JP3995208B2

JP3995208B2 - 高圧トランス

Info

Publication number: JP3995208B2
Application number: JP2003076623A
Authority: JP
Inventors: 健介木之下; 則夫佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004288752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用のヘッドランプ、液晶プロジェクターあるいはオーバーヘッドプロジェクター等に用いられる放電灯の点灯のための高圧トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタルハライドランプ等の放電灯の点灯には電子バラストなる点灯装置を用いるが、この点灯装置には、ランプ点灯時に高電圧を発生させる高圧トランスが必要である。この点灯装置に対し、小型化、薄型化の要求が高まり、その結果必然的に高圧トランスにも小型化、薄型化が要求されており、小型化、薄型化の方策として、特許文献１においては、高圧出力巻線として平角線を縦巻きにしたものを用いると共に、高圧出力巻線の全体形状をその断面形状が長円形になるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３６１７５３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年高圧トランスのさらなる小型化、薄型化の要求があり、この要求に応えるため、一次電圧を上げると共に、トランスの巻数およびフェライトコアを削減して小型化を図ってきた。しかしこれでは充分な沿面距離を確保できないため、別の方策として、さらに、トランス全体を樹脂でモールドすることで耐電圧を確保してきた。
【０００５】
しかし、このような方策ではトランス単体での十分な小型化を達成できず、コストアップが避けられない状況であった。また、樹脂でモールドすると、廃棄時に分解が困難であるため、スラッジ（一体もの）として廃棄しており、再利用不可能である。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、一次端子と高圧側二次端子との間に十分な沿面距離を容易に確保することができ、小型化、薄型化が図れる高圧トランスを提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、組立分解が容易な高圧トランスを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、高圧出力巻線の巻解れが発生せず、コアに対して高圧出力巻線が安定して組み付けられる高圧トランスを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、高圧出力巻線の高圧側端末の端子への接続作業をボビンの外で行うことにより、高圧部の処理を的確に行うことができ、引き出し状態による耐圧不良を防止できる高圧トランスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の高圧トランスは、平角線を用い、該平角線の狭幅面がコイルの内周、外周面となり、かつ、断面が略長円形となる筒状に形成した高圧出力巻線と、
前記高圧出力巻線の外周を覆う樹脂製ボビンと、
前記ボビンの外面におけるボビンの巻芯方向の片側寄りに巻かれた低圧入力巻線と、
前記高圧出力巻線に挿入される中足部分と１つの外磁路部とを有して閉磁路を構成する一対のコアと、
前記ボビンの前記コアの外磁路部とは反対側の外面における前記片側寄りの領域に巻芯方向に間隔を有して設けられた低圧入力巻線の一対の一次端子部と、
前記ボビンの前記コアの外磁路部の反対側の外面における前記低圧入力巻線巻装側ボビン端部近傍に設けられ、前記高圧出力巻線の低圧側端末が接続される低圧側二次端子と、
前記低圧側二次端子と反対側のボビン端部に、樹脂製取付部材により取付けられ、前記高圧出力巻線の高圧側端末が接続される高圧側二次端子とを備え、
