多出力型のリーケージトランスが種々提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。

例えば、特許文献１には、内部コアに、インバータ回路に接続される１つの１次コイルと蛍光灯にそれぞれ独立して接続される少なくとも２つの２次コイルとを巻回し、それぞれのコイル間に漏洩磁路を構成する磁脚を有する外部コアを前記各コイルを囲む如く配置して構成されたリーケージトランスが開示されている。特許文献２には、１つの一次巻線と、複数の二次巻線を設け、それぞれの二次巻線を同じ結合度で一次巻線に電磁結合させたインバータトランスが開示されており、このインバータトランスの各二次巻線をそれぞれ異なる放電灯に接続することが開示されている。なお、特許文献２に記載されるインバータトランスでは、突起が漏洩磁脚の役割を果たし、したがって、この突起を設けた場合には、リーケージトランスとして動作する。

このように、１入力多出力型のリーケージトランスとすれば、冷陰極放電ランプの数とトランスの数を１対１で対応させる必要がなく、トランスの数を減らして空間占有率を削減できるものと考えられる。
特開昭５９−４０５１３号公報 特開２００１−１２６９３７公報

しかしながら、リーケージトランスのより一層の低背化や構造の簡略化等を考えた場合、前記各特許文献記載の発明には、未だ改良すべき点が多い。例えば、特許文献１記載の発明では、内部コアに対して両側から外部コアを突き合わせた構造となっており、コアの数は３つ必要である。コアの数が多いと、それだけ構造が複雑になり、組み立ての手間も要する。また、内部コアに一次コイル、二次コイルの双方を巻回する構造となっているが、例えば二次コイルを４つ設ける場合、一次コイルを挟んで両側に二次コイルを２つずつ配置する構造となり、一次コイルに近い二次コイルと遠い二次コイルとで電磁結合の度合いに差が生じ、均等な出力を取り出すことが難しくなる可能性がある。

一方、特許文献２記載の発明では、実装する基板面から高さ方向にコイルを挟む構造とされているので、トランスの低背化は難しい。また、二次コイルの数の増加に伴って、第２の脚の数を増やす必要があり、実装に必要な面積が拡大したり、コア形状が複雑化する等の問題がある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、一入力多出力化による高効率化を図ることができ、より一層の部品点数の削減や構造の簡略化を図ることが可能で、しかも低背化に有利なトランスコア及びリーケージトランスを提供することを目的とする。さらに本発明は、均等に出力を取り出す上でも有利な構造を有するトランスコア及びリーケージトランスを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のトランスコアは、脚部が形成された一対のコア部を備え、これらコア部が前記脚部が互いに対向するように突き合わされてなるトランスコアであって、前記各コア部は、脚部として、一次コイルが巻回される中脚と、当該中脚の両側に配置され二次コイルが巻回される２つの外脚とを有するとともに、前記中脚と外脚の間にそれぞれ漏洩磁路を構成する漏洩磁脚が設けられていることを特徴とする。また、本発明のリーケージトランスは、前記トランスコアを備え、前記中脚に一次コイルが巻回されるとともに、前記外脚にそれぞれ二次コイルが巻回されていることを特徴とする。

本発明においては、トランスコアは一対の（２つの）コア部によって構成される。したがって、例えば特許文献１記載の発明と比較して、必要なコア数が削減され、構造が簡略化される。

また、本発明のトランスコア、あるいはリーケージトランスは、特許文献２記載の発明にように高さ方向にコイルを挟む構造ではなく、基本的には横置き配置されるものであるので、低背化に有利である。

さらに、本発明においては、外脚の数は二次コイルと１対１で対応させる必要はなく、中脚の両側に２つ配置するだけである。したがって、外脚の数の増加に伴う実装面積の増加や、構造の複雑化も回避される。この場合、それぞれの外脚に複数の二次コイルを配置することになるが、例えば各外脚に２つの二次コイルを配置した場合に、これら二次コイルの一次コイルに対する電磁結合の度合いはほぼ等価なものとすることができ、均等に出力を取り出す上でも有利な構造と言える。

