JPH08236362A - インバータ用トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インバータ用トランスのトランスの長さ方向の
寸法増大を招くことなく、１次、２次巻線の配置に改良
を加えることにより力率を改善し、インバータ回路の回
路効率を向上させ得るインバータ用トランスを提供す
る。 【構成】外周に１次巻線を巻回した第１のコイルボビン
１６と、多分割した２次巻線を巻回した第２のコイルボ
ビン２２と、前記第１のコイルボビン１６と第２のコイ
ルボビン２２とに挿入して装着する一対の第１、第２の
鉄心３４，３３とを備え、これら第１、第２の鉄心３
４，３３を介し、前記第１のコイルボビン１６と第２の
コイルボビン２２とをほぼ直角方向に離間させて配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型のインバータ用ト
ランスに関するものであり、詳しくはインバータ、ある
いはＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられ、ワープロ、パ
ソコン等のバックライトに使用されている冷陰極管を駆
動させるための小型のトランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における小型のインバータ用ト
ランス１は、図１３及び図１４に示すように、コイルボ
ビン２と、このコイルボビン２に巻装した１次巻線１１
と２次巻線１２と、コイルボビン２の長手両端方向から
それぞれ挿入して接合されるＥ字型形状をした鉄心２ａ
と、コイルボビン２の上部から被せてコイルボビン２を
保護するカバー２ｂとから構成されている。

【０００３】ここで、図１３は、インバータ用トランス
を分解した全体斜視図であり、図１４はコイルボビン２
に巻装した１次巻線１１と２次巻線１２の巻線状態の関
係を示す略示的説明図で、Ｐは１次巻線１１、Ｓは２次
巻線１２に相当している。

【０００４】コイルボビン２は、中空状の胴部３の両端
に、それぞれピン端子４が植設された肉厚部５を有する
外側フランジ６Ａ、６Ｂが形成され、胴部３の外周であ
って外側フランジ６Ａ、６Ｂの間に所定間隔をもって、
例えば４個の第１〜第４の中間フランジ７、８、９、１
０が形成されている。

【０００５】このような構造からなる一つのコイルボビ
ン２には、１次巻線１１と２次巻線１２がコイルボビン
２の長さ方向に沿っていわゆる直列的に巻装されてい
る。

【０００６】即ち、１次巻線１１は、上述の如く図１４
においてＰの部分であり、コイル部分を一方の側の外側
フランジ６Ａと第１の中間フランジ７との間に巻回した
構造となっている。

【０００７】また、２次巻線１２は、図１４のＳの部分
であり、コイル部分を４分割して巻回した構造となって
いる。この４分割して巻回したコイル部分は、第１の中
間フランジ７と第２の中間フランジ８との間、第２の中
間フランジ８と第３の中間フランジ９との間、第３の中
間フランジ９と第４の中間フランジ１０との間、第４の
中間フランジ１０と外側フランジ６Ｂとの間に巻装され
た構造となっている。

【０００８】このような構造をしたインバータ用トラン
ス１は、インバータ回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路等
に組み込まれて、ワープロ、パソコン等のバックライト
として使用される冷陰極管等の駆動に用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ワー
プロ、パソコンに代表されるようにバックライトを使用
した電子機器は小型化して携帯性を重視した構造となっ
てきており、そのため電源である電池の改良ばかりでな
く消費する側での消費電力を少なくすることが必要であ
る。

【００１０】しかしながら、冷陰極管を駆動させるため
に用いられる上記説明した従来技術におけるインバータ
用トランスの構造では、１次巻線と２次巻線とがいわゆ
る直列的に連なって配設されているため、トランス本来
の伝送効率は良いものの、インバータ回路全体としての
力率、すなわち回路効率が悪いため、電源の消費電流を
多く必要とし、そのため消費電力が大きくなってしまう
という問題点がある。

【００１１】この問題点を解決するために、直列的に配
置された１次巻線と２次巻線との間隔を物理的にそのま
ま所定間隔だけ離すようにして、リーケージインダクタ
ンスを増加させること等により力率の改善を図る手法が
考えられるが、コイルボビンの長さ方向の長さが形状的
に長くなってしまい好ましくない。

【００１２】本発明は上記のことに鑑み提案されたもの
で、その目的とするところは、インバータ用トランスの
長さ方向の寸法増大を招くことなく、１次、２次巻線の
配置に改良を加えることにより力率を改善し、インバー
タ回路の回路効率を向上させ得るインバータ用トランス
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るインバ−タ用トランスは、外周に１次
巻線１１を巻回した第１のコイルボビン１６と、多分割
した２次巻線１２を巻回した第２のコイルボビン２２
と、前記第１のコイルボビン１６と第２のコイルボビン
２２とに挿入して装着する一対の第１、第２の鉄心３
４，３３とを備え、これら第１、第２の鉄心３４，３３
を介し、前記第１のコイルボビン１６と第２のコイルボ
ビン２２とをほぼ直角方向に離間させて配置した構成と
している。

