JP2010182474A - High-frequency heating device - Google Patents

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JP2010182474A JP2009023454A JP2009023454A JP2010182474A JP 2010182474 A JP2010182474 A JP 2010182474A JP 2009023454 A JP2009023454 A JP 2009023454A JP 2009023454 A JP2009023454 A JP 2009023454A JP 2010182474 A JP2010182474 A JP 2010182474A
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Nobuo Shirokawa
信夫 城川
Hideaki Moriya
英明 守屋
Haruo Suenaga
治雄 末永
Manabu Kinoshita
学 木下
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent spark from occurring between a high-voltage winding and cores, restrain fluctuation of gaps between U-cores and I-cores, and aim at stabilization of transformer characteristics, even if cracks may be generated at a bobbin due to long-hour use in an abnormal installation state. <P>SOLUTION: The cores are so structured to be covered with an insulator before being inserted into the bobbin at primary winding or a high-voltage winding, or at a part opposed to both the primary winding and the high-voltage winding, and at the same time, to prevent high-voltage spark between the high-voltage winding and the core due to cracks of the bobbin, while, the U-core and the I-core are covered with the insulator for a whole periphery, and that, by making a thickness of the insulator at an opposed face of the both cores constant, gaps between the both cores can be made constant, so that characteristics of a boosting transformer may be made stable without fluctuation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子レンジ等の高周波加熱装置に用いられるインバータ電源用高圧トランスに関する技術であり、特にインバータの性能と安全性とを高める技術に関する。   The present invention relates to a technique related to a high-voltage transformer for an inverter power source used in a high-frequency heating device such as a microwave oven, and more particularly to a technique for improving the performance and safety of the inverter.

インバータ方式の高周波加熱装置としては、プリント基板にトランスを実装したトランスユニットを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。   As an inverter type high frequency heating apparatus, there is one provided with a transformer unit in which a transformer is mounted on a printed circuit board (for example, see Patent Document 1).

図6は、上記インバータ方式の高周波加熱装置におけるトランスユニットの回路構成を示すブロック構成図である。   FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of a transformer unit in the inverter type high frequency heating apparatus.

図6において、商用電源11からの交流は整流回路13によって直流に整流される。整流された電圧は、整流回路13の出力側のチョークコイル14と平滑コンデンサ15で平滑され、インバータ回路102の入力側に与えられる。   In FIG. 6, the alternating current from the commercial power supply 11 is rectified to direct current by the rectifier circuit 13. The rectified voltage is smoothed by the choke coil 14 and the smoothing capacitor 15 on the output side of the rectifier circuit 13 and is given to the input side of the inverter circuit 102.

制御回路29により、インバータ回路102中の半導体スイッチング素子(IGBT)17をオン/オフするよう制御されることで、昇圧トランス18の1次側に所望の高周波(20〜50kHz)の双方向電流が流れる。   By controlling the semiconductor switching element (IGBT) 17 in the inverter circuit 102 to be turned on / off by the control circuit 29, a desired high-frequency (20 to 50 kHz) bidirectional current is generated on the primary side of the step-up transformer 18. Flowing.

この昇圧トランス18の1次側に発生する高周波電力が昇圧トランス18で昇圧され、2次側に高圧の高周波電力が発生する。昇圧トランス18の2次側には、高圧ダイオード191、192と高圧コンデンサ193、194とからなる倍電圧全波整流方式の高圧回路19が接続され、マグネトロン10のアノード、カソード間に高圧直流電圧(例えば、−4kV)が印加される。   The high-frequency power generated on the primary side of the step-up transformer 18 is boosted by the step-up transformer 18 and high-voltage high-frequency power is generated on the secondary side. A secondary side of the step-up transformer 18 is connected to a voltage doubler full-wave rectification type high voltage circuit 19 including high voltage diodes 191 and 192 and high voltage capacitors 193 and 194, and a high voltage DC voltage ( For example, −4 kV) is applied.

また、昇圧トランス18のもう一つの高圧巻線(ヒータ巻線)5からマグネトロン10のカソード(フィラメント)121に電力が供給され、加熱されたカソードから電子が発生し、アノードに到達することによって、マイクロ波エネルギーが加熱室内の被加熱物に照射される(図示せず)。   In addition, power is supplied from the other high-voltage winding (heater winding) 5 of the step-up transformer 18 to the cathode (filament) 121 of the magnetron 10, and electrons are generated from the heated cathode and reach the anode. Microwave energy is applied to an object to be heated in the heating chamber (not shown).

また制御回路29は、コネクタ26を通して高周波加熱装置の制御部からの指令に基づきインバータ102を制御する。このように、制御回路29は、IGBT17のオン/オフ制御により、2次側への電力供給を制御し、マグネトロン10からの出力マイクロ波の強度を制御する。   The control circuit 29 controls the inverter 102 based on a command from the control unit of the high-frequency heating device through the connector 26. Thus, the control circuit 29 controls the power supply to the secondary side by the on / off control of the IGBT 17 and controls the intensity of the output microwave from the magnetron 10.

図8は、従来のトランスユニットに実装された昇圧トランス18の構造を示す概略断面図である。図8に示すように、上記のトランスユニットに用いられる昇圧トランス18は、一次巻線3、高圧巻線4、及びヒータ巻線5が同心円状に巻かれたボビン2を有し、このボビン2の中心に、Uコア1とIコア39とが差し込まれた構造となっている。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the step-up transformer 18 mounted on a conventional transformer unit. As shown in FIG. 8, the step-up transformer 18 used in the transformer unit has a bobbin 2 in which a primary winding 3, a high-voltage winding 4, and a heater winding 5 are wound concentrically. The U core 1 and the I core 39 are inserted into the center of the structure.

