JP4935553B2 - トランス - Google Patents

Description

本発明は、冷陰極管点灯用のインバータトランスなどの２次コイルから高圧を発生するものに用いて好適なトランスに関するものである。

一般に、各種のトランスにおいては、安全規格上の要請から、１次コイルと２次コイルとの間に所定の絶縁距離（沿面距離）を確保する構造が採られている。
一方、液晶ディスプレイの光源として組み込まれている冷陰極管の放電・点灯用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の高圧に昇圧して上記冷陰極管に出力するものである。

このため、一般の低圧用トランスと比較して、上記１次コイルと２次コイルとの間に、一層長い絶縁距離を確保して、相互間の絶縁性を担保することが要求されている。
ところが、この種の高圧発生トランスにおいては、１次コイルと２次コイルとの間の絶縁性を確保した場合においても、これらコイルの周囲に配設されて閉磁路を形成するコアが絶縁物ではないために、当該コアを介して所望の絶縁性能が得られなくなってしまうという問題点があった。

そこで、例えば下記特許文献１においては、中心部に貫通孔が穿設され、外周部に１次コイル及び２次コイルが巻回されたボビンと、上記ボビンの貫通孔に一部が挿入され、上記貫通孔の内部の外部にて付き合わされる一対のコア部材とを備えたトランスにおいて、上記一対のコア部材のうち、少なくとも一方のコア部材と上記ボビンの貫通孔との間に絶縁部材を設けたトランスが提案されている。

上記構成からなるトランスによれば、一対のコア部材のうち、少なくとも一方のコア部材とボビンの貫通孔との間に絶縁部材を設けているために、これら一対のコア部材と１次コイル及び２次コイルとの沿面距離を延長することができるという利点がある。
特開２００２−１４１２２９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、所望の効果を得るためには、少なくとも一方のコア部材の全長にわたって、ボビンの貫通孔との間に絶縁部材を設ける必要があるために、例えば上記コア部材がＥ型コアである場合には、上記絶縁部材の形状や構造が複雑になるという問題点があった。

また、上記絶縁部材を、コア部材と貫通孔との間に設けているために、従来のものよりもボビンの貫通孔を大きく形成する必要があり、この結果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。

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コアを介した１次コイルおよび２次コイルとの間の絶縁性を向上させることができ、よって確実に要求される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。

本発明は、閉磁路を形成するコアを、１次コイル側に隣接する第１のコアと、２次コイル側に隣接する第２のコアとに分離し、第１のコアを第１のボビンと共に１次側部品として捉え、かつ第２のコアを第２のボビンと共に２次側部品として捉えるとともに、これら第１および第２のコアの磁気的接合部間に所定の絶縁処理を施すことにより、上記１次側部品と２次側部品との間に、所望の絶縁距離を確保することにある。

すなわち、請求項１に記載の発明は、第１の巻線部に１次コイルが巻回された第１のボビンと、第２の巻線部に２次コイルが巻回された第２のボビンとが隣接して配置されるとともに、これら第１および第２のボビンに跨って配設された磁性材からなるコアによって閉磁路が形成されてなるトランスにおいて、上記コアを、上記第１のボビン側に位置する第１のコアと、上記第２のボビン側に位置する第２のコアとに分割し、かつ上記第１および第２のコアを、各々上記第１または第２のボビンの外周に沿って上記軸線方向に延在する一対の外側コアと、これら外側コアの中間部に位置して上記第１または第２の巻線部内に挿入される内側コアとを有するＥ型コアとするとともに、上記第１および第２のボビンを、互いの軸線方向に隣接させて配設し、かつ上記第１の巻線部の端部に、上記２次コイルの外周を覆うとともに上記内側コアの対向面間に介装される第２の隔壁部が形成された絶縁被覆部を形成し、この絶縁被覆部の外周に、上記第２のコアの外側コアを覆う外周被覆部と、上記外側コアの対向面間に介装される隔壁部とを有する絶縁部材を一体に形成したことを特徴とするものである。

請求項１に記載のトランスによれば、コアを、第１のボビン側に位置して１次側部品となる第１のコアと、第２のボビン側に位置して２次側部品となる第２のコアとに分割し、これら第１および第２のコアの磁気的接合部間に、電気絶縁性を有する絶縁部材を介装しているために、第１のコアと第２のコアとの間に、上記絶縁部材の外周被覆部の長さ寸法に対応する絶縁距離を確保することができる。

この結果、簡易な構造によって、上記コアを介した１次コイルと２次コイルとの間の絶縁性を向上させることができ、よって確実に１次コイルと２次コイルとの間に要求される絶縁距離を確保することができる。

