JP5070848B2

JP5070848B2 - トランス

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Publication number: JP5070848B2
Application number: JP2007008654A
Authority: JP
Inventors: 徹広橋; 純廣中; 元一郎鈴木
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: JP2008177312A

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。

また、下記特許文献２においても、１次側コイルと２次側コイルとが、隔壁を介して区画されて巻回されたボビンと、前記ボビンに挿通されたコアとを有するトランスにおいて、前記コイル及びコアを樹脂で一体にモールドしたトランスが提案されている。
特開２００５−２８６１８８号公報特開平０５−１２１２５０号公報

しかしながら、上記特許文献１、２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、一般に１次コイルとしては、０．１ｍｍφ以上の線径の導線が用いられているのに対して、２次コイルは、多数巻回す必要から線径が０．０１ｍｍφ以下である極細の導線が用いられているために、上記モールドを行う際に、熱や圧力の変動によって破断する虞があるうえに、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。

また、特に上記特許文献２に記載のトランスにあっては、モールドする樹脂とコアとの熱膨張係数の相違によって、当該コアに割れ等の損傷を与える虞もあった。
さらに、上記特許文献１、２に記載のトランスにおいては、１次モールドによって成形された巻胴部と２次モールドによって成形された絶縁用のモールドとの間の境界面についても、絶縁性を担保するための沿面距離として考慮されるために、上記絶縁用のモールド内において、１次コイルと２次コイルとの間に絶縁距離を担保することが難しいという問題点もあった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、外形形状の大型化やコアの割れ等を招くことなく、簡易な構造によって安全規格上要求される１次コイルと２次コイルとの間の絶縁距離を確実に担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絡げ端部を上記第１の端子装着部の基端部外周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の巻線部の端部に第２の端子装着部が一体に形成され、この第２の端子装着部に、上記２次コイルの端部が接続されるとともに実装端部を当該第２の端子装着部から突出させた端子が内装され、上記第２の巻線部の孔部を上記第１の巻線部の孔部と連通させて隣接配置された第２のボビンと、上記第１および第２のボビンの上記孔部に挿通された磁性材からなる第１のコアおよび上記第１および第２のボビンの外周に沿って配設され、上記第１および第２の巻線部の軸線方向の両端部において、各々上記第１のコアの端部に磁気的に接続されることにより上記第１のコアとともに閉磁回路を形成するロ型またはＵ型の第２のコアとを備えたトランスにおいて、上記第１のボビンの上記１次コイルの外周から上記絡げ端部を含んで上記第１の端子装着部の外周に至る部分を、上記第２のボビンに巻回された上記２次コイルから電気的に絶縁する被覆層によって覆うとともに、上記第１または第２のコアから上記第１の端子装着部の上記実装端部までに至る長さ寸法を、安全上要求される絶縁距離以上に設定し、かつ上記被覆層を、上記第１または第２のコアから当該被覆層の上記実装端部側の端部に至る最短距離に、当該端部から上記被覆層内を介して上記１次コイルの絡げ端部に至る最短距離を加えた長さ寸法が、安全上要求される絶縁距離以上となるように設定したことを特徴とするものである。

さらに、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の端子装着部が、上記第１の巻線部の軸線に沿う方向と直交する方向に長手方向を有してい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次コイルの外周のみを、２次コイルから電気的に絶縁する被覆層によって覆っており、よってコアや２次コイルを上記被覆層によって覆っていないために、従来のもののように、コアに割れ等の損傷を与えたり、あるいは線径の細い２次コイルの導線を破断したりする虞がない。

加えて、上記１次コイルを被覆層によって覆っている結果、低圧側の１次コイルと高圧側の２次コイルまたはコアとの絶縁距離は、第１の端子装着部から突出する実装端部から２次コイル（またはコア）までの距離になるのに対して、上記第１の端子装着部における上記実装端部から２次コイルまたは第１のコアに至る長さ寸法を、安全上要求される絶縁距離以上になるように設定しているために、簡易な構造によって、外形形状の大型化を招くことなく、確実に要求される上記絶縁距離を担保することができる。

