JP4849250B2 - トランス - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷陰極管点灯用のインバータトランスのような、２次コイルから高電圧を出力するものに用いて好適なトランスに関するものである。

表示装置の一種である液晶ディスプレイには、画面照射用の光源として複数本の冷陰極管が組み込まれており、これらの冷陰極管の放電・点灯用としてインバータトランスが用いられている。このインバータトランスは、１次コイルへの入力電圧を、２次コイルにおいて１０００〜２０００Ｖに昇圧して上記冷陰極管に出力するものである。

ところで、従来のこの種のインバータトランスにおいては、上記１次コイルに、発信回路において１００Ｖの入力電圧から変換された２４Ｖの直流電圧が入力されていたが、当該インバータトランスの前段に上記変換用の補助電源を要するために効率および経済性に劣るという欠点があった。

このため、近年においては、１００Ｖの入力電圧を整流して直接上記１コイルに入力することにより、上記補助電源を省略した電源構成が採用されつつある。
ところが、このような構成を採用した場合には、安全規格上、１次コイルと２次コイルとの間に従来よりも一層長い絶縁距離（沿面距離）を確保して、相互間の絶縁性を担保することが要求されることになる。

そこで、例えば下記特許文献１においては、中空状の巻胴部外周に１次、２次間を区画するフランジが形成され、かつ巻胴部両端のフランジに端子が植設された端子台がそれぞれ形成され、上記巻胴部外周に１次、２次コイルが巻回されたトランスにおいて、上記端子を除く部分を絶縁性の樹脂にて予めモールドし、モールド体にコアを組み込んだトランスが提案されている。
特開２００５−２８６１８８号公報

しかしながら、上記特許文献１に見られるトランスにあっては、端子を除いたトランスの全体を絶縁性の樹脂によってモールドしているために、トランス全体が大型化してしまい、昨今の小型化の要請に逆行するという問題点があった。
加えて、上記モールドを行うために多量の樹脂材料が必要となり、経済性にも劣るという問題点があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、外形形状の大型化を招くことなく、簡易な構造によって確実に要求される１次コイルと２次コイルとの間の絶縁距離を確保することができるトランスを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電気絶縁性を有する材料からなり、１次コイルが巻回された筒状の第１の巻線部の端部に第１の端子装着部が一体に形成され、この第１の端子装着部に、上記１次コイルの端部が接続される一端部を上記第１の巻線部近傍の側面から突出させるとともに、実装端部を当該第１の端子装着部の先端面から突出させた端子が内装された第１のボビンと、電気絶縁性を有する材料からなり、２次コイルが巻回された筒状の第２の巻線部を有する第２のボビンとを備え、隣接配置された上記第１および第２のボビンを外周から囲繞する磁性材からなるコアで閉磁路を形成したトランスにおいて、上記第１のボビンの少なくとも上記１次コイルの外周および上記第１の端子装着部から突出する上記端子の一端部を内包する部分であって、かつ上記実装端部の突出部を除いた部分を絶縁層によって覆ってなり、かつ上記コアから上記実装端部までの長さ寸法を、安全上要求される絶縁距離以上とするとともに、上記コアから上記絶縁層の端部に至る最短距離に、上記端部から当該絶縁層によって覆われた上記１次コイルの上記一端部に至る最短距離を加えた長さが、安全上要求される絶縁距離となるように、上記コアから上記絶縁層の端部までの長さ寸法を設定したことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記第１のボビンおよび上記絶縁層は、各々合成樹脂によって成形されるとともに、上記第２のボビンは、上記絶縁層と一体に成形されてなることを特徴とするものである。

請求項１または２に記載のトランスによれば、２次コイルと隣接して配置された１次コイルの少なくとも外周を絶縁層によって覆っているために、１次コイルと２次コイルとの絶縁距離は、一次コイルに接続されて第１の端子装着部から突出する端子の実装端部から２次コイル（あるいはコア）までの距離になる。したがって、外形形状の大型化を招くことなく、安全規格によって要求される１次コイルと２次コイルとの間の絶縁距離を確保することができる。

ここで、請求項２に記載の発明によれば、第１のボビンを射出成形によって成形し、その第１の巻線部に１次コイルを巻回した後に、上記第１のボビンの少なくとも当該１次コイルの外周のみに絶縁層を成形する際に、同時に第２のボビンも一体成形すれば、第１および第２のボビンの一体化を容易かつ確実に行うことができるとともに、トランス全体としての製造工程も簡略化することができる。

