JP2008072114A - 相互インダクタンスの調整方法及びその方法により調整されたトランス - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合った巻線間の相互インダクタンスを効率的に調整して巻線に流れる電流を均一に安定化させる方法を提供すること。
【解決手段】（Ａ）メインコアに一次巻線同士及び二次巻線同士を隣り合わせて巻回する段階と、（Ｂ）メインコアの断面積より小さい断面積のサブコアを用意する段階と、（Ｃ）サブコアを、メインコアに近接して隣り合わせて巻回される一次巻線同士及び二次巻線同士の間に配置する段階と、（Ｄ）隣り合わせて巻回された一次巻線同士及び二次巻線同士の間の相互インダクタンスを構成する主磁束のみを分裂させ、且つ複数の二次巻線の自己共振周波数が低くなり過ぎないように、サブコア及びメインコア間の相対的位置を調整して、一次巻線同士及び二次巻線同士の相互インダクタンスを減少させる段階とを含み、メインコアに、隣り合った関係に巻回される一次巻線同士及び二次巻線同士の間の相互インダクタンスを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、相互インダクタンスの調整方法に関し、特に、トランスのメインコアに巻回している隣り合った巻線間の相互インダクタンスを増減する方法に関する。

多くの液晶表示装置において、冷陰極蛍光管（Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL）が主たる光源として用いられる。冷陰極蛍光管は高電圧で駆動するものであり、点灯にはインバータ回路が用いられる。従来、昇圧素子として１つのインバータトランスによって１つの放電管を点灯させる点灯回路が用いられている。液晶ディスプレイのような大きな面光源には多数の放電管が使用されているが、それらを点灯させる際には、従来は昇圧トランス毎に１つの放電管を点灯させるトランスと駆動回路などを本数に比例して使用していたため、インバータ回路は煩雑なものとなっていた。近年、液晶ディスプレイ用のバックライトはさらに大型化が進み、それに伴い１つのバックライトにさらに多くの放電管を用いるようになったが、近年は面光源用のインバータ回路の昇圧トランスの数を減らして多数の放電管を同時に点灯するような多灯点灯回路に変ってきたために、小型で大電力の出力が可能な昇圧トランスが求められていた。

図１３は、従来の多灯点灯用の昇圧トランスの一例を示す斜視図である。このトランス３００は２つのＥの字形コア３１、３１とＩの字形コア３２とを組み合わせて構成されている。一次巻線３０１と二次巻線３０２とを巻回したボビン３０の中空穴にＩの字形コア３２を挿入し、ボビン３０の軸方向の両端側に、それぞれＥの字形コア３１、３１を対向して取り付けている。図１４は、この昇圧トランスを用いた回路図である。二次巻線３０２、３０２にはそれぞれの一端に放電管が接続され、他端が接地されており、一次巻線３０１に電圧を印加すると、磁束が発生し、二次巻線３０２、３０２に高電圧を発生させて放電管を点灯させる。一次巻線３０１及び二次巻線３０２間の結合係数Ｋが高い場合、図１４は図１５の等価回路で表される。図１６は、図１５の回路における放電管の電流の流れ方を説明する回路図である。図示したように、出力電流Ｉは放電管に分流する負荷電流Ｉ１とＩ２との和である。放電管の負性抵抗特性の存在により相互インダクタンスで結合された一方の二次巻線に多くの電流が流れ、そちら側の放電管の電流が多くなると放電管の電圧が低下し、相互インダクタンスで結合された他方の放電管の電圧まで低下させてしまうので、相互インダクタンスにより結合された二次巻線３０２及び二次巻線３０２の個々の放電管を流れる管電流にアンバランスをきたしてしまう。そのため、複数の放電管の電流が不均一になり、複数の放電管を均等に点灯させることができなくなることがある。

図１７は、従来の他のトランスの一例を示す断面図である。このトランス４００は、上下に並列接続された一次巻線４０１と二次巻線４０２とを巻回したボビン４０の中空穴に２つのＵの字形コア４１、４１を対向してそれぞれの脚を挿入して磁気的に結合させた構成をしている。図１８は、この昇圧トランスを用いた回路図である。二次巻線４０２、４０２それぞれの両端に放電管を接続し、一次巻線４０１に電圧を印加すると、磁束が発生し、二次巻線４０２、４０２に高電圧を発生させて放電管を点灯させる。この際、一次巻線４０１及び二次巻線４０２間の結合係数Ｋが高い場合、図１８は、やはり、図１９ないし図２０の等価回路で表される。図２０は、図１９の回路における放電管の電流の流れ方を説明する回路図である。このトランス４００においては、実質的に放電管を一つの巻線に並列に接続したものと同じ作用を有することになり、前記従来例と同様に一方の放電管の電流が増えると他方の放電管の電流が減るという現象が生じ、個々の放電管の電流にアンバランスを来たすため、複数の放電管の電流が不均一になり、複数の放電管を均等に点灯させることができない。

