JP3069979U - マグネトロン駆動用昇圧トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱性を良くして温度特性を確保するととも
に、高出力化、小型化を実現すること。 【解決手段】 同心に積層し外側に配された一次巻線１
５と内側に配された二次巻線１６の間に所定の空間を配
すると共に、Ｅ型磁性体１８，１９の一端を一次巻線１
５及び二次巻線１６の外部に位置させ、その他端を一次
巻線１５と二次巻線１６との間に位置させている。従っ
て、発熱の大きい一次巻線１５全体が外部雰囲気に露出
しているため、冷却性能が著しく向上し、また、同心積
層巻であるので、巻線間の結合が強くなりやすいが、大
電流に対しても、磁性体１８，１９の飽和が起こりにく
くすることが可能であり、電子レンジの高出力化をコン
パクトな昇圧トランスを用いて実現することが出来る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、電子レンジ等のようにマグネトロンを用いた高周波加熱装置の分野 に関するものであり、特にスイッチング電源によりマグネトロンを駆動する昇圧 トランスの構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種のインバータ電源装置に関しては、例えば、特開平５−１２１１ ５９号公報に、単端型の一石式電圧共振インバータが開示されている。当該イン バータ電源装置は、インバータによって高周波化した電力を昇圧トランスで高圧 に変換し、倍電圧整流回路でマグネトロンの駆動に適した高圧直流電圧を生成し ている。当該構成により、インバータによる高周波化で昇圧トランスの小型化が 実現でき、かつ、回路を単一の基板の上に構成することによって、よりコンパク トで軽量なマグネトロン駆動電源（インバータ電源）を構成することが出来る。

【０００３】 図４は、従来の昇圧トランスの外観図である。１は樹脂で構成されたボビンで 、一次巻線２と、二次巻線３と、一次と二次の混触を防止するための混触巻線４ と、マグネトロンのカソードを加熱するための電力を供給するヒータ巻線５が巻 かれている。ボビンの二次巻線３を巻く部分に関しては、パーテーション６によ り、４分割巻き溝で構成されている。まず、第一の巻き溝に二次巻線を巻き始め 、所定量巻くと、次の第２の巻き溝に渡って巻く。その巻き溝にも所定量巻くと 次に第３の巻き溝に渡る。これを第４の巻き溝まで巻くことによって二次巻線を 分割巻き構成とし、仮に各々の巻き溝の中で整列に巻くことが出来ず部分的に乱 れが生じたとしても、各々を分割溝にして樹脂で絶縁しているため、巻線相互間 で絶縁破壊を起こすという危険性を排除する事が出来る構成になっている。また 、分割して巻いているため、二次巻線での銅損による発熱が各々の巻き溝に分散 され放熱されるため、放熱特性に優れ温度的な部分での有利性がある。７はフエ ライト等で構成されたコアで一次巻線２の電流で発生した磁気エネルギーを二次 巻線３に伝達するための磁気回路の機能を果たす。そして、コア７と各巻線間の 絶縁を確保するため樹脂のコアカバー８が装着されている。以上が従来の昇圧ト ランス９の構成である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の昇圧トランスでは、一次巻線と二次巻線が並列に配 置される構成であるため、放熱性を良くして温度特性を確保するためには、一次 巻線２の巻き幅を広くして冷却のための露出面積を大きくしたり、あるいは、二 次巻線についても同様に巻幅を広くしたり分割数を増加させたりすることによっ て露出面積を大きくして放熱を良くするという方法が考えられる。

【０００５】 ここで、電子レンジなどに使用する場合、出力アップすることはスピード加熱 にとって欠かせない要素であるが、それを実現するためには、トランスで伝達す るエネルギーも大きくなり、温度上昇を抑制し絶縁性能の劣化を回避する必要が ある。そのためにも放熱特性を良くして温度を低くするために、トランスの幅を 広げて大型化せざるを得ないという問題があった。

