JPH10241972A - 放電ランプ点灯用高圧トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧トランスの小型化を達成すると共に、信
頼性の向上を図る。 【構成】 閉磁路型コア１，１ａと、該閉磁路型コアに
装着可能な中空穴３を有するボビン２と、該ボビンに巻
回されたコイル８、２３とからなる高圧トランスにおい
て、少なくとも２次側コイル２３は前記ボビン２に配設
された単層整列巻である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェク
タ、自動車用ヘッドランプ、オーバーヘッドプロジェク
タ等に用いられる放電ランプ点灯用高圧トランスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電ランプ点灯用高圧トランスは
特開平８−１３０１２７号公報第１頁掲載図面に示され
ている。即ち、磁性材料からなる棒状磁心に２次側コイ
ルを巻回し、１次側コイルを含む導電カバーを前記２次
側コイルと同軸的に配置したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−１３０１２
７号公報第１頁掲載図面に示されるものにおいては、基
本的に開磁路構造であるので、この開磁路構造のため、
必要な磁束を発生させるためにはコイルの巻回数を増加
させ、又コアサイズを大きくしないと必要とする特性を
得ることができず、どうしても重量および取付面積が大
きくなるという問題点があった。さらに、自動車に使用
される場合には、このトランス搭載方法として、他素子
と一緒にユニットとして組み込まれるものであり、前記
トランスは開磁路の磁心により形成されているため、漏
れ磁束によってユニット内の他素子に影響を及ぼすもの
であった。

【０００４】また、従来より、高圧の点灯として一般に
知られているものには、パソコンあるいはワープロ等の
液晶表示の裏側に取り付けられている冷陰極ランプがあ
り、高圧トランスを使用して数十Ｖの電圧を数ｋＶに昇
圧して冷陰極ランプを点灯させ、液晶を明るく表示させ
ていた。図４が前記前記高圧トランスの断面図を示した
ものであり、図５が前記高圧トランスの底面図を示した
ものである。両端にフランジ１０４，１０５が施され中
空穴１０３を有すボビン１０２は、前記フランジ１０
４，１０５間に、低電圧側の１次側コイル１０８と高圧
側の２次側コイル１０６が巻回され、１次側コイル１０
８と２次側コイル１０６間には絶縁壁１０７ａが設けら
れ、さらに２次側コイル１０６は絶縁壁１０７ｂにより
分割巻されている。そして、ボビン１０２の中空穴１０
３にフェライトからなるコア１０１を組み込んで高圧ト
ランスを構成している。

【０００５】上記した従来の高圧トランスは、いずれも
２次側コイルが分割巻され層間電圧を低く抑えているも
のの、高圧側である２次側コイルの電圧が例えば２５Ｋ
Ｖといったように高くなると、それぞれの分割巻線内の
コイル電位差が非常に高くなり、信頼性に欠けるという
問題点があった。たとえば、２次側コイルを５つのフラ
ンジで分けた分割巻とした場合、一つの分割の耐電圧が
５ｋＶとなり、耐電圧が４００Ｖの電線では、とても保
証できないことになる。また、２次側コイルの分割数を
増すことにより分割巻線内のコイル電位差を低くするこ
とはできるが、高圧トランスとしてのサイズが大きくな
るという問題点があった。

【０００６】以上のように、高圧トランスについては種
種の提案がなされているが、メタルハライドランプ点灯
用高圧トランスのように１次側コイル側１ＫＶ印加電圧
に対して２次側コイル側で２５ＫＶもの高圧を得るため
には、この著しい高圧に対しての絶縁対策が重要となる
が、技術的検討を十分になして、高効率、小型化をなし
たものは無い。

