JP2009239219A

JP2009239219A - 複合トランス

Info

Publication number: JP2009239219A
Application number: JP2008086823A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kaneda; 憲治金田; Yasuo Hosaka; 康夫保坂; Satoru Shimizu; 悟清水
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】互いに異なる信号波形を出力する２つ以上のトランスを一体に形成し、互いの磁気干渉を従来よりも大幅に低減した複合トランスを提供する。
【解決手段】両端に鍔部111a,111b,121a,122bを有する２つのコイル巻回部111,121が連結部130によって連結され、両端部に端子板140,150を備えたボビン110とボビン110に挿入されたＩ型磁性体コア170とトランスT1,T2毎に設けられた２つのC型磁性体コア180,190とからなる複合トランスを形成する。さらに、C型磁性体コア180,190巻に幅D1の間隙が形成されるように、C型磁性体コア180,190を配置する。これにより、C型磁性体コア180,190からの漏れ磁束が隣り合うC型磁性体コアに流れ込むことは極めて少なくなり、隣り合うトランス間の磁気干渉は従来よりも大幅に低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的な電気機器に使用される電子回路において、互いに独立した２個以上のトランスを使用する回路に有効な技術が適用された複合トランスに関するものである。

従来、一般的に、独立したトランスを複数使用する機器において、それぞれのトランス間に発生する磁気干渉を最小限に抑える必要があり、個々のトランスを配置することが概ねを占めていた。

例えば、図１６に示すような独立したトランスＴ１〜Ｔ４を複数使用する機器の一例としての液晶ディスプレイ等のバックライトＬ１〜Ｌ４を点灯するランプ点灯装置では、コスト低減を目的として、図１７乃至図２０に示すように２つのトランスを一体形成した構造のツイントランスが使用されている（例えば、特開２００７−２０７４５９参照）。

図１７及び図１８は、一次巻線３と二次巻線４を巻回した独立したボビン１を２個と、独立した２つのコア２で磁路形成したツイントランス構造である。図１９及び図２０は、一次巻線３と二次巻線４を巻回した２回路一体型のボビン７と独立した２つのコア６，８で磁路形成したツイントランス構造である。

また、特開２００７−２０７４５９号公報に開示されている構造のツイントランスは、磁気干渉を抑制する手法としてC型コアの中脚にコア付加したE型コア形状とし且つ中央部のコアを太くして磁気抵抗を低くすることにより、主磁束の磁路経路を変え、第１トランスと第２トランスの間の磁気干渉を低減させている。
特開２００７−２０７４５９号公報

しかしながら、上記のツイントランスは第１トランスで発生させる電圧と第２トランスで発生させる電圧がほぼ同じであるときは、その効果を十分に発揮するが、第１トランスで発生させる電圧と第２トランスで発生させる電圧が異なるときは、トランス間における磁気干渉による影響が発生してしまい正常動作できなくなるという問題があった。

例えば、図２１に示すようなカメラのオートフォーカスに使用する超音波モーター駆動装置（特開２００６−３３３６７８号公報参照）においても同種のトランスを２つ使用しているが、これらのトランスに代えて上記のツイントランスを用いると動作に不具合を生じてしまう。

図２１に示す超音波モーター駆動装置では、パルス発生回路２１は、超音波モータ２２を所望の回転速度Ｎで回転させるべく、所望の回転速度Ｎに対応した駆動周波数ｆの位相が９０度ずれた２つのパルス信号Ｐ１、Ｐ２を出力する。パルス発生回路２１から出力されたパルス信号Ｐ１、Ｐ２は、スイッチング制御回路２３，２４を経て信号Ｂ１、Ｂ２となり駆動回路２６，２７のＭＯＳＦＥＴ３２，４２をオンオフする。ＭＯＳＦＥＴ３２，４２がオンオフ制御されることにより、トランス３１，４１の２次巻線側にパルス信号と同じ周波数ｆの昇圧された信号Ｃ１、Ｃ２（図２２）が発生する。