【０００６】 また、上記従来の構成の場合、マグネトロンの出力をさらに高出力化しようと する場合、昇圧トランスの一次側に流れるピーク電流を更に増加させることによ り、昇圧トランスに用いられる磁性体が飽和し易いという状況に陥りやすく、こ れを解決するには、磁性体のサイズアップ、つまり、トランスの大型化が必要と なり、電源の小型化を追求するときのボトルネックになっていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題を解決するために、一次巻線と、その内側に所定の隙間を介 して配された二次巻線と、前記一次、二次巻線間に漏れ磁束を発生させるための 副磁気回路とを備え、前記副磁気回路は、Ｅ型磁性体の一端を一次巻線及び二次 巻線の外部に位置させ、他端を一次巻線と二次巻線との間に位置することで構成 されてなるものである。

【０００８】

【考案の実施の形態】

請求項１記載の考案は、一次巻線と、その内側に所定の隙間を介して配された 二次巻線と、前記一次、二次巻線間に漏れ磁束を発生させるための副磁気回路と を備え、前記副磁気回路は、Ｅ型磁性体の一端を一次巻線及び二次巻線の外部に 位置させ、他端を一次巻線と二次巻線との間に位置することで構成されてなるこ とにより、スペースファクターを大幅に小さくすることができる。しかも、一次 巻線と二次巻線との間に空気層を設け、一次巻線と二次巻線の絶縁を強化してい るため、ＰＳ混触等の不安全モードが生じにくい構成となると共に、数十アンペ アという大電流が流れ発熱の大きい一次巻線全体が外部雰囲気に露出しているた め、冷却性能が著しく向上し、電子レンジの高出力化をコンパクトな昇圧トラン スを用いて実現することが出来る。

【０００９】 また、一次巻線と二次巻線の間に設けられた副磁気回路により、自在に結合係 数を調整することが可能となり、同心積層巻の昇圧トランスによって電圧共振方 式を用いたマグネトロン駆動昇圧トランスを実現することが可能となり、高出力 化に伴う磁性体の飽和を防止することができ、小型化された電源を実現化する事 が出来る。

【００１０】 また、請求項２記載の考案は、副磁気回路の磁気を調整し、結合係数を０．７ 〜０．９になるように、Ｅ型磁性体の厚みとギャップを決定された構成とするこ とにより、Ｅ型磁性体の厚みを種々検討すれば、磁気が飽和しなくて安定する領 域が設定できるものであり、Ｅ型磁性体のギャップを調整すれば、結合係数が０ ．７〜０．９に調整出来るものである。従って、Ｅ型磁性体の厚みに応じたアウ ターボビンの最適な寸法である孔が決定され、小型コンパクトな昇圧トランスを 提供できるのである。

【００１１】 また、請求項３記載の考案は、副磁気回路のギャップに設けられたスペーサを アウターボビンに一体成形することにより、アウターボビンのＥ型磁性体の他端 挿入用の孔の奥まったところに、小さなスペーサを取り付けるなどの困難性はな くなり、孔の両方から、Ｅ型磁性体を挿入することにより、Ｅ型磁性体の他端が 直接接触することなく、樹脂製のスペーサがＥ型磁性体の他端の間に介在するこ ととなり、耳障りな異常音が発生しなくなるのであり、スペーサをあらためて挿 入しなくて良い等の作業性が良いのである。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を用いて説明する。

【００１３】 図１は本考案の実施例のマグネトロン駆動用昇圧トランンスを示す断面図、図 ２は同昇圧トランスを用いたマグネトロン駆動用電源の構成図である。図３は、 本発明のトランスの製造方法を示す説明図である。

【００１４】 図２において、マグネトロン駆動電源は、マグネトロン１０と、倍電圧整流回 路１１と、それに昇圧電圧を供給する昇圧トランス１２と、昇圧トランス１２の 一次側に接続されたスイッチング回路１３と、直流電源回路１４とを有する。

