JP5052233B2 - インバータトランス - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ノートパソコン、液晶テレビ等に使用される各種表示パネルのバックライト用の冷陰極放電ランプ（ＣＣＦＬ）を放電、点灯させるＤＣ／ＡＣインバータ回路で使用されるインバータトランスに関する。

従来、１つの１次巻線に対し２つの２次巻線を電磁結合するために、第１の２次巻線と１次巻線と第２の２次巻線とを、各々の軸線が互いに平行な状態で並列するようにこの順に配置してなるタイプ（以下「２イン１横並びタイプ」と称する）のインバータトランスが知られている。

例えば、下記特許文献１には、互いに対向配置された２つのＥ型コアの中脚部に１次巻線を巻回するとともに、各Ｅ型コアの両側の各外脚部に第１および第２の２次巻線をそれぞれ巻回してなるインバータトランスが記載されている。

特開２００５−３９０５０号公報 特開２００６−２８７１７７号公報

上記特許文献１に記載されたインバータトランスでは、２つのＥ型コアによって、１次巻線と第１の２次巻線の各巻線内を通過する第１の磁路と、１次巻線と第２の２次巻線の各巻線内を通過する第２の磁路とが形成されるが、第１および第２の磁路の各一部は共に、２つのＥ型コアの中脚部内に形成されるようになっている。このように、２つの磁路を形成するコア部材を一部共用することにより、トランス全体としてのコンパクト化が図れ、基板への設置面積を低減し得るなどの利点がある。

しかしながら、このように各々の磁路を形成するコア部材を一部共用した場合には、２つの磁路を互いに分離することが難しく、２つの２次巻線同士が電磁的に結合してしまうという問題が生じる。このため、従来このタイプのインバータトランスは、２つの２次巻線からの各電圧出力を互いに逆相として１つのＵ字管や擬似Ｕ字管を点灯駆動させるために専ら用いられており、２つの直管を同相で点灯駆動させるために使用することは難しいとされていた。

２つの直管を同相で点灯駆動させるためには、２つの磁路を完全に分離するために各々の磁路を形成するコア部材を別々に構成するか、上記特許文献２に記載されているような電流平衡トランスを用いる必要があるとされているが、どちらの手法を採用しても、構成部品点数の増加による大型化や、これにより基板への設置面積が増大するなどの問題が生じてしまう。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、２つの直管を同相で点灯駆動させることが可能であり、かつ基板への設置面積が小さいコンパクトな構成を有する２イン１横並びタイプのインバータトランスを提供することを目的とする。

本発明に係るインバータトランスは、第１の２次巻線と１次巻線と第２の２次巻線とが、各々の軸線が互いに平行な状態で並列するようにこの順に配置され、前記１次巻線および前記第１の２次巻線の各巻線内を通過する第１の磁路と、前記１次巻線および前記第２の２次巻線の各巻線内を通過する第２の磁路とを形成するための磁性体コア部が配されてなるインバータトランスであって、
前記磁性体コア部は、前記１次巻線内を挿通するように該１次巻線の軸線上に配置された第１コア部と、前記第１の２次巻線内を挿通するように該第１の２次巻線の軸線上に配置された第２コア部と、前記第２の２次巻線内を挿通するように該第２の２次巻線の軸線上に配置された第３コア部と、前記第１、第２および第３コア部の一端側の端部同士を連結する一端側連結コア部と、前記第１、第２および第３コア部の他端側の端部同士を連結する他端側連結コア部と、を備えてなり、
前記一端側連結コア部および前記他端側連結コア部の少なくとも一方は、２つのコア部材からなり、
該２つのコア部材は、各々の一方の端部が、前記１次巻線の軸線を挟んで０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの間隔をおいて互いに対向するように、かつ前記第１コア部の一方の端部に共に一面全部を直接接触させるように配置されていることを特徴とする。

前記磁性体コア部は、前記各軸線に垂直な断面の比較において、前記第１コア部の断面積が、前記第２および第３コア部の各断面積よりも大となるように構成されていることが好ましい。

また、前記磁性体コア部は、前記２つのコア部材を構成する２つのＩ型コアと、１つのＥ型コアとからなるものとすることが好ましい。

本発明のインバータトランスにおいては、第１コア部と第２コア部と一端側連結コア部の一部と他端側連結コア部の一部とにより第１の磁路が形成され、第１コア部と第３コア部と一端側連結コア部の他の一部と他端側連結コア部の他の一部とにより第２の磁路が形成される。

