JP2008034599A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】大電流通電時の放熱状態が良好で、且つ絶縁状態が良好なトランスを提供することを目的とするもの。
【解決手段】ロ字型磁心と、このロ字型磁心の対向する一方の磁脚１５を覆った第１のボビン１０に巻回した一次巻線９と、他方の磁脚１５を覆った第２のボビン１３に巻回した二次巻線１２と、第１、第２のボビン１０、１３それぞれを嵌合させる開口部１８を有するケース１７とを備え、第１、第２のボビン１０、１３にはそれぞれ巻線分割放熱隔壁２０を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器のディスプレイ点灯用回路に使用されるトランスに関するものである。

従来のトランスの分解斜視図を図８に示す。

図８に示す如く、従来のトランスにおいては一次巻線１と二次巻線２とを巻回したボビン３の貫通孔４ヘコ字型磁心５の磁脚６を挿入して閉磁路を形成し、ケース７へボビン３を嵌合することによりトランス８を形成していた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
特開２００６−０４９４７０号公報

昨今の液晶ディスプレイにおいては、画面の大型化に伴う消費電力の増大に対する省電力化への対応として、電源ラインから電圧降下を行うステップダウン回路ブロックを介してインバータ電源そしてディスプレイ回路へと至る従来の方式から、電力の変換損失を有するステップダウン回路ブロックを除く方式へ、要するに電源ラインから直接にインバータ電源そしてディスプレイ回路へと電力を供給することにより電力の変換損失を低減する方式へと移行しつつある。

しかしながら、この方式を採用する場合、電源ライン側回路とディスプレイ側回路との絶縁はトランスが担うこととなり、一次巻線１と二次巻線２との高絶縁性が従来以上に求められている。

そしてそれに加え、一次巻線１には電源ラインをほぼ直接に接続するため大電流が流入し、この電流により一次巻線１が発熱するため、高熱による一次巻線１の絶縁被膜の劣化を防止する対策が必要であり、また、一次巻線１が発熱したことによりトランス全体が高熱を有することとなり、はんだ接合部の劣化を防止する対策もまた必要である。

よって、より高い信頼性を確保するためには、トランス各部、および全体の温度上昇が起こり難い、放熱性が良好な形態のトランスが求められている。

そこで本発明は、大電流通電時の放熱状態が良好で、且つ絶縁状態が良好なトランスを提供することを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために、ロ字型磁心と、このロ字型磁心の対向する一方の磁脚を覆った第１のボビンに巻回した一次巻線と、他方の磁脚を覆った第２のボビンに巻回した二次巻線と、前記第１、第２のボビンそれぞれを嵌合させる開口部を有するケースとを備え、前記第１、第２のボビンにはそれぞれ巻線分割放熱隔壁を配置したことを特徴としたものである。

本発明によれば、放熱性と絶縁性とを有したケースと、放熱性を有したボビンとを設けることにより、大電流通電時に、発熱するトランスの放熱状態が良好で、且つ絶縁状態が良好なトランスを得ることが可能となるものである。

（実施の形態）
図１は本発明の実施形態におけるトランスの分解斜視図であり、一次巻線９を巻回した第１のボビン１０はケース１７の側面に設けた側面開口部１８からケース１７へ格納され、二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３はケース１７の実装面側に設けた実装面開口部１９からケース１７へ格納される。

また、一次巻線９を巻回した第１のボビン１０は貫通孔１１を有し、二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３もまた貫通孔１１を有している。

そして、この貫通孔１１へコ字型磁心１４の磁脚１５を挿入して対向させることにより、図２に示す如く閉磁路状のロ字型磁心１６を形成している。

ここで、図１に示す如く、一次巻線９を巻回した第１のボビン１０には巻線分割放熱隔壁２０が設けてあり、ケース１７へ格納状態となった第１のボビン１０の側面開口部１８方向の側面以外の３方向の側面においては巻線分割放熱隔壁２０の先端部がケース１７へ接触状態となっている。

また、二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３にも巻線分割放熱隔壁２０が設けてあり、ケース１７へ格納状態となった第２のボビン１３の実装面開口部１９方向の側面以外の３方向の側面においては巻線分割放熱隔壁２０の先端部がケース１７へ接触状態となっている。

そしてまた、図２に示す如く一次巻線９を巻回した第１のボビン１０の側面開口部１８方向の側面においては巻線分割放熱隔壁２０の先端部が、ケース１７の放熱壁２１の最外周部よりも突出しない高さとなっている。

上記構成の実施形態のトランスについて、以下その作用および効果を説明する。

本実施の形態のトランスでは、図３に示す如く、ケース１７の側面には側面開口部１８を、ケース１７の実装面側には実装面開口部１９を設け、そこからそれぞれ一次巻線９を巻回した第１のボビン１０および二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３をケース１７へ嵌合し、格納状態としている。