【００１４】この場合第１のコイルボビン１６はＬ型の
第１の鉄心３４に組み込まれ、第２のコイルボビン２２
はＬ型に類似する形状の第２の鉄心３３に組み込まれ、
これら第１、第２の鉄心３４，３３の脚部端面をつきあ
わせ全体として矩形の鉄心本体Ａを構成し、この鉄心本
体Ａのほぼ直角に位置する脚部に前記第１、第２のコイ
ルボビン１６，２２を配置した構成としている。

【００１５】また、第１，第２のコイルボビン１６，２
２が配置される鉄心の脚部の厚みを薄くしている。

【００１６】

【作用】上記構成にしたインバータ用トランスは、１次
巻線１１を巻装させた第１のコイルボビン１６と、２次
巻線１２を巻装させた第２のコイルボビン２２とを離間
させて配置したため、リーケージインダクタンスの量、
容量成分を変化させ、これにより力率を向上させるよう
にしている。

【００１７】このインバータ用トランスが組み込まれる
インバータ回路の回路効率は電源２１側の１次電力ＷＰ
と冷陰極管２２側の負荷電力ＷＳとの比で決まる。力率
を向上させると、その比を小さくすることができ、回路
効率を向上させることができる。

【００１８】また、１次、２次巻線１１，１２をトラン
スの長さ方向に離間させず、矩形の鉄心本体Ａを用い、
ほぼ直角方向に配置するようにしたので、長さ方向の寸
法増大を招くことがない。また、第１，第２のコイルボ
ビン１６，２２が配置される鉄心の脚部の厚みを薄く
し、トランスの薄形化を図っている。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係るインバ−タ用トランスに
関する実施例を図面を参照にして詳細に説明する。図１
は本発明に係るインバータ用トランスを組み立てた全体
斜視図であり、図２は本発明に係るインバータ用トラン
スの構成部品を分解して示した全体斜視図である。

【００２０】図１及び図２に示すように、本発明に係る
インバータ用トランス１５は、１次巻線１１を巻回した
第１のコイルボビン１６と、２次巻線１２を多分割して
巻回した第２のコイルボビン２２と、第１、第２のコイ
ルボビン１６，２２を装着する第１、第２の鉄心本体Ａ
にて構成されている。

【００２１】第１のコイルボビン１６は、詳しくは図２
から図６に示すように、中空状の胴部１７と、この胴部
１７の両端部に設けられたフランジ１８Ａ、１８Ｂと、
胴部１７の一端側のフランジ１８Ｂの下方において外側
に張り出して連設した肉厚部１９と、この肉厚部１９の
端部側面にピン端子２０を植設した構造となっている。
肉厚部１９の背面側には、図４および図５に示すよう
に、１次巻線１１の引出し線を引き出す溝２１を設けた
構造となっている。

【００２２】このような構造をした第１のコイルボビン
１６のフランジ１８Ａ，１８Ｂ間に１次巻線１１が巻回
される。

【００２３】２次巻線１２を巻回する第２のコイルボビ
ン２２は、図１、図２および詳しくは図７から図１０に
示すように、中空状の胴部２３と、この胴部２３の両端
に、それぞれピン端子２４が植設され、かつ下部に肉厚
部２５を有する外側フランジ２６Ａ、２６Ｂが形成さ
れ、胴部２３の外周であって外側フランジ２６Ａ、２６
Ｂの間に所定間隔をもって第１〜第４の中間フランジ２
７、２８、２９、３０を設けた構造となっている。ま
た、肉厚部２５の背面側には、図８に示すように２次巻
線１２の引出し線を引き出す溝３１を設けた構造となっ
ている。

【００２４】２次巻線１２は例えば、５分割して巻回さ
れており、外側フランジ２６Ａと第１の中間フランジ２
７の間、第１の中間フランジ２７と第２の中間フランジ
２８の間、第２の中間フランジ２８と第３の中間フラン
ジ２９の間、第３の中間フランジ２９と第４の中間フラ
ンジ３０の間、第４の中間フランジ３０と外側フランジ
２６Ｂとの間に巻装した構造となっている。