前記ボビンの端部に設ける高圧側二次端子の樹脂製取付部材を、前記コアの一方の端面に当接させてコアを抜け止めし、
他方のコアの端面に、ボビンの低圧側二次端子側の端部の内壁に設けたガイド溝に沿って挿着する弾性のある金具を当接させて該コアの抜け止めをすることにより、一対のコアをボビンに固定したことを特徴とする。
【００１１】
（２）また、本発明の高圧トランスは、前記一対のコアが、高抵抗フェライトでなるＵ型コア、Ｃ型コア、コ字形コアのいずれかからなり、
前記コアの外磁路部の対向面間で磁気ギャップが形成されることを特徴とする。
【００１２】
（３）また、本発明の高圧トランスは、前記ボビンにおけるコアの少なくとも一方の外磁路装着側のコア対向面およびコアの厚さ方向の両面に、高圧出力巻線の高圧部と低圧入力巻線との間の沿面距離確保のための壁を設けると共に、前記一対のコアの外磁路が、前記コア対向面間に設けられた壁を隔てて対向することを特徴とする。
【００１３】
（４）また、本発明の高圧トランスは、前記一対のコアの中足の基端部に、高圧出力巻線の巻き緩み防止用の突起を設けたことを特徴とする。
【００１４】
（５）また、本発明の高圧トランスは、前記コアの端部側に設けた凸部または凹部により、前記樹脂製取付部材を位置決めして固定したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による高圧トランスの一実施の形態を示す側面図、図２はその縦断面図である。図１、図２において、１、２は電気抵抗の高いＮｉ−Ｚｎ系フェライト等でなるＵ型コア、３は高圧出力巻線、４は樹脂製ボビン、５ａ、５ｂはそれぞれ高圧出力巻線の低圧側二次端子、高圧側二次端子、６は低圧入力巻線、６ａ、６ｂは低圧入力巻線の両端の一次端子部である。
【００１６】
Ｕ型コア１、２は、図３に突き合わせた状態で示すように、中足１ａ、２ａと、外磁路部を構成する外足１ｂ、２ｂとからなり、中足１ａ、２ａは外足１ｂ、２ｂとの対向方向に長い長円形（楕円形や小判形を含む。）の断面形状をなし、外足１ｂ、２ｂは断面形状が矩形をなす。コアをこのように構成することにより、磁路断面積を確保すると共に薄型化を図っている。
【００１７】
また、外足１ｂ、２ｂは閉磁路化により外部へのノイズの放射を防止するためのものであり、中足１ａ、２ａの断面積Ｓ１に対し、外足１ｂ、２ｂの断面積Ｓ２は小さく、好ましくはその比Ｓ２／Ｓ１が１／５〜４／５程度に設定される。本実施の形態においては、前記比を２／５に設定した。両コア１、２は、外足１ｂ、２ｂ間にギャップｇが形成される。各Ｕ型コア１、２の中足１ａ、２ａの基端部の外足１ｂ、２ｂの反対側の面には、高圧出力巻線３の巻き緩み防止用の突起１ｃ、２ｃを設ける。
【００１８】
なお、主として車載用を目的とした高圧トランスとして使用する場合、使用環境が−４０〜＋１５０℃が要求され、電気的特性の維持により、キューリー温度が２００℃以上のものが必要であり、高圧出力巻線３に直接挿入されるため、表面及び内部の固有抵抗が１０^６.Ω・ｃｍ程度のフェライトコアの選定が必要である。
【００１９】
前記高圧出力巻線３は、図４に示すように、銅等のように導電性の高い平角線３ａを、その断面の狭幅部ａ（ｂは広幅部である。）が内周面、外周面となるように縦巻きとし、内空部が前記コア１、２の中足１ａ、２ａに合致するように略長円形の筒状に巻いたものである。図２に示すように、前記高圧出力巻線３には前記コア１、２の中足１ａ、２ａが挿入される。高圧出力巻線３には、断面形状が０．１２ｍｍ×１．０ｍｍのポリエステルイミド線を２００ターン巻回し、外周をテープにて仮固定したものを用いた。
【００２０】
ボビン４は、図５に示すように、断面形状が略長円形の筒状をなして高圧出力巻線３および中足１ａ、２ａを挿入する長円筒部４ａと、外足１ｂ、２ｂを挿入して沿面距離を確保するための袖部４ｂ、４ｃとを有する。また、ボビン４の外周の外足１ｂ、２ｂの先端の突き合わせ部に位置する個所にも低圧入力巻線６と高圧出力巻線３との間の沿面距離を確保するための壁４ｄを有する。
【００２１】
該ボビン４の一端部の近傍には高圧出力巻線３の低圧側二次端子５ａを固定した端子台４ｅが一体に形成される。
