JP2007335841A - バランストランス - Google Patents

Abstract

【課題】各々のトランス部で発生した磁束が磁気干渉を起こし難く、かつ構成部品数が少なく小型化、低コスト化を図ることが可能なバランストランスを得る。
【解決手段】第１コア５１の一部と第２コア５２の一部とにより構成された第１の小ループ路９Ａには、第１のトランス部４Ａの２つの巻線２Ａ，３Ａが配置され、第１コア５１の他の一部と第２コア５２の他の一部とにより構成された第２の小ループ路９Ｂには、第２のトランス部４Ｂの２つの巻線２Ｂ，３Ｂが配置される。第１のトランス部４Ａで発生する磁束は第１の小ループ路９Ａに沿って巡回し、第２のトランス部４Ｂで発生する磁束は第２の小ループ路９Ｂに沿って第１の磁束とは逆向きに巡回するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の放電灯を並列駆動させる回路において、複数の放電灯に分流される電流を均衡させるために用いられるバランストランスに関し、特にノートパソコン、液晶テレビ等に使用される各種表示パネルのバックライト用の冷陰極放電ランプ（ＣＣＦＬ）を並列駆動させるＤＣ／ＡＣインバータ回路での使用に好適なバランストランスに関する。

従来、ＣＣＦＬの並列駆動回路としては、例えば下記特許文献１〜３に記載されたものが知られている。

また、下記特許文献４には、この種のＣＣＦＬの並列駆動回路、特に下記特許文献１に記載された並列駆動回路に適用し得るバランストランスとして、同軸に配された１次巻線と２次巻線とを備えてなるトランス部を複数配置するものが提案されている。

国際公開第２００５／０３８８２８号公報 米国特許第６７８１３２５号公報 特開２００３−３１３８３号公報 特開２００６−１２７８１号公報

上記特許文献４に記載されたバランストランスは、その具体的態様において大きく３つのタイプに分類される。第１のタイプは、複数のトランス部を直列的に配設するとともに、各トランスの巻線内を連通するループ状の共通コアを配するものであり（特許文献４の図１１、１２、１４参照）、第２のタイプは、複数のトランス部を並列的に配設するとともに、各トランスの巻線内にそれぞれ挿通される複数の脚部を備えた共通コアを配するものである（同文献図１３参照）。また、第３のタイプは、並設した複数のトランス部毎に個別のコアを配置するものである（同文献図１５参照）。

しかしながら、上記第１および第２のタイプのものは、各々のトランス部で発生した磁束毎の磁路が互いに隔てられていないため磁気干渉を生じやすく、各ＣＣＦＬへの電流を均衡させる作用の精度が低下する虞がある。

一方、上記第３のタイプのものは、トランス部毎に別個のコアを設けることにより、各磁路が互いに隔てられているが、トランス部毎にコアを必要とするので個々のトランス部の小型化を図ることが難しくなるとともに、各トランス部の構成部品数が多くなることにより製造コストが嵩むという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、各々のトランス部で発生した磁束が磁気干渉を起こし難く、かつ構成部品数が少なく小型化、低コスト化を図ることが可能なバランストランスを提供することを目的とする。

本発明に係るバランストランスは、複数の放電灯を駆動するための回路に配されるバランストランスであって、
第１の１次巻線および第１の２次巻線を有してなる第１のトランス部と、
第２の１次巻線および第２の２次巻線を有してなる第２のトランス部と、
ループ状の外枠部および該外枠部の内部を短絡する短絡部により構成された磁性体コアと、を備え、
前記外枠部の一部と前記短絡部とにより構成された第１の小ループ路には、全巻線のうちの前記第１のトランス部の２つの巻線のみが配置され、前記外枠部の他の一部と前記短絡部とにより構成された第２の小ループ路には、全巻線のうちの前記第２のトランス部の２つの巻線のみが配置されており、
前記第１のトランス部で発生する第１の磁束は前記第１の小ループ路に沿って巡回し、前記第２のトランス部で発生する第２の磁束は前記第２の小ループ路に沿って前記第１の磁束とは逆向きに巡回するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明のバランストランスにおいて、前記４つの巻線が略同軸に配置されており、前記磁性体コアは、前記４つの巻線の各内部に連通される棒状の第１コアと、該第１コアと連結される第２コアとが組み合わされてなるものとすることが好ましい。

また、前記第１の２次巻線および前記第２の２次巻線は、それぞれ複数の巻回セクションに分割して巻回されており、前記複数の巻回セクションそれぞれの幅は、前記第１の１次巻線および前記第２の１次巻線の各巻回領域の幅よりも大となるように設定されていることが好ましい。

