JP2009170489A - インバータトランス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明のインバータトランスは、主として低発熱とリーケージインダクタンスのバラツキの低減を目的とする。
【解決手段】巻線軸が上下方向で下部に端子が設けられた１次ボビン１０と、巻線軸が水平方向で対向する二側面に端子が設けられた２次ボビン２０と、一次ボビン１０に複数の絶縁被膜銅線を捩ったリッツ線を巻回した１次巻線１と、２次ボビンに単線の絶縁被膜銅線を巻回した２次巻線２とを備え、１次ボビン１０と２次ボビン２０を一直線上に配置したことを特徴とするインバータトランス。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ＴＶ等の多灯バックライト駆動用の大電力用インバータトランスに関するものである。

液晶ＴＶ等の多灯バックライト駆動用としてランプ等を点灯するための昇圧された電圧を得るためにインバータトランスが用いられる。一般的なインバータトランスは横巻構造で、図６に示しようにボビンに太い線材で数ターン巻線した１次巻線と細い線材で多数巻線した２次巻線を巻回し、ボビンの中空部に挿入したコアと周囲に配置したコアとで磁気回路を構成して１次巻線と２次巻線の間隔で結合をとるような高結合型となっている。 このトランスの問題は、レアショート時に過電流が流れてしまうことである。また、高結合なので、入力電圧に比例して出力電圧が決まるので、ランプの開放時と点灯時の電圧制御をバラストコンデンサを用いて行うか電圧制御回路を用いて行う必要がある。

これに対し、図７（ａ）に示すように、１次巻線１と２次巻線２との間に漏洩磁束制御用のギャップｇを設けてレアショート時の電流を軽減することが図られている。そして、ランプの開放時と点灯時の電圧制御もトランスの漏洩磁束を利用するリーケージインダクタンス型では、絶縁性の向上、高電圧化、小型化に適していることが特許文献１に記載されている。

しかしながら、このようなリーケージインダクタンス型では、図７（ｂ）に示すように、巻線の位置ズレ、巻き終わりのほずれ等による１次巻線のバラツキにより結合（コイル間距離ｇ）が変化しリーケージインダクタンス値が大きく変化する。このリーケージインダクタンス値の変動はランプ電流を変動させる大きな要因となる。さらに、横巻構造のため１次巻線と２次巻線の巻線線路長が長くなり、発熱しやすい問題がある。

また、特許文献２には、太線を用いた１次巻線の位置ズレ、ほずれを防止するためにボビンの巻軸に巻線引き戻しのための突起を設けて固定する方法が記載されている。しかし、ボビンに突起を設けたとしても１次巻線の巻数が変化すると巻線間隔等工夫が必要となる。

特開２００６−４９４６０号公報 特開２００７−２５０８４１号公報

上記課題を鑑みて、本発明のインバータトランスは、主として低発熱とリーケージインダクタンスのバラツキの低減を目的とする。

本発明のインバータトランスにおいて、巻線軸が上下方向で下部に端子が設けられた１次ボビンと、巻線軸が水平方向で対向する二側面に取り付けた端子が設けられた２次ボビンと、一次ボビンに複数の絶縁被膜銅線を束ねたリッツ線を巻回した１次巻線と、２次ボビンに単線の絶縁被膜銅線を巻回した２次巻線とを備え、１次ボビンと２次ボビンを一直線上に配置したことを特徴とする。

また、本発明は、このようなインバータトランスにおいて、水平に延びた板コアからなる下コアと、下コアに突き合わされた外脚を両端に有する上コアと、上下方向の貫通孔のある巻軸を有する１次ボビンと、水平方向の貫通孔のある巻軸を有する２次ボビンと、１次ボビンの巻軸に複数の絶縁被膜銅線を束ねたリッツ線を巻回した１次巻線と、２次ボビンの巻軸に単線の絶縁被膜銅線を巻回した２次巻線とを備え、上コアまたは下コアの少なくとも一方に、他方に向かって突出した中央脚を一体に形成し、該一方の外脚に該１次ボビンの巻軸の貫通孔に挿入し、下コアの水平部を２次ボビンの巻軸の貫通孔に挿入したことを特徴とする。さらにまた、１次ボビンの巻軸の幅はリッツ線仕上がり外径の１．５倍以下としたことを特徴とする

