JPH07176439A - 磁気漏れ変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気回路インピーダンスを小さくしてエネルギ
ー変換効率を上げて小形化、軽量化を図るとともに損失
を小さくする。 【構成】１次巻線を巻装するＥ形コア２１と２次巻線を
巻装するＥ形コア２２を対向配置し、Ｅ形コア２２の中
央脚部２２ａを短くし、その位置にＴ形コア２３を配置
する。そしてＴ形コアの突起部２３ａ，２３ｂで側脚部
への磁気分路部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば放電灯を高周波
点灯する電源となるインバータ装置に使用される磁気漏
れ変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば放電灯を高周波点灯する放電灯点
灯装置は、図５に示すように直流電源１にコンデンサ２
を並列に接続すると共にインバータ装置３を接続してい
る。

【０００３】インバータ装置３は磁気漏れ変圧器４及び
スイッチングトランジスタ５を設け、磁気漏れ変圧器４
の１次巻線４ｐに共振用コンデンサ６を並列に接続し、
その並列回路をスイッチングトランジスタ５を介して直
流電源１に接続している。そしてトランジスタ５にダイ
オード７をトランジスタ５とは逆極性にして並列に接続
している。

【０００４】磁気漏れ変圧器４の２次巻線４ｓにコンデ
ンサ８及びカレントトランス９の１次巻線９ｐを直列に
介して放電灯１０の各フィラメント電極１０ａ，１０ｂ
の一端を接続している。放電灯１０の各フィラメント電
極１０ａ，１０ｂの他端間に予熱用コンデンサ１１を接
続している。

【０００５】そしてカレントトランス９の２次巻線９ｓ
をコンデンサ１２を介してスイッチングトランジスタ５
のベース、エミッタ間に接続している。スイッチングト
ランジスタ５のベース、エミッタ間にはまた、抵抗１３
とダイオード１４との直列回路を接続している。

【０００６】この放電灯点灯装置は、スイッチングトラ
ンジスタ５が高周波スイッチング動作することにより磁
気漏れ変圧器４の１次巻線４ｐと共振用コンデンサ６の
共振回路が動作し、それにより磁気漏れ変圧器４の２次
巻線４ｓに高周波電力が発生する。この高周波電力をコ
ンデンサ８及びカレントトランス９の１次巻線９ｐを介
して放電灯１０に供給することにより放電灯１０が高周
波点灯するようになる。

【０００７】なお、予熱用コンデンサ１１は起動点灯時
において放電灯１０の各フィラメント電極１０ａ，１０
ｂを予熱するときの予熱回路を形成する。また、カレン
トトランス９の２次巻線９ｓ、コンデンサ１２、抵抗１
３及びダイオード１４からなる回路は、放電灯１０に流
れる電流の一部をフィードバックしてスイッチングトラ
ンジスタ５をスイッチング動作させ、インバータ装置３
を自励発振させるための回路である。

【０００８】このような放電灯点灯装置に使用する磁気
漏れ変圧器４は、高周波電力変換を行ない、放電灯１０
を起動点灯させるための高電圧の発生と、点灯後に所望
の明るさを得るために放電電流を一定値に保持する電流
制限作用を実現する。

【０００９】このような複合機能を得るために磁気漏れ
変圧器４は、図６に示すような１対のＥ形コア１５，１
６を対向配置させ、他方のＥ形コア１６の中央脚部を若
干短くして一方のＥ形コア１５の中央脚部との間に空隙
部１７を形成している。

【００１０】そして図７に示すように、１次巻線４ｐと
２次巻線４ｓをボビン１８に巻装し、そのボビン１８を
１次巻線４ｐが一方のＥ形コア１５側、２次巻線４ｓが
他方のＥ形コア１６側に位置するようにして各Ｅ形コア
１５，１６の中央脚部に挿入して固定する。

【００１１】磁気漏れ変圧器４は、空隙部１７に漏れる
磁束を漏れインダクタンスとして利用し、予熱用コンデ
ンサ１１と漏れインダクタンスを共振させて放電灯１０
の起動用電圧を発生させると同時に各フィラメント電極
１０ａ，１０ｂを予熱して放電灯１０を起動点灯させ、
点灯後は一定の放電電流値を保つ電流制限用インピーダ
ンスとして機能する。

