JP2007142088A - リーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランス - Google Patents

Abstract

【課題】リーケージインダクタンスを簡素な機構で調整可能とし、冷陰極管点灯のための両側駆動型のインバータ回路等に好適に使用可能にする。
【解決手段】少なくとも１次巻線１０と２次巻線２０とが施されたボビン１と、ボビン１の内側空洞部５に移動自在に挿入されたＩ型コア３０と、少なくとも前記巻線の片面を覆うようにボビン１に取り付けられたＥ型コア４０とを有している。Ｉ型コア３０とＥ型コア４０とは相対位置関係が変化するのに伴いリーケージインダクタンスを変化させ得る形状であり、Ｉ型コア３０の一方端を係止する為にボビン１の一方端側にバネ５０を設け、Ｉ型コア３０の他方端から押圧してＩ型コア３０を移動させる偏心円柱部材６０をボビン１の他方端側に設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルバックライト点灯用のインバータ回路等の多灯点灯インバータシステムに適用可能なインバータ用トランスに係り、特に、液晶パネルバックライト用の冷陰極管の両側からインバータ用トランスを介して交流電圧駆動する場合に両側トランスリーケージの調整により両側の電力のバランスを調整できるリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスに関する。

従来より、リーケージインダクタンスが調整できるトランスはあるが、大型トランス向きの構造となっているものが多く、液晶パネルバックライト用のインバータ回路等に使用するインバータ用トランスのような小型のトランスに対しては最近になって検討が始まってきている。

一般に、液晶パネルに用いられている両側駆動のバックライトインバータ回路（例えば下記特許文献１参照）において、冷陰極管の両側に印加される電力のバランスを取ることが重要であることから、同じリーケージインダクタンスを有するインバータ用トランスを冷陰極管の両側に用いることが要求されている。しかしながら、インバータ用トランスに対してリーケージインダクタンスを実用的な機構で調整可能としたものは現状では実用化されておらず、この為、インバータ用トランスの選別（リーケージインダクタンスが所望範囲内かどうかの選別）が行われており、多くのコストがかかっている。
特開２００４−２４１１３６号公報

図１３は従来のインバータ用トランスの１例であり、絶縁樹脂等のボビン７０に１次巻線８１、２次巻線８２を巻回し、フェライト等の磁気コアである一対のＥ型コア８５をボビン７０の内側空洞部７１に挿入固定した構造である。この場合、相互に突き合わされる一対のＥ型コア８５の両側脚８６よりもリーケージ脚８７の方が短く、リーケージ脚８７間に磁気ギャップが形成されており、これにより所要のリーケージインダクタンスを確保している。但し、リーケージインダクタンスを可変調整する機能は無い。

なお、インバータ用トランスのリーケージインダクタンスを調整する機構を提案したものとしては、下記特許文献２がある。
特開２００５−９３４６６号公報

特許文献２のリーケージインダクタンスを調整する機構では、構造が複雑化し、調整機構の実用性が低いきらいがある。

大型液晶パネルに適用する場合は多数の冷陰極管を並列接続することから、両側駆動のバックライトインバータ回路においては、冷陰極管の両側のインバータ用トランスのリーケージインダクタンスのバラツキにより、両側の電力バランスが崩れることが考えられる。つまり、インバータ用トランスのリーケージインダクタンスのバラツキのため、インバータ回路の共振周波数がずれ、両側回路の電力バランスが大きく崩れ、冷陰極管の寿命に影響を及ぼしている。また、ＬＣＣなど保護回路にも大きく影響をあたえ、誤動作する可能性もある。

本発明の目的とするところは、リーケージインダクタンスを簡素な機構で調整可能であり、冷陰極管点灯のための両側駆動型のインバータ回路等に好適に使用できるリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスを提供することにある。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本発明に係るリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスは、少なくとも１次巻線と２次巻線とが施されたボビンと、該ボビンの内側空洞部に移動自在に挿入された第１の磁気コアと、少なくとも前記巻線の片面を覆うように前記ボビンに取り付けられた第２の磁気コアとを有するものであって、
前記第１及び第２の磁気コアは相対位置関係が変化するのに伴いリーケージインダクタンスを変化させ得る形状であり、
前記第１の磁気コアの一方端を係止する為に前記ボビンの一方端側に弾性部材を設け、前記第１の磁気コアの他方端から押圧して前記第１の磁気コアを移動させる調整手段を前記ボビンの他方端側に設けたことを特徴としている。

前記リーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスにおいて、前記調整手段は、前記ボビンに対し回転調整自在に設けられた偏心円柱部材であるとよい。

前記リーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスにおいて、前記弾性部材は前記第１の磁気コアの一方端を前記調整手段に向けて押圧する板状バネであるとよい。

