(57)【要約】【課題】  設置場所等に応じて多様な形態とすることが可能で、且つ均等に出力を取り出すことが可能なトランス用磁心及びインバータトランスを提供する。【解決手段】  一次コイルが巻回される一次コイル用脚部と、二次コイルが巻回される二次コイル用脚部とを有し、これらが連結部により磁気的に連結されている。一次コイル用脚部に対して複数の二次コイル用脚部が配置されるとともに、これら二次コイル用脚部によって構成される磁路の長さが互いに異なる。そして、磁路の長さに応じて磁路の少なくとも一部の断面積または透磁率の少なくとも一方が調整され、各磁路における磁気抵抗の差が低減されている。具体的には、一次コイル用脚部からの距離が大きな二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積(幅)が、距離が小さな二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積(幅)よりも大とされている。【選択図】  図１
2006041187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルが巻回される一次コイル用脚部と、二次コイルが巻回される二次コイル用脚部とを有し、これらが連結部により磁気的に連結されてなるトランス用磁心であって、
一次コイル用脚部に対して複数の二次コイル用脚部が配置されるとともに、これら二次コイル用脚部によって構成される磁路の長さが互いに異なり、
磁路の長さに応じて磁路の少なくとも一部の断面積または透磁率の少なくとも一方が調整され、各磁路における磁気抵抗の差が低減されていることを特徴とするトランス用磁心。
【請求項２】
各磁路の磁気抵抗の差が２０％以下とされていることを特徴とする請求項１記載のトランス用磁心。
【請求項３】
長さが長い磁路における前記断面積または透磁率が、長さが短い磁路おける前記断面積または透磁率よりも大とされていることを特徴とする請求項１又は２記載のトランス用磁心。
【請求項４】
前記一次コイル用脚部と前記複数の二次コイル用脚部との間の距離がそれぞれ異なり、前記距離が大きな二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積が、前記距離が小さな二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積よりも大とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のトランス用磁心。
【請求項５】
前記連結部の厚さが一様であり、前記距離が大きな二次コイル用脚部に対応する連結部の幅が、前記距離が小さな二次コイル用脚部に対応する連結部の幅よりも大とされていることを特徴とする請求項４項記載のトランス用磁心。
【請求項６】
前記複数の二次コイル用脚部の高さがそれぞれ異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のトランス用磁心。
【請求項７】
高さの高い二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積が、高さの低い二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積よりも大とされていることを特徴とする請求項６記載のトランス用磁心。
【請求項８】
高さの高い二次コイル用脚部の断面積が、高さの低い二次コイル用脚部の断面積よりも大とされていることを特徴とする請求項６記載のトランス用磁心。
【請求項９】
１つの一次コイル用脚部に対して３つ以上の二次コイル用脚部が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のトランス用磁心。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか1項に記載される磁心を備え、
当該磁心の一次コイル用脚部に一次コイルが巻回されるとともに、各二次コイル用脚部にそれぞれ二次コイルが巻回されていることを特徴とするインバータトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、1つの一次コイル用脚部に対して複数の二次コイル用脚部を有する、いわゆる多脚型のトランス用磁心に関するものであり、さらにはこれを用いたインバータトランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶表示装置のバックライトを点灯する点灯回路等において電圧変換を行うインバータトランスは、通常、一対の磁心（フェライトコア）を突き合わせることにより閉磁路を構成するとともに、突き合わされたフェライトコアに巻数の異なる一次コイル及び二次コイルを巻回することにより構成される。フェライトコアの基本的な形状としては、例えば連結部の両端に一対の脚部を有するＵ字形のフェライトコアや、中脚部とその両側に対称に配置される外脚部を連結部により連結したＥ字形のフェライトコア等が代表的である。
