(57)【要約】【課題】巻線の巻回数を抑制しつつインダクタンス値を増大させることが可能なコア付きコイル装置を得る。【解決手段】第１乃至第４のコア５〜８は、全体として１つの閉ループを構成しており、第１のコア５と第３のコア７の第１の脚部７２は、２次巻線の内部を貫くように並設される。第２のコア６と、第３のコア７の基部７１および第２の脚部７３と、第４のコア８は、２次巻線と鎖交する磁束が、第１のコア５および第３のコア７の第１の脚部７２の各内部を互いに同じ向きに順次通過して、閉ループに沿って形成される磁路Ｃ１を一巡するように、第１のコア５と第３のコア７の第１の脚部７２とを連結するように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線と、該巻線の内部を貫くように配置された複数の巻線内貫通コア部と、前記巻線と鎖交する磁束が、一巡する間に、前記複数の巻線内貫通コア部の各内部を互いに同じ向きに順次通過するように、前記複数の巻線内貫通コア部同士を連結する連結コア部と、を備えてなることを特徴とするコア付きコイル装置。
【請求項２】
前記複数の巻線内貫通コア部と前記連結コア部とにより、閉ループが構成されていることを特徴とする請求項１記載のコア付きコイル装置。
【請求項３】
前記巻線が２次側用とされるとともに、該２次側用の巻線と電磁結合される１次側用の巻線を備え、トランスとして用いられるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のコア付きコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタやトランスとして用いることが可能なコア付きコイル装置に関し、特に、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や、電子機器に使用されるＤＣ−ＤＣコンバータに用いられるインダクタに好適なコア付きコイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ等は、液晶パネル自体が発光機能を有していないので、液晶パネルの背面からバックライトで照明することにより、映像を視認し得るように構成されている。このバックライト用の放電灯は、液晶テレビが大型化するに従って使用本数が増加し、それに伴い、放電灯を駆動させるためのインバータ回路も大型化することとなる。また、放電灯が増えるに従って、使用されるトランスの個数も増加し、それに伴って、回路基板上でのトランスの実装面積も増大する傾向となる。
【０００３】
従来、使用されるトランスの個数を抑えるとともに、回路基板への実装面積を減らすことができるように、１個のトランスで複数の放電灯を点灯し得るように構成されたものが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
一方、インダクタとして用いられるコア付きコイル装置においても、要求される大きさの範囲内において、要求されるインダクタンス値と定格電流値とを確保するために、コアとして用いる磁性材料の適切な選択や構造の見直し、さらには巻線の巻回の仕方を種々に工夫したものが知られている（下記特許文献２、３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７３３５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９４２９８号公報
【特許文献３】特開２００６−０８０１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、巻線の巻回数を抑制しつつインダクタンス値を増大させることが可能なコア付きコイル装置が要望されている。
【０００７】
例えば、放電灯駆動用のインバータ回路においてトランスとして用いられるコア付きコイル装置では、液晶テレビの大型化に伴うバックライト用放電灯の管長増大化に対応するため、より高出力のものが要望されている。高出力化を達成するためには、１次巻線に対する２次巻線の巻数比を増大させること、特に２次巻線の巻回数を増やすことが一般的な方策であり、近年では、２次巻線の巻回数が１０００Ｔを超えるものも知られている。一方、高出力化とともに小型化の要求も強まっており、このような要求に応えるためには、２次巻線として非常に細い（線径の小さい）導線を用いざるを得ない状況となっている。