以上の従来技術によれば、複数の二次巻線同士の結合係数Ｋが高いと、二次巻線の出力は並列接続と等価またはそれに近い状態になり、二次巻線に流れる電流は互いに等しくならないように変化するシーソー現象を起こして等しくならない。一方、この構造のまま結合係数Ｋを下げると、一次巻線と二次巻線との結合係数も低くなり、二次巻線の漏れインダクタンスが増えるために、一次巻線側から見た力率を高くすることができない。このことは、一次巻線の銅損を増やしてトランスの変換効率を低下させることを意味し、また、トランスが出力できる電力も大きくできないことを意味する。

図２１は従来の他のトランスの一例を示す斜視図である。このトランス５００は、センターコア５１とサイドコア５２、５２とが個々に独立して組み合わされたコアを用い、センターコア５１に一次巻線５０１を巻回し、二次巻線５０２及び二次巻線５０２の出力電圧の位相差が１８０度になるように、サイドコア５２、５２に二次巻線５０２、５０２を巻回して構成されている。このトランス５００の結合係数はあまり良いとは言えず、また、二次巻線５０２、５０２の出力側に共振回路が組み込まれている場合、共振回路の共振周波数がずれると、二次巻線５０２、５０２に流れる電流も等しくならないという問題がある。また、二次巻線５０２、５０２のそれぞれが一次巻線５０１によって発生された磁束を受けるのであるが、それぞれの二次巻線５０２、５０２は巻数が多く自己共振周波数がインバータ回路の駆動周波数に近いことから、二次巻線は分布定数状の遅延回路を形成し、互いに逆向きに走る進行波Ｐ_１とＰ_２とが衝突して、誘導磁束が相殺されてしまうため、昇圧比を高くできないという問題もある。上記問題を避けるために、二次巻線５０２、５０２の相対的に反射する磁束の影響を受けないように、二次巻線５０２の自己共振周波数を高くしなければならない。二次巻線５０２の自己共振周波数を高めるには、セクション巻きの分割数を増やさなければならず、それによって今度は結合係数を下げてしまう問題が生じる。

図２２は、従来の他のトランスの一例を示す斜視図である。このトランス６００は、両側に配置された腹部両端より２つの脚部を伸長した２つのコの字形コア６１、６１と中央に配置されたＩの字形コア６２とをそなえ、コの字形コア６１、６１のそれぞれの２つの脚部を対応するボビンに挿入し、相対する一方の２つのボビンに一次巻線６０１、６０１が巻回され、相対する他方の２つのボビンに二次巻線６０２、６０２が巻回されている。このトランス６００の構成によれば、２つの二次巻線６０２、６０２がそれぞれ閉路状をし、上記形態の二次巻線同士が結合してしまう問題を防止することができるが、Ｉの字形コア６２の断面積とコの字形コア６１、６１の腹部の断面積とはほぼ同じであり、また、この図では詳細に記されていないがコア６２の断面積は実際にはコの字形コアの断面積の２倍である必要があり、さらにこの構成では、コア断面積を調整して結合係数Ｋを高めることができず、また漏れインダクタンスを小さくして出力を大きくすることができないし、進行波の衝突による悪影響を排除することもできない。

