JPH0670929B2

JPH0670929B2 - 磁気漏れ変圧器

Info

Publication number: JPH0670929B2
Application number: JP1307331A
Authority: JP
Inventors: 文彦佐藤; 重貞鈴木
Original assignee: 東京電気株式会社
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH03166708A; US5053738A; KR910010547A; KR930000415B1; EP0430145A1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、例えば放電灯用電子安定器などに使用される
磁気漏れ変圧器に関する。

［従来の技術］例えば放電灯用の変圧器として非磁気漏れ形の変圧器を
用いる場合、放電灯用点灯装置には、放電灯を点灯起動
させる起動高電圧供給用として使用される上記変圧器の
他に、チョークコイルを用いる必要がある。このチョー
クコイルは、放電灯の点灯時の放電電流を制限するため
の限流インダクタンスとして使用される。

しかし、このような放電灯点灯装置では変圧器とチョー
クコイルとを別々に必要とするので、回路構成が複雑に
なるという問題がある。

その点、磁気漏れ変圧器を用いる場合には以上のような
問題がない。そのため、放電灯用の磁気漏れ変圧器は、
放電灯を点灯始動させるのに必要な始動高電圧を供給す
る機能のほかに、放電灯の点灯時の放電電流を制限する
ための漏れインダクタンスを得る機能を持っている。

そのような従来の磁気漏れ変圧器は第５図および第６図
に示されるように構成されている。つまり、第５図中31
は鉄心構体で、これは一対のフェライト製鉄心32,33を
組合わせて形成されている。一次側の鉄心32は、第６図
に示すように中央脚32aの両側にこれと同じ長さの側脚3
2bを平行に設けてＥ形に形成されている。同様に二次側
の鉄心33も、中央脚33aと側脚33bとを有してＥ形に形成
されているが、その中央脚33aの長さは側脚33bの長さよ
りも少し短くなっている。そして、これら一対の鉄心3
2,33は互いの側脚32b,33bの先端同志を突き合わせて鉄
心構体31を形成している。したがって、中央脚32a,33a
間には、中央脚33aと側脚33bの長さの差に応じた磁気漏
れ用の空隙Ｇが形成されるようになっている。また、一
次側の鉄心32には巻き枠34に一次側線35を巻いた巻線構
体36が、中央脚32aに嵌合して取付けられているととも
に、二次側の鉄心33には巻き枠37に二次巻線38を巻いた
巻線構体39が、中央脚33aに嵌合して取付けられてい
る。なお、第５図中34a,37aは夫々巻き枠34,37に一体形
成された取付け部で、これを介して図示しない基板など
に取付けられるようになっている。

この磁気漏れ変圧器は、一次巻線35により発生される励
磁磁束を中央脚32a,33aを介して二次巻線38に貫通させ
ることにより、二次巻線38への磁気エネルギーの伝達を
行う。また、中央脚32a,33a間の空隙Ｇでの磁気抵抗に
よって、放電灯の点灯時における放電電流制限用の漏れ
インダクタンスを得ている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、磁気漏れ変圧器における一次巻線35から二次
巻線38へ伝達される磁気エネルギーの伝達効率は、一次
巻線35により発生される励磁磁束の二次巻線38への鎖交
数で決定される。そのため、磁気回路での磁気抵抗が少
なく鉄心構体の透磁率が高い方が、磁気エネルギーの伝
達効率は高くなり、そして、この効率が高くなるほど小
形化を促進できる。

しかし、上記従来の磁気漏れ変圧器の構成では、鉄心3
2,33の中央脚32a,33a間に、負荷の特性、つまり放電灯
の点灯時における放電電流制限用の漏れインダクタンス
を得るための空隙Ｇを設けることは必要不可欠である。
しかも、中央脚32a,33a間の空隙Ｇは、インバータ動作
での直流偏磁による磁気飽和を防止するためにも必要と
される。そのための空隙の大きさは小さいものでよい
が、それに比較して漏れインダクタンスを得るための空
隙Ｇは大きく必要とする。

このように限流用の漏れインダクタンスを得るための大
きな空隙Ｇは、一次巻線35で発生する励磁磁束を二次巻
線38に伝達する際の大きな磁気抵抗となり、鉄心構体31
の透磁率を低下させる。そのため、一次巻線35から二次
巻線38への磁気エネルギーの伝達効率が低下する。

