JP5151431B2

JP5151431B2 - 絶縁トランス

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Publication number: JP5151431B2
Application number: JP2007315799A
Authority: JP
Inventors: 英之秋山; 徹廣橋; 純廣中
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: US8284009B2; US20100245009A1; KR20100082789A; CN101896984A; CN101896984B; JP2009141112A; WO2009072227A1

Description

本発明は、１次側と２次側との間に高い絶縁性能が要求される高圧用の絶縁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。特に、１次コイルへの入力電圧も数百Ｖとなる高圧の絶縁トランスにおいては、上記１次コイルおよび２次コイル間に要求される絶縁距離が一段と長いものとなる。

加えて、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。

一方、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も、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。

このため、近年、１次コイルへ高電圧が入力される場合においても、全体として大型化を招くことなく、かつ１次側および２次側間に要求される絶縁性能を確保することができる高圧用の絶縁トランスの開発が強く要請されている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、小型かつ簡易な構造によって１次側および２次側間の絶縁性を向上させることができ、より一層の高電圧化に対しても確実に要求される絶縁距離を確保することができる絶縁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、１次コイルが巻回された第１のボビンと、２次コイルが巻回された第２のボビンとが互いの軸線方向に隣接して配設されるとともに、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絶縁トランスにおいて、上記コアを、上記軸線方向に、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、上記１次および２次コイルの外周並びに上記第１および第２のコアの外周を、絶縁性を有する筒状の外周被覆部材によって上記軸線方向に連続的に囲繞するとともに、上記外周被覆材の内部に、上記第１および第２のボビンの上記軸線方向の対向面間並びに上記第１および第２のコアの対向面間に介装される絶縁部材を隔壁状に一体成形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および第２のコアが、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のボビン内に挿入される内側コアとを有するＥ型に形成され、かつ上記外周被覆部材が、内部に上記１次コイルまたは上記２次コイルと上記外側コアとの間に介在される仕切壁を有してなることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記外周被覆部材の外周面には、周方向に環状をなす複数の凸部が上記軸線方向に間隔をおいて形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁トランスによれば、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のボビンおよび第１のコア（１次側部品）と、第２のボビンおよび第２のコア（２次側部品）との対向面間に絶縁部材を介装するとともに、１次および２次コイルの外周並びに上記第１および第２のコアの外周を、絶縁性を有する筒状の外周被覆部材によって軸線方向に連続的に囲繞しているために、上記１次側部品と２次側部品との間に、上記外周被覆部材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。

この結果、全体の大型化を招くことなく、簡易な構造によって、１次コイルおよび第１のコアを含む１次側部品と、２次コイルおよび第２のコイルを含む２次側部品との間の絶縁性を向上させることができ、よって特に１次コイルに高電圧が入力される場合においても、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。

なお、上記絶縁部材は、その軸線方向の厚さ寸法が第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。

さらに、上記絶縁部材を外周被覆部材の内部に隔壁状に一体成形しているために、部品点数が少なくなり、かつ構造が一層簡易になるとともに、組立に際しても、外周被覆部材の一方の開口から第１のボビンに第１のコアを取り付けた１次側部品を挿入し、他方の開口から第２のボビンに第２のコアを取り付けた２次側部品と挿入することにより完成させることができるために、当該作業の簡便化も図ることができる。

また、請求項２に記載の発明においては、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するＥ型コアである場合に、上記外周被覆部材の内部に、１次コイルと第１のコアの外側コアとの間、または２次コイルと第２のコアの外側コアとの間に介在される仕切壁を形成しているために、１次コイルまたは２次コイルを仕切壁と外周被覆部材の内壁とによって形成される筒状空間に独立的に納めることができる。

この結果、１次コイルあるいは２次コイルを他の部材との干渉から保護することができるために、別途コイルの外周に保護テープ等を施工する必要が無く、かかる観点からも全体の構造や組立作業を一段と簡易化することが可能になる。

さらに、請求項３に記載の発明のように、上記外周被覆部材の外周面に環状の複数の凸部を軸線方向に間隔をおいて形成すれば、上記１次部品と２次部品との間の絶縁距離が、上記軸線方向の凹凸面に沿う長さ寸法になるために、単に外周被覆部材の軸線方向の長さ寸法を比較して、より長い（具体的には、凸部の数×凸部の高さ寸法×２の寸法分長い）絶縁距離を確保することが可能になる。したがって、一層の小型化を図ることができるとともに、上述した１次コイルについても高電圧が入力される場合に好適である。

図１〜図７は、本発明に係る絶縁トランスを、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一実施形態を示すもので、この絶縁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１、図２および図７に示すように、電気絶縁性を有する合成樹脂からなる角筒状の巻線部の外周に１次コイル３が巻回されるとともに、この巻線部の軸線方向一端側に１次コイル３端部が接続される端子４が植設された略方形板状の端子装着部５が一体成形されたものであり、端子装着部５は、巻線部が開口するように、その表面が巻線部の一内壁面と連続するように形成されている。