図２３は、従来の他のトランスの一例を示す平面図である。このトランス７００は、コの字形コア７１とＩの字形コア７２とによって閉路状に形成され、Ｉの字形コア７２が挿入されたボビン７０に一次巻線と二次巻線とが隣り合わせて、かつ近接して併置されているために、二次巻線が一次巻線に対して密結合・疎結合構成になる一次巻線７０１、二次巻線７０２を巻回して構成されている。二次巻線７０２の一次巻線７０１に近い一端側（密結合端）にある進行波の大きさは、二次巻線７０２の一次巻線７０１に遠い他端側（疎結合端）にある進行波の大きさより大きく、進行波の衝突による悪影響を受け難いため、二次巻線７０２の巻き数を調整して望ましい結合状態を得ることができる。このトランス７００においては、二次巻線７０２側の共振回路のＱ値を高くし、二次巻線７０２と放電管（図示せず）との間の寄生容量や補助容量の間に共振を起こさせることによって一次巻線側の励磁電流を減らすことができ、その結果、一次巻線７０１の巻き数を減らすことができ、銅損を減らすことができる。よって、小型化でき、且つ効率が高いインバータ回路を構成することができる。しかし、この従来例の構造では一次巻線と二次巻線との距離が物理的に離れているために、二次巻線上に、一次巻線に対して密結合になる部分及び疎結合になる部分を形成することが難しかった。

また、液晶テレビ用面光源のように多数の放電管を点灯させる場合、二次巻線側の共振回路のＱ値をむやみに高くすると、各昇圧トランスの二次巻線側の共振周波数は少なからず違ってしまい、各放電管の管電流が等しくならないという問題を起こすことがある。そのために二次側共振回路のＱ値を低くして力率が悪い状態で妥協し、効率を悪化させて対処しなければならなくなる。従って、現在の多くの昇圧トランスは低いＱ値に設定されており、効率を犠牲にしている。
特開２００５−２２３１２５号公報

本発明は、上記の問題点を解消しようとするものであり、隣り合った巻線の間の相互インダクタンスを効果的に調整し、誘導巻線に流れる電流を均一にして安定化させ、かつ、出力を増大できるとともに変換効率を高くすることができる相互インダクタンスの調整方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の一次巻線と複数巻線とを有するトランスに用いられる方法であって、（Ａ）メインコアに前記一次巻線同士、及び、前記二次巻線同士を隣り合わせて巻回する段階と、（Ｂ）前記メインコアの断面積より小さい断面積のサブコアを用意する段階と、（Ｃ）前記サブコアを、前記メインコアに近接して隣り合わせて巻回された前記一次巻線同士、及び、前記二次巻線同士の間に配置する段階と、（Ｄ）隣り合わせて巻回された前記一次巻線同士、及び、前記二次巻線同士の間に発生する相互インダクタンスを構成する主磁束のみを分裂させ、且つ、複数の前記二次巻線の自己共振周波数が低くなり過ぎないように、前記サブコア及び前記メインコアの間の相対的な位置を調整して、前記一次巻線同士、及び、前記二次巻線同士の相互インダクタンスを減少させる段階と、を含む、前記メインコアに隣り合わせて巻回される前記一次巻線同士、及び、前記二次巻線同士の間の相互インダクタンスを調整する方法を提供する。

前記段階（Ｂ）ではさらに、前記サブコアの断面積が前記メインコアの実効断面積以下である前記サブコアを用意することが好ましい。

前記段階（Ａ）ではさらに、前記サブコアから離れた部分のメインコアの断面積が、前記メインコアの実効断面積以上であるように回巻することが好ましい。

前記段階（Ａ）では、隣り合わせて巻回された一次巻線が、例えば、外部回路などを介して直列に接続されることが好ましい。

また、前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一方の側に複数の前記一次巻線を隣り合った巻線として隣り合った関係に巻回し、他方の側に複数の前記二次巻線を前記隣り合った巻線として隣り合った関係に巻回し、前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、複数の前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることができる。

また、前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一方の側に複数の前記一次巻線を隣り合った関係に巻回し、他方の側に複数の前記二次巻線を隣り合った関係に巻回し、前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記二次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることができる。

また、前記メインコアは第一のメインコア及び第二のメインコアから構成され、前記段階（Ａ）では、前記第一のメインコアに前記一次巻線及び前記二次巻線を巻回し、前記一次巻線が隣り合わせて設けられ、前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることができる。

また、前記メインコアは第一のメインコア及び第二のメインコアから構成され、前記段階（Ａ）では、前記第二のメインコアにそれぞれ前記一次巻線及び前記二次巻線を巻回し、前記二次巻線が前記隣り合わせて設けられ、前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることができる。

また、前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一方の側に前記一次巻線を複数の巻線として巻回し、前記一次巻線の両端のそれぞれに接続させて前記二次巻線を巻回し、前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることができる。

また、前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一側に前記一次巻線及び前記二次巻線を巻回し、前記二次巻線の両端にそれぞれ前記一次巻線を直列に巻回し、前記二次巻線が隣り合わせて巻回され、前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記二次巻線の間に前記メインコアに跨って設けることができる。