【０００８】
しかしながら、このような極細径の導線を用いた場合には、製造段階や製造後において断線する虞が高まり、製品の安全性を確保することが難しいという問題が生じてしまう。そこで、２次巻線の巻回数を抑制しつつインダクタンス値を増大させることができ、高出力化および小型化の要求に応えることが可能なトランスが要望されているのである。
【０００９】
また、インダクタとして用いられるコア付きコイル装置においても同様に、インダクタンス値を増大させつつ小型化するという要求がなされているが、このような要求に応えるには、細径の巻線を用いて巻回数を増やしつつ、巻線の嵩張りを抑えるというのが、これまでの実情であった。
【００１０】
しかしながら、細径の巻線を用いて巻回数を増やした場合には、巻線の電流抵抗値が大幅に増大するため、定格電流値が著しく低下するという問題が生じてしまう。そこで、巻線の巻回数を抑制しつつインダクタンス値を増大させることができ、小型化の要求に応えることが可能なインダクタが要望されているのである。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、巻線の巻回数を抑制しつつインダクタンス値を増大させることが可能なコア付きコイル装置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】
【００１２】
本発明に係るコア付きコイル装置は、巻線と、該巻線の内部を貫くように配置された複数の巻線内貫通コア部と、前記巻線と鎖交する磁束が、一巡する間に、前記複数の巻線内貫通コア部の各内部を互いに同じ向きに順次通過するように、前記複数の巻線内貫通コア部同士を連結する連結コア部と、を備えてなることを特徴とする。
【００１３】
前記複数の巻線内貫通コア部と前記連結コア部とにより、閉ループが構成されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るコア付きコイル装置は、前記巻線が２次側用とされるとともに、該２次側用の巻線と電磁結合される１次側用の巻線を備え、トランスとして用いられるように構成されているものとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコア付きコイル装置においては、上記構成を備えていることにより、巻線と鎖交する磁束が一巡する間に、巻線の内部を同じ向きに複数回（ｋ回；ｋは２以上の整数）貫くこととなる。
【００１６】
これにより、理論的には、磁束が一巡する間に、巻線の内部を１回しか貫かない従来のコア付きコイル装置と比較して、同等のインダクタンス値を得る場合には、巻線の巻回数を略ｋ１／２分の１に抑制することが可能となり、巻線の巻回数比を同等にした場合には、略ｋ倍のインダクタンス値を得ることが可能となる。
【００１７】
したがって、巻線の巻回数を抑制しつつインダクタンス値を増大させることが可能となり、従来のコア付きコイル装置によっては達成し得なかった、インダクタンス値の増大化と装置の小型化とを高い次元で両立させることが可能となる。
【００１８】
特に、トランスとして用いられる場合には、１次巻線に対する２次巻線の巻数比、とりわけ２次巻線の巻回数を増大させることなく高いインダクタンス値を得ることが可能となるので、極細径の導線を２次巻線として用いる必要がない。したがって、極細径の導線を２次巻線として用いた場合に懸念される断線の危険性を回避することができ、製品としての安全性および信頼性を高めることが可能となる。
【００１９】
一方、インダクタとして用いられる場合にも、巻線の巻回数を増大させることなく高いインダクタンス値を得ることができるので、定格電流値の低下を招くことなく小型化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るコア付きコイル装置の実施形態について、添付した各図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るコア付きコイル装置の平面図であり、図２はその斜視図（巻線が未装着な状態）、図３は図１、２に示すコア全体の斜視図である。
