JP2006108391A - トランスコア及びこれを用いたリーケージトランス - Google Patents

Abstract

【課題】 一入力多出力化による高効率化を図りながら、低背化の実現、部品点数の削減、構造の簡略化、及びコストの削減を図る。
【解決手段】 矩形枠体状の外周コア１と、外周コア１の対向する２辺間を繋ぐように外周コア１の底面に固定されるコイル巻回用コア２とを有する。コイル巻回用コア２は、少なくとも一部が他の部分よりも径が大きな大径部３とされ、この大径部３の一部が一次コイルと二次コイルの間において外部に臨み、外周コア１の漏洩ギャップ形成部１ａとの間で漏洩ギャップを構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一次コイルと二次コイルの間に漏洩磁路を構成する漏洩ギャップが形成されるトランスコアに関するものであり、さらには、これを用いたリーケージトランスに関するものである。

液晶ＴＶインバータ回路方式としては、コレクタ共振型回路方式が一般的であるが、このコレクタ共振型回路は、１次側にも共振回路があり、２次側の共振回路と干渉を起こすため、効率が悪いという欠点がある。また、波形が非対称の場合、冷陰極放電ランプ（ＣＦＬ）の整流作用により流れる直流成分（異常放電の原因）をカットするため、バラストコンデンサを使用する必要があり、コスト増の原因となっている。

近年、液晶ＴＶの大型化等に伴い、効率低下、コストアップの要因となるバラストコンデンサを使用せずに冷陰極放電ランプを安定に点灯させる２次側共振型回路方式が採用されるようになっている。２次側共振型回路（他励共振型回路）は、いわゆるリーケージトランスを使用し、２次側の漏れインダクタンスと寄生容量、あるいは補助的に設けられた共振コンデンサが共振するというものであり、共振点付近でトランス一次側から見た力率が飛躍的に改善されることを利用したものである。２次側共振型回路では、前記バラストコンデンサが不要で、トランスの力率改善（効率改善）が図れるという利点を有する。

ところで、液晶ＴＶの大型化により、多数の冷陰極放電ランプを点灯させる必要が生じており、これに伴い使用するトランスの数が増え、トランスの空間占有率が増大する傾向にある。前記リーケージトランスを使用する場合も例外ではなく、このため、例えば１個の一次コイルに対して２個以上の二次コイルを有する１入力多出力型のリーケージトランスが種々提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。

例えば、特許文献１には、内部コアに、インバータ回路に接続される１つの１次コイルと蛍光灯にそれぞれ独立して接続される少なくとも２つの２次コイルとを巻回し、それぞれのコイル間に漏洩磁路を構成する磁脚を有する外部コアを前記各コイルを囲む如く配置して構成されたリーケージトランスが開示されている。特許文献２には、１つの一次巻線と、複数の二次巻線を設け、それぞれの二次巻線を同じ結合度で一次巻線に電磁結合させたインバータトランスが開示されており、このインバータトランスの各二次巻線をそれぞれ異なる放電灯に接続することが開示されている。なお、特許文献２に記載されるインバータトランスでは、突起が漏洩磁脚の役割を果たし、したがって、この突起を設けた場合には、リーケージトランスとして動作する。

このように、１入力多出力型のリーケージトランスとすれば、冷陰極放電ランプの数とトランスの数を１対１で対応させる必要がなく、トランスの数を減らして空間占有率を削減できるものと考えられる。
特開昭５９−４０５１３号公報 特開２００１−１２６９３７公報

しかしながら、リーケージトランスのより一層の低背化や構造の簡略化等を考えた場合、前記各特許文献記載の発明には、未だ改良すべき点が多い。例えば、特許文献１記載の発明では、内部コアに対して両側から外部コアを突き合わせた構造となっており、コアの数は３つ必要である。コアの数が多いと、それだけ構造が複雑になり、組み立ての手間も要する。

