JP2007173359A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造によって、１次コイルおよび２次コイル間に充分な沿面距離を確保することができ、よって小型薄肉化の要請にも容易に対応することができるトランスを提供する。
【解決手段】導線がコイル状に巻回される第１の巻線部３の軸線方向一端側に導線の端部が接続される端子４ａが設けられた端子装着部４が形成されるとともに、第１の巻線部３の軸線方向他端側に筒状の収納部５が形成された第１のボビン１と、導線がコイル状に巻回される第２の巻線部１０の軸線方向一端側に導線の端部が接続される端子１１ａを備えた端子装着部１１が形成されるとともに、第２の巻線部１０を収納部５に挿入して第１のボビン１と一体化された第２のボビン８と、第１および第２のボビンの内部に軸線方向に挿通された磁性材からなる第１のコア６とを備えてなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷陰極管点灯用のインバータトランス等の２次コイルから高電圧を出力するものに用いて好適なトランスに関するものである。

一般に、トランスにおいては、１次コイルと２次コイルとの間に所定の沿面距離を確保することにより、相互間の絶縁性を担保することが要求されている。
そこで、例えば下記特許文献１においては、中心部に磁性材が挿入され、外周部に軸線方向に順次１次コイルと２次コイルとが中鍔を間に介して巻回されたボビンを、上記２次コイル部分のみを囲繞する絶縁壁が底部に立設されたケース内に収納することにより、上記１次コイルと２次コイルとの絶縁距離（沿面距離）を確保したトランスが提案されている。

しかしながら、上記従来のトランスにおいては、ケースの底面およびこれに立設された上記絶縁壁によって、２次コイルを下方と両側方との３方から囲繞することはできるものの、絶縁壁の上端部間においては開放空間となって２次コイルが露出しているために、２次コイルの上面と１次コイルとの間においては所望の沿面距離を確保することができないという問題点がある。

他方、下記特許文献２においては、内側空間にコア部材が挿入されるとともに外周に２次コイルが巻回された無底筒状の内側巻枠を、外周に１次コイルが巻回された無底筒状の外側巻枠の内部空間に挿入し、かつ上記両巻枠の両端部に、１次コイルおよび２次コイル間の沿面距離を延長するための絶縁用巻枠ケースを設けたトランスが開示されている。

そして、同文献によれば、絶縁用巻枠ケースによって１次コイルおよび２次コイル間の沿面距離を延長することができるため、生産コストを低減しつつ、両導線間、およびに両導線およびコア部材間の絶縁耐圧性を向上させることができるとされている。

ところが、上記構成からなる従来のトランスにあっては、巻枠の両端部に、それぞれ絶縁用巻枠ケースを設ける必要があるために、部品点数が増加するという問題点がある。また、高電圧を出力する２次コイルが、外側巻枠内に収納されているために、当該２次コイルからの発熱が内部に滞るおそれがあり、このため上記絶縁用巻枠ケースに放熱孔を穿設する等の対応が必要になるという問題点もある。

さらに、これら特許文献１、２に見られるトランスにあっては、いずれも構造が複雑化するとともに、厚さ寸法も大きくなるという問題点がある。
一方、近年この種のトランスが組み込まれる電子機器類においては、一層の小型化が進んでおり、特にＬＣＤのバックライトとなる冷陰極管の点灯用インバータトランスに対しては、その小型薄肉化の要請が強いために、これらの構成を適用することは現実的でない。
特開平９−３０２４３８号公報 特開２０００−１２３４５号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡易な構造によって、１次コイルおよび２次コイル間に充分な沿面距離を確保することができ、よって小型薄肉化の要請にも容易に対応することができるトランスを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明に係るトランスは、電気絶縁性を有する材料からなり、導線がコイル状に巻回される第１の巻線部の軸線方向一端側に上記導線の端部が接続される端子が設けられた端子装着部が形成されるとともに、上記第１の巻線部の軸線方向他端側に筒状の収納部が形成された第１のボビンと、電気絶縁性を有する材料からなり、導線がコイル状に巻回される第２の巻線部の軸線方向一端側に、上記導線の端部が接続される端子が設けられた端子装着部が形成されるとともに、上記第２の巻線部を上記収納部に挿入して上記第１のボビンと一体化された第２のボビンと、上記第１および第２のボビンの内部に上記軸線方向に挿通される磁性材からなる第１のコアとを備えてなることを特徴とするものである。
なお、以下の請求項も含めて、本発明において、巻線部の軸線方向とは、当該巻線部に巻回されるコイルの中心軸線の方向を指すものである。

ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記第１の巻線部に巻回された上記導線により１次コイルが構成されるとともに、上記第２の巻線部に巻回された上記導線により２次コイルが構成されていることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載発明において、複数組の上記第２のボビンが、上記軸線方向と直交する方向に並列的に配置されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記第１および第２のボビンの外周には、磁性材からなるロ字状またはコ字状の第２のコアが配設され、かつ当該第２のコアの上記軸線方向に対向する辺部が各々上記第１のコアの端部と磁気的に接続されることにより、閉磁回路が形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、２次コイルが巻回された２組の上記第２の巻線部が、上記軸線方向と直交する方向に並列的に配置され、上記第１のボビンに上記２組の第２の巻線部が収納される収納部が形成されるとともに上記第１の巻線部に共通の上記導線が巻回されることにより１次コイルが構成され、磁性材からなる２つのコ字状の第２のコアが、各々の中央辺部を上記第１および第２のボビンの外周側に沿わせて配置され、かつ上記軸線方向に対向する屈曲辺部が各々上記第１のコアの端部と磁気的に接続されることにより、各組の上記第１および第２のボビンにおいて上記第１および第２のコアによる閉磁回路が形成されているとともに、隣接する上記第２のコアの上記屈曲辺部間に隙間が形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、ボビンを第１のボビンと第２のボビンとに分割し、第２のボビンの第２の巻線部を第１のボビンに形成した筒状の収納部内に挿入することにより両者を一体化させているので、第１の巻線部に巻回されたコイルと第２の巻線部に巻回されたコイルとが、当該コイルの軸線方向に沿って順次配置されるとともに、第２の巻線部に巻回されたコイルが電気絶縁性を有する上記収納部によって覆われた状態になる。

この結果、両コイル間の沿面距離は、上記収納部を設けずに配設する場合と比較して、少なくとも当該収納部側面の上記軸線方向の長さ寸法分、長くなるために、簡易な構造によって、１次コイルおよび２次コイル間に充分な沿面距離を確保することができる。かかる観点から、上記収納部は、その軸線方向の長さ寸法が、第２の巻線部に巻回された導線が全て内部に収まる寸法以上であることが好ましい。

ここで、上記第１のボビンおよび第２のボビンのいずれか一方の巻線部に１次コイルを巻回し、他方の巻線部に２次コイルを巻回すれば、ひとまず上記効果を得ることが可能であるが、特に請求項２に記載の発明のように、第１のボビンの第１の巻線部に１次コイルを巻回し、第２のボビンの第２の巻線部に２次コイルを巻回するようにすれば、例えば冷陰極管点灯用のインバータトランスに適用した場合のように、１０００Ｖ〜２０００Ｖといった高電圧の出力が要求されるとともに、導線の線径が極細になる２次コイルを上記第１のボビンの収納部内に納めることにより、上記沿面距離の確保することができるとともに、同時に上記２次コイルを上記収納部によって保護して、外力による導線の破断を確実に防止することができる。

さらに、請求項１または２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、２組以上の上記第２のボビンを、上記コイルの軸線方向と直交する方向に並列的に配置することにより２以上の出力を得て、同時に２以上の冷陰極管を点灯するインバータトランス等にも適用することができる。