また、請求項１または２に記載の発明においては、第１の端子装着部を覆う絶縁層の端部までの長さ寸法を、上記コアから上記端部に至る最短距離と、上記端部から上記絶縁層によって覆われた１次コイルの活電部に至る最短距離とを加えた長さが、安全上要求される絶縁距離以上となるように設定しているために、上述した一次コイル側の第１の端子装着部から突出する実装端部と２次コイルとの間の絶縁距離のみならず、上記コアから絶縁層の裏面側を通じて１次コイルの活電部に至る絶縁距離についても、確実に安全規格上要求される距離を確保することができる。

（第１の実施形態）
図１〜図６は、本発明に係るトランスをＬＣＤのバックライトとなる冷陰極管の点灯用インバータトランスに適用した第１の実施形態を示すもので、このインバータトランスにおいては、ボビンが第１のボビン１と第２のボビン２とに分割されている。

この第１のボビン１は、図２に示すように、軸線方向両端部に形成されたフランジ部４ｃ間に１次コイル３を形成するための導線が巻回された角筒状の第１の巻線部４と、この第１の巻線部４の軸線方向一端側に形成されて１次コイル３の導線の端部が接続される端子５が植設された略方形板状の第１の端子装着部６とが電気絶縁性を有する合成樹脂によって一体成形されたものである。

ここで、端子５は、この第１のボビン１を射出成形する際に、同時に内部にインサートされたもので、屈曲された一端部５ａを第１の端子装着部６における第１の巻線部４近傍の側面から突出させるとともに、他端部を実装端部５ｂとして第１の巻線部４と対向する外周面６ａから突出させて配置されている。そして、一端部５ａに１次コイル３を形成する導線の端部が絡げられて接続されている。

また、第１の巻線部４内には、フェライトコアからなるＩ型の第１のコア７（図５参照）が挿通される孔部４ａが形成されており、この孔部４ａは、図２に示す状態においては第１の巻線部４の両端部に開口されている。

そして、１次コイル３が巻回された後の第１のボビン１には、図３に示すように、後述する第２のボビン２に巻回された２次コイル１０から電気的に絶縁する絶縁層８が樹脂モールドによって成形されている。この絶縁層８は、１次コイル３の全周および孔部４ａ内を覆うとともに、さらに第１の端子装着部６の軸線方向全長の約２／３を覆う範囲に形成されている。なお、この絶縁層８は、トランスファー成形または射出成形によって形成することができる。

そして、この絶縁層８の第１の端子装着部６部分を覆う被覆部９は、さらに１次コイル３側から上記軸線方向に向けて、順次コア収納部１１および絶縁部１２によって構成されている。ここで、コア収納部１１は、表面が第１の巻線部３の孔部４ａの内壁に連続する厚さ寸法で、かつ端子５の一端部５ａを内包する幅寸法の平板状に形成されている。さらに、このコア収納部１１には、孔部４ａの両側壁４ｂに連続する一対の壁部１１ａが立設されている。

また、絶縁部１２は、コア収納部１１と等しい幅寸法であって、かつ１次コイル３の厚さ寸法よりも僅かに大きな幅寸法の角柱状に形成されている。これにより、コア収納部１１と絶縁部１２との間には、第１のコア７の端部７ａを係止するための係止壁部１３が形成されている。

さらに、この絶縁部１２は、図６に示すように、軸線方向の長さ寸法が、コア収納部１１の端部から、実装端部５ｂが突出する第１の端子装着部６の外周面６ａまでの長さａの１／２に形成されている。

他方、第２のボビン２は、図４に示すように、軸線方向両端部に形成されたフランジ部１４ｃ間に２次コイル１０を形成するための導線が巻回された角筒状の第２の巻線部１４と、この第２の巻線部１４の軸線方向一端側に配置されて２次コイル１０の導線の端部が接続される端子１５が植設された平板状の第２の端子装着部１６とが、同様に電気絶縁性を有する合成樹脂によって一体成形されたものである。この端子１５も、第２のボビン２を射出成形する際に、同時に内部にモールドされたもので、その実装端部１５ａを第２の巻線部１４と対向する外周面１６ａから突出させて配置されている。