前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、前記メインコアと前記サブコアとの接触面積を調整するように行なわれる。

また、前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、前記メインコアと前記サブコアとの間のギャップを調整するように行われることもできる。

また、前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、前記サブコアが前記メインコアの上にあるときの前記サブコア及び前記メインコアの間のギャップを調整するように行われることもできる。

また、前記段階（Ｂ）では、前記サブコアを、２つのサブコアを隙間をおいて一直線に配置するように用意し、前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、２つの前記サブコアの間の隙間を調整するように行われることもできる。

また、本発明は、（Ａ）磁気抵抗が大きい疎結合端と、それぞれ前記疎結合端から離れて磁気抵抗が小さい２つの密結合端とを有するメインコアを用意する段階と、（Ｂ）２つの前記密結合端のそれぞれと前記疎結合端との間にそれぞれ巻線を隣り合わせて巻回する段階と、（Ｃ）隣り合わせた前記巻線のインダクタンスによる相互インダクタンスが相対的に減少するように、前記密結合端の断面積を変えて前記密結合端の断面積が前記疎結合端の実効断面積より大きくなるようにする段階と、を含む、隣り合わせた前記巻線同士の間の相互インダクタンスを調整する方法をも提供する。

前記段階（Ｃ）では、複数のサブコアを、２つの前記密結合端のそれぞれに設けて前記密結合端の断面積を変えることができる。

また、前記段階（Ｃ）では、複数のサブコアを、２つの前記疎結合端のそれぞれと一体に成形して設けて前記疎結合端の断面積を変えてもよい。

また、前記段階（Ｃ）では、２つの前記疎結合端を研磨して前記疎結合端の断面積を変えてもよい。

また、前記段階（Ａ）では、前記密結合端の断面積が前記疎結合端の実効断面積の１.２倍より大きい前記メインコアを用意することができる。

また、前記段階（Ａ）では、前記メインコアは、前記密結合端の相互インダクタンスが前記疎結合端の相互インダクタンスより大きくなるように、メインコアの前記疎結合端と前記メインコアの前記疎結合端との実効透磁率が異なる形状により組み合わされていれもよい。

また、本発明は他の観点によれば、上記のいずれかの方法により調整される昇圧トランスを提供することができる。

本発明の方法によれば、メインコアとメインコアの断面積より小さい断面積をしたサブコアとを用いることにより、メインコアに巻回した複数の巻線の間に発生する相互インダクタンスのうち、一次巻線と二次巻線とを貫く主磁束を維持し、一次巻線同士または二次巻線同士を貫く主磁束が減少するようにし、かつ、二次巻線の自己共振周波数が低くなり過ぎないように、サブコア及びメインコアの間の相対的な位置を調整することにより、メインコアに巻回した隣り合った巻線同士の間の相互インダクタンスを減らすことができると同時に、二次巻線の自己インダクタンスの大きさが大きくなり過ぎないように、すなわち、自己共振周波数が低くなり過ぎないように調整することができる。

また、複数の巻線の間の相互インダクタンスを調整し、一方の実効磁路を短く、他方を長くすることにより、一次巻線側の励磁電流を減らすとともに他方の実効磁路をより長くし、疎・密結合を備えた構成を得ることができる。さらに一次巻線同士を直列に接続することによって、複数の巻線に流れる電流を均一にして安定化させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同じ構成及び機能を有する構成要素については、同一番号を付してその説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第１の実施例のトランスを示す平面図である。図２は、図１の正面断面図である。

なお、本発明は主として方法に関する発明であるが、本方法を用いて調整するトランスに関して量産が行われる場合にはコスト、大量生産の都合上から調整方法を固定化した物に置き換えられることがある。

