JP3735061B2 - 電磁誘導器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスのような電磁誘導器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は特公平７−４０４６５号公報に開示されているインバータ方式の高周波加熱装置（電子レンジ）を示すもので、商用電源６１は整流回路６２で整流平滑され、インバータ６３で２０ｋＨｚ以上の高周波交流電流に変換されてギャップ付コアを備えたトランス６４の１次巻線６４ｐに供給される。トランス６４の２次巻線６４ｓの高周波出力電圧は、半波整流回路６５で整流平滑されて、直流高電圧としてマグネトロン６６に供給される。トランス６４のヒータ巻線６４ｈでヒータが駆動されるマグネトロン６６は、直流高電圧の供給を受けてマイクロ波を発生する。
【０００３】
図９は上記トランス６４の構成を示す断面図で、ボビン７０には、１次巻線６４ｐ、２次巻線６４ｓおよびヒータ巻線６４ｈが、互いに軸方向に離間して巻回されている。コの字形コア片７１，７２は、各々の一方の磁脚を上記ボビン７０の円筒部７０ｓ内に挿入するとともに、円筒部７０ｓ内に形成されている厚さＧのスペーサ７０ｇを介在して対向させることにより、各々の両磁脚の相対向する先端面の間にそれぞれギャップ７３，７４を有するロの字形コア７５を形成し、１次巻線６４ｐと２次巻線６４ｓの結合係数を０．６〜０．８に構成することで、２次巻線側にリーケージインダクタンスを持たせ、従前のマグネトロン用インバータ回路に必要であった２次側の高周波チョークコイルを不要としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記トランス６４では、２次巻線６４ｓとその引出線との間の絶縁距離をかせいで絶縁性を向上させるために、２次巻線６４ｓの軸方向に隣接して引出線を通すためのジャンピング溝を設ける必要があり、このため、ボビン７０の軸方向寸法が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、ボビンの軸方向寸法を大きくすることなく、２次巻線とその引出線との間の絶縁性を向上できる電磁誘導器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電磁誘導器は、コアが挿入されるボビンに、１次巻線と２次巻線が軸方向に離間して装着され、前記２次巻線の内径側の引出線が、前記ボビンのつば部に形成した径方向に延びる切欠溝から、前記２次巻線の内周面よりも径方向内側へ寄せられて軸方向に沿って引き出され、さらに、前記つば部に突設された第１のリブに沿って曲がり、径方向外側へ引き出され、外径側の引出線が、前記切欠溝から、前記２次巻線の外周面よりも径方向外側へ寄せられて引き出され、さらに、前記つば部に突設された第２のリブの切欠部から引き出されている。
【０００７】
上記構成によれば、２次巻線とその引出線との間の絶縁性が向上するので、従来のように、２次巻線とその引出線との間の絶縁距離をかせぐために、２次巻線の軸方向に隣接して引出線を通すためのジャンピング溝を設ける必要がなくなる。このため、ボビンの軸方向寸法を大きくすることなく、２次巻線の巻き始めの引出線および巻き終わりの引出線と２次巻線との間の絶縁特性を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るマグネトロン駆動用のトランス５０Ｔを示す正面図、図２はその側面図、図３（Ａ）は横断面図、図３（Ｂ）はＴ字形コアＣＲの平面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視側面図、図４は背面図である。先ず、樹脂製のボビン１Ｔは、図２に明示するように、第１のボビン部１ａＴと第２のボビン部１ｂＴとにより一体形成されており、円筒状の筒部１４を有する。第１のボビン部１ａＴには、筒部１４の外周面に円盤状の三つのつば４，７，８が互いに平行な配置で一体形成されている。両端に第１のつば４と第２のつば７とを有する１次巻枠９（図３）には、１次巻線１１が円筒状に巻き付けられているとともに、両端に第２のつば７と第３のつば８とを有するヒータ巻枠１０（図３）には、ヒータ巻線１３が１ターン巻き付けられている。
【０００９】
一方、第２のボビン部１ｂＴには、中央の筒部１４の外周面に円盤状のつば１８が一体形成されており、両端につば１８と第１のボビン部１ａＴの第３のつば８とを有する２次巻枠１９（図３）が形成され、これに２次巻線１２が整列巻きで巻き付けられている。この２次巻線１２と、１次巻線１１と、ヒータ巻線１３とは、ボビン１Ｔの軸方向に変位して位置している。
【００１０】
図２に示すように、このトランス５０Ｔのボビン１Ｔは、軸方向の寸法Ｄ１が径方向の寸法Ｄ２よりも短く、偏平な薄型形状になっている。ここで、上記軸方向の寸法Ｄ１は、ボビン１Ｔの両端のつばを含まない各巻線１１〜１３が装着される部分の軸方向長さであり、径方向の寸法Ｄ２は、複数のつば４，７，８，１８の最大外径である。