本発明のトランスコア、リーケージトランスでは、その構造上の特徴を利用して、横置き配置した際に上面を覆う形で漏洩磁脚を拡大したり、軟磁性薄板を配置することも可能である。この場合には、前記構成に加えて、漏洩磁脚は、横置き配置された際に前記各コイルの上方部分を覆うように上面側部分が幅広とされていることを特徴とする。あるいは、横置き配置された際の上面側に軟磁性薄板が配置されていることを特徴とする。

漏洩磁脚の上面側部分を幅広とすることで、あるいは上面側に軟磁性薄板を配置することで、一次コイルや二次コイルがシールドされた形になり、磁束の漏洩が低減され、例えば基板に実装した場合に、周囲への漏洩磁束の影響が抑制されることになる。

本発明のトランスコアやリーケージトランスによれば、一入力多出力化による高効率化を図ることができ、低背化の実現、部品点数の削減、構造の簡略化、及びコストの削減を図ることが可能である。また、本発明によれば、外脚の数を二次コイルの数に応じて増やさなくても、各二次コイルからほぼ均等に出力を取り出すように設計することが可能である。

以下、本発明を適用したトランスコア及びリーケージトランスについて、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態のトランスコア及びリーケージトランスは、本発明の基本形とも言うべき構造を有するものである。図１及び図２に、本実施形態のトランスコアの形状及び構造を示す。また、図３及び図４に、このトランスコアに一次コイル、二次コイルを装着したリーケージトランスの構造を示す。

本実施形態のトランスコア１は、脚部を有する一対のコア部２により構成されるものであり、図１に示すように、前記脚部同士を互いに対向させて突き合わせることにより構成される。前記脚部としては、一次コイルを巻回するための中脚３、二次コイルを巻回するための外脚４，５、及び漏洩磁路を構成するための漏洩磁脚６，７を有する。

前記各脚部の配置であるが、中心部に一次コイルを巻回するための中脚３が配置されるとともに、その両側に二次コイルを巻回するための２つの外脚４，５が配置されている。また、中脚３と各外脚４，５の間に、それぞれ漏洩磁脚６，７が配置されている。中脚３と各外脚４，５の間にそれぞれ漏洩磁脚６，７を配置することで、一次コイルと二次コイルの間に漏洩磁脚６，７が配置されることになり、リーケージインダクタンスを容易に制御することが可能になる。

前述の各脚部（中脚３、外脚４，５、及び漏洩磁脚６，７）は、連結部８によって磁気的に結合されており、したがって各コア部２は、Ｅ字状のコアに漏洩磁脚６，７を追加した５本脚のコアとして形成されている。

また、これらコア部２は、脚部（中脚３、外脚４，５、及び漏洩磁脚６，７）同士が向かい合うように突き合わされているが、実際に先端面同士が突き合わされているのは外脚４，５であり、中脚３や漏洩磁脚６，７は、所定の間隔（ギャップ）をもって対向する形になっている。ここで、漏洩磁脚６，７間の前記間隔を調整することでリーケージインダクタンスを制御することができ、例えばこれら漏洩磁脚６，７により十分大きなリーケージインダクタンスを確保するようにすることで、二次コイル側の電圧変動を小さくすることができる。

本実施形態のトランスコア１の各コア部２においては、脚部（中脚３、外脚４，５、及び漏洩磁脚６，７）や連結部８は、いずれもフェライト材料等により形成されており、例えば所定の形状に成形し焼結することにより一体的に形成されている。フェライト材料としては、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等、任意のフェライト材料を使用することが可能であるが、性能向上のためには鉄損が小さく飽和磁束密度が高い軟磁気特性に優れたフェライト材料を用いることが好ましい。

前記中脚３や外脚４，５、さらには漏洩磁脚６，７の断面形状は任意であり、例えば円柱状や、角柱状、多角柱状等、任意の形状とすることが可能である。漏洩磁脚６，７の断面形状については、例えば中脚３や外脚４，５の断面形状に沿った形とすることも可能である。

