JPH05198446A - 高圧トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯用点灯装置に使用する高圧トランス
を、正負極性を持った高電圧を出力させ、この高圧波形
の位相ズレがなく、高圧トランスの絶縁耐圧不良の出な
い安全性、信頼性の高い放電灯用点灯装置用の高圧トラ
ンスを安定して提供することを目的とする。 【構成】 磁芯２３の磁脚に装着される複数個の巻線溝
２０ｂを有する一次ボビン２０と、この一次ボビン２０
の各巻線溝２０ｂに巻回され且つその両端を一方向に引
き出すにあたり引出線が長くなる側の部分を一つ又は、
数個の巻線溝を飛ばして巻回した一次巻線１０と、この
一次巻線１０上に嵌合された二次ボビン２１に左右に分
割され、且つ、その分割されたものが複数個に分割整列
巻された二次巻線１１ａ，１１ｂからなる構成にしたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電装用、産業用、民生用
に用いられる放電灯ランプを用いた複写機及び、投影
機、照明用等に使用される放電点灯用点灯装置の高圧ト
ランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高圧チョークコイルが使用されて
いる放電灯用の点灯装置の動作の概要説明を図９を用い
て説明する。

【０００３】スイッチング電源３０からの出力電圧Ｖｏ
ｕｔは、鋸歯状波発生回路３１に供給され回路内の時定
数で決定される周波数で鋸歯状波を発生する。この出力
はＶｌａ−ｆ変換部３２に入力される。Ｖｌａ−ｆ変換
部３２の出力が定電流回路３３に供給され、Ｖｌａ−ｆ
変換部３２の出力電圧に応じた一定の電流を流す。すな
わち、シリーズインバーター制御ＩＣ３４の入力から見
た等価抵抗がＶｌａ−ｆ変換部３２の出力に応じて一定
となる。

【０００４】動作開始直後は鋸歯状波発生回路３１の動
作にしたがってシリーズインバーター制御ＩＣ３４は動
作し、Ｖｌａ−ｆ変換部３２の出力に応じた周波数を出
力する。すなわち、鋸歯状波発生回路３１は起動時の発
振周波数範囲を設定する。

【０００５】現状の回路では、起動時にシリーズインバ
ーター制御ＩＣ３４から９２ｋHzから１０８ｋHzまで掃
引した２相信号が約２０Hzの繰り返し周波数で出力され
るように設定されている。シリーズインバーター制御Ｉ
Ｃ３４の出力は、シリーズインバーター回路３５のトラ
ンジスタＱ１０とＱ１１、トランスＴ１を介して半導体
スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３に供給され、オン／オ
フ動作を繰り返す。半導体スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ
１３による交流電圧はコンデンサＣ１とチョークコイル
Ｌ１の共振回路を通して放電灯８に印加される。ここ
で、コンデンサＣ１とチョークコイルＬ１の共振周波数
は約５ｋHz弱に設定してある。

【０００６】シリーズインバーター回路３５に中心周波
数１００ｋHzのドライブ信号（Ｖ１，Ｖ２）が入力され
るとチョークコイルＬ１とコンデンサＣ２からなる直列
共振回路が動作する。ここで、チョークコイルＬ１に直
列に接続されているコンデンサＣ２とコンデンサＣ３
は、容量がコンデンサＣ２に比べてコンデンサＣ３が大
きいため、１００ｋHz領域ではインピーダンスが小さく
コンデンサＣ３は共振動作には影響しない。従って、チ
ョークコイルＬ１とコンデンサＣ２の共振でコンデンサ
Ｃ２の両端（放電灯８の両端）に発生した約１５ｋＶの
電圧が放電灯８に印加されて放電灯８を起動させる。

【０００７】放電灯８が起動すると、放電灯電圧Ｖｌａ
ＳＩＧは急激に低下し、放電灯点灯検出回路３６によ
り、鋸歯状波発生回路３１の動作を止める。鋸歯状波発
生回路３１が停止するとＶｌａＳＩＧがＶｌａ−ｆ変換
部３２に供給され、ＶｌａＳＩＧに応じた周波数に制御
される。さらに、放電灯８の始動電流は放電灯８の規定
電流になるように電流検出回路３７で、Ｉｌａ制御回路
３８により放電灯電流を制御しながら始動電流を供給
し、放電灯電圧に応じた点灯周波数で安定点灯を維持す
る。