第１および第２の磁路の各一部は共に第１コア部内に形成されるようになっているが、一端側コア部および他端側連結コア部の少なくとも一方が２つのコア部材からなり、該２つのコア部材は、各々の一方の端部が、第１コア部の軸線を挟んで所定の間隔を置いて互いに対向するように、かつ第１コア部の一方の端部に共に接触するように配置されていることにより、第１および第２の２次巻線が電磁的に互いに結合することを防止し、第１および第２の磁路を良好に分離することができる。したがって、第１および第２の２次巻線にそれぞれ接続された２つの直管を、同相で点灯駆動させることが可能となる。

また、第１および第２の磁路を形成するコア部材を完全に分離して設けるのではなく、第１コア部を共用していることにより、磁性体コア部を小さく構成することができるので、インバータトランス全体としても基板への設置面積が小さいコンパクトな構成とすることが可能となる。

以下、本発明に係るインバータトランスの実施形態について、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るインバータトランスの平面図であり、図２はその正面図、図３はその斜視図（巻線が未装着な状態を示す）である。また、図４は磁性体コア部の平面図であり、図５はその断面図（図４のＡ−Ａ線に沿った断面図）である。

本実施形態のインバータトランスは、例えば、ノートパソコン、液晶テレビ等に使用される各種表示パネルのバックライト用の冷陰極放電ランプ（ＣＣＦＬ）を放電、点灯させるＤＣ／ＡＣインバータ回路で使用されるものであり、図１に示すように、１次巻線１と、該１次巻線１とそれぞれ電磁結合される第１の２次巻線２および第２の２次巻線３と、フェライトやパーマロイ、センダスト等の磁性材料からなる磁性体コア部４と、１次巻線１が巻回保持される１次側ボビン端子台５と、第１の２次巻線２が巻回保持される第１の２次側ボビン端子台６と、第２の２次巻線３が巻回保持される第２の２次側ボビン端子台７と、を備えてなる。なお、図１においては、１次巻線１、第１の２次巻線２および第２の２次巻線３の図示を一部省略している。

また、このインバータトランスは、第１の２次巻線２、１次巻線１および第２の２次巻線３が、各々の軸線Ｃ_２，Ｃ_１，Ｃ_３を互いに平行な状態で並列させた状態で、図中左側からこの順に配置されてなる２イン１横並びタイプのものであり、磁性体コア部４は、１次巻線１および第１の２次巻線２の各巻線内を通過する第１の磁路Ｍ_１と、１次巻線１および第２の２次巻線３の各巻線内を通過する第２の磁路Ｍ_２とを形成するように構成されている（磁性体コア部４の詳細は後述する）。

上記１次側ボビン端子台５は、両端部にエンド鍔５１Ａ，５１Ｂを有する中空の１次側巻回部５２と、該１次側巻回部５２と一体に形成された１次側端子保持部５３と、該１次側端子保持部５３に保持された１次側端子５４Ａ，５４Ｂとを備えてなる。また、上記１次巻線１は上記１次側巻回部５２に巻回され、その両端部は上記１次側端子５４Ａ，５４Ｂにそれぞれ接続されるように構成されている。

上記第１の２次側ボビン端子台６は、両端部にエンド鍔６１Ａ，６１Ｂを有する中空の２次側巻回部６２と、該２次側巻回部６２と一体に形成された２次側端子保持部６３と、該２次側端子保持部６３に保持された２次側端子６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃとを備えてなる。上記２次側巻回部６２は、上記エンド鍔６１Ａ，６１Ｂと、複数（本実施形態では６枚）の仕切り鍔６６Ａ〜６６Ｆによって複数（本実施形態では７つ）の巻回セクションに区分されており、各巻回セクションに上記第１の２次巻線２が巻回されるようになっている。また、上記仕切り鍔６６Ａ〜６６Ｆには、上記第１の２次巻線２を、隣接する巻回セクションに渡すための切欠部６７（一部番号省略）が形成されており、上記２次側巻回部６２に巻回された第１の２次巻線２の両端部は、上記２次側端子６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃのうちのいずれか２つにそれぞれ接続されるように構成されている。

上記第２の２次側ボビン端子台７は、上記第１の２次側ボビン端子台６と同様に、両端部にエンド鍔７１Ａ，７１Ｂを有する中空の２次側巻回部７２と、該２次側巻回部７２と一体に形成された２次側端子保持部７３と、該２次側端子保持部７３に保持された２次側端子７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃとを備えてなる。上記２次側巻回部７２は、上記エンド鍔７１Ａ，７１Ｂと、複数（本実施形態では６枚）の仕切り鍔７６Ａ〜７６Ｆによって複数（本実施形態では７つ）の巻回セクションに区分されており、各巻回セクションに上記第２の２次巻線３が巻回されるようになっている。また、上記仕切り鍔７６Ａ〜７６Ｆには、上記第２の２次巻線３を、隣接する巻回セクションに渡すための切欠部７７（一部番号省略）が形成されており、上記２次側巻回部７２に巻回された第２の２次巻線３の両端部は、上記２次側端子７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃのうちのいずれか２つにそれぞれ接続されるように構成されている。

