JP5090364B2 - シート型トランスおよび放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、シート型トランスおよびこれを用いた放電灯点灯装置に関する。

近年、各種トランスの小型化、薄型化、低廉化などが図られている。高電圧対応のものでも同様のことが求められている。小型機器に使用する低電力用の薄型トランスとしては、シート型トランスが有利である。シート型トランスは、例えば、導体板を渦巻状に打ち抜いて形成された１次コイルに、絶縁導線を渦巻状に巻線した２次コイルを重ね、接着剤で固定して構成される。このようなシート型トランスは下記特許文献１、２、３に記載されている。また、小型化を図った高電圧対応のトランスは、例えば下記特許文献４、５に開示されている。

特許文献１に記載のシート型トランスは、片方の巻線をスパイラル状の絶縁被覆付きの導線で構成し、他方の巻線をプリント配線板のパターンで構成した上に、両者をテープで固定してなる。しかし、この特許文献１に記載のシート型トランスでは、スパイライル状に巻回する導線に絶縁層を設けているが、高電圧を発生するトランスにおいては、出力の高電圧に対する耐電圧を確保するための導線の絶縁被覆層が厚くなり、２次巻線に数多い巻回数を必要とする高電圧発生用のトランスにおいては、サイズが大型化してしまう。

特許文献２に記載のシート型トランスは、片方の巻線をスパイラル状の三層絶縁導線で構成し、他方の巻線を、導電性の板材を打ち抜いて構成し、両者を積み重ねたものである。しかし、この特許文献２に記載のシート型トランスでは、スパイラル状に巻回する導線に３層の絶縁層を設けているが、高電圧発生用のトランスに適用した場合、３層の絶縁層の耐電圧がトランスの耐電圧の限界である。

特許文献３に記載のシート型トランスは、１次巻線と２次巻線を、内側と外側に配置した一平面のスパイラル状に巻回し、各々の巻線の引き出し線を異なる位置に配置したものである。しかし、この特許文献３に記載のシート型トランスでは、１次巻線と２次巻線との間の耐電圧を、それぞれの導線の耐電圧によって確保しており、導線の耐電圧を超える高電圧を発生するトランスには適用できない。

特許文献４に記載のトランスは昇圧トランスであり、一平面のボビンの内側と外側に１次巻線と２次巻線を巻回し、それぞれの巻線の引き出し線をボビンに設けた各巻線に対するスリットに絶縁性の接着剤で埋設したものである。この特許文献４に記載の昇圧トランスでは、耐電圧を確保する絶縁部材が、引き出し線を埋設する絶縁性の接着剤であり、トランスの耐電圧性は、この接着剤の厚さで決定されてしまう。しかし、接着剤の充填には、ボイドの残存や注入量の多い、少ない等の品質的な不確定要素がともなう。従って、十分な耐電圧を得ようとすれば、それなりの接着剤の充填厚さが必要になり、そのためには充填層を確保するためのスリットの深さをより深くしなければならず、ボビンのベース部の厚さが厚さくなり（形状が大きくなり）、当然充填する接着剤の量も多くなり、安定した品質の確保が困難となる。よって、このような昇圧トランスの構造は、小型の高電圧発生トランスには適用できない。

特許文献５に記載のトランスは高電圧トランスであり、一平面のボビン（台座）の外側と内側に１次巻線と２次巻線を巻回し、２次巻線の引き出し線をボビンに設けた溝（リード線引き出し溝）に落とし込んで端子まで引き出し、２次巻線を取り囲む台座の隔壁に上側の鍔の隔壁を嵌合させた構造となっている。このトランスにおいては、耐電圧の高さは、引き出し線を落とし込む溝の深さと台座と鍔に設けた隔壁の重なる沿面距離にかかるが、これらを大きくすれば、当然トランスとしても大きくなってしまう。よってこのようなトランスの構造は、小型の高電圧トランスには適用できない。

特開平８−３１６０４０号公報 特開平８−３０６５３９号公報 特開平９−１９９３４７号公報 特開平６−１１２０６５号公報 特開平６−３４２７２６号公報

以上の引用文献の検討から、小型で高電圧対応のトランスを開発するに当たっては、
・ １次巻線と２次巻線との結合を高くすること（１次巻線のエネルギを２次巻線に効率よく伝達すること）
・ １次巻線と２次巻線の線材の断面積を大きくすること（電気抵抗を減じて通電時の損失を少なくすること）
・ 低コスト（安価な材料、少部品点数、加工の容易性）であること
が求められる。

小型薄型を図るには、上述のシート型トランスが適している。しかし、シート型トランスによって高電圧対応のトランスを構成する場合には、シート型トランスの特長である薄さであるがゆえの下記の問題がある。
・ 高電圧巻線の巻き始めと巻き終わりとの間の高い電位差の発生する部位に対する絶縁性、耐電圧性を確保することが困難である。
・ 低電圧側の巻線及びターミナル等の部材と高電圧を発する部位との間の絶縁性・耐電圧を確保することが困難である。