【０００８】安定点灯時の動作は、放電灯個々のバラツ
キや点灯環境条件が変化し、放電灯電圧が変化すると、
ＶｌａＳＩＧが変化し、これに応じてＶｌａ−ｆ変換部
３２の出力が変化して発振周波数を変える。すなわち、
放電灯電圧が上昇すると点灯周波数を上昇させ、チョー
クコイルＬ１のインピーダンスを高め放電灯電流を減少
させる。一方、放電灯電圧が低下すると逆方向に働き、
放電灯電流を増加させ、放電灯電力をほぼ一定に保つ。

【０００９】この回路構成でチョークコイルＬ１に使用
されているのが高圧チョークコイルである。

【００１０】この高圧チョークコイルについて、以下に
その動作について説明する。まず、高圧チョークコイル
の使用回路は、図１０のシリーズインバーターのＬＣ共
振回路のＬ部に用いられ、等価回路は図１１に示す。Ｒ
はコンデンサ及びコイルの直流抵抗分を示す。前段の半
導体スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３のスイッチング周
波数をＬＣ共振周波数に合わせるとＬのＱ値により高電
圧が発生する。この発生する高電圧値は次式で計算する
ことができる。

【００１１】

【数１】

【００１２】但し、実際には高圧チョークコイルの磁芯
が飽和するため、飽和以上ではインダクタンスがゼロに
なる。よって、飽和以上では高電圧が出ず磁芯の飽和ま
でが限界といえる。

【００１３】従来の高圧チョークコイルにおいては、図
１２のように複数個に分割されたボビン３９の中間鍔４
０間の巻線溝４１内に銅線４３を巻回している。ボビン
３９の両端鍔４２の一方の巻線配線用端子４２ａに絡げ
た銅線４３を第一の巻線溝４１に所定数巻回し、次の巻
線溝４１へ移層するには銅線４３を中間鍔４０の分割鍔
４１ａ，４１ｂ間の移層溝５４を通り次の巻線溝４１に
移層し、この巻線溝４１に巻線を行う。

【００１４】この巻回を規定の溝数だけ繰返し最終の巻
回後で他方の巻線配線用端子４２ｂに絡げる。両端の巻
線配線用端子４２ａ，４２ｂを半田付け後、巻線配線用
端子４２ｂに高圧の引出しリード線４９を取付けて半田
付けする。組み立てられたコイル部を、絶縁ケース４４
の円筒部５０の貫通穴５１に高圧リード線４９を通し、
絶縁ケース４４に収納する。高圧リード線４９の引出し
部５２をゴムブッシング５３又は収縮チューブで固定す
る。絶縁ケース４４に組み込まれたコイル部を真空で絶
縁樹脂４５を注型している。

【００１５】注型済みコイル部に、磁芯（フェライトコ
ア）４６を組み込みコイル側と反対の磁芯脚を締付金具
４７で締付けて磁芯４６を固定する。この磁芯４６のコ
イル装着部の磁脚には磁気ギャップ４８を設けている。

【００１６】高圧チョークコイルの磁芯４６が飽和する
ため、飽和以上ではインダクタンスがゼロになる。よっ
て、飽和以上では高電圧が出ず磁芯４６の飽和までが限
界といえる。すなわち、コアサイズの大型化、又、ＬＣ
共振方式であるがゆえ高耐電圧のコンデンサが必要とな
り点灯装置の大型化、絶縁処理に問題がある。又、高圧
の発生時に巻線済みの成型ボビンと磁芯間でコロナ５４
が発生し長期的な信頼性に欠ける問題も有している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前述のような放電灯用
点灯装置の構成では、装置の小型化が図れない。又、Ｌ
とコンデンサの接続の絶縁処理部分がシリコン樹脂のた
め、樹脂と素子の密着性が乏しく長期的な信頼性に欠け
ると言う問題点を有していた。

