JP4895712B2 - 多出力トランス - Google Patents

Description

本発明は、例えば、液晶表示パネルにおけるバックライト用冷陰極管の点灯回路に用いられる多出力トランスに関し、特に、１次側巻線が巻回されるコアの両側に、各々２次側巻線が巻回されたコアが配されてなる多出力トランスに関するものである。

液晶テレビにおいては、バックライト用光源として、一般に複数の放電灯を動作させているが、その駆動は複数の昇圧トランス（インバータトランス）を用いて行われており、複数の放電灯の互いの輝度が液晶画面に対して均一に保たれるようにして、画面上の照明ムラを無くすように配慮されている。

ところで近年、液晶テレビの大型化が急であり、バックライト用光源として、従来のものと比べ、より多くの放電灯を駆動させる必要がある。このため、昇圧トランスの設置スペースおよび製造コストが過大となることから、１つの昇圧トランスにより、２つの直管放電灯またはＵ字放電灯を同時に点灯する多出力トランスとすることが望ましい。

一方、トランスの力率改善（効率改善）を図るためには、コア間に磁気空隙（磁気ギャップ）を設けた、いわゆるリーケージタイプのものが望ましい。

そこで、近年、下記特許文献１〜４に記載されたような多出力のリーケージトランスが種々提案されている。これらの特許文献に記載されたものはいずれも、１次側巻線を巻回したコアの両側に、２次側巻線を巻回したコアを配設した構造とされている。

特開２００５−０３９０５０号公報 特開２００５−３１０８６２号公報 特開２００５−３０３１０３号公報 特開２００６−１０８３８９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、１次側に磁気空隙が設けられたトランスとされているため、２次側において磁束をバランスよく回す（通過させる）ことができないという不具合を生じ、駆動が困難となってしまう。

また、上記特許文献１〜３のものでは、いずれも磁気空隙の調整が難しい。すなわち、このような多出力のリーケージトランスの場合、リーケージインダクタンスの調整が重要である。特に、自励式回路の場合には、リーケージインダクタンスの調整が性能を決定するとされており極めて重要なファクタであるため、磁気空隙の調整が容易でなくてはならないが、上記特許文献１〜３のものでは、いずれも磁気空隙の調整が難しく、高性能のリーケージトランスとすることは難しい。

さらに、特許文献４のものでは、１次側巻線を巻回したコアの両側に、２次側巻線を巻回したコアを配設した構造を基本として、１次側巻線と各２次側巻線の間に、リーケージインダクタンスを調整し得る漏洩磁脚を設けるようにしている。しかしながら、このように、１次側巻線と各２次側巻線の間に、絶縁性を確保しつつ漏洩磁脚を設けるようにした場合、幅方向の大きさが過大となり、トランス設置面積のコンパクト化が命題とされている昨今の実情に即したものとはなっていない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、トランス設置面積の低減を図ったものでありながら、磁気空隙の調整が容易で高性能な、リーケージタイプの多出力トランスを提供することを目的とするものである。

本発明の多出力トランスは、並列に配置した少なくとも３つの磁性体脚部を含む平面状コア部によって磁路構造を形成してなり、
前記少なくとも３つの磁性体脚部のうち、中央の脚部の周囲に１次側巻線が巻回されるとともに、両側の脚部の周囲には各々２次側巻線が巻回され、
前記中央の脚部は、磁気空隙のない形状とされるのに対し、前記両側の脚部は各々磁気空隙が設けられた形状とされ、
前記両側の脚部の一方と前記中央の脚部により第１の磁路が、前記両側の脚部の他方と前記中央の脚部により第２の磁路が、各々形成されてなり、
前記平面状コア部の上下方向に、前記１次側巻線を迂回するように構成された漏洩磁路用の迂回路コア部を設けたことを特徴とするものである。

また、前記両側の脚部の周囲には各々、２次側巻線を１つずつ設けて多出力トランスを構成することが可能である。

さらに、前記両側の脚部の周囲には各々、２次側巻線の巻回部を軸線方向に２つ並設してなり、
これら並設された２つの２次側巻線の巻回部は、巻線の巻回方向が互いに逆相となるように構成されていることが好ましい。

また、前記漏洩磁路用の迂回路コア部は、前記平面状コア部と空隙を介して接続されており、該空隙の大きさによって、漏洩する磁束の大きさを制御することが好ましい。

本発明の多出力トランスによれば、並列に配置した少なくとも３つの磁性体脚部のうち、１次側巻線が巻回された中央の脚部には磁気空隙を設けず、２次側巻線が巻回された両側の脚部に空隙を設けることで、第１の磁路と第２の磁路とが電磁気的に確実に分離されるようにしている。