この際に、請求項４に記載の発明のように、ロ字状またはコ字状の第２のコアを第１および第２のボビンの外周に配置し、上記第２のコアの上記軸線方向に対向する辺部を各々上記第１のコアの端部と磁気的に接続して閉磁回路を形成するようにすれば、全体の厚さ寸法を増加させることなく容易に安定的な磁気特性および出力電圧を確保することができる。

ところで、本発明に係るトランスを、上述したような２本の冷陰極管点灯用のインバータトランスとして用いる場合には、高電圧を出力する２次コイルと励磁コイルとなる１次コイルとの間の絶縁性を確保することに加えて、２つの２次コイルから均一な出力を得ること、２つの高い出力電圧を差動で動作させた場合に、安全な絶縁を確保できること、および周囲に様々な電子部品が近接配置されることから外部への漏れ磁束の影響を低減し得ることなどが要求される。

この点、請求項５に記載の発明によれば、隣接する２組の第２の巻線部に２次コイルを巻回し、これらが収納される第１のボビンにおける第１の巻線部に、共通の導線を巻回することにより励磁コイルとなる１次コイルを１つにするとともに、２つの第１のコアおよびコ字状の第２のコアによって各組に独立した閉磁回路を形成しているために、各々の上記閉磁回路における磁束を均一にすることができる。
加えて、各組に独立した閉磁回路を形成した結果、両者に電気的な結合な無いために、２組の２次コイルからの高電圧出力を差動によって取り出す場合にも、安定的な出力と安全な絶縁とを確保することができる。

また、一般に、ボビン内に収納したＩ型の第１のコアと、当該ボビンの外周に配置したコ字状の第２のコアによって方形の閉磁回路を形成した場合には、第２のコア側から第１のコアが位置するボビン側に向けて磁束の漏れが大きくなる。
そこで、本発明においては、各々の第２のコアの中央辺部を、上記第１および第２のボビンの外周に沿わせて配置している。この結果、上記磁束の漏れが相互に隣接する第２のボビン側に向くために、これらが相殺されることにより、外部への漏れ磁束の影響を低減することができる。

（第１の実施形態）
図１〜図５は、本発明に係るトランスをＬＣＤのバックライトとなる冷陰極管の点灯用インバータトランスに適用した第１の実施形態を示すもので、このインバータトランスにおいては、ボビンが第１のボビン１と第２のボビン８とに分割されている。
この第１のボビン１は、図２および図３に示すように、１次コイル２を形成するための導線が巻回された角筒状の第１の巻線部３と、この第１の巻線部３の軸線方向一端側に配置されて１次コイル２の導線の端部が接続される端子４ａが植設された端子装着部４と、第１の巻線部３の軸線方向他端側に配置された有底角筒状の収納部５とが、電気絶縁性を有する合成樹脂によって一体成形されたものである。

ここで、第１の巻線部３内には、フェライトコアからなるＩ型の第１のコア６が挿通される孔部３ａが形成されており、この孔部３ａは収納部５の底部に開口されている。また、端子装着部４には、孔部３ａと連続するとともに端子装着部４の端部に開口する溝部７が形成されている。なお、この溝部７は、その深さが第１のコア６の厚さ寸法の１／２弱となる寸法に形成されている。

他方、第２のボビン８は、２次コイル９を形成するための導線が巻回された角筒状の第２の巻線部１０と、この第２の巻線部１０の軸線方向一端側に配置されて２次コイル９の導線の端部が接続される端子１１ａが植設された端子装着部１１とが、同様に電気絶縁性を有する合成樹脂によって一体成形されたものである。

この第２の巻線部１０は、断面形状が第１の巻線部３とほぼ同寸法に形成されており、内部には上記孔部３ａと連通してＩ型の第１のコア６が挿通される孔部が形成されている。また、外周部には、高圧の２次コイルにおける沿面放電を防止するための複数の仕切り板１２が軸線方向に等間隔をおいて一体に形成されるとともに、端部には鍔部１３が形成されている。他方、端子装着部１１には、上記孔部と連続する溝部１４が形成されており、この溝部１４は、端子装着部１１の端部に開口することなく係止壁１４ａによって閉じられた凹状に形成されている。

