JP2006108392A - 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】 コアとして、矩形枠体状の外周コア１と、外周コア１の対向する２辺間を繋ぐ漏洩用コア２，３とから構成される第１のコア部と、漏洩用コア２，３と略直交して配置され、漏洩コア２，３と所定の間隔を持って対向するように外周コア１の底面に固定される第２のコア部（コイル巻回用コア６）とを有する。コイル巻回用コア６の両端部に一対の一次コイル８，１０が配されるとともに、これら一次コイル８，１０の間に複数の二次コイル１２，１３，１４，１５が配される。漏洩用コア２，３は、各一次コイル８，１０と二次コイル１２，１３，１４，１５の間に挿入配置され、漏洩用コア２，３とコイル巻回用コア６とにより漏洩ギャップが形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、漏洩磁路を構成する漏洩用コアを有する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、本発明のリーケージトランスは、矩形枠体状の外周コアと、当該外周コアの対向する２辺間を繋ぐ漏洩用コアとから構成される第１のコア部と、前記漏洩用コアと略直交して配置され、前記漏洩用コアと所定の間隔を持って対向するように外周コアの底面に固定される第２のコア部とを有し、前記第２のコア部の少なくとも両端部に一対の一次コイルが配されるとともに、これら一次コイルの間に複数の二次コイルが配され、前記漏洩用コアは、各一次コイルと二次コイルの間に挿入配置され、当該漏洩用コアと前記第２のコア部とにより漏洩ギャップが形成されていることを特徴とする。

本発明のリーケージトランスにおいて、漏洩用コア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、第２のコア部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、第２のコア部の中央部に複数の二次コイルが配置され、その両側近傍に漏洩磁極（漏洩用コア）があり、さらにその外側（両端部）に一対の一次コイルが配置された構造となっている。したがって、二次コイルに対して一次コイルが対称に配置され、漏洩用コア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、前記漏洩用コアによって十分大きな漏洩インダクタンスが確保されるので、これら複数の二次コイル間の電圧変動が小さく抑えられる。

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漏洩用コアからなる第１のコア部と、一次コイルや二次コイルが巻回される第２のコア部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、第２のコア部を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）
図１ないし図３に、本実施形態のリーケージトランスに用いられるトランスコアの形状及び構造を示す。また、図４ないし図６に、このトランスコアに一次コイル、二次コイルを装着したリーケージトランスの構造を示す。

本実施形態のリーケージトランスに使用されるトランスコア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１に示すように、矩形枠体状の外周コア１と、この外周コア１の互いに対向する長辺間を繋ぐように設けられる漏洩用コア２，３とから構成される。漏洩用コア２，３は、後述の一次コイルと二次コイルの境界位置に設けられ、本実施形態の場合、二次コイルの両側に一対の一次コイルが配置されることから、２本の漏洩用コア２，３が設けられている。

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。漏洩用コア２，３は、それぞれ棒状（角柱状）のコアであるが、前記外周コア１の高さほどの厚さ（高さ方向の寸法）はなく、図２に示すように、前記外周コア１の上面寄りの位置に外周コア１と一体に形成されている。なお、これら漏洩用コア２，３は、所定の間隔で互いに平行に配置されている。

前記外周コア１の短辺側底面には、第２のコア部を位置決め固定するための凹部４，５が形成されており、ここにスペーサギャップを介して第２のコア部を嵌合配置することで、第１のコア部と第２のコア部とが磁気的に結合される。前記嵌合配置に際しては、実効透磁率を調整して簡単に飽和しないように前記スペーサギャップが必要である。

第２のコア部は、１本の棒状のコアであり、一次コイルや二次コイルが巻回されるコイル巻回用コア６によって構成されている。このコイル巻回用コア６は、図３に示すように、外周コア１の底面側に配置され、前記凹部４，５にその両端部を嵌合することで、外周コア１、さらには漏洩用コア２，３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６と前記漏洩用コア２，３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６と前記漏洩用コア２，３とは、平面で見たときに互いに直交して配置されている。一方、高さ方向においては、図３に示すように、各漏洩用コア２，３とコイル巻回用コア６の間には、所定の間隔、すなわち漏洩用のギャップｇが形成されている。この漏洩用のギャップｇは、例えば外周コア１の底面に設けられた凹部４，５の深さ等により調整可能であり、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。