すなわち、前述したように、１次側巻線の両側に２次側巻線を配置するインバータトランスにおいて、１次側巻線側に磁気空隙をもたせた場合、１次側巻線で生じた磁束が２次側巻線に伝達できなくなり、また、２次側巻線同士が電磁気的に結合してしまうため、上述したように２次側巻線が巻回された両側の脚部に空隙を設ける一方、１次側巻線が巻回された中央の脚部は磁気空隙を設けないように構成することにより、２つの磁路を電磁気的に確実に分離している。

また、本発明の多出力トランスによれば、並列に配置した少なくとも３つの磁性体脚部を含む平面状コア部に対し、１次側巻線を上下方向に迂回するような漏洩磁路用の迂回路コア部を設けるように構成されている。この迂回路コア部内を通過する磁束が大きくなれば２次側巻線を通過する磁束は小さくなり、逆に、この迂回路コア部内を通過する磁束が小さくなれば２次側巻線を通過する磁束は大きくなるので、結局、リーケージインダクタンスの大きさは、この迂回路コア部を通過する漏洩磁束を調整することにより達成されることになる。

また、迂回路コア部が、平面状コア部に対して上下方向に迂回するように配設されているため、前述した従来技術のように、幅方向の大きさが過大となるおそれがなく、トランス設置面積の低減が命題とされている昨今の実情に即したものとすることができる。

さらに、上記両側の脚部の各々に、２つの２次側巻線の巻回部を並設し、巻線の巻回方向が互いに逆相となるように構成すれば、片側の各２次側巻線にＵ字管の端子を接続することで、１つのトランスによって、高出力のＵ字管を２灯駆動することが可能となる。

なお、上記迂回路コア部を通過する漏洩磁束の調整は、この迂回路コア部と平面状コア部との間の磁気空隙の大きさを調整することにより行なうようにすれば、この迂回路コア部が平面状コア部とは別体とされているため、この迂回路コア部の位置を調整して磁気空隙の大きさを調整することが極めて容易である。したがって、リーケージタイプの多出力トランスを容易に高性能（高効率）なものとすることができる。

以下、本発明の実施形態に係る多出力トランス（インバータトランス）について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る多出力トランスを示す斜視図であり、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はその磁路構成を示す図である。

本実施形態の多出力トランス１は、クワトロリーケージトランスとも称され、４つのＣＣＦＬ（冷陰極放電ランプ）を同時に放電、点灯させるための、ＤＣ／ＡＣインバータ回路内で使用されるインバータトランスである。

この多出力トランス１は、２次側巻線４６Ａ、４６Ｂが各々巻回されてなる中空部を有する第１のボビン１０Ａ、および２次側巻線４６Ｃ、４６Ｄが各々巻回されてなる中空部を有する第２のボビン１０Ｂ、およびこれら２つのボビン１０Ａ、１０Ｂの間に配される、１次側巻線４５が巻回されてなる中空部を有する第３のボビン１１と、これら３つのボビン１０Ａ、１０Ｂ、１１の中空部に両側から嵌挿されるＥ字形状をなす、第１のコア３０および第２のコア３１とを備えている。

また、第３のボビン１１は、両端に鍔板６０Ａ、６０Ｂを備えており、各鍔板６０Ａ、６０Ｂの上面には凹部６１Ａ、６１Ｂが形成されており、この凹部６１Ａ、６１Ｂに支持されるようにして、Ｕ字形状をなす迂回路コア３３が設けられている。

ここで、第１のコア３０は、断面矩形状の両外脚部１３０Ａ、１３０Ｂと断面楕円形状の中脚部１３０Ｃを備えており、第２のコア３１は、断面矩形状の両外脚部１３１Ａ、１３１Ｂと断面楕円形状の中脚部１３１Ｃを備えている。これに対応して、第１のボビン１０Ａおよび第２のボビン１０Ｂには断面矩形状の中空部３５Ａおよび中空部３５Ｂが形成されており、第３のボビン１１には断面楕円形状の中空部３５Ｃが形成されている。また、第１のコア３０および第２のコア３１が、各ボビン１０Ａ、１０Ｂ、１１の中空部３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃに嵌挿され所定位置まで挿入された際には、中空部３５Ｃ内で第１のコア３０および第２のコア３１の中脚部１３０Ｃ、１３１Ｃの先端面が互いに当接する。一方、中空部３５Ａ、３５Ｂ内で第１のコア３０の両外脚部１３０Ａ、１３０Ｂおよび第２のコア３１の両外脚部１３１Ａ、１３１Ｂの先端面が互いに、所定の磁気ギャップ８０Ａ、８０Ｂ（図２（Ａ）参照）を介して対向する。