そして、この第２のボビン８は、２次コイル９が巻回された第２の巻線部１０が、第１のボビン１の有底角筒状の収納部５に挿入されて、鍔部１３が収納部５の底部に当接されることにより、第１のボビン１と一体化されている。これにより、このトランスにおけるボビンが構成されている。ここで、収納部５の軸線方向の長さ寸法は、２次コイル９の全長が当該収納部５内に収まる長さに設定されている。

このようにして一体化された第１および第２のボビン１、８内の孔部３ａに、上記Ｉ型の第１のコア６が挿入されている。この第１のコア６は、第１および第２のボビン１、８の孔部３ａ内に緩く挿入可能となる長方形板状に形成されており、第１のボビン１の端子装着部４に形成された溝部７側から孔部３ａ内に挿入され、その先端部が第２のボビン８内の孔部を介して端子装着部１１に形成された溝部１４の係止壁１４ａに当接することにより位置決めされている。

また、第１および第２のボビン１、８の外周には、フェライトコアからなる第２のコア１５が設けられている。この第２のコア１５は、中央に方形の開口部１５ａが形成されたロ字状の枠部材であり、軸線方向に対向する辺部１５ｂが、端子装着部４、１１の溝部７、１４から露出する第１のコア６の端部上面に位置する長さ寸法に形成されるとともに、開口部１５ａ内に位置する１次コア２および収納部１０を、辺部１５ｂ、１５ｃによって僅かの隙間を介して囲繞する寸法に形成されている。

そして、第２のコア１５は、辺部１５ｂを第１のボビン１の端子装着部４に溝部７と直交する方向に形成された浅底の溝部４ｂに係合させることにより位置決めされるとともに、両辺部１５ｂの下面形成された凹部１５ｄ内において第１のコア６の両端部が磁気的に接続されている。これにより、第１および第２のコア６、１５によって閉磁回路が形成されている。なお、上記凹部１５ｄ内において、これら第１のコア６と第２のコア１５との間に図示されないスペーサを介装することにより、このトランスにおけるインダクタンス係数を調整することもできる。

また、図５および図６は、本第１の実施形態の変形例を示すものであり、このトランスにおいては、上記第２のコア１５に代えて、第２のコア１６が設けられている。
この第２のコア１６は、上記第２のコア１５における一方の辺部１５ｃが取り除かれたもので、これにより中央辺部１６ｂの両端に９０℃屈曲された屈曲辺部１６ｃが形成されたコ字状に形成されている。

そして、この第２のコア１６においても、辺部１６ｂを第１のボビン１の端子装着部４に形成された浅底の溝部４ｂに係合させることにより位置決めされるとともに、両辺部１６ｂの下面形成された段部１６ｄ内において第１のコア６の両端部が磁気的に接続されることにより、第１および第２のコア６、１６によって閉磁回路が形成されている。

（第２の実施形態）
図７〜図９は、本発明に係るトランスをＬＣＤのバックライトとなる２本の冷陰極管の点灯用インバータトランスに適用した第２の実施形態を示すもので、図１〜図６に示したものと共通する構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
このインバータトランスにおいては、上記第１のボビン１とほぼ等しい厚さ寸法を有するとともに、約２倍の幅寸法を有する第１のボビン２０が用いられている。

この第１のボビン２０は、図８に示すように、１次コイル２を形成するための導線が巻回された第１の巻線部２１が形成され、この第１の巻線部２１における上記１次コイル２の軸線方向一端側に、当該１次コイル２の導線の端部が接続される端子２２ａが植設された端子装着部２２が形成されるとともに、第１の巻線部２１の上記軸線方向他端側に収納部２３が形成されている。なお、この第１のボビン２０も、電気絶縁性を有する合成樹脂によって一体成形されたものである。