他方、第２のボビン２も、同様に電気絶縁性を有する合成樹脂からなる角筒状の巻線部の外周に２次コイル６が巻回されるとともに、この巻線部の軸線方向一端側に２次コイル６の端部が接続される端子７が植設された略方形板状の端子装着部８が一体成形されたものであり、この端子装着部８も、巻線部が開口するように、その表面が巻線部の一内壁面と連続するように形成されている。ここで、この第２のボビン２における巻線部の外周には、高圧の２次コイル６における沿面放電を防止するための複数の仕切り板９が軸線方向に等間隔をおいて一体に形成されている。

そして、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１０、１１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１０、１１は、各々第１ボビン１または第２のボビン２における１次コイル３または２次コイル６の両側方に沿って軸線方向に延在する一対の外側コア１０ａ、１１ａと、これら外側コア１０ａ、１１ａの中間部に位置する内側コア１０ｂ、１１ｂを有するＥ型コアである。

なお、第１のコア１０の外側コア１０ａおよび内側コア１０ｂは、第１のボビン１の巻線部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１１の外側コア１１ａおよび内側コア１１ｂは、第２のボビン２の巻線部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、第１のコア１０は、内側コア１０ｂが第１のボビン１の巻線部の内部空間に挿入されることにより、外側コア１０ａが１次コイル３の両側方に僅かな間隔をおいて配置された状態で、第１のボビン１に取り付けられている。これにより、１次コイル３が巻回された第１のボビン１と第１のコア１０とを有する１次側部品が構成されている。

他方、第２のコア１１も、内側コア１１ｂが第２のボビン２の巻線部の内部空間に挿入されることにより、外側コア１１ａが１次コイル６の両側方に僅かな間隔をおいて配置された状態で、第２のボビン２に取り付けられている。これにより、２次コイル６が巻回された第２のボビン２と第２のコア１１とを有する２次側部品が構成されている。

そして、このようにして分割された１次側部品および２次側部品は、各々外周被覆部材１２内に挿入されている。
この外周被覆部材１２は、電気絶縁性を有する合成樹脂によって成形された角筒状の部材であり、その内法寸法が、第１のボビン１と第１のコア１０の外側コア１０ａ、および第２のボビン２と第２のコア１１の外側コア１１ａが一体に緩く挿入可能となる大きさに形成されている。

また、この外周被覆部材１２は、少なくとも１次コイル３および２次コイル６を軸線方向に連続して囲繞可能となる長さ寸法に形成されている。
そして、この外周被覆部材１２の内部には、軸線方向の中央部を隔壁状の塞ぐ絶縁壁（絶縁部材）１３が一体に成形されている。ちなみに、この絶縁壁１３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。

さらに、この外周被覆部材１２の内部の幅方向両側には、それぞれ絶縁壁１３から軸線方向を端部開口に向けて延在することにより、１次コイル３とその両側方の外側コア１０ａとの間、および２次コイル６とその両側方の外側コア１１ａとの間にそれぞれ介在される仕切壁１４が一体に成形されている。

他方、この外周被覆部材１２の外周には、周方向に環状に形成された複数の凸部１５が軸線方向に等間隔をおいて一体に成形されている。これにより、外周被覆部材１２の外周には、上記軸線方向に向けて複数の凹凸が形成されている。
そして、上記１次側部品は、その１次コイル３が全長にわたって外周被覆部材１２内の仕切壁１４間に挿入されるとともに、外側コア１０ａが仕切壁１４と内壁との間に挿入されることにより、第１のコア１０の一部と端子装着部５を外部に露出させた状態で外周被覆部材１２内に収納されている。

また、上記２次側部品は、外周被覆部材１２の反対側からその２次コイル６が全長にわたって仕切壁１４間に挿入されるとともに、外側コア１１ａが仕切壁１４と内壁との間に挿入されことにより、第２のコア１１も全体が外周被覆部材１２内に納められ、端子装着部８のみを外部に露出させた状態で外周被覆部材１２内に収納されている。

これにより、第１のボビン１および第２のボビン２の軸線方向の対向面間、並びに第１コア１０および第２のコア１１の対向面間に、絶縁壁１３が介装されている。また、外周被覆部材１２によって、１次コイル３および２次コイル６の外周、並びに第１のコア１０の外側コア１０ａおよび内側コア１０ｂと第２のコア１１の全体とが上記軸線方向に連続的に囲繞されている。

以上の構成からなる絶縁トランスにおいては、第１ボビン１および第２のボビン２に跨って配設されて閉磁路を形成するコアを、第１のボビン側に位置するＥ型の第１のコア１０と、第２のボビン２側に位置するＥ型の第２のコア１１とに分割し、これら第１のボビン１および第１のコア１０（１次側部品）と、第２のボビン２および第２のコア１１（２次側部品）との対向面間に絶縁壁１３を介装した状態で、さらに１次コイル３および２次コイル６の外周並びに第１コア１０および第２のコア１１の外周を、絶縁性を有する筒状の外周被覆部材１２によって軸線方向に連続的に囲繞している。