【０００３】
図９は、一般的なＵ字形のフェライトコア１０１を用いたインバータトランスの一例を示すものである。Ｕ字形のフェライトコア１０１は、互いに平行な一対の脚部１０２が連結部１０３によって磁気的に結合されており、一対のＵ字形フェライトコア１０１を脚部１０２の先端同士を突き合わせることで、ループ状の閉磁路が構成される。そして、一方の脚部１０２に一次コイル１０４を巻回し、他方の脚部１０２に一次コイル１０４とは巻き数の異なる二次コイル１０５を巻回することにより、インバータトランスが構成される。このように構成されるインバータトランスでは、一次コイル１０４及び二次コイル１０５の巻数の設定により、必要な電圧を得ることができる。
【０００４】
図１０は、前記Ｅ字形のフェライトコア１１１を用いたインバータトランスの一例を示すものである。Ｅ字形のフェライトコア１１１では、脚部である中脚部１１２と一対の外脚部１１３が連結部１１４によって磁気的に結合されて構成される。Ｅ字形のフェライトコア１１１においても、一対のＥ字形フェライトコア１１１を中脚部１１２及び外脚部１１３の先端同士を突き合わせることで、閉磁路が構成される。
【０００５】
ところで、例えば液晶表示装置においては、大画面化が進んでおり、液晶パネルの背面に設けられるバックライトの本数が増加する傾向にあり、点灯に必要な高電圧に変換するインバータトランスの数も増やす必要が生じている。前述の各インバータトランスは、一次コイルと二次コイルが一対一で対応しており、バックライト1本に対してインバータトランスを１個使用する必要がある。
【０００６】
しかしながら、バックライト1本に対してインバータトランスを1個使用する構成では、バックライトの本数の増加とともにインバータトランスの数も増やす必要があり、部品点数の増加による作業効率の低下や部品コストの増加を招き、またインバータトランスの実装に必要な面積も増大し、液晶表示装置の小型化の妨げになるおそれもある。そこで、このような状況から、１個で２本のバックライトの点灯が可能なインバータトランスが提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。
【０００７】
具体的には、特許文献１には、二次巻線を巻回した外脚部を２個設けるとともに、一次巻線を巻回した外脚部は１個設けて互いの外脚部を対向配置し、外脚部の間に中脚部を対向配置した構成のインバータトランスが開示されている。特許文献２には、２つの二次巻線を一次巻線と同じ磁気結合になるように一次巻線に対向して配置し、閉磁路磁心は、第一ボビンの貫通孔に挿通した第一脚部と第二ボビンの貫通孔に挿通した第二脚部とを連接脚で連接した第一磁心と、偏平状の第二磁心とを突き合わせて形成したインバータトランスが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２２９１７号公報
【特許文献１】特開２００３−３０９０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、これら特許文献に記載される発明では、二次巻線を巻回した外脚部は中脚部に対して等距離に配置され、それ以上の構成については全く想定されていない。液晶表示装置は、ますます大画面化する傾向にあり、バックライトの本数もさらに増加する傾向にあるばかりか、より一層の薄型化や小型化等も進められている。このような状況においては、使用するインバータトランスに対して、より一層の多脚化が求められるばかりでなく、薄型化や小型化に伴う設置場所の制約等に対応し得る多様な形態も求められるが、前記特許文献に記載される発明では対応が難しい。
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、一入力多出力化による高効率化を図ることができ、より一層の部品点数の削減及びコストの削減を図ることが可能なトランス用磁心及びインバータトランスを提供することを目的とする。さらに本発明は、設置場所等に応じて多様な形態とすることが可能で、且つ均等に出力を取り出すことが可能なトランス用磁心及びインバータトランスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述の目的を達成するために、長期に亘り種々の検討を重ねてきた。その結果、１つの一次コイル用脚部に対して距離を変えて二次コイル用脚部を配することで、多様な形態に対応することができ、また、このとき磁路の長さに応じて断面積や透磁率を変えることで、磁気抵抗差を解消し各二次コイル用脚部から均等に出力を取り出すことができるとの結論を得るに至った。