ただし、中脚３や外脚４，５の断面形状については、装着するコイルに対応して最適な形状がある。例えば、外脚４，５には、ボビンに巻線した二次コイルを装着するが、二次コイルは一次コイルに比べて巻数が非常に多いため、断面形状を円形、あるいは円形に近い形にし、効率的な巻線を可能とするとともに、断面積も比較的小さく抑え、二次コイルを巻線するためのスペースを極力確保するようにすることが好ましい。

これに対して、中脚３に巻回される一次コイルは、巻数が少ないので、中脚３の断面形状は円形でなくてもよく、面積を有効利用するためには、断面形状を矩形状とすることが有利である。この場合、角を有する矩形状であってもよいが、例えば直接一次コイルを巻回する場合に、角部で巻線の絶縁被膜が不用意に剥がれることを防止するために、角を斜めに、あるいは円弧状に面取りした矩形状とするのが好ましい形態である。

前記トランスコア１においては、図３に示すように、各コア部２の中脚３に一次コイル９を巻回したコイルボビン１４を挿入し、各外脚４，５にそれぞれ二次コイル１０，１１，１２，１３を巻回したコイルボビン１５，１６を挿入するとともに、これら一対のコア部２を外脚４，５の先端面同士が接するように突き合わせることにより、図４に示すリーケージトランス２０が構成される。なお、前記一次コイル９や二次コイル１０，１１，１２，１３は、前記の通りそれぞれ絶縁性材料（例えばプラスチック等）により形成されるボビン１４，１５，１６に巻回された状態で中脚３、あるいは外脚４，５に装着されており、各コイル（一次コイル９や二次コイル１０，１１，１２，１３）はボビンのフランジ部１４ａ，１５ａ、１６ａによって巻回長さが規制されている。

本実施形態のリーケージトランス２０では、一次コイル９と各二次コイル１０，１１，１２，１３によって、４つのトランスが構成されることになり、したがって、本実施形態のリーケージトランス２０は、１入力４出力のインバータトランスとして機能する。

前記構成のリーケージトランス２０では、一次コイル９の巻数と各二次コイル１０，１１，１２，１３の巻数の比率は、必要な電圧に応じて適宜設定される。一方、各二次コイル１０，１１，１２，１３の巻数は、各二次コイル１０，１１，１２，１３からの取り出し出力を一定とする場合、同じ巻数とする。

以上の構成を有するリーケージトランス２０は、実装基板の基板面に対して中脚３や外脚４，５、漏洩磁脚６，７の磁路方向がほぼ平行になるように配置され、実装される。すなわち、本実施形態のリーケージトランス２０の実装形態は、いわゆる横置き配置である。したがって、例えばコイルを高さ方向で挟む構造に比べて低背化が可能である。

また、本実施形態のリーケージトランス２０では、トランスコア１が一対のコア部２によって構成されており、コアの数としては２つである。したがって、例えば特許文献１記載のリーケージトランス等に比べて、コア数を削減して構造を簡略化することが可能である。さらに、脚部の数も、例えば外脚については、４つの二次コイル１０，１１，１２，１３に対して２つの外脚４，５を設ければよく、例えば特許文献２記載の発明のように二次コイルの数だけ脚部を形成する必要がないので、この点においても構造を簡略化することができる。

さらにまた、本実施形態のリーケージトランス２０では、４つの二次コイル１０，１１，１２，１３と一次コイル９の磁気的な結合が等価であり、各二次コイル１０，１１，１２，１３から均等に出力を取り出すことが可能である。例えば、特許文献１記載のリーケージトランスでは、仮に４つの二次コイルを配置する場合、Ｉ型コアの中央に一次コイルを配置し、その両側に二次コイルを２つずつ配置することになる。この場合、２つの二次コイルのうち、一次コイルに近い二次コイルと、その外側に配置される二次コイルとで、一次コイルに対する磁気的な結合度が異なってしまう。これに対して、本実施形態のリーケージトランス２０では、例えば図４からも明らかなように、４つの二次コイル１０，１１，１２，１３と一次コイル９との相対的な位置関係が全て同じである。したがって、各二次コイル１０，１１，１２，１３と一次コイル９の磁気的な結合度が等しくなる。