この発明は、簡素な構成で薄さを損なわずに、高い絶縁性を確保し、高電圧に対応できるシート型トランスを提供するものである。

この発明に係るシート型トランスは、平板状に形成された１次巻線と、前記１次巻線の面に垂直な軸の周りに巻回された２次巻線と、中央コアと、前記中央コアが挿入され前記２次巻線を巻回するボビンと、前記１次巻線及び２次巻線の前記軸方向外側に位置し、前記中央コアの外径より大きな平面を有する円板形状であり、当該円板の中央部から周方向に向かう当該円板を切り通すスリットを設けた絶縁性の高い磁性部材であって、ボビンと一体に保持されボビンの一部をなす磁性部材とを備え、前記ボビンは、前記円板形状の磁性部材を一方の壁とし前記１次巻線と前記２次巻線を分割する仕切りとなる絶縁性の樹脂部材を他方の壁にして両方の壁のあいだに２次巻線を巻回するボビンであって、前記２次巻線の径方向中央側巻線の端部を前記磁性部材に設けたスリットから前記１次巻線の面に垂直な方向に引き出したものである。

この発明によれば、２次巻線の高電圧側端部を径方向中央側から引き出すようにしたので、耐電圧性が確保できると共に、絶縁性を確保することも容易となる。１次巻線を平板状とし、この１次巻線と一体に２次巻線ボビンを成形できるので、軸方向の大きさを短縮できる。また、巻回作業も容易となり、製造コストを低減できる。１次巻線と２次巻線及びコアを近接配置することができるため、電気的特性（結合）が良好となる。２次巻線にシート状の巻線を使用せずに、導線を巻回して形成しているので、１次巻線との巻線比を大きくするこができ、高電圧の発生が容易となる。

この発明によれば、平面状で径方向に広い１次巻線に対向する２次巻線巻回用の巻き枠を幅が狭く深い形状に形成することができるため、２次巻線の中央側と外周部の電位差に対し、多層に巻き重ねる２次巻線の半径（２次巻線を巻回する溝の深さ）に相当する絶縁距離（沿面距離）を確保するこができ、簡単な構造で高電圧出力を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るシート型トランスの縦断面図である。 実施の形態１に係るシート型トランスの分解斜視図である。 平板状の１次巻線の一例の分解斜視図である。 （ａ）は他の例に係る平板状の１次巻線斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。 平板状の１次巻線における巻線部分の構造説明図である。 平板状の１次巻線における巻線部分の他の例の構造説明図である。 実施の形態１に係るシート型トランスの縦断面図である。 実施の形態１の分解斜視図である。 実施の形態２に係るシート型トランスの分解斜視図である （ａ）は他の例に係る平板状の１次巻線斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。 実施の形態３に係るシート型トランスの縦断面図である。 実施の形態３に係るシート型トランスの分解斜視図である。 実施の形態４に係るシート型トランスの分解斜視図である。 （ａ）は実施の形態４におけるプレートコアの斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。 実施の形態５に係るシート型トランスの概略構成図である。 実施の形態５の回路図である。 実施の形態６に係るシート型トランスの概略構成図である。 実施の形態６の回路図である。 （ａ）は実施の形態６の変形例の斜視外観図、（ｂ）はその断面図である。 （ａ）は実施の形態６の変形例の斜視外観図、（ｂ）はその断面図である。 実施の形態７に係る放電灯の概略図である。 実施の形態７の回路図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１には、実施の形態１に係るシート型トランスの断面を示し、図２には、ボビンを除く構成部材の分解状態を示す。この実施の形態１に係るシート型トランスは、この発明を具現化した、最も基本的な構造をなすものである。

平板状の１次巻線１は、中心部が筒状のボビン２の外周に埋設されている。射出成形の金型内に平板状の１次巻線１をセットし金型内に樹脂を注入する射出成形などにより、平板状の１次巻線１はボビン２に埋設された状態で一体とされる。ボビン２の軸方向において、１次巻線１の１次巻線埋設部２ａの一方側には第１のプレートコア３が設けられ、他方側には、２次巻線の収容部である空間（巻き枠）４をあけて第２のプレートコア５が設けられている。これらのプレートコア３、５は、１次巻線１を埋設してボビン２を成形する際に併せてボビン２に一体的に保持され、ボビン２の一部をなす。ボビン２上にプレートコア３、５を位置決めするため、ボビン２の両端部にはフランジ部２ｂ、２ｃが形成される。

ボビン２の１次巻線埋設部２ａと第２のプレートコア５との間の空間（巻き枠）４に、ボビン２の中心軸部の回りに導線を巻回することにより２次巻線６が形成される。２次巻線６の導線としては断面が円形のものが使われる。２次巻線６の高電圧側の端部である径方向中央側（ボビン２の中心軸部上）の端部６ａは、１次巻線１側に引き出されたり、２次巻線６の半径方向に引き出されたりすることなく、１次巻線１の反対側に導かれ、更に第２のプレートコア５の外側に引き出されている。２次巻線６のもう一方の端部である低電圧側の端部６ｂは半径方向外側に引き出される。

ボビン２の中心部には円柱状の中央コア７が挿入される。中央コア７とボビン２との間には、板状のターミナル８が挿入される。このターミナル８に、第２のプレートコア５の外側に引き出された２次巻線６の高電圧側の端部６ａが接続される。第２のプレートコア５には、２次巻線６の端部６ａを引き出すための引き出し穴９が設けられている。

平板状の１次巻線１の一例を図３に示す。図３に示す１次巻線１は、外形がＵ字形をなす絶縁材製の絶縁板１１の両面に、金属の平板を渦巻状に打ち抜いてなる巻線プレート１２ａ、１２ｂを貼り付け、巻線プレート１２ａの端部１２ｃと巻線プレート１２ｂの端部１２ｄとを絶縁板１１を貫通して溶接等により接続してなる。この平板状の１次巻線１は、導線の巻回作業が不要であるので生産性がよい。