また、迂回路コア３３は、図１中で、逆Ｕ字形状とされ、両曲折部の先端面が、各々第１のコア３０および第２のコア３１の上面と、磁気ギャップ８０Ｃ（図２（Ｂ）、（Ｃ）参照）を介して対向するように配される。

ここで、第３のボビン１１に巻回された１次側巻線４５と、第１および第２のボビン１０Ａ、１０Ｂに巻回された２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄは、Ｅ字形状をなす第１のコア３０および第２のコア３１により形成される磁路構成により（図２（Ａ）参照）電磁気的に結合されている。

また、上記２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄは、第１のコア３０の両外脚部１３０Ａ、１３０Ｂおよび第２のコア３１の両外脚部１３１Ａ、１３１Ｂの軸に沿ってボビン１０Ａ、１０Ｂに巻回されるが、隣接する巻線間に高電圧差が生じて絶縁破壊が生じるのを阻止するため、その軸方向に複数セクションに分割されており、各セクション間には絶縁性の仕切り板４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄが設けられ、沿面放電の阻止に必要な絶縁距離が確保されている。

すなわち、各セクションにおいては、例えば、約２９０Ｖ（２次側電圧２０００Ｖ、セクション数７とした場合）の電位差で納まるようになっていて、各２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄの巻始めと巻終わりが巻崩れ等で接したとしても、線材の絶縁皮膜によって耐圧を十分確保できるようになっている。

また、ボビン１０Ａ、１０Ｂにおいては、各々両端部および中間に、鍔板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆが設けられている。さらに、第３のボビン１１が、両端に鍔板６０Ａ、６０Ｂを備えていることは前述した通りである。

また、ボビン１０Ａ、１０Ｂ、１１の形成材料を、可塑性樹脂とすることによって、バリの発生を防止し、細い線材を用いるトランスにおいて断線の虞を大幅に低減することができる。

また、１次側巻線４５の始端および終端、ならびに２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄの始端および終端は、各ボビン１０Ａ、１０Ｂ、１１（の巻線用端子台部）に保持固定された端子ピン１７Ａ（１次側用）、１７Ｂ（２次側用）、１７Ｃ（ＧＮＤ用）等に接続されており、また、巻線の暫定的な接続のためにからげ端子１８Ａ（１次側用）、１８Ｂ（２次側用）、１８Ｃ（ＧＮＤ用）等が形成されている。なお、１次側巻線４５および２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄの端子ピンへの接続態様はこれに限られるものではない。

なお、第１のボビン１０Ａおよび第２のボビン１０Ｂの、中間鍔板４０Ｅ、４０Ｆの上面には、ボビン内中空部３５Ａ、３５Ｂに通ずるスリット状透孔５０Ａ、５０Ｂが穿設されている。各ボビン１０Ａ、１０Ｂ、１１と各コア３０、３１、３３を組み合わせた際には、中空部３５Ａ、３５Ｂ内で第１のコア３０の両外脚部１３０Ａ、１３０Ｂおよび第２のコア３１の両外脚部１３１Ａ、１３１Ｂの先端面が互いに空間を空けて対向配置することになるが、スリット状透孔５０Ａ、５０Ｂから、絶縁性のスリット介在板（図示せず）を落とし込んで、両外脚部１３０Ａ、１３０Ｂの先端面と両外脚部１３１Ａ、１３１Ｂの先端面との間に介在させることで、この空間を所定の磁気ギャップ間隔に高精度に設定することが可能となる。

本実施形態の多出力トランス１においては、上述したように、２つのＥ字形状をなす第１および第２のコア３０、３１を互いに対向配置させてなる平面状コア部が形成されており、図２（Ａ）に示すように、第１のコア３０および第２のコア３１の中脚部（１３０Ｃ、１３１Ｃ）と、第１のコア３０および第２のコア３１の、図２（Ａ）中右側の外脚部（１３０Ａ、１３１Ａ）によって第１の磁路３２Ａが形成され、また、第１のコア３０および第２のコア３１の中脚部（１３０Ｃ、１３１Ｃ）と、第１のコア３０および第２のコア３１の、図２（Ａ）中左側の外脚部（１３０Ｂ、１３１Ｂ）によって第２の磁路３２Ｂが形成されている。これら第１および第２の磁路３２Ａ、３２Ｂは、全体として略閉磁路状に形成されているが、第１のコア３０の各外脚部（１３０Ａ、１３０Ｂ）と、第２のコア３１の各外脚部（１３１Ａ、１３１Ｂ）との間には、前述したように、所定の磁気ギャップ８０Ａ、８０Ｂが形成されている。これに対して、第１のコア３０の中脚部（１３０Ｃ）と、第２のコア３１の中脚部（１３１Ｃ）の先端面同士は互いに当接されているから、この境界部分８２には磁気ギャップは形成されていない。