このことにより、通電時に発熱量の多い一次巻線９においては側面開口部１８からの放熱を容易に行うことができるため、熱の滞留やそれに伴う異常発熱を防止することが可能となる。

これに対し、二次巻線１２では実装面開口部１９は基板実装時に実装用基板（図示せず）により、見かけ上は閉じられた状態となるものの、二次巻線１２による発熱量は一次巻線９に比較して非常に少ないものであることから、特に問題とならない。

むしろ、二次巻線１２は一次巻線９に比較すると、細い銅線を使用することにより当然ながら外部からの機械的衝撃に対して脆弱であるため、断線や被膜破損を回避するために、開口するのは機械的衝撃を受ける確率の高い側面よりも、その確率の低い底面（実装面）であることが好都合となる。

また、図４に示す如く側面開口部１８と実装面開口部１９とは、当然ながら横に並ぶものではなく、９０度ずれた位置関係にあるため一次巻線９と二次巻線１２との沿面距離ｄを十分に確保することが可能となり、一次巻線９と二次巻線１２との絶縁状態の維持に寄与するものとなる。

以上より、側面開口部１８を設け、かつ沿面距離ｄを長くすることが可能となる構造により、放熱特性および絶縁特性に優れたトランスを得ることが可能となるものである。

またここでは、実装面開口部１９方向に位置する二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３の巻線分割放熱隔壁２０の先端部はケース１７の凹凸溝２２の最底面部からは非突出状態となっている。

これは、巻線分割放熱隔壁２０の先端部を実装用基板（図示せず）と非接触とすることにより、二次巻線９内での絶縁状態を維持するためのものである。

例えば、巻線分割放熱隔壁２０の先端部が実装用基板（図示せず）と接触した場合、二次巻線１２どうしが巻線分割放熱隔壁２０を隔てて位置しているものの、接触部分の実装用基板上に配線パターンをはじめとする導体部が存在したり、或いは実装基板表面が湿度などにより水分を多く含んでいたりする場合、二次巻線１２は高電位を有しているために放電しやすい状況となり、絶縁性が低下してしまうこととなる。

よって、これらを防止する点において巻線分割放熱隔壁２０の先端部を実装用基板（図示せず）と非接触とすることは二次巻線１２の耐圧信頼性維持において効果がある。

そして、一次巻線９を巻回した第１のボビン１０の側面開口部１８方向の巻線分割放熱隔壁２０の先端部は、ケース１７の放熱壁２１の最外周部よりも突出しない高さまでであれば高いほどよい。

これは、巻線分割放熱隔壁２０は一次巻線９を分割巻回することに用いることのみならず、一次巻線９が発した熱を第１のボビン１０へ伝え、第１のボビン１０がその受けた熱を外部へより発散しやすくするために設けたものであり、外部の大気と接し易くするために大きな表面積を有することが有利に働くこととなる。

よって、側面開口部１８方向の巻線分割放熱隔壁２０の先端部は、ケース１７の放熱壁２１の最外周部よりも突出しない高さまでであれば高いほどよいこととなる。

またさらに、図５に示す如く第１のボビン１０に放熱壁２１を加えることにより表面積を増加させ、放熱性を向上させることが可能である。

或いは、凹凸溝２２を一次巻線９と第１のボビン１０の端面との間、ならびに二次巻線１２と第２のボビン１３の端面との間に設けることにより、図２に示すケース１７と第１のボビン１０との接触面積ならびにケース１７と第２のボビン１３との接触面積を多くすることができ、多くの熱をケース１７へ伝えることとなり、これによっても放熱性を向上させることが可能である。

そして図５に示す凹凸溝２２は放熱性に寄与するだけでなく、図２に示す一次巻線９とロ字型磁心１６との沿面距離を大きくすることにもなるため、一次巻線９とロ字型磁心１６との絶縁性の維持にも効果を有することとなる。

また、図４に示す如く、巻線分割放熱隔壁２０の先端部はケース１７に接触状態としているが、非接触状態であっても構わない。

しかしながら、巻線分割放熱隔壁２０の先端部はケース１７に接触状態である方が、図２に示す如く、一次巻線９から発した熱が第１のボビン１０から巻線分割放熱隔壁２０のケース１７内面側先端部を介してケース１７へ伝わり易くなるため、放熱性に関する効果が得られるだけでなく、ケース１７と第１のボビン１０との嵌合状態の安定性を高めることができ、一次巻線９への信号印加時の振動音等のノイズ発生の抑制も可能となる。