【００１５】 図１において、昇圧トランス１２は、一次巻線１５と、二次巻線１６と、ヒー タ巻線１７と、Ｅ型磁性体１８、１９とからなり、主磁気回路２０に対して同心 積層に一次巻線１５と二次巻線１６とが巻線されている。また、一次巻線と二次 巻線１６との間に副磁気回路２１が存在する。ここで、一次側から二次側への電 力伝達を考えると、一次巻線１５からは主磁気回路２０と副磁気回路２１とで二 次巻線１６に電力を伝達しようとするが、副磁気回路２１は、二次巻線１６に伝 達されずに、漏れ磁束となる。このように、副磁気回路２１の磁気抵抗を調整す ることにより、一次巻線１５と二次巻線１６の結合係数を任意の値にすることが 出来る。

【００１６】 また、昇圧トランス１２は、一次巻線１５を巻いたアウターボビン２２と、二 次巻線１６を巻いたインナーボビン２３の二部品構成である。

【００１７】 そして、図３のように、アウターボビン２２の内径の中にインナーボビン２３ をスライドインさせて、同心巻き構成としたものである。このはめ込んだ状態で アウターボビン２２は、一次巻線１５と二次巻線１６の絶縁を図る構成に成って いる。さらに、二次巻線１６はボビンの巻き枠一杯まで巻かないことによって、 絶縁層となる空間２４が形成される。さらに、インバータ動作を適正化するため のギャップ２５の空隙をもって、二組のＥ型磁性体１８と１９の中央端２６と２ ７がインナーボビンの内径に挿入されるようになっている。そして、Ｅ型磁性体 １８と１９の一端２８と２９は、一次巻線１５の外側に位置しているし、他端３ ０と３１は、二次巻線１５と一次巻線１５が巻かれているアウターボビン２２の 間で、しかも、Ｅ型磁性体１８と１９挿入用であるアウターボビン２２の孔３２ に挿入されている。

【００１８】 次に、本考案のマグネトロン駆動用昇圧トランスの大きさを決定する要因のひ とつとして、磁気特性と関係するＥ型磁性体１８，１９の寸法は、副磁気回路２ １について、述べる。インバータ特性から、結合係数をおおよそ０．７から０． ９になるように、副磁気回路２９を決定するのである。副磁気回路２９を構成し ているＥ型磁性体１８，１９の厚み（ｔ１，ｔ２）を種々検討すれば、磁気が飽 和しなくて安定する領域が設定できるのである。そして、副磁気回路２９を構成 しているＥ型磁性体１８，１９のギャップ３３を調整すれば、結合係数が０．７ 〜０．９に調整出来るのである。従って、Ｅ型磁性体１８，１９の厚み（ｔ１， ｔ２）に応じたアウターボビン２２の最適な寸法である孔３２が決定されるので あり、小型コンパクトな昇圧トランスを提供できるのである。

【００１９】 次に、主磁気回路２０と副磁気回路２１を構成するＥ型磁性体１８，１９は、 スイッチング回路１３が動作中に、ギャップ２５，３３等で、フエライト同士が 吸着したり、離れたりして、耳障りな金属音を発生する。そのために、ギャップ ２５及び３３には、樹脂製のスペーサ３４，３５を挟むのである。副磁気回路２ １に存在する樹脂製スペーサ３５近傍には、樹脂製のアウターボビン２２がある ので、樹脂製のアウターボビン２２に樹脂製スペーサ３５を一体的に成形するこ とは可能である。樹脂製のアウターボビン２２に樹脂製スペーサ３５を一体的に 成形することにより、孔３２の奥まったところに、小さなスペーサを取り付ける などの困難性はなくなり、孔３２の両方から、Ｅ型磁性体１８，１９を挿入する ことにより、Ｅ型磁性体１８，１９の他端３０，３１が直接接触することなく、 樹脂製のスペーサ３５がＥ型磁性体１８，１９の他端３０，３１の間に介在する こととなり、作業性が一段と良いのは言う迄もないことであると共に、耳障りな 異常音が発生しなくなるのである。