【００２２】
低圧入力巻線６は、図１、図２に示すように、ボビン４の巻芯方向の端部側、すなわち前記低圧側二次端子５ａ側に偏らせて巻き回される。すなわち、高圧出力巻線３の低圧入力巻線６の巻回側が高圧出力巻線３の低圧側となる。なお、本例においては、この低圧入力巻線６は複数回（本例においては３ターン）巻回され、高圧出力巻線３は２００ターンとし、入力電圧が５００Ｖ、出力電圧が２５ｋＶとなる場合について示している。
【００２３】
前記ボビン４の袖部４ｂ、４ｃ形成部の反対側の外周には、低圧入力巻線６の巻き位置および端末引き出しのための位置決め用ガイド４ｆ、４ｇを一体に設ける。該位置決め用ガイド４ｆ、４ｇは、ボビン４の外側に突出させて設ける。該ガイド４ｆ、４ｇの間には、前記低圧入力巻線６を嵌めて位置決めする巻線装着溝４ｈが図面上の上下に設けられる。また、該ガイド４ｆ、４ｇの両端の根本部には、低圧入力巻線６の端末を嵌め込んで位置決めする切り込み状の横溝４ｉを有し、該各横溝４ｉの根本部からガイド４ｆ、４ｇの先端にかけて、縦溝４ｊを形成している。これらの縦溝４ｊは、それぞれ互いに反対側に向けて形成されている。低圧入力巻線６の端末は、まず横溝４ｉに嵌め込み、次に縦溝４ｊに嵌まるように曲げることにより、容易に固定されて端子部６ａ、６ｂ（図１、図２参照）を形成する。
【００２４】
図６はこの高圧トランスの使用例を示す回路図であり、前記低圧入力巻線の一方の端子部６ａと前記高圧出力巻線３の低圧側二次端子５ａとは外部機器において短絡されるかあるいは実質的にほぼ等しい電位となるように外部機器側において接続されるものである。一次端子部６ａとプラス端子との間には直流電圧５００Ｖが印加され、スイッチング素子８をスイッチングすることにより、二次電圧として２５ｋＶを得て放電灯等の負荷７に加えるものである。
【００２５】
図１、図２に示すように、高圧出力巻線３の高圧側二次端子５ｂは樹脂製取付部材９により、ボビン４における前記低圧側二次端子５ａの反対側の端部に取付けられる。
【００２６】
高圧側二次端子５ｂの樹脂製取付部材９は、図７に示すようにほぼコ字形をなし、Ｌ字形高圧側二次端子５ｂを一体に成形してなるものである。また、高圧側コア１の側面に形成した２つの位置決め用凸部１ｄ、１ｄ（図３参照）間に取付部材９の一方の側板部９ａを嵌合して取付部材９を仮固定する構造を有する。また、両側板部９ａ、９ａに、ボビン４の側面のスリット４ｍ（図５参照）に弾発的に嵌合して固定するための突起９ｂを有する。
【００２７】
図８は低圧側コア２の抜け止め用金具１０を示す。該金具１０はボビン４の端部の内壁の両側に形成されたガイド溝４ｋ、４ｋに両端をスライド嵌合して取付けられるものである。該抜け止め用金具１０は弾性のある板材を加工したもので、コア２の端面を押圧する押圧片１０ａを切り起こしにより形成している。
【００２８】
この高圧トランスは、図９（Ａ）に示すように、高圧側コア１の中足１ａに高圧出力巻線３を嵌め、かつ高圧側コア１の端面に、位置決め用凸部１ｄ、１ｄ間に取付部材９の一方の側板部９ａを嵌め、かつ側板部９ａ、９ａ間で高圧側コア１の端部を挟持して取付部材９をコア１に仮固定する。そしてこの仮固定状態で高圧出力巻線３の高圧側端末３ｂを高圧側二次端子５ｂに接続する。なお、取付部材９の高圧側コア１への位置決めは、コア１の側面に凹部と設けてその凹部に取付部材９の側板部９ａを嵌め込むことにより行なってもよい。
【００２９】
次に図９（Ｂ）に示すように、予め低圧入力巻線６を巻いたボビン４に高圧出力巻線３と樹脂製取付部材９を装着したコア１を片側から挿入し、ボビン４のスリット４ｍに取付部材９の突起９ｂを嵌め込むことにより、取付部材９をボビン４に固定すると同時に、高圧側コア１をボビン４から抜け止めする。
【００３０】
また、ボビン４の他方より低圧側コア２を挿入して中足１ａ、２ａどうしを突き合わせた後、ボビン４のガイド溝４ｋ、４ｋに抜け止め用金具１０の両側を嵌めて押し込み、押圧片１０ａを低圧側コア２の端面に圧接させて抜け止めする。この高圧トランスは、前記金具１０を外し、かつ取付部材９を外すことにより、コア１、２とボビン４とを分解することが可能であり、高圧出力巻線３や低圧入力巻線６もコア１やボビン４から分解可能である。