【００１２】具体的には、スイッチングトランジスタ５
がオンすると、磁気漏れ変圧器４の１次巻線４ｐに励磁
電流が流れ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換さ
れて蓄えられ、スイッチングトランジスタ５がオフする
と、１次巻線４ｐに蓄えられたエネルギーが放出されて
共振用コンデンサ６との間で共振し、このエネルギーが
磁気エネルギーとして１次巻線４ｐと磁気回路によって
結合している２次巻線４ｓに伝達されて放電灯１０に電
力が供給される。

【００１３】すなわち、１次巻線４ｐに発生する振動電
流で発生する磁気エネルギーの磁束がＥ形コア１５から
Ｅ形コア１６に伝達し、２次巻線４ｓにエネルギーを供
給する。２次巻線４ｓはこのエネルギーを受けて空隙部
１７の持つ漏れインダクタンスと共振用コンデンサ６と
で共振し、振動電流、振動電圧を発生し、電流は放電灯
１０の各フィラメント電極１０ａ，１０ｂを予熱し、電
圧は放電灯１０を起動点灯する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】磁気漏れ変圧器４の空
隙部１７は磁束の通り易さを妨げ、エネルギー伝達効率
を悪くする。このことは必要な放電灯点灯電力を得るた
めには２次巻線４ｓの巻数を多くすることが要求され、
その結果変圧器全体を大形化、重量化することになる。

【００１５】また、空隙部１７で漏れる磁束は、構造的
に１次巻線４ｐ、２次巻線４ｓを鎖交する部分が多くな
り、巻線部にうず電流を発生して損失となり、また巻線
の温度を上昇させ、変圧器の効率を低下させる。

【００１６】さらに、１次巻線４ｐと２次巻線４ｓのエ
ネルギー伝達効率と漏れインダクタンス量の確保は相反
し、エネルギー伝達効率を向上させるために空隙部１７
の大きさを小さくすると漏れインダクタンス量が少なく
なり、所望の漏れインダクタンスを確保するための空隙
部１７の大きさはコアサイズが決まれば決まる固定的な
ものとなり、このため変圧器のエネルギー伝達効率を上
げて小形化を図ることは事実上不可能であった。

【００１７】このように従来の磁気漏れ変圧器は、磁気
回路のインピーダンスが高いため、１次巻線及び２次巻
線の巻数を多くしなければならず、また損失の増大を防
ぐために各巻線の線径を太くしなければならず、全体と
して大形化、重量化する問題があった。

【００１８】そこで本発明は、磁気回路インピーダンス
を小さくしてエネルギー変換効率を上げることにより、
小形化、軽量化を図ることができるとともに損失を少な
くでき、しかも磁気的干渉によるノイズ発生を減少で
き、また特性のバラツキも小さくできる磁気漏れ変圧器
を提供する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
１対のＥ形コアをその中央脚部間に空隙部を設けて対向
配置し、一方のＥ形コアの中央脚部に１次巻線を巻装
し、他方のＥ形コアの中央脚部に２次巻線を巻装してな
る磁気漏れ変圧器において、他方のＥ形コアの中央脚部
の先端部とその他方のＥ形コアの各側脚部との間にＥ形
コアとは別体の磁気分路部を設けたものである。

【００２０】請求項２対応の発明は、請求項１対応の発
明において、磁気分路部を略Ｔ形とし、その磁気分路部
を他方のＥ形コアの中央脚部の先端に取付けたものであ
る。

【００２１】

【作用】このような構成の本発明においては、他方のＥ
形コアの中央脚部の先端部とその他方のＥ形コアの各側
脚部との間に磁気分路部を設けているので、１次巻線に
より発生する磁束は一方のＥ形コアの中央脚部から空隙
部を通って他方のＥ形コアの中央脚部に流れる。また、
２次巻線により発生する磁束は他方のＥ形コアの中央脚
部から磁気分路部を介して他方のＥ形コアの側脚部に流
れる。これにより１次巻線及び２次巻線を貫く漏れ磁束
を無くしている。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、この実施例は本発明を図５に示す放電灯点
灯装置に適用したものについて述べる。

【００２３】図１は磁気漏れ変圧器のコアの構成を示す
もので、１対のＥ形コア２１，２２を対向配置させ、他
方のＥ形コア２２の中央脚部２２ａを短くし、その短く
した中央脚部２２ａの先端にＴ形コア２３を配置し、そ
のＴ形コア２３の先端と前記一方のＥ形コア２１の中央
脚部２１ａの先端との間に距離Ｇの空隙部２４を形成す
るようにしている。