２次巻線側に発生する昇圧された信号Ｃ１、Ｃ２は、圧電素子２２ａ、２２ｂに供給され、圧電素子２２ａ，２２ｂはパルス信号と同じ周波数ｆで振動する。信号Ｃ１、Ｃ２は、位相が９０度ずれている。圧電素子２２ａは、前述したように、分極された複数の圧電素子の集合であり、信号Ｃ１、信号−Ｃ１が供給される圧電素子の集合である。圧電素子２２ｂは、同様に、分極された複数の圧電素子の集合であり、信号Ｃ２、信号−Ｃ２が供給される圧電素子の集合である。信号−Ｃ１、信号−Ｃ２は、信号Ｃ１、信号Ｃ２に対して、グランドと各信号の配線を逆にして配線する信号である。このようにして圧電素子２２ａ，２２ｂに信号Ｃ１、Ｃ２が供給されると、圧電素子２２ａ，２２ｂに接合された弾性体に進行波が発生する。弾性体に加圧接触された相対運動部材は、弾性体に発生した進行波の振動を受け、駆動周波数ｆに対応した回転速度Ｎで回転駆動される。

上記超音波モーター駆動装置のトランス３１，４１から出力される信号Ｃ１，Ｃ２は位相が互いに９０度ずれているので図２２に示すような信号となって同じ信号ではない。このため、トランス３１，４１に代えて従来例に示したツイントランスを用いた場合、信号Ｃ１，Ｃ２は、トランス間の磁気干渉の影響を受けて図２３に示すように波形に乱れが生じてしまい、回転駆動が正常に動作しなくなるという問題点があった。

すなわち、図２４に示すように、Eコア２を２つ用いて、一次巻線３と二次巻線４とを有する第１のトランスＴ１と、一次巻線３と二次巻線４とを有する第２のトランスＴ２を形成するものである。第１のトランスＴ１によって発生され、第２のトランスＴ２を通らずに戻っていく磁束を主磁束ＦＬ１とし、第１のトランスＴ１で発生され、第２のトランスＴ２を通って戻っていく磁束を干渉磁束ＦＬ２とすると、干渉磁束ＦＬ２は、第２のトランスＴ２に悪影響を及ぼす。干渉磁束ＦＬ２は、第１のトランスＴ１と第２のトランスＴ２の磁路を形成している２つのＥコア２において、磁路が分離されていない為に発生する。また第２のトランスＴ２で発生する主磁束（図示せず）及び干渉磁束（図示せず）も、第１のトランスＴ１に悪影響を及ぼすことになる。そのため、第１のトランスＴ１及び第２のトランスＴ２の特性が変わり、前述した超音波モータ駆動装置のように第１のトランスと第2のトランスの干渉による不具合が発生する装置等においてはさらに対策が必要になっている。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに異なる信号波形を出力する２つ以上のトランスを一体化する場合においても十分な特性を発揮できるように、互いの磁気干渉を従来よりも大幅に低減できる複合トランスを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、２つ以上のトランスを一体に形成した複合トランスにおいて、中空部を有する筒状をなして各トランスに対応して設けられた２つ以上のコイル巻回部と、隣り合うコイル巻回部間に前記中空部と外部空間とを連通するように設けられた１つ以上の開口部とを有する一体型のボビンと、両端部が外部に露出するように前記ボビンの中空部に挿入された第１磁性体コアと、前記コイル巻回部毎に設けられ、１つのコイル巻回部を跨いで前記開口部あるいは前記ボビン端部において一部が前記第１磁性体コアに対向して前記第１磁性体コアとともに磁路を形成する第２磁性体コアと、前記各単位トランスの一次巻線及び二次巻線に接続された複数の端子電極とを備え、隣り合う前記第２磁性体コア間の磁気干渉を抑制するために、隣り合う前記第２磁性体コアを所定の間隔をあけて配置されている複合トランスを提案する。

本発明の複合トランスは、２つ以上のトランスのコイル巻回部が一体に形成された中空部を有する筒状をなすボビンを有する。このため、複数のトランスのコイルを一度に巻き付けることが可能となる。また、トランスに発生する磁束は該トランスを構成する第１磁性体コアと第２磁性体コア内を流れる。さらに、隣り合うトランスの第２磁性体コア間には所定の間隔があけられているので、第２磁性体コアからの漏れ磁束が隣り合う第２磁性体コアに流れ込むことは極めて少なくなる。これにより、隣り合うトランス間の磁気干渉は従来よりも大幅に低減される。