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明のトランス用磁心は、一次コイルが巻回される一次コイル用脚部と、二次コイルが巻回される二次コイル用脚部とを有し、これらが連結部により磁気的に連結されてなるトランス用磁心であって、一次コイル用脚部に対して複数の二次コイル用脚部が配置されるとともに、これら二次コイル用脚部によって構成される磁路の長さが互いに異なり、磁路の長さに応じて磁路の少なくとも一部の断面積または透磁率の少なくとも一方が調整され、各磁路における磁気抵抗の差が低減されていることを特徴とする。また、本発明のインバータトランスは、前記磁心を備え、当該磁心の一次コイル用脚部に一次コイルが巻回されるとともに、各二次コイル用脚部にそれぞれ二次コイルが巻回されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のトランス用磁心及びインバータトランスでは、１つの一次コイル用脚部に対して２つ以上の二次コイル用脚部を備えており、したがって１入力多出力が実現される。ここで、各二次コイル用脚部は前記一次コイル用脚部に対してそれぞれ距離が異なるように配置されているので、多様な形態が実現され、例えば液晶表示装置内の空きスペースが有効利用される。
【００１３】
前記のように、複数の二次コイル用脚部を一次コイル用脚部に対して異なる距離をもって配置した場合、二次コイル用脚部毎に磁路の長さが異なることになり、通常は磁気抵抗に差が生ずる。一次コイル用脚部において発生した磁束は、各々の二次コイル用脚部に向かうが、前記のように各二次コイル用脚部毎に磁路長が異なり磁気抵抗が同じでない場合、磁気抵抗の低い（磁路長の短い）二次コイル用脚部には大きな磁束が流れ、磁気抵抗の高い（磁路長の長い）二次コイル用脚部には小さな磁束が流れる。その結果、各々の二次コイル用脚部に巻回された二次コイルに発生する電圧に差が生じ、例えば液晶表示装置においてはバックライトの明るさに差が生じてしまう。
【００１４】
本発明では、磁路の長さに応じて磁路の少なくとも一部の断面積または透磁率の少なくとも一方が調整され、各磁路における磁気抵抗の差が低減されているので、前記各二次コイル用脚部における磁束の差が解消され、各二次コイル用脚部の二次コイルで発生する電圧はほぼ等しくなる。したがって、液晶表示装置のバックライトの点灯用回路に組み込んだ場合、各バックライトに加わる電圧がほぼ等しくなり、バックライトの明るさが均一なものとなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のフェライトコアやインバータトランスによれば、一入力多出力化による高効率化を図ることができ、部品点数の削減及びコストの削減を図ることが可能である。また、本発明によれば、多様な設置場所に対応することができ、しかも各二次コイル用脚部において均等に出力を取り出すことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用したトランス用磁心及びインバータトランスについて、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明を適用したトランス用磁心（フェライトコア）の一例を示すものである。本実施形態のフェライトコア１は、中心部に一次コイル用脚部２を配置するとともに、その周囲に3つ以上の、ここでは４本の二次コイル用脚部３，４，５，６を配置し、これらを板状の連結板７によって磁気的に結合することで構成されている。
【００１８】
これら一次コイル用脚部２や二次コイル用脚部３，４，５，６、連結板７は、いずれもフェライト材料により形成されており、これらは焼結等の手法により一体的に形成されている。フェライト材料としては、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等、任意のフェライト材料を使用することが可能であるが、性能向上のためには鉄損が小さく飽和磁束密度が高い軟磁気特性に優れたフェライト材料を用いることが好ましい。
【００１９】
また、前記一次コイル用脚部２や二次コイル用脚部３，４，５，６は、本実施形態ではいずれも円柱状とされているが、これに限らず、角柱状、多角柱状等、任意の形状とすることが可能である。なお、本例においては、一次コイル用脚部２及び二次コイル用脚部３，４，５，６の高さは、全て同じとされている。連結板７についても同様であり、ここでは一次コイル用脚部２と各二次コイル用脚部３，４，５，６を繋ぐ各連結部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがいずれも矩形板状とされているが、これに限らず、一次コイル用脚部２と各二次コイル用脚部３，４，５，６とを繋ぐ磁路が形成されれば、任意の形状とすることができる。