本実施形態のリーケージトランス２０では、中脚３と外脚４，５の間にある漏洩磁脚６，７によって一次巻線（一次コイル９）と二次巻線（二次コイル１０，１１，１２，１３）が分離されている。また、漏洩磁脚６，７により十分大きな漏洩インダクタンスを確保することができるので、２次側の電圧変動を小さくすることができる。したがって、例えば液晶ＴＶインバータ回路に用いた場合、複数の冷陰極放電ランプの放電動作のバラツキを抑制することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態のリーケージトランスは、二次コイルの数をさらに増やした例である。本実施形態のリーケージトランスの構成を図５に示す。なお、トランスコアの構造は、先の第１の実施形態のものと同じであるので、ここではその説明は省略する。

本実施形態のリーケージトランス３０では、１つの一次コイル９に対して、８つの二次コイル２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８が装着されており、したがって１入力８出力のインバータトランスとして機能する。二次コイルは、外脚４，５に４つずつ配置されており、したがって、先の第１の実施形態と同様、４組の二次コイルのペア（二次コイル２１，２２、二次コイル２３，２４、二次コイル２５，２６、及び二次コイル２７，２８）については、一次コイル９との磁気的な結合が等価である。各ペアの二次コイル間においては、一次コイル９に対する磁気的な結合度が若干異なるが、出力にはほとんど影響はなく、したがって８つの二次コイル２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８からほぼ均等に出力を取り出すことが可能である。

（第３の実施形態）
本実施形態は、トランスコアの漏洩磁脚の上面側部分の幅を広げ、コア上面からの磁束の漏洩を低減させた例である。本実施形態のトランスコアの構造を図６及び図７に示す。また、本実施形態のリーケージトランスの構造を図８に示す。

本実施形態のトランスコア４０の基本的な構造は、先の第１の実施形態のものと同様であり、脚部を有する一対のコア部４１により構成される。脚部としては、一次コイルを巻回するための中脚４２、二次コイルを巻回するための外脚４３，４４、及び漏洩磁路を構成するための漏洩磁脚４５，４６を有する。

先の第１の実施形態のトランスコアと相違するのは、前記漏洩磁脚４５，４６の上面側部分の幅を広げ、コア上面からの磁束の漏洩を低減させている点である。この点について説明すると、本実施形態においても、前記漏洩磁脚４５，４６の漏洩磁脚部４５ａ，４６ａは、中脚４２と外脚４３，４４の間に配され、漏洩磁脚としての機能を果たし、漏洩インダクタンスが確保される。

ここで、前記漏洩磁脚４５，４６は、単に前記漏洩磁脚部４５ａ，４６ａを有するだけでなく、その一端側、具体的には、リーケージトランスを横置き配置した際に上面側となる部分が板状に広げられ、シールド部４５ｂ，４６ｂが形成されている。なお、シールド部４５ｂ，４６ｂは、スリット４７によって互いに磁気的に分離されている。

図８は、前記トランスコア４０に一次コイル４７及び二次コイル４８，４９，５０，５１を装着した状態を示すものである。このリーケージトランス６０では、例えば実装基板に実装した場合に、上面が前記漏洩磁脚４５，４６のシールド部４５ｂ，４６ｂによって覆われ、シールドされた形になる。したがって、リーケージトランス６０の一次コイル４７や二次コイル４８，４９，５０，５１からの漏れ磁束がシールドされ、例えばシールドケースに入れたり別途シールド板を設けなくても、周囲の部品等に対する漏れ磁束の影響を効果的に抑えることができる。