また、第１および第２のボビンの外周に沿って配設されて第１のコアとともに閉磁回路を形成するロ型またはＵ型の第２のコアが設けられている場合に、上記被覆層を第１の端子装着部の外周まで形成し、かつ第１の端子装着部の外周を覆う被覆部の実装端部側に向けた長さ寸法を、高圧側となる第１または第２のコアから上記被覆部の実装端部側の端部に至る最短距離に、当該端部から被覆部内を介して１次コイルの絡げ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以上となるように設定している。

このため、上述した２次コイルまたはコアと実装端部との間の絶縁距離のみならず、第１または第２のコアから被覆部の裏面側（境界面）を通じて１次コイルの活電部に至る絶縁距離（沿面距離）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。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、第１の端子装着部を、第１の巻線部の軸線に沿う方向と直交する方向、すなわち１次コイルの法線方向に長手方向を有するように形成し、かつ上記端子の絡げ端部を第１の端子装着部の基端部外周から突出させて上記被覆層によって覆うとともに、実装端部を長手方向の先端面から突出させているために、例えば１組の１次コイルを間に挟んで２組の２次コイルが軸線方向に配置されたトランスにおいても、その軸線方向の長さ寸法を過度に増加させることなく、十分な絶縁距離を確保することができる。

図１〜図５は、本発明に係るトランスをＬＣＤのバックライトとなる２本の冷陰極管を同時に、あるいは作動によって点灯させるためのインバータトランスに適用した一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１組の第１のボビン１と２組の第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、軸線方向両端部および中央部に形成されたフランジ部４ｂによって分割され、各々に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２つの第１の巻線部４と、これら第１の巻線部４の軸線方向の外側に位置するフランジ部４ｂに一体形成されて１次コイル３の導線の端部が接続される端子５が植設された外観方形棒状の第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、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８（図４参照）が挿通される孔部４ａが形成されている。また、各第１の端子装着部６は、フランジ部４ｂから第１の巻線部４の軸線に沿う方向と直交する方向、すなわち１次コイル３の法線方向に延出するように形成されている。そして、第１の端子装着部６は、フランジ部４ｂと一体化された基端部６ａの先端側に、この基端部６ａよりも上記軸線方向外方に向けた厚さ寸法が大きく形成された本体部６ｂが形成されており、これにより基端部６ａと本体部６ｂとの間には、傾斜部６ｃが形成されている。

さらに、第１の端子装着部６の内部には、端子５が設けられている。この端子５は、第１のボビン１を射出成形によって形成する際に、インサート成形によって第１の端子装着部６内に配置されたもので、一端部が屈曲されて傾斜部６ｃから突出する部分が絡げ端部５ａとされるとともに、本体部６ｂの先端面から突出する部分が実装端部５ｂとされている。

そしてさらに、端子５が取り付けられ、かつ１次コイル３が巻回された第１のボビン１は、１次コイル３を形成する導線の端部が端子５の絡げ端部５ａに絡げられたうえで半田等により接続されるとともに、図３に示すように、実装端部５ｂが屈曲された後に、その外周に２次モールドにより被覆層９が形成されている。

この被覆層９は、１次コイル３の外周とこれに連続する第１の端子装着部６の基端部６ａおよび本体部６ｂの全長ａの約１／２を覆う範囲（図５参照）に、後述する第２のボビン２に巻回された２次コイル１０から電気的に絶縁可能な合成樹脂をモールドすることによって成形されている。この際に、被覆層９は、射出成形またはトランスファー成形によって形成されている。

これにより、１次コイル３と端子５との接続部分である絡げ端部５ａは、被覆層９のうちの第１の端子装着部６の外周を覆う被覆部９ａによって覆われている。
そして、以上の構成から成る第１のボビン１における第１の巻線部４の軸線方向両端部に、それぞれ図１および図４に示すように、第２のボビン２が配置されている。

各々の第２のボビン２は、軸線方向両端部に形成されたフランジ部１１ｂ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１１と、この第２の巻線部１１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１２が植設された外観方形棒状の第２の端子装着部１３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。