また、前記全巻線が巻回されるボビンには、前記第１の１次巻線と前記第２の１次巻線が接続される１次側端子と、前記第１の２次巻線と前記第２の２次巻線が接続される２次側端子とが、該ボビンの互いに異なる側面にそれぞれ配置されていることが好ましい。

また、前記第１のトランス部における前記第１の１次巻線と前記第１の２次巻線との間、および前記第２のトランス部における前記第２の１次巻線と前記第２の２次巻線との間には耐圧壁部がそれぞれ配置され、該耐圧壁部には溝部が設けられていることが好ましい。

また、前記第１のトランス部と前記第２のトランス部とは連結部を介して互いに連結されており、該連結部には前記磁性体コアの一部を露出させる開口部が設けられていることが好ましい。

また、前記短絡部が２つ設けられており、前記第１の小ループ路と前記第２の小ループ路とがそれぞれ別の短絡部を通るように構成されていることが好ましい。

また、前記ボビンの一方の側面には、前記磁性体コアを位置決めするための壁部が設けられていることが好ましい。

本発明のバランストランスによれば、第１のトランス部で発生する第１の磁束が、磁性体コアの一部分で構成される第１の小ループ路に沿って巡回し、第２のトランス部で発生する第２の磁束が、磁性体コアの他の一部分で構成される第２の小ループ路に沿って第１の磁束とは逆向きに巡回するように構成されていることにより、第１の磁束の磁路と第２の磁束の磁路とを互いに隔てることが可能となり、これにより２つの磁束による磁気干渉を防止することができるので、トランス部毎に別個のコアを設けた場合と同様に、各放電灯への電流の均衡精度を向上させることが可能となる。

また、磁性体コアを、ループ状の外枠部と短絡部とからなる構成としたことにより、第１および第２の２つのトランス部に対して、共通の磁性体コアを用いることが可能となるので、トランス部毎に別個のコアが設けられる従来技術のものに比べて構成部品数を少なくすることができ、これにより小型化、低コスト化を図ることが可能となる。

以下、本発明に係るバランストランスの実施形態について、添付した各図面を参照しつつ詳細に説明する。図１〜図４は本発明に係るバランストランスの実施形態を示している。なお、各図に示す３次元直交座標系は、図面間の向きの対応関係を示すものであり、以下の説明では、該３次元直交座標系のＸ軸の方向を前後（矢線の向きが前）、Ｙ軸の方向を左右（矢線の向きが右）、Ｚ軸の方向を上下（矢線の向きが上）と称することがある。

まず、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態に係るバランストランスの構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るバランストランスの全体構成を示す平面図、図２は図１に示すボビンの正面側からの斜視図、図３は図１に示す磁性体コアの分解図である。

本実施形態のバランストランス１は、例えば、ノートパソコン、液晶テレビ等に使用される各種表示パネルのバックライト用の冷陰極放電ランプ（ＣＣＦＬ）を放電、点灯させるＤＣ／ＡＣインバータ回路において、複数のＣＣＦＬに分流される電流を均衡させるために使用されるものであり、図１に示すように、第１の１次巻線２Ａおよび第１の２次巻線３Ａを有してなる第１のトランス部４Ａと、第２の１次巻線２Ｂおよび第２の２次巻線３Ｂを有してなる第２のトランス部４Ｂと、磁性体コア５とを備えてなる。

上記４つの巻線２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂは、プラスチック樹脂等の絶縁性材料で形成されたボビン６に巻回されている。このボビン６は、図２に示すように、上記第１のトランス部４Ａが配される第１の巻軸部６１Ａと、上記第２のトランス部４Ｂが配される第２の巻軸部６１Ｂと、該第１および第２の巻軸部６１Ａ，６１Ｂの間に配される連結部６２とが互いに一体に形成されてなる。上記第１および第２の巻軸部６１Ａ，６１Ｂには、左右方向（図中Ｙ方向）に延びるコア挿通孔６３がそれぞれ形成されており、上記連結部６２には、コア挿通孔６３内に挿通された上記磁性体コア５（詳しくは、後述の第１コア５１）の一部を露出させる開口部６２ａが形成されている。

なお、上記開口部６２ａは、後述する第１のコア５１と第２のコア５２の中脚部５２ｄ，５２ｅ，５２ｆとの接合を行うためのものである。このような開口部６２ａを設けることにより、第１のトランス部４Ａおよび第２のトランス部４Ｂから第２のコア５２の中脚部５２ｄ，５２ｅ，５２ｆまでの間の沿面距離が長くなり、絶縁性を十分に確保することが可能となる。