高圧巻線4は、所定の昇圧比が得られるよう、一次巻線の約10倍のターン数を有する。Uコア1はトランスの動作安定化および安全のためにアースされている。   The high voltage winding 4 has about 10 times the number of turns of the primary winding so as to obtain a predetermined step-up ratio. The U core 1 is grounded for stabilizing the operation of the transformer and for safety.

また、Uコア1とIコア39との間には、ボビン2の一部から突出する樹脂製のギャップスペーサ38が設けられている。
特開2004−304142号公報
In addition, a resin gap spacer 38 protruding from a part of the bobbin 2 is provided between the U core 1 and the I core 39.
JP 2004-304142 A

図7(A)、(B)は昇圧トランス18の主な構成要素の位置関係を示した簡略図であり、図7(A)はコアの高さが長い場合、図7(B)はコアの高さが短い場合の例である。   FIGS. 7A and 7B are simplified diagrams showing the positional relationship of the main components of the step-up transformer 18. FIG. 7A shows a case where the core is long, and FIG. This is an example of when the height of is short.

Uコア1とIコア39は対向してボビン2の中に挿入されており、前記UIコア1と39を中心とした同心円上に前記ボビン2を隔てて外側に平行に一次巻線(P巻線)3と高圧巻線(S巻線)4が巻かれている。   The U core 1 and the I core 39 are inserted into the bobbin 2 so as to face each other, and a primary winding (P winding) is formed on a concentric circle centered on the UI cores 1 and 39 with the bobbin 2 in parallel and outward. Wire) 3 and high voltage winding (S winding) 4 are wound.

Uコア1とIコア39はボビン2に挿入されているがボビン2外壁部50(Uコア側)、51(Iコア側)に当てて中に挿入されている。そもそもコアは鉄・マンガンなどの磁性材料を一定の寸法で固め焼成して完成させているが焼成時収縮するので出来上がりの寸法精度が悪い。よってUコア1とIコア39の向き合っている隙間(ギャップ)g52の寸法ばらつきが大きくなる。   The U core 1 and the I core 39 are inserted into the bobbin 2, but are inserted into the bobbin 2 against the outer wall portions 50 (U core side) and 51 (I core side). In the first place, the core is completed by solidifying and firing a magnetic material such as iron or manganese with a certain size, but the resulting dimensional accuracy is poor because it shrinks during firing. Therefore, the dimensional variation of the gap (gap) g52 facing the U core 1 and the I core 39 increases.

ギャップg52のばらつきが大きいと昇圧トランス18のインダクタンスのばらつきが大きくなり、前記昇圧トランス18の性能や特性が悪くなるという課題を有していた。図7(A)ではギャップg52が小さくなり、図7(B)ではギャップg52が大きくなる。   If the gap g52 varies greatly, the inductance variation of the step-up transformer 18 increases, and the performance and characteristics of the step-up transformer 18 deteriorate. In FIG. 7A, the gap g52 is reduced, and in FIG. 7B, the gap g52 is increased.

一方、図8において、この昇圧トランス18高周波加熱時は通電するので一次巻線3や高圧巻線4、マグネトロン10(図6)のカソード部(フィラメント)を暖めるヒータ巻線5は発熱するので、昇圧トランス18は温度上昇する。高周波加熱終了後は発熱がストップするので昇圧トランス18の温度は下がっていく。   On the other hand, in FIG. 8, since the step-up transformer 18 is energized during high-frequency heating, the primary winding 3, the high-voltage winding 4, and the heater winding 5 that warms the cathode (filament) of the magnetron 10 (FIG. 6) generate heat. The step-up transformer 18 rises in temperature. Since heat generation stops after the high-frequency heating is finished, the temperature of the step-up transformer 18 decreases.

すなわち、昇圧トランス18は温度上昇と下降を繰り返す、いわゆる温度サイクルを繰り返すわけであるが、この時昇圧トランス18を構成する材料が徐々にではあるが熱疲労で劣化していく。   That is, the step-up transformer 18 repeats a so-called temperature cycle in which the temperature rises and falls repeatedly. At this time, the material constituting the step-up transformer 18 gradually deteriorates due to thermal fatigue.

通常使用状態では問題にならない劣化の進行ではあるが、高周波加熱装置の設置条件や使用条件で想定できないような悪い条件で異常使用をされた場合や、冷却部品用の他部品の故障時には、たとえば家具の中の上下左右奥の5面にくっつけて置いたりして、高周波加熱装置の給排気口が塞がれてしまうといった時や、あるいは高周波加熱装置の冷却ファンのモータコイル部が断線してしまい、冷却ファンが動作不能となるといったトラブル発生時、図8のようにボビンにクラック7が発生したりする懸念が出てくる。   Although it is a deterioration that does not become a problem under normal use conditions, if it is used abnormally under bad conditions that cannot be assumed by the installation conditions and use conditions of the high-frequency heating device, or when other parts for cooling parts fail, When it is placed on the top, bottom, left, or right back of the furniture, the supply / exhaust port of the high frequency heating device is blocked, or the motor coil of the cooling fan of the high frequency heating device is disconnected. Thus, when trouble occurs such that the cooling fan becomes inoperable, there is a concern that a crack 7 may occur in the bobbin as shown in FIG.