【０００７】本発明は、高電圧側コイルの電位差を考慮
し、放電現象を防止し、安全でかつ高信頼性を得ること
ができ、また形状の小型化を可能とした放電ランプ点灯
用高圧トランスを提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には閉
磁路を形成する磁心のほぼ対向する位置に、各々、ボビ
ンを介して２次側コイルを磁心に同方向磁束を発生する
方向に整列巻に巻回し、前記磁心には、薄板状の導体に
より形成した１次側コイルを巻回した放電ランプ点灯用
高圧トランスである。好ましくは、薄板状の導体をU字
状に形成し１次側コイルとする。二次側に薄板状の導体
を複数ターンに形成し１次側コイルとすることもでき
る。２次側コイルを単層整列巻を２段に重ね、これら各
段のコイルに並列に通電するように接続することによ
り、２次側コイルの電気容量を大きなものにするととも
に隣接する線間の電位差に起因する短絡を防ぐことがで
きる。基本的に閉磁路を形成する磁心の一部において、
磁気抵抗を大きくすることにより直流重畳特性が略Ｌ字
状に変化することを容易ならしめる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、たと
えば、Ｕ型あるいはＬ型の磁心を組み合わせて四角形状
コアとし、該四角形状コアの２つの側脚に中空穴を有し
両端にフランジを有し整列巻にコイルを巻回したボビン
を取付けるものである。整列巻は単層とすることが普通
であるが、より大きい電流容量の２次側コイルとするた
めに二段に重ね、一段目と二段目の１方の側を各々低電
圧端子に接続し、一段目と二段目の１次側コイルに他方
の側を各々高電圧側端子に接続する。同様にして、さら
に多段とすることにより、さらに電流容量を大きくでき
る。

【００１０】図１および図２を用いて本発明の形態を図
示した。図１は本発明のトランスを簡略分解斜視図とし
て表したものであり、図２は図１のトランスの接続回路
である。本発明のトランスでは、放電灯を点灯するため
には、昇圧比の大きい高圧トランスとして作用するが、
放電灯が点灯後定常状態となった後は。２次側コイル
は、チョークコイルとして作動する。自動車用ヘッドラ
ンプとして使用される放電ランプを点灯するトランスと
して作動する場合には、トランスとしての昇圧比は１０
〜２００であり、出力が１０ＫＶ以上である。

【００１１】好ましいＬ字型重畳特性を付与するために
は、磁心断面積を部分的に狭めること、磁気ギャップを
形成すること、磁心の一部をより飽和磁束密度の小さい
材料で形成することなどにより磁心の磁気抵抗を部分的
に高めることが好ましい。具体的構成としては次のもの
がある。基本的に閉磁路を形成する磁心をI型磁心とU型
磁心を接合して形成し、前記Ｉ型磁心のＵ型磁心の側脚
に対向する面に長手方向に貫く断面略四角状の溝を形成
し、ボビンを前記U型磁心の両方の側脚に組み込み、前
記ボビンの両端にはフランジを形成し、前記ボビンのフ
ランジ間には、２次側コイルを単層整列巻に巻回する。

【００１２】別の例としては、閉磁路を形成する磁心を
I型磁心とU型磁心を接合して形成し、前記Ｉ型磁心のＵ
型磁心の側脚に対向する面に断面略四角状の凹部を１つ
以上形成し、ボビンを前記U型磁心の両方の側脚に組み
込み、前記ボビンの両端にはフランジを形成し、前記ボ
ビンのフランジ間には、２次側コイルを単層整列巻に巻
回する。このような構成により、直流重畳特性が略Ｌ字
状に変化すること確かなものとすることができる。

【００１３】入力側である１次側コイルは薄板導体８，
８ａを用い、出力側の２次側コイルはコイル６、６ａを
使用する。接続方法は図２に示すように１次側コイルに
は、入力電圧が印加される。また２次側コイルは、コイ
ル６とコイル６ａであり、コイル６では端子から端子
にかけ又、コイル６ａでは端子から端子にかけ電
圧が上昇する。２次側コイル６、６ａの各々を単層整列
巻にすることにより、２次側コイルの昇圧電圧値が数十
ｋＶであっても、コイルの巻始めと巻終わりの距離は十
分離れており、また、整列巻としてあるために、２次側
コイル６、６ａの各々で隣り合う線間での電位差が小さ
いため放電が起こることはない。コイル６、６ａは、絶
縁樹脂からなるボビンに巻回してありコアとの絶縁が図
られ、コイルとコアの間に電位差による放電を発生させ
ない。

