JP4453289B2 - 高圧トランス - Google Patents

Description

本発明は、直列に分割接続された複数の巻線部からなる高圧巻線を、筒状のボビンの外周面に巻回して構成され、高圧発生回路に使用される高圧トランスに関するものである。

図５は従来の高圧トランスに使用されるボビンの構成図、図６は同ボビンを使用する高圧トランスの概略断面図、図７は同高圧トランスを含む電極付高圧ユニットの一部を示す図である。ただし、図７は、（ａ）を正面図としたとき、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図を示す。

上記従来の高圧トランスは、図５，図６に示すように、絶縁樹脂製のボビン４と、後述の低圧巻線６および高圧巻線７間の磁気結合用であってボビン４の軸孔４ａ内に収納されるコア５と、１次巻線としての低圧巻線６と、２次巻線としての高圧巻線７と、低圧巻線６の両端および高圧巻線７の両端などが接続される複数の端子ＴＭとを備え、図７に示すように、樹脂Ｒによりモールドされて電極付高圧ユニットＵを構成している。

上記高圧トランスでは、分布容量を低減し、インダクタンスの低下を防ぐべく、直列に分割接続された複数（図５，図６の例では３つ）の巻線部からなる高圧巻線７が使用されている。すなわち、高圧巻線７は、第１巻線部としてボビン４のフランジＦ２，Ｆ３間のボビン４の外周面に複数層に巻回され、フランジＦ３の切欠溝Ｆ３０に通されて、第２巻線部としてボビン４のフランジＦ３，Ｆ４間のボビン４の外周面に複数層に巻回され、フランジＦ４の切欠溝Ｆ４０に通されて、第３巻線部としてボビン４のフランジＦ４，Ｆ５間のボビン４の外周面に複数層に巻回されている。

なお、特許文献１には、コア脚部を中心とする放射方向のサイズを大きくすることなく、巻数を増加して昇圧率を高くするべく、各巻線部の電圧値に応じて、ボビンの絶縁筒厚を段階的に設定した高圧トランスが開示されている。
特開平５−３１５１５９号公報

しかしながら、図５，図６に示した従来の高圧トランスでは、互いに隣り合う一方の巻線部の表層部が他方の巻装部の内層部に移り、それら双方の表層部間に高電位差が発生することになるので、互いに隣り合う両表層部間に必要十分な絶縁距離を確保しなければならない。

また、高圧巻線間に発生する電圧をより高くするためには、各巻線部の巻数を増加しなければならないので、確保するべき絶縁距離が長くなり、高圧トランスが大型化し、それを使用する電極付高圧ユニットなどの装置も大型化することになる。

なお、電極付高圧ユニットでは、高圧発生部を絶縁するべく、樹脂などでモールドされているが、そのような樹脂には微小なインピーダンスがあるため、互いに隣り合う表層部間の高電位差によって漏れ電流が生じ得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高圧巻線における互いに隣り合う両表層部間に必要となる絶縁距離を従来よりも短縮することができる高圧トランスを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、直列に分割接続された第１巻線部および第２巻線部からなる高圧巻線を、筒状のボビンの外周面を当該高圧巻線の巻軸方向において２つに均等分割してなる領域にそれぞれ巻回して構成される高圧トランスであって、前記第１巻線部は、前記巻軸方向における前記ボビンの一端側から同一回りに所定ピッチで複数層に巻回されて前記巻軸方向における前記外周面の一端側の領域に設けられ、前記第２巻線部は、前記巻軸方向における前記ボビンの他端側から前記第１巻線部とは逆回りに前記第１巻線部と同一のピッチ且つ同一の巻数で複数層に巻回されて前記巻軸方向における前記外周面の他端側の領域に設けられ、前記第１巻線部および前記第２巻線部は、両表層部の箇所で互いに電気的に接続されていることを特徴とする。