前記リーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスにおいて、前記第２の磁気コアにおける前記第１の磁気コアと対向する一方端側脚の先端面面積が他方端側より大きく、前記第１の磁気コアの位置変化により前記第２の磁気コアの一方端側脚と前記第１の磁気コアとの対向面積が変化する構成であってもよい。あるいは、前記第２の磁気コアは、前記１次巻線と２次巻線との間に位置して、前記リーケージインダクタンスを調整する為のリーケージ脚を有し、前記第１の磁気コアは、前記リーケージ脚に磁気ギャップを介して対向する部分に、斜面溝又は段差溝が形成されたものであってもよい。

本発明に係るリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスによれば、リーケージインダクタンスを簡素で実用的な機構で調整可能であり、インバータ回路に組み込み後のリーケージインダクタンス調整も可能である。このため、冷陰極管点灯のための両側駆動型のインバータ回路に使用した場合、インバータ用トランスや回路素子などを選別することなく、リーケージインダクタンスを調整することによって冷陰極管両側の電力バランスをとることができる。

また、従来、両側インバータ用トランスの電力バランスをとるため、インバータ用トランスのリーケージインダクタンスを測定してランク分けし選別しており、それにより不良品が大量に出て製造コストがかかっているが、本発明によれば、リーケージインダクタンスを調整して所望リーケージインダクタンス値に設定可能であるから不良品を激減させることが可能となり、製造コストの大幅な低減が期待できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、リーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスの実施の形態を図面に従って説明する。

図１乃至図８は本発明に係るリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスの実施の形態を示す。これらの図において、絶縁樹脂製ボビン１は端部鍔部２，３間に中間鍔部４を有し、また略角柱状の内側空洞部５を有している。端部鍔部２，３にはそれぞれ端子台６，７が一体に形成されており、端子台６，７には１次側リード端子８及び２次側リード端子９がそれぞれ固定されている。

端部鍔部２と中間鍔部４間には１次巻線１０が、端部鍔部３と中間鍔部４間には２次巻線２０がそれぞれ巻回され、１次巻線１０の巻線端は１次側リード端子８に接続されている。また、２次巻線２０の巻線端は２次側リード端子９に接続されている。

第１の磁気コアとしてはフェライト等のＩ型コア（平板状コア）３０を用い、第２の磁気コアとしてはフェライト等のＥ型コア４０（ここでは、中央脚の両側に側脚を有するものを総称してＥ型コアと称する）を用いる。これらのＩ型コア３０とＥ型コア４０の組は、図９乃至図１２で後述するように相対位置関係が変化するのに伴い１次及び２次巻線１０，２０間のリーケージインダクタンスを変化させ得る形状である。

Ｉ型コア３０はボビン１の内側空洞部５内に摺動自在に挿入されており、図７のように、ボビン１の一方の端子台７に固定された弾性部材としての板状バネ５０にＩ型コア３０の一方端（一方の端面）が接して押される（係止される）ようになっている。この板状バネ５０は例えば弾性金属片を折り曲げ形成したものである。また、図８のように、他方の端子台６にはリーケージインダクタンス調整手段としての偏心円柱部材６０が回転調整自在に設けられており、偏心円柱部材６０の側面にＩ型コア３０の他方端（他方の端面）が当接している。偏心円柱部材６０の上面には例えば六角レンチ等の調整工具で回転調整可能な調整用凹部６２が形成されている。この調整用凹部はマイナスドライバー用の溝、あるいはプラスドライバー用の溝であっても差し支えない。

図８に示すように、偏心円柱部材６０の底面から突出している挿入軸部６１は偏心位置にあり、その挿入軸部６１は端子台６の上面に形成された取付穴６５に嵌合している。この場合、偏心円柱部材６０が回転調整位置を保持できるように、挿入軸部６１及び取付穴６５の一方又は両方にローレット加工等を施して、両者間の摩擦を大きくする。従って偏心円柱部材６０の調整用凹部６２を利用して回転調整することで、Ｉ型コア３０のボビン１に対する位置を変化させ得る。なお、図示は省略するが、挿入軸部６１が取付穴６５から抜けて落ちてしまわないような構造を付加することがいっそう好ましい。

例えば、図９（Ａ）,（Ｂ）に示すように、第１の磁気コアであるＩ型コア３０に対向配置される第２の磁気コアとしてのＥ型コア４０は、両側脚４１，４２及びリーケージ脚（中央脚）４３を有し、さらに両側脚４１，４２を含んだ枠状の凸部４４を有している。

図１のように、前記ボビン１の厚肉の中間鍔部４の上面には取付溝１５が形成されており、この取付溝１５に対して、図５の一部断面に示すように、Ｅ型コア４０のリーケージ脚４３が嵌合する（必要に応じて接着剤を併用する）ことで、Ｅ型コア４０は少なくとも１次及び２次巻線１０，２０の片面を覆うようにボビン１に対して位置決め固定される。この結果、リーケージ脚４３の先端面とＩ型コア３０の上面（対向面）との間にはボビン１が介在して所要の磁気ギャップが形成される。また、Ｅ型コア４０の両側脚４１，４２の先端面はＩ型コア３０の上面に接するか微小間隙で対向している。

