JP4062079B2

JP4062079B2 - トランス

Info

Publication number: JP4062079B2
Application number: JP2002359062A
Authority: JP
Inventors: 智宏杉村; 佳弘国谷; 勝己松村; 貞雄森元
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: JP2004193311A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に用いるトランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のトランスについて図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図７は従来のトランスの断面図、図８は同トランスの斜視図、図９は同トランスの分解斜視図である。
【０００４】
図７〜図９において、従来のトランスは、巻軸１の中央に貫通孔２を有するとともに上下端に鍔３を有した偏平状の二つのコイルボビン４と、一方のコイルボビン４の巻軸１の外周に巻回した入力巻線５と、他方のコイルボビン４の巻軸１の外周に巻回した出力巻線６と、コイルボビン４の下端の鍔３に植設するとともに入力巻線５および出力巻線６を接続した端子７と、二つの磁脚８の間に中脚９を有した断面Ｅ字形状の分割磁心１０と平板状の分割磁心１０と突合せて形成した閉磁路磁心１１とを備えていた。
【０００５】
そして、コイルボビン４の貫通孔２に断面Ｅ字形状の分割磁心１０の磁脚８をそれぞれ組み込むとともに平板状の分割磁心１０を突合せてトランスを構成していた。
【０００６】
また、断面Ｅ字形状の分割磁心１０の中脚９は、二つの磁脚８より高さを低くして形成しており、断面Ｅ字形状の分割磁心１０と平板状の分割磁心１０を突合せたときに、中脚９の先端と平板状の分割磁心１０との間に磁気ギャップ１２を形成していた。
【０００７】
そして、中脚９と磁気ギャップ１２は、出力巻線６に接続した負荷（図示していない）と出力巻線６に電流が流れたときに、入力巻線５の磁束が出力巻線６に鎖交しない漏れ磁束１３を通す漏れ磁路を構成していた。
【０００８】
上記従来のトランスは、負荷や出力巻線６に電流が流れていないときは、磁気ギャップ１２によって漏れ磁束１３を通さず、負荷や出力巻線６に流れる電流の増大にともない漏れ磁路に流れる漏れ磁束１３を増やして漏れリアクタンスを大きくした磁束漏洩型のトランスとして用いられていた。
【０００９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２７０４４１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、漏れ磁路は平板状の分割磁心１０と中脚９の間に磁気ギャップ１２を形成しており、磁気ギャップ１２は中脚９の高さを二つの磁脚の高さより低くして形成しているので、中脚９と二つの磁脚８を研磨などして高さを合わせたあとに中脚９のみ再度研磨して高さを低くする必要があり、中脚９を二度研磨するだけでなく中脚９のみを研磨するために、作業が煩雑となり生産性が悪くなるといった問題点を有していた。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、磁気ギャップを有した漏れ磁路を形成する際に、分割磁心を研磨して磁気ギャップを形成することをなくして生産性を向上したトランスを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、二つの分割磁心は巻軸部の上下端に鍔を設けるとともに前記鍔の側面に平面部を形成しており、一方の前記分割磁心の巻軸部に入力巻線を巻回するとともに他方の前記分割磁心の巻軸部に出力巻線を巻回し、二つの前記分割磁心の平面部を突合せて閉磁路を形成しており、前記入力巻線を巻回した前記分割磁心の前記鍔の厚みは少なくとも前記上下端のいずれかにおいて、前記出力巻線を巻回した前記分割磁心の鍔の厚みより大きくするとともに、前記入力巻線を巻回した前記分割磁心の前記上下端の前記鍔の間隔は、前記出力巻線を巻回した前記分割磁心の前記上下端の前記鍔の間隔より小さくした構成である。
【００１５】
上記構成により、入力巻線を巻回した分割磁心の上下端の鍔の間隔が出力巻線を巻回した分割磁心の上下端の鍔の間隔より小さいので、出力巻線を巻回した分割磁心の上下端の鍔の間隔より漏れ磁束を通しやすくすることができ、入力巻線を巻回した分割磁心の上下端の鍔の間隔が磁気ギャップとなり、入力巻線を巻回した分割磁心の上端の鍔と磁気ギャップおよび下端の鍔とで漏れ磁路を構成し、出力巻線の負荷が増大したときにはその磁気ギャップにおいて漏れ磁束をより通しやすくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態におけるトランスについて図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態におけるトランスの断面図、図２は同トランスの斜視図、図３は同トランスの分解斜視図である。