また、上記第１および第２のコアが、各々外側コアおよび内側コアを有している場合に、内側コアが挿入される上記第１の巻線部と第２の巻線部との間に、これら内側コアの対向面間に介装される第２の隔壁部を形成しているために、第１のコアと第２のコアの外側コア間については、上述した絶縁部材の外周被覆部の長さ寸法に対応する絶縁距離を確保することができる。また、内側コア間については、第１の巻線部または第２の巻線部の軸線方向の長さ寸法に対応する絶縁距離を確保することができる。

ここで、上記絶縁部材の隔壁部および第２の隔壁部の厚さ寸法が、第１および第２のコアにおける対向面間のギャップとなるが、当該ギャップは、第１および第２のコアの電気的絶縁性を達成したうえで、なおかつ所定の磁気的接続特性を確保する必要がある。かかる観点から、上記ギャップとなる上記隔壁部の厚さ寸法は、１．０〜０．４ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。

さらに、第１の巻線部の端部に、２次コイルの外周を覆う絶縁被覆部を形成しているために、第１および第２のボビンを隣接配置した場合においても、両コイル間に、上記絶縁被覆部の長さ寸法に対応した絶縁距離を確保することができ、よって一層の小型化を図ることができる。

加えて、上記絶縁部材を上記絶縁被覆部の外周に一体に形成しているために、当該絶縁部材を第１の巻線部または第２の巻線部を射出成形する際に、同時に成形することができて製作が容易であるとともに、トランス全体としての部品点数も削減することができる。

（第１の実施形態）
図１〜図７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の実施形態およびその変形例を示すもので、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。

上記第１のボビン１は、図２に示すように、軸線方向の中央部に形成された１次コイル３（図１、図５（ｂ）参照）が巻回される角筒状の第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、第１の巻線部４の軸線方向他端側に形成された絶縁被覆部７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。

上記絶縁被覆部７は、第１の巻線部４よりも幅寸法および厚さ寸法が一回り大きな角筒状に形成されており、さらにこの絶縁被覆部７と第１の巻線部４との間には、互いの内部空間を遮断する隔壁部（第２の隔壁部）８が一体に成形されている。ここで、隔壁部８の軸線方向の厚さ寸法は、１．０〜０．４ｍｍの範囲に設定されている。

これにより、第１の巻線部４は、その内部空間が第１の端子装着部６側に開口するとともに、内壁面４ａが第１の端子装着部６の表面６ａと平坦に連続するように形成されている。また、絶縁被覆部７は、軸線方向の長さ寸法が、第２のボビン２の後述する第２の巻線部１０の軸線方向の長さ寸法と同一または僅かに大きく形成されている。

他方、第２のボビン２は、図３に示すように、２次コイル９（図１、図５（ｂ）参照）が巻回される角筒状の第２の巻線部１０と、この第２の巻線部１０の軸線方向一端側に配置されて２次コイル９の端部が接続される端子１１が植設された平板状の第２の端子装着部１２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。

この第２の巻線部１０は、外周部に高圧の２次コイル９における沿面放電を防止するための複数の仕切り板１３が軸線方向に等間隔をおいて一体に形成されており、これら仕切板１３の外形寸法が、第１のボビン１における絶縁被覆部７の内法寸法よりも僅かに小さく形成されている。また、第２の巻線部１０は、その内部空間が第２の端子装着部１２側に開口するとともに、内壁面１０ａが第２の端子装着部１２の表面１２ａと平坦に連続するように形成されている。

そして、図５に示すように、第２のボビン２は、２次コイル９が巻回された（図５（ａ）では当該２次コイル９の図示を略す。）第２の巻線部１０が、第１のボビン１の絶縁被覆部７内に挿入されることにより、第１のボビン１に一体的に連結されている。

また、これら第１および第２のボビン１、２の軸線方向両側部には、図６に示すように、それぞれカバー部材（絶縁部材）１４が配置されている。このカバー部材１４は、図４に示すように、電気絶縁性を有する合成樹脂によって両端部に開口する角筒状に形成されたもので、内部には隔壁部１５が形成されている。ここで、隔壁部１５の軸線方向の厚さ寸法は、１．０〜０．４ｍｍの範囲に設定されている。

また、この隔壁部１５は、当該隔壁部１５から一方の端部までに形成された第１の筒状部（外周被覆部）１６ａの長さＬ１が、第１の巻線部４の軸線方向の長さ寸法とほぼ等しく、かつ他方の端部までに形成された第２の筒状部（外周被覆部）１６ｂの長さＬ２が、第２の巻線部１０（または絶縁被覆部７）の軸線方向の長さ寸法とほぼ等しくなる位置に形成されている。

そして、図１および図６に示すように、第１および第２のボビン１、２には、第１および第２のコア１７、１８によって構成されて閉磁路を形成するコアが配置されている。これら第１および第２のコア１７、１８は、各々第１ボビン１または第２のボビン２の外周に沿って軸線方向に延在する一対の外側コア１７ａ、１８ａと、これら外側コア１７ａ、１８ａの中間部に位置する内側コア１７ｂ、１８ｂを有するＥ型コアである。