【００２１】
本実施形態のコア付きコイル装置は、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インバータ回路でインバータトランスとして使用されるものであり、図１に示すように、１次巻線（１次側用の巻線）１と、該１次巻線１と電磁結合される２次巻線（２次側用の巻線）２と、１次巻線１が巻回保持される１次側ボビン端子台３と、２次巻線２が巻回保持される２次側ボビン端子台４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第１乃至第４のコア５〜８と、を備えてなる。
【００２２】
図２に示すように上記１次側ボビン端子台３は、両端部にエンド鍔３１Ａ，３１Ｂを有する中空の１次側巻回部３２と、該１次側巻回部３２と一体に形成された１次側端子保持部３３と、該１次側端子保持部３３に保持された１次側端子３４Ａ，３４Ｂとを備えてなる。また、上記１次巻線１（図１参照）は上記１次側巻回部３２に巻回され、その両端部は上記１次側端子３４Ａ，３４Ｂにそれぞれ接続されるように構成されている。
【００２３】
上記２次側ボビン端子台４は、両端部にエンド鍔４１Ａ，４１Ｂを有する中空の２次側巻回部４２と、該２次側巻回部４２と一体に形成された２次側端子保持部４３と、該２次側端子保持部４３に保持された２次側端子４４Ａ，４４Ｂおよび基板設置用端子４５Ａ，４５Ｂとを備えてなる。上記２次側巻回部４２は、上記エンド鍔４１Ａ，４１Ｂと、複数（本実施形態では６枚）の仕切り鍔４６Ａ〜４６Ｆ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２次巻線２（図１参照）が巻回されるようになっている。また、上記仕切り鍔４６Ａ〜４６Ｆには、上記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４７（一部番号省略）が形成されており、上記２次側巻回部４２に巻回された２次巻線２の両端部は、上記２次側端子４４Ａ，４４Ｂの各絡げ部４４ａ，４４ｂにそれぞれ接続されるように構成されている。
【００２４】
一方、図３に示すように上記第１乃至第４のコア５〜８は、それぞれ以下のように構成されている。すなわち、上記第１のコア５は、直線的に延びる基部５１（一部破線で示す）と、該基部５１の一端部から立ち上がるように延びる起立部５２（一部破線で示す）とからなるＬ字状のコア部材であり、上記基部５１が、図２に示すように、上記２次側巻回部４２内に挿通配置される（基部５１の、起立部５２から離れた側の他端部５１ａは、２次側巻回部４２の外に突出する）ように構成されている。
【００２５】
上記第２のコア６は、直線的に延びるＩ字状のコア部材であり、上記１次側巻回部３２内に挿通配置される（両端部は、１次側巻回部３２の外に突出する）とともに（図２参照）、その一端部６１ａは、上記第１のコア５の基部５１の他端部５１ａと接続されるように構成されている。
【００２６】
上記第３のコア７は、直線的に延びる基部７１と、該基部７１の両端部から該基部７１に対してそれぞれ略垂直に延びる第１および第２の脚部７２，７３とからなるコ字状のコア部材であり、上記第１の脚部７２（一部破線で示す）が、上記２次側巻回部４２内に挿通配置される（第１の脚部７２の先端部７２ａは、２次側巻回部４２の外に突出する）とともに（図２参照）、上記第２の脚部７３の先端部７３ａは、上記第２のコア６の他端部６１ｂと接続されるように構成されている。
【００２７】
上記第４のコア８は、Ｌ字状に形成された基部８１と、該基部８１の一端部８１ａから図中下方に延びる脚部８２とからなるコア部材であり、上記脚部８２が上記第３のコア７の第１の脚部７２の先端部７２ａと接続されるとともに、上記基部８１の他端部８１ｂが上記第１のコア５の起立部５２と接続されるように構成されている。
【００２８】
上記第１のコア５と上記第３のコア７の第１の脚部７２は、上記２次側巻回部４２に上記２次巻線２が巻回された状態（図１参照）において、該２次巻線２の内部を貫くように並設されるものであり、本実施形態において、複数（本実施形態では２つ）の巻線内貫通コア部を構成するものである。