前記コイル巻回用コア６の断面形状は、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。ただし、コイル巻回用コア６を外周コア１の凹部４，５に嵌合する際には、前記の通りスペーサギャップを入れて実効透磁率を調整することになるが、この場合、コイル巻回用コア６は面取りされているよりも角を残したままの方が効率良く利用できることになる。コイル巻回用コア６の欠け防止、ボビンの挿入しやすさを考慮すると角が取れている断面形状が有利となる。

前記トランスコアの各コア部においては、例えば外周コア１や漏洩用コア２，３、さらにはコイル巻回用コア６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。

前記トランスコアにおいては、図４に示すように、コイル巻回用コア６の中央部に４つの二次コイル１２，１３，１４，１５を巻回したコイルボビン１１を挿入し、その外側にそれぞれ一次コイル８を巻回したコイルボビン７、及び一次コイル１０を巻回したコイルボビン９を挿入するとともに、当該コイル巻回用コア６を第１のコア部である外周コア１の底面の凹部４，５に取り付けることにより、図５に示すリーケージトランスが構成される。なお、前記一次コイル８，１０や二次コイル１２，１３，１４，１５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７，９，１１に巻回された状態でコイル巻回用コア６に装着されており、各コイル（一次コイル８，１０や二次コイル１２，１３，１４，１５）は、ボビンのフランジ部７ａ，９ａ、１１ａによって巻回長さが規制されている。

リーケージトランスにおいては、各コイルへの入出力端子が必要であり、本実施形態では、一次コイル８、１０や二次コイル１２，１３，１４，１５の底部に、コイル末端が接続される端子板１６が取り付けられている。また、この端子板１６には端子ピン１７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８，１０への入力や、二次コイル１２，１３，１４，１５からの出力は、これら端子板１６及び端子ピン１７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、一対の一次コイル８，１０と４個の二次コイル（二次コイル１２，１３，１４，１５）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８，１０の巻数と各二次コイル１２，１３，１４，１５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１２，１３，１４，１５の巻数は、各二次コイル１２，１３，１４，１５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や漏洩用コア２，３、コイル巻回用コア６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、コアは、外周コア１と漏洩用コア２，３とが一体形成された第１のコア部と、コイル巻回用コア６として形成される第２のコア部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６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２０では、前記漏洩用コア２，３がそれぞれ一次コイル８と二次コイル１２〜１５の間、及び一次コイル１０と二次コイル１２〜１５の間に配置されており、これら漏洩用コア２，３とコイル巻回用コア６によって漏洩ギャップが形成されている。これにより、一次巻線（一次コイル８，１０）と二次巻線（二次コイル１２，１３，１４，１５）が分離されるとともに、一次コイル８と一次コイル１０は、二次コイル１２〜１５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、漏洩用コア２，３とコイル巻回用コア６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７及び図８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１８が貼り付けられている。したがって、一次コイル８，１０や二次コイル１２，１３，１４，１５が収容された空間上を覆う形でシールド板（軟磁性薄板１８）が配置されることになる。その他の構成は、先の第１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。

前記軟磁性薄板１８を設けることで、一次コイル８，１０や二次コイル１２，１３，１４，１５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第１のコア部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第１のコア部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第２のコア部の第１のコア部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。

符号の説明

１ 外周コア、２，３ 漏洩用コア、４，５ 凹部、６ コイル巻回用コア、７，９，１１ ボビン、８，１０ 一次コイル、１２，１３，１４，１５ 二次コイル、１６ 端子板、１７ 端子ピン、１８ 軟磁性薄板

Claims (6)

1. 矩形枠体状の外周コアと、当該外周コアの対向する２辺間を繋ぐ漏洩用コアとから構成される第１のコア部と、
   前記漏洩用コアと略直交して配置され、前記漏洩用コアと所定の間隔を持って対向するように外周コアの底面に固定される第２のコア部とを有し、
   前記第２のコア部の少なくとも両端部に一対の一次コイルが配されるとともに、これら一次コイルの間に複数の二次コイルが配され、
   前記漏洩用コアは、各一次コイルと二次コイルの間に挿入配置され、当該漏洩用コアと前記第２のコア部とにより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。
2. 前記外周コアの底面には、前記第２のコア部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記載のリーケージトランス。
3. 前記第２のコア部は、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２記載のリーケージトランス。
4. 前記外周コア、漏洩用コア、及び第２のコア部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３のいずれか１項記載のリーケージトランス。
5. 基板に実装した際に、前記一次コイル及び二次コイルの高さよりも前記外周コアの高さが高いことを特徴とする請求項４記載のリーケージトランス。
6. 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５記載のリーケージトランス。

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