【００３１】
本実施の形態の高圧トランスは、第一に、高圧出力巻線３に平角線を用いているので、線材の断面積を確保でき、しかも縦巻きとしたので、巻数を確保することができ、巻芯方向の長さも短くすることができ、第二に、ボビン４の低圧入力巻線６の巻回部の反対側の端部に高圧側二次端子５ｂを取付けたので、一次端子部６ｂと高圧側二次端子５ｂとの間に十分な沿面距離を容易に確保することができ、小型化が図れる。また、高抵抗のコアを用いたことにより、ボビンを使用する必要がなくなり、しかも高圧出力巻線３をその断面形状が略長円形となるように巻いたので、薄型化が図れる。
【００３２】
コアとしては、高圧出力巻線を巻回したＩ型コアとＵ型コアとの組み合わせも可能であるが、コア長が長くなることもあり、コアの変形を考慮すると、５ｍｍ程度の厚みを必要とし、大型で重量のあるコアが必要となり、コア長が長いことで寸法公差も大きく、電気的特性の悪化要因となっていた。前記実施の形態においては、Ｕ＋Ｕ型コアを用いることにより、コア長を短くし、かつ中足にギャップを付けないことで電気的特性を安定にすることが可能となる。
【００３３】
また、前記壁４ｂ、４ｄにより、低圧入力巻線６と高圧出力巻線３との間の沿面距離を容易に確保できるので、小型化が容易となる。
【００３４】
また、コア１、２や高圧出力巻線３の外周部をボビン４によって覆うことにより、沿面距離を確保すると共に、外形寸法を安定化し、さらにボビン４が振動試験等によるコア１、２への応力の緩和の役目を果たす。
【００３５】
また、取付部材９や金具１０により、組立分解が容易となる。また、高圧トランスを廃棄する場合はコア１、２と、銅線でなる高圧出力巻線３や低圧入力巻線６等と、ボビンでなる樹脂部品に分解することができる。
【００３６】
また、図１０（Ａ）に示すように、コア１、２の中足１ａ、２ａの基端部、すなわち外足１ｂ、２ｂの反対側の面の根本側に突起１ｃ、２ｃを設けたので、高圧出力巻線３が矢印Ｘの方向にずれる巻き緩みが発生せず、コア１、２に対して高圧出力巻線３が安定して組み合わされる。
【００３７】
また、図１０（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、取付部材９はコア１に対して凸部１ｄ、１ｄにより位置決めされ、高圧出力巻線３の高圧側端末３ａの端子５ｂへの接続作業をボビン４の外で目視しかつ接続状態を確認しながら行うことにより、高圧部の処理を的確に行うことにより、引き出し状態による耐圧不良を防止できる。
【００３８】
本発明の高圧トランスは、必ずしも樹脂モールドを必要としないが、用途によっては樹脂モールドによってより安全性を高めた構造で使用してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、高圧出力巻線に平角線を用いて縦巻きでかつ全体を長円形に形成すると共に、高圧出力巻線に被せたボビンの低圧入力巻線巻回側の反対側端部端面に高圧側二次端子を設けたので、一次端子と高圧側二次端子との間に十分な沿面距離を容易に確保することができ、小型化、薄型化が図れる。また、ボビンの端部に設ける高圧側二次端子の樹脂製取付部材を、前記コアの一方の端面に当接させてコアを抜け止めし、他方のコアの端面に、ボビンの低圧側二次端子側の端部の内壁に設けたガイド溝に沿って挿着する弾性のある金具を当接させて該コアの抜け止めをすることにより、一対のコアをボビンに固定したので、分解組立が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高圧トランスの一実施の形態を示す側面図である。
【図２】本実施の形態の高圧トランスの縦断面図である。
【図３】本実施の形態のコアを示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ｂ）の左側面図、（Ｅ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（Ａ）は高圧出力巻線の端面図、（Ｂ）はその部分拡大断面図である。