なお、第１のコア１７の外側コア１７ａおよび内側コア１７ｂは、第１の巻線部４の軸線方向の長さ寸法とほぼ等しい長さ寸法に形成され、かつ第２のコア１８の外側コア１８ａおよび内側コア１８ｂは、第２の巻線部１０（または絶縁被覆部７）の軸線方向の長さ寸法とほぼ等しい長さ寸法に形成されている。

そして、図６に示すように、第１のコア１７は、外側コア１７ａがそれぞれカバー部材１４の第１の筒状部１６ａ内に挿入されるとともに、内側コア１７ｂが第１の巻線部４の内部空間に挿入されることにより取り付けられている。
他方、第２のコア１８は、外側コア１８ａがそれぞれカバー部材１４の第２の筒状部１６ｂ内に挿入されるとともに、内側コア１８が第２の巻線部１０の内部空間に挿入されることにより取り付けられている。

以上の構成からなるトランスにおいては、第１および第２のコア１７、１８の外側コア１７ａ、１８ａを、各々電気絶縁性を有するカバー部材１４の第１および第２の筒状部１６ａ、１６ｂ内に挿入するとともに、対向面間に隔壁部１５を設け、かつ内側コア１７ｂ、１８ｂを、各々第１の巻線部４内または第２の巻線部１０内に挿入するとともに、対向面間に隔壁部１５を設けているために、第１のコア１７および第２のコア１８を、互いに電気的絶縁に絶縁することができる。

さらに、外側コア１７ａ、１８ａ間については、図４に示したカバー部材１４の第１および第２の筒状部１６ａ、１６ｂの長さ寸法（Ｌ１＋Ｌ２）に対応する絶縁距離を確保することができる。また、内側コア１７ｂ、１８ｂ間についても、図２に示した第１の巻線部４および絶縁被覆部７の軸線方向の長さ寸法（Ｘ＋Ｙ）に対応する絶縁距離を確保することができる。

加えて、第１の巻線部４の端部に、２コイル９の外周を覆う絶縁被覆部７を形成しているために、１次コイル３と２次コイル９との間にも、絶縁被覆部７の長さ寸法Ｙに対応する絶縁距離を確保することができる。

このように、上記トランスによれば、閉磁路を構成するコアを第１のボビン１側に位置して１次側部品となる第１のコア１７と、第２のボビン２側に位置して２次側部品となる第２のコア１８とに分割し、これら間を電気的に絶縁するとともに充分な絶縁距離を確保しているために、簡易な構造によって、上記コアを介した１次コイル３と２次コイル９との間の絶縁性を向上させることができ、よって確実に１次コイル３と２次コイル９との間に要求される絶縁距離を確保することができる。

しかも、カバー部材１４の隔壁部１５および第１の巻線部４と絶縁被覆部７との間に形成した隔壁部８の厚さ寸法を、１．０〜０．４ｍｍの範囲に設定しているために、第１のコア１７および第２のコア１８の電気的絶縁性を達成したうえで、なおかつ所定の磁気的接続特性を確保することができる。

なお、上記第１の実施形態においては、第１のコア１７の内外側コア１７ａ、１７ｂの長さ寸法を、第２のコア１８の内外側コア１８ａ、１８ｂの長さ寸法よりも短く形成した結果、これに対応してカバー部材１４の隔壁部１５を、第１の筒状部１６ａの長さ寸法Ｌ１＜第２の筒状部の長さ寸法Ｌ２となる位置に形成した場合について説明したが、これに限るものではない。

すなわち、図７（ａ）に示すような、隔壁部２１を長手方向の中央に形成することにより、第１の筒状部２２ａと第２の筒状部２２ｂとの長さ寸法を等しくしたカバー部材（絶縁部材）２０も用いることができる。

また、必要とされる絶縁距離が比較的短い場合には、図７（ｂ）に示すような、何れか一方のコアの外側コアのみが挿入される筒状部２４を有し、当該筒状部２４の端部に隔壁部２５が一体に形成されたカバー部材（絶縁部材）２３を用いることも可能である。

（第２の実施形態）
図８〜図１０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。
このトランスが第１の実施形態に示したものと相違する点は、第１のボビン１において、絶縁被覆部７の外周にカバー部材（絶縁部材）３０を一体成形したことにある。

すなわち、絶縁被覆部７の軸線方向の両側部には、第１の実施形態に示したカバー部材１４と等しい横断面形状を有し、かつ絶縁被覆部７と等しい軸線方向の長さ寸法を有するカバー部材３０が形成されている。また、このカバー部材３０においては、第１の巻線部４側の端部に隔壁部３１が形成されることにより、第２のボビン２側に開口する１つの筒状部（外周被覆部）３２のみを有している。