また、第２の２次側ボビン端子台７には、位置合わせ用の凹部７８が上面および下面の各辺縁部に４個ずつ形成されている（図３に示すように上面と下面との位置は互いに少しずれている）。同様に、１次側ボビン端子台５および第１の２次側ボビン端子台６にも、位置合わせ用の凹部５８および６８が各々の上面および下面に４個ずつ形成されている。これらの凹部５８，６８，７８は、各ボビン端子台５〜７を互いに組み合わせるときの位置合わせの指標となるように形成されている。

また、図４に示すように上記磁性体コア部４は、２つのＩ型コア４１，４２と、１つのＥ型コア４３とから構成されている。
上記Ｅ型コア４３は、上記１次巻線１内を挿通するように該１次巻線の軸線Ｃ_１上に配置される第１コア部４４（中脚部）と、上記第１の２次巻線２内を挿通するように該第１の２次巻線２の軸線Ｃ_２上に配置される第２コア部４５（第１外脚部）と、上記第２の２次巻線３内を挿通するように該第２の２次巻線３の軸線Ｃ_３上に配置された第３コア部４６（第２外脚部）と、これら第１、第２および第３コア部４４，４５，４６の一端側（図中下側）の端部同士を連結する一端側連結コア部４７（基部）とが一体に形成されてなる。

また、このＥ型コア４３は、図４に示すＡ−Ａ線に沿った各断面（図１における各軸線Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に垂直な面内の各断面）の比較において、図５に示すように、第１コア部４４の断面積が第２コア部４５および第３コア部４６の各断面積よりも大（本実施形態では略２倍）となるように構成されている。

一方、上記２つのＩ型コア４１，４２は、図４に示すように、上記第１、第２および第３コア部の他端側（図４での上側）の端部同士を連結する他端側連結コア部４８を構成するものであり、各々の一方の端部４１ａ，４２ａが、１次巻線１の軸線Ｃ_１（図１参照）を挟んで所定の間隔（例えば、０．５〜１．５ｍｍ）を置いて互いに対向するように、また、各々の一方の端部４１ａ，４２ａが、第１コア部４４の一方の端部（図中上側の端部）に共に接触するように（本実施形態では、第１コア部４４に対する各々の接触面積が相等しくなるように）、かつ各々の他方の端部４１ｂ，４２ｂが、第２および第３コア部４５，４６の各一方の端部（図中上側の端部）にそれぞれ接触するように配置されている。

本実施形態のインバータトランスによれば、上述のように、他端側連結コア部４８を構成する２つのＩ型コア４１，４２の各々の一方の端部４１ａ，４２ａが、１次巻線１の軸線Ｃ_１を挟んで所定の間隔を置いて互いに対向するように、かつ各々の一方の端部４１ａ，４２ａが、第１コア部４４の一方の端部に共に接触するように構成されていることにより、第１および第２の２次巻線２，３が電磁的に結合することを防止し、第１および第２の磁路Ｍ_１，Ｍ_２を良好に分離することが可能となる。このため、第１および第２の２次巻線２，３にそれぞれ直管を接続し、これら２つの直管を同相で点灯駆動させることが可能となる。

また、磁性体コア部４が、２つのＩ型コア４１，４２と１つのＥ型コア４３とからなり、かつＥ型コア４３の第１コア部４４が、第１および第２の磁路Ｍ_１，Ｍ_２を形成するコア部材として共用されるように構成されていることにより、磁性体コア部４を全体的に小さく構成することができるので、インバータトランス全体としても基板への設置面積が小さいコンパクトな構成とすることが可能となる。

さらに、第１コア部４４の断面積が第２コア部４５および第３コア部４６の各断面積よりも大（略２倍）となるように構成されていることにより、第１および第２の２次巻線２，３で発生した各磁束が制限されることなく第１コア部４４を通過することが可能となる。

以下、上述した実施形態に係るインバータトランスの作用効果を他の形態のものと比較検証した結果について説明する。下記表１、表２は、その比較検証結果を示すものである。

この表１、表２において、実施例は、上記実施形態に係るインバータトランスと同様の構成のものであり、比較例は、上記実施形態に係るインバータトランスにおける他端側連結コア部が、１つのＩ型コアにより形成されてなる構成のものである。