この構成では、第１巻線部および第２巻線部の両内層部間を電位差の最も大きい状態にして、互いに電気的に接続される第１巻線部および第２巻線部の両表層部間を、最も電位差の小さい状態（電位差の無いあるいはかなり低減した状態）にすることができるので、高圧巻線における互いに隣り合う両表層部間に必要となる絶縁距離を従来よりも短縮することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の高圧トランスにおいて、前記ボビンは、自己の一端に形成されたフランジの端面に複数の端子を保持し、前記第２巻線部は、当該第２巻線部の一端側が前記ボビンの他端側からそのボビンの内部に挿通されて当該第２巻線部の一端が前記複数の端子の一の端子に接続されている一方、当該第２巻線部の一端と反対の側が前記ボビンの他端側に巻回されていることを特徴とする。この構成では、第２巻線部の内層部に繋がる一端側が、ボビンを挟んだ状態で第１巻線部の内側を通ることになるので、第１巻線部に対して好適に絶縁されることになる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の高圧トランスにおいて、前記ボビンの内部にはコアが挿通されていることを特徴とする。この構成では、例えばコアに低圧巻線を巻回することにより、低圧巻線および高圧巻線間の磁気結合が、好適に小型化した状態で可能となる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の高圧トランスにおいて、前記ボビンの内部には当該ボビンの両端間を貫くスリットが形成され、前記第２巻線部の一端側は、前記ボビンの他端側からそのボビンの内部における前記スリット内に沿って前記フランジの端面側に配線されていることを特徴とする。この構成では、ボビンの内部に挿通される第２巻線部の一端側とコイルとを離隔して配置することができる。

本発明によれば、高圧巻線における互いに隣り合う両表層部間に必要となる絶縁距離を従来よりも短縮することができる。

図１は本発明による一実施形態の高圧トランスの作製手順例を示す図、図２は同高圧トランスの断面図、図３は同高圧トランスの１次巻線およびコアを示す図、図４は同高圧トランスを含む電極付高圧ユニットの構成図である。

ただし、図１において、（ａ），（ｂ），（ｃ）はボビンの側面図、下面図、上面図をそれぞれ示す。（ｄ），（ｅ）は２つに分割された外側面の一方に２次巻線が巻回されている途中のボビンの側面図、下面図をそれぞれ示す。（ｆ），（ｇ）はその一方に２次巻線が巻回され終わった状態のボビンの側面図、下面図をそれぞれ示す。（ｈ），（ｉ），（ｊ）は外側面の他方に２次巻線が巻回されている途中のボビンの側面図、下面図、上側面図をそれぞれ示す。（ｋ），（ｌ），（ｍ）はその他方に２次巻線が巻回され終わった後に１次巻線が巻回されたコアを内部に収納した状態のボビンの側面図、下面図、上側面図をそれぞれ示す。なお、図２は図１（ｍ）のＡ−Ａ線断面図である。

図１〜図３に示す本実施形態の高圧トランスは、１次側の一対の端子１，１と、２次側の一対の端子２，２および中間タップ３と、絶縁樹脂製のボビン４と、コア５と、１次巻線としての低圧巻線６と、２次巻線としての高圧巻線７とを備え、図４に示すように、樹脂Ｒによりモールドされて電極付高圧ユニットを構成している。この電極付高圧ユニットは、例えば−３．０ｋＶ以下の出力によりマイナスイオンを発生させるものである。

上記電極付高圧ユニットにおいて、コネクタＣ１に接続された一対のリード線Ｌ１，Ｌ１は、高圧トランスの一対の端子１，１側とそれぞれ接続される。一方、放電極ハウジングＨに設けられた放電針Ｈ１および対極板Ｈ２と接続されている一対のリード線Ｌ２，Ｌ２は、高圧トランスの一対の端子２，２側とそれぞれ接続される。例えば、高圧トランスは、高圧発生用の図示しないプリント基板に実装され、一対のリード線Ｌ１，Ｌ１は、そのプリント基板に接続されて、プリント基板のラインを介して高圧トランスの一対の端子１，１側とそれぞれ接続される。一対のリード線Ｌ２，Ｌ２も、同じプリント基板に接続されて、プリント基板のラインを介して高圧トランスの一対の端子２，２側とそれぞれ接続される。

図１〜図３に戻って、ボビン４は、円筒状に形成された筒状部４０と、この両端（下端および上端）にそれぞれ延設されたフランジ４１，４２と、筒状部４０の外周面４００に周設されてその外周面４００を上下２つの領域に均等に分割するフランジ４３とを一体に有する形状に形成され、ほぼ同一厚のフランジ４２，４３よりも肉厚のフランジ４１の端面（下面）４１０に上記端子１，１，２，２および中間タップ３の各一部を埋設して保持する構成になっている。

