JP2008192801A - インバータトランス - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁カバーを用いることなく、ボビン構造の改良のみによって十分な安全距離を確保しつつ、主電源直接接続方式で使用するインバータトランスを小型化低廉化する。
【解決手段】１次巻線１０と２次巻線１２を巻装する巻枠部２０と端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形されているボビン１４を有し、巻枠部の内側と外側を囲むように配置される磁気コア（Ｉ型コア２２と口型コア２４）によって１次巻線と２次巻線が磁気的に結合し、１次巻線と２次巻線の端末が低電位端子１６と高電位端子１８に接続される。低電位端子を保持している端子保持部３０は、巻枠部の下方から側方に向かって延び、口型コアの側面及び下面に対して安全規格上ギャップと見なせる絶縁空間３２を空けるように形成され、巻枠部の下方から側方に向かって低電位端子まで端子保持部の表面に沿った距離が安全規格上必要な沿面距離以上の寸法となるように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種インバータ機器などに使用するインバータトランスに関し、更に詳しく述べると、絶縁カバーを用いることなく、ボビン構造の改良によって安全距離の確保と小型化を同時に実現できるインバータトランスに関するものである。この技術は、主電源に直接接続されるインバータトランスに有用である。

液晶ディスプレイ装置におけるバックライト光源としては、一般に、冷陰極放電管が用いられており、それらの冷陰極放電管は、高圧を発生するインバータトランスで点灯駆動される。インバータトランスは、例えばボビンの巻枠部に１次巻線と２次巻線を巻装すると共に、端子保持部に突設した複数の端子（低電圧端子と高電圧端子）に巻線端末を接続し、１次巻線と２次巻線とが磁気的に結合するように磁気コアを配設した構造である。

液晶ディスプレイ装置の場合、以前は、主電源（例えば家庭用１００Ｖ電源）を３２Ｖあるいは１６Ｖ等の低電圧に降圧する電源トランスを搭載した電源基板と、冷陰極管を駆動するインバータトランスを搭載したインバータ基板とを別基板として製作する構成が採られていた。このような構成を前提として製作するインバータトランスに関しては、特に厳格な安全規格は要求されない。

しかし最近、電源トランスを使用せずに、主電源（例えば家庭用１００Ｖ電源）を直接インバータトランスに供給する方式を採用することがある。そのような方式では、電源トランスが不要となるため、装置の小型化、部品点数並びにコストの削減を図ることができる利点がある。反面、そのようなインバータトランスは、主電源に直接接続されるため、発火や感電の恐れが生じないよう、世界各国の安全規格を満足するように設計・製作する必要がある。

そこで、高圧構造物（例えば高電位部と見なされる巻枠部や磁気コアなど）から絶縁被覆されていない低電位端子まで、十分な安全距離を確保しなければならない。単純に必要な安全距離を確保しようとすると、一般にボビンが巨大化する問題がある。そこで、例えば磁気コアの角部を切除することで沿面距離及び空間距離を大きくし規定値以上にする技術が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この構造では、磁気コアの形状を若干変更しなければならず、加工の点で問題がある。

そこで、巻線を施した巻枠部に絶縁ケースを被せることにより、高圧構造物から低電位端子まで十分な安全距離を確保しつつインバータトランスの小型化を図るのが一般的な手法となっている（例えば特許文献２など参照）。しかし、インバータトランスは、一般に磁気コアやボビンの形状が複雑なため、組み込む絶縁ケースもそれに応じて複雑な形状に成形する必要があり、安全距離の設計も複雑化する。しかも、絶縁ケースの形状が複雑化するため、製作コストが高くなる。部品点数も増え、組み立ても面倒になる。
実開平６−３４２２５号公報 特開２０００−２１６４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、絶縁カバーを用いることなく、ボビン構造の改良のみによって十分な安全距離を確保しつつ、主電源直接接続方式で使用するインバータトランスを、小型化、低廉化できるようにすることである。

本発明は、１次巻線と２次巻線を巻装する巻枠部と端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形されているボビンを有し、前記巻枠部の内側と外側を囲むように配置される磁気コアによって１次巻線と２次巻線が磁気的に結合し、１次巻線と２次巻線の端末がそれぞれ端子保持部の低電位端子と高電位端子に接続される構造のトランスにおいて、低電位端子を保持している端子保持部は、巻枠部の下方から側方に向かって延び、外側磁気コアの側面及び下面に対して安全規格上ギャップと見なせる絶縁空間を空けるように形成され、巻枠部の下方から側方に向かって低電位端子まで端子保持部の表面に沿った距離が安全規格上必要な沿面距離以上の寸法となるように設定されていることを特徴とするインバータトランスである。