一方、特許文献２記載の発明では、実装する基板面から高さ方向にコイルを挟む構造とされているので、トランスの低背化は難しい。また、二次コイルの数の増加に伴って、第２の脚の数を増やす必要があり、実装に必要な面積が拡大したり、コア形状が複雑化する等の問題がある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、一入力多出力化による高効率化を図ることができ、より一層の部品点数の削減や構造の簡略化を図ることが可能で、しかも低背化に有利なトランスコア及びリーケージトランスを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のトランスコアは、矩形枠体状の外周コアと、当該外周コアの対向する２辺間を繋ぐように外周コアの底面に固定されるコイル巻回用コアとを有し、前記コイル巻回用コアは、少なくとも一部が他の部分よりも径が大きな大径部とされ、この大径部の一部が一次コイルと二次コイルの間において外部に臨み、前記外周コアとの間で漏洩ギャップを構成することを特徴とする。また、本発明のリーケージトランスは、前記トランスコアを備え、前記コイル巻回用コアの大径部に一次コイルか二次コイルのいずれか一方のコイルが巻回されるとともに、他の部分に他方のコイルが巻回され、前記大径部の一部が一次コイルと二次コイルの間において外部に臨み、前記外周コアとの間で漏洩ギャップが形成されていることを特徴とする。

本発明のトランスコアにおいて、コイル巻回用コアの大径部は、漏洩磁束のパスを形成することを目的に設けられるものであり、外周コアとの間に漏洩用のギャップが形成される構造になっている。この構造によって、漏洩磁束を制御することが可能になる。

また、本発明のリーケージトランスにおいては、例えばコイル巻回用コアの中央に一次コイルが配置され、その両側近傍に漏洩ギャップがあり、さらにその外側に二次コイルが配置された構造となっている。したがって、一次コイルに対して二次コイルが対称に配置され、二次コイル間の電圧変動が小さく抑えられる。また、大径部と外周コアとの間に形成される漏洩ギャップによって、一次コイルと二次コイルが分離されるとともに、十分大きな漏洩インダクタンスが確保される。

本発明においては、トランスコアは、２つのコア部、すなわち外周コアとコイル巻回用コアによって構成される。したがって、例えば特許文献１記載の発明と比較して、必要なコア数が削減され、構造が簡略化される。

また、本発明のトランスコア、あるいはリーケージトランスは、特許文献２記載の発明にように高さ方向にコイルを挟む構造ではなく、基本的には横置き配置されるものであるので、低背化に有利である。

さらに、本発明においては、例えば二次コイルが巻回されるコア部の数を二次コイルの数１対１で対応させる必要はなく、コイル巻回用コアを１つ配置するだけである。したがって、特許文献２記載の発明のような外脚の数の増加に伴う実装面積の増加や、構造の複雑化も回避される。

なお、本発明のリーケージトランスでは、その構造上の特徴を利用して、横置き配置した際に上面を覆う形で軟磁性薄板を配置することも可能である。この場合には、前記構成に加えて、横置き配置された際の外周コアの上面側に軟磁性薄板が配置されていることを特徴とする。上面側に軟磁性薄板を配置することで、一次コイルや二次コイルがシールドされた形になり、磁束の漏洩が低減され、例えば基板に実装した場合に、周囲への漏洩磁束の影響が抑制されることになる。

本発明のトランスコアやリーケージトランスによれば、一入力多出力化による高効率化を図ることができ、低背化の実現、部品点数の削減、構造の簡略化、及びコストの削減を図ることが可能である。また、本発明によれば、各二次コイルからほぼ均等に出力を取り出すように設計することが可能である。

以下、本発明を適用したトランスコア及びリーケージトランスについて、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態のトランスコア１は、２つのコア部により構成されるものであり、先ず、第１のコア部は、図１ａ及び図１ｂに示すように、矩形枠体状の外周コア１により構成される。外周コア１は、後述の一次コイルや二次コイルを内部に収容し得る程度の高さを有し、上下が開放された中空筐体状の外観を呈している。

また、前記外周コア１の長辺側部分の中央位置には、それぞれ枠体の高さを拡大する形で漏洩ギャップ形成部１ａが突出形成されている。この漏洩ギャップ形成１ａは、後述の第２のコア部であるコイル巻回用コアの大径部との間で漏洩ギャップを構成するものであり、したがって、漏洩ギャップ形成部１ａの形成位置及び形成長さは、前記コイル巻回用コアの大径部に対応して設定されている。

前記外周コア１の短辺側底面には、第２のコア部であるコイル巻回用コアを位置決め固定するための凹部１ｂが形成されており、ここにコイル巻回用コアを嵌合配置することで、第１のコア部（外周コア１）と第２のコア部（コイル巻回用コア）とが位置決めされた状態で一体化されるとともに、磁気的にも結合される。