【００１４】本発明では、磁心を閉磁路型とすることに
より、巻数を少なく、かつ高電圧を得ることができる構
造とするとともに、２次側コイルを単層整列巻にするこ
とにより、コイルの線間の絶縁性を向上させることがで
きる。例えば、２次側コイルが２５ｋＶとなる場合にそ
の巻数を１００ターンとしたときは、その個々の線間と
しては、２５Ｖの電位差となる。この２５０Ｖの電位差
であれば、電線の耐電圧で保証できる範囲である。たと
えば、耐電圧が４００Ｖの電線を用いれば、その電線の
被膜で十分保証できる。

【００１５】これに対し、従来の２次側コイルを複数の
フランジで分けた分割巻の場合、例えば、５つに分けた
場合、一つの分割の耐電圧が５ｋＶとなり、耐電圧が４
００Ｖの電線では、とても保証できないことになる。こ
のように、単層整列巻は、耐電圧特性に優れた巻線であ
ることがわかる。また単層整列巻の場合、同じ巻数であ
れば、長い巻枠が必要となり、トランスが大型化する。
しかし、本発明では、閉磁路コアを用いることにより、
巻数を少なくし、大型化を防いでいる。つまり、コアを
閉磁路構造とすることにより、同じ巻線であれば、高い
インダクタンスを得ることができ、そのため、同じイン
ダクタンスを得るためには、開磁路構造に比較し、閉磁
路であれば、少ない巻数で達成できるものである。

【００１６】また単層整列巻の場合に、高い電流容量を
必要とする場合、又は直流抵抗値を小さくしたい場合は
太い線材を用いることになる。この太い線材を用いる
と、必然的に巻枠の長さが長くなり、大型化を招く。こ
の対策として、単層整列巻を多層に構成し、それを並列
に接続することにより、細い線材であっても、高電流容
量及び低直流抵抗に対応でき、大型化を防ぐことができ
る。この単層整列巻を多層に構造するためには、単層整
列巻を単に多層に構成すれば可能であるし、或は複数の
線材が一体に形成された多本平行線を巻軸に対し、垂直
に巻回することにより構成することもできる。

【００１７】本発明の実施の形態として、たとえば、Ｕ
型あるいはＬ型の磁心を各々二つ組み合わせてほぼ四角
型コアとし、該四角型コアの対向する二つの側脚に中空
穴を有し両端にフランジを有し整列巻にコイルを巻回し
たボビンを取付ける。整列巻は単層とすることが普通で
あるが、より大きい電流容量の２次側コイルとするため
には二段に重ね、一段目と二段目の一方の側を低電圧端
子に接続し、他方の側を高電圧側端子に接続する。同様
にして、さらに多段とすることにより、さらに電流容量
を大きくすることができる。２つの２次側コイルに挟ま
れる磁心部分には薄板状の導体により形成した１次側コ
イルを巻回する。この薄板状の導体を用いることにより
大電流を利用できる。

【００１８】図３に本発明のコア組み合わせの例３１，
３２，３３，３４を示す。磁心３４は Ｉ型磁心とＵ型
磁心を組み合わせて四角型コアとする。Ｕ型磁心側脚の
Ｉ型磁心に対向する面に断面略四角状の凸部を形成し、
この部分で磁気抵抗を増加させる。ボビンは前記U型磁
心の両方の側脚に組み込む。コア材料は、Ni系フェライ
トが電気抵抗が高いので望ましい。コイルは絶縁樹脂の
フェノール樹脂からなるボビンに巻回され、前記四角型
コアに組み込んでトランスとなる。ボビンは側脚挿入用
の中空穴を有しフランジが施され、このフランジは図１
に示されるようなコア保持用の平坦部４４を有してい
る。磁心にはフランジに約１ターンコイルの１次側コイ
ルを薄板導体にて形成する。また２次側コイルは単層整
列で巻回する。