図９（Ａ）,（Ｂ）はインバータ用トランスのリーケージインダクタンス（Ｉ型コア３０とＥ型コア４０からなる磁気回路に１次及び２次巻線１０，２０を設けたことによるリーケージインダクタンス）を変化させ得る磁気コア形状の１例であり、Ｉ型コア３０はＥ型コア４０に対向する上面が平坦な一般的な板状であるが、Ｅ型コア４０の一方端側脚４１の先端面面積が他方端側より大きく設定されている。

この場合、図９（Ａ）のＩ型コア３０がＥ型コア４０の一方端の側脚４１の約半分に対向した状態から矢印の方向にＩ型コア３０を移動させて側脚４１先端面の全面積に対向する状態に変化させて行けば、リーケージインダクタンスは１次及び２次巻線１０，２０の自己インダクタンスの関数であり、Ｉ型コア３０の移動により磁気回路の状態が変化し、１次及び２次巻線１０，２０の自己インダクタンスが増加方向に変化するから、リーケージインダクタンスを可変調整できることになる。

図１０は図９の磁気コア形状を採用した場合の、Ｉ型コア３０の移動距離とリーケージインダクタンスとの関係を示す。横軸の移動距離は相対値であり、図９（Ａ）の状態を０、Ｉ型コア３０が側脚４１先端面の全面積に対向した状態を１としている。Ｉ型コア３０の移動距離に略比例してリーケージインダクタンスが変化していることがわかる。

従って、図３及び図５の偏心円柱部材６０の状態で、Ｉ型コア３０のボビン１への挿入量が最小となり、この状態から偏心円柱部材６０の調整用凹部６２に調整用工具を差し込んで回転することによって、図４及び図６のようにＩ型コア３０の挿入量が最大となるまでＩ型コア３０の挿入量を可変調整でき、ひいてはリーケージインダクタンスを調整できる。

この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。

(1) ボビン１に取り付けられた偏心円柱部材６０を回転調整することで、ボビン１に固定のＥ型コア４０に対向しているＩ型コア３０を移動させることができる。この結果、図９の磁気コア構造の場合、ボビン１に巻かれた１次及び２次巻線１０，２０の自己インダクタンスを変化させて、リーケージインダクタンスを可変調整できる。

(2) Ｉ型コア３０を移動させる機構は、ボビン１の内側空洞部５に対して摺動自在なＩ型コア３０の一方端を弾性部材としての板状バネ５０で偏心円柱部材６０の方向に弾性力で付勢し、他方端を偏心円柱部材６０の側面で規制する構造で、板状バネ５０及び偏心円柱部材６０は共にボビン１に設ければよく、簡素で部品点数の少ない機構である。

(3) 偏心円柱部材６０の調整用凹部６２に調整工具を差し込んで回転調整すればよく、リーケージインダクタンスの調整が容易であり、インバータ回路に組み込み後に調整作業を行うことも可能である。

(4) 以上のようにインバータ用トランスのリーケージインダクタンスを容易に調整可能とすることで、例えば、液晶バックライト用冷陰極管点灯のための両側駆動型のインバータ回路に使用した場合、インバータ用トランスや回路素子などを選別することなく、インバータ用トランスのリーケージインダクタンスを調整することによって冷陰極管両側の電力バランスをとることができる。インバータ用トランスの選別が不要となる結果、不良品を激減させることが可能となり、製造コストの大幅な低減が期待できる。

図１１（Ａ）,（Ｂ）は上記実施の形態で使用可能なリーケージインダクタンスを変化させ得る磁気コア形状の他の例であり、Ｅ型コア４０は、１次巻線と２次巻線との間に位置して、リーケージインダクタンスを調整する為のリーケージ脚４３の両側の側脚４１，４２の先端面面積が等しい形状であるが、Ｉ型コア３０の上面（対向面）のリーケージ脚４３に対向する部分に傾斜溝３１が形成されている。この傾斜溝３１は溝底面が傾斜面で形成されているものである。

この場合、図１１（Ａ）の実線状態よりもＩ型コア３０が左側にずれた仮想線の状態から矢印の方向にＩ型コア３０を移動させて、図１１（Ａ）実線のリーケージ脚４３の正面に傾斜面３１が対向する状態に変化させて行けば、リーケージ脚４３と傾斜溝３１を含むＩ型コア３０の対向面間の磁気ギャップは増加方向に変化する。リーケージインダクタンスはリーケージ脚４３と傾斜溝３１を含むＩ型コア３０の対向面間の磁気ギャップ状態により変化するから、リーケージインダクタンスを可変調整できることになる。