【００１８】
図１〜図３において、本発明の一実施の形態におけるトランスは、二つの分割磁心２１を突合せて閉磁路を形成した閉磁路磁心２２と、分割磁心２１に絶縁被膜付導線を巻回した巻線２３とを備えている。
【００１９】
そして、この二つの分割磁心２１は巻軸部２４の上下端に鍔２５を設けるとともに鍔２５の側面に平面部２６を形成しており、一方の分割磁心２１の巻軸部２４の外周に絶縁被膜付導線を数ターン程度巻回した入力巻線２７を施すとともに他方の分割磁心２１の巻軸部２４に入力巻線２７の導線よりも細い絶縁被膜付導線を千数百ターン程度巻回した出力巻線２８を施し、二つの分割磁心２１の平面部２６を突合せて閉磁路を形成している。
【００２０】
また、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１は、上端の鍔２５の厚みを突合せた他方の分割磁心２１の鍔２５の厚みより大きくするとともに上下端の鍔２５の間隔を突合せた他方の分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔より小さくしている。
【００２１】
そして、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１の巻軸部２４の断面積２９を入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の巻軸部２４の断面積３０より小さくしている。
【００２２】
これら、二つの分割磁心２１は、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１をＭｎ系のフェライト材で形成し、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１をＮｉ系のフェライト材で形成しており、平面部２６を除いた表面を数十μｍの厚みの絶縁樹脂（図示していない）で被覆した絶縁層３１を設けている。
【００２３】
また、二つの分割磁心２１の巻軸部２４の断面形状を円形状にしている。
【００２４】
そして、分割磁心２１の下端の鍔２５に、下端の鍔２５の側面から巻軸部２４までスリット３２を形成し、スリット３２から巻線の引き出し線３３を引き出している。
【００２５】
さらに、二つの分割磁心２１の平面部２６と反対側の下端の鍔２５には、下端の鍔２５の底面を載置する載置部３４と、載置部３４と連成するとともに下端の鍔２５の平面部２６と反対側の側面に巻線２３の引き出し線３３を接続する端子３５を有した厚肉部３６と、載置部３４および厚肉部３６と連成するとともに下端の鍔２５の側面に沿わせた固定壁３７とを有した端子板３８を設けている。
【００２６】
また、一方の端子板３８の載置部３４と固定壁３７とを一方の分割磁心２１の平面部２６より外方まで設け、一方の端子板３８の載置部３４に他方の分割磁心２１を載置してトランスを構成したものである。
【００２７】
上記構成の本実施の形態のトランスについて以下その動作を説明する。
【００２８】
本実施の形態のトランスは、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔が出力巻線２８を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔より小さいので、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔より漏れ磁束３９を通しやすくすることができ、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔が磁気ギャップ４０となり、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の上端の鍔２５と磁気ギャップ４０および下端の鍔２５とで漏れ磁路を構成して漏れ磁路に漏れ磁束３９を流すことができる。
【００２９】
また、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１の巻軸部２４の断面積２９を入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の巻軸部２４の断面積３０より小さくしているので、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１の磁気抵抗を入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の磁気抵抗より大きくして入力巻線２７の発生した磁束が出力巻線２８を巻回した分割磁心２１を通りにくくすることができ、出力巻線２８に接続した負荷が増大したときに漏れ磁路に漏れ磁束３９をより通しやすくすることができる。
【００３０】