この嵌合状態の安定性については、図３に示す如く二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３の巻線分割放熱隔壁２０の先端部をケース１７に接触状態とさせることによっても、同様の効果が得られる。

またさらに、図４に示す如く第１のボビン１０ならびに第２のボビン１３における巻線分割放熱隔壁２０の先端部はケース１７に接触状態とするだけでなく、接着剤によって固定するのがより良い。

これは、接着することによって単に接触状態とする以上に接触面積が大きく、即ち熱伝導面積が大きくなることから、より大きな放熱効果を得ることができるものである。

この方法では、巻線分割放熱隔壁２０の先端部やその近傍の限られた部分のみケース１７へ接着するもので、一次巻線９ならびに二次巻線１２全体を接着剤や樹脂により埋めてしまうものではないため、その接着剤や樹脂と銅線皮膜や一次巻線９ならびに二次巻線１２の銅とにおける線膨張の差による応力の発生などを考慮する必要がなく、接着剤や樹脂による副作用とも言えるものが無いため、接続信頼性の維持に関しても問題は無い。

そして同時に、ケース１７と第１のボビン１０ならびに第２のボビン１３との嵌合状態の安定性をより高めることができ、一次巻線９への信号印加時の振動音等のノイズ発生の抑制も可能となる。

ここでは当然ながら、接着剤として使用するのは熱伝導性に優れたものを選択するのが好ましい。

以上においては、図３に示す如くケース１７の開口部を実装面および側面としたものであったが図６に示す如く、一次巻線９を巻回した第１のボビン１０を嵌合するためにケース２４に設けた開口部２５はトランス天面側に開口したものであってもよい。

この場合、高温で低密度の大気が対流上昇する方向である天面が開放状態となっているため、一次巻線９により発生した熱や、間接的に熱せられた大気は放熱が容易な状態となるため、放熱性においてより大きな効果を有するものである。

それに加え、一次巻線９と二次巻線１２との沿面距離を図４に示すｄに比較してｄ１（略ｄと同じ）＋ｄ２と長くできることとなり、絶縁性も向上可能となる。

ここでもまた図６に示す如く、巻線分割放熱隔壁２０の先端部はケース２４に接触状態であることや、接着固定していることが先述同様に望ましい。

また或いは、図７に示す如く、一次巻線９を巻回した第１のボビン１０ならびに、二次巻線１２を巻回した第２のボビン１３を嵌合するためにケース２６に設けた開口部２７、２８はトランス両面側に開口したものであってもよい。

この場合、二次巻線１２による発熱も放熱し易いものとなる。

また、先述と同様に一次巻線９と二次巻線１２との沿面距離を大きくすることとなり、絶縁性も向上可能となる。

本発明は、インバータトランスにおいて、放熱性および高絶縁性を有し、各種電子回路において有用である。

本発明の実施形態のトランスの分解斜視図 同上面側斜視図 同実装面側斜視図 同断面図 同ボビンの斜視図 同異なる実施形態例１のトランスの分解斜視図 同異なる実施形態例２のトランスの分解斜視図 従来のトランスの分解斜視図

符号の説明

９ 一次巻線
１０ 第１のボビン
１１ 貫通孔
１２ 二次巻線
１３ 第２のボビン
１４ コ字型磁心
１５ 磁脚
１６ ロ字型磁心
１７ ケース
１８ 側面開口部
１９ 実装面開口部
２０ 巻線分割放熱隔壁
２１ 放熱壁
２２ 凹凸溝

Claims (5)

1. ロ字型磁心と、
   このロ字型磁心の対向する一方の磁脚を覆った第１のボビンに巻回した一次巻線と、
   他方の磁脚を覆った第２のボビンに巻回した二次巻線と、
   前記第１、第２のボビンそれぞれを嵌合させる開口部を有するケースとを備え、
   前記第１、第２のボビンにはそれぞれ巻線分割放熱隔壁を設けた
   トランス。
2. 前記第１のボビンに対応する開口部を前記ケースの側面に、
   前記第２のボビンに対応する開口部を前記ケースの実装面に設けた
   請求項１に記載のトランス。
3. 前記第１のボビンに対応する開口部を前記ケースの天面に、
   前記第２のボビンに対応する開口部を前記ケースの実装面に設けた
   請求項１に記載のトランス。
4. 前記第１のボビンに対応する開口部を前記ケースの一方の側面に、
   前記第２のボビンに対応する開口部を前記ケースの他方の側面に設けた
   請求項１に記載のトランス。
5. 少なくとも前記巻線分割放熱隔壁の先端は、
   前記ケースの非開口部の内面と接触させた
   請求項１から５のいずれか一つに記載のトランス。

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