JP4547703B2

JP4547703B2 - 高圧トランス

Info

Publication number: JP4547703B2
Application number: JP2004336552A
Authority: JP
Inventors: 浩新免; 光昭鈴木; ベーガーローベルト
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: US20080024261A1; EP1814129A1; WO2006054453A1; JP2006147885A

Description

本発明は、高圧トランス、特に液晶表示装置等の、高電圧を必要とする放電管点灯用の高圧トランスに関するものである。

従来、液晶表示装置のバックライト装置、ファクシミリ、複写機等の光源として冷陰極ランプやメタルハライドランプ等の放電灯が用いられている。これらのランプを点灯させるためには高電圧が必要で、冷陰極ランプを点灯させる場合には、高圧トランスを用いて発振回路の出力を数ｋＶに昇圧してランプを点灯させる。このような高圧トランスは、例えば、特許文献１に示すように、フランジによって巻芯部分が軸方向に同軸で直列に複数のセクションに分割されたボビンの中空孔にフェライトからなるコアを挿入し、線状の導電部材を用いて一次巻線及び二次巻線をそれぞれ巻回している。

上記巻線のコイルに流れる電流が大電流容量を必要とする場合には、線径の太い導電部材が使われる。一次巻線に大電流容量を流す必要がある場合、一次巻線に線径の太い導電部材を使用することになるが、一次巻線のコイル径が大きくなってしまい、トランスが大型化してしまうという問題がある。

このため、特許文献２に示すように、薄板導体を用いて一次巻線を構成し、大電流容量を流すことができるとともに、トランスを小型化できる放電ランプ点灯用高圧トランスが提案されている。

この特許文献２に記載の高圧トランスの分解斜視図を図１３に示す。図１３において、高圧トランスは、例えば、Ｕ型コア１００と棒状コア１００ａとを組み合わせて閉磁路にし、一次巻線１０１,１０１ａを薄板状の導体でＵ字状に形成する。そして、一次巻線１０１をボビン１０３のフランジ１０４に形成した挿入孔１０５ａ、１０５ｂに挿入し、かつ一次巻線１０１ａをボビンのフランジ１０４ａに形成した挿入孔１０５ｃ、１０５ｄに挿入する。また、二次巻線１０２、１０２ａの各々を単層整列巻きにして二段に重ねて、二次巻線の電気容量を大きなものにし、かつ隣り合う線間の絶縁性を向上させるとともに線間での電位差を小さくして隣接する線間の電位差に起因する短絡を減少させている。また、磁気回路を閉磁路としたことにより高圧トランスの小型化を達成している。
特開平８−１５３６３４号公報特開平１０−２４１９７２号公報

しかしながら、上記特許文献２の高圧トランスでは、一次巻線に大電流容量を流すことができるが、軸方向に一次巻線と二次巻線が並んで配設された構造であるため、一次巻線と二次巻線との結合が悪く、一次巻線と二次巻線の結合を高くする、いわゆる、密結合のトランスを作製する場合には、トランスとしての性能が低下してしまうという問題がある。

また、薄板状の一次巻線をフランジに形成した挿入孔に挿入後、絶縁を確保するために厚い樹脂で被覆する必要があり、製造の際の作業性が良くないという問題がある。

上記問題点に鑑みて、本発明は、二次巻線に対する一次巻線の取付位置を選択的に配置でき、組立作業性を改善すると共に、一次巻線と二次巻線との結合性を密にした高圧トランスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ボビンの巻芯部に一次巻線と二次巻線とを巻回し、前記ボビンの中空孔に磁性体からなるコアを挿入してなる高圧トランスであって、前記ボビンは、前記巻芯部の両端に複数の端子を備える端子部を有し、前記巻芯部は複数のフランジにて複数のセクションに分割され、前記二次巻線は前記複数のセクションに巻回され、前記一次巻線は薄板状の導体で樹脂中にインサート成形された構成であって、前記一次巻線が位置決め手段によって前記二次巻線を巻回した前記セクション上に選択的に配置され、前記位置決め手段が前記一次巻線と前記複数のフランジとの係合にて構成されてなることを特徴としている。

好ましい実施形態によれば、薄板状の導体が樹脂中にインサート成形されている。また、他の実施形態において、二次巻線が複数のセクションに分割され、一次巻線の幅が、二次巻線のセクション幅とほぼ等しい幅で形成されている。

また、本発明の他の構成によれば、位置決め手段は、一次巻線に形成した切欠きと、複数のフランジに設けた突起部であって、切欠き部が突起部に係合してなることを特徴としている。

さらに、一次巻線は、１ターンまたは２ターンからなり、同一形状にて形成されている。また、ボビンの端子部底面に前記基板上への位置決め用のボスを設けてなることを特徴としている。