なお、本実施形態では、漏洩ギャップを構成する漏洩ギャップ形成部１ａを外周コア１の底面側を拡大する形で突出形成しているが、外周コア１全体の高さをコイル巻回用コアと対向するに足る高さとし、例えば前記凹部１ｂにコイル巻回用コアを嵌め合わせることで、外周コア１の内面とコイル巻回用コアの大径部の間で漏洩ギャップを構成することも可能である。この場合には、漏洩ギャップ形成部１ａを形成する必要はなく、外周コア１は単なる外枠形状とすればよい。

第２のコア部であるコイル巻回用コア２は、１本の棒状のコアであり、これに一次コイルと二次コイルの双方が巻回されることになる。このコイル巻回用コア２は、図２に示すように、中央部が両側よりも径が拡大された大径部３とされるとともに、両側部分は相対的に径が小さな小径部４，５とされている。

このコイル巻回用コア２は、図３ａ及び図３ｂに示すように、外周コア１の底面側に配置され、前記凹部１ｂにその両端部を嵌合することで、外周コア１、さらには漏洩ギャップ形成部１ａに対して位置決め固定されている。ここで、このコイル巻回用コア２の大径部３と前記漏洩ギャップ形成部１ａの位置関係について説明すると、これらコイル巻回用コア２の大径部３と前記漏洩ギャップ形成部１ａとは、前記位置決め固定により互いに対向して配置され。そして、コイル巻回用コア２の大径部３と各漏洩ギャップ形成部１ａとの間には、所定の間隔で漏洩ギャップｇが形成されている。この漏洩ギャップｇのギャップ長（前記間隔）は、例えばコイル巻回用コア２の大径部３の径により調整可能であり、この構造によって漏洩磁束(漏洩インダクタンス)を制御することが可能になる。

一方、コイル巻回用コア２の小径部４，５は、前記外周コア１の漏洩ギャップ形成部１ａと対向しておらず、外周コア１に対して十分な距離が確保されていることから、この部分で漏洩ギャップが形成されることはない。

前記コイル巻回用コア２の大径部３や小径部４，５の断面形状は、いずれも例えば矩形状とすればよい。この場合、角を有する矩形状であってもよいが、例えば直接一次コイルや二次コイルを巻回することを考えた場合に、巻線の巻回を容易なものとし、角部で巻線の絶縁被膜が不用意に剥がれること等を防止するために、角を斜めに、あるいは円弧状に面取りした矩形状とするのが好ましい形態である。

本実施形態のトランスコアの各コア部において、外周コア１やコイル巻回用コア２は、いずれもフェライト材料等により形成されており、例えば所定の形状に成形し焼結することにより形成されている。フェライト材料としては、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等、任意のフェライト材料を使用することが可能であるが、性能向上のためには鉄損が小さく飽和磁束密度が高い軟磁気特性に優れたフェライト材料を用いることが好ましい。

次に、前述のトランスコアを用いて構成されるリーケージトランスについて説明する。本実施形態のリーケージトランスは、図４に示すように、コイル巻回用コア２の中央部（大径部３）に一次コイル６を巻回したコイルボビン７を挿入し、その外側（小径部４，５）にそれぞれ二次コイル８，９を巻回したコイルボビン１０、及び二次コイル１１，１２を巻回したコイルボビン１３を挿入するとともに、当該コイル巻回用コア２を第１のコア部である外周コア１の底面の凹部１ｂに取り付けることにより構成される。図５及び図６は、その組み立て状態を示すものである。

なお、本実施形態では、中央部（大径部３）に一次コイル、その両側（小径部４，５）に二次コイルを配置する構成としたが、逆に中央部（大径部３）に二次コイル、その両側（小径部４，５）に一次コイルを配置することも可能である。ただし、一般に二次コイルの方が巻き数を必要とすることから、前者の配置の方が二次コイルの巻きスペースを確保する上で有利である。

前記一次コイル６や二次コイル８，９，１１，１２は、前記の通りそれぞれ絶縁性材料（例えばプラスチック等）により形成されるボビン７，１０，１３に巻回された状態でコイル巻回用コア２に装着されており、各コイル（一次コイル６や二次コイル８，９，１１，１２）は、ボビンのフランジ部７ａ，９ａ、１２ａによって巻回長さが規制されている。ここで、特に一次コイル６については、その寸法が大径部３の長さより若干小さく設定する必要があり、それにより、図５に示すように、大径部３の両端部分３ａ，３ｂが一次コイル６が巻回されたボビン７の両側に露呈し、外部に臨む形になる。その結果、前記大径部３の両端部分３ａ，３ｂが外周コア１の漏洩ギャップ形成部１ａと対向し、一次コイル６の両側において二次コイル８，９，１１，１２との間に漏洩ギャップｇが形成されることになる。