【００２９】
また、上記第２のコア６と、上記第３のコア７の基部７１および第２の脚部７３と、上記第４のコア８は、本実施形態において、連結コア部を構成するものであり、また、上記第１のコア５と上記第３のコア７の第１の脚部７２とともに１つの閉ループを形成するようになっている。
【００３０】
すなわち、上記第２のコア６と、上記第３のコア７の基部７１および第２の脚部７３と、上記第４のコア８は、上記２次巻線２と鎖交する磁束（特に、相互インダクタンスに係る磁束）が、上記閉ループ内に形成される磁路Ｃ１（本実施形態では閉磁路。図３において仮想的に２点鎖線で例示する）に沿って一巡する間に、上記複数の巻線内貫通コア部（第１のコア５および第３のコア７の第１の脚部７２）の各内部を互いに同じ向きに順次通過するように、複数の巻線内貫通コア部同士を連結するように構成されている。
【００３１】
このように本実施形態のコア付きコイル装置においては、２次巻線２の内部を貫くように並設された２つの巻線内貫通コア部（第１のコア５および第３のコア７の第１の脚部７２）と、これら第１のコア５および第３のコア７の第１の脚部７２を互いに連結し、これらとともに１つの閉ループを形成する連結コア部（第２のコア６、第３のコア７の基部７１および第２の脚部７３、第４のコア８）とを備えていることにより、２次巻線２と鎖交する磁束が、上記磁路Ｃ１に沿って一巡する間に２次巻線２の内部を同じ向きに２回貫くこととなる。
【００３２】
したがって、磁束が一巡する間に、２次巻線の内部を１回しか貫かない従来のトランスに比較して、理論的には、同等の２次側インダクタンス値を得る場合には、１次巻線に対する２次巻線の巻回数比（特に、１次巻線の巻回数が同じ場合には２次巻線の巻回数）を略２１／２分の１に抑制することが可能となり、１次巻線に対する２次巻線の巻回数比を同等にした場合には、略２倍の２次側インダクタンス値が得られ、出力値を略２倍とすることが可能となる。
【００３３】
なお、このことに関しては、以下のように考えることができる。すなわち、１次巻線１に電圧Ｖ１を印加して磁束φが発生し、この磁束φが磁路Ｃ１に沿って一巡する間に、２次巻線２と２回鎖交して、１次巻線１および２次巻線２にそれぞれｅ１、ｅ２の逆起電力がそれぞれ発生するとする。このとき、ｅ１、ｅ２は、下式（１）、（２）により表すことができる。
【００３４】
【数１】
2008210896.tif 000003
【００３５】
ここで、下式（３）の関係が成立すると、上式（１）より、φを下式（４）で表すことができる。
【００３６】
【数２】
2008210896.tif 000004
【００３７】
上式（１）に上式（４）を代入することにより下式（５）が得られ、上式（２）に上式（４）を代入することにより下式（６）が得られる。
【００３８】
【数３】
2008210896.tif 000005
【００３９】
上式（５）、（６）の関係をフェーザー表示すると、下式（７）、（８）の関係が得られ、これらより、下式（９）の関係が導かれる。
【００４０】
【数４】
2008210896.tif 000006
【００４１】
また、従来のトランスのように、磁束が一巡する間に２次巻線と１回のみ鎖交するトランスにおいて、その２次巻線の巻回数をＮａ、２次側のインダクタンスをＬａとする一方、本発明を適用したトランス、すなわち磁束が一巡する間に２次巻線とｋ回鎖交するトランスにおいて、その２次巻線の巻回数をＮｂ、２次側のインダクタンスをＬｂとした場合、上記Ｎａと上記Ｌａ、および上記Ｎｂと上記Ｌｂとの間には、比例定数をαとして下式（１０）、（１１）の関係が成立する。
【００４２】
【数５】
2008210896.tif 000007
【００４３】
ここで、Ｌａ＝Ｌｂとおくと、上式（１０）、（１１）より、上記Ｎａと上記Ｎｂとの間に、下式（１２）の関係が成立することが導かれる。
【００４４】
【数６】
2008210896.tif 000008
【００４５】
上式（１２）により、本発明を適用したトランスは、従来のトランスに対して同等の２次インダクタンスを得ようとした場合、２次巻線の巻回数を略ｋ１／２分の１に抑制することが可能となることが分かる。
【００４６】