本発明によれば、１次巻線を巻回する１次ボビンを縦型とし、コアの断面積を容易に拡大できるとともに、１次巻線に複数の絶縁被膜銅線を束ねたリッツ線を用いることにより巻数を減らすことが可能となる。その結果、表皮効果による銅損及び発熱を少なくすることができる。また、１次ボビンの巻軸の幅をリッツ線の外径寸法の１．５倍以下に抑えることによりリッツ線による巻線崩れを抑え、リーケージインダクタンスのバラツキを小さくすることができる。

本発明のインバータトランスの一実施例を図１から図３を用いて詳しく説明する。

図１は本発明によるインバータトランスの一実施例を示す断面図である。図２は図１のインバータトランスの分解斜視図である。図３は１次巻線の巻線状態を示す部分断面図である。
１次ボビン１０は、図２から明らかなように上下方向の貫通孔１１のある巻軸１２を有し、下部の一側面に複数の端子１３を取り付けてある。図２では省略してあるが１次巻線を巻軸に巻回し、そのリード線を端子１３に接続してある。１次巻線１の巻線軸は上下方向となる。

１次ボビン１０の側面に２次ボビン２０が配置してあり、１次ボビン１０と２次ボビン２０が一直線上に一列に並んだ状態である。２次ボビン２０は水平方向の貫通孔２１のある巻軸２２を有し、下部の対向する二側面に複数の端子２３を取り付けてある。図２では省略したが、２次巻線を巻軸２２に巻回し、そのリード線を端子２３に接続してある。２次巻線は複数の鍔２５で区分されて分割巻されており、その巻線軸は水平方向となる。

下コア４０と上コア３０は、上下に突き合わされて二つの閉磁路を形成する一対の磁性体からなるコアである。
下コア４０は、水平に延びた長方形の平板である断面がＩ形状のコアである。
上コア３０は、両端部に下方に突出した外脚３１、３２と中央部に中央脚３３が設けてある断面がＥ形状のコアである。上コア３０の一方の外脚３１は１次ボビン１０の貫通孔１１に挿入し、下コア４０の水平部分を２次ボビン２０の貫通孔２１に挿入する。そして、上コア３０の外脚３１、３２および中央脚３３は下コア４０に突き合わせて固定してある。ここで、中央脚３３は１次巻線と２次巻線の間に入るようにしてあり中央脚３３と下コア４０の面とのギャップＧでリーケージインダクタンスの調整をするものである。また、一方の外脚３１と１次ボビンの貫通孔１１の断面積を大きくとることが１次巻線の巻数を減らすうえで重要である。

つぎに、図３に示すように、１次巻線１は複数の絶縁被膜銅線を束ねて捩ったリッツ線を用いて１次ボビン１０の巻幅１２に数ターン巻回する。リッツ線は複数の絶縁被膜銅線を束ねて捩ったもので適度の柔軟性を持っており、適度のテンションを加えながら巻線することにより先に巻線した巻線部が締まった状態で巻線される。この状態を確保するための１次ボビンの巻軸１２の幅Ｄはリッツ線の外径寸法ｄに対して Ｄ＝１．５ｄ以下とすることが好ましい。Ｄが１、５ｄよりさらに大きくなると巻線のバラツキが大きくなる。また、リッツ線は複数の絶縁被膜銅線を束ねて捩ったものに融着樹脂で固めたものを用いてもよい、ただし、巻線する時に熱風を加えることが必要となる。本実施例のリッツ線では０．１２ｍｍφの絶縁被膜銅線をおよそ８０本束ねて捩ったものを用いた。