したがって、各巻線35,38の巻数は、以上の磁気エネル
ギー伝達の効率低下を補って、所望の放電灯始動電圧を
発生させるために、より多く必要とし、巻線35、38の厚
みが大きかった。そのため、従来の磁気漏れ変圧器は、
厚みが大きく、かつ、重いという問題があった。

また、以上のように磁気エネルギーの伝達経路中に在る
空隙Ｇが大きく、したがって磁気抵抗が大きいので、励
磁電流が大きくなり、磁気漏れ変圧器への入力も大きく
必要であるという問題もあった。

本発明の目的は、軽量化と薄形化とを図ることができる
とともに、入力も小さくできる磁気漏れ変圧器を得るこ
とにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明の磁気漏れ変圧器
は、中央脚の両側にこれに直角な連結部を介して夫々側
脚を一体に設けるとともに、上記中央脚および側脚間に
位置してこれらと平行な漏れ脚を上記連結部に一体に設
けてなる一対の鉄心同志を、少なくとも上記側脚の先端
同志を突き当てて組合わされた鉄心構体と、上記中央脚
とその両側の漏れ脚との間に形成された内側通路を通っ
て上記鉄心構体に取付けられた第１の巻線構体と、上記
側脚と漏れ脚との間に形成された外側通路を通って上記
鉄心構体に取付けられて、上記第１の巻線構体を内側に
収納する第２の巻線構体とから構成したものである。

また、磁気漏れ特性を任意に得るために、上記鉄心構体
をなした一対の鉄心の中央脚の先端間、および漏れ脚の
先端間のうち、少なくとも上記漏れ脚の先端間に空隙を
設けるとよい。

また、磁気漏れ変圧器としての動作の安定性をより高め
るために、上記第１の巻線構体が一次巻線を有するとと
もに、上記第２の巻線構体が二次巻線を有し、上記鉄心
構体をなした一対の鉄心の中央脚の先端間、および漏れ
脚の先端間の夫々に空隙を設け、上記中央脚先端間の空
隙の大きさを、上記漏れ脚先端間の空隙よりも小さくす
るとよい。

［作用］請求項１の磁気漏れ変圧器において、第１、第２の巻線
構体のうちの一方の巻線構体の巻線を励磁することによ
り発生される励磁磁束は、中央脚から一方の鉄心の連結
部全体を通って、側脚を経由した後に、他方の鉄心の連
結部全体を通って上記中央脚に還流する。このように励
磁磁束が流れる第１の磁気回路において、中央脚は磁束
の発生部であるから、磁気抵抗には殆ど関係がないとと
もに、この第１磁気回路での磁気抵抗は側脚同志の突き
当て部のみであるが、この部分には空隙がないので磁気
抵抗は極めて小さい。そして、上記第１の磁気回路によ
って他方の巻線構体の巻線が漏れインダクタンス用の第
２の磁気回路を鉄心構体に形成する。この磁気回路は、
漏れ脚と側脚、および連結部における上記漏れ脚と側脚
との間を繋いだ部分で形成される。そして、この第２磁
気回路での磁束の流れ方向は上記第１の磁気回路をなす
励磁磁束の流れとは逆であるとともに、その磁路長は上
記第１の磁気回路の磁路長よりも短い。また、各巻線構
体を鉄心構体に形成した内外の通路を通して取付けるか
ら、各巻線構体を変圧器全体の厚み方向に対して直角な
方向に沿って横並びに配置できる。

請求項２の磁気漏れ変圧器では、鉄心構体をなした一対
の鉄心の少なくとも漏れ脚の先端間に空隙を設けたか
ら、この空隙の大きさによって、漏れ特性を調整でき
る。

請求項３の磁気漏れ変圧器では、第１の巻線構体が一次
巻線を有するとともに、上記第２の巻線構体が二次巻線
を有し、鉄心構体をなした一対の鉄心の中央脚の先端
間、および漏れ脚の先端間の夫々に空隙を設け、上記中
央脚先端間の空隙の大きさを上記漏れ脚先端間の空隙よ
りも小さくしたから、一次巻線から二次巻線への磁気エ
ネルギーの伝達効率をよくできるとともに、漏れ脚の磁
気飽和を防止して、必要な漏れインダクタンスを得るこ
とができる。したがって、一次巻線と二次巻線に求めら
れる機能を如何なく発揮させることができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図から第４図を参照して
説明する。