図４（ａ）（ｂ）には、他の例の平板状の１次巻線１３を示す。この１次巻線１３は、プリント基板１４の両面に渦巻状の銅箔パターン１５ａ、１５ｂを形成し、スルーホール１６により銅箔パターン１５ａと１５ｂを接続したものである。この１次巻線１３も巻回が不要であるので生産性がよい。

図５、図６には、渦巻状のパターンの例を示す。図５に示す渦巻状の幅の広いパターン１７ａ、１７ｂの電流密度は、渦巻きの内側が高く、外側が低くなっている。図５中、パターン１７ａのａ、ｂ、ｃ、ｄで示す部分は、パターン１５ｂのａ′、ｂ′、ｃ′、ｄ′の部分とそれぞれ接続される。図６に示す渦巻状のパターン１８ａ、１８ｂは、スリットを設けて図５のパターン１７ａ、１７ｂをそれぞれ二分割したものである。分割されたパターンの経路長と断面積は図５のパターンと略同等となっている。図６中、パターン１８ａのａ、ｂ、ｃ、ｄで示す部分は、パターン１８ｂのａ′、ｂ′、ｃ′、ｄ′の部分とそれぞれ接続される。図中、ｉｉｎはパターンの内側の、ｉｏｕｔはパターンの外側の電流を示す。これらの例のように、パターンの断面形状を細分化することにより１次巻線に流れる電流を均一にすることができ、１次巻線の発する磁界を、１次巻線に対して平行にかつ均一にすることができる。したがって１次巻線の発する磁束が２次巻線に鎖交しやすく、トランスの特性が良好になる。
なお、平板状の１次巻線としては、断面が円形の電線を複数の並列の渦巻状シート状に巻回した巻線を使用しても同様の効果を得ることができる。

図７、８には、図１に示したシート型トランスの変形例として２次巻線６を形成する導線として断面が長方形の平角線１９を採用したものを示す。つまり、空間４内に平角線１９を巻回して２次巻線６とするのである。単純に巻き重ねた平角線１９は巻回が容易で、線積率が高く、２次巻線６の断面積を最大限確保することができる。

実施の形態１に係るシート型トランスによれば、１次巻線１が平板状で、２次巻線６が１次巻線１の径方向の大きさに合わせて径方向に複層に積み重ねて巻回されて形成されているので、巻き始めと巻き終わりの距離を大きく取ることができる。そして、２次巻線６の径方向中央側の端部を直接ボビン２、コア５、７の外側に引き出すので、つまり高電圧となる２次巻線６の引き出し線を２次巻線６に沿って戻すことがないので、２次巻線６の巻き始めと巻き終わりの巻線線材の距離（絶縁距離）を離すことができ、２次巻線６が発生する高電圧に対して十分な耐電圧を確保できる。また、トランスの高電圧部分が中央に集約され、２次巻線６の高電圧部分が１次巻線１と絶縁するためのボビン２の最深部（径方向巻線の中央部）に位置し、２次巻線６の高電圧部分と低電圧の１次巻線１間の絶縁隔壁（ボビン２の厚さ）及び絶縁距離（ボビン２の深さ）を確保することができる。従って、十分な絶縁性を備えた高電圧対応のシート型トランスが簡素な構造で達成できる。

また、実施の形態１に係るシート型トランスによれば、高電圧になる狭い空間に、ターミナル８を設けるので、低電圧の部材から遠ざかり狭い範囲の絶縁部材で高電圧に対する絶縁性が確保できる。また、他の部品から絶縁されている中央コア７は高電圧出力電位に接しても他の部材に電流が流れることがなく、ターミナル８と中央コア７を絶縁する必要がない。従って、中央コア７とターミナル８を、絶縁部材を介することなく隣接配置して両者間の隙間をなくすことができ、小さな空間に両者を配置することができる。特に、フェライト等の電気抵抗の大きな磁性材料を中央コア７に用いれば、２次巻線６の両端のターミナル８を中央コア７に隣接しても電流のリークは少なく、電気的な問題はない。
なお、中央コア７として棒状のコアを例にあげて説明したが、中央が中空のパイプ状コアや２分割にしたコアによっても構成が可能であり、パイプの中あるいは分割コアに挟み込んだターミナルを用いても構成できる。

実施の形態１に係るシート型トランスによれば、図３に示したプレス加工により成形したプレート１２ａ、１２ｂを張り合わせて１次巻線１を形成しているので、１次巻線の巻回作業が不要となり、シート型トランスの製作時間を大幅に短縮することができる。また、１次巻線１として、図４に示したプリント配線板によるものを採用すれば、同様に１次巻線の巻回作業が不要となり、シート型トランスの製作時間を大幅に短縮することができる。

実施の形態１に係るシート型トランスによれば、１次巻線１をボビン２に射出成形などにより一体的に埋設成形するので、ボビン２には１次巻線１が備わっており、ボビン製作以降の工程で１次巻線を巻回する必要がなく、生産性が向上する。

この実施の形態１に係るシート型トランスは、例えば放電灯点灯装置に適用されるが、それに限らず、巻線に印加される又は巻線が発生する電圧が高く、引き出し線及び端子の絶縁距離を適切に確保する必要のあるトランスに対して有効である。例えば、１次巻線が高電圧（例えば１００Ｖ）、２次巻線が低電圧（例えば５Ｖ）のＤＣ／ＤＣコンバータ用トランスであっても、トランスを小型にして１００Ｖの端子を他の端子から引き離し難い場合に中央部に高電圧（１００Ｖ）側を配置したこの発明のトランス形態によれば、十分な耐電圧性を確保でき有利となる。