フランジ４１の端面４１０には、１次側の端子１，１と２次側の中間タップ３およびこの両側の端子２，２とが対向配置され、これら１次側および２次側間にＶ字状のリブ４１１がボビン４の軸孔４ａを横切る形で延設されている一方、中間タップ３と各端子２との間に介設されるＶ字状のスリット４１２が形成されている。また、フランジ４１の端面４１０におけるリブ４１１の両端とスリット４１２の両端との中程に、それぞれ一対の円柱状の突起４１３，４１３が突設されている。さらに、フランジ４１には、最深部が外周面４００の下側の領域に連続する切欠溝４１４が、互いに隣り合うリブ４１１の一端と一方の突起４１３との間に形成され、中間タップ３近傍の外周面に上下に伸びる溝４１５が形成されている。

筒状部４０の内周面４０１には、筒状部４０の軸に沿ってボビン４の両端間を貫く線状のスリット（溝）４０２が、他方の突起４１３側におけるリブ４１１とスリット４１２との間に形成されている。フランジ４２の端面（上面）４２０には、最深部が外周面４００の上側の領域に連続する切欠溝４２１が、スリット４０２近傍の対向位置に形成されている。

コア５は、例えば円柱形で高抵抗率のフェライトコア（Ｎｉ−Ｚｎフェライトコア）からなり、低圧巻線６が外周面に巻回された状態で、ボビン４内に収納配置される。そのコア５に巻回された低圧巻線６は、例えば絶縁被膜付き導体線からなり、両端が端子１，１にそれぞれラッピングされて半田付け固定される。

高圧巻線７は、それぞれ同一で例えば絶縁被膜付き導体線の第１巻線部および第２巻線部からなる。第１巻線部は、ボビン４の外周面４００の一端（下端）側から同一周りに所定ピッチで複数層に巻回されて外周面４００の下側の領域に設けられる。一方、第２巻線部は、ボビン４の外周面４００の他端（上端）側から第１巻線部とは逆回りにそれと同一ピッチで同じ複数層に巻回されて外周面４００の上側の領域に設けられる。そして、第１巻線部および第２巻線部は、両表層部の箇所で中間タップ３に接続されることにより互いに電気的に接続され、一のコイルを形成する。そして、一のコイルとして形成された高圧巻線７の両端は、端子２，２にそれぞれラッピングされて半田付け固定される。

次に図１を参照しながら本実施形態の高圧トランスの作製手順例について説明する。先ず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、端子１，１，２，２および中間タップ３を保持するボビン４を用意する。

この後、図１（ｄ），（ｅ）に示すように、高圧巻線７の第１巻線部の一端（巻始め）を切欠溝４１４の有る一方の端子２に接続し、その近傍の一方の突起４１３に１ターンからげた後、切欠溝４１４から外周面４００の下側の領域に引き入れ、外周面４００の下端側から、ボビン４の下面から見て反時計回りに所定ピッチで往復させながら複数層に巻回していく。続いて、巻回し終わったら、図１（ｆ），（ｇ）に示すように、第１巻線部の他端（巻終わり）側をフランジ４１の溝４１５内に沿わせて端面４１０側に引き戻し、その第１巻線部の他端を中間タップ３に接続する。

この後、図１（ｈ），（ｉ），（ｊ）に示すように、高圧巻線７の第２巻線部の一端側をフランジ４２側からスリット４０２内に沿わせて、フランジ４１の端面４１０におけるスリット４０２近傍の他方の突起４１３に１ターンからげた後、第２巻線部の一端を他方の端子２に接続する。続いて、第２巻線部の一端と反対の側を切欠溝４２１から外周面４００の上側の領域に引き入れ、外周面４００の上端側から、ボビン４の下面から見て時計回り（ボビン４の上面から見て反時計回り）に所定ピッチで往復させながら複数層に巻回していく。続いて、巻回し終わったら、図１（ｋ），（ｌ），（ｍ）に示すように、第２巻線部の他端側を、溝４１５と同じ方角に有るフランジ４３の切欠け溝（図示せず）に通し、そしてフランジ４１の溝４１５内に沿わせて端面４１０側に引き戻し、その第２巻線部の他端を中間タップ３に接続する。

また、低圧巻線６が外周面に巻回されたコア５を用意し、低圧巻線６の両端をリブ４２側からボビン４の軸孔４１ａ内に挿通して、リブ４１１の狭角側から引き出し、その低圧巻線６の両端を端子１，１にそれぞれ接続する。なお、コア５の外周面に巻回された低圧巻線６に対しては、少なくとも絶縁ワニスなどの含浸が施され、図３の例では絶縁テープＩＴがさらに巻かれている。また、高圧巻線７に対しても同様の含浸が施される。