【図５】本実施の形態のボビンを示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ｂ）の左側面図、（Ｅ）は（Ｂ）の左側断面図、（Ｆ）は（Ｅ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本実施の形態の高圧トランスの使用例を示す回路図である。
【図７】本実施の形態の高圧側二次端子の取付部材を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図８】本実施の形態のコア抜け止め用金具を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は側面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は本実施の形態の組立工程を示す図である。
【図１０】（Ａ）は本実施の形態のコアと高圧出力巻線との組み合わせ状態を示す側面図、（Ｂ）はその高圧出力巻線の端末の接続状態を示す端面図、（Ｃ）はその内部接続図である。
【符号の説明】
１：高圧側コア、１ａ：中足、１ｂ：外足、１ｃ：巻き緩み防止用突起、１ｄ：取付部材９の位置決め用凸部、２：低圧側コア、２ａ：中足、２ｂ：外足、２ｃ：巻き緩み防止用突起、３：高圧出力巻線、３ａ：平角線、３ｂ：高圧側端末、４：ボビン、４ａ：長円筒部、４ｂ、４ｃ：袖部、４ｄ：壁、４ｅ：端子台、４ｆ、４ｇ：一次端子位置決め用ガイド、４ｈ：低圧入力巻線装着溝、４ｉ：横溝、４ｊ：縦溝、４ｋ：金具ガイド溝、４ｍ：スリット、５ａ：高圧出力巻線の低圧側二次端子、５ｂ：高圧出力巻線の高圧側二次端子、６：低圧入力巻線、６ａ、６ｂ：端子部、７：負荷、８：スイッチング素子、９：樹脂製取付部材、９ａ：コア挿入溝、９ｂ：突起、１０：抜け止め用金具、１０ａ：押圧片

Claims

平角線を用い、該平角線の狭幅面がコイルの内周、外周面となり、かつ、断面が略長円形となる筒状に形成した高圧出力巻線と、
前記高圧出力巻線の外周を覆う樹脂製ボビンと、
前記ボビンの外面におけるボビンの巻芯方向の片側寄りに巻かれた低圧入力巻線と、
前記高圧出力巻線に挿入される中足部分と１つの外磁路部とを有して閉磁路を構成する一対のコアと、
前記ボビンの前記コアの外磁路部とは反対側の外面における前記片側寄りの領域に巻芯方向に間隔を有して設けられた低圧入力巻線の一対の一次端子部と、
前記ボビンの前記コアの外磁路部の反対側の外面における前記低圧入力巻線巻装側ボビン端部近傍に設けられ、前記高圧出力巻線の低圧側端末が接続される低圧側二次端子と、
前記低圧側二次端子と反対側のボビン端部に、樹脂製取付部材により取付けられ、前記高圧出力巻線の高圧側端末が接続される高圧側二次端子とを備え、
前記ボビンの端部に設ける高圧側二次端子の樹脂製取付部材を、前記コアの一方の端面に当接させてコアを抜け止めし、
他方のコアの端面に、ボビンの低圧側二次端子側の端部の内壁に設けたガイド溝に沿って挿着する弾性のある金具を当接させて該コアの抜け止めをすることにより、一対のコアをボビンに固定したことを特徴とする高圧トランス。
請求項１に記載の高圧トランスにおいて、
前記一対のコアが、高抵抗フェライトでなるＵ型コア、Ｃ型コア、コ字形コアのいずれかからなり、
前記コアの外磁路部の対向面間で磁気ギャップが形成されることを特徴とする高圧トランス。
請求項２に記載の高圧トランスにおいて、
前記ボビンにおけるコアの少なくとも一方の外磁路装着側のコア対向面およびコアの厚さ方向の両面に、高圧出力巻線の高圧部と低圧入力巻線との間の沿面距離確保のための壁を設けると共に、前記一対のコアの外磁路が、前記コア対向面間に設けられた壁を隔てて対向することを特徴とする高圧トランス。
請求項１から３までのいずれかに記載の高圧トランスにおいて、
前記一対のコアの中足の基端部に、高圧出力巻線の巻き緩み防止用の突起を設けたことを特徴とする高圧トランス。
請求項１から４までのいずれかに記載の高圧トランスにおいて、
前記コアの端部側に設けた凸部または凹部により、前記樹脂製取付部材を位置決めして固定したことを特徴とする高圧トランス。