実施の形態２．
図９には実施の形態２に係るシート型トランスの断面図を示す。このシート型トランスは、１次巻線の両側に２次巻線を振り分けて形成したものである。
平板状の１次巻線２１は、中心部が筒状のボビン２２の中央部外周に埋設保持されている。射出成形の金型内に平板状の１次巻線２１をセットし金型内に樹脂を注入する射出成形などにより、平板状の１次巻線２１はボビン２２に埋設された状態とされている。１次巻線２１の埋設部２２ａを中心にしてそのボビン２２の軸方両側に埋設部２２ａと対向させかつ間隔２３、２４をあけて、第１のプレートコア２５と第２のプレートコア２６がそれぞれ設けられている。これらのプレートコア２５、２６は、１次巻線１を埋設してボビン２２を成形する際に併せてボビン２２と一体に保持され、ボビン２２の一部をなす。ボビン２２上にプレートコア２５、２６を位置決めするため、ボビン２２の両端部にはフランジ部２２ｂ、２２ｃが形成される。

ボビン２２の１次巻線埋設部２２ａと第１及び第２のプレートコア２５、２６との間の空間（巻き枠）２３、２４に、ボビン２２の中心軸部の回りに導線を巻回することにより２次巻線２７、２８が形成されている。２次巻線２７、２８の導線としては断面が円形又は長方形のものが使われる。２次巻線２７、２８の高電圧側の端部である径方向中央側（ボビン２２の中心軸部上）の端部２７ａ、２８ａは、２次巻線２７、２８の半径方向に引き出されることなく、プレートコア２５、２６の外側に引き出されている。２次巻線２７、２８のもう一方の端部である低電圧側の端部２７ｂ、２８ｂは半径方向に外側に引き出される。

ボビン２２の内部には円柱状の中央コア２９が挿入される。電気抵抗の大きな磁性材料により形成される中央コア２９とボビン２２との間には、ボビン２２の両端から板状のターミナル３０、３１が挿入される。このターミナル３０、３１に、プレートコア２５、２６の外側に引き出される２次巻線２７、２８の高電圧側の端部２７ａ、２８ａが接続される。プレートコア２５、２６には、２次巻線２７、２８の端部２７ａ、２８ａを引き出すための引き出し穴３２、３３が設けられている。

平板状の１次巻線２１は、図３、図４に示したように形成されるが、基板の縁部が半径方向に突出されて中間端子とされている。この中間端子に、２次巻線２７、２８の半径方向に引き出された端部２７ｂ、２８ｂがからげられて２次巻線２７と２８とが接続される。つまり、２次巻線の巻き回数を分散することができ、直径方向の大きさを小さくすることができ、１次巻線と２次巻線との距離が近接し、高い結合が得られ、トランスの特性を良好なものとすることができる。
なお、図９には、接続回路の概略も併せて示してある。電源３４は、１次巻線２１に接続されている。１次巻線２１の一方側につながる導線は、高圧側のターミナル３１に接続されている。

図９に示したシート型トランスにおいては、プレートコア２５、２６として絶縁性の高いものを使用しており、プレートコア２５、２６はむき出しである。また図１０（ａ）（ｂ）には、１次巻線２１のそれぞれの面に対向するプレートコア４１、４２を完全にボビン４３に埋設した例を示す。このボビン４３を成形するには、平板状の１次巻線２１とプレートコア４１、４２を金型内に位置決めし、絶縁性の樹脂を金型内に注入する。平板状の１次巻線２１は１次巻線埋設部４３ａとして、プレートコア４１、４２は、プレートコア埋設部４３ｂ、４３ｃとして形成される。１次巻線埋設部４３ａと各プレートコア埋設部４３ｂ、４３ｃとの間は巻き枠となっており、ここに導線を巻回することにより２次巻線２７、２８が形成される。なお、中央コア（図示省略、図９中の中央コア２９と参照）を、磁性粉末を練り込んだ樹脂で成形し、ボビン４３と一体に構成することも可能である。この場合、透磁性を維持するためには、中央コアの断面積を大きくすることが望ましい。また、この例では、後述もするが、プレートコア埋設部４３ｂに、巻線端部を引き出すための、半径方向を向く溝４４が形成してある。

この実施の形態２に係るシート型トランスによれば、実施の形態１に係るシート型トランスによる効果に加えて、２次巻線を分割しているので、直径方向においても大きさを小さくすることができるという効果を奏する。また、１次巻線２１と２次巻線２７、２８との距離が近接し、高い結合が得られ、トランスの特性が向上する。

実施の形態３．
図１１には実施の形態３に係るシート型トランスの断面を示す。このシート型トランスは、発生する磁束の漏れをできるだけ少なくするようにしたものである。
放電灯（ＨＩＤバルブ）の点灯に必要な高電圧パルスには、ある程度の傾きをもって上昇するなだらかな山形の波形が要求されるため、放電灯装置のイグナイタトランスとしては開磁路となる板状の磁性体を使用できるが、ＤＣ／ＤＣあるいはＤＣ／ＡＣコンバータ用のトランスにおいては、１次巻線の発する磁束のすべてを２次巻線に鎖交させることが望ましく、結合を高くすることが必要であり、結合を高めるためには磁気回路を閉磁路にすることが必要である。このような理由から、この実施の形態では、２次巻線及び１次巻線の一部の外周部あるいは外周部のほとんどを覆う磁性体の壁を設けるようにしたのである。