さらに、２次側巻線４６Ａ、４６Ｂは、磁気ギャップ８０Ａを挟み、互いに対称となる位置に配されることになる。他方、２次側巻線４６Ｃ、４６Ｄは、磁気ギャップ８０Ｂを挟み、互いに対称となる位置に配されることになる。

そして、１次側巻線４５への入力によって上記中脚部１３０Ｃ、１３１Ｃ内で発生した磁束が、２つに分割されて、右側の各外脚部（１３０Ａ、１３１Ａ）内を通過することにより、第１の磁路（矢印Ａ方向）３２Ａが、左側の各外脚部（１３０Ｂ、１３１Ｂ）内を通過することにより、第２の磁路（矢印Ｂ方向）３２Ｂが形成されることになる。

これにより、各２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄからの出力によって、４つのＣＣＦＬが同時に放電、点灯され得るようになっている。

ところで、１次側巻線４５の両側に２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄを配置するインバータトランスの場合、両側の２次側巻線を互いに同相に巻回したものによっては動作しない。

そこで、本実施形態のものでは、１次側巻線４５に対して、２次側巻線４６Ａを同相、２次側巻線４６Ｂを逆相とし、２次側巻線４６Ｃを逆相、２次側巻線４６Ｄを同相とし、これら４つの２次側巻線４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄを同時に駆動するようにしている。これにより、図２（Ａ）中、１次側巻線４５の右側に位置する２つの２次側巻線４６Ａ、４６Ｂにおいては、互いに逆相の関係（巻回方向が互いに逆）とされているから、この２つの２次側巻線４６Ａ、４６Ｂから出力される交流電圧波形は、互いに逆相の関係となり、例えば、２次側巻線４６Ａの出力部をＵ字管の一方の端子に接続するとともに、２次側巻線４６Ｂの出力部をＵ字管の他方の端子に接続することにより、倍電圧でＵ字管を駆動することが可能となる。同様に、図２（Ａ）中、１次側巻線４５の左側に位置する２つの２次側巻線４６Ｃ、４６Ｄにおいても、倍電圧でＵ字管を駆動することが可能となることから、結局、本実施形態の多出力トランス１によれば、１つのトランスによって、２灯のＵ字管を倍電圧駆動することができる。

また、本実施形態においては、２つのＥ字形状をなす第１および第２のコア３０、３１を互いに対向配置させてなる平面状コア部とは別体で、図１中、この平面状コア部の上方において丁度１次側巻線４５を迂回するように迂回路コア３３が設けられている。

さらに、この迂回路コア３３は、図２（Ｃ）中で、逆Ｕ字形状とされ、前述したように、両曲折部の先端面が、各々第１のコア３０および第２のコア３１の上面と、磁気ギャップ８０Ｃを介して対向するように配される。

本実施形態においては、このように構成された迂回路コア３３が設けられているため、１次側巻線４５への入力によって発生した磁束のうち所定の割合の磁束が、前述した第１磁路３２Ａおよび第２磁路３２Ｂを流れずに、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、迂回路コア３３内を流れることになる。これにより、第１磁路３２Ａおよび第２磁路３２Ｂに加えて、１次側巻線４５を迂回する第３磁路３２Ｃが形成されることになる。この第３磁路３２Ｃを流れる磁束の割合は、第１のコア３０および第２のコア３１の上面と、迂回路コア３３との間に形成される磁気ギャップ８０Ｃの大きさにより決定される。この磁気ギャップ８０Ｃの大きさを調整するためには、迂回路コア３３の上下位置を調整すればよく、具体的にはこの迂回路コア３３を支持する各鍔板６０Ａ、６０Ｂの上面に形成された凹部６１Ａ、６１Ｂの深さを調整することになる。これにより、リーケージインダクタンスの大きさを高精度に調整することができ、自励式の駆動回路にも良好に対応可能である。