ここで、２組の第２のボビン２における第２の端子装着部１３は、第２の巻線部１１の端部であって、かつこのトランスの両外側部に位置するように、互いに第１のボビン１および第２の巻線部１１を間にした対称位置に形成されている。また、端子１２は、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１２ａを第２の端子装着部１３の両端部から突出させるとともに、第１のボビンにおける実装端部５ｂと同方向に屈曲形成されている。

また、各第２の巻線部１１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８が挿通される孔部１１ａ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１４が軸線方向に等間隔をおいて一体に形成される。さらに、第２の巻線部１１の孔部１１ａに臨む位置には、当該孔部１１ａと連続する溝部１５が形成されるとともに、一方（図では右方）の第１のボビン２における溝部１５の外周端部には、係止壁部１５ａが形成されている。

そして、図４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、１１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、１１の孔部４ａ、１１ａに、上記Ｉ型の第１のコア８が挿入されている。

この第１のコア８は、これら孔部４ａ、１１ａ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１３に形成された溝部１５に両側を案内されるとともに、その先端部８ａが図中右方の第２のボビン２の溝部１５に形成された係止壁部１５ａ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１６が設けられている。この第２のコア１６は、中央に長方形の開口部１６ａ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１６ｂが、第２のボビン２の溝部１５上に露出する第１のコア８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１６は、開口部１６ａ内に位置する１次コイル３およびその両側の２次コイル１０を、辺部１６ｂ、１６ｃ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８、１６によって閉磁回路が形成されている。そして、第１の端子装着部６の長さ寸法は、第２のコア１６から実装端部５ｂまでの距離ａ（図５参照）が、安全上要求される絶縁距離以上となるように設定されている。

以上の構成からなるトランスによれば、第１および第２のコア８、１６や２次コイル１０を絶縁用の被覆層によって覆うことなく、２次コイル１０と隣接して配置された１次コイル３およびその第１の端子装着部６の外周のみを、２次コイル１０等から電気的に絶縁する被覆層９によって覆っているために、従来のもののように、コアに割れ等の損傷を与えたり、あるいは線径の細い２次コイルの導線を破断したりする虞がない。

また、上記被覆層９によって、２次コイル１０と隣接して配置された１次コイル３の外周から第１の端子装着部６の本体部６ｂの全長ａの１／２に至る部分をよって覆っているために、図５に示すように、低圧側の１次コイル３と高圧側の２次コイル１０またはコア８、１６との間の最短の絶縁距離は、第１の端子装着部６から突出する実装端部５ｂから第２のコア１６までの距離Ｌ（＝ａ）になる。そして、第１の端子装着部６の長さ寸法を、上記距離ａ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、従来のように外形形状の大型化を招くことなく、確実に要求される上記絶縁距離を担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を覆う被覆層９を、第１の端子装着部６の本体部６ｂの全長ａの１／２に至る位置まで形成しているために、第２のコア１６から被覆部９ａの端部９ｂに至る最短距離（約（１／２）×ａ）に、この端部９ｂから被覆部９ａの裏面側を介して１次コイル３に接続された絡げ端部５ａに至る距離（＞（１／２）×ａ）を加えた絶縁距離Ｌ₁も、安全上要求される絶縁距離以上にすることができる。

したがって、第２のコア１６と一次コイル３側の第１の端子装着部６から突出する実装端部５ｂとの間の絶縁距離Ｌのみならず、第２のコア１６から被覆部９ａの裏面側（境界面）を通じて絡げ端部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担保することができる。

また、第１の端子装着部６を、第１の巻線部４のフランジ部４ｂの板面に沿って１次コイル３の法線方向に長手方向を有するように形成し、端子５の絡げ端部５ａを第１の端子装着部６の基端部６ａの外周から突出させて被覆層９によって覆っているために、１次コイル３と絡げ端部５ａとの距離が短く、接続が容易になる。