このシート型トランスにおいて、平板状の１次巻線５１は、中心部が筒状のボビン５２の中央部外周に埋設保持されている。射出成形の金型内に平板状の１次巻線５１をセットし金型内に樹脂を注入する射出成形などにより、平板状の１次巻線５１はボビン５２に埋設された状態とされている。１次巻線５１の埋設部５２ａの軸方向両側においてボビン５２の軸部の回りに導線を巻回することにより２次巻線５３、５４が形成されている。２次巻線５３、５４の導線としては断面が円形又は長方形のものが使われる。

１次巻線５１及び２次巻線５３、５４は、図１１に示すように軸方向に分割するが、図１２に示すようなカップ状の上下方向に分割したコア５５で覆われる。２つのカップ状のコア５５は合わせられ、かつボビン５２と結合される。磁気回路を閉じて磁気をもらさないようにし、インダクタンスを大きくするようにしたのである。ボビン５２の中央部には中央コア５６が設けられる。ボビン５２と中央コア５６との間にはターミナル５７、５８が設けられる。
なお、中央コア５５として棒状のコアを例にあげて説明したが、コア両端面の中央に穴を開けてターミナル５７，５８を挿入し、固定しても構わない。

２次巻線５３、５４の軸方向内側の端部は、カップ状のコア５５に設けた穴（図示省略）を通してカップ状コア５５の外側に引き出され、それぞれターミナル５７、５８に接続される。２次巻線５３、５４の半径方向外側に引き出される端部は、カップ状コア５５の外側に引き出されることなく内部にて接続される。図１１に示す状態で下側に位置するコア５５には、板状巻線５１の一部が突き出るように穴またはスリット６０が設けられ、板状巻線５１のコア５５から突き出した部分において電源が接続される（図９参照）。

この実施の形態３に係るシート型トランスによれば、実施の形態１による効果に加えて、１次巻線５１及び２次巻線５３、５４の回りがカップ状コア５５で覆われるので、１次巻線５１の発する磁束のほとんどを２次巻線５３、５４に鎖交させることができ、よって、漏れ磁束が少なくなり、トランスとしての特性が向上する、という効果を奏する。

実施の形態４．
図１３には、実施の形態４に係るシート型トランスの分解斜視外観を示す。このシート型トランスは、図９に示したシート型トランスのプレートコアの形状を工夫したものである。
２次巻線においては、導線を複数層巻き重ねるため、下層の巻線と上層の巻線との間に距離を保つことができる。従って、下層を大きな電位差のある上層から隔絶し、軸方向に直接引き出すようにすれば、耐電圧を確保できる。前述した実施の形態では、プレートコアの中央側に穴をあけてそこから導線を引き出すようにしたのであるが、この実施の形態では、図１３に示すように、１次巻線２１の埋設部２２ａを間にしてその両側に設けられるプレートコア６１、６２に、中央の穴から半径方向に延びて周面に貫通するスリット６３、６４を設けている。２次巻線を形成する際には、先ず導線をこのスリット６３、６４よりボビン２２の中心部まで落とし込み、その後導線をボビン２２の回りに巻回して２次巻線を形成する。つまり、導線をスリット６３、６４に落とし込むだけで高電圧の巻線の端部をプレートコアの外側に引き出すことができるので、２次巻線の製造が容易となる。

図１４（ａ）（ｂ）には、プレートコア６１（プレートコア６２についても同様）の他の例のプレートコア６５を示す。このプレートコア６５は、中央部を厚くし、外周部分を薄くしたものである。１次巻線によって発生する磁束量は、磁気回路のいずれの断面においても等しいので、各部位の磁気回路の断面を等しくすれば磁性部材中の磁束密度を一様な値にすることができる。従って、磁性部材の各部位が磁束の方向に対して等しい断面積を確保するために中央コア近傍の巻線の周囲長が短い部位に対する磁気回路の厚さを厚くし、巻線外周部の周囲長が長い部位に対応する磁気回路の厚さを薄くすることができる。図１４（ａ）（ｂ）において、コア６５の内周部、半径ｒ１・厚さｔ１の部分の磁気的断面積は２π×ｒ１×ｔ１、コアの外周部、半径ｒ２・厚さｔ２の部分の磁気的断面積は２π×ｒ２×ｔ２であり、外周部のコアの厚さｔ２は、中心部の厚さｔ１より薄くしても、磁束を妨げることはない。上記のように、磁気部材の巻線の外周部に対向する部分を薄くすることにより、割高な、磁性材料粉を練り込んだ樹脂の使用量を減らし、トランスを安価に製作することができる。

この実施の形態４によれば、プレートコアに導線引き出し用のスリットを設けたことにより、実施の形態１による効果に加えて、２次巻線の巻回に先立って導線の端部をボビン中央側から容易に引き出すことができるので、巻回作業が容易となる、という効果を奏する。

実施の形態５．
図１５には実施の形態５に係るシート型トランスの概略構成を示し、図１６にはその回路を示す。このシート型トランスは、２次巻線の巻き方に工夫を施したものである。
図９などに示したように１次巻線の両側に分けて２次巻線を形成するシート型トランスにおいて、１次巻線７１を境にして左右の２次巻線７２と７３の巻回方向を反転し（図中の矢印は巻線方向を示す）、２次巻線の低電圧側巻線７２の低電圧端部７２ａと高電圧側巻線７３の高電圧端部７３ａをそれぞれの２次巻線の中央側に配置し、１次巻線配置部で、２次巻線の低電圧側巻線７２の高電圧端部７２ｂと高電圧側巻線７３の低電圧端部７３ｂとを接続し、中継した構成となっている。１次巻線７１の基板の一部には、低電圧側巻線７２の高電圧端部７２ｂと高電圧側巻線７３の低電圧端部７３ｂとを接続するための接続部（からげ部）７４が半径方向に突出させて形成されている。図１５、１６中には、電源７５及び各巻線７１、７２、７３の接続状態を示してあり、（１）〜（８）は接続箇所を示す。