そして、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１をコアロスの小さいＭｎ系のフェライトコア材で形成し、巻数が多く高電圧を出力する出力巻線２８を巻回した分割磁心２１を絶縁抵抗の大きいＮｉ系のフェライト材で形成しているので、高電圧に対応した効率の良いトランスを構成できる。
【００３１】
このとき、特に、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１を形成したＮｉ系のフェライト材は、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１を形成したＭｎ系のフェライト材に比べて磁気抵抗が大きいので、入力巻線２７の発生した磁束が磁気抵抗の高い出力巻線２８を巻回した分割磁心２１を通りにくくなり、漏れ磁路に漏れ磁束３９をより通しやすくすることができる。
【００３２】
また、二つの分割磁心２１は、平面部２６を除いた表面を絶縁樹脂で被覆した絶縁層３１を設けているので、巻線２３と分割磁心２１の絶縁性を向上することができる。
【００３３】
そして、分割磁心２１の巻軸部２４の断面形状を円形状にしているので、巻軸部２４に導線を巻回するときに導線にかかる応力を小さくすることができる。
【００３４】
さらに、分割磁心２１の下端の鍔２５に、下端の鍔２５の側面から巻軸部２４までスリット３２を形成し、スリット３２から巻線２３の引き出し線３３を引き出しているので、巻線２３と引き出し線３３のクロスオーバーをなくすことができ、出力巻線２８に高電圧を発生したときの出力巻線２８と引き出し線３３の絶縁破壊を防止できる。
【００３５】
また、端子板３８に載置部３４および厚肉部３６とを連成するとともに下端の鍔２５の側面に沿わせた固定壁３７を有しているので、分割磁心２１に端子板３８を容易に位置決めすることができる。
【００３６】
そして、一方の端子板３８の載置部３４と固定壁３７とを一方の分割磁心２１の平面部２６より外方まで設け、一方の端子板３８の載置部３４に他方の分割磁心２１を載置しているので、一方の分割磁心２１を載置した端子板３８に、他方の分割磁心２１の下端の鍔２５を載置するだけで、二つの分割磁心２１の位置決めを容易に行うことができる。
【００３７】
次に、上記本実施の形態のトランスを放電灯点灯装置に用いた使用例について図面を参照して説明する。
【００３８】
図４は本実施の形態のトランスを放電灯点灯装置に用いた使用例を示す回路図である。
【００３９】
同図において、本実施の形態のトランスは、入力巻線２７を高周波の低電圧を出力する電源部４１に接続し、出力巻線２８を放電灯４２に接続している。
【００４０】
そして、本実施の形態のトランスを電源部４１の出力を放電灯４２が点灯するために必要な高電圧に昇圧した昇圧トランスを通して用いている。
【００４１】
この放電灯点灯装置および本実施の形態のトランスの動作について説明する。
【００４２】
放電灯４２が点灯開始するまでは放電灯４２は開放状態であるので、トランスの閉磁路磁心２２には入力巻線２７が発生した磁束だけが流れ、閉磁路磁心２２の上下端の鍔２５との間には間隔が空いているので入力巻線２７が発生した磁束は全て出力巻線２８を巻回した分割磁心２１を通り、出力巻線２８に入力巻線２７と出力巻線２８の巻数比に応じた高電圧が発生し、放電灯４２に高電圧が印加されて放電灯４２が点灯する。
【００４３】
そして、放電灯４２が点灯すると、放電灯４２と出力巻線２８に電流が流れて出力巻線２８に入力巻線２７が発生した磁束を打ち消す方向に磁束が発生し、入力巻線２７が発生した磁束は出力巻線２８を巻回した分割磁心２１を通りにくくなり、入力巻線２７が発生した磁束の一部は、閉磁路磁心２２の上下端の鍔の間隔の小さい入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔の磁気ギャップ４０を介して上下端の鍔２５の間を通るようになり、漏れ磁束３９を通した漏れ磁路を構成する。
【００４４】
そして、放電灯４２が負性特性であるために、放電灯４２が点灯すると放電灯４２のインピーダンスが減少して放電灯４２と出力巻線２８に流れる電流が多くなり、これにともない漏れ磁路を通る漏れ磁束３９も多くなって漏れ磁束３９によるトランスの漏れリアクタンスが増大する。
【００４５】
この漏れリアクタンスは、出力巻線２８の高電圧の出力を減少させ、放電灯４２に過電流が流れることを防止したバラスト素子として機能させることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態のトランスを放電灯４２装置に用いれば、放電灯４２に過電流が流れることを防止したバラスト素子の機能を備えた昇圧トランスとして用いることができる。
【００４７】