本発明の複合トランスによれば、隣り合うトランス間の磁気干渉が従来よりも大幅に低減されるので、実質的に独立した２つ以上のトランスを使用した時と同等の特性を確保することができ、磁気干渉によるインダクタンスの変化やトランス間の磁気結合等を懸念される回路や装置にも使用可能であるという本発明独特の効果を奏するものである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１及び図２は本発明の第１実施形態における複合トランスを示す図で、図１は平面図、図２は斜視図である。図において、100は複合トランスで、規格が同じ２つのトランスＴ１，Ｔ２を一体に形成したもので、１つのボビン110と、直方体をなす１つのＩ型磁性体コア（第１磁性体コア）170、２つのＣ型磁性体コア（第２磁性体コア）180,190とから構成されている。

ボビン110は、各トランスＴ１，Ｔ２毎に設けられた中空筒状のコイル巻回部111,121を備えている。一方のコイル巻回部111にはトランスＴ１を構成する一次巻線112と二次巻線113が巻回され、他方のコイル巻回部121にはトランスＴ２を構成する一次巻線122と二次巻線123が巻回されている。
これらのコイル巻回部111,121のそれぞれの両端には、開口を塞ぐように設けられ且つ筒の軸に沿ってＩ型磁性体コア170を挿入するための開口部111c,121cを有する鍔部111a,111b,121a,122bを備えている。また、各鍔部111a,111b,121a,121bは、その周縁部がコイル巻回部111,121の周縁よりも突出する長方形の板からなっている。

さらに、２つのコイル巻回部111,121の間は鍔部111b,121aの底辺部に沿って設けられた連結板130によって連結されている。一方のコイル巻回部111の他端には連結板130の底面と同一平面に底面を有する端子板140が鍔部111aの底辺部に沿って形成されている。端子板140にはトランスＴ１を構成する一次巻線112及び二次巻線113に接続された外部端子141が設けられている。また、他方のコイル巻回部121の他端には連結板130の底面と同一平面に底面を有する端子板150が鍔部121bの底辺部に沿って形成されている。端子板150にはトランスＴ２を構成する一次巻線122及び二次巻線123に接続された外部端子151が設けられている。

上記のようにボビン110は、コイル巻回部111,121と、鍔部111a,111b,121a,121b、連結板130、端子板140,150が一体に形成されてなっている。

Ｉ型磁性体コア170は２つのコイル巻回部111,121を貫くように開口部111c,121cに挿入され、Ｉ型磁性体コア170の両端部のそれぞれは開口部111c,121cから外部に突出して端子板140,150の上面に載置されている。さらに、Ｉ型磁性体コア170の長さ方向中央部は連結板130上で外部空間に露出されている。

Ｃ型磁性体コア180の内幅Ｌ１は、コイル巻回部111の両端部に形成されている鍔部111a,111bの外面間の距離Ｌ１と一致しており、Ｃ型磁性体コア180は鍔部111a,111bの外側嵌合してＣ型磁性体コア180の位置が固定されてるようになっている。同様にＣ型磁性体コア190の内幅Ｌ１は、コイル巻回部121の両端部に形成されている鍔部121a,121bの外面間の距離Ｌ１と一致しており、Ｃ型磁性体コア190は鍔部121a,121bの外側嵌合してＣ型磁性体コア190の位置が決定されてるようになっている。この状態で、各Ｃ型磁性体コア180,190の両端面はＩ型磁性体コア170の側面に対向し、各Ｃ型磁性体コア180,190毎にＩ型磁性体コア170と磁路を形成するようになっている。また、各Ｃ型磁性体コア180,190の間に幅Ｄ１の間隙が形成されるように、各Ｃ型磁性体コア180,190の位置が設定されている。この間隙の幅Ｄ１は、隣り合うＣ型磁性体コア180,190間の磁気干渉を抑制するのに十分な幅に設定されており、０．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。

上記構成よりなる複合トランス100は、２つのトランスＴ１，Ｔ２のコイル巻回部111,121が一体に形成された中空部を有する筒状をなすボビン110を有するので、２つのトランスＴ１，Ｔ２のコイル（一次巻線及び二次巻線）を一度に巻き付けることが可能となる。これにより、製造コストの低減および形状の小型化を図ることができる。

また、各トランスＴ１，Ｔ２に発生する磁束はトランスＴ１，Ｔ２を構成するＩ型磁性体コア（第１磁性体コア）170とＣ型磁性体コア（第２磁性体コア）180,190内を流れ、さらに、隣り合うＣ型磁性体コア180,190間には幅Ｄ１の間隙が形成されているので、Ｃ型磁性体コア180,190からの漏れ磁束が隣り合うＣ型磁性体コア180,190に流れ込むことは極めて少なくなる。これにより、隣り合うトランスＴ１，Ｔ２間の磁気干渉は従来よりも大幅に低減される。