そして、この第１のボビン２０においては、収納部２３の幅方向に、２次コイル９が巻回された２組の上記第２のボビン８の第２の巻線部１０を各々独立的に収納するための、２つの収納部２３ａが隔壁２３ｂを間に介して形成されている。そして、第１のボビン２０の第１の巻線部２１内には、それぞれ幅方向に２本の孔部２１ａが、当該巻線部２１を上記軸線方向に貫通して各収納部２３ａの底部に開口するように穿設されている。

また、端子装着部２２には、各々の孔部２１ａと連続するとともに端子装着部２２の端部に開口する共通の溝部２４が形成されている。なお、この溝部２４も、同様に深さが第１のコア６の厚さ寸法の１／２弱となる寸法に形成されている。

そして、２組の第２のボビン８が、それぞれの２次コイル９が巻回された第２の巻線部１０が、第１のボビン２０の各収納部２３ａに挿入されて鍔部１３が収納部２３ａの底部に当接されることにより、並列的に配置された状態で第１のボビン２０に一体化されている。これにより、第１の巻線部２１に巻回された１次コイル２が、２組の２次コイル９に対する共通の励磁コイルとして機能するボビンが構成されている。ちなみに、収納部２３ａについても、その軸線方向の長さ寸法が、２次コイル９の全長を収納可能な長さに設定されている。

さらに、一体化された第１および第２のボビン２０、８の２本の孔部２１ａには、それぞれ上記Ｉ型の第１のコア６が挿入されている。なお、これらの第１のコア６も、同様に第１のボビン２０の端子装着部２２に形成された溝部２４側から孔部２１ａ内に挿入され、その先端部が第２のボビン８内の孔部を介して端子装着部１１に形成された溝部１４の係止壁１４ａに当接することにより位置決めされている。

他方、第１および第２のボビン２０、８の外周には、図６に示したものと同様のフェライトコアからなる２個のコ字状の第２のコア１６が設けられている。
ここで、これらの第２のコア１６は、各々の中央辺部１６ｂを第１および第２のボビン２０、８の外周側に沿わせ、辺部１６ｂを第１のボビン２０の端子装着部２２に形成された浅底の溝部２２ｂに係合させることにより位置決めされるとともに、両辺部１６ｂの下面形成された段部１６ｄ内において第１のコア６の両端部と磁気的に接続されている。

また、これら２個の第２のコア１６は、対向する屈曲辺部１６ｃ間に隙間が形成するように配置されている。これにより、第１のボビン２０と一方の第２のボビン８および第１のボビン２０と他方の第２のボビン８には、それぞれ第１および第２のコア６、１６による独立した閉磁回路が形成されている。

以上のように、第１および第２の実施形態に示したインバータトランスによれば、ボビンを、１次コイル２が巻回された第１のボビン１、２０と２次コイルが巻回された第２のボビン８とに分割し、第１のボビン１、２０に形成した筒状の収納部５、２３ａ内に第２のボビン８の２次コイル９を挿入して両者を一体化させているので、１次コイル２と２次コイル９とが、順次当該コイルの軸線方向に沿って配置されるとともに、２次コイル９が電気絶縁性を有する収納部５、２３によって覆われた状態になる。

したがって、両コイル２、９間の沿面距離は、収納部を設けずに配設する場合と比較して、少なくとも収納部５、２３の軸線方向の長さ寸法分、長くなるために、簡易な構造によって、１次コイル２および２次コイル９間に充分な沿面距離を確保することができる。
しかも、上記収納部５、２３ａ内に、１０００Ｖ〜２０００Ｖといった高電圧の出力が要求されるとともに線径が極細の２次コイル９を納めているために、当該２次コイル９を収納部５、２３によって保護することにより、外力による導線の破断も確実に防止することができる。

また、ロ字状またはコ字状の第２のコア１５、１６を、第１および第２のボビン１、２０、８の外周に配置しているために、全体の厚さ寸法を増加させることなく安定的な磁気特性および出力電圧を確保することができる。