【００２５】図２に示すように、鉄心本体Ａは、フェラ
イトからなるＬ型の第１の鉄心３４と、Ｌ型と類似する
形状のほぼＵ型の第２の鉄心３３とにて構成されてい
る。第１の鉄心３４は直線状に延びる第１脚部３４ａ
と、この第１脚部３４ａの端部においてほぼ直角方向に
延びる第２脚部３４ｂとからなっている。また、第２の
鉄心３３は直線状に延びる第１脚部３３ａと、この第１
脚部３３ａの基部においてほぼ直角方向に延びる連結部
３３ｂと、この連結部３３ｂの端部においてほぼ直角方
向に延びる第２脚部３３ｃとを有し、全体としてＬ型と
類似するほぼＵ型の形状をなし、かつ第１、第２脚部３
３ａ，３３ｃは互いに平行となっている。

【００２６】インバータ用トランス１５の組み立ては、
図２に示すように、先ず第１の鉄心３４を第１のコイル
ボビン１６に組み込む。すなわち、第１の鉄心３４の第
１脚部３４ａの外端側から第１のコイルボビン１６を挿
入して取り付ける。

【００２７】また、第１、第２の鉄心３４，３３は突き
合わされて一体化されるものであるが、この場合、第１
の鉄心３４の第２脚部３４ｂと、第２の鉄心３３の第２
脚部３３ｃは第２のコイルボビン２２の胴部２３内に挿
入され、各端面が対向配置される。なお、第２の鉄心３
３の第１脚部３３ａの外端面は第１の鉄心３４の第１脚
部３４ａの側面に対向配置される。このようにして、第
１、第２のコイルボビン１６，２２は矩形の鉄心本体Ａ
を介しほぼ直角方向に配置されるが、例えば第１脚部３
４ａ上の第１のコイルボビン１６の位置を調整すること
で、１次巻線１１と２次巻線１２との距離をかなりの範
囲で自由に調整することができ、実用上、支障のない範
囲で充分な距離を得ることができる。

【００２８】図３は鉄心本体Ａの他の例である。この例
では、Ｌ型の第１の鉄心１３４の第１脚部１３４ａが前
述のものに比べやや長く、その端部に第２脚部１３４ｂ
が設けられている。なお、脚部の長さはトランスの大き
さに応じて適形状とされることは勿論である。また、ほ
ぼＵ型の第２の鉄心１３３の連結部１３３ｂはＬ型の第
１の鉄心１３４の第１脚部１３４ａと対応した長さとな
っており、その端部に第２脚部１３３ｃが設けられてい
る。この第２脚部１３３ｃとＬ型の第１の鉄心１３４の
第１脚部１３４ｂとは対向配置され、それらの外周に
は、図１および図２に示したように、第２のコイルボビ
ン２２が設けられる。また、第１脚部１３４ａの外周に
は第１のコイルボビン１６が設けられる。また、第２の
鉄心１３３の第１脚部１３３ａの端面は第１脚部１３４
ａの側面に接合される。

【００２９】図４は鉄心本体Ａの更に他の例である。こ
の例では、第２脚部２３４ｂを有するＬ型の第１の鉄心
２３４の第１脚部２３４ａの端面が第２の鉄心２３３の
第１脚部２３３ａの端部の側面に接合される点が前述の
ものと異なっている。つまり、ほぼＵ型の第２の鉄心２
３３の第１脚部２３３ａが若干長く形成されている。ま
た、第１脚部２３３ａは反対側の端部において直角に延
びる連結部２３３ｂを有し、この連結部２３３ｂの端部
には第２脚部２３４ｂに向かって直角に延びる第２脚部
２３３ｃが設けられている。この第２脚部２３３ｃと第
２脚部２３４ｂとは対向配置され、それらの外周には前
記第２のコイルボビン２２が設けられる。また、第１脚
部２３４ａの外周には第１のコイルボビン１６が設けら
れる。

【００３０】図５は鉄心本体Ａの更に別の例である。こ
の例では、Ｌ型の第１の鉄心３３４の第１脚部３３４ａ
および第２脚部３３４ｂの厚みを薄くし、偏平化を図っ
ている。なお、厚みを薄くした分、特性が低下しないよ
う巾寸法を図示のように広くしている。また、第２の鉄
心３３３は第１脚部３３３ａとその端部において直角に
延びる第２脚部３３３ｂを有し、この第２の鉄心３３３
の厚みは薄くしなくても良い。勿論、薄く設計すること
も可能である。また、第２脚部３３４ｂと一端が対向配
置される第３の鉄心３３３ｃを備え、この他端に第２脚
部３３３ｂの端部の側面に接合される。この第３の鉄心
３３３ｃの厚みは第２脚部３３４ｂと同様、薄く形成さ
れ、それらの外周には対応した形状の第２のコイルボビ
ン２２が設けられる。なお、第１脚部３３４ａの外周に
は対応した形状の第１のコイルボビン１６が設けられ
る。この例ではコイルを有するコイルボビンが装着され
る鉄心の脚部の厚みを薄くすることでトランスの薄形化
を図っている。しかして、上記したいわゆるＵＬ型の各
形状の鉄心を用いることで、１次，２次巻線１１，１２
を直角方向に容易に配置し、トランスの効率改善を行う
ことができる。