まず、トランス１００は、それぞれが腹部のＸ方向の両端より直角に２つの脚部を伸長させた２つのコの字形コア１１０、１１０を口の字形の閉路状に組み合わせたメインコア１１を備えている。２つのコの字形コア１１０、１１０のそれぞれの２つの脚部は一側面より切り欠いて細くし、それぞれの一方の脚部を、複数の巻線１０として例えば一次巻線１１１、１１１を巻回したボビン１３、１３の中空穴に挿入し、それぞれの他方の脚部を、二次巻線１１２、１１２を巻回したボビン１４、１４の中空穴に挿入する。２つのコの字形コア１１０に巻回された一次巻線１１１、１１１と二次巻線１１２、１１２がそれぞれ直列に接続されるように２つのコの字形コア１１０、１１０が対向して設けられ、棒状サブコア１２が、２つのコの字形コア１１０の２つの脚部に跨って配置され、口の字形メインコア１１と棒状サブコア１２とは略「日」の字形に組み合わされている。サブコア１２は、その断面積１２１がメインコア１１の断面積よりも小さくなるように形成されている。ここで、サブコア１２の軸はＸ方向である。

このトランス１００では、サブコア１２の断面積１２１がメインコア１１の実効断面積１１３以下、例えばメインコア１１の実効断面積１１３の２分の１以下であることが好ましい。また、サブコア１２から離れたメインコアの断面積１１４が、メインコア１１の実効断面積１１３以上であることが好ましい。

上記したように、サブコア１２をメインコア１１に近接してメインコア１１の二次巻線１１２、１１２の間に配置する。この例では、コの字形コア１１０、１１０の脚部の向かい合ったところにサブコア１２をメインコア１１と接触するように配置する。次いで、サブコア１２をＸ方向に沿ってメインコア１１に対して移動させて、二次巻線１１２、１１２の相互インダクタンスによる磁束を分離し、隣り合った巻線１０、１０の間の主磁束が十分に分断されるようにメインコア１１とサブコア１２との間の相対的な位置を調整する。しかしながら、完全な閉磁路を構成してしまうと二次巻線の自己インダクタンスが増大し過ぎ、自己共振周波数が低下してしまうので、この場合は自己共振周波数がある程度高くなるようにサブコアをメインコアから離す。

このようにして、隣り合った巻線同士の間の相互インダクタンスが極力減少するように、メインコア１１とサブコア１２との対向面積１２２を変化させる。

次いで、接着剤などにより、サブコア１２をメインコア１１上に固定させる。

隣り合った巻線１０、１０同士の間に配置したサブコア１２の形状をどのくらいにすれば、隣り合った巻線間の相互インダクタンスを十分に減らすことができるかは数式１により見積もることができる。結果的に、相当に細くて良いということがわかる。
磁気回路の長さ＝磁束の物理距離／コアの断面積 ・・・（数式１）
隣り合った巻線１０、１０の一方の実効的な磁気回路の長さ（磁路長）を長くし、他方の磁路長を短くすることにより、トランス１００の磁気回路が疎結合及び密結合構成を併せて備えることができる。

本発明では、メインコア１１のサブコア１２から離れた部分の断面積１１４は、メインコア１１の実効断面積１１３以上であるので、一次巻線１１１、１１１寄りの二次巻線１１２、１１２が密結合になり、サブコア１２寄りの二次巻線１１２、１１２は疎結合になる。この結果、磁路として見た場合の離れた部分、即ち疎結合部分から進入する進行波が減り、定在波を形成しないようにすることができる。また、結合係数が高くできることは、図示していないが二次側の漏れインダクタンスと放電管の寄生容量との間で共振させた場合に、一次巻線側から見た励磁電流を減らすことを意味し、その結果トランスの発熱を減らすことができることになる。

図３、４は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第２の実施例のトランスを示す斜視図及び正面断面図である。このトランスの構成は、記第１の実施例の構成とほぼ同様であるが、サブコア１２をメインコア１１と接触させずにギャップ１２３を空けてコの字形コア１１０、１１０それぞれの腹部と平行にメインコア１１の２つの脚部に跨って設ける構成をしており、隣り合った巻線１０、１０としては、一次巻線１１１、１１１である。この構成によれば、上記の例と同様に隣り合った巻線同士の相互インダクタンスを調整することができる効果を有する。

図５、６は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第３の実施例のトランスを示す斜視図である。このトランスの構成は、前記実施例の構成とほぼ同様であるが、サブコア１２を、メインコア１１と接触させずにギャップ１２３を空けてＸ方向に動かし、サブコア１２がメインコア１１の上に位置したときの対向面積１２４を調整し、コの字形コア１１０、１１０のそれぞれの腹部と平行にメインコア１１の２つの脚部に跨って設ける構成をしている。サブコア１２をＸ方向に前後に動かしてサブコア１２とメインコア１１とのギャップ１２３を変えること、即ちサブコア１２のメインコア１１に対する対向面積１２４を変えることにより、隣り合った巻線同士による相互インダクタンスを極力減らすように調整することができる。したがって、前記実施例と同様に、疎・密結合構成を備えることができるので、二次巻線の相互インダクタンスの影響をなくすようにギャップ１２３や対向面積１２４を変えることにより、放電管（図示せず）に流れる電流を等しく安定化させることができる。