以上のように、本実施形態によれば、高圧巻線７の第１巻線部および第２巻線部が、切欠溝４１４の有る一方の端子２、第１巻線部の一端、第１巻線部の他端、中間タップ３、第２巻線部の他端、第２巻線部の１端、他方の端子２の経路を形成することから、フランジ４１の端面４１０から見て、反時計回りに巻回された一のコイルとなるのが分かる。これにより、第１巻線部および第２巻線部の両内層部間を電位差の最も大きい状態にして、中間タップ３で互いに電気的に接続される第１巻線部および第２巻線部の両表層部間を、最も電位差の小さい状態（電位差の無いあるいはかなり低減した状態）にすることができる。例えば、第１巻線部および第２巻線部の各巻数が同一であれば、端子２，２間の電圧は、第１巻線部および第２巻線部のそれぞれに発生する電位差の２倍の電圧となり、中間タップ３で同電位となり、第１巻線部および第２巻線部間の電位差は、表層部側ほど小さく、内層部側ほど大きくなる。

本実施形態によれば、第１巻線部および第２巻線部の両内層部間を電位差の最も大きい状態にして、互いに電気的に接続される第１巻線部および第２巻線部の両表層部間を、電位差の無いあるいはかなり低減した状態にすることができるので、高圧巻線における互いに隣り合う両表層部間に必要となる絶縁距離を従来よりも短縮することができる。これにより、高圧トランスの小型化が可能となり、第１巻線部および第２巻線部の各巻数を従来よりも増やすことができる。

また、本実施形態の高圧トランスを電極付高圧ユニットに使用することにより、電極付高圧ユニットの小型化も可能となる。さらに、互いに隣り合う表層部間を、電位差の無いあるいはかなり低減した状態にすることができるので、漏れ電流の低減ないし発生防止が可能となり、高温、高湿な環境下での電極付高圧ユニットの信頼性を向上させることができる。

本発明による一実施形態の高圧トランスの作製手順例を示す図である。 同高圧トランスの断面図である。 同高圧トランスの１次巻線およびコアを示す図である。 同高圧トランスを含む電極付高圧ユニットの構成図である。 従来の高圧トランスに使用されるボビンの構成図である。 同ボビンを使用する高圧トランスの概略断面図である。 同高圧トランスを含む電極付高圧ユニットの一部を示す図である。

符号の説明

１ 端子
２ 端子
３ 中間タップ
４ ボビン
４ａ 軸孔
４０ 筒状部
４００ 外周面
４０１ 内周面
４０２ スリット
４１ フランジ
４１０ 端面
４１１ リブ
４１２ スリット
４１３ 突起
４１４ 切欠溝
４１５ 溝
４２ フランジ
４２０ 端面
４２１ 切欠溝
４３ フランジ
５ コア
６ 低圧巻線
７ 高圧巻線

Claims (4)

1. 直列に分割接続された第１巻線部および第２巻線部からなる高圧巻線を、筒状のボビンの外周面を当該高圧巻線の巻軸方向において２つに均等分割してなる領域にそれぞれ巻回して構成される高圧トランスであって、前記第１巻線部は、前記巻軸方向における前記ボビンの一端側から同一回りに所定ピッチで複数層に巻回されて前記巻軸方向における前記外周面の一端側の領域に設けられ、前記第２巻線部は、前記巻軸方向における前記ボビンの他端側から前記第１巻線部とは逆回りに前記第１巻線部と同一のピッチ且つ同一の巻数で複数層に巻回されて前記巻軸方向における前記外周面の他端側の領域に設けられ、前記第１巻線部および前記第２巻線部は、両表層部の箇所で互いに電気的に接続されていることを特徴とする高圧トランス。
2. 前記ボビンは、自己の一端に形成されたフランジの端面に複数の端子を保持し、前記第２巻線部は、当該第２巻線部の一端側が前記ボビンの他端側からそのボビンの内部に挿通されて当該第２巻線部の一端が前記複数の端子の一の端子に接続されている一方、当該第２巻線部の一端と反対の側が前記ボビンの他端側に巻回されていることを特徴とする請求項１記載の高圧トランス。
3. 前記ボビンの内部にはコアが挿通されていることを特徴とする請求項２記載の高圧トランス。
4. 前記ボビンの内部には当該ボビンの両端間を貫くスリットが形成され、前記第２巻線部の一端側は、前記ボビンの他端側からそのボビンの内部における前記スリット内に沿って前記フランジの端面側に配線されていることを特徴とする請求項３記載の高圧トランス。

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