（第４の実施形態）
本実施形態は、シールド用の軟磁性薄板を貼り付けた例である。

図９及び図１０に示すように、漏洩磁脚４５，４６にシールド部４５ｂ，４６ｂを形成する代わりに、上面を覆う形でシールド用の軟磁性薄板５２，５３が貼り付けられている。その他の構成は、先の第３の実施形態のトランスコアと同様であるので、同一の部材に同一の符号を付して、その説明は省略する。また、トランスコアの構造が異なるだけで、リーケージトランスの構造も先の第３の実施形態のものと同様である。

これらシールド用の軟磁性薄板５２，５３の機能は、先のシールド部４５ｂ，４６ｂと同様であり、軟磁性薄板５２，５３を設けることで一次コイル４７や二次コイル４８，４９，５０，５１からの漏れ磁束がシールドされ、シールドケースに入れたり別途シールド板を設けなくても、周囲の部品等に対する漏れ磁束の影響が効果的に抑えられる。

第１の実施形態のトランスコアを示す平面図である。 第１の実施形態のトランスコアにおける脚部の配置を示す正面図である。 第１の実施形態のトランスコアへの一次コイル及び二次コイルの装着状態を示す分解斜視図である。 第１の実施形態のリーケージトランスの平面図である。 第２の実施形態のリーケージトランスの平面図である。 第３の実施形態のトランスコアの平面図である。 第３の実施形態のトランスコアにおける脚部の配置を示す正面図である。 第３の実施形態のリーケージトランスの平面図である。 第４の実施形態のトランスコアの平面図である。 第４の実施形態のトランスコアにおける脚部の配置を示す正面図である。

符号の説明

１，４０ トランスコア、２，４１ コア部、３，４２ 中脚、４，５，４３，４４ 外脚、６，７，４５，４６ 漏洩磁脚、４５ｂ，４６ｂ シールド部、８ 連結部、９，４７ 一次コイル、１０，１１，１２，１３，２１,２２,２３，２４，２５，２６，２７，２８，４８，４９，５０，５１ 二次コイル、２０，３０，６０ リーケージトランス、５２，５３ 軟磁性薄板

Claims (10)

1. 脚部が形成された一対のコア部を備え、これらコア部が前記脚部が互いに対向するように突き合わされてなるトランスコアであって、
   前記各コア部は、脚部として、一次コイルが巻回される中脚と、当該中脚の両側に配置され二次コイルが巻回される２つの外脚とを有するとともに、
   前記中脚と外脚の間にそれぞれ漏洩磁路を構成する漏洩磁脚が設けられていることを特徴とするトランスコア。
2. 前記外脚の断面形状が略円形であることを特徴とする請求項１記載のトランスコア。
3. 前記中脚の断面形状が矩形状、または角部が面取りされた矩形状であることを特徴とする請求項１または２記載のトランスコア。
4. 前記脚部が実装される基板の基板面に対して略平行となるように横置き配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のトランスコア。
5. 前記漏洩磁脚は、横置き配置された際に前記各コイルの上方部分を覆うように上面側部分が幅広とされていることを特徴とする請求項４記載のトランスコア。
6. 請求項１から３のいずれか１項記載のトランスコアを備え、
   前記中脚に一次コイルが巻回されるとともに、前記外脚にそれぞれ二次コイルが巻回されていることを特徴とするリーケージトランス。
7. 前記各外脚には、それぞれ複数の二次コイルが巻回されていることを特徴とする請求項６記載のリーケージトランス。
8. 前記トランスコアの脚部が実装される基板の基板面に対して略平行となるように横置き配置されることを特徴とする請求項６または７記載のリーケージトランス。
9. 前記漏洩磁脚は、横置き配置された際に前記各コイルの上方部分を覆うように上面側部分が幅広とされていることを特徴とする請求項８記載のリーケージトランス。
10. 前記横置き配置された際の上面側に軟磁性薄板が配置されていることを特徴とする請求項８記載のリーケージトランス。

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