第４図に示す放電灯点灯装置１は、商用交流電源２に接
続された直流電源回路３と、この回路２の出力端に接続
されたインバータ回路４とを有している。そして、イン
バータ回路４が備える磁気漏れ変圧器５の二次巻線には
けい光ランプなどの放電灯６が接続されている。

図示のインバータ回路４は、例えばスイッチングトラン
ジスタ７のオン・オフに伴って、このトランジスタ７の
エミッタに接続されたコンデンサ８と上記変圧器５の一
次巻線９とがなす共振回路を共振動作させることによ
り、上記変圧器５の二次巻線10から放電灯６の動作電圧
を放出させるものである。なお、第４図中11は上記トラ
ンジスタ７のエミッタ・コレクタ間に並列接続されたト
ランジスタ保護用のダイオードである。

次に、上記磁気漏れ変圧器５の構成を第１図から第３図
により詳しく説明する。この変圧器５は、第１図および
第２図に示すように鉄心構体12と、これに取付けられる
第１および第２の巻線構体13,14とから形成されてい
る。

鉄心構体12は同一構造をなす一対のフェライト製鉄心1
5,16を後述のように組立て連結して形成されている。こ
れらの鉄心15,16は、第３図に示すように中央脚17の両
側にこれに直角に連なる連結部18を介して夫々側脚19を
一体に設けるとともに、これら中央脚17と側脚19との間
に位置して連結部18に漏れ脚20を一体に設けて形成され
ている。

中央脚17と、側脚19と漏れ脚20とは互いに平行に設けら
れている。また、漏れ脚20は中央脚17および側脚19より
も幅が狭く形成されている。しかも、側脚19の長さは最
も長く、次ぎに中央脚17が長く、漏れ脚20は最も短くし
てある。

これら一対の略Ｅ字状をなす鉄心15,16は、その側脚19
の先端面同志を突き合わせて連結されることによって、
第３図に示す鉄心構体12を形成している。この鉄心構体
12は、中央脚17と漏れ脚20との間に形成された内側通路
21を有しているとともに、側脚19と漏れ脚20との間に形
成された外側通路22を有している。

そして、上記各脚17,19,20の長さの差によって、一対の
鉄心15,16の中央脚17の先端間に磁気飽和防止用の空隙G
1が形成されているとともに、漏れ脚20の先端面間に漏
れインダクタンス生成用の空隙G2が形成されている。こ
れら空隙G1,G2の関係は、G1＜G2となっている。

上記鉄心構体12にはその内側通路21を貫通して上記第１
の巻線構体13が取付けられている。この構体13は、外週
側が開放された巻き枠23に上記一次巻線９を巻き付けて
形成されている。巻き枠23は、第１図に示すように中央
脚17とこの脚17から漏れ脚20に至る連結部18の一部分に
沿う壁面を有して断面コ字状をなしたものである。

さらに上記鉄心構体12には、その外側通路22を貫通して
上記第２の巻線構体14が取付けられている。この構体14
は外周側が開放された巻き枠24に上記二次巻線10を巻き
付けて形成されている。巻き枠24は、第１図に示すよう
に漏れ脚20とこの脚20から側脚19に至る連結部18の一部
分に沿う壁面を有して断面コ字状をなしたものである。
この第２の巻線構体14は第１の巻線構体13を内側に収納
して設けられている。

以上の構成の磁気の漏れ変圧器５において、上記共振回
路が共振動作をするたびに一次巻線９に励磁電流が流さ
れる。そうすると、一次巻線９によって発生される励磁
磁束は、中央脚17から一方の鉄心15の連結部18を通っ
て、側脚19を経由した後に、他方の鉄心16の連結部18を
通って上記中央脚17に還流する。この場合の励磁磁束の
流れ（第１の磁気回路）は第１図中実線の矢印で示され
る。

この第１の磁気回路において、一対の鉄心15、16の各中
央脚17は磁束の発生部であるから、磁気抵抗には殆ど関
係がない。そして、この第１磁気回路での磁気抵抗は、
実質的に側脚19同志の突き当て部のみである。しかし、
この突き当て部分には空隙がないので、第１磁気回路で
の磁気抵抗は極めて小さく、一次巻線９の励磁により発
生された磁気エネルギーの略100％近くを、二次巻線10
に供給できる。