【００２０】 次に動作、作用について説明する。上記構成にすることによって、高周波大電 流が流れ発熱の大きい一次巻線１５は、外部雰囲気に露出する面積が大きくなり 、冷却手段である冷却フアン（図示せず）の風は表面全体から発する熱を奪い去 っていき、冷却効果は格段に改善される。一方、二次巻線１６は、昇圧トランス あるので巻数は一次巻線１５に比べて増えるが、一次巻線１５程の発熱はしない ので、アウターボビン２２の内部に密閉した形で収納し、冷却風が当たらなくと も大きな温度上昇はないのである。しかも、空間２４が断熱効果を発揮し、一次 巻線１５側の熱が二次巻線１６側に干渉して温度を以上に押し上げるということ は回避できるのである。

【００２１】 さらに、絶縁破壊によるＰＳ間の短絡という二次側に高圧を発生する電子レン ジの昇圧トランスにとって致命的な部分に関しては、アウターボビン２２の巻き 面底面の樹脂厚みと空間２４との二重絶縁構造になるため、その信頼性は大きく 向上する。ちなみに、一次巻線１５については、リッツ線を用い、高周波大電流 による表皮効果や近接効果といった高周波特有の銅損の増加を防いでいる。二次 巻線１６は、単線若しくは、数本をよじったリッツ線を用いることが一般的であ る。

【００２２】 従って、本考案のマグネトロン駆動用昇圧トランスは、同心状に、一次巻線と 二次巻線を持ち、外側に一次巻線、内側に二次巻線の構成とし、一次巻線と二次 巻線の間には所定の空間を持つことによって、大電流が流れ、発熱の大きい一次 巻線を雰囲気に広く露出する事が出来、温度特性（冷却性能）を向上させること が出来、また、一次巻線、二次巻線間に設けられた空気層の空間の絶縁層により 、一次側の発熱が二次側に伝達し巻線温度を上昇させることもなく二次巻線の温 度特性の改善にも効果がある。

【００２３】 また、一次巻線と二次巻線の電気絶縁の空気層である空間を設けることによっ てさらに強化することが出来、安全性の面でも一層の改善効果を発揮できる。

【００２４】 また、二次巻線のボビンの内径に一次巻線のボビンがスライドして挿入し篏合 する構成にすることによって、各々の部品を別々に作りドッキングすることが出 き、インナーボビンの巻線とアウターボビンの巻線を同時進行に加工処理する事 が出来、製造時間の短縮が図れる。

【００２５】 また、篏合挿入することによって一次巻線と二次巻線の相対的位置関係が簡単 に精度良く決めることが出来、トランスの電気的特性のバラツキが少なくなる。

【００２６】

【考案の効果】

以上のように、請求項１〜３に記載の考案によれば、スペースファクターを大 幅に小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のマグネトロン駆動用昇圧ト
ランンスを示す断面図

【図２】同昇圧トランスを用いたマグネトロン駆動用電
源の構成回路図

【図３】本考案のトランスの製造方法を示す説明図

【図４】従来の昇圧トランスの外観図

【符号の説明】

１０ マグネトロン １２ 昇圧トランス １３ スイッチング回路 １５ 一次巻線 １６ 二次巻線 １８，１９ Ｅ型磁性体 ２０ 主磁気回路 ２１ 副磁気回路 ２２ アウターボビン ２４ 空間 ２８，２９ Ｅ型磁性体の一端 ３０，３１ Ｅ型磁性体の他端 ３３ ギャップ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次巻線と、その内側に所定の隙間を介
   して配された二次巻線と、前記一次、二次巻線間に漏れ
   磁束を発生させるための副磁気回路とを備え、前記副磁
   気回路は、Ｅ型磁性体の一端を一次巻線及び二次巻線の
   外部に位置させ、他端を一次巻線と二次巻線との間に位
   置することで構成されてなるマグネトロン駆動用昇圧ト
   ランス。
2. 【請求項２】 副磁気回路の磁気を調整し、結合係数を
   ０．７〜０．９になるようＥ型磁性体の厚みとギャップ
   を決定してなる請求項１に記載のマグネトロン駆動用昇
   圧トランス。
3. 【請求項３】 副磁気回路のギャップに設けられたスペ
   ーサをアウターボビンに一体成形してなる請求項１に記
   載のマグネトロン駆動用昇圧トランス。