２次巻線７２、７３のボビンの中央側、つまり２次巻線の低電圧側巻線７２の低電圧端部７２ａと高電圧側巻線７３の高電圧端部７３ａは、前述同様ボビン上のコアプレートに設けた穴又はスリットを通してボビンの軸方向外側に引き出される。

従来の一方向の巻き方では、巻き始めをボビンの最深部にして、最外周まで巻き上げてから、隣接するボビンの最深部まで線材を引き込み、再び外周に向かって巻き上げることが必要であり、最外周から最深部まで線材を引き込むために、隣接するボビンを隔てる隔壁には、線材と各ボビンの巻線との絶縁を確保する隙間を設け、最外周から最深部まで導くための溝や空間を設ける必要があり、隣接するボビン間の隔壁を薄くすることができなかった。隔壁の厚さはボビンの長さを伸ばすこととなり、ボビンを軸方向に短縮することに関して障害となっていた。

この実施の形態５のように、１次巻線７１を境に２次巻線を低圧側２次巻線７２と高圧側２次巻線７３とに２分し、両者の巻き線方向を反転して、低圧側２次巻線７２の低電圧側端部７２ｂと高圧側２次巻線７３の高電圧側端部７３ｂとを２次巻線７２、７３の中心部に配置すれば、低圧側２次巻線７２と高圧側２次巻線７３の最外周部の端部７２ａ、７３ａは同じ電位となる。低圧側２次巻線と高圧側２次巻線の最外周部の端部７２ａ、７３ａを２次巻線７２、７３間に位置する１次巻線７１の位置で接続すれば、２次巻線７２、７３を最外周から最深部に引き回すことなく最短距離で接続することができ、２分割したそれぞれの２次巻線７２、７３と中央に配置した１次巻線７１とを密着配置することができ、軸方向に短いボビンを実現できる。

回転方向の反転した２次巻線を実現するためには、２次巻線を低圧側の２次巻線７２と高圧側の２次巻線７３との２回に分けて巻回する必要がある。その際、最初に巻いた２次巻線７２（又は７３）の終端部が解けないようして次の２次巻線７３（又は７２）を巻回する必要がある。そのため、１次巻線７１を構成するプリント配線板に半径方向に突出させて接続部７４を設け、そこに巻回した２次巻線の終端部をからげておくようにしたのである。巻線端部７２ｂをからげておくことにより、巻回した２次巻線７２（又は７３）は解けたり緩んだりしない。また、この接続部７４上で、２次巻線７２、７３の端部７２ｂ、７３ｂを接続するので（接続点（６））、端部７２ｂと７３ｂとの接続も容易となる。

なお、２分割した２次巻線７２、７３を電気的に接続する方法としてはんだ付けを用いる場合、接続部７４ははんだの溶融温度に耐える必要があり、接続部７４に金属製のターミナルを形成しておくことも１案であるが、１次巻線７１をプリント配線板で構成する場合には、１次巻線用部材の一部に、銅箔を張り付けた突起形状の接続部を形成すれば、はんだ付けの際の熱に対する耐熱性を十分に備えたものとなり、確実な電気的接続をはんだにより得ることができる。

この実施の形態５に係るシート型トランスによれば、前述したように軸方向に短いシート型トランスを実現でき、また巻線をからげる接続部７４を設けてあるので、２次巻線７２、７３同士の接続が容易になると共に、巻線作業も簡素化される。

実施の形態６．
図１７には、実施の形態６に係るシート型トランスの概略構成を示し、図１８にはその回路を示す。このシート型トランスは、２次巻線の巻き方に工夫を施したものである。
１次巻線８１の両側に２次巻線８２、８３を分けて巻回形成する（図中矢印は巻線の巻回方向を示す）。分けられた２次巻線８２、８３の中央軸側に引き出される巻線端部８２ａ、８３ａを、各々極性の異なる高電圧側出力とし、それぞれの２次巻線８２、８３の最外周側から引き出される巻線端部８２ｂ、８３ｂを低電圧側入力としたものである。図１７、１８中には、電源７５及び各巻線８１、８２、８３の接続状態を示してあり、（１）〜（１０）は接続箇所を示す。

２次巻線８２、８３のボビンの中央側、つまり２次巻線の低電圧側巻線８２の高電圧端部８２ａと高電圧側巻線８３の高電圧端部８３ａは、前述同様ボビン上のコアプレートを設けた穴又はスリットを通してボビンの軸方向外側に引き出される。

１次巻線８１を境にして２次巻線を極性の異なる高圧を出力する巻線８２、８３に２分して、それぞれの高電圧端部８２ａ、８３ａを、２次巻線８２、８３の中心部に配置すれば、極性の反転したプラス側出力とマイナス側出力を同時に出力する高電圧発生用のトランスを構成することができる。例えば、このトランスを放電灯（ＨＩＤバルブ）の点灯を開始するイグナイタ用のトランスとして用いれば、最外周側の両２次巻線の低電圧入力側に放電灯装置の出力を接続し、中央側の高電圧を出力する両２次巻線の端部８２ａ、８３ａを放電灯のそれぞれの端子に接続することによって（図中の接続部（１）（１０））、両高電圧端部の電位差が高く、放電灯には十分な高電圧を与えられながらも、放電灯の各端子に印加される電圧は極性の異なる１／２の電圧であり、絶縁性と安全性において好ましいイグナイタ用のトランスとなる。