【００１８】対策としては、絶縁樹脂をエポキシ樹脂等
の密着性の良い樹脂を用いればよいが、磁芯も同じよう
に封止する必要があり磁芯の割れの問題が発生してしま
う（磁芯には、高電圧が誘起しているため樹脂絶縁が必
要となる。）。

【００１９】又、高圧チョークコイルの巻線済み成型ボ
ビンと磁芯間でコロナが発生し長期的な信頼性に欠ける
と言う問題点も有していた。

【００２０】本発明は以上のような従来の欠点を除去し
信頼性に富んだ高圧トランスを提供することを目的とす
るものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、磁芯の磁脚に装着される複数個の巻線溝を
有する一次ボビンと、この一次ボビンの各巻線溝に巻回
され且つ、その両端を一方向に引き出すにあたり引出線
が長くなる側の部分を一つ又は数個の巻線溝を飛ばして
巻回した一次巻線と、この一次巻線上に嵌合された二次
ボビンに左右に分割され、且つ、その分割されたものが
複数個に分割整列巻された二次巻線からなる構成にした
ものである。

【００２２】

【作用】この構成により、高圧トランスの出力が正負高
圧になり１５ｋＶの１／２の７．５ｋＶｏ−ｐ出力でよ
いため高圧の絶縁処理が容易で、高圧波形が正負対称な
ことから、グラウンドから電位を見ると打ち消しあって
いるため、磁芯には高圧が誘起されない。よって、安全
性が高く高信頼性で、且つ、点灯装置の小型化が図れる
製品とすることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例の高圧トランスを用
いて構成する放電灯用点灯装置を図７，図８を用いて説
明する。入力電源１にＡＣ／ＤＣインバータ又はＤＣ／
ＤＣコンバータ２が接続され、ＡＣ／ＤＣインバータ又
はＤＣ／ＤＣコンバータ２に制御回路３及びスイッチン
グブリッジ回路４を接続し、上記制御回路３にスイッチ
ングブリッジ回路４を駆動させる駆動回路５を接続する
とともに高圧発生起動回路６に接続され、高圧発生トラ
ンス７の一端の一次巻線１０と、ＡＣ／ＤＣインバータ
又はＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力が他端側の一次巻線
１０に接続される。

【００２４】この一次巻線１０と結合度が等しくなる二
つの二次巻線１１ａ，１１ｂを放電灯８とスイッチング
ブリッジ回路４に接続された構成で、スイッチングブリ
ッジ回路４に接続された半導体Ｑ１，Ｑ４、又、Ｑ２，
Ｑ３は、交互に同時にオンになるようスイッチングブリ
ッジ回路４を駆動させる駆動回路５から制御されている
スイッチ９のオン直後は、未点灯時の放電灯のインピー
ダンスは高いため、二次電流ＩＬ１，ＩＬ２は流れない
ため、ＡＣ／ＤＣインバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータ
２の出力は設定された電圧にある。

【００２５】次に、ＡＣ／ＤＣインバータ又はＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ２の出力は制御回路３に供給され、ＡＣ／
ＤＣインバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力が初
期の設定された定電圧にあることを検出し、高圧発生起
動回路６を駆動させるパルスを高圧発生トランス７の一
次巻線１０に流す。

【００２６】一次巻線１０に誘起した電圧は、巻線比に
応じた高電圧が二次巻線１１ａ，１１ｂに誘起される。
この時、二つの二次巻線１１ａと１１ｂの各々の二次巻
線に誘起された高電圧が正負極性の同位相の波形１２の
出力になるように、巻方向及び結合を調整してある。

【００２７】正負の高電圧が放電灯８に印加されるた
め、放電灯８内で放電が起こる。この時、スイッチング
ブリッジ回路４に接続された半導体Ｑ１，Ｑ４、又、Ｑ
２，Ｑ３は交互に同時にオンになるため、二次電流ＩＬ
１，ＩＬ２が交互に流れ負荷のインピーダンスが極端に
低下し、ＡＣ／ＤＣインバータ又はＤＣ／ＤＣコンバー
タ２の出力は低下する。制御回路３はこの電圧変化を検
出して定電流制御し放電灯８の点灯を制御する。