ここで巻枠部は、巻胴の両端と中間にフランジが形成され、フランジで仕切られた中央領域に１次巻線が、両側領域に２次巻線が巻装され、１次巻線として３層被覆構造の強化絶縁電線を使用するのが好ましい。また、低電位端子を保持している端子保持部は、磁気コアの側面との対向面から低電位端子までの間に安全規格上ギャップと見なせる間隔の襞構造部を形成するのが好ましい。なお、安全規格上ギャップと見なせる間隔は、通常、１ｍｍ以上とする。

更に、磁気コアは、例えば巻枠部内に挿入されるＩ型コアと巻線を施した巻枠部の外側を取り囲む口型コアの組み合わせからなる。

本発明のインバータトランスでは、低電位端子を保持している端子保持部が、巻枠部の下方から側方に向かって延び、外側磁気コアの側面及び下面に対して絶縁空間を空けるように形成されており、巻枠部の下方から側方に向かって低電位端子まで端子保持部の表面に沿った距離が安全規格上必要な沿面距離以上の寸法となるように設定されているので、絶縁空間に臨む端子保持部表面で沿面距離を稼ぐことができ、低電位端子の取り付け位置を巻枠部や磁気コアなど高電位部と見なされる部分に近づけることができるため、小型化でき実装面積を小さくすることができる。また本発明では絶縁カバーを使用しないので、部品点数が少なくなり、低廉化できるし、組み立ても容易となる。更に、本発明に係るインバータトランスは、基本的に主電源に直結して使用できるために、電源トランスを用いず回路基板の使用枚数を削減でき、インバータ装置としても、小型化、低廉化できることになる。

図１は、本発明に係るインバータトランスの一実施例を示す一部破断斜視図である。また図２は、その詳細説明図であり、Ａは平面を、Ｂは正面を、Ｃは側面を、それぞれ表している。このインバータトランスは、ほぼ左右対称な構造である。

インバータトランスは、１次巻線１０と２次巻線１２を巻装する巻枠部と端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形されている樹脂製のボビン１４を有し、前記巻枠部の内側と外側を囲むように配置される磁気コアによって１次巻線１０と２次巻線１２が磁気的に結合する構成である。１次巻線１０の端末が端子保持部の低電位端子１６に絡げられて半田付け接続され、２次巻線１２の各端末が端子保持部の高電位端子１８に絡げられて半田付け接続される。

ここで巻枠部２０は、四角筒状をなす巻胴の両端と中間にフランジが形成されている構造であり、中間フランジで仕切られた中央領域に１次巻線１０が、中間フランジと端部フランジとで仕切られた両側領域にそれぞれ２次巻線１２が巻装される。なお、前記中央領域には１箇所のセパレータが形成され、前記両側領域には多数のセパレータが形成されており、それらによって巻線が区分けされている。磁気コアは、Ｉ型コア２２と口型コア２４の組み合わせであり、Ｉ型コア２０が巻枠部２０の巻胴内に挿入され、口型コア２４が巻線を施した巻枠部２０の外側を取り囲み、閉磁路を形成する。巻枠部２０の片側端部に設けた突起２８は、Ｉ型コア２０挿入時の位置決め用ストッパである。

本発明では、低電位端子１６を保持している端子保持部３０は、ボビン１４の両端部に２箇所設けられており、巻枠部２０の下方から側方に向かってアームのように延び、外側磁気コア（口型コア２４）の側面及び下面に対して安全規格上ギャップと見なせる絶縁空間３２を空けるように形成される。絶縁空間３２は、低電位端子１６を保持している端子保持部３０と口型コア２４の端面との間隔ｘ、側面との間隔ｙ、下面との間隔ｚのいずれも大きくして、低電位端子を保持している端子保持部の磁気コア周囲を大きく凹ませて、沿面距離がその凹みに沿った距離で測定できるようにする。具体的には、ｘ、ｙ、ｚは、いずれも安全規格で規定されている１ｍｍ以上とする。１ｍｍ未満であれば、安全規格上ギャップと見なされず沿面距離は空間を飛び越えて測定すべきものとされるが、１ｍｍ以上であれば、安全規格上ギャップと見なされ沿面距離は凹みに沿って測定することになるからである。そして、巻枠部２０の下方から側方に向かって低電位端子１６まで端子保持部３０の表面に沿った距離は、安全規格上必要な沿面距離以上の寸法となるように設定する。なお、間隔ｘを形成している壁部分１４ａは、本来は無くてもよい（安全距離の観点からは壁部分は無い方がよい）ものであるが、壁部分１４ａを設けているのは機械的強度を高めるためである。