この第２の巻線部１４は、断面形状が第１の巻線部４とほぼ同寸法に形成されており、内部には上記孔部４ａと連通してＩ型の第１のコア７が挿通される孔部１４ａが形成されている。また、外周部には、高圧の２次コイル１０における沿面放電を防止するための複数の仕切り板１７が軸線方向に等間隔をおいて一体に形成される。他方、第２の端子装着部１６は、表面が孔部１４ａの内壁と連続する平板状に形成されるとともに、孔部１４ａの両側壁１４ｂと連続する位置に、一対の壁部１６ｂが立設されている。

そして、図５に示すように、第１および第２のボビン１、２は、第１および第２の巻線部４、１４の端部同士を当接させ、別途接着剤または図示されない嵌合部を介して一体的に連結されている。さらに、これら第１および第２の巻線部４、１４の孔部４ａ、１４ａに、上記Ｉ型の第１のコア７が挿入されている。

この第１のコア７は、これら孔部４ａ、１４ａ内に緩く挿入可能となる長方形板状に形成されており、第２の端子装着部１６に立設された壁部１６ｂおよび第１のボビン１のコア収納部１１に形成された壁部１１ａに両側を案内されるとともに、その先端部７ａが第１のボビン１の被覆部８に形成された係止壁部１３に当接することにより位置決めされている。

そしてさらに、図１に示すように、第１および第２のボビン１、２の外周には、フェライトコアからなる第２のコア１８が設けられている。この第２のコア１８は、中央に長方形の開口部１８ａが形成されたロ字状の枠部材であり、軸線方向に対向する辺部１８ｂが、第１のボビン１のコア収納部１１上および第２のボビンの端子装着部１６上に露出する第１のコア７の端部上面に当接する長さ寸法に形成されている。

また、この第２のコア１８は、開口部１８ａ内に位置する１次コイル３および２次コイル１０を、辺部１８ｂ、１８ｃによって僅かの隙間を介して囲繞する幅寸法に形成されている。これにより、第１および第２のコア７、１８によって閉磁路が形成されている。

以上の構成からなるトランスによれば、２次コイル１０と隣接して配置された１次コイル３の外周および１次コイル３と端部５ａとの接続部を、２次コイル１０から電気的に絶縁する絶縁層８によって覆っているために、図６に示すように、低圧側の１次コイル３の活電部と２次側高圧構造物である第２のコア１８との絶縁距離は、一次コイル３に接続されて第１の端子装着部６の外周面６ａから突出する端子５の実装端部５ｂから第２のコア１８までの距離Ｌ（＝ａ）になる。

したがって、上述した従来のトランスのように外形形状の大型化を招くことなく、安全規格によって要求される１次コイル３と２次コイル１０（または第２のコア１８）との間の絶縁距離を容易に確保することができる。

加えて、このトランスにおいては、１次コイル３を覆う絶縁層８を、さらに第１の端子装着部６の外周まで形成し、この第１の端子装着部６を覆う被覆部９にコア収納部１１と絶縁部１２とを形成するとともに、絶縁部１２の軸線方向の長さ寸法を、コア収納部１１の端部から第１の端子装着部６の外周面６ａまでの長さ寸法ａの１／２に形成している。

このため、第２のコア１８から被覆部１２の軸線方向の端部１２ａに至る最短距離に、この端部１２ａから被覆部１２の裏面側を介して１次コイル３に接続された端子５の端部５ａ（活電部）に至る距離を加えた絶縁距離Ｌ₁も、安全上要求される絶縁距離Ｌ（＝ａ）以上にすることができる。

この結果、第２のコア１８と一次コイル３側の第１の端子装着部６から突出する端子５の実装端部５ｂとの間の絶縁距離Ｌのみならず、第２のコア１８から被覆部１２の裏面側を通じて端子５の端部５ａに至る絶縁距離Ｌ₁についても、確実に安全規格上要求される距離を確保することができる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明に係るトランスの第２の実施形態を示すもので、図１〜図６に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
このトランスにおいては、図３に示した第１のボビン１の第１の巻線部４に１次コイル３を巻回して、さらに当該１次コイル３および第１の端子装着部６の外周に絶縁層８を形成する際に、射出成形によって第２のボビン２の全体が一体に成形されている。また、この際に、第２のボビン２の第２の端子装着部１６内に、端子１５も同時にインサートされている。