一次コイル６や二次コイル８，９，１１，１２の底部には、コイル末端が接続される端子板１４が取り付けられている。また、この端子板１４には端子ピン１５が取り付けられており、例えば基板に実装された際には、一次コイル６への入力や、二次コイル８，９，１１，１２からの出力は、これら端子板１４及び端子ピン１５を介して行われることになる。

本実施形態のリーケージトランスでは、一次コイル６と、その両側２個ずつ、計４個の二次コイル（二次コイル８，９，１１，１２）によって、４つのトランスが構成されることになり、したがって、本実施形態のリーケージトランスは、１入力４出力のインバータトランスとして機能する。

前記構成のリーケージトランスでは、一次コイル６の巻数と各二次コイル８，９，１１，１２の巻数の比率は、必要な電圧に応じて適宜設定される。一方、各二次コイル８，９，１１，１２の巻数は、各二次コイル８，９，１１，１２からの取り出し出力を一定とする場合、同じ巻数とする。

以上の構成を有するリーケージトランスは、実装基板の基板面に対して外周コア１やコイル巻回用コア２の磁路方向がほぼ平行になるように配置され、実装される。すなわち、本実施形態のリーケージトランスの実装形態は、いわゆる横置き配置である。したがって、例えばコイルを高さ方向で挟む構造に比べて低背化が可能である。

また、本実施形態のリーケージトランスでは、トランスコアは外周コア１とコイル巻回用コア２のみによって構成されており、コア部の数としては２つである。したがって、例えば特許文献１記載のリーケージトランス等に比べて、コア数を削減して構造を簡略化することが可能である。さらに、コイル巻回用のコアとしては、１本のコイル巻回用コア２を用意すればよく、例えば特許文献２記載の発明のように二次コイルの数だけ脚部を形成する必要がないので、この点においても構造を簡略化することができる。

本実施形態のリーケージトランスでは、前記大径部３の両端部分３ａ，３ｂと漏洩ギャップ形成部１ａで構成される漏洩ギャップが一次コイル６と二次コイル９の間、及び一次コイル６と二次コイル１１の間に配置されており、一次巻線（一次コイル６）と二次巻線（二次コイル８，９，１１，１２）が分離されている。また、二次コイル８，９と二次コイル１１，１２は、一次コイル６を挟んで左右対称に配置されている。したがって、２次側の電圧変動を小さくすることができる。

また、本実施形態のリーケージトランスでは、大径部３の両端部分３ａ，３ｂと漏洩ギャップ形成部１ａの間で十分大きな漏洩インダクタンスを確保することができるので、例えば液晶ＴＶインバータ回路に用いた場合、複数の冷陰極放電ランプの放電動作のバラツキを抑制することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態のリーケージトランスは、二次コイルの数をさらに増やした例である。二次コイルの数は、偶数であることが好ましく、先の第１の実施形態では４個の二次コイルを配したが、本実施形態では、一次コイルの片側に４個ずつ、計８個の二次コイルを配している。本実施形態のリーケージトランスの構成を図７及び図８に示す。なお、トランスコアの構造は、先の第１の実施形態のものと同じであるので、ここではその説明は省略する。

本実施形態のリーケージトランスでは、１つの一次コイル６に対して、８つの二次コイル２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８が装着されており、したがって１入力８出力のインバータトランスとして機能する。二次コイルは、一次コイル６の片側に４つずつ配置されており、先の第１の実施形態と同様、大径部３の両端部分３ａ，３ｂと漏洩ギャップ形成部１ａで形成される漏洩ギャップにより一次巻線（一次コイル６）と二次巻線（二次コイル２１,２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８）が分離されており、二次コイル２１，２２，２３，２４と二次コイル２５，２６，２７，２８は、一次コイル６を挟んで左右対称に配置されている。したがって、先の第１の実施形態と同様、８つの二次コイル２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８からほぼ均等に出力を取り出すことが可能である。