【００２０】
前記フェライトコア１においては、図２に示すように、一次コイル用脚部２の周囲に一次コイル８を巻回し、各二次コイル用脚部３，４，５，６にそれぞれ二次コイル９，１０，１１，１２を巻回するとともに、図３に示すように、第２のフェライトコアである板コア１３を一次コイル用脚部２や二次コイル用脚部３，４，５，６の先端面と接して突き合わせることにより、インバータトランス２０が構成される。
【００２１】
このインバータトランス２０では、一次コイル用脚部２と二次コイル用脚部３、及び一次コイル８と二次コイル９によって第１のトランスが構成され、二次コイル９から所定の電圧に変換された出力が取り出される。同様に、一次コイル用脚部２と二次コイル用脚部４、及び一次コイル８と二次コイル１０によって第２のトランスが構成され、一次コイル用脚部２と二次コイル用脚部５、及び一次コイル８と二次コイル１１によって第３のトランスが構成される。さらに、一次コイル用脚部２と二次コイル用脚部６、及び一次コイル８と二次コイル１２によって第４のトランスが構成される。すなわち、このインバータトランス２０は、１入力４出力のインバータトランスとして機能する。
【００２２】
前記構成のインバータトランス２０では、一次コイル８の巻数と二次コイル９，１０，１１，１２の巻数の比率は、必要な電圧に応じて適宜設定される。一方、各二次コイル９，１０，１１，１２の巻数は、各二次コイル９，１０，１１，１２からの取り出し出力一定とする場合、同じ巻数とする。
【００２３】
以上がトランス用磁心及びインバータトランスの基本的な構成であるが、本実施形態においては、各二次コイル用脚部３，４，５，６が一次コイル用脚部２に対して異なる距離で配置されている。具体的には、二次コイル用脚部３の一次コイル用脚部２からの距離（連結部７ａの長さ）をＬ1、二次コイル用脚部４の一次コイル用脚部２からの距離（連結部７ｂの長さ）をＬ2、二次コイル用脚部５の一次コイル用脚部２からの距離（連結部７ｃの長さ）をＬ3、二次コイル用脚部６の一次コイル用脚部２からの距離（連結部７ｄの長さ）をＬ4としたときに、これら距離Ｌ1〜Ｌ4が互いに異なる値になるように設定されている。本例ではＬ1＞Ｌ2＞Ｌ3＞Ｌ4である。
【００２４】
ここで、各二次コイル用脚部と一次コイル用脚部との距離が一定になるように二次コイル用脚部を配置しようとすると、配置状態に制約が生じ、トランス用磁心の全体形状も限られたものとなる。これに対して、本実施形態のように各二次コイル用脚部３，４，５，６の一次コイル用脚部２からの距離が異なるように配置することで、各二次コイル用脚部３，４，５，６の配置の自由度が増し、トランス用磁心の全体形状も、組み込まれる装置の空きスペースに応じて任意に設計することが可能になる。
【００２５】
ただし、各二次コイル用脚部３，４，５，６をこのように配置する場合、各二次コイル用脚部３，４，５，６によって構成される磁路における磁気抵抗を考慮する必要がある。例えば、各二次コイル用脚部３，４，５，６の断面積及び高さが等しいとすると、前記各連結部７ａ〜７ｄの長さの差が磁路長の差になり、この差が磁気抵抗の差をもたらす。磁気抵抗Ｒｍは、Ｒｍ＝Ｌ／μＡ（ただし、Ｌは磁路長、Ａは磁路の断面積、μは磁路の透磁率）で表され、磁路の断面積Ａや透磁率μが同じと仮定すると、磁路長が長くなればなるほど大きくなる。
【００２６】
そこで、本実施形態においては、磁路の長さに応じて断面積を調整し、各磁路における磁気抵抗の差が極力小さくなるように設計する。具体的には、前記距離が大きな二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積を、前記距離が小さな二次コイル用脚部に対応する連結部の断面積よりも大とする。
【００２７】
先にも述べたように、磁気抵抗Ｒｍは、Ｒｍ＝Ｌ／μＡ（ただし、Ｌは磁路長、Ａは磁路の断面積、μは磁路の透磁率）で表される。ここで、二次コイル用脚部３と一次コイル用脚部２の間の磁気抵抗をＲｍ1、二次コイル用脚部４と一次コイル用脚部２の間の磁気抵抗をＲｍ2、二次コイル用脚部５と一次コイル用脚部２の間の磁気抵抗をＲｍ3、二次コイル用脚部６と一次コイル用脚部２の間の磁気抵抗をＲｍ4とする。また、二次コイル用脚部３と一次コイル用脚部２との間の連結部７ａの断面積をＡ1、長さをＬ1、幅をｔ1とし、二次コイル用脚部４と一次コイル用脚部２との間の連結部７ｂの断面積をＡ2、長さをＬ2、幅をｔ2とし、二次コイル用脚部５と一次コイル用脚部２との間の連結部７ｃの断面積をＡ3、長さをＬ3、幅をｔ3とし、二次コイル用脚部６と一次コイル用脚部２との間の連結部７ｄの断面積をＡ4、長さをＬ4、幅をｔ4とする。各連結部７ａ〜７ｄの厚さｈは一定である。この場合の各磁気抵抗は下記式で表される。