【００２４】磁気漏れ変圧器を構成する場合は、ボビン
２５に１次巻線４ｐを巻装し、ボビン２６に２次巻線４
ｓを巻装し、１次巻線４ｐを巻装したボビン２５を一方
のＥ形コア２１の中央脚部２１ａに挿入すると共に２次
巻線４ｓを巻装したボビン２６を他方のＥ形コア２２の
中央脚部２２ａに挿入する。

【００２５】そしてＴ形コア２３と他方のＥ形コア２２
の中央脚部２２ａの先端とを接着剤で固定し、かつ各Ｅ
形コア２１，２２の各側脚部２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，
２２ｃの先端を接着剤で固定する。

【００２６】このときボビン２５の端面で前記Ｔ形コア
２３の先端面を押圧してＴ形コア２３が他方のＥ形コア
２２の中央脚部２２ａに密接するように各部の寸法を設
定する。すなわち、２つのボビン２５，２６の端面で前
記Ｔ形コア２３の突起部２３ａ，２３ｂを挟持する構成
となり、１次巻線４ｐと２次巻線４ｓはＴ形コア２３の
突起部２３ａ，２３ｂの幅だけ分離して実装されること
になる。また、空隙部２４の距離Ｇも一定値に保持され
るようにする。

【００２７】前記Ｔ形コア２３はその中央がＥ形コア２
２の中央脚部２２ａと同じサイズで、その中央の先端部
にＥ形コア２２の各側脚部２２ｂ，２２ｃ側にそれぞれ
突出する突起部２３ａ，２３ｂを形成した構成になって
いる。そしてこの各突起部２３ａ，２３ｂの先端とＥ形
コア２２の各側脚部２２ｂ，２２ｃとの間に距離ＧDの
空隙部２７，２８を形成している。

【００２８】このような構成の実施例においては、この
磁気漏れ変圧器が動作すると、図３に示すように、１次
巻線４ｐにより発生する磁束はＥ形コア２１の中央脚部
２１ａから空隙部２４を通ってＴ形コア２３及びＥ形コ
ア２２の中央脚部２２ａに流れる。すなわち、２次巻線
４ｓ側を通過する。

【００２９】また、２次巻線４ｓに流れる電流は１次巻
線４ｐに流れる電流とは逆方向となるので、２次巻線４
ｓにより発生する磁束はＥ形コア２２の中央脚部２２ａ
からＴ形コア２３の各突起部２３ａ，２３ｂを通り、さ
らに空隙部２７，２８を通ってＥ形コア２２の側脚部２
２ｂ，２２ｃに流れる。このように２次巻線４ｓにより
発生する磁束はＴ形コア２３によって形成される磁気通
路により１次巻線４ｐや２次巻線４ｓを貫くことなく略
１００％磁気通路を介して流れる。

【００３０】従って、１次巻線４ｐや２次巻線４ｓにう
ず電流が発生せず損失を低減できる。

【００３１】また、２次巻線４ｓによる発生する磁束の
通路の磁気抵抗が小さくなるので、２次巻線４ｓとして
は少ない巻数で所望の漏れインダクタンスを得ることが
できる。このため空隙部２４の距離Ｇを従来に比べて大
幅に小さくできる。これにより１次巻線４ｐ側から２次
巻線４ｓ側への磁気抵抗が小さくなり、エネルギー伝達
効率が向上する。従って、この点からも２次巻線４ｓの
巻数は少なくてよく、また巻線の径も小さくてよい。

【００３２】従って、変圧器の小形化、軽量化を図るこ
とができる。

【００３３】これに対して従来のものは、漏れインダク
タンス用の磁路が無いため所望の漏れインダクタンスを
得るためには図４に示すように空隙部１７の距離を大き
くする必要がある。このため、１次巻線４ｐにより発生
する磁束はＥ形コア１５の中央脚部ａから空隙部１７を
通ってＥ形コア１６の中央脚部に流れるが、一部は１次
巻線４ｐを貫いて側脚部に流れる。また、２次巻線４ｓ
により発生する磁束はＥ形コア１６の中央脚部からその
大半が２次巻線４ｓを貫いて側脚部に流れる。