他方、高電位端子１８を保持している端子保持部３４は、巻枠部や磁気コアに近接していてよく、従って絶縁空間を設ける必要はない。

１次巻線１０としては、安全規格で認められている信頼性のある３層被覆構造の強化絶縁電線を使用する。強化絶縁電線を符号ｗで示す。２次巻線１２は、一般的な細いポリウレタン被覆電線でよい。２次巻線１２については、巻線完了後に、その外周面に絶縁テープを巻き付けて保護するのが好ましい。１次巻線１０として使用している強化絶縁電線ｗは、十分な絶縁性が確保されているので、高電位部の近傍に位置していても問題はない。従って、ここで問題になるのは、絶縁被覆のない低電位端子１６の部分なのである。

低電位端子１６を保持している端子保持部３０は、口型コア２４の側面との対向面から低電位端子１６までの間に１ｍｍ以上の絶縁ギャップをもつ襞構造部３６を形成して、沿面距離を、襞の表面に沿った距離とすると、低電位端子１６を保持している端子保持部３０のより一層の短縮化を図ることができるため好ましい。

なお、インバータトランスの組み立ては、例えばＩ型コア２２と口型コア２４とを両端部分で接着剤により固定し、口型コア２４の下面側とボビン１４とを複数箇所で分散的に接着固定することで行う。

図３は、絶縁空間３２を形成した本発明品Ａと絶縁空間の無い参考例Ｂとの比較説明図である。両者は、絶縁空間の有無を除けば基本的に同様の構成であるので、説明を簡略化するために対応する部分に同一符号を付す。例えば、必要沿面距離を１６ｍｍ以上にする場合、Ｂに示す参考例では、単純に高電位巻枠部に近接する口型コア２４の側面位置から低電位端子１６までの間に、１６ｍｍ以上の沿面距離Ｌを確保する必要がある。それに対して、Ａに示す本発明品では、口型コア２４の側面側及び下面側に安全規格上ギャップと見なせる大きさの絶縁空間３２が形成されているため、高電位巻枠部に近接するＩ型コア２２の側面位置から低電位端子１６までの間に１６ｍｍ以上の沿面距離Ｌを確保すればよい。つまり、沿面距離を考慮する起点の位置が変わるので、図３のＡとＢを対比すれば明らかなように、本発明品は大幅な小型化（実装面積の削減）が可能となることが分かる。

本発明に係るインバータトランスの一実施例を示す一部破断斜視図。 その詳細説明図。 本発明品と参考例との比較説明図。

符号の説明

１０ １次巻線
１２ ２次巻線
１４ ボビン
１６ 低電位端子
１８ 高電位端子
２０ 巻枠部
２２ Ｉ型コア
２４ 口型コア
３０ 低電位端子を保持している端子保持部
３２ 絶縁空間
３４ 高電位端子を保持している端子保持部
３６ 襞構造部

Claims (5)

1. １次巻線と２次巻線を巻装する巻枠部と端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形されているボビンを有し、前記巻枠部の内側と外側を囲むように配置される磁気コアによって１次巻線と２次巻線が磁気的に結合し、１次巻線と２次巻線の端末がそれぞれ端子保持部の低電位端子と高電位端子に接続される構造のトランスにおいて、
   低電位端子を保持している端子保持部は、巻枠部の下方から側方に向かって延び、外側磁気コアの側面及び下面に対して安全規格上ギャップと見なせる絶縁空間を空けるように形成され、巻枠部の下方から側方に向かって低電位端子まで端子保持部の表面に沿った距離が安全規格上必要な沿面距離以上の寸法となるように設定されていることを特徴とするインバータトランス。
2. 巻枠部は、巻胴の両端と中間にフランジが形成され、フランジで仕切られた中央領域に１次巻線が、両側領域に２次巻線が巻装され、１次巻線として３層被覆構造の強化絶縁電線を使用する請求項１記載のインバータトランス。
3. 低電位端子を保持している端子保持部は、磁気コアの側面との対向面から低電位端子までの間に安全規格上ギャップと見なせる間隔の襞構造部を形成した請求項１又は２記載のインバータトランス。
4. 安全規格上ギャップと見なせる間隔が１ｍｍ以上である請求項請求項１乃至３のいずれかに記載のインバータトランス。
5. 磁気コアは、巻枠部内に挿入されるＩ型コアと巻線を施した巻枠部の外側を取り囲む口型コアの組み合わせからなる請求項１乃至４のいずれかに記載のインバータトランス。

Images