なお、隣り合った複数の巻線１０、１０は、例えば外部回路２０を介して直列接続させる。このように接続させることによって、２つある二次巻線の出力電圧が等しくなるように均衡する効果が生じるので、出力電流が等しく安定化することに寄与する。複数の巻線１０、１０は外部回路を通さず、直接トランスのボビン内で接続されても良い。

また、図７は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第４の実施例のトランスを示す平面図である。このトランスは、平面視で２つの棒状サブコア１２ａ、１２ｂを、隙間Ｄを空けて一直線に並べ、２つのコの字形コアによって矩形に形成された閉路状メインコア１１に跨って配置しているほかは、前記実施例の構成とほぼ同様である。このトランスは、２つのサブコア１２ａ、１２ｂの間の隙間Ｄを調整することにより、隣り合った巻線同士による相互インダクタンスを極力減らすように調整することができる。したがって、前記実施例と同様の効果が得られる。

図８は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第５の実施例のトランスを示す平面図である。このトランスは、平面視で棒状サブコア１２を、２つのコの字形コアによって矩形に形成された閉路状メインコア１１に跨って配置する。棒状サブコア１２を軸としてメインコア１１の両側に、それぞれ一次巻線１１１と二次巻線１１２とを巻回している。ここで、一次巻線１１１、１１１は、１本のコイルを巻回して形成されている。二次巻線１１２は、隣り合った巻線１０とする。このトランスは、サブコア１２をメインコア１１に対して動かして位置を調節した後に設けることにより、疎結合及び密結合を備えた構成にすることができるので、前記実施例のトランスと同様に高効率でハイパワーでありかつ電流を等しく安定化させることができる。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第６の実施例のトランスを示す平面図である。このトランスは、コの字形コア及び棒状コアを組み合わせた矩形メインコア１１の、サブコア１２を軸として両側にそれぞれ、サブコア１２に近接させて二次巻線１１２、１１２を隣り合わせて巻回し、サブコア１２から離して一次巻線１１１、１１１を１本のコイルで巻回して形成されている。このトランスは、メインコア１１に跨って設けられたサブコア１２をメインコア１１に対してＸ方向に沿って動かして位置を調節した後に設け、疎結合及び密結合を備えた構成にすることができるので、前記実施例のトランスと同様に高効率でハイパワーでありかつ電流を等しく安定化させることができる。

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る方法を用いた第７の実施例のトランスを示す平面図である。このトランスは、図８の例と違って、サブコア１２を軸としてメインコア１１の両側にそれぞれ、サブコア１２に近接させて一次巻線１１１、１１１を１本のコイルで隣り合わせて巻回し、サブコア１２から離して二次巻線１１２、１１２をそれぞれコイルの両端に接続させて巻回している。このトランスは、メインコア１１に跨って設けられたサブコア１２をメインコア１１に対して動かして位置を調節した後に設けることにより、隣り合った巻線１０の磁気回路を長くして磁気抵抗を大きくし、疎結合構成とし、疎結合及び密結合を備えた構成にすることができるので、巻線同士間の相互インダクタンスを調整することにより、前記実施例のトランスと同様に高効率でハイパワーでありかつ電流を等しく安定化させることができる。

本発明はさらに他の第２の実施の形態に係る方法を提供することができる。

第２の実施の形態に係る方法は、前記第１の実施の形態に係る方法とほぼ同じであるが、メインコアにはとりわけ、磁気抵抗が大きい疎結合端と、それぞれ疎結合端から離れて磁気抵抗が小さい２つの密結合端とを有するメインコアを用意する。次いで、２つの密結合端のそれぞれと疎結合端との間にそれぞれ巻線を隣り合わせて巻回する。そして、隣り合わせた巻線のインダクタンスによる相互インダクタンスが小さくなるように、疎結合端の断面積を変化させ、密結合端の断面積を疎結合端の実効断面積よりも大きくする。以上により、一次巻線や二次巻線などの隣り合わせた巻線同士の相互インダクタンスを調整することができる。