また、他の実施形態によれば、一次巻線が装着される部位に対向する巻芯部に段差部を形成し、この段差部に巻回される二次巻線の外径を、一次巻線が装着されない部位に巻回される二次巻線の外径よりも小さくする。

本発明の高圧トランスは、一次巻線が二次巻線と同心で密着配置できるため、一次巻線と二次巻線の結合性が向上し、トランスの効率を改善することができる。

また、一次巻線が樹脂で被覆成形された薄板状の導体からなり、二次巻線との絶縁性が保持され、組立工程による作業効率を高めるとともに、一次巻線の数およびその配置を自由に選択でき、トランスのコイルの結合係数等を調整することが可能である。その結果、トランス特性の変更および部品の共通化を達成することができる。

以下、本発明の高圧トランスを図面に基づいて説明する。
図１〜図５に本発明に係る高圧トランスを示す。図１は、本発明に係る高圧トランスのボビンに一次巻線及び二次巻線を巻回した状態を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１の右側側面図、図４は、ボビンに一次巻線を組み込む状態を示す斜視図、および、図５は、コアをボビンに組み合わせる前の状態を示す高圧トランス（一次巻線を除く）の底面図である。

図１及び図２において、本発明に係る高圧トランスのボビン１は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂で形成されるもので、その両端に設けられた端子部２ａ、２ｂと、端子部間に連結された巻芯部３が一体に成形された構造を有する。
一方の端子部２ａは端子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを有し、他方の端子２ｂは端子５ｇ、５ｆ、５ｅを備えている。

巻芯部３は、図２に示すように、フランジ４ａ〜４ｅによってその軸方向に複数のセクションａ〜ｆに分割されており、図示の例では、セクションａ〜ｆの６セクションに分割されている。フランジ４ａ〜４ｅは、図１に示すように、その上部にそれぞれ突起部２０を備え、また、フランジの上面または下面にぞれぞれ1つのスリット溝２２を形成して二次巻線６の分割巻きを可能にしている。

さらに、セクションｂ〜ｆの５セクションは、そのセクション幅を等しくして、二次巻線６を巻回したときに各セクションにおける電圧がほぼ等しくなるように設計されている。

図１及び図２の例では、端子５ａ、５ｂ、５ｃ、5ｄが二次巻線用の端子となり、端子５ｅはＧＮＤ用端子となっている。また、セクションａには、コイルが巻回されていないが、このセクションａには、例えば、帰還コイルなどの三次巻線を巻回してもよい。セクションａに三次巻線を巻回した場合には、三次巻線は端子５ｆ、5ｇに引出す構造となっている。

また、図２及び図３に示すように、巻芯部３は、中央に貫通孔（中空孔）７を有し、端子部２ａ、２ｂの底面にボス９が形成されている。

図２において、二次巻線６の外側に装着される一次巻線８、８は、薄板状の導体８ａ、８ｂで構成され、図２の詳細図Ａで示すように、導体の外側を樹脂１２で被覆成形した構成となっている。
従って、一次巻線８の装着時には、二次巻線６に対する絶縁性が保たれるようになっている。この一次巻線８の各々は、断面コ字状のコイル部に端子５ｈが一体に成形されるプレス部品として製作されており、インサート成形により一次巻線８の外側に０．５ｍｍ程度の厚さで樹脂が被覆され、端子５ｈが露出する。
一次巻線８における薄板状導体の外形状は、例えば、図６に示すａ〜ｃの形状が一般的に考えられる。

本実施形態の一次巻線８は、図６ｂに示す薄板導体の断面形状を有し、二次巻線の低電圧側に２つ配置する形式である。この一次巻線８は、コイル部上面の両側に切欠き３０（図４参照）を有して、フランジの突起部２０に係合する。即ち、一次巻線８のコイル部の上部裏面側の両側縁がフランジの頂部に載置されることにより、一次巻線８と二次巻線６との間に０．５ｍｍ程度のギャップＧ（図２参照）が形成された状態となり、一次巻線８が、セクションｂ、ｃに巻回された二次巻線６ａ、６ｂの上にそれぞれ装着される。

図４には、本発明に係るボビン１の外形状が一例として示されており、このボビン1は、中央に貫通孔７を有し、両端部に形成される各端子部２ａ、２ｂの上面に一段高くした面１３を有して、図５に示すコア１１の挿入を容易にしている。また、ボビン１の底面を示す図５において、１０ｂ、１０ｃは三次巻線のリード線引き出し用の溝であり、１０ｄ、１０ｅは、二次巻線のリード引き出し用の溝であり、１０ａは、ＧＮＤ用端子５ｅに引き出すための溝である。

コア１１は、フェライトからなり、図５の実施形態では、Ｅ型コア１１の中央脚部１１ａがボビン１の貫通孔１２に挿入されるが、コア形状はＥ型コアに限定されるものではなく、例えば、ＥＩコア、Ｕ型コア等でも勿論良い。