すなわち、図３に示すように、各トランスＴ１，Ｔ２において発生する磁束は各トランスＴ１，Ｔ２を構成するＩ型磁性体コア170の一部とＣ型磁性体コア180,190を流れるので、干渉磁束は非常に小さくなり、各トランスＴ１，Ｔ２が隣り合うトランスに与える影響は従来よりも大幅に少なくなる。

したがって、本実施形態の複合トランス100によれば、隣り合うトランスＴ１，Ｔ２間の磁気干渉が従来よりも大幅に低減されるので、実質的に独立した２つ以上のトランスＴ１，Ｔ２を使用した時と同等の特性を確保することができ、従来例において説明した超音波モーター駆動装置のような磁気干渉によるインダクタンスの変化やトランス間の磁気結合等を懸念される回路や装置にも使用可能である。

なお、第１実施形態では２つのトランスＴ１，Ｔ２を一体化した複合トランス100を形成したが、これと同様にして３つ以上のトランスを一体化した複合トランスを形成しても本実施形態と同様の効果が得られることはいうまでもないことである。

また、第１実施形態では規格が同じ２つのトランスＴ１，Ｔ２を一体に形成した複合トランス100を形成したが、規格が異なるトランスを一体に形成してもほぼ同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態の複合トランスについて説明する。

図４乃至図７は本発明の第２実施形態の複合トランス200を示す図で、図４は平面図、図５は斜視図、図６は分解平面図、図７は分解斜視図である。これらの図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

また、第２実施形態の複合トランス200と第１実施形態の複合トランス100との相違点は、第２実施形態の複合トランス200では連結板130と端子板140,150の平面形状を大きくして、Ｃ型磁性体コア180,190が嵌合するように、Ｃ型磁性体コア180,190の側面の一部を囲む凸部132,142,152を連結板130と端子板140,150の上面に設けたことである。

このように連結板130と端子板140,150の上面に、Ｃ型磁性体コア180,190が嵌合するように、Ｃ型磁性体コア180,190の側面の一部を囲む凸部132,142,152を設けることにより、Ｃ型磁性体コア180,190の位置がずれることが無く、常に同じ位置に維持することができる。

次に、本発明の第３実施形態の複合トランス300について説明する。

図８乃至図１１は本発明の第３実施形態の複合トランス300を示す図で、図８は平面図、図９は斜視図、図１０は分解平面図、図１１は分解斜視図である。これらの図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

また、第３実施形態の複合トランス300と第１実施形態の複合トランス100との相違点は、第３実施形態の複合トランス300では、Ｃ型磁性体コア180,190の間の間隙に嵌合するスペーサー133を設けたことである。このスペーサー133は連結板130と一体に形成しても良いし、連結板130に連結されていない単体として形成しても良い。

このようにＣ型磁性体コア180,190の間の間隙にスペーサー133を嵌合させて設けることにより、Ｃ型磁性体コア180,190の端部が鍔部111b,121aとスペーサー133との間に所定の挟圧力をもって挟まれるので、Ｃ型磁性体コア180,190がズレ動きにくくなる。さらに、スペーサー133によって間隙の幅Ｄ１が確実に維持される。

次に、本発明の第４実施形態の複合トランス400について説明する。

図１２乃至図１５は本発明の第４実施形態の複合トランス400を示す図で、図１２は平面図、図１３は斜視図、図１４は分解平面図、図１５は分解斜視図である。これらの図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

また、第４実施形態の複合トランス400と第１実施形態の複合トランス100との相違点は、第４の実施形態の複合トランス400では、Ｃ型磁性体コア180,190に代えてロ型磁性体コア410,420を備えたことである。

一方のロ型磁性体コア410はトランスＴ１を構成するもので、内側の開口部411が鍔部111a,111bの外面及び側縁に当接するようにコイル巻回部111の周りに配置される。また、ロ型磁性体コア410にはＩ型磁性体コア170が嵌合するように、対向する１組の辺のそれぞれの中央部底面に２つの凹部412が形成されている。

他方のロ型磁性体コア420はトランスＴ２を構成するもので、内側の開口部421が鍔部121a,121bの外面及び側縁に当接するようにコイル巻回部121の周りに配置される。また、ロ型磁性体コア420にはＩ型磁性体コア170が嵌合するように、対向する１組の辺のそれぞれの中央部底面に２つの凹部422が形成されている。