【００２８】ＡＣ／ＤＣインバータ又はＤＣ／ＤＣコン
バータ２の動作は、初期では定電圧モード（ＣＶ）で、
放電灯８が放電し電流が流れ出すと定電流モード（Ｃ
Ｃ）に電源モードが変わり、放電灯８の特性に見合った
電力制御をするように制御回路３が制御する。

【００２９】従来のＬＣ共振方式と制御は異なるが、Ｌ
Ｃ共振に必要な高耐電圧なコンデンサが不要になり、高
圧トランスは、正負極性を持った高電圧なため、ＬＣ共
振の高圧の１／２の片側極性の高電圧出力で良く、高電
圧の絶縁処理は容易で且つ、高電圧回路部分の小型化が
図れ装置全体の軽量化、小型化が図れる構成にしてい
る。

【００３０】又、放電灯８に流れる電流は、スイッチン
グブリッジ回路４により交互に半導体Ｑ１，Ｑ４、又、
Ｑ２，Ｑ３は同時にオンになるため、二次電流ＩＬ１，
ＩＬ２が交互に流れ矩形波状の電流波形となるため放電
灯８の寿命にも良い方向である。

【００３１】以上の放電灯用点灯装置に用いる高圧発生
トランス７に使用されているのが高圧トランスである。

【００３２】以下、高圧トランスの一実施例を図１〜図
６を用いて説明する。複数個に分割された一次ボビン２
０の中間鍔２０ａの巻線溝２０ｂ内に銅線２６を巻回し
ている。尚、高圧波形の位相ズレが出ないように巻線溝
２０ａは、溝の底部を銅線径に合わせ開口側を銅線径以
上に広げたＶ字状の溝構成にして、巻線時の作業性と巻
線後の銅線のズレが無いようにしてある。一次ボビン２
０の一端の巻線配線用端子２０ｃに絡げた銅線２６を任
意の位置から巻ける引込み口２０ｅを通り、所定数巻線
溝２０ｂ内に巻回し、引出し口２０ｆより配線用端子２
０ｄに絡げて一次コイルを構成する。この一次コイルに
嵌合される二次ボビン２１は左右に分割され、且つ、そ
の分割されたものが複数個に分割整列巻された二次コイ
ルを絶縁ケース２２に収納し、絶縁樹脂２７で注型絶縁
処理している。

【００３３】二次ボビン２１は、左右分割の中央部の二
つの二次巻線用の巻始め配線用２１ｄに銅線を絡げ、１
８０°異なる位置にある引込み口２１ａより二次巻線溝
２１ｆに入り込ませ、分割鍔２１ｇ間に所定巻数巻回
し、１８０°異なる位置に設けた分割鍔２１ｇの引出し
口２１ｂを通り移層する。引出し口２１ｂは、巻回され
た巻線の最外層部分より引出されるような切り欠き溝に
し、引出し口２１ｂと引込み口２１ｃを１８０°異なる
位置関係に設け、移層配線溝２１ｈは、配線の溝の底部
は使用する銅線径に合わせたＶ溝になるような移層部の
構成とし、高電位部から引出口２１ｂを通り、同細溝の
次溝への底電位部へ引込み口２１ｃより移層の配線を規
制し、整列巻線を所定溝数に巻回する。

【００３４】同二次ボビン２１の反対側の分割溝も同様
に巻線を行い、左右に分割され、且つ、その分割された
ものが複数個に分割整列巻された二次巻線１１の巻方向
は、二つの二次巻線１１ａ，１１ｂの各々の誘起された
高電圧が正負極性の同位相の波形１２になるように一次
巻線１０との結合を考慮しながら、左右の分割の中央を
基準に左右逆の巻回方向２７ａ，２７ｂになる移層溝が
構成されたものである。

【００３５】又、本発明は、二次ボビン２１の中央部よ
り左右に分割し、中央部より巻線をしているが、最外一
端側からもう一端側に向かって巻回し、中央部にタップ
方式で回路接続端子へ巻線の取り出しを設けても同様の
波形が得られることは言うまでもない。

【００３６】注型絶縁処理済みコイル部に、一次ボビン
２０内に、磁芯（フェライトコア）２３を組込みコイル
側と反対の磁芯脚を締付金具２４で締付けて磁芯２３を
固定する。