本方法を用いた実施例を具体的に示す。

図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る方法を用いた実施例のトランスを示す断面図である。

本トランスでは、密結合端の相互インダクタンスが疎結合端の相互インダクタンスより大きくなるように、密結合端のコア部と疎結合端のコア部とはそれぞれ違うコアにより組み合わされている。つまり図示の如く、密結合端１１６の断面積１１４を大きく変えるように、薄片状サブコア１２をメインコア１１の両側の密結合端１１６にそれぞれ設ける。このように、密結合端１１６の磁気抵抗を低減し、密結合構成にすることができ、密結合端１１６の密結合構成に対して疎結合端１１５を疎結合構成にすることができるので、隣り合った巻線１０、１０間における相互インダクタンスを減らすことができ、定在波を形成しないようにすることができる。

なお、密結合端１１６の断面積１１４は疎結合端１１５の実効断面積１１３以上にすることが好ましい。実験によれば、密結合端１１６の断面積１１４が疎結合端１１５の実効断面積１１３の１.２倍より大きければ上記した効果が得られる。

言うまでもないが、図１２のようにサブコア１２を２つの密結合端１１６にそれぞれと一体に成形するように設けた構成とすることもできる。要するに、密結合端１１６の断面積１１４を疎結合端１１５の実効断面積１１３以上にすることができればよい。

例えば、断面積が大きい２つの密結合端１１６を有するコアを用意する。密結合端１１６の断面積１１４が疎結合端１１５の実効断面積１１３以上となるようにし、隣り合った巻線１０、１０間の相互インダクタンスが減少するように、密結合端を研磨して断面積１１４を調整することもできる。

以上により、サブコア１２をメインコア１１に対してＸ方向に動かしたり、メインコア１１の密結合端１１６の断面積１１４を変化させたりして、隣り合った巻線による相互インダクタンスを極力相対的に減少させた構成にすることができる。したがって、放電管に流れる電流を等しく安定化させることができる。

本発明の相互インダクタンスの調整方法は、隣り合った巻線の相互インダクタンスを極力減少させることができ、放電管に流れる電流を等しく安定化させることができる効果を有し、各種電気機器において有用である。

本発明の第１の方法を用いた第１の実施例のトランスを示す平面図である。 図１の断面図である。 第２の実施例のトランスの斜視図である。 図３の断面図である。 第３の実施例のトランスの斜視図である。 図５のトランスの斜視図である。 第４の実施例のトランスを示す平面図である。 第５の実施例のトランスを示す平面図である。 第６の実施例のトランスを示す平面図である。 第７の実施例のトランスを示す平面図である。 本発明の第２の方法を用いた実施例のトランスを示す断面図である。 本発明の第２の方法を用いた別の実施例のトランスを示す断面図である。 従来のトランスの一例を示す分解斜視図である。 図１３の昇圧トランスを用いた回路図である。 図１４の等価回路である。 図１５の回路において放電管における電流の流れ方を説明する回路図である。 従来の他のトランスの一例を示す断面図である。 図１７の昇圧トランスを用いた回路図である。 図１８の等価回路である。 図１９の回路において放電管における電流の流れ方を説明する回路図である。 従来の他のトランスの一例を示す斜視図である。 従来の他のトランスの一例を示す斜視図である。 従来の他のトランスの一例を示す平面図である。

符号の説明

１００…トランス
１１、１１０…メインコア
１１１…一次巻線
１１２…二次巻線
１１３、１１４、１２１、１２２、１２４…面積
１１５…疎結合端
１１６…密結合端
１２…サブコア
１２３…ギャップ
１３、１４…ボビン

Claims (22)