これにより、第１のボビン１および第２のボビン２は、一体的に連結されている。そして、このようにして絶縁層８と一体成形された第２のボビン２の第２の巻線部１４に、同様にして２次コイル１０が巻回されるとともに、第１のコア７および第２のコア１８が組み込まれることにより、本実施形態のトランスが完成する。

したがって、本実施形態のトランスによれば、第１のボビン１を射出成形によって成形し、その第１の巻線部４に１次コイル３を巻回した後に、第１のボビン１の１次コイル３の全周および第１の端子装着部６の外周の一部に絶縁層８を成形する際に、同時に第２のボビン２も一体成形しているために、第１および第２のボビン１、２の一体化を容易かつ確実に行うことができるとともに、トランス全体としての製造工程も簡略化することができる。

なお、上記第１および第２の実施形態においては、いずれも第１および第２のボビン１、２として、第１または第２の端子装着部６、１６が、各々第１または第２の巻線部４、１４の軸線方向一端部に形成され、第１または第２の巻線部４、１４と対向する外周面６ａ、１６ａから端子５、１５の実装端部５ｂ、１５ａが突出する形状のものを用いた場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、上記端子装着部を上記軸線方向と直交する方向に長手方向を有するように形成し、その長手方向先端面から上記端子の端部を突出させたもの等の各種形状のボビンに対しても、同様に適用することができる。

また、上記トランスは、いずれも１組の１次コイル３と２次コイル１０とを軸線方向に隣接した配置したものを示したが、これに限らず、１次コイルの軸線方向両端部に、それぞれ２次コイルを配置することにより、２本の上記冷陰極管を同時に、あるいは差動によって点灯させるための２組の２次コイルを備えたトランスや、さらには複数の１次コイルおよび複数の２次コイルを組み合わせた各種のトランスにも適用可能である。

本発明に係るトランスの第１の実施形態を示すもので、（ａ）は全体の平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 図１の第１のボビンであって絶縁層を形成する前の形状を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はその右側面図である。 図１の第１のボビンを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はその右側面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線視断面図である。 図１の第２のボビンを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はその左側面図である。 第１および第２のボビンおよび第１のコアの組立状態を示す平面図である。 図１のトランスにおける絶縁距離を示す部分拡大図である。 本発明に係るトランスの第２の実施形態を示すであって、図２に対応する平面図である。

符号の説明

１ 第１のボビン
２ 第２のボビン
３ １次コイル
４ 第１の巻線部
４ａ、１４ａ 孔部
５、１５ 端子
５ｂ、１５ａ 実装端部
６ 第１の端子装着部
６ａ、１６ａ 外周面
７ 第１のコア
８ 絶縁層
９ 被覆部
１０ ２次コイル
１４ 第２の巻線部
１６ 第２の端子装着部
１８ 第２のコア

Claims (2)

1. 電気絶縁性を有する材料からなり、１次コイルが巻回された筒状の第１の巻線部の端部に第１の端子装着部が一体に形成され、この第１の端子装着部に、上記１次コイルの端部が接続される一端部を上記第１の巻線部近傍の側面から突出させるとともに、実装端部を当該第１の端子装着部の先端面から突出させた端子が内装された第１のボビンと、電気絶縁性を有する材料からなり、２次コイルが巻回された筒状の第２の巻線部を有する第２のボビンとを備え、隣接配置された上記第１および第２のボビンを外周から囲繞する磁性材からなるコアで閉磁路を形成したトランスにおいて、
   上記第１のボビンの少なくとも上記１次コイルの外周および上記第１の端子装着部から突出する上記端子の一端部を内包する部分であって、かつ上記実装端部の突出部を除いた部分を絶縁層によって覆ってなり、
   かつ上記コアから上記実装端部までの長さ寸法を、安全上要求される絶縁距離以上とするとともに、
   上記コアから上記絶縁層の端部に至る最短距離に、上記端部から当該絶縁層によって覆われた上記１次コイルの上記一端部に至る最短距離を加えた長さが、安全上要求される絶縁距離となるように、上記コアから上記絶縁層の端部までの長さ寸法を設定したことを特徴とするトランス。
2. 上記第１のボビンおよび上記絶縁層は、各々合成樹脂によって成形されるとともに、上記第２のボビンは、上記絶縁層と一体に成形されてなることを特徴とする請求項１に記載のトランス。

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