１次巻線８１を構成する部材、例えばプリント配線板８１ａには、半径方向に突出させて、出力用の接続部（からげ部）８５、８６が設けられ、接続部８５には、低電圧側の２次巻線８２の高電圧端部８２ａが接続され（接続点（１））、接続部８６には、高電圧側の２次巻線８３の高電圧端部８３ａが接続される（接続点（１０））。また、１次巻線８１を構成する部材には、電源８４から１次巻線８１に至る経路に２次巻線８２、８３の低電圧側を接続（接続点（４）（７））するための接続部８７、８８が形成されている。

なお、２分割した２次巻線８２、８３を電気的に接続する方法としてはんだ付けを用いる場合、接続部８５、８６、８７、８８ははんだの溶融温度に耐える必要があり、接続部８５〜８８に金属製のターミナルを形成しておくこともできるが、２次巻線を２分割することにより、２次巻線の各高電圧側端部の発生電圧が１／２になり、片側１巻きの２次巻線が発生する高電圧出力端子の高電圧に対して困難な絶縁構成もそれぞれの電圧が低下するために簡易な構成が可能となる。例えば、プリント配線板で構成した１次巻線用部材の一部に、２分割した２次巻線の高電圧端部をからげる突起状の接続部８５、８６を形成するようにすれば、簡素な形状で十分な耐電圧と耐熱性とを備えた２次巻線の高電圧出力端子を構成することができる。

図１９（ａ）（ｂ）には、実施の形態６の変形例の斜視外観、断面を示す。
実施の形態６は、２次巻線の出力を極性の異なる１／２の電圧にしたものであるが、次のようにすれば、高電圧部と低電圧部の電圧に対して高い耐電圧性を確保できる。１次巻線、２次巻線の構造は、図１７、１８に示したものと同じであるが、図１９（ａ）（ｂ）では、ボビンも表してある。図１９（ａ）（ｂ）に示すように、中心部が筒状のボビン９１の中央部には、一体的に１次巻線９２が埋設されている。ボビン９１における１次巻線９２の埋設部９１ａに対向させてボビン９１上には、ボビン９１の一部をなすプレートコア９３、９４が固定されている。プレートコア９３、９４には、巻線を導き入れるためのスリット９５が形成されている。図１９（ａ）では、プレートコア９３側のスリット９５のみが現われているが、もう一方のプレートコア９４にも同様にスリットが形成されている。

１次巻線９２の構成部材であるプリント配線板９２ａには、半径方向に銅箔を付けて突出させた接続部（からげ部）９６、９７（図１７における接続部８５、８６に相当）が形成されている。接続部９６、９７は、端面から交互に切り込み９８、９９を入れたつづら折り状とし、沿面距離が長くなるようにしてある。また、プリント配線板９２ａには、半径方向に銅箔を付けて突出させた接続部１００、１０１（図１７における接続部８７、８８に相当）が形成されている。

１次巻線埋設部９２ａと各プレートコア９３、９４の間の空間には、図１７に示したのと同様にして導線（銅線など）を巻回することにより２次巻線が形成される。つまり、２次巻線は、１次巻線を境にして１／２ずつ分けて形成されるのである。

プレートコア９３の外表面と１次巻線９２近傍にかけてクランクの絶縁板１３０が設けられる。低電圧側の２次巻線（図１７の２次巻線）の端部８２ａは絶縁板１３０に沿って半径方向外側に導かれ、１次巻線９２の構成部材であるプリント配線板９２ａに形成された接続部９６に巻き付けられる。なお、このように構成した上で、２次巻線及びその接続部９６へのからげ部を含む高電圧部、あるいはシート型トランス全体を樹脂によって埋設絶縁することもできる。

この実施の形態に係るシート型トランスによれば、２次巻線の高電圧側の端部８２ａを、絶縁板１３０を間にして接続部９６に導くので、２次巻線における高圧側と低圧側との絶縁を確保することができる。しかも、接続部９６はつづら折りとなって、１次巻線９２との沿面距離も確保でき、この間の絶縁も確保できる。

図２０（ａ）（ｂ）には、図１９（ａ）（ｂ）に示したシート型トランスの変形例の斜視外観、縦断面を示す。ボビン９１上に一体的に設けられるプレートコア１０２には半径方向に突出する案内部１０３が設けられ、案内部１０３には溝１０４が形成されている。２次巻線の高電圧側の端部８２ａは、プレートコア１０２の案内部１０３の溝１０４内に収容されて、接続部９６に導かれる。

この実施の形態６によれば、プレートコア１０２に案内部１０３を一体的に設けているので、部品点数を減らすことができる。しかも、案内部１０３に溝１０４を設けているので、巻線端部８２ａを接続部９６へ導くことが容易となる。