【００３７】この磁芯２３の両磁芯脚突き合わせ部に、
磁気ギャップ２８を設けている。尚、一次ボビン２０
は、二次ボビン２１の内側に嵌合させるため、一次ボビ
ン２０の一端は二次ボビン２１の内径以内にする必要が
あり、巻線の配線用端子２０ｃ，２０ｄは片側に設けて
ある。巻線の巻始め、巻終わりの両配線用端子を一方向
に引き出すにあたり引出線が長くなる側が有るため一
次、二次の結合のバランスが異なる。よって、一次巻線
１０の巻数が少ない場合、一次巻線１０と二つの二次巻
線１１ａ，１１ｂの結合を同じにするため、一次ボビン
２０に巻回する巻線溝２０ｂを一つの巻線溝を飛ばして
一次巻線１０を巻回しているか又は、数個の巻線溝を飛
ばして一次巻線１０を巻回する場合もある。

【００３８】さらに、一次巻線１０は、任意の巻線溝か
ら巻回できるように巻線引っかけリブ２０ｇを設け、こ
の巻線引っかけリブ２０ｇの数個に巻回する銅線径以上
のリブの長さを他の分割鍔より長く設け、次のリブはさ
らに銅線径以上のリブ長さにし分割鍔間で階段状の分割
鍔のリブ構成にしている。

【００３９】従来コロナが発生していたコイル、磁芯間
では、高圧が従来の１／２のため、又、電圧の低い一次
コイルがあるためコロナは発生していない。さらに、高
圧波形が正負対称なことから、グラウンドから電位を見
ると打ち消しあっているため、磁芯には高圧が誘起され
ないため、磁芯の絶縁処理は必要ない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の高圧トランスは、
正負極性を持った高電圧なため、ＬＣ共振の高圧の１／
２の片側極性の高電圧出力でよく、高圧波形が正負対称
なことから、グラウンドから電位を見ると打ち消しあっ
ているため、磁芯には高圧が誘起されない。よって、高
電圧の絶縁処理は容易で且つ、高電圧回路部分の小型化
が図れ装置全体の軽量化、小型化が図れると共に、高圧
トランスの絶縁耐圧不良の出ない安全性、信頼性の高い
高圧トランスとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の高圧トランスの断面図

【図２】（ａ），（ｂ）同一次ボビンの分割鍔を示した
要部斜視図と正面図

【図３】同ボビンの斜視図

【図４】同一次ボビンの要部の側面図

【図５】同二次ボビンの移層部を示した一部切欠斜視図

【図６】（ａ），（ｂ）同二次巻線の巻方向を示した説
明図

【図７】本発明の高圧トランスを用いた放電灯用点灯装
置のブロック図

【図８】放電灯用点灯装置の高圧波形図

【図９】一般的な放電灯用点灯装置のブロック図

【図１０】従来例の動作説明のシリーズインバータのＬ
Ｃ共振回路図

【図１１】シリーズインバータのＬＣ共振等価回路図

【図１２】従来例の高圧チョークコイルの断面図

【符号の説明】

２０ 一次ボビン ２１ 二次ボビン ２２ 絶縁ケース ２３ 磁芯 ２４ 締付金具 ２５ 絶縁樹脂 ２６ 銅線 ２７ 絶縁樹脂 ２８ 磁気ギャップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁芯の磁脚に装着される複数個の巻線溝を
   有する一次ボビンと、この一次ボビンの各巻線溝に巻回
   され且つ、その両端を一方向に引き出すにあたり引出線
   が長くなる側の部分を一つ又は数個の巻線溝を飛ばして
   巻回した一次巻線と、この一次巻線上に嵌合された二次
   ボビンに左右に分割され、且つ、その分割されたものが
   複数個に分割整列巻された二次巻線からなる高圧トラン
   ス。
2. 【請求項２】一次ボビンの巻線溝が断面Ｖ字状に形成さ
   れた請求項１記載の高圧トランス。
3. 【請求項３】一次ボビンの分割鍔の数個が銅線径以上の
   リブ長さで分割鍔間が階段状になるよう構成された請求
   項１記載の高圧トランス。