以下、上述した第１の実施形態に係るトランス用のコア付きコイル装置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は、その比較検証結果を示すものである。
この表１中において、１次巻数とは１次巻線の巻回数、２次巻数とは２次巻線の巻回数、巻数比とは１次巻線の巻回数を２次巻線の巻回数で除した値、Ｌｓは２次側のインダクタンス値、Ｌｐは１次側のインダクタンス値をそれぞれ示している。
【００４７】
また、表中の実施例は、上記第１の実施形態に係るコア付きコイル装置と同様のものであり、２次巻線と鎖交する磁束が、一巡する間に２次巻線の内部を同じ向きに２回貫くように構成されたものである。比較例１〜３は、２次巻線と鎖交する磁束が、一巡する間に２次巻線の内部を１回しか貫かない従来一般的な構成のものである。コアの構成で言えば、図３に示す状態から第３コア７の第１の脚部７２と第４コア８とを取り除き、かつ第１コア５の起立部５２と第３コア７の基部７１とを互いに連結した形状のコアを有するものとなる。
【００４８】
【表１】
2008210896.tif 000009
【００４９】
上記表１に示すように、実施例と比較例２とでは、１次巻数（２０Ｔ）および２次巻数（７２５Ｔ）が互いに等しいが、実施例の２次側のインダクタンス値（１５０ｍＨ）は、比較例２の２次側のインダクタンス値（６５ｍＨ）の２倍以上となっており、実施例の方が格段に高出力のものとなっている。
【００５０】
次に、本発明に係るコア付きコイル装置をインダクタとして用いる場合の実施形態について説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係るコア付きコイル装置の概略図であり、図５は本発明の第３の実施形態に係るコア付きコイル装置の概略図である。
【００５１】
図４に示すインダクタ用のコア付きコイル装置は、巻線１１Ａと、該巻線１１Ａの内部を貫くように並設された２つの巻線内貫通コア部２１Ａ，２１Ｂと、該２つの巻線内貫通コア部２１Ａ，２１Ｂ同士を連結し、これらとともに１つの閉ループを形成する連結コア部２２Ａ，２２Ｂと、を備えてなる。
【００５２】
巻線１１Ａと鎖交する磁束は、２つの巻線内貫通コア部２１Ａ，２１Ｂと、２つの連結コア部２２Ａ，２２Ｂとの内部に形成される磁路Ｃ２（本実施形態では閉磁路。図４において仮想的に２点鎖線で例示する）に沿って一巡する間に、巻線１１Ａの内部を同じ向きに２回貫くようになっている。なお、図４では平面的に図示されているが、連結コア部２２Ａ，２２Ｂは、各々が互いに交差する部分において紙面と直交する方向に互いに離間するように構成されている。
【００５３】
図５に示すインダクタ用のコア付きコイル装置は、巻線１１Ｂと、該巻線１１Ｂの内部を貫くように並設された２つの巻線内貫通コア部２１Ｃ，２１Ｄと、巻線１１Ｂの外部を通って２つの巻線内貫通コア部２１Ｃ，２１Ｄ同士を連結する連結コア部２２Ｃ（破線で示す）と、を備えてなる。図４に示すものでは、コア全体で１つの閉ループが形成されているが、本実施形態では、巻線内貫通コア部２１Ｃの一端部２１ａと、巻線内貫通コア部２１Ｄの一端部２１ｂとの間が互いに連結されておらず、コア全体としては閉ループを形成していない。
【００５４】
ただし、巻線１１Ｂと鎖交する磁束が、一巡する間に巻線１１Ｂの内部を同じ向きに２回貫くようになっている点は図４に示すものと同様である。すなわち、図５に示すコア付きコイル装置では、巻線１１Ｂと鎖交する磁束が、２つの巻線内貫通コア部２１Ｃ，２１Ｄおよび連結コア部２２Ｃの各内部に形成される磁路Ｃ３（図５において仮想的に２点鎖線で例示する）と、２つの巻線内貫通コア部２１Ｃ，２１Ｄの各一端部２１ａ，２１ｂの間の空間内とを経由して一巡する間に、巻線１１Ｂの内部を同じ向きに２回貫くようになっている。
【００５５】
図４および図５に示すインダクタ用のコア付きコイル装置によれば、巻線１１Ａ（１１Ｂ）と鎖交する磁束が、磁路Ｃ２（Ｃ３）に沿って一巡する間に巻線１１Ａ（１１Ｂ）の内部を同じ向きに２回貫くので、磁束が一巡する間に、巻線の内部を１回しか貫かない従来のインダクタと比較して、理論的には、同等のインダクタンス値を得る場合には、巻線の巻回数を略２１／２分の１に抑制することが可能となり、巻線の巻回数比を同等にした場合には、略２倍のインダクタンス値を得ることが可能となる。