しかも、迂回路コア３３が、他のコア３０、３１により構成される平面状コア部とは別体とされているので、前述した従来技術と比べると、その位置調整が極めて容易である。

また、迂回路コア３３が、他のコア３０、３１により構成される平面状コア部に対して上方向に迂回するように配設されているため、前述した従来技術のように、幅方向の大きさが過大となって、トランス設置面積の増大を招くという不都合も生じない。

なお、本発明の多出力トランスとしては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。

上記第１および第２のコア３０、３１は、いずれもＥ字状をなすように構成されており、１種の単純化された形状であって総体積を減少させた形状としたことにより低価格化を達成することができ好ましいが、必ずしもこの形状に限られるものではなく、１次側巻軸の幅方向両側に並列させて、２次側巻軸を配設し、これにより図２（Ａ）に示す如き２つの磁路を構成し得るようなコア配置であればよい。具体的には、例えば、１つのＥ字状コアと１つのＩ字状コアを組み合わせて大略日字状に形成したものを用いることも可能である。その場合の磁気ギャップは、Ｅ字状コアの両外脚部とＩ字状コアの間に形成されることになる。

また、２次側巻線の数としても、１次側巻線の幅方向両側に１つずつ設けるようにしても良い。

さらに、迂回路コアは、複数本設けてもよく、またその断面形状は矩形に限られず、円形や楕円形であってもよい。またその他のコアの断面形状も矩形、円形や、楕円形等の種々の形状から適宜選択することが可能である。

さらに、上述した各コアはフェライトにより形成されていることが好ましいが、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄カルボニル等の材料を用いることが可能であり、これらの微粉末を圧縮成型したダストコアを使用することも可能である。

また、高絶縁性材料であるＮｉ−Ｚｎコアを用いるようにすれば、１次側巻線を直巻きすることが可能であり、この場合には１次側巻線を巻回するボビンが不用となり、幅方向のサイズをさらに低減することができる。ただし、この場合には、迂回路コアを所定位置に保持するための保持手段が別途必要となる。

さらに、本発明の多出力トランスは、インバータトランスのみならず、その他の種々のトランスに適用することが可能である。

また、駆動対象とされる負荷としても、上述したＣＣＦＬに限られるものではない。

本発明の実施形態に係る多出力トランスの一部を分解して示す斜視図 本発明の実施形態に係る多出力トランスの磁路構成を説明するための概略図（（Ａ）は平面図的な概略説明図、（Ｂ）は正面図的な概略説明図（Ｃ）は側断面図的な概略説明図）

符号の説明

１ 多出力トランス
１０Ａ 第１のボビン
１０Ｂ 第２のボビン
１１ 第３のボビン
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ 端子ピン
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ からげ端子
３０ 第１のコア
３１ 第２のコア
３３ 迂回路コア
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 磁路
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ 中空部
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ 鍔板
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 仕切り板
４５ １次側巻線
４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄ ２次側巻線
５０Ａ、５０Ｂ 透孔
６０Ａ、６０Ｂ 鍔板
６１Ａ、６１Ｂ 凹部
８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ 磁気ギャップ
８２ 境界部分
１３０Ｃ、１３１Ｃ 中脚部
１３０Ａ、１３０Ｂ、１３１Ａ、１３１Ｂ 外脚部
ａ、ｂ、ａ´、ｂ´ 磁束の向き

Claims (4)

1. 並列に配置した少なくとも３つの磁性体脚部を含む平面状コア部によって磁路構造を形成してなり、
   前記少なくとも３つの磁性体脚部のうち、中央の脚部の周囲に１次側巻線が巻回されるとともに、両側の脚部の周囲には各々２次側巻線が巻回され、
   前記中央の脚部は、磁気空隙のない形状とされるのに対し、前記両側の脚部は各々磁気空隙が設けられた形状とされ、
   前記両側の脚部の一方と前記中央の脚部により第１の磁路が、前記両側の脚部の他方と前記中央の脚部により第２の磁路が、各々形成されてなり、
   前記平面状コア部の上下方向に、前記１次側巻線を迂回するように構成された漏洩磁路用の迂回路コア部を設けたことを特徴とする多出力トランス。
2. 前記両側の脚部の周囲には各々、２次側巻線を１つずつ設けてなることを特徴とする請求項１記載の多出力トランス。
3. 前記両側の脚部の周囲には各々、２次側巻線の巻回部を軸線方向に２つ並設してなり、
   これら並設された２つの２次側巻線の巻回部は、巻線の巻回方向が互いに逆相となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の多出力トランス。
4. 前記漏洩磁路用の迂回路コア部は、前記平面状コア部と空隙を介して接続されており、該空隙の大きさによって、漏洩する磁束の大きさを制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の多出力トランス。

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