なお、図９、図１５、図１６、図１７、図１８においては、便宜的に１次巻線と２次巻線を接続しているが、それぞれ独立した絶縁構成にしても構わない。

実施の形態７．
図２１、２２には、この発明に係るシート型トランスを放電灯（ＨＩＤバルブ）１０５のイグナイタ１０６として適用した放電灯装置の一例を示す。図２１は放電灯装置の概略構成図であり、図２２はその回路図である。シート型トランス１０７としては、以上で説明したシート型トランスが使用される。つまり、ボビン１０８と一体に形成された１次巻線１０９、プレートコア１１０、１１１、１次巻線１０９とプレートコア１１０、１１１との間に構成された２次巻線１１２、１１３とからなる。シート型トランス１０７の出力端部１１４、１１５がＨＩＤバルブ１０５に接続される。シート型トランス１０７の１次巻線１０９の構成部材である配線基板１１７にはイグナイタ１０６を構成するギャップ（ＧＡＰ）スイッチ１１８、コンデンサ１１９が設けられる。配線基板１１７には、制御回路（Ｃ／Ｕ）１２０を接続するためのコネクタ１２１も設けられる。ギャップ（ＧＡＰ）スイッチ１１８、コンデンサ１１９は、１次巻線１０９の高電圧パルス発生回路を構成する。
なお、便宜的に接続コネクタ付の放電灯を説明に使用したが、コネクタのない放電灯の端子に直接出力端部１１４と１１５を接続しても構わない。

この実施の形態７によれば、イグナイタ１０６を構成する部品を１次巻線１０９の配線基板１１７に配置するようにしたので、電子部品を接続する専用の基板を削除でき、装置全体を小型化することができると共に、製造コストを低減することもできる。

以上のように、この発明に係るシート型トランスは、２次巻線の高電圧側端部を径方向中央側から引き出すことで、簡素な構成で薄さを損なわずに、高い絶縁性を確保し、高電圧に対応できる小型のシート型トランスとしたので、放電灯点灯装置内で使用されるシート型トランスに用いるのに適している。

Claims (15)

1. 平板状に形成された１次巻線と、
   前記１次巻線の面に垂直な軸の周りに巻回された２次巻線と、
   中央コアと、
   前記中央コアが挿入され前記2次巻線を巻回するボビンと、
   前記１次巻線及び２次巻線の前記軸方向外側に位置し、前記中央コアの外径より大きな平面を有する円板形状であり、当該円板の中央部から周方向に向かう当該円板を切り通すスリットを設けた絶縁性の高い磁性部材であって、ボビンと一体に保持されボビンの一部をなす磁性部材とを備え、
   前記ボビンは、前記円板形状の磁性部材を一方の壁とし前記１次巻線と前記２次巻線を分割する仕切りとなる絶縁性の樹脂部材を他方の壁にして両方の壁のあいだに２次巻線を巻回するボビンであって、
   前記２次巻線の径方向中央側巻線の端部を前記磁性部材に設けたスリットから前記１次巻線の面に垂直な方向に引き出したことを特徴とするシート型トランス。
2. 前記２次巻線の径方向中央側に位置されるコアに隣接する出力ターミナルに、前記２次巻線の径方向中央側から引き出した巻線の端部を接続したことを特徴とする請求項１記載のシート型トランス。
3. 前記１次巻線は、導電性の平板を渦巻状に形成したものであることを特徴とする請求項１記載のシート型トランス。
4. 前記１次巻線は、プリント配線基板に金属箔を渦巻状に形成したものであることを特徴とする請求項１記載のシート型トランス。
5. 前記１次巻線を、前記２次巻線を巻回する樹脂製のボビンに埋設したことを特徴とする請求項１記載のシート型トランス。
6. 前記１次巻線を、複数に分割した２次巻線を巻回するボビンにおける２次巻線を分割する仕切りとなる部分に埋設したことを特徴とする請求項５記載のシート型トランス。
7. 前記２次巻線を間に挟み、前記１次巻線と対向する平面を持ち、前記２次巻線及び１次巻線の外周部を覆う壁を有した磁性部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のシート型トランス。
8. 前記磁性部材の中央部を厚く、外周部を薄くしたことを特徴とする請求項１記載のシート型トランス。
9. 前記１次巻線の両側の前記２次巻線の巻回方向を反転し、低電圧側の２次巻線の低電圧端部と高電圧側の２次巻線の高電圧端部をそれぞれ径方向中央側に配し、前記１次巻線の配置部において前記低電圧側の２次巻線の高電圧端部と前記高電圧側の２次巻線の低電圧側端部とを接続し、中継したことを特徴とする請求項６記載のシート型トランス。
10. 前記１次巻線を構成する部材に、前記低電圧側の２次巻線の高電圧端部と前記高電圧側の２次巻線の低電圧側端部とを接続する接続部を設けたことを特徴とする請求項９記載のシート型トランス。
11. 前記１次巻線の両側の前記２次巻線の径方向中央側に引き出されるそれぞれの巻線端部を、極性の異なる高電圧側出力とし、各２次巻線の外周側から引き出されるそれぞれの巻線端部を低電圧側入力としたことを特徴とする請求項６記載のシート型トランス。
12. 前記１次巻線を構成する部材に、前記２次巻線の低電圧側巻線端部を接続する接続部を設けたことを特徴とする請求項９記載のシート型トランス。
13. 前記１次巻線を構成する部材に、前記２次巻線の高電圧側巻線端部を接続する接続部を設けたことを特徴とする請求項１１記載のシート型トランス。
14. 請求項１記載のシート型トランスを放電灯の始動用高電圧パルス発生用のトランスに用いたことを特徴とする放電灯点灯装置。
15. 前記１次巻線を構成する部材に、高電圧パルス発生回路を構成したことを特徴とする請求項１４記載の放電灯点灯装置。

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