加えて、実装端部５ｂを本体部６ｂの長手方向の先端面から突出させているために、本体部６ｂの長さ寸法を上述したように絶縁距離以上となるように設定することにより、軸線方向の長さ寸法を過度に増加させることなく、十分な絶縁距離を確保することができる。

なお、上記実施形態においては、第１および第２のボビン１、２として、第１および第２の端子装着部６、１３を、それぞれ第１および第２の巻線部４、１１の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実装端部５ｂを突出させたものについてのみ説明したが、これに限るものではなく、例えば第１または第２の端子装着部を、各々第１または第２の巻線部の軸線方向に長手方向を有する形状に形成し、その先端部から実装端部を突出させる形状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、上記実施形態においては、本発明を、１組の１次コイル３と２組の２次コイル１０とを軸線方向に隣接した配置した、いわゆる２出力型のトランスに適用した場合について示したが、これに限定されるものではなく、１組の１次コイルおよび２次コイルを備えた、１出力型のトランスにも適用可能である。

さらに、第２のボビン２についても、第１のボビン１と別体に射出成形によって形成する場合の他、１次コイル３および第１の端子装着部６の外周に被覆層９を形成する際に、射出成形によって上記第２のボビン２の全体を一体に成形することも可能である。このような構成を採用すれば、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という効果も得られる。

また、端子５を、インサート成形によって第１の端子装着部６の内部に設けた場合について示したが、これに限るものではなく、図６に示すように、本体部６ｂの先端面から傾斜部６ｃに貫通する小孔部７を形成し、この小孔部７内に、図６（ａ）に示すように上記端子５を傾斜部６ｃ側から圧入したり、あるいは同図（ｂ）に示すように本体部６ｂの先端面側から圧入したりすることによって、第１の端子装着部６内に設けるようにしてもよい。

本発明に係るトランスの一実施形態を示すもので、（ａ）は全体の平面図、（ｂ）は左側面図である。図１の第１のボビンであって被覆層を形成する前の形状を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はその左側面図である。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。上記実施形態における第１の端子装着部への端子の取付構造の変形例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
３１次コイル
４第１の巻線部
４ａ、１１ａ孔部
５、１２端子
５ａ絡げ端部
５ｂ実装端部
６第１の端子装着部
６ａ基端部
６ｂ本体部
８第１のコア
９被覆層
９ａ被覆部
１０２次コイル
１１第２の巻線部
１３第２の端子装着部
１６第２のコア

Claims

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絡げ端部を上記第１の端子装着部の基端部外周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の巻線部の端部に第２の端子装着部が一体に形成され、この第２の端子装着部に、上記２次コイルの端部が接続されるとともに実装端部を当該第２の端子装着部から突出させた端子が内装され、上記第２の巻線部の孔部を上記第１の巻線部の孔部と連通させて隣接配置された第２のボビンと、
上記第１および第２のボビンの上記孔部に挿通された磁性材からなる第１のコアおよび上記第１および第２のボビンの外周に沿って配設され、上記第１および第２の巻線部の軸線方向の両端部において、各々上記第１のコアの端部に磁気的に接続されることにより上記第１のコアとともに閉磁回路を形成するロ型またはＵ型の第２のコアとを備えたトランスにおいて、
上記第１のボビンの上記１次コイルの外周から上記絡げ端部を含んで上記第１の端子装着部の外周に至る部分を、上記第２のボビンに巻回された上記２次コイルから電気的に絶縁する被覆層によって覆うとともに、上記第１または第２のコアから上記第１の端子装着部の上記実装端部までに至る長さ寸法を、安全上要求される絶縁距離以上に設定し、かつ上記被覆層を、上記第１または第２のコアから当該被覆層の上記実装端部側の端部に至る最短距離に、当該端部から上記被覆層内を介して上記１次コイルの絡げ端部に至る最短距離を加えた長さ寸法が、安全上要求される絶縁距離以上となるように設定したことを特徴とするトランス。
上記第１の端子装着部は、上記第１の巻線部の軸線に沿う方向と直交する方向に長手方向を有していることを特徴とする請求項１に記載のトランス。