昇圧トランス18のボビン2部分にクラック7が生ずると高圧巻線4とアースに接続されたUコア1部分間には約3000Vの高圧がかかっており、空間距離が比較的大きくないのでスパークが発生する(拡大構造部分)。   If a crack 7 occurs in the bobbin 2 portion of the step-up transformer 18, a high voltage of about 3000 V is applied between the high-voltage winding 4 and the U core 1 portion connected to the ground, and a spark is generated because the spatial distance is not relatively large. (Enlarged structure part)

スパークがあると、図6における高圧回路19部分が電気的に大きく変化し、その影響でインバータ回路部分102も大きく変動し、この変化を検出して安全また部品保護の目的で高周波加熱を停止する。よってスパークの発生もこの時停止する。   When there is a spark, the high-voltage circuit 19 in FIG. 6 changes greatly electrically, and the influence also causes the inverter circuit portion 102 to change greatly. This change is detected and high-frequency heating is stopped for the purpose of safety and component protection. . Therefore, the generation of spark is also stopped at this time.

しかしながら、使用者が再度高周波加熱を行おうとするとまたスパークが発生し、またこれを検知・停止を繰り返すようになる。さらにこれを繰り返すと、図8に示すように高圧巻線4の部分が異常発熱し絶縁破壊を起こし、レアショート状態になって、そのレアショート部分でさらに発熱が増し、発煙・発火が発生したりして、使用者にとって非常に不安感を与えるとともに不安全な状況にもなりうる。   However, when the user tries to perform high-frequency heating again, a spark is generated again, and this is repeatedly detected and stopped. If this is repeated, as shown in FIG. 8, the portion of the high voltage winding 4 is abnormally heated and causes dielectric breakdown, resulting in a rare short state, and further heat is generated in the rare short portion, causing smoke and ignition. In other words, the user may be very uneasy and unsafe.

ボビン2の劣化を防ぎ、寿命を伸ばす方法またはスパークを発生させない方法としては、高圧巻線4とUコア1の距離をもっと大きくとる、または、高圧巻線4の外装の絶縁厚みを増し耐圧を高くする方法もある。   As a method of preventing the bobbin 2 from deteriorating and extending its life or preventing sparks, the distance between the high voltage winding 4 and the U core 1 can be increased, or the insulation thickness of the exterior of the high voltage winding 4 can be increased to increase the withstand voltage. There is also a way to raise it.

しかし、昇圧トランス18の形状が大きくなり省スペースではなくなり、使用者の利便性を損なう。しかもコスト高ともなり、これも使用者の利便性に反するものとなる。   However, the shape of the step-up transformer 18 is increased, so that space is not saved, and convenience for the user is impaired. Moreover, the cost is high, which is also contrary to the convenience for the user.

またUコア1のアースをとらないようにすれば、クラック7が発生しても高圧巻線4コア1間にスパークは発生しないが、逆にボビン2のクラックがどんどん進行しいたるところでクラックまたは穴が開き始めると、今度は一次巻線3と高圧巻線4間でスパークが発生するようなことになる。   Further, if the U core 1 is not grounded, no spark is generated between the high voltage winding 4 cores 1 even if cracks 7 occur, but conversely cracks or holes where the cracks of the bobbin 2 continue to progress. Will start to generate sparks between the primary winding 3 and the high-voltage winding 4.

この時、もし使用者が高周波加熱装置のアースをとっていなかった場合、使用者が高周波加熱装置に触れたとき高圧感電するという大変な危険な状況になる。   At this time, if the user does not take the grounding of the high-frequency heating device, a very dangerous situation occurs in which a high-voltage electric shock is caused when the user touches the high-frequency heating device.

この最悪の状況を回避するため、Uコア1のアースをとりボビン2のクラックや穴開きが発生しても、高圧巻線4からは必ず距離が一番近いUコア1にスパークが飛ぶような一次巻線とのボビン2の距離・構造とする。   In order to avoid this worst situation, even if the U-core 1 is grounded and the bobbin 2 is cracked or perforated, a spark will surely fly from the high-voltage winding 4 to the U-core 1 that is closest to the U-core 1. The distance and structure of the bobbin 2 from the primary winding.

すなわち、高圧巻線とUコア1との最短距離をd1、高圧巻線と一次巻線との最短距離をd2とすると、d1<<d2の位置関係でボビン設計を施し、かつ一次巻線と高圧巻線間には隔壁を2重に設けるなどして、クラックや穴開き発生で直接一次巻線と高圧巻線間がスパークする確率を低めるような実質はありえないような安全構造にもしている。   That is, when the shortest distance between the high voltage winding and the U core 1 is d1, and the shortest distance between the high voltage winding and the primary winding is d2, the bobbin design is performed in the positional relationship of d1 << d2, and the primary winding and The safety structure is such that there is no real possibility of reducing the probability of sparking directly between the primary winding and the high-voltage winding due to the occurrence of cracks or perforations by providing double partitions between the high-voltage windings. .

そこで本発明は、上記課題を解決するもので、UコアIコア間のギャップばらつきを低く抑えトランスの特性を安定化させるとともに、異常使用、異常設置状態、超長期間の使用により、ボビンが熱疲労しクラックが発生して高圧巻線とコア間にスパークし、最終的に高圧巻線が絶縁破壊を起こし、レアショート状態になって、そのレアショート部分でさらに発熱が増し、発煙・発火が発生したりして、使用者に非常に不安感を与えたりまた不安全な状況になることを確実に防止する装置を提供するものである。   Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, stabilizes the characteristics of the transformer by suppressing gap variation between U cores and I cores, and heats up the bobbin due to abnormal use, abnormal installation conditions, and ultra-long-term use. Fatigue and cracks occur, sparking between the high-voltage winding and the core, eventually causing a dielectric breakdown in the high-voltage winding, resulting in a rare short state, further generating heat in the rare short portion, causing smoke and ignition It is an object of the present invention to provide a device that can surely prevent a user from feeling uneasy or unsafe from occurring.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたUコアと該Uコアに対面しているIコアを中心とした同心円上にボビンを隔てて外側にインバータ部側の一次巻線と昇圧側の高圧巻線が平行に周回されており、前記UコアおよびIコアは全周を絶縁物で覆ってから前記昇圧トランス本体に挿入したものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and rectifies an AC power supply and increases the frequency of the inverter, a boosting transformer that boosts high-frequency power output from the inverter, and an output of the boosting transformer A high-voltage circuit including a high-voltage diode that converts a high-voltage DC voltage into a high-voltage DC voltage, and a magnetron that radiates microwaves in response to the high-voltage DC voltage, and the step-up transformer includes a U-core connected to a ground potential and the U-core. A primary winding on the inverter side and a high-voltage winding on the booster side are circulated in parallel on a concentric circle centering on the facing I core with a bobbin therebetween, and the U core and the I core are all around. Is covered with an insulator and then inserted into the step-up transformer main body.

本発明によれば、絶縁物であらかじめ覆いかつUコアIコアそれぞれ対向する面側の絶縁物の厚みを一定値に管理することで両コア間のギャップばらつきを低く抑えトランスの特性を安定化させるとともに、超長期間の異常使用または設置と長期間の使用によりボビンにクラックが発生して高圧巻線とコア間にスパークし、最終的に高圧巻線が絶縁破壊を起こしレアショート状態になり、そのレアショート部分でさらに発熱を増し発煙・発火が発生したりして、使用者に非常に不安感をまた不安全な状況なることをコアがボビンとは別のもうひとつ追加の絶縁物で覆うことにより防止することができる。   According to the present invention, the thickness of the insulator on the side facing each of the U cores and I cores is controlled to a constant value by previously covering with an insulator, so that the gap variation between both cores can be kept low and the characteristics of the transformer can be stabilized. At the same time, cracks in the bobbin due to abnormal use or installation for a long period of time and long-term use, sparks between the high-voltage winding and the core, eventually causing the high-voltage winding to break down into a rare short state, The core is covered with another additional insulator other than the bobbin that the rare short part further generates heat and generates smoke and ignition, which makes the user very uneasy and unsafe. Can be prevented.

第1の発明は、交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたUコアと該Uコアに対面しているIコアを中心とした同心円上にボビンを隔てて外側にインバータ部側の一次巻線と昇圧側の高圧巻線が平行に周回されており、前記UコアおよびIコアは全周を絶縁物で覆ってから前記昇圧トランス本体に挿入したものである。   A first invention rectifies an AC power supply and increases the frequency of the inverter unit, a step-up transformer that boosts high-frequency power output from the inverter unit, and a high-voltage diode that converts the output of the step-up transformer into a high-voltage DC voltage And a magnetron that radiates microwaves upon receiving the high-voltage DC voltage, and the step-up transformer is centered on a U-core connected to a ground potential and an I-core facing the U-core. The primary winding of the inverter side and the high-voltage winding on the booster side are wound in parallel on the outer side of the concentric circle with a bobbin therebetween. The U core and the I core are covered with an insulator and then the booster Inserted into the transformer body.

第2の発明は、第1の発明において、前記UコアとIコアの対向する面の絶縁物の厚みは一定にした上で前記昇圧トランス本体に挿入したものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the thickness of the insulator on the opposing surfaces of the U core and the I core is made constant, and inserted into the step-up transformer body.

第3の発明は、第1または2の発明において、前記Uコアを覆う絶縁物には高圧側巻線側の対向する部分について、前記高圧側巻線から前記一次側巻線間距離の最小値よりも高圧側巻線からの距離が近い位置にスリット部を設け、前記Uコアと高圧巻線間にあり絶縁の役割を担う前記ボビンが破壊し、絶縁性能が低下した場合に通常使用電圧では前記高圧巻線と前記コア間の高圧スパークを防止する構造とするとともに、異常電圧が発生した場合でも高圧側巻線から必ずUコアのスリット部にスパークし、一次巻線側にはスパークしないものである。   According to a third invention, in the first or second invention, the insulator covering the U core has a minimum value of a distance between the high-voltage side winding and the primary-side winding for the opposing portion on the high-voltage side winding side. When a slit is provided at a position closer to the high-voltage side winding than the U-core and the high-voltage winding, the bobbin serving as an insulation breaks down and the insulation performance deteriorates. A structure that prevents high-voltage spark between the high-voltage winding and the core, and that even when an abnormal voltage occurs, always sparks from the high-voltage side winding to the slit of the U-core and does not spark to the primary winding side It is.

第4の発明は、第1から3の発明のいずれかにおいて、前記キャップ状の絶縁物の材料は、前記ボビンの材料と同じ材料の樹脂を使用するものである。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the material of the cap-like insulator uses a resin of the same material as the material of the bobbin.

第5の発明は、第1から3の発明のいずれかにおいて、前記キャップ状の絶縁物の材料は、前記ボビンの材料と異なる材料の樹脂を使用するものである。   According to a fifth invention, in any one of the first to third inventions, the material of the cap-like insulator uses a resin of a material different from the material of the bobbin.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係るマグネトロン駆動電源(インバータ)のブロック構成図は、従来のもの(図6)と同一であるので、その説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The block diagram of the magnetron drive power supply (inverter) according to the present invention is the same as that of the conventional one (FIG. 6), and the description thereof is omitted. Further, the present invention is not limited by this embodiment.

(実施の形態)
本発明の実施の形態にかかる昇圧トランス18のUコアとIコアの構造を図1に示す。あらかじめ樹脂など絶縁物55で覆われたUコア1とIコア39は対向してボビンの中に挿入されており、Uコア1とIコア39の対向する面の絶縁物の厚みは一定にした上で昇圧トランス本体に挿入し互いの先端が当っている構造とした。
(Embodiment)
The structure of the U core and the I core of the step-up transformer 18 according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. The U core 1 and I core 39 previously covered with an insulating material 55 such as resin are inserted into the bobbin so as to face each other, and the thickness of the insulating material on the opposing surfaces of the U core 1 and the I core 39 is made constant. Above, it was inserted into the step-up transformer main body, and it was set as the structure where the tip of each other hits.

Iコア46Uコア47はコア高さが低い場合でIコア48Uコア49はコア高さが高い場合であるが、どちらも対向する面の絶縁物の厚みを一定にしているので、Uコア47や49とIコア46や48の向き合っている隙間(ギャップ)は、A1+B1でどちらも一定である。   The I core 46U core 47 is a case where the core height is low and the I core 48U core 49 is a case where the core height is high. The gap (gap) between 49 and the I cores 46 and 48 is A1 + B1 and both are constant.

図3に示すように、ボビン2本体に挿入する時、ボビン2に当っている面(Uコアの場合45、Iコアの場合44)もボビンとの勘合時の隙間が出ないように一定高さ(寸法)としている。   As shown in FIG. 3, when inserting into the bobbin 2 body, the surface (45 for U-core, 44 for I-core) that contacts the bobbin 2 is also fixed so that there is no gap when fitting with the bobbin. (Size).

すなわち、Uコアの場合は図1ではA2、IコアではB2と一定としている。コア高さの違いは図1のA3やB3の寸法で、A3やB3部分の絶縁物の厚みの厚い薄いで調整している。これによりコア高さのバラツキがあっても特性上重要な管理値となるギャップ寸
法A1+B1が一定にできる。
In other words, the U core is constant as A2 in FIG. 1 and B2 in the I core. The difference in the core height is the dimension of A3 and B3 in FIG. 1, and is adjusted by the thicker and thinner insulators in the A3 and B3 portions. As a result, even if the core height varies, the gap dimension A1 + B1, which is an important management value in terms of characteristics, can be made constant.

図2は、全周を絶縁物で覆ったUコア1とIコア39をトランスボビン2に挿入した時の構造図(図1の補足)であり、Uコア1Iコア39の対向面のギャップがコアの寸法バラツキにかかわらず一定であることを図示している。   FIG. 2 is a structural diagram (supplementary to FIG. 1) when the U core 1 and the I core 39 whose entire circumference is covered with an insulator are inserted into the transbobbin 2, and the gap between the opposing surfaces of the U core 1I core 39 is shown in FIG. It is shown that it is constant regardless of the dimensional variation of the core.

図3も本発明になる昇圧トランス18の主な構成要素の位置関係を示した簡略図(図1と図2を組み合わせた説明用の簡略図)で、図3(A)はUコア1とIコア39の高さが長い場合、図3(B)はUコア1とIコア39の高さが低い場合である。どちらの場合でもボビン2の中に挿入され対向している面のギャップg52は一定になることを図示している。   FIG. 3 is also a simplified diagram showing the positional relationship of the main components of the step-up transformer 18 according to the present invention (a simplified diagram for the combination of FIG. 1 and FIG. 2). When the height of the I core 39 is long, FIG. 3B shows the case where the heights of the U core 1 and the I core 39 are low. In either case, the gap g52 between the faces inserted into the bobbin 2 and facing each other is shown to be constant.

また、昇圧トランス18の構造を図2と図4に示している。図2と図4は同じ内容(構造)であるが、通常時が図1でクラック発生時が図4である。図6において、インバータ部102側の1次巻線3と昇圧側の高圧巻線4がUコア1とIコア39を中心とした同心円上にボビン2を隔てて外側に平行に所定の昇圧比(巻線比)が得られるよう約10倍のターン数で周回され、Uコア1は昇圧トランスの動作安定化(雑防)および安全のためにアース電位に接続されている。   The structure of the step-up transformer 18 is shown in FIGS. 2 and 4 have the same contents (structure), but FIG. 1 shows a normal time and FIG. 4 shows a time when a crack is generated. In FIG. 6, the primary winding 3 on the inverter unit 102 side and the high-voltage winding 4 on the boost side are concentrically centered on the U core 1 and the I core 39, with a bobbin 2 and parallel to the outside, with a predetermined step-up ratio. In order to obtain (winding ratio), it is circulated with about 10 times the number of turns, and the U core 1 is connected to the ground potential for the stabilization of operation of the step-up transformer (noise prevention) and safety.

図4において、この昇圧トランス18は、高周波加熱時には通電するので一次巻線3や高圧巻線4マグネトロン10(図6)のカソード部(フィラメント)を暖めるヒータ巻線5は発熱するので昇圧トランス18は温度上昇する。高周波加熱終了後は発熱がストップするので昇圧トランス18の温度は下がっていく。   In FIG. 4, since the step-up transformer 18 is energized during high-frequency heating, the heater winding 5 that warms the cathode portion (filament) of the primary winding 3 and the high-voltage winding 4 magnetron 10 (FIG. 6) generates heat. Rises in temperature. Since heat generation stops after the high-frequency heating is finished, the temperature of the step-up transformer 18 decreases.

すなわち昇圧トランス18は温度上昇と下降を繰り返す、いわゆる温度サイクルを繰り返すわけであるが、この時昇圧トランス18を構成する材料が徐々にではあるが劣化していく。   That is, the step-up transformer 18 repeats a so-called temperature cycle in which the temperature rises and falls repeatedly. At this time, the material constituting the step-up transformer 18 gradually deteriorates.

通常使用状態では問題にならない劣化の進行ではあるが、高周波加熱装置の設置条件や使用条件で想定できないような悪い条件で異常使用をされた場合や冷却部品用の他部品の故障時には、たとえば家具の中の上下左右奥の5面にくっつけて置いたりして高周波加熱装置の給排気口が塞がれてしまうといった時や、高周波加熱装置の冷却ファンのモータコイル部が断線してしまい、冷却ファンが動作不能となるといったトラブル発生時に、図4のようにボビンにクラック7が発生したりする懸念が出てくる。   Although it is a deterioration that does not become a problem under normal use conditions, if it is used abnormally under bad conditions that cannot be assumed by the installation conditions or use conditions of the high-frequency heating device, or if other parts for cooling parts fail, for example, furniture If the air supply / exhaust port of the high-frequency heating device is blocked by placing it on the top, bottom, left, or right side of the inside, or the motor coil of the cooling fan of the high-frequency heating device is disconnected, cooling When a trouble occurs such that the fan becomes inoperable, there is a concern that a crack 7 may occur in the bobbin as shown in FIG.

ただし、昇圧トランス18のボビン2部分にクラック7が生じて高圧巻線4とアースに接続されたコア1部分間に約3000vの高圧がかかってもコア1を周回して囲うようにキャップ状の絶縁物6が存在するのでスパークが発生しない(拡大構造部分)。   However, even if a crack 7 is generated in the bobbin 2 portion of the step-up transformer 18 and a high voltage of about 3000 V is applied between the high-voltage winding 4 and the core 1 portion connected to the ground, the cap-like shape surrounds and surrounds the core 1. Since the insulator 6 exists, no spark is generated (expanded structure portion).

よって従来のようにクラック7部分を通じてスパークが何回も発生し高圧巻線4の部分が異常発熱し絶縁破壊をしレアショート状態になってそのレアショート部分でさらに発熱を増し発煙・発火が発生したりし使用者にとって非常に不安感を与えたり不安全な状況にはならないよう回避できる。   Therefore, sparks are generated many times through the crack 7 as in the conventional case, the high voltage winding 4 is abnormally heated and breaks down and becomes a short circuit. However, it can be avoided so as not to make the user very uneasy or unsafe.

コアの全周を覆った絶縁物6は高圧が印加されしかも高い温度に発熱する巻線3や4に接触しているボビン2に近接しているため、絶縁性能の高いしかも湿度や温度環境や寿命の長い安定した材料が望ましい例えばボビン2に使用する樹脂の材料とは違うアラミド紙や高耐圧性能の絶縁テープを使っている。   The insulator 6 that covers the entire circumference of the core is close to the bobbin 2 that is in contact with the windings 3 and 4 that are heated to a high temperature while being applied with a high pressure. For example, an aramid paper or an insulating tape having a high pressure resistance is used, which is different from the resin material used for the bobbin 2, for which a stable material having a long life is desirable.

すなわち材料が異なることにより熱変化したときの温度膨張係数や熱伝導度が違うので
熱応力による急な熱変化での材料の熱疲労のリスクを減らすことができるからである。どちらかの絶縁性能が劣化により大きく悪くなってももう一方の材料で守ることができるからである。
That is, since the thermal expansion coefficient and thermal conductivity when the heat changes due to different materials are different, the risk of thermal fatigue of the material due to a sudden thermal change due to thermal stress can be reduced. This is because even if one of the insulating performances is greatly deteriorated due to deterioration, the other material can protect it.

一方では絶縁物6とボビン2の材料を同じにして熱変化したときの温度膨張係数の違いによる影響を減らすこともできる。両材料を同じにするか異なるものにするかは使用目的や構造によって最適な選択をする。   On the other hand, it is possible to reduce the influence due to the difference in temperature expansion coefficient when the insulator 6 and the bobbin 2 are made of the same material and thermally changed. Whether the two materials are the same or different is optimally selected depending on the purpose of use and structure.

図5において、Uコア1の全周を覆っている絶縁物6には途中の位置にスリット40があり、ボビン2からUコア1のスリット40までの距離(図では距離b)はボビン2にクラックが発生しても高圧巻線4からUコア1に高圧放電しない距離32以上(図では距離a)とし、高圧巻線4から一次巻線3までの距離30(図では距離c+距離d)または31(図では距離e)の経路以下としている。すなわち、a<b<c+d、および、a<b<eである。   In FIG. 5, the insulator 6 covering the entire circumference of the U core 1 has a slit 40 in the middle, and the distance from the bobbin 2 to the slit 40 of the U core 1 (distance b in the figure) is the bobbin 2. Even if a crack occurs, the distance from the high-voltage winding 4 to the U-core 1 is not less than 32 (distance a in the drawing), and the distance 30 from the high-voltage winding 4 to the primary winding 3 (distance c + distance d in the drawing) Or it is below the path | route of 31 (distance e in the figure). That is, a <b <c + d and a <b <e.

これはあくまで万が一の場合であるが、ボビン2のクラックが頻発し一次側(巻線)と高圧側(巻線)が短絡し、使用者が高圧感電することを、高圧側からUコア1(アース電位)の距離間隔をコントロールすることにより絶対阻止することを目的にしている。感電の安全確保を昇圧トランス18からの発煙・発火に優先している。その理由は、高周波加熱装置使用時は使用者が必ず近傍におり発煙・発火に気づき拡大被害にならない為である。   This is only a case, but the bobbin 2 is frequently cracked, the primary side (winding) and the high voltage side (winding) are short-circuited, and the user is exposed to a high voltage electric shock. The purpose is to absolutely prevent by controlling the distance of the ground potential. Prioritizing the safety of electric shock over the smoke and ignition from the step-up transformer 18. The reason is that when a high-frequency heating device is used, the user is always in the vicinity and notices smoke and fire and does not cause expansion damage.

また一方従来の構造である図8のUコア1と対向するIコア39のギャップ精度、すなわち、両コア間の隙間距離は、インダクタンスなど昇圧トランス18の特性を左右する重要なファクターであるが、従来はボビン2の一部から延長した突起樹脂部分でギャップスペーサ38を形成し、Uコア1、Iコア39間のギャップ距離を確定させている。   On the other hand, the gap accuracy of the I core 39 facing the U core 1 of FIG. 8, which is the conventional structure, that is, the gap distance between both cores is an important factor that affects the characteristics of the step-up transformer 18 such as inductance. Conventionally, a gap spacer 38 is formed by a protruding resin portion extending from a part of the bobbin 2, and the gap distance between the U core 1 and the I core 39 is determined.

しかしながら、ボビン2から延長し形成したギャップスペーサ38は樹脂の流れが疎になりやすく、その厚みばらつきは大きく結果としてトランスの特性のばらつきに大きい影響を与えるという課題があった。   However, the gap spacer 38 formed extending from the bobbin 2 has a problem that the flow of the resin tends to be sparse, the thickness variation is large, and as a result, the variation of the transformer characteristics is greatly affected.

そのため、本発明の昇圧トランスの構造である図1、2では、ボビン2の成形とは独立した絶縁物6でコアを覆い、対向するUコア1とIコア39のギャップをあらかじめ一定の厚みにする構造なので、Uコア1、Iコア39間のギャップばらつきを一定にし、昇圧トランス18の特性を安定化させることができる。   Therefore, in FIGS. 1 and 2 which are the structure of the step-up transformer of the present invention, the core is covered with an insulator 6 independent of the formation of the bobbin 2, and the gap between the opposing U core 1 and I core 39 is set to a certain thickness in advance. Therefore, the gap variation between the U core 1 and the I core 39 can be made constant, and the characteristics of the step-up transformer 18 can be stabilized.

本発明は、電子レンジ等のように、食品を加熱する高周波加熱装置に適用されるものである。   The present invention is applied to a high-frequency heating apparatus that heats food, such as a microwave oven.

本発明の実施の形態に係るトランスUコアとIコアの組み合わせ構造図Combination structure diagram of transformer U core and I core according to an embodiment of the present invention 全周を絶縁物で覆ったUコア1とIコア39をトランスボビン2に挿入した時の構造図Structural drawing when U core 1 and I core 39 with the entire circumference covered with an insulator are inserted into the transbobbin 2 本発明になる昇圧トランスの主な構成要素の位置関係図Positional relationship diagram of main components of the step-up transformer according to the present invention 本発明の実施に係る昇圧トランスの構造図(クラック部分の拡大図含む)Structural diagram of step-up transformer according to the embodiment of the present invention (including enlarged view of crack portion) コア全周を覆った絶縁物に設けたスリット位置の構成説明図Configuration explanatory diagram of the slit position provided in the insulator covering the entire circumference of the core 従来および本発明実施の高周波加熱装置の制御部分の回路構成図Circuit configuration diagram of control part of conventional and high frequency heating apparatus of the present invention 従来の昇圧トランスの主構成要素の位置関係図Positional relationship diagram of main components of conventional step-up transformer 従来の昇圧トランスの構造図(クラック部分の拡大図含む)Structure of conventional step-up transformer (including enlarged view of crack)

1 Uコア
2 ボビン
3 一次巻線
4 高圧巻線
5 ヒータ巻線
6 キャップ状の絶縁物(形状例1)
7 ボビンクラック部
8 高周波加熱装置
9 インバータユニット基板
10 マグネトロン
11 商用電源
13 ダイオードブリッジ
14 チョークコイル
15 平滑コンデンサ
16 共振コンデンサ
17 パワートランジスタ(IGBT)
18 昇圧トランス
19 倍電圧全波整流回路
27 コントロール基板(高周波加熱装置制御部基板)
29 インバータ制御回路
33 加熱室
35 被加熱物
38 ボビンから延長した突起樹脂部分でギャップスペーサ
39 Iコア
40 (放電用)スリット
44 Iコアのボビン本体に挿入する時のボビンに当っている面
45 Uコアのボビン本体に挿入する時のボビンに当っている面
46 高さが低いIコア
47 高さが低いUコア
48 高さが高いIコア
49 高さが高いUコア
50 Iコアのボビン本体に挿入する時のボビン2に当っている面
51 Uコアのボビン本体に挿入する時のボビン2に当っている面
52 両コアの対向している面のギャップg
55 コアを覆う絶縁物
101 整流フィルター部
102 インバータ部
121 マグネトロンカソード(ヒータ)
191、192 高圧ダイオード
193、194 高圧コンデンサ
197 コアアース板
1 U core 2 Bobbin 3 Primary winding 4 High voltage winding 5 Heater winding 6 Cap-shaped insulator (shape example 1)
7 Bobbin crack part 8 High frequency heating device 9 Inverter unit board 10 Magnetron 11 Commercial power supply 13 Diode bridge 14 Choke coil 15 Smoothing capacitor 16 Resonance capacitor 17 Power transistor (IGBT)
18 Step-up transformer 19 Double voltage full-wave rectifier circuit 27 Control board (High-frequency heating device controller board)
29 Inverter control circuit 33 Heating chamber 35 Object to be heated 38 Projection resin part extended from bobbin, gap spacer 39 I core 40 (for discharge) slit 44 Surface which is in contact with bobbin when inserted into bobbin body of I core 45 U The surface that is in contact with the bobbin when it is inserted into the bobbin body of the core 46 I core with low height 47 U core with low height 48 I core with high height 49 U core with high height 50 On the bobbin main body with I core The surface that contacts the bobbin 2 when inserted 51 The surface that contacts the bobbin 2 when inserted into the bobbin main body of the U core 52 The gap g between the surfaces of both cores facing each other
55 Insulator that covers the core 101 Rectifier filter part 102 Inverter part
121 Magnetron cathode (heater)
191, 192 High voltage diode 193, 194 High voltage capacitor 197 Core ground plate

Claims (5)

交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたUコアと該Uコアに対面しているIコアを中心とした同心円上にボビンを隔てて外側にインバータ部側の一次巻線と昇圧側の高圧巻線が平行に周回されており、前記UコアおよびIコアは全周を絶縁物で覆ってから前記昇圧トランス本体に挿入した高周波加熱装置。 An inverter unit that rectifies an AC power supply and increases the frequency, a step-up transformer that boosts high-frequency power output from the inverter unit, and a high-voltage circuit that includes a high-voltage diode that converts the output of the step-up transformer into a high-voltage DC voltage; A magnetron that radiates microwaves upon receiving the high-voltage DC voltage, and the step-up transformer has a bobbin on a concentric circle centered on the U core connected to the ground potential and the I core facing the U core. A primary winding on the inverter side and a high-voltage winding on the step-up side are wound in parallel on the outside, and the U core and the I core are covered with an insulator and then inserted into the step-up transformer main body. Heating device. 前記UコアとIコアの対向する面の絶縁物の厚みは一定にした上で前記昇圧トランス本体に挿入した請求項1に記載の高周波加熱装置。 The high frequency heating device according to claim 1, wherein the thickness of the insulator on the opposing surfaces of the U core and the I core is fixed and inserted into the step-up transformer body. 前記Uコアを覆う絶縁物には高圧側巻線側の対向する部分について、前記高圧側巻線から前記一次側巻線間距離の最小値よりも高圧側巻線からの距離が近い位置にスリット部を設け、前記Uコアと高圧巻線間にあり絶縁の役割を担う前記ボビンが破壊し、絶縁性能が低下した場合に通常使用電圧では前記高圧巻線と前記コア間の高圧スパークを防止する構造とするとともに、異常電圧が発生した場合でも高圧側巻線から必ずUコアのスリット部にスパークし、一次巻線側にはスパークしない請求項1または2に記載の高周波加熱装置。 The insulator covering the U-core is slit at a position where the distance from the high-voltage side winding is closer than the minimum value of the distance between the primary-side windings from the high-voltage side winding in the opposing portion on the high-voltage side winding side. When the bobbin that plays a role of insulation between the U core and the high voltage winding is broken and the insulation performance is deteriorated, a high voltage spark between the high voltage winding and the core is prevented at a normal operating voltage. The high-frequency heating device according to claim 1 or 2, wherein the high-frequency heating device has a structure, and even when an abnormal voltage occurs, the high-voltage side winding always sparks to the slit portion of the U core and does not spark to the primary winding side. 前記キャップ状の絶縁物の材料は、前記ボビンの材料と同じ材料の樹脂を使用する構成にした請求項1〜3のいずれか1項に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cap-shaped insulator is made of a resin that is the same material as the bobbin material. 前記キャップ状の絶縁物の材料は、前記ボビンの材料と異なる材料の樹脂を使用する構成にした請求項1〜3のいずれか1項に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cap-shaped insulator is made of a resin having a material different from that of the bobbin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106533184A (en) * 2016-12-29 2017-03-22 广东美的厨房电器制造有限公司 Frequency converter and microwave oven
CN113690036A (en) * 2021-08-20 2021-11-23 青岛鼎信通讯股份有限公司 Three-winding high-voltage high-frequency transformer applied to energy router

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