【００５６】
このことは、上記表１に示す実施例と比較例２との比較において、実施例の２次側のインダクタンス値（１５０ｍＨ）が、比較例２の２次側のインダクタンス値（６５ｍＨ）の２倍以上となっていることからも確かめることができる。
【００５７】
以上、本発明に係るコア付きコイル装置の実施形態について説明したが、本発明のコア付きコイル装置は上記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。
【００５８】
例えば、上記実施形態のものはいずれも、巻線（２次巻線２、巻線１１Ａ、巻線１１Ｂ）と鎖交する磁束が、磁路（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）に沿って一巡する間に、巻線の内部を同じ向きに２回貫くようになっているが、３回以上の任意の回数分だけ巻線の内部を同じ向きに貫くように構成することも可能である。
【００５９】
また、巻線内貫通コア部や連結コア部を構成するコア部材の形状や個数は、適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態のものはいずれも、巻線内貫通コア部が単体のコア部材により直線状に構成されているが、巻線内貫通コア部を、互いに分離した複数のコア部材により構成したり、曲線状に構成したりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態に係るコア付きコイル装置の平面図
【図２】図１に示すコア付きコイル装置の斜視図（巻線未装着）
【図３】図１、２に示すコア全体の斜視図
【図４】第２の実施形態に係るコア付きコイル装置の概略図
【図５】第３の実施形態に係るコア付きコイル装置の概略図
【符号の説明】
【００６１】
１                １次巻線
２                ２次巻線
３                １次側ボビン端子台
４                ２次側ボビン端子台
５                第１のコア
６                第２のコア
７                第３のコア
８                第４のコア
１１Ａ，１１Ｂ    端子
１２Ａ〜１２Ｄ    ２次側端子
１２ａ            絡げ部
２１Ａ〜２１Ｄ    巻線内貫通コア部
２１ａ，２１ｂ    （巻線内貫通コア部の）一端部
２２Ａ〜２２Ｃ    連結コア部
３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ    エンド鍔
３２              １次側巻回部
３３              １次側端子保持部
３４Ａ，３４Ｂ    １次側端子
４２              ２次側巻回部
４３              ２次側端子保持部
４４Ａ，４４Ｂ    ２次側端子
４４ａ，４４ｂ    絡げ部
４５Ａ，４５Ｂ    基板設置用端子
４６Ａ〜４６Ｆ    仕切り鍔
４７              切欠部
５１              （第１のコアの）基部
５１ａ            （第１のコアの基部の）他端部
５２              起立部
６１ａ            （第２のコアの）一端部
６１ｂ            （第２のコアの）他端部
７１              （第３のコアの）基部
７１ａ，７３ａ    先端部
７２              第１の脚部
７３              第２の脚部
８１              （第４のコアの）基部
８１ａ            （第４のコアの基部の）一端部
８１ｂ            （第４のコアの基部の）他端部
８２              脚部
Ｃ１〜Ｃ３          磁路
【図１】
2008210896.tif 000010
【図２】
2008210896.tif 000011
【図３】
2008210896.tif 000012
【図４】
2008210896.tif 000013
【図５】
2008210896.tif 000014