【００１９】前記１次側コイルは薄板導体を用い、２次
側コイルは０．２φのＵＥＷ線を１０５ターン巻回し
て、１次側の電圧１ｋＶから２次側の電圧２０ｋＶを得
ることができる。この時、２次側コイルの電圧２０ｋＶ
に対し、四角型コアはボビンの肉厚およびフランジによ
り絶縁がとられ、また１次側コイルは厚い樹脂で被覆す
ることにより絶縁がとられる。

【００２０】

【発明の効果】本発明においては、１次側コイルとして
薄板導体を用いるので、トランスの体積を増大せずに、
大きい電気容量のものとすることができ、しかも、磁心
の２次側コイルに整列巻を採用することにより、高電圧
側である２次側コイルの隣接する線間の電位差に起因す
る短絡等を減少させることができ、従来の高電圧用トラ
ンスに比べ高信頼性を得ることができる。また磁気回路
を閉磁路としたので、インダクタンスを大きくとれ、ト
ランス全体の小型化を可能とした。磁心の一部に磁気ギ
ャップを形成すること、磁心断面積を狭めること、磁心
一部材料を飽和磁束密度の小さい材料を使用することな
どにより直流重畳特性が略Ｌ字状に変化することを容易
にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトランスの簡略分解斜視図

【図２】図１のトランスの接続回路を示す図

【図３】本発明のトランスに用いるコア組み合わせを示
す斜視図

【図４】従来のトランスの断面図

【図５】図４に示す従来のトランスの底面図

【符号の説明】

１ Ｕ型磁心 ３ 中空穴 ４ フランジ ６ ２次側コイル ８ １次側コイル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基本的に閉磁路を形成する磁心のほぼ対向
   する位置に、各々、ボビンを介して２次側コイルを磁心
   に同方向磁束を発生する方向に整列巻に巻回し、前記磁
   心には薄板状の導体により形成した１次側コイルを設け
   たことを特徴とする放電ランプ点灯用高圧トランス。
2. 【請求項２】薄板状の導体をU字状に形成し１次側コイ
   ルとする請求項１記載の放電ランプ点灯用高圧トラン
   ス。
3. 【請求項３】薄板状の導体を複数ターンに形成し１次側
   コイルとする請求項１記載の放電ランプ点灯用高圧トラ
   ンス。
4. 【請求項４】２次側コイルは、単層整列巻コイルが多層
   に配置され、それぞれのコイルの巻き始め同士および巻
   き終わり同士がそれぞれ同一端子に接続されていること
   を特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯用高圧トラ
   ンス。
5. 【請求項５】基本的に閉磁路を形成する磁心の一部にお
   いて、磁気抵抗を大きくしたことを特徴とする請求項１
   記載の放電ランプ点灯用高圧トランス。
6. 【請求項６】磁心を２個の磁心を組み合わせほぼ四角形
   状としたことを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点
   灯用高圧トランス。
7. 【請求項７】対向する二辺の各々に２次側コイルを巻回
   し、１次側コイルを他の一辺に巻回したことを特徴とす
   る請求項６記載の放電ランプ点灯用高圧トランス。
8. 【請求項８】磁心をI型磁心とU型磁心を組み合わせて形
   成し、前記Ｉ型磁心に１次側コイルを巻回し、 Ｕ型磁
   心の両側脚に２次側コイルを巻回したことを特徴とする
   請求項１記載の放電ランプ点灯用高圧トランス。