1. 複数の一次巻線と複数の二次巻線とを有するトランスに用いられる方法であって、
   （Ａ）メインコアに前記一次巻線同士、および、前記二次巻線同士を隣り合わせて巻回する段階と、
   （Ｂ）前記メインコアの断面積より小さい断面積のサブコアを用意する段階と、
   （Ｃ）前記サブコアを、前記メインコアに近接して隣り合わせて巻回された前記一次巻線同士、および、前記二次巻線同士の間に配置する段階と、
   （Ｄ）隣り合わせて巻回された前記一次巻線同士、および、前記二次巻線同士の間に発生する相互インダクタンスを構成する主磁束のみを分裂させ、かつ、複数の前記二次巻線の自己共振周波数が低くなり過ぎないように、前記サブコア及び前記メインコアの間の相対的な位置を調整して、前記一次巻線同士、および、前記二次巻線同士の相互インダクタンスを減少させる手階と、を含む、
   前記メインコアに、隣り合わせて巻回される前記一次巻線同士、および、前記二次巻線同士の間の相互インダクタンスを調整する方法。
2. 前記段階（Ｂ）では、さらに、前記サブコアの断面積が前記メインコアの実効断面積以下である前記サブコアを用意することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記段階（Ａ）では、前記サブコアから離れた部分のメインコアの断面積が、前記メインコアの実効断面積以上であるように巻回することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記段階（Ａ）では、隣り合わせて巻回された前記一次巻線が互いに直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記段階（Ａ）では、隣り合わせて巻回された前記一次巻線が外部回路を介して直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一方の側に前記一次巻線を隣り合った巻線として隣り合った関係に巻回し、他方の側に前記二次巻線を隣り合った巻線として隣り合った関係に巻回し、
   前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、複数の前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一方の側に複数の前記一次巻線を隣り合った関係に巻回し、他方の側に複数の前記二次巻線を隣り合った関係に巻回し、
   前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記二次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記メインコアは、第一のメインコア及び第二のメインコアから構成され、
   前記段階（Ａ）では、前記第一のメインコアに前記一次巻線及び前記二次巻線を巻回し、前記一次巻線が隣り合わせて設けられ、
   前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記メインコアは、第一のメインコア及び第二のメインコアから構成され、
   前記段階（Ａ）では、前記第二のメインコアにそれぞれ前記一次巻線及び前記二次巻線を巻回し、前記二次巻線が隣り合わせて設けられ、
   前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一方の側に前記一次巻線を複数の巻線として巻回し、前記一次巻線の両端のそれぞれに接続させて前記二次巻線を巻回し、
    前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記一次巻線の間に配置するように前記メインコアに跨って設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記段階（Ａ）では、前記メインコアの一側に前記一次巻線及び前記二次巻線を巻回し、前記二次巻線の両端のそれぞれに接続させて前記一次巻線を直列に巻回し、前記二次巻線が隣り合わせて巻回され、
    前記段階（Ｃ）では、前記サブコアを、前記二次巻線の間に前記メインコアに跨って設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、前記メインコアと前記サブコアとの接触面積を調整するように行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、前記メインコアと前記サブコアとの間のギャップを調整するように行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、前記サブコアが前記メインコアの上にあるときの前記サブコア及び前記メインコアの間のギャップを調整するように行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記段階（Ｂ）では、前記サブコアを、２つのサブコアを隙間をおいて一直線に配置するように用意し、
    前記段階（Ｄ）では、前記メインコアと前記サブコアとの相対的な位置を調整することが、２つの前記サブコアの間の隙間を調整するように行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. （Ａ）磁気抵抗が大きい疎結合端と、それぞれ前記疎結合端から離れて磁気抵抗が小さい２つの密結合端とを有するメインコアを用意する段階と、
    （Ｂ）２つの前記密結合端のそれぞれと前記疎結合端との間にそれぞれ巻線を隣り合わせて巻回する段階と、
    （Ｃ）隣り合わせた前記巻線のインダクタンスによる相互インダクタンスが相対的に減少するように、前記密結合端の断面積を変えて前記密結合端の断面積が前記疎結合端の実効断面積より大きくなるようにする段階と、を含む、
    隣り合わせた前記巻線同士の間の相互インダクタンスを調整する方法。
17. 前記段階（Ｃ）では、複数のサブコアを、２つの前記疎結合端のそれぞれに設けて前記疎結合端の断面積を変えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記段階（Ｃ）では、複数のサブコアを、２つの前記疎結合端のそれぞれと一体に成形して設けて前記疎結合端の断面積を変えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記段階（Ｃ）では、２つの前記疎結合端を研磨して前記疎結合端の断面積を変えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
20. 前記段階（Ａ）では、前記密結合端の断面積が前記疎結合端の実効断面積の１.２倍より大きい前記メインコアを用意することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
21. 前記段階（Ａ）では、前記メインコアは、前記密結合端の相互インダクタンスが前記疎結合端の相互インダクタンスより大きくなるように、前記メインコアの前記密結合端と前記メインコアの前記疎結合端との実効透磁率が異なる形状により組み合わされていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
22. 請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の方法により調整されてなる昇圧トランス。

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