このように、本発明の一実施の形態のトランスは、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔が出力巻線２８を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔より小さくしているので、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１の上下端の鍔２５の間隔を漏れ磁路の磁気ギャップ４０とすることができ、漏れ磁路の磁気ギャップ４０を分割磁心２１を研磨するなどして形成することをなくすことができ、閉磁路磁心２２の形成工程を簡素化してトランスの生産性を向上することができる。
【００４８】
また、巻軸部２４の上下端に鍔２５を有した分割磁心２１に直接巻線を巻回しているので、コイルボビンを必要とせず、さらに、漏れ磁路に従来のトランスで必要であった中脚９を必要としないので、トランスをより小型化、薄形化することができる。
【００４９】
そして、本発明の一実施の形態のトランスを放電灯点灯装置の昇圧トランスに用いれば、放電灯４２のバラスト素子の機能を備えることができ、放電灯点灯装置のバラスト素子をなくすことができる。
【００５０】
尚、本実施の形態では、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１は上端の鍔２５の厚みを厚くしたもので説明したが、分割磁心の他の形状例を示した図５のように下端の鍔２５の厚みを大きくしてもよく、上下端の両方の鍔２５の厚みを大きくすればより漏れ磁束３９をより通しやすくすることができる。
【００５１】
また、入力巻線２７を巻回した分割磁心２１をＭｎ系のフェライト材で形成し、出力巻線２８を巻回した分割磁心２１をＮｉ系のフェライト材で形成したもので説明したが、二つの分割磁心２１をＭｎ系のフェライト材で形成すれば、Ｍｎ系のフェライト材はコアロスが小さいので、効率の良いトランスを構成できる。
【００５２】
そして、二つの分割磁心２１をＮｉ系のフェライト材で形成すれば、Ｎｉ系のフェライト材は絶縁抵抗が大きいので、巻線２３に入力する電圧または巻線２３が出力する電圧が高電圧の場合でも巻線２３と分割磁心２１の絶縁性を損なうことがなく、高電圧のトランスを構成することができる。
【００５３】
また、分割磁心２１の巻軸の断面形状を円形状のもので説明したが、図６の本発明の一実施の形態のトランスの巻軸部の他の形状例を示した平面図に示すように、巻軸部２４の断面形状を偏平形状にすれば、二つの分割磁心２１を突合せて閉磁路磁心２２を形成したときの底面積を小さくすることができ、よりトランスを小型化することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、二つの分割磁心は巻軸部の上下端に鍔を設けるとともに鍔の側面に平面部を形成しており、一方の分割磁心の巻軸部に入力巻線を巻回するとともに他方の分割磁心の巻軸部に出力巻線を巻回し、二つの分割磁心の平面部を突合せて閉磁路を形成しており、入力巻線を巻回した分割磁心は、上下端の鍔の少なくとも一方の厚みを突合せた他方の分割磁心の鍔の厚みより大きくするとともに上下端の鍔の間隔を突合せた他方の分割磁心の上下端の鍔の間隔より小さくした構成である。
【００５５】
これにより、入力巻線を巻回した分割磁心の上下端の鍔の間隔で漏れ磁路の磁気ギャップを形成し、出力巻線の負荷が増大したときにはその磁気ギャップにおいて漏れ磁束をより通しやすくすることができ、分割磁心を研磨して磁気ギャップを形成することをなくして生産性を向上したトランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるトランスの断面図
【図２】同トランスの斜視図
【図３】同トランスの分解斜視図
【図４】同トランスを放電灯点灯装置に用いた使用例を示す回路図
【図５】（ａ）同トランスの分割磁心の他の形状例を示す断面図
（ｂ）同トランスの分割磁心の他の形状例を示す断面図
【図６】同トランスの巻軸部の他の形状例を示した平面図
【図７】従来のトランスの断面図
【図８】同トランスの斜視図
【図９】同トランスの分解斜視図
【符号の説明】
２１分割磁心
２２閉磁路磁心
２３巻線
２４巻軸部
２５鍔
２６平面部
２７入力巻線
２８出力巻線
２９断面積
３０断面積
３１絶縁層
３２スリット
３３引き出し線
３４載置部
３５端子
３６厚肉部
３７固定壁
３８端子板
３９漏れ磁束
４０磁気ギャップ
４１電源部
４２放電灯

Claims

二つの分割磁心を突合せて閉磁路磁心を形成した閉磁路磁心と、前記分割磁心に絶縁被膜導線を巻回した巻線とを備え、二つの分割磁心は巻軸部の上下端に鍔を設けるとともに前記鍔の側面に平面部を形成しており、一方の前記分割磁心の巻軸部に入力巻線を巻回するとともに他方の前記分割磁心の巻軸部に出力巻線を巻回し、二つの前記分割磁心の平面部を突合せて閉磁路を形成しており、前記入力巻線を巻回した前記分割磁心の前記鍔の厚みは少なくとも前記上下端のいずれかにおいて、前記出力巻線を巻回した前記分割磁心の鍔の厚みより大きくするとともに、前記入力巻線を巻回した前記分割磁心の前記上下端の前記鍔の間隔は、前記出力巻線を巻回した前記分割磁心の前記上下端の前記鍔の間隔より小さくしたトランス。