【００３１】次に、この構造のインバ−タ用トランス１
５が組み込まれるインバ−タ回路の動作について、図１
１を参照にして説明する。

【００３２】図１１は、インバ−タ回路３７を構成す
る、自励の簡略化したプッシュプル回路例であり、１次
巻線１１の巻線Ｌ１と巻線Ｌ２の接続点には、チョーク
コイルを介し一方の入力端子と、分岐抵抗Ｒ１、Ｒ２
と、コンデンサＣｐを介して巻線Ｌ１の他端に接続し、
この巻線Ｌ１の他端はスイッチング素子Ｔｒ１のコレク
タに接続し、巻線Ｌ２の他端はスイッチング素子Ｔｒ２
のコレクタに接続し、分岐抵抗Ｒ１の他端は巻線Ｌ３の
一端とスイッチング素子Ｔｒ１のベースに接続し、分岐
抵抗Ｒ２の他端は巻線Ｌ３の他端とスイッチング素子Ｔ
ｒ２のベースに接続し、前記２つのスイッチング素子Ｔ
ｒ１，Ｔｒ２のエミッタは他方の入力端子と２次巻線１
２の巻線Ｌ４の他端、つまりバラストコンデンサＣｓと
は反対側に接続されている。また、２次巻線１２の巻線
Ｌ４の一端は、バラストコンデンサＣｓを介して出力端
子に接続され、この出力端子には負荷電圧（消費電圧）
ＶＳ、消費電力ＷＳの負荷である冷陰極管が接続されて
いる。

【００３３】このような接続状態からなるインバ−タ回
路３７の動作は、周知のインバータ回路の動作と基本的
には同一でありその詳細については省略するが、１次巻
線１１（Ｐ）と、２次巻線１２（Ｓ）とをほぼ直角方向
に離した構造としたことにより、トランスの１次：２次
間のリーケージインダクタンスの量および容量Ｃｐ−ｓ
をその距離に応じ変化させることができ、負荷側に流れ
る電流Ｉｏを一定にした場合に、２次側のバラストコン
デンサＣｓの値を変化させることができる。

【００３４】すなわち、図１２に示すように１次−２次
のＰ−Ｓ間のリーケージインダクタンスの量ＶＬ´や容
量の変化により、２次巻線間の端子電圧がＶＬ，ＶＬ
´，Ｖｓのベクトル和により変化する。この図から明ら
かなように、ＶＬ´，Ｖｃが打ち消し合い、Ｖｃ´´と
なる分だけベクトル和である実線で示すようにＶＬが小
さくなる。つまり、リーケージインダクタンスの量ＶＬ
´が増加すると２次巻線の電圧ＶＬは減少する。よっ
て、２次巻線１２（Ｓ）から負荷側を見ると、負荷電圧
は常に一定であるため、低電力で同一負荷電力Ｗｓを供
給できることになる。

【００３５】この場合、２次巻線１２（Ｓ）の端子電圧
ＶＬと電流Ｉｏに対する１次電圧Ｖｐと電流Ｉｐの効率
（ＶＬ・Ｉｏ／Ｖｐ・Ｉｐ）はリーケージインダクタン
スＶＬ´の量が増加した結果低下するが、リーケージイ
ンダクタンスＶＬ´の増加により、上述のように１次巻
線１１（Ｐ）の端子側から見た回路の力率が良くなるこ
とで、電源側から見た場合の力率が良くなり、その結
果、１次電流Ｉｐが減り、負荷側電力Ｗｓ対１次電力Ｗ
ｐの比、即ち、図１に示したインバータユニット２０の
回路効率が良くなる。

【００３６】なお、力率を改善するために適切なリーケ
ージインダクタンスの量ＶＬ´は、実験により求められ
る。ちなみに、ＶＬ´の量が多すぎると回路動作が成立
しなくなるため、トランス構造等より、適切な値とする
ことは伝うまでもない。