（第３の実施形態）
本実施形態は、前記外周コア１の上面にシールド用の軟磁性薄板を貼り付けた例である。図９及び図１０に示すように、外周コア１の上面にシールド用の軟磁性薄板３０が貼り付けられている。したがって、一次コイル６や二次コイル２１,２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８が収容された空間上を覆う形でシールド板（軟磁性薄板３０）が配置されることになる。その他の構成は、先の第２の実施形態のトランスコア、リーケージトランスと同様であるので、同一の部材に同一の符号を付して、その説明は省略する。

軟磁性薄板３０は、例えば厚さ２５μｍの微結晶薄帯を１０枚重ねて一体化した薄板等を用いることができるが、これに限らず、シールド効果を有する軟磁性薄板であれば如何なる材質、構成であってもよい。

前記軟磁性薄板３０を設けることで、一次コイル６や二次コイル２１,２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８からの漏れ磁束がシールドされ、シールドケースに入れたり、実装されたリーケージトランスの周囲に別途シールド板を設けなくても、周囲の部品等に対する漏れ磁束の影響が効果的に抑えられる。

第１の実施形態のトランスコアにおける外周コアの形状を示す平面図である。 第１の実施形態のトランスコアにおける外周コアの形状を示す側面図である。 第１の実施形態のトランスコアにおけるコイル巻回用コアの形状を示す平面図である。 コイル巻回用コアの外周コアへの取り付け状態を示す平面図である。 コイル巻回用コアの外周コアへの取り付け状態を示す側面図である。 第１の実施形態のトランスコアへの一次コイル及び二次コイルの装着状態を示す分解斜視図である。 第１の実施形態のリーケージトランスの平面図である。 第１の実施形態のリーケージトランスの側面図である。 第２の実施形態のリーケージトランスの平面図である。 第２の実施形態のリーケージトランスの側面図である。 第３の実施形態のリーケージトランスの平面図である。 第３の実施形態のリーケージトランスの側面図である。

符号の説明

１ 外周コア、１ａ 漏洩ギャップ形成部、１ｂ 凹部、２ コイル巻回用コア、３ 大径部、４，５ 小径部、６ 一次コイル、７，１０，１３ ボビン、８，９，１１，１２，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ 二次コイル、１４ 端子板、１５ 端子ピン、３０ 軟磁性薄板

Claims (11)

1. 矩形枠体状の外周コアと、当該外周コアの対向する２辺間を繋ぐように外周コアの底面に固定されるコイル巻回用コアとを有し、
   前記コイル巻回用コアは、少なくとも一部が他の部分よりも径が大きな大径部とされ、この大径部の一部が一次コイルと二次コイルの間において外部に臨み、前記外周コアとの間で漏洩ギャップを構成することを特徴とするトランスコア。
2. 前記外周コアの底面側の一部が拡大され、この部分が前記コイル巻回用コアの大径部と対向し、漏洩ギャップを構成することを特徴とする請求項１記載のトランスコア。
3. 前記コイル巻回用コアは、中央部が前記大径部とされていることを特徴とする請求項１または２記載のトランスコア。
4. 前記外周コアの底面には、前記コイル巻回用コアが嵌合される凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のトランスコア。
5. 前記コイル巻回用コアは、角部が円弧状に面取りされていることを特徴とする請求項４項記載のトランスコア。
6. 前記外周コア及びコイル巻回用コアが実装される基板の基板面に対して略平行となるように横置き配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のトランスコア。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載のトランスコアを備え、
   前記コイル巻回用コアの大径部に一次コイルか二次コイルのいずれか一方のコイルが巻回されるとともに、他の部分に他方のコイルが巻回され、
   前記大径部の一部が一次コイルと二次コイルの間において外部に臨み、前記外周コアとの間で漏洩ギャップが形成されていることを特徴とするリーケージトランス。
8. 前記コイル巻回用コアは中央部が前記大径部とされており、この大径部に一次コイルが巻回されるとともに、その両側に二次コイルが巻回されていることを特徴とする請求項７記載のリーケージトランス。
9. 前記一次コイルの両側には、それぞれ複数の二次コイルが巻回されていることを特徴とする請求項８記載のリーケージトランス。
10. 前記トランスコアの外周コア及びコイル巻回用コアが実装される基板の基板面に対して略平行となるように横置き配置され、
    基板に実装した際に、前記一次コイル及び二次コイルの上面の高さよりも前記外周コアの上面の高さが高いことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載のリーケージトランス。
11. 前記外周コアの上面側に軟磁性薄板が配置されていることを特徴とする請求項１０記載のリーケージトランス。

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