例えば、図７に示すように、２つのＵ字状コア１１が、１つまたは２つのボビン１の両端側から挿入され、両コア１１の端部同士を接触させ、接着剤を介して互いに連結することにより、コア１１がボビン１に取り付けられる。

ボビン１は、ボビン外径寸法に合わせて５つのフランジ４ａ〜４ｅが設けられているが、これらのフランジ４ａ〜４ｅとその頂部に設けた各突起部２０が、本発明における位置決め手段を構成している。

この位置決め手段により、所望のトランス特性に応じて１ターンまたは２ターンの一次巻線８を、二次巻線の低電圧側あるいは高電圧側の選択されたセクション位置にはめ込むことができる。
そして、ボビン１は、コア１１が組み合わされた状態で、バックライトインバータ回路等のプリント基板に組み付けられて固定され、この回路基板にボビン１の端子がはんだ付けされる。

なお、ボビンの端子部底面に設けたボス９は、図８に示すプリント基板Ｐに設けた挿入孔１８に挿入することによってボビン１をプリント基板上の正しい位置に容易に取り付けることができる。

このようにして、ボビン１は、巻芯部３の複数のセクションに対応して二次巻線６ａ〜６ｅが巻回された後、図３に示すようにコア１１の中央脚部１１ａが巻芯部３の貫通孔７に挿入されてコア１１とボビン１が組み合わされ、その後、ボビン１をプリント基板の取り付ける際に一次巻線８が所定のセクション位置に装着される。

各セクションａ〜ｆの溝深さは、図２の断面図で示すように、均一であるが、一次巻線８を配置するセクション部分において、その溝深さを深くすることもできる。この場合、一次巻線が装着される部位に対向する巻芯部３に段差部１５（図９ｂ参照）を形成し、この段差部１５に巻回される二次巻線６の外径を、一次巻線８が装着されない部位に巻回される二次巻線６の外径よりも小さくする。その結果、一次巻線８の高さを全体的に下げて、一次巻線８が外側に装着されない二次巻線の高さと同一にし、ボビン外径から一次巻線８が張り出さないようにすることも可能である。

二次巻線６に対して一次巻線８の位置を決める位置決め手段は、本実施形態では、ボビン１に形成される複数のセクション間のフランジ４ａ〜４ｅとその上に設けた突起部２０としたが、他の形式を採用することも可能である。

例えば、図８に示すように、位置決め手段として、ボビン取付用基板Ｐに設けた複数個の位置決め用の孔４０を用いることもできる。

この実施形態において、一次巻線８を装着する場合、二次巻線６ａが巻回されたセクションｂに一次巻線８を装着し、端子５ｈ、５ｈを基板上の配線パターンに形成された位置決め用の孔４０に差し込むことによって、一次巻線８が二次巻線６ａの外周に装着されると共に、プリント基板上に実装される。各セクションに対応する個所に位置決め用の孔４０を形成しておけば、任意のセクションに一次巻線８を装着することができるため、トランスの特性を容易に変えることができる。また、二次巻線の上に配置される一次巻線は、所望する位置に１つ又は複数個配置することが可能である。

本発明では、一次巻線８がインサート成形により樹脂で被覆成形されているため、導電性の薄板が露出することがなく、絶縁も確保できる。また、一次巻線８は、すべて同一形状で形成することができるので、共通部品として使用可能である。

本実施形態では、一次巻線８の端子は、プリント基板Ｐの配線パターンに形成された孔４０に差し込む構造であるが、たとえば、一次巻線８の端子５ｈ部分を折り曲げてプリント基板の配線パターン上に接触させる構造としてもよい。

さらに、本発明に係る実施形態では、ボビン１が複数のセクションａ〜ｆを有する形状となっているが、図９ａ及び図９ｂに示すように、セクションを設けない場合にも可能であり、この場合、少なくとも二次巻線６の高電圧側は、斜向重ね巻き形式でコイルを形成して耐圧を維持することができ、さらに、一次巻線８を配置する位置に段差部１５を設けて巻芯部３の溝深さを変えることにより、一次巻線８の外径を小さくし、一次巻線８の外径を、一次巻線８が外側に装着されていない二次巻線６の外径と同一にして、高圧トランスをより小型化することも可能である。

また、本発明に係る実施形態において、図４に示すように、一次巻線８の上面の両側縁に切欠き３０を設けた形状としたが、これを図１０に示すように、両側縁の上辺部３１と下辺部３２を切欠いた形状でもよく、また、フランジ上の突起部２０は、頂部でなく側面側にフランジを張り出す形状でもよい。さらに、フランジの代わりに複数のピンを立設させて、このピンを一次巻線の位置決め手段として用いることも可能である。