また、上記のようにロ型磁性体コア410,420を装着したときに、ロ型磁性体コア410,420の間には幅Ｄ１の間隙が形成されるようになっている。

このようにロ型磁性体コア410,420を用いることによって、トランスＴ１，Ｔ２の周囲がロ型磁性体コア410,420のよって囲まれるので、実際に複合トランス400を使用したときに複合トランス400の近傍に導体や磁性体が存在しても、これらによる磁気干渉等の影響を受けにくくなり、実用上の特性変化が生じにくくなる。

なお、以上説明した第１乃至第４実施形態は本発明の一具体例に過ぎず、本発明がこれらの実施形態の構成のみに限定されることはない。

本発明の第１実施形態における複合トランスを示す平面図本発明の第１実施形態における複合トランスを示す斜視図本発明の第１実施形態における磁束の流路を説明する図本発明の第２実施形態における複合トランスを示す平面図本発明の第２実施形態における複合トランスを示す斜視図本発明の第２実施形態における複合トランスを示す分解平面図本発明の第２実施形態における複合トランスを示す分解斜視図本発明の第３実施形態における複合トランスを示す平面図本発明の第３実施形態における複合トランスを示す斜視図本発明の第３実施形態における複合トランスを示す分解平面図本発明の第３実施形態における複合トランスを示す分解斜視図本発明の第４実施形態における複合トランスを示す平面図本発明の第４実施形態における複合トランスを示す斜視図本発明の第４実施形態における複合トランスを示す分解平面図本発明の第４実施形態における複合トランスを示す分解斜視図本発明に係るランプ点灯装置を示す回路図従来例の複合トランスを示す平面図従来例の複合トランスを示す斜視図従来例の複合トランスを示す平面図従来例の複合トランスを示す斜視図超音波モーター駆動装置の一例を示す回路図超音波モーター駆動装置の正常時の信号波形を示す図超音波モーター駆動装置の不具合発生時の信号波形を示す図従来例の複合トランスにおける磁束の流路を説明する図

符号の説明

100,200,300,400…複合トランス、110…ボビン、111,121…コイル巻回部、111a,111b,121a,121b…鍔部、111c,121c…開口部、112,122…一次巻線、113,123…二次巻線、130…連結板、132,142,152…凸部、133…スペーサー、140,150…端子板、141,151…外部端子、170…Ｉ型磁性体コア、180,190…Ｃ型磁性体コア、410,420…ロ型磁性体コア、411,421…開口部、412,422…凹部。

Claims

２つ以上のトランスを一体に形成した複合トランスにおいて、
中空部を有する筒状をなして各トランスに対応して設けられた２つ以上のコイル巻回部と、隣り合うコイル巻回部間に前記中空部と外部空間とを連通するように設けられた１つ以上の開口部とを有する一体型のボビンと、
両端部が外部に露出するように前記ボビンの中空部に挿入された第１磁性体コアと、
前記コイル巻回部毎に設けられ、１つのコイル巻回部を跨いで前記開口部あるいは前記ボビン端部において一部が前記第１磁性体コアに対向して前記第１磁性体コアとともに磁路を形成する第２磁性体コアと、
前記各単位トランスの一次巻線及び二次巻線に接続された複数の端子電極とを備え、
隣り合う前記第２磁性体コア間の磁気干渉を抑制するために、隣り合う前記第２磁性体コアを所定の間隔をあけて配置されている
ことを特徴とする複合トランス。
隣り合う前記第２磁性体コア間の磁気干渉を抑制するために、隣り合う前記第２磁性体コアを所定の間隔をあけて配置する位置を決めるための位置決め手段を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の複合トランス。
前記位置決め手段が前記第２磁性体コア間に設けられたスペーサーであることを特徴とする請求項２に記載の複合トランス。
前記スペーサーが樹脂又は非磁性金属の何れかからなることを特徴とする請求項３に記載の複合トランス。
前記スペーサーが前記ボビンと一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の複合トランス。
前記位置決め手段は、前記ボビンと一体に形成された凹凸面であることを特徴とする請求項２に記載の複合トランス。
前記第２磁性体コアは、両端面が前記第１磁性体コアに対向するＣ型形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の複合トランス。
前記第２磁性体コアは、対向する１組の辺のそれぞれの中央部が前記第１磁性体コアに対向するロ型形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の複合トランス。