より詳細には上記第１の巻軸部６１Ａは、上記第１の１次巻線２Ａが巻回される第１の１次側巻回部６５Ａと、上記第１の２次巻線３Ａが巻回される第１の２次側巻回部６６Ａと、これら第１の１次側巻回部６５Ａおよび第１の２次側巻回部６６Ａの間に配された第１の耐圧壁部６７Ａとからなる。上記第１の２次側巻回部６６Ａは、エンド鍔６８と２つの仕切鍔６９とにより３つの巻回セクションに分割されており、各巻回セクションに、上記第１の２次巻線３Ａが略３分の１ずつ巻回されるように構成されている。さらに、上記各仕切り鍔６９には、上記第１の２次巻線３Ａを隣接する巻回セクションに渡すための切欠部６９ａが形成されている。

また、上記第１の２次側巻回部６６Ａの各巻回セクションの幅（図中Ｙ方向の長さ）Ｗ_２は、上記第１の１次側巻回部６５Ａの巻回領域の幅Ｗ_１よりも大となるように形成されている。これにより、上記第１の１次側巻回部６５Ａに巻回される第１の１次巻線２Ａの巻回数（例えば１０Ｔ程度）に対し、上記第１の２次側巻回部６６Ａに巻回される第１の２次巻線３Ａの巻回数を大幅に多くする（例えば巻回セクション毎に３００Ｔ程度で、計９００Ｔ程度）ことが可能となっている。第１の１次巻線２Ａと第１の２次巻線３Ａとの巻回数に差を持たせることにより、第１の１次巻線２Ａの両端間の電位差を低く抑えることが可能となる。

しかし、このように巻回数に差を持たせた場合には、第１の１次巻線２Ａと第１の２次巻線３Ａとの間の電位差が大きくなるので、これらの間の耐圧確保には十分配慮する必要がある。本実施形態では、上記第１の耐圧壁部６７Ａの幅（図中Ｙ方向の長さ）を十分確保するとともに、その周面に溝部６７ａを形成することによって、第１の１次側巻回部６５Ａと第１の２次側巻回部６６Ａとの間の沿面距離を長くするようにしており、これにより十分な耐圧を得られるように構成されている。

一方、上記第２の巻軸部６１Ｂは、上記第２の１次巻線２Ｂが巻回される第２の１次側巻回部６５Ｂと、上記第２の２次巻線３Ｂが巻回される第２の２次側巻回部６６Ｂと、これら第２の１次側巻回部６５Ｂと第２の２次側巻回部６６Ｂとの間に配された第２の耐圧壁部６７Ｂとからなる。これら第２の１次側巻回部６５Ｂ、第２の２次側巻回部６６Ｂ、および第２の耐圧壁部６７Ｂの構成は、上述した第１の巻軸部６１Ａにおける第１の１次側巻回部６５Ａ、第１の２次側巻回部６６Ａ、および第１の耐圧壁部６７Ａの構成と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

また、ボビン６には、５つの端子台７１〜７５が一体に形成されている。図１に示すように、端子台７３には前方（図中下方）に突出する２つの１次側端子７が保持されており、端子台７２，７４には前方に突出する１次側端子７と後方（図中上方）に突出する２次側端子８が各１つずつ保持されており、端子台７１，７５には、後方に突出する２次側端子８が１つずつ保持されている。上記第１の２次巻線３Ａの各端部は、端子台７１，７２の各２次側端子８の絡げ部８ａに接続され、上記第２の２次巻線３Ｂの各端部は、端子台７４，７５の各２次側端子８の絡げ部８ａに接続されるように構成されている。また、上記第１の１次巻線２Ａの各端部および上記第２の１次巻線２Ｂの各端部は、端子台７２〜７４のいずれかの１次側端子７に接続されるように構成されている。

このように１次側端子７と２次側端子８とを、ボビン６の互いに異なる側面、特に望ましくは互いに対向する側面に配置することにより、１次巻線２Ａ，２Ｂと２次巻線３Ａ，３Ｂとの絶縁性を十分に確保することが可能となる。また、基板上での部品配置、配線の引き回しも簡略化することが可能となる。なお、各２次側端子８のうち、特に２次巻線３Ａ，３Ｂの高圧側と接続されるものを、１次側端子７が配置される側面とは互いに異なる側面に配置すればよく、低圧側と接続されるものについては、必ずしもそのようにする必要はない。

また、図２に示すように上記端子台７１の上面には、その左縁部に沿って延びる壁部７１ａが設けられており、上記端子台７２〜７４には、その前縁部に沿って延びる壁部７２ａ〜７４ａがそれぞれ設けられている。
このように壁部７１ａ，７２ａ〜７４ａを設けることにより、コアの位置決めが可能となるので、コアの配置ズレによる特性のばらつきを抑制することが可能となる。