また、本発明に係る実施形態では、セクション幅が同一の場合について説明したが、二次巻線６が巻回されるセクション幅ａ〜ｆは、異なる幅であってもよく、例えば、図１１に示すように、二次巻線６の低電圧側のセクション幅ａ、ｂに対して高電圧側のセクション幅ｃ〜ｆを、高電圧側をより多く分圧するために短くすることもあり、その場合、一次巻線８をセクション幅の形状に合わせてその形状を変えたり、あるいは一次巻線８をフランジ４ｅ〜４ｆのフランジ上に配置することができる。そして、プリント基板Ｐの端子挿入用の孔１８を位置決め手段とし、孔間隔Ｄをより短い孔間隔ｄとして、二次巻線６上に配置される一次巻線８を任意の位置に配置することができる。

このように、一次巻線８の位置決めは、一次巻線８の外形状またはボビン３のフランジ４ａ〜４ｆに突出部及び切欠き等を設けてもよく、プリント基板Ｐに複数の挿入孔４０を任意の位置に設けることも可能である。

また、一次巻線８がボビン３のフランジとほぼ同一の高さに装着できるように、例えば、図１２に示すように、セクションｃ〜ｆに対してセクションａ、ｂの幅を広くするとともに、このセクションを形成するフランジに段差部４’、４’を形成する。
これにより、各二次巻線６の巻数は同一のまま、二次巻線の低電圧側における巻線の外径を小さくすることができる。

この結果、高圧トランスの結合度を高めるために、二次巻線６の上に一次巻線８を配置しても、一次巻線８の上面をボビン３の上面に一致させることが可能となり、プリント基板上に装着される高圧トランスの高さ寸法を抑えて、トランスの小型化を維持することができる。

本発明に係る高圧トランスのボビンに一次巻線及び二次巻線を巻回した状態を示す平面図である。図１の巻芯部の断面構造を示す断面図である。図１のボビンを側面から見た右側面図である。本発明に係るボビンに一次巻線を組み込む状態を示す斜視図である。本発明に係るボビンとコアとの組合わせを示し、かつボビン底面側から見た構成図である。本発明に用いる一次巻線の断面形状(a)〜(c)を示す断面図である。図７ａは、１つのボビンにコアを連結したものを示し、図７ｂは、２つのボビンにコアを連結したものを示す概略図である。本発明の高圧トランスが取り付けられるプリント基板上の取り付け孔位置を示す概略図である。図９ａは、巻芯部の溝深さが一定で、フランジがない場合の巻線形態を示し、図９ｂは、巻芯部に段差部を形成した場合の巻線形態を示す概略断面図である。一次巻線の変形例を示す斜視図である。セクション幅が異なるボビンを用いて、一次巻線を装着した場合の高圧トランスの組立断面図である。一次巻線の高さをボビンの上面に一致させた場合の高圧トランスの組立断面図である。従来の高圧トランスの分解斜視図である。

符号の説明

１ボビン
２ａ、２ｂ端子部
３巻芯部
４ａ〜４ｅフランジ
５ａ〜５ｇ端子
７貫通孔（中空孔）
６二次巻線
８一次巻線
８ａ、８ｂ導体
９ボス
１１コア
１８挿入孔
２０突起部
３０切欠き
４０位置決め用の孔

Claims

ボビンの巻芯部に一次巻線と二次巻線とを巻回し、前記ボビンの中空孔に磁性体からな
るコアを挿入してなる高圧トランスであって、
前記ボビンは、前記巻芯部の両端に複数の端子を備える端子部を有し、前記巻芯部は複数のフランジにて複数のセクションに分割され、前記二次巻線は前記複数のセクションに巻回され、
前記一次巻線は薄板状の導体で樹脂中にインサート成形された構成であって、前記一次巻線が位置決め手段によって前記二次巻線を巻回した前記セクション上に選択的に配置され、
前記位置決め手段が前記一次巻線と前記複数のフランジとの係合にて構成されてなることを特徴とする高圧トランス。
前記一次巻線が１ターンまたは２ターンからなり、同一形状にて形成されてなることを
特徴とする請求項１に記載の高圧トランス。
前記一次巻線の幅が、前記二次巻線のセクション幅とほぼ等しい幅に形成されているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の高圧トランス。
前記位置決め手段は、前記一次巻線に形成した切欠きと、前記複数のフランジに設けた突起部であって、前記切欠きが前記突起部に係合してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高圧トランス。
前記一次巻線が前記二次巻線の低電圧側のセクション位置に装着されていることを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高圧トランス。
前記ボビンの端子部底面にプリント基板上への位置決め用のボスを設けたことを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高圧トランス。
前記一次巻線が装着される部位に対向する前記巻芯部に段差部を形成し、この段差部に
巻回される前記二次巻線の外径を、前記一次巻線が装着されない部位に巻回される前記二
次巻線の外径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の高圧トランス。