【００３７】以上のように、トランスの１次−２次間の
容量を減少させることにより、高圧側からＧＮＤ側へ流
出する漏れ電流を減らすことにもなり、効率改善にも寄
与することとなる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
バ−タ用トランス１５は、１次、２次巻線１１，１２と
を離間させたので、１次、２次間のリーケージインダク
タンスの量や容量を変化させることにより、力率を向上
させ、回路効率を向上させることができる。その結果、
１次側の電流Ｉｐが減り、消費電力を減少させることが
できる。

【００３９】また、１次、２次巻線１１，１２をほぼ直
角方向に配置して離すようにしたため、直列に配置した
ものでは、所望の力率を得るのにかなりの距離を要しト
ランスの長さ寸法が増大してしまうが本発明ではそのよ
うなことはない。

【００４０】さらに、１次巻線１１を有する第１のコイ
ルボビンの取付位置は組立時に調整可能で、最適な位置
とすることができ、インバータ回路に応じ、所望の力率
を得ることができる。

【００４１】また、第１，第２のコイルボビン１６，２
２が配置される鉄心の脚部の厚みを薄くすれば、その
分、トランスの薄形化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインバ−タ用トランスを示す全体
斜視図である。

【図２】同インバ−タ用トランスを分解した全体斜視図
である。

【図３】同インバータ用トランスに用いられる鉄心の他
の例を示す。

【図４】同インバータ用トランスに用いられる鉄心の更
に他の例である。

【図５】同インバータ用トランスに用いられる鉄心の更
に別の例である。

【図６】同インバ−タ用トランスに用いられる第１のコ
イルボビンの平面図である。

【図７】同インバ−タ用トランスに用いられる第１のコ
イルボビンの背面図である。

【図８】同インバ−タ用トランスに用いられる第１のコ
イルボビンの開口側の側面図である。

【図９】同図３のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１０】同インバ−タ用トランスに用いられる第２の
コイルボビンの平面図である。

【図１１】同インバ−タ用トランスに用いられる第２の
コイルボビンの背面図である。

【図１２】同インバ−タ用トランスに用いられる第２の
コイルボビンの一部破断した長手方向からの側面図であ
る。

【図１３】同インバ−タ用トランスに用いられる第２の
コイルボビンの開口側の側面図である。

【図１４】同インバータ用トランスに用いられるインバ
ータ回路の略示的な説明図である。

【図１５】本発明の動作原理を説明するためのベクトル
図。

【図１６】従来技術におけるインバータ用トランスを分
解した全体斜視図である。

【図１７】従来技術における１次、２次巻線の巻回配置
状態を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 鉄心本体 １１ １次巻線 １２ ２次巻線 １５ インバータ用トランス １６ 第１のコイルボビン １７ 胴部 １８Ａ、１８Ｂ フランジ １９ 肉厚部 ２０ ピン端子 ２１ 溝 ２２ 第２のコイルボビン ２３ 胴部 ２４ ピン端子 ２５ 肉厚部 ２６Ａ、２６Ｂ 外側フランジ ２７ 第１の中間フランジ ２８ 第２の中間フランジ ２９ 第３の中間フランジ ３０ 第４の中間フランジ ３１ 溝 ３３、１３３、２３３、３３３ 第２の鉄心 ３４、１３４、２３４、３３４ 第１の鉄心 ３７ インンバータ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に１次巻線１１を巻回した第１のコイ
   ルボビン１６と、多分割した２次巻線１２を巻回した第
   ２のコイルボビン２２と、前記第１のコイルボビン１６
   と第２のコイルボビン２２とに挿入して装着する一対の
   第１、第２の鉄心３４，３３とを備え、これら第１、第
   ２の鉄心３４，３３を介し、前記第１のコイルボビン１
   ６と第２のコイルボビン２２とをほぼ直角方向に離間さ
   せて配置したことを特徴とするインバータ用トランス。
2. 【請求項２】第１のコイルボビン１６はＬ型の第１の鉄
   心３４に組み込まれ、第２のコイルボビン２２はＬ型に
   類似する形状のほぼＵ型の第２の鉄心３３に組み込ま
   れ、これら第１、第２の鉄心３４，３３の脚部端面をつ
   きあわせ全体として矩形の鉄心本体Ａを構成し、この鉄
   心本体Ａのほぼ直角に位置する脚部に前記第１、第２の
   コイルボビン１６，２２を配置した請求項１記載のイン
   バータ用トランス。
3. 【請求項３】第１，第２のコイルボビン１６，２２が配
   置される鉄心の脚部の厚みを薄くし、薄形化した請求項
   １記載のインバータ用トランス。