図１２（Ａ）,（Ｂ）は上記実施の形態で使用可能なリーケージインダクタンスを変化させ得る磁気コア形状の他の例であり、Ｅ型コア４０はリーケージ脚４３の両側の側脚４１，４２の先端面面積が等しい形状であるが、Ｉ型コア３０の上面（対向面）のリーケージ脚４３に対向する部分に段差溝３２が形成されている。この段差溝３２は溝底面が階段状の段差面で形成されているものである。

この場合、図１２（Ａ）の実線状態よりもＩ型コア３０が左側にずれた仮想線の状態から矢印の方向にＩ型コア３０を移動させて、図１２（Ａ）実線のリーケージ脚４３の正面に段差溝３２が対向する状態に変化させて行けば、リーケージ脚４３と段差溝３２を含むＩ型コア３０の対向面間の磁気ギャップは増加方向に変化する。リーケージインダクタンスはリーケージ脚４３と段差溝３２を含む磁気ギャップ状態により変化するから、リーケージインダクタンスを可変調整できることになる。

なお、ボビンに１次、２次巻線以外の巻線がさらに付加されている場合であっても本発明は適用可能である。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明に係るリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランスの実施の形態を示す分解斜視図である。 同斜視図である。 前記実施の形態であって、ボビンに対するＩ型コアの挿入量が最小状態の平面図である。 同じくボビンに対するＩ型コアの挿入量が最大状態の平面図である。 前記実施の形態であって、ボビンに対するＩ型コアの挿入量が最小状態の正面図である。 同じくボビンに対するＩ型コアの挿入量が最大状態の正面図である。 前記実施の形態における板状バネの配置部分の拡大平面図である。 前記実施の形態における偏心円柱部材の配置部分の拡大平面図である。 前記実施の形態におけるインバータ用トランスのリーケージインダクタンスを変化させ得る磁気コア形状（Ｉ型コア及びＥ型コア）の１例であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は底面図である。 図９の磁気コア形状を用いたときのリーケージインダクタンスの変動特性を示すグラフである。 前記実施の形態におけるインバータ用トランスのリーケージインダクタンスを変化させ得る磁気コア形状（Ｉ型コア及びＥ型コア）の他の例であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）はＩ型コアの平面図である。 前記実施の形態におけるインバータ用トランスのリーケージインダクタンスを変化させ得る磁気コア形状（Ｉ型コア及びＥ型コア）の他の例であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）はＩ型コアの平面図である。 従来のインバータ用トランスの１例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１，７０ ボビン
２，３ 端部鍔部
４ 中間鍔部
５ 内側空洞部
６，７ 端子台
８，９ リード端子
１０，８１ １次巻線
２０，８２ ２次巻線
３０ Ｉ型コア
３１ 斜面溝
３２ 段差溝
４０，８５ Ｅ型コア
４１，４２，８６ 側脚
４３，８７ リーケージ脚
５０ 板状バネ
６０ 偏心円柱部材
６１ 挿入軸部
６２ 調整用凹部
６５ 取付穴

Claims (5)

1. 少なくとも１次巻線と２次巻線とが施されたボビンと、該ボビンの内側空洞部に移動自在に挿入された第１の磁気コアと、少なくとも前記巻線の片面を覆うように前記ボビンに取り付けられた第２の磁気コアとを有するインバータ用トランスであって、
   前記第１及び第２の磁気コアは相対位置関係が変化するのに伴いリーケージインダクタンスを変化させ得る形状であり、
   前記第１の磁気コアの一方端を係止する為に前記ボビンの一方端側に弾性部材を設け、前記第１の磁気コアの他方端から押圧して前記第１の磁気コアを移動させる調整手段を前記ボビンの他方端側に設けたことを特徴とするリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランス。
2. 前記調整手段は、前記ボビンに対し回転調整自在に設けられた偏心円柱部材である請求項１記載のリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランス。
3. 前記弾性部材は前記第１の磁気コアの一方端を前記調整手段に向けて押圧する板状バネである請求項１又は２記載のリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランス。
4. 前記第２の磁気コアにおける前記第１の磁気コアと対向する一方端側脚の先端面面積が他方端側より大きく、前記第１の磁気コアの位置変化により前記第２の磁気コアの一方端側脚と前記第１の磁気コアとの対向面積が変化する請求項１，２又は３記載のリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランス。
5. 前記第２の磁気コアは、前記１次巻線と２次巻線との間に位置して、前記リーケージインダクタンスを調整する為のリーケージ脚を有し、前記第１の磁気コアは、前記リーケージ脚に磁気ギャップを介して対向する部分に、斜面溝又は段差溝が形成されたものである請求項１，２又は３記載のリーケージインダクタンス可変調整インバータ用トランス。

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