加えて、外周被覆部材１２の外周面に、軸線方向に凹凸をなすように複数の凸部１５を形成している。この結果、上記１次部品と２次部品との間の絶縁距離として、凸部１５によって形成される上記軸線方向の凹凸面に沿う長さ寸法（すなわち、外周被覆部材１２の軸線方向の長さ寸法＋凸部１５の数×凸部の高さ寸法×２）を確保することができる。

このため、全体の大型化を招くことなく、簡易な構造によって、上記１次側および２次側間の絶縁性を向上させることができ、よって絶縁トランスの全長を短くして小型化を図ることができるとともに、特に１次コイル３に高電圧が入力される場合においても、確実に１次コイル３と２次コイル６との間に要求される絶縁距離を確保することが可能になる。

また、外周被覆部材１２の内部に、絶縁壁１３を隔壁状に一体成形しているために、部品点数が少なくなり、かつ構造が一層簡易になるとともに、組立に際しても、外周被覆部材１２の一方の開口から第１のボビン１に第１のコア１０を取り付けた１次側部品を挿入し、他方の開口から第２のボビン２に第２のコア１１を取り付けた２次側部品と挿入することにより完成させることができるために、組立作業の簡便化も図ることができる。

さらに、外周被覆部材１２の内部に、１次コイル３と第１のコア１０の外側コア１０ａとの間、および２次コイル６と第２のコア１１の外側コア１１ａとの間に介在される仕切壁１４を形成しているために、組立時に上記仕切壁１４を外側コイル１０ａ、１１ａの挿入用の案内として利用することができる。

しかも、１次コイル３および２次コイル６を、各々仕切壁１４と外周被覆部材１２の内壁とによって形成される筒状空間に独立的に納めることができるため、１次コイル３および２次コイル６を他の部材との干渉から保護することができる。この結果、１次コイル３や２次コイル６の外周に、別途保護テープ等を施工する必要が無いために、全体の構造や組立作業を一段と簡易化することができる。

図８および図９は、本発明に係る絶縁トランスの他の実施形態を示すものである。
この絶縁トランスは、外周被覆部材の構成が異なる点を除いて、図１〜図７に示したものと同一の構成を有するものである。すなわち、この絶縁トランスにおいては、電気絶縁性を有する合成樹脂によって角筒状に成形された外周被覆部材２０外周面が、平坦面によって形成されている。

上記構成からなる絶縁トランスにおいては、同様に１次側部品と２次側部品との対向面間に絶縁壁１３が介装されるとともに、さらに１次コイル３および２次コイル６の外周並びに第１コア１０および第２のコア１１の外周が、絶縁性を有する外周被覆部材２０によって軸線方向に連続的に囲繞されているために、上記１次側部品と２次側部品との間に、外周被覆部材２０における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。

したがって、図１〜図７に示した絶縁トランスよりも要求される絶縁距離が短い場合や、同等の絶縁距離が要求される場合においても当該外周被覆部材２０をより一層電気絶縁性に優れる素材によって形成することにより、好適に用いることができる。

なお、上記実施の形態のおいては、第１および第２のコア１０、１１として、外側コア１０ａ、１１ａおよび内側コア１０ｂ、１１ｂが一体化されたＥ型コアを用いた場合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ることも可能である。

本発明に係る絶縁トランスの一実施形態を示す分解斜視図である。図１の平面図である。図１の組立後の完成状態を示す斜視図である。図３の正面図である。図３の平面図である。図３の左側面図である。図３の縦断面図である。本発明の他の実施形態を示す斜視図である。図８の縦断面図である。

符号の説明

１第１のボビン
２第２のボビン
３１次コイル
６２次コイル
１０第１のコア
１１第２のコア
１０ａ、１１ａ外側コア
１０ｂ、１１ｂ内側コア
１２外周被覆部材
１３絶縁壁（絶縁部材）
１５凸部

Claims

１次コイルが巻回された第１のボビンと、２次コイルが巻回された第２のボビンとが互いの軸線方向に隣接して配設されるとともに、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絶縁トランスにおいて、
上記コアを、上記軸線方向に、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、上記１次および２次コイルの外周並びに上記第１および第２のコアの外周を、絶縁性を有する筒状の外周被覆部材によって上記軸線方向に連続的に囲繞するとともに、上記外周被覆材の内部に、上記第１および第２のボビンの上記軸線方向の対向面間並びに上記第１および第２のコアの対向面間に介装される絶縁部材を隔壁状に一体成形したことを特徴とする絶縁トランス。
上記第１および第２のコアは、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のボビン内に挿入される内側コアとを有するＥ型に形成され、かつ上記外周被覆部材は、内部に上記１次コイルまたは上記２次コイルと上記外側コアとの間に介在される仕切壁を有してなることを特徴とする請求項１に記載の絶縁トランス。
上記外周被覆部材の外周面には、周方向に環状をなす複数の凸部が上記軸線方向に間隔をおいて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁トランス。