DE60319811T2

DE60319811T2 - Steuermittel für einem transformator mit spannungserhöhung

Info

Publication number: DE60319811T2
Application number: DE60319811T
Authority: DE
Inventors: Makoto Nara-shi MIHARA; Kenji Yamatokoriyama-shi YASUI; Takeshi Toyonaka-shi KITAIZUMI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: WO2003077603A2; ATE390031T1; DE60319811D1; US6956456B2; US20040239464A1; CN1533681A; EP1483941A2; AU2003202802A1; EP1483941B1; WO2003077603A3; CN100512573C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzinduktionsheizung, die ein Magnetron in einem Mikrowellenofen oder Ähnliches verwendet und insbesondere einen Hochsetztransformator zum Ansteuern eines Magnetrons durch eine geschaltete Stromversorgung.
1 zeigt als Gegenstand der Erfindung ein Diagramm eines Aufbaus einer elektrischen Magnetron-Ansteuereinheit, die einen Hochsetztransformator verwendet. In der 1 wird Wechselstrom von einer herkömmlichen elektrischen Quelle 11 durch einen Gleichrichter 13 in Gleichstrom umgewandelt. Der Gleichstrom wird durch eine Drosselspule 14 und einen Glättungskondensator 15 auf einer Ausgangsseite des Gleichrichters 13 geglättet und dann an eine Eingangsseite eines Wechselrichters 16 weitergeleitet. Der Gleichstrom wird durch eine EIN/AUS-Funktion einer Halbleiterschalteinheit in dem Wechselrichter 16 in ein gewünschtes Hochfrequenzsignal (20 bis 40 kHz) umgewandelt. Der Wechselrichter 16 umfasst zwei Gruppen von Schalteinheiten und eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern der zwei Gruppen von Schalteinheiten. Beispielsweise umfasst jede Schalteinheitsgruppe mehrere Leistungs-MOSFETs, die untereinander parallel geschaltet sind, um eine hohe Schaltgeschwindigkeit des Gleichstroms zu erzielen. Drain-Gebiete der Leistungs-MOSFETs, die die Schalteinheitsgruppen bilden, sind an gegenüber liegende Enden einer Primärwicklung 181 des Hochsetztransformators angeschlossen. Source-Gebiete der Leistungs-MOSFETs, die eine der zwei Schalteinheitsgruppen bilden, sind jeweils an Source-Gebiete der Leistungs-MOSFETs, die die andere Schalteinheitsgruppe bilden, angeschlossen. Gates der Leistungs-MOSFETs, die die Schalteinheitsgruppen bilden, sind an die Ansteuerschaltung der Schalteinheit angeschlossen Die Schalteinheitsgruppen, die durch die Leistungs-MOSFETs gebildet werden, werden von einer Wechselrichtersteuerschaltung 161 angesteuert, so dass ein auf der Primärseite des Hochsetztransformators 18 fließender Strom mit hoher Geschwindigkeit EIN/AUS geschaltet wird.
Ein Strom auf der Primärseite des Gleichrichters 13 wird von einem CT 17 detektiert. Der detektierte Strom wird in die Wechselrichtersteuerschaltung 161 eingegeben und als Eingangssignal zum Regeln des Wechselrichters 16 verwendet.
Ein Ausgangssignal einer Hochfrequenzspannung von dem Wechselrichter 16 wird an die Primärwicklung 181 des Hochsetztransformators 18 angelegt, so dass eine hohe Spannung proportional zu dem Windungsverhältnis des Hochsetztransformators 18 in einer Sekundärwicklung 182 des Hochsetztransformators 18 erzielt wird. Eine Wicklung mit einer geringen Anzahl von Windungen ist ferner auf der Sekundärseite des Hochsetztransformators 18 vorgesehen. Die Wicklung 183 wird zum Aufheizen eines Heizfadens 121 eines Magnetrons 12 verwendet. Die Sekundärwicklung 182 des Hochsetztransformators 18 ist mit einem Halbwellengleichrichter mit Spannungsverdopplung 19 zum Gleichrichten des Ausgangssignals der Sekundärwicklung 182 ausgebildet. Der Halbwellengleichrichter mit Spannungsverdopplung 19 weist einen Hochspannungskondensator 191 und zwei Hochspannungsdioden 192 und 193 auf. In einer positiven Periode (beispielsweise unter der Annahme, dass das obere Ende der Sekundärwicklung 182 in der 1 positiv ist) fließt ein Strom in dem Hochspannungskondensator 191 und der Hochspannungsdiode 192, so dass linke und rechte Elektroden des Hochspannungskondensators 191 jeweils positiv und negativ geladen werden. In einer negativen Periode (beispielsweise unter der Annahme, dass das untere Ende der Sekundärwicklung 182 in der 1 negativ ist) fließt ein Strom in der Hochspannungsdiode 193, so dass die doppelte Spannung, das heißt die Summe einer Spannung von dem zuvor geladenen Hochspannungskondensator 191 und einer Spannung von der Sekundärwicklung 182, zwischen einer Anode 122 und einer Kathode 121 in dem Magnetron 12 angelegt wird.
Obwohl zuvor als Gegenstand der Erfindung ein Beispiel einer elektrischen Magnetron-Ansteuereinheit, die einen Hochsetztransformator verwendet, beschrieben wurde, ist die elektrische Ansteuereinheit nicht darauf beschränkt. Es kann jede elektrische Ansteuereinheit verwendet werden, solange diese einen Transformator zum Hochsetzen einer hohen Frequenz umfasst.
Angesichts der Erfordernisse für die Größenreduzierung eines Mikrowellenofens ist es notwendig, auch die Größe des Hochsetztransformators zu verringern. Folglich wurde eine vordem verwendete niedrige Frequenz durch eine zuvor beschriebene hohe Frequenz ersetzt. Bei einer niedrigen Frequenz wurde ein Metallkern (aus einer amorphen Stahlplatte oder einer Siliziumstahlplatte), der Vorteile im Hinblick auf die Größenreduzierung, die Sättigung, und die Kosten aufweist, als Kern für den Transformator verwendet. Bei einer hohen Frequenz wurde aufgrund eines großen Hochfrequenzverlustes kein derartige Metallkern verwendet und durch einen Eisenkern ersetzt.
In dem Dokument EP-A-1 058 279 ist ein Hochsetztransformator beschrieben, der im Vergleich zu seiner Breite und Tiefe eine verringerte Höhe aufweist. Der in diesem Dokument beschriebene Hochsetztransformator wird für eine Heizeinrichtung mit hoher Frequenz, wie beispielsweise einem Mikrowellenofen, verwendet. Die im Vergleich zu der Breite und der Tiefe verringerte Höhe der Transformators wird durch eine spezielle Anordnung der primären und der sekundären Wicklung erreicht.
7 zeigt ein Beispiel des Hochsetztransformators unter Verwendung von Eisenkernen. In der 7 sind eine Primärwicklung 71, eine Sekundärwicklung 72 und eine Heizvorrichtungswicklung 73 auf einer gemeinsamen Achse von zwei U-förmigen Eisenkernen 74 und 75, die einander gegenüberliegen, parallel zueinander angeordnet. Bei einer elektrischen Magnetron-Ansteuereinheit für große Ströme wird vorwiegend ein Schaltverfahren bei Nulldurchgang (im Nachfolgenden als ZVS-Verfahren bezeichnet), das eine Resonanzspannung zum Zünden der dem Leistungshalbleiter zugeführten Last verwendet. Ein Abstand G ist vorgesehen, da der Kopplungsfaktor des Hochsetztransformators in einem Bereich von in etwa 0,6 bis in etwa 0,85 liegen soll, um eine Resonanzspannung durch das ZVS-Verfahren zu erhalten.
Bei dem Hochsetztransformator aus dem Stand der Technik, der zwei gegenüberliegende U-förmige Eisenkerne 74 und 75 verwendet, muss der auf der Primärseite des Hochsetztransformators fließende Spitzenstrom viel stärker erhöht werden, um das Ausgangssignal des Magnetrons zu erhöhen. Folglich wird die magnetische Flussdichte in einfacher Weise gesättigt, da die Eisenkerne eine geringere magnetische Flussdichtesättigung aufweisen. Folglich muss die Größe der Eisenkerne erhöht werden, um eine Sättigung zu vermeiden. Dies steht im Gegensatz zu dem Erfordernis, die Größe der elektrischen Quelle zu verringern.
Um diese Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der Erfindung einen Hochsetztransformator bereitzustellen, der zur Größenreduzierung einer elektrischen Quelle beiträgt bei dem eine Sättigung trotz eines hohen Ausgangssignals vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erzielt.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In dem Hochsetztransformator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Hauptkern ein Eisenkern mit einem geringen Hochfrequenzverlust verwendet, während ein quadratförmiger Kern, der zur Vermeidung einer Sättigung in einem Abstand gegenüber von dem Eisenkern angeordnet ist, für einen Magnetkreis verwendet wird. Somit ist der quadratförmiger Kern einfach herzustellen, klein und mit großer Härte ausgebildet, und schützt in mechanischer Weise die Außenseite der jeweiligen Wicklungen.
In dem Hochsetztransformator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Hauptkern ein Eisenkern mit einem geringen Hochfrequenzverlust verwendet, während ein Metallkern, der kleiner ist und eine höhere Sättigung der magnetischen Flussdichte als der Eisenkern aufweist, verwendet wird, der in einem Abstand gegenüber von dem Eisenkern angeordnet ist, um eine Sättigung zu vermeiden. Außerdem ist der Metallkern so ausgebildet, dass dünne Metallplatten in die Flussrichtung von Wirbelströmen zur Vermeidung eines Wirbelstromflusses miteinander verklebt werden, um dadurch Hochfrequenzverlusten gegenzusteuern. Zusätzlich ist der Metallkern quadratringförmig ausgebildet. Somit ist der Metallkern einfach herzustellen, klein und mit großer Härte ausgebildet, und schützt in mechanischer Weise die Außenseite der jeweiligen Wicklungen.
Vorzugsweise weist der Abstand, der zwischen dem stabförmigen Eisenkern und dem Metallkern ausgebildet ist, eine konstante Breite auf, so dass der Kopplungsfaktor oder Ähnliches in einfacher Weise bestimmt werden kann.
Gemäß der Erfindung muss kein eigener Abstandhalter zwischen dem stabförmigen Eisenkern und dem Metallkern ausgebildet sein, wodurch der Arbeitsaufwand und die Zeit zum Einbauen des Abstandhalters in den Hochsetztransformator wegfällt. Folglich kann der Hochsetztransformator einfach zusammengebaut werden, so dass die Fertigungskosten des Hochsetztransformators verringert werden können.
In dem Hochsetztransformator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Hauptkern der Eisenkern mit einem geringen Hochfrequenzverlust verwendet, während der klein ausgebildete und kaum gesättigte Metallkern in einem Abstand gegenüber von dem Eisenkern angeordnet ist, um eine Sättigung zu vermeiden. Außerdem ist der Metallkern so ausgebildet, dass dünne Metallplatten in die Flussrichtung von Wirbelströmen miteinander verklebt werden, um einen Wirbelstromfluss zu verhindern. Zusätzlich ist der Metallkern quadratringförmig ausgebildet. Somit ist der Metallkern einfach herzustellen und mit großer Härte ausgebildet, und schützt die jeweiligen Wicklungen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der der stabförmige Eisenkern säulenartig ausgebildet ist, vereinfacht die Verwendung eines Eisenkerns die Fertigung. Des Weiteren weist der Abstand, der zwischen dem stabförmigen Eisenkern und dem Metallkern ausgebildet ist, eine konstante Breite auf, so dass der Kopplungsfaktor oder Ähnliches in einfacher Weise bestimmt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der magnetische Widerstand durch den Abstand zwischen dem stabförmigen Eisenkern und dem Kern verändert, wodurch der Kopplungsfaktor des Hochsetztransformators in einfacher Weise auf jeden optimalen Wert einstellbar ist.
In dem Hochsetztransformator gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kern ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver, wobei der Kern einen geringen Hochfrequenzverlust aufweist, kostengünstiger und kleiner als der Eisenkern hergestellt werden kann, und eine höhere magnetische Flussdichtesättigung als der Eisenkern aufweist. Außerdem ist zur Vermeidung einer Sättigung ein Abstand zwischen dem Eisenkern und dem Eisenoxidpulverharzkern vorgesehen. Somit ist der Eisenoxidpulverharzkern einfach herzustellen, klein und mit großer Härte ausgebildet, und schützt in mechanischer Weise die Außenseite der jeweiligen Wicklungen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der stabförmige Eisenkern in Form eines rechteckigen Parallelepipedon ausgebildet. Vorzugsweise weist der Abstand, der zwischen dem rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern und dem quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern ausgebildet ist, eine konstante Breite auf. Somit kann der Kopplungsfaktor oder Ähnliches in einfacher Weise bestimmt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die einen stabförmigen Eisenoxidpulverharzkern, der ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver enthält, als Kern verwendet, kann der Kern aus dem selben Material wie der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern gefertigt werden. Somit werden Vorgänge, wie beispielsweise der Ankauf von Rohmaterial, die Fertigung und das Management, um vieles einfacher.
1 zeigt als Gegenstand der Erfindung ein Diagramm eines Aufbaus einer elektrischen Magnetron-Ansteuereinheit, die einen Hochsetztransformator verwendet;
2A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 2B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 2C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 2D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt;
3A und 3B zeigen Ansichten zur Erläuterung eines Metallkernfertigungsverfahrens, das für die Erfindung verwendet wird;
4A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 4B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 4C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 4D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt;
5A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 5B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 5C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 5D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt;
6A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 6B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 6C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 6D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt;
7A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt; 7B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 7C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 7D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt;
8A zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß eines ersten Beispiels der sechsten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und 8B zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß eines zweiten Beispiels der sechsten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
9A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 9B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 9C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 9D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt;
10A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 10B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt; 10C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und 10D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt; und
11 zeigt eine Ansicht, die einen Hochsetztransformator aus dem Stand der Technik darstellt, der Eisenkerne verwendet.
In den Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen 11 eine handelsübliche elektrische Quelle, 12 ein Magnetron, 122 eine Anode, 121 eine Kathode, 13 einen Gleichrichter; 14 eine Drosselspule, 15 einen Glättungskondensator, 16 einen Wechselrichter, 161 eine Wechselrichtersteuerschaltung; 17 einen CT, 18 einen Hochsetztransformator, 181 eine Primärwicklung, 182 eine Sekundärwicklung, 183 eine Wicklung zum Aufheizen eines Heizfadens, 19 einen Halbwellengleichrichter mit Spannungsverdopplung, 191 einen Hochspannungskondensator, 192, 192 eine Hochspannungsdiode, 20 einen Hochsetztransformator gemäß der ersten Ausführungsform, 21 eine Primärwicklung, 22 eine Sekundärwicklung, 23 eine Heizvorrichtungswicklung, 26 einen rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern, 26a einen Vorsprungbereich, 27 einen Metallkern, 27a eine lange dünne Metallplatte, 56 einen säulenartig ausgebildeten Eisenkern, 57 einen Metallkern, 57a eine quadratringförmige dünne Metallplatte, 220 einen Hochsetztransformator gemäß der ersten Ausführungsform, 221 eine Primärwicklung, 222 eine Sekundärwicklung, 223 eine Heizvorrichtungswicklung, 226 einen rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern, 227 einen quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern, 230 einen Hochsetztransformator, 236 einen säulenartig ausgebildeten Eisenkern, 237 einen Eisenoxidpulverharzkern, 240, 240' einen Hochsetztransformator, 246 einen rechteckigen Parallelepipedon-Eisenoxidpulverharzkern, 246' einen säulenartig ausgebildeten Eisenoxidpulverharzkern, 247, 247' einen quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern, der ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver aufweist, 250 einen Hochsetztransformator, 256 einen rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern, 256a einen Vorsprungbereich, 260 einen Hochsetztransformator, 264, 265 einen U-förmigem Eisenoxidpulverharzkern, und G einen Abstand.
Im Nachfolgenden wird ein Hochsetztransformator gemäß der Erfindung mit Bezug auf die 2A bis 10D beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die 2A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 2B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 2C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 2D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 2A bis 2D weist der Hochsetztransformator 20 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 21, eine Sekundärwicklung 22, und eine Heizvorrichtungswicklung 23 auf. Der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 21 ist größer als jener der Sekundärwicklung 22. Die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 21 ist kleiner als die der Sekundärwicklung 22. Die Heizvorrichtungswicklung 23 ist in den 2A bis 2D nicht gezeigt, da die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 23 im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 22 um vieles geringer ist. Die Heizvorrichtungswicklung 23 stellt keinen wesentlichen Teil des Hochsetztransformators 20 dar, da die Heizvorrichtungswicklung 23 als ein von dem Hochsetztransformator 20 getrennter Teil ausgebildet sein kann. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen stabförmigen Eisenkern. In dieser Ausführungsform ist der Eisenkern 26 in Form eines rechteckigen Parallelepipedon ausgebildet. Die Primärwicklung 21, die Sekundärwicklung 22 und die Heizvorrichtungswicklung 23 sind um den rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet.
Das Bezugszeichen 27 kennzeichnet einen in der Erfindung verwendeten Metallkern. Wie in der 3A gezeigt, ist der Metallkern 27 so ausgebildet, dass eine lange dünne Metallplatte 27a aus amorphen Siliziumstahl oder Ähnliches durch mehrmaliges Aufrollen (in etwa 10 mal bis in etwa 40 mal) zu einem quadratischen Ring geformt wird, während Schichten der dünnen Platte 27a elektrisch voneinander isoliert sind. Außerdem ist der Metallkern 27 in Form eines quadratischen Rings ausgebildet, der eine Innenabmessung (in eine links/rechts Richtung des Metallkerns 27 in der 2C) aufweist, die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 21, der Sekundärwicklung 22, und der Heizvorrichtungswicklung 23 ist, und die andere Innenabmessung (in eine aufwärts/abwärts Richtung des Metallkerns 27 in der 2C) aufweist, die größer als die Gesamtabmessung der drei Wicklungen ist (das heißt, die Primärwicklung 21, die Sekundärwicklung 22, und die Heizvorrichtungswicklung 23), die nebeneinander angeordnet sind.
Folglich wird der Metallkern 27, wie in der 2D gezeigt, außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 an den Eisenkern 26 angebracht und gegenüber von dem Eisenkern 26 mit einem Abstand G davon angeordnet, wobei der Abstand durch einen zwischen dem Metallkern 27 und dem Eisenkern 26 angeordneten Abstandhalter (nicht gezeigt) fixiert ist. Der Abstand G zwischen dem Metallkern 27 und dem Eisenkern 26 beträgt in etwa zwischen 0,3 mm und in etwa 0,8 mm.
In diesem Aufbau wird als ein Hauptkern der Eisenkern mit niedrigem Hochfrequenzverlust verwendet und der klein ausgebildete und kaum gesättigte Metallkern ist außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 und gegenüber von dem Eisenkern 26 mit einem Abstand G davon angeordnet, um eine Sättigung zu vermeiden. Somit trägt der Hochsetztransformator 20 im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei. Das heißt, dass bei dem Hochsetztransformator aus dem Stand der Technik die außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 angeordneten Eisenkernbereiche 74a und 75b Querschnitte aufweisen, die im Wesentlichen jenem des Haupteisenkernbereichs entsprechen, so dass die Eisenkernbereiche 74a und 75b weit über die Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 hervorstehen. Im Gegensatz dazu, weist der Hochsetztransformator 20 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung einen Metallkern mit einem Querschnitt auf, der um vieles kleiner als der des Eisenkernbereiches ist, so dass der Metallkern nicht weit über die Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 hervorsteht (siehe 2C).
Außerdem kann der nachteilige Effekt des Hochfrequenzverlustes des Metallkerns bei Hochfrequenzanwendungen wie folgt verringert werden. Wie in der 3A gezeigt, ist der Metallkern aus einer langen dünnen Metallplatte 27a gebildet, die in etwa 10–40 mal aufgerollt wurde, so dass die Flussrichtung der Wirbelströme gemäß einer Richtung der Übergangsschichten der derart oft aufgerollten dünnen Metallplatte ausrichtet ist. Somit können die Wirbelströme nur in dem Querschnittsbereich einer dünnen Metallplatte fließen. Außerdem weist der Querschnitt der einen dünnen Metallplatte einen großen Widerstand auf. Somit können die Wirbelströme in dem Metallkern kaum fließen. Wenn der Metallkern mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wie zuvor beschrieben angeordnet ist, kann dem gemäß der Hochfrequenzverlust trotz der Verwendung einer hohen Frequenz verringert werden. Folglich kann ein Hochsetztransformator, der sowohl den Vorteil des Eisenkerns als auch den Vorteil des Metallkerns umfasst, gebildet werden.
Da der Eisenkern des Hochsetztransformators die Form eines rechteckigen Parallelepipedon aufweist, sind außerdem entsprechende gegenüberliegende Bereiche des Eisenkerns 26 und des Metallkerns 27 parallel zueinander ausgerichtet. Somit weist der Abstand G zwischen dem Eisenkern 26 und dem Metallkern 27 eine konstante Breite auf, so dass der Kopplungsfaktor oder Ähnliches leicht bestimmbar ist.
Obwohl es möglich ist, den quadratringförmige Metallkern durch einen U-förmigen Metallkern zu ersetzen, ist der quadratringförmige Metallkern leichter herstellbar und schützt zusätzlich in mechanischer Weise die jeweiligen Wicklungen, da der quadratringförmige Metallkern die jeweiligen Wicklungen teilweise von außen einhüllt.
Obwohl diese Ausführungsform für den Fall gezeigt ist, bei dem die Primärwicklung 21, die Sekundärwicklung 22, und die Heizvorrichtungswicklung 23 um den stabförmigen Eisenkern gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet sind, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch für den Fall verwendet werden, bei dem die drei Wicklungen konzentrisch auf dem stabförmigen Eisenkern angeordnet sind, so dass eine zweite Wicklung um eine erste Wicklung und eine dritte Wicklung um die zweite Wicklung gewickelt ist.
(Zweite Ausführungsform)
Die 4A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 4B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 4C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 4D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 4A bis 4D weist der Hochsetztransformator 40, wie in den 2A bis 2D, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 21, eine Sekundärwicklung 22, und eine Heizvorrichtungswicklung 23 auf. Das heißt, der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 21 ist größer als der Wicklungsquerschnitt der Sekundärwicklung 22. Die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 21 ist kleiner als die der Sekundärwicklung 22. Die Heizvorrichtungswicklung 23 ist in den 4A bis 4D nicht gezeigt, da die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 23 im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 22 um vieles geringer ist. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen Eisenkern, der in Form eines rechteckigen Parallelepipedon ausgebildet ist. Die Primärwicklung 21, die Sekundärwicklung 22 und die Heizvorrichtungswicklung 23 sind um den rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern 26 gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet. Das Bezugszeichen 27 kennzeichnet einen Metallkern, der gleich wie jener in den 2A bis 2D ausgebildet ist. Das heißt, der Metallkern 27 ist, wie in der 3A gezeigt, so ausgebildet, dass eine lange dünne Metallplatte 27a durch in etwa 10-maliges bis in etwa 40-maliges Aufrollen zu einem quadratischen Ring geformt ist. Außerdem ist der Metallkern 27 in Form eines quadratischen Rings ausgebildet, der eine Innenabmessung (in eine links/rechts Richtung des Metallkerns 27 in der 4C) aufweist, die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 21, der Sekundärwicklung 22, und der Heizvorrichtungswicklung 23 ist, und die andere Innenabmessung (in eine aufwärts/abwärts Richtung des Metallkerns 27 in der 4C) aufweist, die größer als die Gesamtabmessung der drei Wicklungen ist (das heißt, die Primärwicklung 21, die Sekundärwicklung 22, und die Heizvorrichtungswicklung 23), die nebeneinander angeordnet sind.
In dem Hochsetztransformator gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, ist ein Vorsprung 26a auf einem Flächenbereich des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns 26 gegenüber von dem Metallkern 27 ausgebildet. Die Höhe des Vorsprungs 26a ist im Wesentlichen gleich der Breite des Abstands G, der in den 2A bis 2D gezeigt ist. Da der Abstand G, der zwischen dem rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern 26 und dem Metallkern 27 eingestellt ist, durch den Vorsprung 26a fixiert werden kann, muss kein Abstandhalter wie in den 2A bis 2D verwendet werden. Somit ist es nicht notwendig, einen eigen Abstandhalter bereitzustellen, wodurch der Schritt des Einbauens des Abstandhalters in den Hochsetztransformator weggelassen werden kann. Folglich ist der Hochsetztransformator leicht zusammenzusetzen.
Der Vorsprung 26a ist so ausgebildet, dass der Querschnitt in eine Richtung eines Magnetkreises klein ausgebildet ist. Das heißt, die magnetische Flussdichte ist aufgrund eines geringen magnetischen Flusses gesättigt, wodurch kein magnetischer Kurzschluss gebildet wird.
Obwohl in der 4A bis 4D der Fall gezeigt ist, bei dem ein Vorsprung 26a in der Mitte einer Seite des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns 26 ausgebildet ist, kann die Erfindung auch für den Fall verwendet werden, bei dem ein Paar Vorsprünge 26a jeweils an gegenüber liegenden Endbereichen an einer Seite des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns 26 ausgebildet ist, so dass das Paar Vorsprünge 26a den Metallkern 27 an zwei Punkten berührt. In diesem Fall, wird die Stabilität des Aufbaus verbessert.
(Dritte Ausführungsform)
Die 5A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 5B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 5C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 5D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 5A bis 5D weist der Hochsetztransformator 50, wie in den 2A bis 2D, gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 21, eine Sekundärwicklung 22, und eine Heizvorrichtungswicklung 23 auf. Das heißt, der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 21 ist größer als der Wicklungsquerschnitt der Sekundärwicklung 22. Die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 21 ist kleiner als die der Sekundärwicklung 22. Die Heizvorrichtungswicklung 23 ist in den 5A bis 5D nicht gezeigt, da die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 23 im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 22 um vieles geringer ist.
Ein säulenartig ausgebildeter Eisenkern 56 wird in dem Hochsetztransformator gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet. Die Primärwicklung 21, die Sekundärwicklung 22 und die Heizvorrichtungswicklung 23 sind um den säulenartig ausgebildeten Eisenkern 56 gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet.
Außerdem ist ein Metallkern 57 des Hochsetztransformator, wie in der 3B gezeigt, so ausgebildet, dass mehrere quadratringförmige dünne Metallplatten 57a (10 bis 40 dünne Metallplatten) mithilfe einer elektrisch isolierenden Klebstofflösung in eine Dickerichtung davon miteinander verklebt sind. Der quadratringförmige Metallkern 57 weist eine Innenabmessung auf (in eine links/rechts Richtung des Metallkerns 57 in der 5C), die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 21, der Sekundärwicklung 22, und der Heizvorrichtungswicklung 23 ist, und weist die andere Innenabmessung auf (in eine aufwärts/abwärts Richtung des Metallkerns 57 in der 5C), die größer als die Länge des säulenartig ausgebildeten Eisenkerns 56 ist. Wie in der 5D gezeigt, wird der Metallkern 57 auf dem säulenartig ausgebildeten Eisenkern 56 befestigt und gegenüber eines axialen Endbereiches des säulenartig ausgebildeten Eisenkerns 56 in einem Abstand G davon angeordnet.
In diesem Aufbau wird als ein Hauptkern der Eisenkern mit niedrigem Hochfrequenzverlust verwendet und der klein ausgebildete und kaum gesättigte Metallkern ist außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 und des Eisenkerns 56 angeordnet, so dass dieser gegenüber von dem Eisenkern 26 in einem Abstand G zur Vermeidung einer Sättigung angeordnet ist. Somit trägt der Hochsetztransformator 50 im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne 74 und 75 verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei. Das heißt, dass bei dem Hochsetztransformator 50 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung der Querschnitt des Metallkerns um vieles kleiner als der Querschnitt des Eisenkernbereiches ausgebildet sein kann, so dass der Metallkern nicht weit über die Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 21, 22, und 23 hervorsteht (siehe 5C).
Außerdem kann der nachteilige Effekt des Hochfrequenzverlustes des Metallkerns bei Hochfrequenzanwendungen wie folgt verringert werden. Wie in der 3B gezeigt, ist der Metallkern 57 aus einem Laminat von 10 bis 40 langen dünnen Metallplatten 57a gebildet. Die Flussrichtung der Wirbelströme ist gemäß einer Richtung der Übergangsschichten der mehreren dünnen Metallplatte ausrichtet. Somit können die Wirbelströme nur in dem Querschnittsbereich einer dünnen Metallplatte fließen. Außerdem weist der Querschnitt der einen dünnen Metallplatte einen großen Widerstand auf. Somit können die Wirbelströme in dem Metallkern kaum fließen. Wenn der Metallkern 57 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wie zuvor beschrieben angeordnet ist, kann dem gemäß der Hochfrequenzverlust trotz der Verwendung einer hohen Frequenz verringert werden. Folglich kann ein Hochsetztransformator, der sowohl den Vorteil des Eisenkerns als auch den Vorteil des Metallkerns umfasst, gebildet werden.
Da der Eisenkern des Hochsetztransformators säulenartig ausgebildet ist, kann der säulenartig ausgebildete Eisenkern außerdem leichter herstellt werden als der rechteckige Parallelepipedon-Eisenkern und entsprechende gegenüberliegende Bereiche des Eisenkerns 56 und des Metallkerns 57 sind parallel zueinander ausgerichtet. Somit weist der Abstand G, der zwischen dem Eisenkern 56 und dem Metallkern 57 ausgebildet ist und durch den der Magnetstrom fließt, eine konstante Breite auf, so dass der Kopplungsfaktor oder Ähnliches leicht bestimmbar ist.
Außerdem schützt der quadratringförmige Metallkern 57 in mechanischer Weise den Eisenkern 56 und die jeweiligen Wicklungen 21, 22 und 23, da der quadratringförmige Metallkern 57 den Eisenkern 56 die jeweiligen Wicklungen 21, 22 und 23 teilweise von außen einhüllt.
Obwohl der quadratringförmige Metallkern 27 oder 57, der in den 3A oder 3B gezeigt ist, den bestmöglichen Wert im Hinblick auf Hochfrequenzverluste oder Ähnliches aufweist, kann anstelle des Metallkerns jedes Material verwendet werden, solange das Material geringe Hochfrequenzverluste aufweist. Beispielsweise versteht es sich von selbst, dass ein aus Eisen oder Ähnliches gebildeter quadratringförmiger Kern in den 2A bis 2D, 4A bis 4D, und 5A bis 5D verwendbar ist.
(Vierte Ausführungsform)
Die 6A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 6B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 6C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 6D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 6A bis 6D weist der Hochsetztransformator 220 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 221, eine Sekundärwicklung 222, und eine Heizvorrichtungswicklung 223 auf. Der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 221 ist größer als jener der Sekundärwicklung 222. Die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 221 ist kleiner als die der Sekundärwicklung 222. Die Heizvorrichtungswicklung 223 ist in den 6A bis 6D nicht gezeigt, da die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 223 im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 222 um vieles geringer ist. Die Heizvorrichtungswicklung 223 stellt keinen wesentlichen Teil des Hochsetztransformators 220 dar, da die Heizvorrichtungswicklung 223 als ein von dem Hochsetztransformator 220 getrennter Teil ausgebildet sein kann. Das Bezugszeichen 226 bezeichnet einen stabförmigen Eisenkern. In dieser Ausführungsform ist der Eisenkern 226 in Form eines rechteckigen Parallelepipedon ausgebildet. Die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222 und die Heizvorrichtungswicklung 223 sind um den rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern 226 gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet.
Das Bezugszeichen 227 kennzeichnet einen in der Erfindung verwendeten quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern, der ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver enthält. Der Eisenoxidpulverharzkern 227 weist die Form eines rechteckigen Rings auf, der eine Innenabmessung (in eine Zinks/rechts Richtung des Eisenoxidpulverharzkerns 227 in der 6C) aufweist, die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 221, der Sekundärwicklung 222, und der Heizvorrichtungswicklung 223 ist, und die andere Innenabmessung (in eine aufwärts/abwärts Richtung des Eisenoxidpulverharzkerns 227 in der 6C) aufweist, die größer als die Gesamtabmessung der drei Wicklungen ist (das heißt, die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222, und die Heizvorrichtungswicklung 223), die nebeneinander angeordnet sind.
Das hierin verwendete Eisenoxidpulver umfasst vorzugsweise Pulverpartikel mit einer Partikelgröße von nicht mehr als in etwa 0,5 mm, die mit einer hochelektrischen Isolierschiecht (einer Oxidschicht) beschichtet sind. Beispiele des bevorzugt verwendeten Harzes umfassen PPS (Polyphenylensulfid), PET (Polyethylen Terephthalat) und PP (Polypropylen), die bis zu einer Temperatur von in etwa 100°C hitzebeständig sind. Wenn in etwa 70% oder mehr Eisenoxid (nach Gewicht) mit einem dieser Harze vermischt wird, kann eine bessere magnetische Flussdichtesättigung und magnetische Permeabilität als für Eisen erzielt werden.
Wie zuvor beschrieben, kann ein magnetischer Kreis mit einer höheren magnetischen Permeabilität und einer höheren magnetischen Flussdichtesättigung als für Eisen erzielt werden, wenn Eisenoxidpulverpartikel mit einer Partikelgröße von nicht mehr als in etwa 0,5 mm verwendet werden. Somit kann selbst bei der Verwendung von großer elektrischer Ströme eine Größenreduzierung erzielt werden. Da außerdem mit einer Oxidschicht beschichtete Eisenoxidpulverpartikel verwendet werden, ist es schwierig einen geschlossenen Kreis zu bilden, in dem durch hohe Frequenz erzeugte Wirbelströme fließen. Somit kann der Hochfrequenzverlust verringert werden, so dass der Verlust gleich groß wie im Fall von Eisen ist. In dieser Weise kann ein Eisenoxidpulverharzkern, der sowohl den Vorteil des Eisenkerns als auch die hohe magnetische Flussdichtesättigung aufweist, gebildet werden.
Folglich wird der Eisenoxidpulverharzkern 227, wie in der 6D gezeigt, außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 221, 222, und 223 an den Eisenkern 226 angebracht und gegenüber von dem Eisenkern 226 mit einem Abstand G davon angeordnet, wobei der Abstand durch einen zwischen dem Eisenoxidpulverharzkern 227 und dem Eisenkern 226 angeordneten Abstandhalter (nicht gezeigt) fixiert ist. Der Abstand G zwischen dem Eisenoxidpulverharzkern 227 und dem Eisenkern 226 beträgt in etwa zwischen 0,3 mm und in etwa 0,8 mm.
In diesem Aufbau wird als ein Hauptkern der Eisenkern 226 mit niedrigem Hochfrequenzverlust verwendet und der klein ausgebildete und kaum gesättigte Eisenoxidpulverharzkern 227 ist außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 221, 222, und 223 und gegenüber von dem Eisenkern 226 in einem Abstand G davon angeordnet, um eine Sättigung zu vermeiden. Somit trägt der Hochsetztransformator 220 im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei. Das heißt, dass in dem Hochsetztransformator 220 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung der Querschnitt des Eisenoxidpulverharzkerns um vieles kleiner als der des Eisenkernbereiches sein kann, so dass der Eisenoxidpulverharzkern nicht weit über die Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 221, 222, und 223 hervorsteht (siehe 6C). Zusätzlich dazu weist der Eisenoxidpulverharzkern 227 einen niedrigen Hochfrequenzverlust auf.
Da der Eisenkern 226 des Hochsetztransformators die Form eines rechteckigen Parallelepipedon aufweist, sind außerdem entsprechende gegenüberliegende Bereiche des Eisenkerns 226 und des Eisenoxidpulverharzkerns 227 parallel zueinander ausgerichtet. Somit weist der Abstand G zwischen dem Eisenkern 226 und dem Eisenoxidpulverharzkern 227 eine konstante Breite auf, so dass der Kopplungsfaktor oder Ähnliches leicht bestimmbar ist.
Da außerdem der Eisenoxidpulverharzkern 227 die Form eines rechteckigen Rings aufweist, ist es einfach, den Eisenoxidpulverharzkern 227 herzustellen. Der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzker 227 schützt in mechanischer Weise die jeweiligen Wicklungen, da der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzker 227 die jeweiligen Wicklungen 221, 222 und 223 teilweise von außen einhüllt.
Obwohl diese Ausführungsform für den Fall gezeigt ist, bei dem die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222, und die Heizvorrichtungswicklung 223 um den stabförmigen Eisenkern gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet sind, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch für den Fall verwendet werden, bei dem die drei Wicklungen konzentrisch auf dem stabförmigen Eisenkern angeordnet sind, so dass eine zweite Wicklung um eine erste Wicklung und eine dritte Wicklung um die zweite Wicklung gewickelt ist.
(Fünfte Ausführungsform)
Die 7A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 7B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 7C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 7D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 7A bis 7D weist der Hochsetztransformator 230, wie in den 6A bis 6D, gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 221, eine Sekundärwicklung 222, und eine Heizvorrichtungswicklung 223 auf. Das heißt, der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 221 ist größer als der Wicklungsquerschnitt der Sekundärwicklung 222. Die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 221 ist kleiner als die der Sekundärwicklung 222. Die Heizvorrichtungswicklung 223 ist in den 7A bis 7D nicht gezeigt, da die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 223 im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 222 um vieles geringer ist.
Ein säulenartig ausgebildeter Eisenkern 236 wird in dem Hochsetztransformator gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung verwendet. Die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222 und die Heizvorrichtungswicklung 223 sind um den säulenartig ausgebildeten Eisenkern 236 gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet.
Des Weiteren wird ein Eisenoxidpulverharzkern 237, der die Form eines rechteckigen Rings aufweist, verwendet. Das heißt, der Eisenoxidpulverharzkern 237 weist eine Innenabmessung auf (in eine links/rechts Richtung des Eisenoxidpulverharzkerns 237 in der 7C), die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 221, der Sekundärwicklung 222, und der Heizvorrichtungswicklung 223 ist, und weist die andere Innenabmessung auf (in eine aufwärts/abwärts Richtung des Eisenoxidpulverharzkerns 237 in der 7C), die größer als die Länge des säulenartig ausgebildeten Eisenkerns 236 ist. Wie in der 7D gezeigt, wird der säulenartig ausgebildete Eisenkern 236 in eine Innenfläche des Eisenoxidpulverharzkerns 237 eingeführt, so dass der Eisenoxidpulverharzkern 237 gegenüber eines axialen Endbereiches des säulenartig ausgebildeten Eisenkerns 236 in einem Abstand G von diesem angeordnet ist.
In diesem Aufbau wird als ein Hauptkern der Eisenkern 236 mit niedrigem Hochfrequenzverlust verwendet und der im Vergleich zu dem Eisenkern klein ausgebildete und kaum gesättigte Eisenoxidpulverharzkern 237 ist außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 221, 222, und 223 und des Eisenkerns 236 angeordnet, so dass dieser zur Vermeidung einer Sättigung gegenüber von dem Eisenkern 236 in einem Abstand G angeordnet ist. Somit trägt der Hochsetztransformator 230 im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne 74 und 75 verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei. Zusätzlich dazu, weist der Eisenoxidpulverharzkern 237 einen niedrigen Hochfrequenzverlust auf. Wenn der Eisenoxidpulverharzkern 237 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wie zuvor beschrieben angeordnet ist, kann dem gemäß der Hochfrequenzverlust trotz der Verwendung einer hohen Frequenz verringert werden. Folglich kann ein Hochsetztransformator, der sowohl den Vorteil des Eisenkerns 236 als auch den Vorteil des Eisenoxidpulverharzkern 237 umfasst, gebildet werden.
Da der Eisenkern 236 des Hochsetztransformators säulenartig ausgebildet ist, kann der säulenartig ausgebildete Eisenkern 236 außerdem leichter herstellt werden als der rechteckige Parallelepipedon-Eisenkern. Da außerdem entsprechende gegenüber liegende Bereiche des Eisenkerns 236 und des Eisenoxidpulverharzkern 237 parallel zueinander ausgerichtet sind, weist der Abstand G, der zwischen dem Eisenkern 236 und dem Eisenoxidpulverharzkern 237 ausgebildet ist und durch den der Magnetstrom fließt, eine konstante Breite auf. Somit ist der Kopplungsfaktor oder Ähnliches leicht bestimmbar.
Zusätzlich dazu schützt der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 237 in mechanischer Weise den Eisenkern 236 und die jeweiligen Wicklungen 221, 222 und 223, da der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 237 den Eisenkern 236 die jeweiligen Wicklungen 221, 222 und 223 teilweise von außen einhüllt.
(Sechste Ausführungsform)
Die 8A und 8B zeigen Beispiele eines Hochsetztransformators gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Die 8A zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Beispiel der sechsten Ausführungsform darstellt. Die 8B zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein zweites Beispiel der sechsten Ausführungsform darstellt.
In der 8A weist der Hochsetztransformator 240 gemäß des ersten Beispiels der sechsten Ausführungsform eine Primärwicklung 221, eine Sekundärwicklung 222, und eine Heizvorrichtungswicklung 223 auf. Das Bezugszeichen 247 bezeichnet einen quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern, der ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver enthält. Die Wicklungen 221, 222 und 223 und der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247 sind gleich den entsprechenden Teilen in den 6A bis 6D ausgebildet. Das heißt, der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 221 ist größer als jener der Sekundärwicklung 222. Die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 221 ist kleiner als die der Sekundärwicklung 222. Die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 223 im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 222 um vieles geringer ist. Der Eisenoxidpulverharzkern 247 weist die Form eines rechteckigen Rings auf mit einer Innenabmessung, die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 221, der Sekundärwicklung 222, und der Heizvorrichtungswicklung 223 ist, und der anderen Innenabmessung, die größer als die Gesamtabmessung der drei Wicklungen ist (das heißt, der Primär-, der Sekundär-, und der Heizvorrichtungswicklung 221, 222 und 223), die nebeneinander angeordnet sind.
Das Bezugszeichen 246 bezeichnet einen stabförmigen Eisenoxidpulverharzkern, der in dem ersten Beispiel der sechsten Ausführungsform verwendet wird. Der stabförmige Eisenoxidpulverharzkern 246 weist die Form eines rechteckigen Parallelepipedon auf. Die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222 und die Heizvorrichtungswicklung 23 sind um den rechteckigen Parallelepipedon-Eisenoxidpulverharzkern 246 gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet.
Der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247 ist außerhalb der Primär-, Sekundär- und Heizvorrichtungswicklung 221, 222, und 223 an den Eisenoxidpulverharzkern 246 angebracht und gegenüber von dem stabförmig ausgebildeten Eisenoxidpulverharzkern 246 in einem Abstand G davon angeordnet, wobei der Abstand durch einen zwischen dem stabförmigen Eisenoxidpulverharzkern 246 und dem quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247 angeordneten Abstandhalter (nicht gezeigt) fixiert ist. Der Abstand G zwischen dem stabförmig ausgebildeten Eisenoxidpulverharzkern 246 und dem quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247 beträgt in etwa zwischen 0,3 mm und in etwa 0,8 mm.
In diesem Aufbau bilden die Eisenoxidpulverharzkerne, die einen niedrigen Hochfrequenzverlust aufweisen und im Vergleich zu den Eisenkernen mit geringen Kosten und geringerer Größe fertigbar und kaum gesättigt sind, einen Hauptkern 246 und einen zusätzlichen Kern (quadratringförmigen Kern) 247. Somit trägt der Hochsetztransformator 240 im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei.
Da außerdem der Eisenoxidpulverharzkern 246 des Hochsetztransformators die Form eines rechteckigen Parallelepipedon aufweist, sind entsprechende gegenüberliegende Bereiche des Eisenoxidpulverharzkerns 246 und des Eisenoxidpulverharzkerns 247 parallel zueinander ausgerichtet. Somit weist der Abstand G zwischen dem Eisenoxidpulverharzkern 246 und dem Eisenoxidpulverharzkern 247 eine konstante Breite auf, so dass der Kopplungsfaktor oder Ähnliches leicht bestimmbar ist.
Da außerdem der Eisenoxidpulverharzkern 247 die Form eines rechteckigen Rings aufweist, ist es einfach, den Eisenoxidpulverharzkern 247 herzustellen. Der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247 schützt des Weiteren in mechanischer Weise die jeweiligen Wicklungen, da der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247 die jeweiligen Wicklungen teilweise von außen einhüllt.
In der 8B weist der Hochsetztransformator 240' gemäß des zweiten Beispiels der sechsten Ausführungsform eine Primärwicklung 221, eine Sekundärwicklung 222, und eine Heizvorrichtungswicklung 223 auf. Das Bezugszeichen 247' bezeichnet einen quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern, der ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver enthält. Die Wicklungen 221, 222 und 223 und der quadratringförmige Eisenoxidpulverharzkern 247' sind gleich den entsprechenden Teilen in den 7A bis 7D ausgebildet. Das Bezugszeichen 246' kennzeichnet einen säulenartig ausgebildeten Eisenoxidpulverharzkern, der in dem zweiten Beispiel der sechsten Ausführungsform verwendet wird. Die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222 und die Heizvorrichtungswicklung 223 sind um den säulenartig ausgebildeten Eisenoxidpulverharzkern 246' gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet. Die Primär-, die Sekundär-, und die Heizvorrichtungswicklung 221, 222 und 223 und der Eisenoxidpulverharzkern 246' werden von dem quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern 247' abgedeckt, so dass sie von dem quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern 247' eingehüllt sind. Ein Abstand G ist zwischen dem Eisenoxidpulverharzkern 246' und dem quadratringförmigen Eisenoxidpulverharzkern 247' vorgesehen. Der Abstand zwischen den Eisenoxidpulverharzkernen 246' und 247' beträgt in etwa zwischen 0,3 mm und 0,8 mm.
In diesem Aufbau bilden die Eisenoxidpulverharzkerne, die einen niedrigen Hochfrequenzverlust aufweisen und im Vergleich zu den Eisenkernen mit geringen Kosten und geringerer Größe fertigbar und kaum gesättigt sind, einen Hauptkern 246' und einen zusätzlichen Kern (quadratringförmigen Kern) 247'. Somit trägt der Hochsetztransformator 240' im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei.
Da außerdem die entsprechenden gegenüberliegenden Bereiche der Eisenoxidpulverharzkerne 246' und 247' parallel zueinander ausgerichtet sind, weist der Abstand G zwischen den Eisenoxidpulverharzkernen 246' und 247' eine konstante Breite auf. Somit ist der Kopplungsfaktor oder Ähnliches leicht bestimmbar.
Da außerdem der Eisenoxidpulverharzkern 247' die Form eines rechteckigen Rings aufweist, ist es einfach, den Eisenoxidpulverharzkern 247' herzustellen. Der Harzkern 247' schützt des Weiteren in mechanischer Weise die jeweiligen Wicklungen, da der Harzkern 247' die jeweiligen Wicklungen und den Eisenoxidpulverharzkern 246' teilweise von außen einhüllt.
(Siebente Ausführungsform)
Die 9A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 9B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 9C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 9D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 9A bis 9D weist der Hochsetztransformator 250, wie in den 6A bis 6D, gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 221, eine Sekundärwicklung 222, und eine Heizvorrichtungswicklung 223 auf. Das Bezugszeichen 256 kennzeichnet einen Eisenkern, der die Form eines rechteckigen Parallelepipedons aufweist. Die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222 und die Heizvorrichtungswicklung 223 sind um den rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern 256 gewickelt und nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns angeordnet. Das Bezugszeichen 227 kennzeichnet einen Eisenoxidpulverharzkern, der gleich wie der in den 6A bis 6D ausgebildet ist. Das heißt, der Eisenoxidpulverharzkern 227 ist in Form eines quadratischen Rings ausgebildet, der eine Innenabmessung (in eine links/rechts Richtung des Eisenoxidpulverharzkerns 227 in der 9C) aufweist, die größer als die Außenabmessung der Primärwicklung 221, der Sekundärwicklung 222, und der Heizvorrichtungswicklung 223 ist, und die andere Innenabmessung (in eine aufwärts/abwärts Richtung des Eisenoxidpulverharzkerns 227 in der 9C) aufweist, die größer als die Gesamtabmessung der drei Wicklungen ist (das heißt, die Primärwicklung 221, die Sekundärwicklung 222, und die Heizvorrichtungswicklung 223), die nebeneinander angeordnet sind.
Gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung ist ein Vorsprung 256a auf einem Flächenbereich des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns 256 gegenüber von dem Eisenoxidpulverharzkern 227 ausgebildet. Die Höhe des Vorsprunges 256a ist im Wesentlichen gleich der Breite des Abstandes G, wie in den 6A bis 6D gezeigt. Da der Abstand G, der zwischen dem rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern 256 und dem Eisenoxidpulverharzkern 227 einstellbar ist, durch den Vorsprung 256a fixiert werden kann, ist es nicht notwendig, einen Abstandhalter wie in den 6A bis 6D zu verwenden. Somit ist es nicht notwendig, einen eigener Abstandhalter bereitzustellen, wodurch der Arbeitsaufwand und die Zeit zum Einbauen des Abstandhalters in den Hochsetztransformator wegfällt. Folglich kann der Hochsetztransformator einfach zusammengebaut und die Fertigungskosten des Hochsetztransformators verringert werden.
Der Vorsprung 256a ist so ausgebildet, dass der Querschnitt in eine Richtung eines Magnetkreises klein ausgebildet ist. Das heißt, die magnetische Flussdichte ist aufgrund eines geringen magnetischen Flusses sättigbar und es wird kein magnetischer Kurzschluss gebildet.
Obwohl in den 9A bis 9D der Fall gezeigt ist, bei dem ein Vorsprung 256a in der Mitte einer Seite des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns 256 ausgebildet ist, kann die Erfindung auch für den Fall verwendet werden, bei dem ein Paar Vorsprünge jeweils an gegenüber liegenden Endbereichen an einer Seite des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns 256 ausgebildet ist, so dass das Paar Vorsprünge den Eisenoxidpulverharzkern 227 an zwei Punkten berührt. In diesem Fall, wird die Stabilität des Aufbaus verbessert.
Obwohl diese Ausführungsform den Fall beschreibt, bei dem der Vorsprung 256a auf dem rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkern 226 der 6A bis 6B ausgebildet ist, kann die Erfindung auch für den Fall verwendet werden, bei dem der Vorsprung 256a auf dem stabförmig ausgebildeten Eisenoxidpulverharzkern 246 in der 8A ausgebildet ist.
(Achte Ausführungsform)
Die 10A zeigt eine Vorderansicht, die einen Hochsetztransformator gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die 10B zeigt eine Draufsicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 10C zeigt eine Seitenansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. Die 10D zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Hochsetztransformator darstellt. In den 10A bis 10D weist der Hochsetztransformator 260 gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwicklung 221, eine Sekundärwicklung 222, eine Heizvorrichtungswicklung 223 und U-förmige Eisenoxidpulverharzkerne 264 und 265 auf, die jeweils mit einem Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver enthalten. Die Wicklungen 221, 222 und 223 sind gleich den entsprechenden Teilen in den 6a bis 6D ausgebildet. Das heißt, der Wicklungsquerschnitt der Primärwicklung 221 ist größer als der Wicklungsquerschnitt der Sekundärwicklung 222. Die Anzahl der Windungen der Heizvorrichtungswicklung 223 ist im Vergleich zu jener der Sekundärwicklung 222 um vieles geringer. Wie in den 10a bis 10D gezeigt, sind die U-förmigen Eisenoxidpulverharzkerne 264 und 265 in einem Abstand G, der zwischen den vorderen U-Enden der U-förmigen Eisenoxidpulverharzkerne 264 und 265 ausgebildet ist, gegenüber liegend angeordnet. Entsprechende einschenkelige Bereiche der U-förmigen Eisenoxidpulverharzkerne 264 und 265 sind zur Bildung eines Kerns über das Endstück miteinander verbunden, um den die Primär-, die Sekundär-, und die Heizvorrichtungswicklung 221, 222 und 223 nebeneinander in eine Richtung einer Achse des Kerns anzuordnen. Der Abstand G zwischen den Eisenoxidpulverharzkernen 264 und 265 beträgt in etwa zwischen 0,3 mm und 0,8 mm.
In diesem Aufbau bilden die Eisenoxidpulverharzkerne 264 und 265, die einen niedrigen Hochfrequenzverlust aufweisen und im Vergleich zu den Eisenkernen mit geringen Kosten und geringerer Größe fertigbar und kaum gesättigt sind, alle Kernbereiche des Hochsetztransformators. Somit trägt der Hochsetztransformator 260 im Vergleich zu dem Hochsetztransformator (11) aus dem Stand der Technik, der ausschließlich Eisenkerne verwendet, enorm zur Größenreduzierung bei.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den Japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-067067 und 2002-067068 , die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Während nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung ausdrücklich beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass weitere Modifikationen möglich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Vorteile der Erfindung
Wie zuvor beschrieben, wird in dem Hochsetztransformator der Erfindung als ein Hauptkern ein Eisenkern mit einem geringen Hochfrequenzverlust verwendet, während ein Metallkern, der kleiner ist und eine höhere Sättigung der magnetischen Flussdichte als der Eisenkern aufweist, verwendet wird, der in einem Abstand gegenüber von dem Eisenkern angeordnet ist, um eine Sättigung zu vermeiden. Außerdem ist der Metallkern so ausgebildet, dass dünne Metallplatten in die Flussrichtung von Wirbelströmen zur Vermeidung eines Wirbelstromflusses miteinander verklebt werden. Zusätzlich ist der Metallkern quadratringförmig ausgebildet. Somit ist der Metallkern einfach herzustellen, klein und mit großer Härte ausgebildet, und schützt in mechanischer Weise die Außenseite der jeweiligen Wicklungen.
Da außerdem der Vorsprung auf einem Flächenbereich des rechteckigen Parallelepipedon-Eisenkerns gegenüber von dem Metallkern ausgebildet ist, ist es nicht notwendig, einen eigener Abstandhalter bereitzustellen, wodurch der Arbeitsaufwand und die Zeit zum Einbauen des Abstandhalters in den Hochsetztransformator wegfällt. Folglich kann der Hochsetztransformator einfach zusammengebaut werden.
Da außerdem der Abstand zwischen dem stabförmigen Eisenkern und dem Metallkern entsprechend auswählbar ist, kann der Kopplungsfaktor des Hochsetztransformators in einfacher Weise auf jeden erwünschten Wert eingestellt werden.
Zusätzlich wird in dem Hochsetztransformator gemäß der Erfindung ein Kern aus einem mit einem Harz abgedichteten Eisenoxidpulver verwendet, der einen geringen Hochfrequenzverlust aufweist, mit geringeren Kosten und geringerer Größe fertigbar ist und eine höhere magnetische Flussdichtesättigung als ein Eisenkern aufweist. Außerdem ist ein Abstand zur Vermeidung einer Sättigung ausgebildet. Somit kann ein Hochsetztransformator gebildet werden, der einfach und kostengünstig herstellbar ist sowie eine geringe Größe und große Härte aufweist.

Claims

Magnetronansteuer-Hochsetztransformator zur Zuführung einer Ansteuerspannung in ein Magnetron umfassend: einen stabförmigen Kern (26, 56, 226, 236, 246, 246', 256) aus einem magnetisierbaren Material; und eine erste (21, 221) und eine zweite (22, 222) Wicklung, die um den stabförmigen Kern (26, 56, 226, 236, 246, 246', 256) gewickelt ist; gekennzeichnet durch einen quadratringförmigen Kern (27, 57, 227, 237, 247, 247') aus einem magnetisierbaren Material, der so angeordnet ist, dass der quadratringförmigen Kern (27, 57, 227, 237, 247, 247') von der ersten (21, 221) und der zweiten (22, 222) Wicklung umgeben ist, wobei die Achse des quadratringförmigen Kerns (27, 57, 227, 237, 247, 247') rechtwinklig zu der Achse des stabförmigen Kerns (26, 56, 226, 236, 246, 246', 256) ist, und der stabförmige Kern (26, 56, 226, 236, 246, 246', 256) und der quadratringförmige Kern (27, 57, 227, 237, 247, 247') durch einen Abstand (G) voneinander getrennt sind.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 1, wobei der stabförmige Kern (26, 56, 226, 236, 246, 246', 256) einen Ferritkern umfasst.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Abstand (G) in die Richtung der Achse des ringförmigen Kerns (27, 227, 247) erstreckt.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 3, wobei die erste (21, 221) und die zweite (22, 222) Wicklung nebeneinander in die Richtung der Achse des stabförmigen Kerns (26) gestapelt sind, und wobei der quadratringförmige Kern (27) Metall umfasst und aus einer langen dünnen Metallplatte (27a) gebildet ist, die durch mehrmaliges Aufrollen zu einem quadratischen Ring geformt wird.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei der quadratringförmige Kern (227, 237, 247, 247') aus Eisenoxidpulverharz hergestellt ist, das ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver aufweist.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 6, wobei der stabförmige Kern (246, 246') einen Eisenoxidpulverharzkern umfasst, der ein mit Harz abgedichtetes Eisenoxidpulver aufweist.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Ansprüchen 1 bis 6, wobei der stabförmige Kern (26, 226, 246, 246', 256) in Form eines rechteckigen Parallelepiped ausgebildet ist.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 7, wobei der stabförmige Kern (26, 256) einen Vorsprung (26a, 256a) auf einem Teil seiner Fläche aufweist, die dem quadratringförmigen Kern (27, 227) gegenüberliegt, und wobei der Vorsprung (26a, 256a) den quadratringförmigen Kern (27, 227) berührt.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 1, 2, 5, oder 6, wobei der stabförmige Kern zusammen mit der ersten (21, 221) und der zweiten (22, 222) Wicklung in den quadratringförmigen Kern (57, 237, 247') eingeführt ist, und wobei sich der Abstand (G) in Richtung der Achse des stabförmigen Kerns (56, 236, 246') zwischen einem axialen Endbereich des stabförmigen Kerns (56, 236, 246') und dem ringförmigen Kern (57, 237, 247') erstreckt.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Ansprüchen 2 und 9, wobei der quadratringförmige Kern (57) Metall umfasst und aus einem Verbund von mehreren dünnen quadratringförmigen Metallplatten (57a) in die Richtung der Achse des quadratringförmigen Kerns (57) gebildet ist.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach Anspruch 9 oder 10, wobei der stabförmige Kern (56, 236, 246') säulenförmig ausgebildet ist.
Magnetronansteuer-Hochsetztransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der magnetische Widerstand durch den Abstand (G) zwischen dem stabförmigen Kern (26, 56, 226, 236, 246, 246', 256) und dem quadratringförmigen Kern (27, 57, 227, 237, 247') einstellbar ist.