すなわち、以上のようにして一次巻線９から二次巻線10
に対して磁気エネルギーを極めて効率良く伝達できる。

上記第１磁気回路に基づいて二次巻線10により漏れイン
ダクタンス生成用の第２の磁気回路が鉄心構体12に形成
される。この磁気回路は第１図中点線の矢印で示すよう
に側脚19と漏れ脚20、および連結部18における側脚19と
漏れ脚20との間を繋いだ部分で形成される。

この第２磁気回路での磁気の流れ方向は上記第１の磁気
回路をなす励磁磁束の流れとは逆である。そして、第２
磁気回路中の空隙G2での磁気漏れにより、所望とする限
流用の漏れインダクタンスを得て、二次巻線10が放電灯
６に対して放出する動作電流を制限できる。

そして、上記第２磁気回路中の空隙G2は、一次巻線９か
ら二次巻線10に至る第１磁気回路中に位置されないか
ら、この空隙G2が第１磁気回路での磁気抵抗を大きくす
ることは全くなく、換言すれば、空隙G2は一次巻線９か
ら二次巻線10への磁気エネルギーの伝達効率を影響する
ことがない。

さらに、上記第２磁気回路は既述のように側脚19と漏れ
脚20、および連結部18における側脚19と漏れ脚20との間
を繋いだ部分で形成されているから、その磁路長は上記
第１の磁気回路の磁路長よりも短い。そのため、漏れイ
ンダクタンスを生成するアンペアターンを大きく確保で
きるので、効率良く漏れインダクタンスを生成できる。

したがって、以上のような構成の磁気漏れ変圧器５にお
いては、従来と同じ出力を得るために必要とする一次巻
線９および二次巻線10の巻線を少なくでき、これらの厚
みを小さくできるから、それに伴って薄形化と軽量化を
実現できる。

ちなみに、この実施例の磁気漏れ変圧器５を使用して、
40W2灯用のけい光ランプを点灯した例では、第５図およ
び第６図に示した従来例のものと比較して、二次巻線10
の巻き数を60％程度に少なくできるとともに、全体の重
量を80％程度に軽くできることが実証された。

また、上記構成の磁気漏れ変圧器５は、以上のように漏
れ脚20間に形成された空隙G2が、一次巻線９から二次巻
線10への磁気エネルギーの伝達効率に影響することがな
い構成であるから、中央脚17間の空隙G1と上記空隙G2と
を、各巻線9,10の動作に応じて夫々自由に設定できる。

すなわち、空隙G1は、磁気飽和を防止しつつ一次巻線９
の励磁電流が小さくなるように狭く設定できるととも
に、空隙G2は放電灯６などの負荷インピーダンスの大き
さに応じて、例えば40W1灯用の器具や、40W2灯用の器具
では上記空隙G1よりも大きく空隙G2を設定して、要求さ
れる特性を満足することができる。

さらに、上記構成の磁気漏れ変圧器５は、その一次巻線
９と二次巻線10とを鉄心構体12の内側通路21と外側通路
22とに夫々通して、上記変圧器５の厚み方向とは直交す
る方向に沿って水平状に横並びに設けられているため、
各巻線9,10を夫々薄くできる。したがって、磁気漏れ変
圧器５の厚みＨが小さくなって、全体を薄く形成でき
る。

そのため、このような磁気漏れ変圧器５を備えた第４図
の放電灯点灯装置全体を薄くすることでき、近年の照明
器具の薄形化の要請に応じることができる。

そして、この薄形化は以下の巻線構造を採用する場合に
は、より一層促進される。この巻線構造は、各巻線9,10
の巻き枠23,24内での一層あたりの巻き回数を少なくす
ることによって、層間絶縁紙を用いることなく各巻線9,
10を夫々巻いたものである。なお、このような巻線構造
は、数本の素線を撚り合わせた撚り線からなる巻線を使
用して実施され、一層あたりの電圧は、撚り線からなる
各巻線9,10に被覆されたポリウレタン製の絶縁被覆が十
分絶えられるような電圧に設定されるものである。

このようにして層間絶縁紙を省略することにより、巻き
枠23,24での巻線占積率を向上できるとともに、巻線構
体13,14内で発生する熱の放出度が高まるから、巻線構
体13,14を薄くできる。したがって、このような巻線構
体13,14が貫通する内外一対の通路21,22の高さを小さく
できるので、結果的に磁気漏れ変圧器５全体の厚みが小
さくなり、より薄くできる。