そして、図９に示すように、第２のコア１８は、外側コア１８ａがそれぞれカバー部材３０の筒状部３２内に挿入されるとともに、内側コア１８が第２の巻線部１０の内部空間に挿入されることにより取り付けられている。これに対して、第１のコア１７は、内側コア１７ｂが第１の巻線部４の内部空間に挿入されるとともに、外側コア１７ａの先端面をカバー部材３０の隔壁部３１の外面に当接させた状態で取り付けられている。

以上の構成からなるトランスによっても、第１の実施形態に示したものと同様に作用効果を得ることができる。加えて、このトランスにおいては、カバー部材３０を絶縁被覆部７の外周に一体に形成しているために、第１の巻線部４、第１の端子装着部６および絶縁被覆部７とともに、カバー部材３０を同時に射出成形することができる。この結果、製作が一層容易になるとともに、トランス全体としての部品点数も削減することができる。

なお、上記第１および第２の実施形態においては、いずれも絶縁部材として、筒状部と隔壁部とを備えた電気絶縁性を有するカバー部材１４、２０、２３、３０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、少なくとも一方の外側コア１７ａ、１８ａの外周を覆う外周被覆部と、これら外側コア１７ａ、１８ａの対向面間に介装される隔壁部とを、合成樹脂によるモールドによって一体成形した絶縁部材を用いることもできる。

また、外側コア１７ａ、１８ａの少なくとも一方に熱収縮チューブを被せたり、あるいは絶縁テープを巻き付けたりすること等の他の方法によって、上記外周被覆部と隔壁部とを有する絶縁部材を構成することも可能である。

さらに、上記第１および第２のコア１７、１８についても、上述した外側コア１７ａ、１８ａおよび内側コア１７ｂ、１８ｂを有するＥ型コアに限るものではなく、例えば一対の外側コアのみを有するＣ型コアや、当該Ｃ型コアの中央部間にさらにＩ型コアを配置することにより全体としてＥ型となるコアを用いてもよく、これらの場合にも、同様の機能を備えたトランスを構成することが可能である。

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）は右側面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線視断面図である。 図１の１次コイルか巻回される前の第１のボビンを示すもので、（ａ）は（ｃ）のａ―ａ線視断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は、（ｂ）のｄ−ｄ線視断面図である。 図１の２次コイルが巻回される前の第２のボビンを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 図１のカバー部材を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線視断面図、（ｄ）は側面図である。 第１および第２のボビンの組立状態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は組立後の縦断面図である。 第１および第２のコア並びにカバー部材の組立状態を示す平面図である。 図４のカバー部材の変形例を示す断面図である。 本発明に係るトランスの第２の実施形態における第１および第２のボビンの組立状態を示す図で、第１のボビンを断面視した平面図である。 第２の実施形態における第１および第２のコアの組立状態を示す平面図である。 第２の実施形態のトランスの全体を示す平面図である。

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
７ 絶縁被覆部
８ 隔壁部（第２の隔壁部）
９ ２次コイル
１０ 第２の巻線部
１４、２０、２３、３０ カバー部材（絶縁部材）
１５、２１、２５、３１ 隔壁部
１６ａ、２２ａ 第１の筒状部（外周被覆部）
１６ｂ、２２ｂ 第２の筒状部（外周被覆部）
１７ 第１のコア
１８ 第２のコア
１７ａ、１８ａ 外側コア
１７ｂ、１８ｂ 内側コア
２４、３２ 筒状部（外周被覆部）

Claims (1)

1. 第１の巻線部に１次コイルが巻回された第１のボビンと、第２の巻線部に２次コイルが巻回された第２のボビンとが隣接して配置されるとともに、これら第１および第２のボビンに跨って配設された磁性材からなるコアによって閉磁路が形成されてなるトランスにおいて、
   上記コアを、上記第１のボビン側に位置する第１のコアと、上記第２のボビン側に位置する第２のコアとに分割し、かつ上記第１および第２のコアを、各々上記第１または第２のボビンの外周に沿って上記軸線方向に延在する一対の外側コアと、これら外側コアの中間部に位置して上記第１または第２の巻線部内に挿入される内側コアとを有するＥ型コアとするとともに、
   上記第１および第２のボビンを、互いの軸線方向に隣接させて配設し、かつ上記第１の巻線部の端部に、上記２次コイルの外周を覆うとともに上記内側コアの対向面間に介装される第２の隔壁部が形成された絶縁被覆部を形成し、
   この絶縁被覆部の外周に、上記第２のコアの外側コアを覆う外周被覆部と、上記外側コアの対向面間に介装される隔壁部とを有する絶縁部材を一体に形成したことを特徴とするトランス。

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