これらに加えて、特に第２の実施形態に示したインバータトランスにおいては、隣接する２組の第２のボビン８に２次コイル９を巻回し、これらが収納される第１のボビン２０における第１の巻線部２１に、共通の励磁コイルとなる１次コイル２を巻回するとともに、２組の第１のコア６およびコ字状の第２のコア１６によって各組に独立した閉磁回路を形成しているために、各々の上記閉磁回路における磁束を均一にすることができ、かつ２組の２次コイル９からの高電圧出力を差動によって取り出す場合にも、安定的な出力と安全な絶縁とを確保することができる。

さらに、各々の第２のコア１６の中央辺部１６ｂを、第１および第２のボビン２０、８の外周に沿わせて配置している結果、磁束の漏れが相互に隣接する第２のボビン８側に向くために、これらが相殺されることにより、外部への漏れ磁束の影響を低減することができ、よって周囲に近接配置される電子部品に対する漏れ磁束の影響を低減させることもできる。

本発明の第１の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 図１の第１のボビンの形状を示す図で、（ａ）は背面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。 図１の第１および第２のボビンおよび第１のコアの組み立て状態を示す分解図である。 図１の第２のコアを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１の変形例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図５の第２のコアを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図７の第１のボビンの形状を示す図で、（ａ）は背面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。 図８の組み立て状態を示す分解図である。

符号の説明

１、２０ 第１のボビン
２ １次コイル
３、２１ 第１の巻線部
４、１１、２２ 端子装着部
４ａ、１１ａ、２２ａ 端子
５、２３、２３ａ 収納部
６ 第１のコア
８ 第２のボビン
９ ２次コイル
１０ 第２の巻線部
１５、１６ 第２のコア
１５ｂ、１５ｃ 辺部
１６ｂ 中央辺部
１６ｃ 屈曲辺部

Claims (5)

1. 電気絶縁性を有する材料からなり、導線がコイル状に巻回される第１の巻線部の軸線方向一端側に、上記導線の端部が接続される端子が設けられた端子装着部が形成されるとともに、上記第１の巻線部の軸線方向他端側に筒状の収納部が形成された第１のボビンと、
   電気絶縁性を有する材料からなり、導線がコイル状に巻回される第２の巻線部の軸線方向一端側に、上記導線の端部が接続される端子が設けられた端子装着部が形成されるとともに、上記第２の巻線部を上記収納部に挿入して上記第１のボビンと一体化された第２のボビンと、
   上記第１および第２のボビンの内部に上記軸線方向に挿通される磁性材からなる第１のコアと、
   を備えてなることを特徴とするトランス。
2. 上記第１の巻線部に巻回された上記導線により１次コイルが構成されるとともに、上記第２の巻線部に巻回された上記導線により２次コイルが構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 複数組の上記第２の巻線部が、上記軸線方向と直交する方向に並列的に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
4. 上記第１および第２のボビンの外周には、磁性材からなるロ字状またはコ字状の第２のコアが配設され、かつ当該第２のコアの上記軸線方向に対向する辺部が各々上記第１のコアの端部と磁気的に接続されることにより、閉磁回路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトランス。
5. ２次コイルが巻回された２組の上記第２の巻線部が、上記軸線方向と直交する方向に並列的に配置され、上記第１のボビンに上記２組の第２の巻線部が収納される収納部が形成されるとともに上記第１の巻線部に共通の上記導線が巻回されることにより１次コイルが構成され、
   磁性材からなる２つのコ字状の第２のコアが、各々の中央辺部を上記第１および第２のボビンの外周側に沿わせて配置され、かつ上記軸線方向に対向する屈曲辺部が各々上記第１のコアの端部と磁気的に接続されることにより、各組の上記第１および第２のボビンにおいて上記第１および第２のコアによる閉磁回路が形成されているとともに、隣接する上記第２のコアの上記屈曲辺部間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。

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