このように縦軸にリッツ線を巻線することにより、従来横巻の１次ボビンに巻線したような大きなほずれ、位置ずれを抑制することができる。また、リーケージインダクタンスにおいても横巻ボビンの１次巻線と２次巻線の位置関係と異なり、１次巻線は縦巻のボビン、２次巻線は横巻のボビン、そしてリーケージインダクタンスの調整は上コアまたは下コアの中央脚と他方のコア間のギャップでとることができる。このことから１次巻線と２次巻線の巻線状態による影響が少ないことが判る。

図４、図５は、上記実施例のギャップを形成するコアの位置関係を変えたものである。
図４は、上コア３０に中央脚３３と下コア４０に中央脚４３が互いに対向するように突出してギャップＧを形成することが異なる（コアの断面形状でいうと、Ｅ−Ｔコア構成）。他の構成は同じである。また、上コア３０の一方の外脚３１は１次ボビン１０の貫通孔に挿入される。
図５は、上コア３０に一方に外脚３２を設け、下コア４０の一方に外脚４１と中央脚４３を設けた構成である（コアの断面形状でいうと、Ｌ−Ｆコア構成）。このとき、ギャップＧは下コア４０の中央脚４３と上コア３０の対向する面との間で形成される。また、下コア４０の一方の外脚４１は１次ボビン１０の貫通孔に挿入される。このように、中央脚は下コアに形成してもよく、あるいは上コアと下コアの両方に分割して設けてもよい。

本発明のインバータトランスの一実施例を示す正面断面図 同インバータトランスの分解斜視図 同インバータトランスの１次巻線を説明するための断面図 本発明の他の実施例示す正面断面図 本発明の他の実施例示す正面断面図 従来のトランスを示す斜視図 従来のトランスの巻線状態と結合を示す断面図（ａ）、（ｂ）

符号の説明

１ １次巻線
２ ２次巻線
１０ １次ボビン
２０ ２次ボビン
３０ 上コア
４０ 下コア
Ｇ ギャップ

Claims (5)

1. 巻線軸が上下方向で下部に端子が設けられた１次ボビンと、巻線軸が水平方向で対向する二側面に取り付けた端子が設けられた２次ボビンと、一次ボビンに複数の絶縁被膜銅線を捩ったリッツ線を巻回した１次巻線と、２次ボビンに絶縁被膜銅線を巻回した２次巻線とを備え、１次ボビンと２次ボビンを一直線上に配置したことを特徴とするインバータトランス。
2. 水平に延びた板コアからなる下コアと、下コアに突き合わされた外脚を両端に有する上コアと、上下方向の貫通孔のある巻軸を有する１次ボビンと、水平方向の貫通孔のある巻軸を有する２次ボビンと、該１次ボビンに複数の絶縁被膜銅線を束ねたリッツ線を巻回した１次巻線と、該２次ボビンに単線の絶縁被膜銅線を巻回した２次巻線とを備え、
   上コアまたは下コアの少なくとも一方に、他方に向かって突出した中央脚を一体に形成し、該一方の外脚に該１次ボビンの巻軸の貫通孔に挿入し、該下コアの水平端部を該２次ボビンの巻軸の貫通孔に挿入したことを特徴とする請求項１記載のインバータトランス。
3. 中央脚を上コアおよび下コアに形成したことを特徴とする請求項２記載のインバータトランス。
4. 前記１次ボビンの巻軸の幅は前記リッツ線仕上がり外径の１．５倍以下とすることを特徴とする請求項１、請求項２記載のインバータトランス。
5. 前記１次ボビンの下部に取り付けた端子に１次巻線のリード線を接続し、前記２次ボビンの対向する二側面に取り付けた端子に２次巻線のリード線を接続した請求項１、請求項２記載のインバータトランス。

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