また、表１中のＮｓ１´は、第２の２次巻線を短絡した状態で、インバータトランスを駆動した場合（駆動周波数は１ＫＨｚ）の第１の２次巻線におけるリーケージインダクタンス値を示しており、Ｋは、そのときの第１の２次巻線と第２の２次巻線との結合係数値を示している。

同様に、表２中のＮｓ２´は、第１の２次巻線を短絡した状態で、インバータトランスを駆動した場合（駆動周波数は１ＫＨｚ）の第２の２次巻線におけるリーケージインダクタンス値を示しており、Ｋは、そのときの第１の２次巻線と第２の２次巻線との結合係数値を示している。

上記表１、表２に示すように、比較例のものでは、第１の２次巻線と第２の２次巻線との結合係数値が０．０２６であるのに対し、実施例のものでは、０．０００となっている。したがって、実施例のものによれば、２つの磁路を略完全に分離することが可能である。

以上、本発明に係るインバータトランスの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々の態様のものを構成することができる。

例えば、上記実施形態では、磁性体コア部４が、２つのＩ型コア４１，４２と、１つのＥ型コア４３とから構成されているが、この磁性体コア部４を、上記第１コア部４４と上記一端側連結コア部４７とが一体形成されたようなＴ型コア（図示略）と、上記Ｉ型コア４１と上記第２コア部４５とが一体形成されたような第１のＬ型コア（図示略）と、上記Ｉ型コア４２と上記第３コア部４６とが一体形成されたような第２のＬ型コア（図示略）とにより構成することも可能である。

また、上記一端側連結コア部４７を、Ｉ型コア４１，４２と同様に、２つのコア部材からなるように構成することも可能である。

一実施形態に係るインバータトランスの平面図 図１に示すインバータトランスの正面図 図１、２に示すインバータトランスの斜視図（巻線未装着） 図１〜３に示す磁性体コア部の平面図 図４に示す磁性体コア部のＡ−Ａ線断面図

符号の説明

１ １次巻線
２ 第１の２次巻線
３ 第２の２次巻線
４ 磁性体コア部
５ １次側ボビン端子台
６ 第１の２次側ボビン端子台
７ 第２の２次側ボビン端子台
４１，４２ Ｉ型コア
４１ａ，４２ａ （Ｉ型コアの）一方の端部
４１ｂ，４２ｂ （Ｉ型コアの）他方の端部
４３ Ｅ型コア
４４ 第１コア部
４５ 第２コア部
４６ 第３コア部
４７ 一端側連結コア部
４８ 他端側連結コア部
５１Ａ，５１Ｂ，６１Ａ，６１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ エンド鍔
５２ １次側巻回部
５３ １次側端子保持部
５４Ａ，５４Ｂ １次側端子
６２，７２ ２次側巻回部
６３，７３ ２次側端子保持部
６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ ２次側端子
６６Ａ〜６６Ｆ，７６Ａ〜７６Ｆ 仕切り鍔
６７，７７ 切欠部
Ｍ_１ 第１の磁路
Ｍ_２ 第２の磁路
Ｃ_１〜Ｃ_３ 軸線

Claims (3)

1. 第１の２次巻線と１次巻線と第２の２次巻線とが、各々の軸線が互いに平行な状態で並列するようにこの順に配置され、前記１次巻線および前記第１の２次巻線の各巻線内を通過する第１の磁路と、前記１次巻線および前記第２の２次巻線の各巻線内を通過する第２の磁路とを形成するための磁性体コア部が配されてなるインバータトランスであって、
   前記磁性体コア部は、前記１次巻線内を挿通するように該１次巻線の軸線上に配置された第１コア部と、前記第１の２次巻線内を挿通するように該第１の２次巻線の軸線上に配置された第２コア部と、前記第２の２次巻線内を挿通するように該第２の２次巻線の軸線上に配置された第３コア部と、前記第１、第２および第３コア部の一端側の端部同士を連結する一端側連結コア部と、前記第１、第２および第３コア部の他端側の端部同士を連結する他端側連結コア部と、を備えてなり、
   前記一端側連結コア部および前記他端側連結コア部の少なくとも一方は、２つのコア部材からなり、
   該２つのコア部材は、各々の一方の端部が、前記１次巻線の軸線を挟んで０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの間隔をおいて互いに対向するように、かつ前記第１コア部の一方の端部に共に一面全部を直接接触させるように配置されている、ことを特徴とするインバータトランス。
2. 前記磁性体コア部は、前記各軸線に垂直な断面の比較において、前記第１コア部の断面積が、前記第２および第３コア部の各断面積よりも大となるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載のインバータトランス。
3. 前記磁性体コア部は、前記２つのコア部材を構成する２つのＩ型コアと、１つのＥ型コアとからなる、ことを特徴とする請求項１または２記載のインバータトランス。

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