Ｒｍ1＝Ｌ1／μＡ1＝Ｌ1／μｔ1ｈ
Ｒｍ2＝Ｌ2／μＡ2＝Ｌ2／μｔ2ｈ
Ｒｍ3＝Ｌ3／μＡ3＝Ｌ3／μｔ3ｈ
Ｒｍ4＝Ｌ4／μＡ4＝Ｌ4／μｔ4ｈ
【００２８】
各磁路における磁気抵抗を一定にするためには、Ｒｍ1≒Ｒｍ2≒Ｒｍ3≒Ｒｍ4である必要があるが、ここでＬ1＞Ｌ2＞Ｌ3＞Ｌ4であるので、ｔ1＞ｔ2＞ｔ3＞ｔ4とする必要がある。すなわち、最長の連結部７ａの幅ｔ1を最大とし、最短の連結部７ｄの幅ｔ4を最小とする。
【００２９】
以上のように、連結部７ａ〜７ｄの幅ｔ1〜ｔ4を調整することで、各二次コイル用脚部３〜６を流れる磁束が一定になるが、この場合、調整するのは前記連結部７ａ〜７ｄの幅ｔ1〜ｔ4に限らず、例えば連結部７ａ〜７ｄの透磁率、あるいは前記幅と透磁率の両者を調整し、磁気抵抗が一定になるようにすることもできる。ただし、前記幅の変更が最も簡単で効果的である。
【００３０】
以上により、１入力４出力で、各二次コイル９，１０，１１，１２から同等の出力を取り出すことが可能なインバータトランスが構築されるが、トランス用磁心の形態はこの例に限られるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、図４は、やはり１入力４出力のトランス用磁心であるが、各連結部７ａ〜７ｄの角を落として、磁路に影響のない部分を削減するとともに、一次コイル用脚部２の形成方向を変えて、各二次コイル用脚部３〜６に対する相対位置関係を同等にすることも可能である。この場合にも、図５に示すように、一次コイル用脚部２に一次コイル７を、各二次コイル用脚部３〜６にそれぞれ二次コイル９〜１２を巻回することで、１入力４出力のインバータトランスを構築することができる。
【００３１】
また、先の各実施形態は、いずれも連結板７ａ〜７ｄの長さを変更することで磁路長が変更されているが、例えば図６に示すように、二次コイル用脚部３〜６の高さを変更することで、さらには連結板７ａ〜７ｄの長さを変更することに加えて二次コイル用脚部３〜６の高さを変更することで磁路長が変更された場合にも適用可能である。この場合には、先の各実施形態と同様、連結部７ａ〜７ｄの幅を変更することで磁気抵抗を調整してもよいし、あるいは図７に示すように、二次コイル用脚部３〜６の断面積（直径Ｄ1〜Ｄ4）を変更することで磁気抵抗を調整するようにしてもよい。
【００３２】
前記のように二次コイル用脚部３〜６の高さを変更することで、トランス用磁心の全体形状をさらに多様化することができ、例えば図８に示すように、実装する機器筐体３１の限られた空間３２内にも容易に組み込むことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用したフェライトコアの一例を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１に示すフェライトコアへの一次コイル及び二次コイルの巻回状態を示す平面図である。
【図３】図１に示すフェライトコアを用いて構成されるインバータトランスの一例を示す側面図である。
【図４】フェライトコアの他の形状例を示す平面図である。
【図５】図４のフェライトコアへの一次コイル及び二次コイルの巻回状態を示す平面図である。
【図６】二次コイル用脚部の高さを変えたインバータトランスの一例を示す側面図である。
【図７】二次コイル用脚部の高さ及び断面積を変えたフェライトコアへの一次コイル及び二次コイルの巻回状態を示す平面図である。
【図８】図６のインバータトランスの機器筐体内への組み込み状態を模式的に示す図である。
【図９】従来のＵ字形のフェライトコアを用いたトランスの一例を示す側面図である。
【図１０】従来のＥ字形のフェライトコアを用いたトランスの一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  フェライトコア、２  一次コイル用脚部、３，４，５，６  二次コイル用脚部、７  連結板、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  連結部、８  一次コイル、９，１０，１１，１２  二次コイル、１３  板コア、２０  インバータトランス
【図１】
2006041187.tif 000003
【図２】
2006041187.tif 000004
【図３】
2006041187.tif 000005
【図４】
2006041187.tif 000006
【図５】
2006041187.tif 000007
【図６】
2006041187.tif 000008
【図７】
2006041187.tif 000009
【図８】
2006041187.tif 000010
【図９】
2006041187.tif 000011
【図１０】
2006041187.tif 000012