一方、図３に示すように上記磁性体コア５は、例えば、軟磁性材料のフェライト（その他に、パーマロイ、センダスト、鉄カルボニル等の材料や、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）によりそれぞれ形成された第１コア５１および第２コア５２が互いに組み合わされて構成されている。

棒状に形成された上記第１コア５１は、図２に示す上記第２の２次側巻軸部６１Ｂの右端側より上記コア挿通孔６３内に挿通され、その左端部が上記端子台７１の壁部７１ａに当接した状態で、上記ボビン６内に保持されるように構成されている（図１参照）。

これに対し上記第２コア５２は、図３に示すように、上記第１コア５１と平行に延びる基部５２ａと、該基部５２ａの両端部において上記第１コア５１に向けてそれぞれ突出する外脚部５２ｂ，５２ｃと、基部５２ａの中央部において上記第１コア５１に向けてそれぞれ突出する中脚部５２ｄ，５２ｅとが互いに一体に形成されてなる。この第２コア５２は、図１に示すように、上記２つの外脚部５２ｂ，５２ｃが上記第１コア５１の左端側および右端側において該第１コア５１の前面にそれぞれ当接するように、上記２つの中脚部５２ｄ，５２ｅが上記第１のトランス部４Ａと上記第２のトランス部４Ｂとの間において該第１コア５１の前面に当接するように配置される。

なお、本実施形態においては、第２コア５２の基部５２ａおよび２つの外脚部５２ｂ，５２ｃと第１コア５１とによりループ状の外枠部が構成されており、第２コア５２の２つの中脚部５２ｄ，５２ｅにより該外枠部の内部を短絡する短絡部が構成されている。

また、図１に示すように配置された第１コア５１の略左半分と、第２コア５２の基部５２ａの略左半分、左側の外脚部５２ｂおよび左側の中脚部５２ｄとにより、第１の小ループ路９Ａが構成され、第１コア５１の略右半分と、第２コア５２の基部５２ａの略右半分、右側の外脚部５２ｃおよび右側の中脚部５２ｅとにより、第２の小ループ路９Ｂが構成されている。

図１に示すように、上記第１の小ループ路９Ａには、上記４つの巻線２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂのうち上記第１のトランス部４Ａの２つの巻線２Ａ，３Ａのみが配置され、上記第２の小ループ路９Ｂには、上記４つの巻線２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂのうち上記第２のトランス部４Ｂの２つの巻線２Ｂ，３Ｂのみが配置されている。そして、第１のトランス部４Ａで発生する第１の磁束は第１の小ループ路９Ａに沿って巡回し、第２のトランス部４Ｂで発生する第２の磁束は第２の小ループ路９Ｂに沿って上記第１の磁束とは逆向きに巡回するように構成されている。

これにより、本実施形態のインバータトランス１においては、第１のトランス部４Ａで発生する第１の磁束による磁路と、第２のトランス部４Ｂで発生する第２による磁束の磁路とを互いに隔てることが可能となっている。したがって、２つの磁束による磁気干渉を防止することができ、各ＣＣＦＬへの電流の均衡精度を向上させることが可能となっている。

なお、上記第２コア５２は、短絡部を構成する２つの中脚部５２ｄ，５２ｅを備えているが、図４に示す変形例の第２コア５２Ａのように、短絡部を１つの中脚部５２ｆにより構成するようにしてもよい。この場合、中脚部５２ｆにおいて第１の小ループ路９Ａと第２の小ループ路９Ｂとが共通する。磁束はなるべく短い磁路を通ろうとする性質を持っているが、２つの小ループ路９Ａ，９Ｂが共通する中脚部５２ｆにおいて、わずかに磁気干渉が生じることとなる。しかし、回路上での特性面に大きな支障はなく、また、一方でコア形状が簡易になることから製造コストを低減し得るという利点がある。

また、上記４つの巻線２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂは略同軸に配置されているが、これらの配設位置は、上記第１の小ループ路９Ａ上に上記第１のトランス部４Ａの２つの巻線２Ａ，３Ａのみが配置され、上記第２の小ループ路９Ｂに上記第２のトランス部４Ｂの２つの巻線２Ｂ，３Ｂのみが配置されるようにすれば、適宜変更することが可能である。例えば、第１のトランス部４Ａにおいて第１の１次巻線２Ａを第１コア５１側に配置し、第１の２次巻線３Ａを第２コア５２側に配置したり、これらを第２コア５２の外脚部５２ｂや中脚部５２ｄの位置に配置したりすることも可能である（第２のトランス部４Ｂにおいても同様の配置が可能）。