本発明は上記一実施例には制約されない。例えば鉄心1
5,16を鉄板と銅板とをラミネートしてなる鉄心製とする
場合には、中央脚17の先端間には磁気飽和防止用の空隙
G1を形成する必要はなく、互いの中央脚17の先端同志を
突き合わせてもよい。また、本発明は放電灯用の磁気漏
れ変圧器にだけに適用を制限されるものである。

［発明の効果］本発明は以上の通り構成されているので、次ぎに記載す
る効果がある。

請求項１の磁気漏れ変圧器においては、第１、第２の巻
線構体のうちの一方の励磁により発生されて他方の巻線
構体に磁気エネルギーを伝達する磁気回路に対する磁気
抵抗を、相互間に空隙がない側脚同志の突き当て部での
極めて小さい磁気抵抗とすることができる構成であるか
ら、磁気エネルギーの伝達効率が極めてよいとともに、
上記磁気回路によって漏れ脚と側脚、および連結部にお
ける上記漏れ脚と側脚との間を繋いだ部分で、上記磁気
回路の磁路長よりも短い磁路長の漏れインダクタンス生
成用の磁気回路を形成して、効率よく漏れインダクタン
スを生成できるので、巻線の巻き数を少なくできるとと
もに、上記各巻線構体が横並びに配置されることによ
り、変圧器全体の薄形化と軽量化とを実現できる。

請求項２の磁気漏れ変圧器では、鉄心構体をなした一対
の鉄心の中央脚の先端間、および漏れ脚の先端間のう
ち、少なくとも上記漏れ脚の先端間に空隙を設けた構成
により、この空隙の大きさで磁気漏れ特性を調整でき、
所望とする特性の磁気漏れ変圧器を形成できる。

請求項３の磁気漏れ変圧器では、第１の巻線構体が一次
巻線を有するとともに、上記第２の巻線構体が二次巻線
を有し、鉄心構体をなした一対の鉄心の中央脚の先端
間、および漏れ脚の先端間の夫々に空隙を設け、上記中
央脚先端間の空隙の大きさを、上記漏れ脚先端間の空隙
よりも小さくした構成により、一次巻線から二次巻線へ
の磁気エネルギーの伝達効率をよくできるとともに、漏
れ脚の磁気飽和を防止して、必要な漏れインダクタンス
を得ることができ、したがって、一次巻線と二次巻線に
求められる機能を如何なく発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は
一部を断面して示す全体の正面図、第２図は全体の斜視
図、第３図は鉄心構体の斜視図、第４図は放電灯点灯装
置を示す回路図である。第５図および第６図は従来例を示し、第５図は全体の斜
視図、第６図は鉄心構体の分解斜視図である。５……磁気漏れ変圧器、９……一次巻線、10……二次巻
線、12……鉄心構体、13……第１の巻線構体、14……第
２の巻線構体、15,16……鉄心、17……中央脚、18……
連結部、19……側脚、20……漏れ脚、21……内側通路、
22……外側通路、G1,G2……空隙。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央脚の両側にこれに直角な連結部を介し
て夫々側脚を一体に設けるとともに、上記中央脚および
側脚間に位置してこれらと平行な漏れ脚を上記連結部に
一体に設けてなる一対の鉄心同志を、少なくとも上記側
脚の先端同志を突き当てて組合わされた鉄心構体と、上記中央脚とその両側の漏れ脚との間に形成された内側
通路を通って上記鉄心構体に取付けられた第１の巻線構
体と、上記側脚と漏れ脚との間に形成された外側通路を通って
上記鉄心構体に取付けられて、上記第１の巻線構体を内
側に収納する第２の巻線構体とからなる磁気漏れ変圧
器。
【請求項２】上記鉄心構体をなした一対の鉄心の中央脚
の先端間、および漏れ脚の先端間のうち、少なくとも上
記漏れ脚の先端間に空隙を設けたことを特徴とする上記
請求項１記載の磁気漏れ変圧器。
【請求項３】上記第１の巻線構体が一次巻線を有すると
ともに、上記第２の巻線構体が二次巻線を有し、上記鉄
心構体をなした一対の鉄心の中央脚の先端間、および漏
れ脚の先端間の夫々に空隙を設け、上記中央脚先端間の
空隙の大きさを、上記漏れ脚先端間の空隙よりも小さく
したことを特徴とする上記請求項１記載の磁気漏れ変圧
器。