【００３４】従って、１次巻線４ｐ及び２次巻線４ｓに
はうず電流が発生し損失が大きくなる。

【００３５】また、本実施例においては、Ｔ形コア２３
の突起部２３ａ，２３ｂの厚さ（幅）寸法及び側脚部方
向の突出寸法は、１次巻線４ｐと２次巻線４ｓの磁気結
合率と漏れインダクタンス量等を考慮して決められる
が、これらの寸法は各特性に合わせて最適な寸法に設定
すればよく、各特性に合わせた設計の自由度は従来に比
べて大幅に向上できる。

【００３６】さらに、磁気分路部を形成するコアとして
Ｔ形コア２３を使用しているので、Ｅ形コア２２の中央
脚部２２ａが２次巻線４ｓを巻装したボビン２６内に収
納されて固着されることになり、漏れインダクタンスを
一定に管理する上で重要な側脚部２２ｂ，２２ｃとの空
隙部２７，２８の距離ＧD の寸法管理はほとんど考える
こと無く、漏れインダクタンスのバラツキはほとんど無
い。

【００３７】従って、本実施例の磁気漏れ変圧器を図５
の放電灯点灯装置に使用した場合、放電灯１０を起動、
点灯させ、さらに放電を維持させる諸特性のバラツキも
極小に抑えることができ、安定した動作ができる。しか
も損失が少ないので従来に比べて少ない電力で同じ明る
さの点灯制御が可能となる。また、漏れ磁束がほとんど
無いので、磁気的干渉によるノイズの発生も抑えること
ができる。

【００３８】さらにまた、各Ｅ形コア２１，２２の側脚
部の長さ、すなわち図１の長さｌ₀に対して、各ボビン
２５，２６の長さ寸法、Ｔ形コア２３の突起部２３ａ，
２３ｂの厚さ寸法を適切にすることによって、ボビン２
５の端面でＴ形コア２３の突起部２３ａ，２３ｂを押圧
してＴ形コア２３とＥ形コア２２の中央脚部２２との密
着を図るとともにボビン２５，２６の固定も図れるの
で、組立てが容易である。

【００３９】なお、Ｅ形コア２１の中央脚部２１ａとＴ
形コア２３との間の空隙部２４の距離Ｇは変圧器の容量
等に応じて任意に設定すればよい。

【００４０】なお、前記実施例では磁気分路部を形成す
るコアとしてＴ形コアを使用したものについて述べたが
必ずしもこれに限定されるものではなく、Ｔ形コアを使
用せず、２次巻線を配置するＥ形コアの中央脚部と側脚
部との間に磁気分路部を形成するコアを中央脚部側ある
いは側脚部側に固着したものであってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、２
次巻線を巻装するＥ形コアの中央脚部の先端部とそのＥ
形コアの各側脚部との間に磁気分路部を形成しているの
で、磁気回路インピーダンスを小さくしてエネルギー変
換効率を上げることができ、これにより小形化、軽量化
を図ることができる。また、巻線を貫く漏れ磁束がほと
んど無いので、うず電流の発生がなく、損失を少なくで
きる。

【００４２】そして放電灯点灯装置に適用した場合に少
ない電力で従来と同様の明るさを確保でき、また、磁気
的干渉によるノイズの発生を減少でき、さらに、点灯維
持のための諸特性のバラツキも減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すコアの構成を示す図。

【図２】同実施例の全体構成を示す図。

【図３】同実施例の動作を説明するための部分拡大図。

【図４】従来の動作を説明するための部分拡大図。

【図５】放電灯点灯装置の回路構成例を示す図。

【図６】従来のコアの構成を示す図。

【図７】従来の全体構成を示す図。

【符号の説明】

２１，２２…Ｅ形コア ２３…Ｔ形コア ４ｐ…１次巻線 ４ｓ…２次巻線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対のＥ形コアをその中央脚部間に空隙
   部を設けて対向配置し、一方のＥ形コアの中央脚部に１
   次巻線を巻装し、他方のＥ形コアの中央脚部に２次巻線
   を巻装してなる磁気漏れ変圧器において、前記他方のＥ
   形コアの中央脚部の先端部とその他方のＥ形コアの各側
   脚部との間にＥ形コアとは別体の磁気分路部を設けたこ
   とを特徴とする磁気漏れ変圧器。
2. 【請求項２】 磁気分路部を略Ｔ形とし、その磁気分路
   部を他方のＥ形コアの中央脚部の先端に取付けたことを
   特徴とする請求項１記載の磁気漏れ変圧器。