また、端子の配置に関しても実施形態のものから適宜変更することが可能である。

また、上記実施形態では、第１のトランス部４Ａと第２のトランス部４Ｂとの２つのトランス部を備えた態様を示しているが、トランス部の数は２つに限定されるものではなく、第３のトランス部、第４のトランス部等適宜増やすことが可能である。

一実施形態に係るバランストランスの全体構成を示す平面図 図１に示すボビンの正面側からの斜視図 図１に示す磁性体コアの分解図 第２コアの変形例を示す図

符号の説明

１ バランストランス
２Ａ 第１の１次巻線
２Ｂ 第２の１次巻線
３Ａ 第１の２次巻線
３Ｂ 第２の２次巻線
４Ａ 第１のトランス部
４Ｂ 第２のトランス部
５ 磁性体コア
６ ボビン
７ １次側端子
８ ２次側端子
８ａ 絡げ部
９Ａ 第１の小ループ路
９Ｂ 第２の小ループ路
５１ 第１コア
５２ 第２コア
５２ａ 基部
５２ｂ，５２ｃ 外脚部
５２ｄ〜５２ｆ 中脚部
６１Ａ 第１の巻軸部
６１Ｂ 第２の巻軸部
６２ 連結部
６２ａ 開口部
６３ コア挿通孔
６５Ａ 第１の１次側巻回部
６５Ｂ 第２の１次側巻回部
６６Ａ 第１の２次側巻回部
６６Ｂ 第２の２次側巻回部
６７Ａ 第１の耐圧壁部
６７Ｂ 第２の耐圧壁部
６７ａ 溝部
６８ エンド鍔
６９ 仕切鍔
６９ａ 切欠部
Ｗ_１，Ｗ_２ 巻回セクションの幅

Claims (8)

1. 複数の放電灯を駆動するための回路に配されるバランストランスであって、
   第１の１次巻線および第１の２次巻線を有してなる第１のトランス部と、
   第２の１次巻線および第２の２次巻線を有してなる第２のトランス部と、
   ループ状の外枠部および該外枠部の内部を短絡する短絡部により構成された磁性体コアと、を備え、
   前記外枠部の一部と前記短絡部とにより構成された第１の小ループ路には、全巻線のうちの前記第１のトランス部の２つの巻線のみが配置され、前記外枠部の他の一部と前記短絡部とにより構成された第２の小ループ路には、全巻線のうちの前記第２のトランス部の２つの巻線のみが配置されており、
   前記第１のトランス部で発生する第１の磁束は前記第１の小ループ路に沿って巡回し、前記第２のトランス部で発生する第２の磁束は前記第２の小ループ路に沿って前記第１の磁束とは逆向きに巡回するように構成されている、ことを特徴とするバランストランス。
2. 前記４つの巻線が略同軸に配置されており、
   前記磁性体コアは、前記４つの巻線の各内部に連通される棒状の第１コアと、該第１コアと連結される第２コアとが組み合わされてなるものである、ことを特徴とする請求項１記載のバランストランス。
3. 前記第１の２次巻線および前記第２の２次巻線は、それぞれ複数の巻回セクションに分割して巻回されており、
   前記複数の巻回セクションそれぞれの幅は、前記第１の１次巻線および前記第２の１次巻線の各巻回領域の幅よりも大となるように設定されている、ことを特徴とする請求項１または２記載のバランストランス。
4. 前記全巻線が巻回されるボビンには、前記第１の１次巻線と前記第２の１次巻線が接続される１次側端子と、前記第１の２次巻線と前記第２の２次巻線が接続される２次側端子とが、該ボビンの互いに異なる側面にそれぞれ配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のバランストランス。
5. 前記第１のトランス部における前記第１の１次巻線と前記第１の２次巻線との間、および前記第２のトランス部における前記第２の１次巻線と前記第２の２次巻線との間には耐圧壁部がそれぞれ配置され、該耐圧壁部には溝部が設けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のバランストランス。
6. 前記第１のトランス部と前記第２のトランス部とは連結部を介して互いに連結されており、該連結部には前記磁性体コアの一部を露出させる開口部が設けられている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のバランストランス。
7. 前記短絡部が２つ設けられており、前記第１の小ループ路と前記第２の小ループ路とがそれぞれ別の短絡部を通るように構成されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のバランストランス。
8. 前記ボビンの一方の側面には、前記磁性体コアを位置決めするための壁部が設けられている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のバランストランス。
   

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