【００１１】
図３に示すように、ボビン１Ｔには中心孔２０が設けられており、また、第１のボビン部１ａＴの中心孔２０の内面には、図１に示すように、９０°間隔で径方向内方に突出する４個のガイドリブ２１が形成されている。
【００１２】
図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、Ｔ字形コア片２３Ｔは、アーム部２５Ｔのほぼ中央に円柱状の脚部２４Ｔが突設されて、Ｔ字形を呈している。コアＣＲを構成する一対の同一形状および同一寸法のＴ字形コア片２３Ｔ，２３Ｔは、各々の脚部２４Ｔ，２４Ｔがボビン１Ｔの両側から上記ガイドリブ２１に沿って中心孔２０に挿入される。
【００１３】
上記一対のＴ字形コア片２３Ｔ，２３Ｔがボビン１Ｔに取り付けられたとき、各コア片２３Ｔ，２３Ｔの各々の脚部２４Ｔ，２４Ｔの先端面同士が相対向し、その先端面の間にスペーサ２７が介在し、スペーサ２７の厚みによって設定されたギャップ２９が形成される。ギャップ２９の存在により、磁気飽和しにくい特性の電磁誘導器が得られる。例えば、脚部２４Ｔ，２４Ｔの先端面同士は接着剤で接着されて、ボビン１Ｔから各コア片２３Ｔ，２３Ｔが脱落するのが防止される。このギャップ２９の大きさを、１次巻線１１と２次巻線１２の結合係数が０．５〜０．９となるように設定する。この場合、図２の１次巻線１１と２次巻線１２の軸方向の間隔Ｗ１を２〜１０ｍｍに設定する。こうして、２次巻線１２側にリーケージインダクタンスを持たせ、従前のマグネトロン用インバータ回路に必要であった２次側の高周波チョークコイルを不要としている。前記ギャップ２９は、両ボビン片２Ｔ，３Ｔにおける１次および２次巻線１１，１２が施される筒部１４の内方に位置している。なお、ギャップ２９の大きさは、ゼロ、つまり脚部２４Ｔ，２４Ｔの先端面同士をそれぞれ接触させてもよい。
【００１４】
前記１次巻線１１は、図１に示す巻き始めの引出線（リード線）１１ａが、第１のボビン部１ａＴにおける径方向に延びた切欠溝からなる引出部３４から引き出されて係止部３７ａに係止されているとともに、巻き終りの引出線（リード線）１１ｂが、上記引出部３４から引き出されて係止部３７ｂに係止されている。例えば、引出線１１ａ，１１bの端末が半田で固められて巻線の径方向（下方向）に延びる接続用端子３９ａ，３９ｂが形成され、この接続用端子３９ａ，３９ｂがトランス５０Ｔが装着される配線基板Ｋに直接半田付けで接続される。
【００１５】
本発明において、前記２次巻線１２の内径側の巻き始めの引出線１２ａは、図４に示すように、第２のボビン部１ｂＴにおける径方向に延びた切欠溝からなる引出部３５から、２次巻線１２の内周面１２ｃよりも径方向内側へ寄せられて引き出され、第２のボビン部１ｂＴの外端面、すなわち、最外側のつば１８の外面に突設されたリブ３６に沿って曲がり、径方向外側に延びて、第２のボビン部１ｂＴに差込み固定された一対のピン端子４１ａ，４１ｂのうち、一方のピン端子４１ａに巻き付けられて、半田付けにより接続される。前記ピン端子４１ａ，４１ｂは、巻線の径方向（下方向）に突出しており、配線基板Ｋに接続される。
【００１６】
他方、２次巻線１２の外径側の巻き終りの引出線１２ｂは、引出部３５から、２次巻線１２の外周面１２ｄよりも径方向外側へ寄せられてリブ３８の切欠部３８ａから引き出され、他方のピン端子４１ｂに巻き付けられて、半田付けにより接続される。ヒータ巻線１３の引出線１３ａ，１３ｂも、第２のボビン部１ｂＴに差込み固定されて巻線の径方向（下方向）に突出する一対のピン端子４３ａ，４３ｂにそれぞれ巻き付けられて、半田付けにより接続される。
【００１７】
図１に示すように、第１のボビン部１ａＴ（図２のつば４）には、複数の１次巻線冷却孔２８が形成されており、１次巻線１１に対する冷却効果を高めている。
アース線４５は、ボビン１Ｔの中心孔２０内側を挿通して、２つのＴ字コア片２３Ｔ，２３Ｔに接触し、その端子が配線基板Ｋに接続されて、２つのＴ字コア片２３Ｔ，２３Ｔを一挙にアースしている。従来のようにコアバンドでアースしていないので、幅が小さくなるとともにコストが低下する。アース線４５には非磁性体でばね性が要求されることから、りん青銅が好ましく用いられる。
【００１８】
このように構成されたトランス５０Ｔは、例えば、図７に示した高周波加熱装置におけるマグネトロン６６の駆動用に用いられるが、その場合、以下のような手順で高周波加熱装置に組み込まれる。すなわち、トランス５０Ｔは、図７に示すような回路パターンが形成された配線基板Ｋに設けられている接続孔にピン端子４１ａ，４１ｂを挿入して半田付けし、端子３９ａ，３９ｂを上記配線基板Ｋに設けられている接続孔に直接半田付けにより接続し、上記ピン端子４３ａ，４３ｂを上記配線基板Ｋに設けられている接続端子に差込み接続することで、インバータ回路の配線基板Ｋに接続状態に取り付けられる。なお、上記回路基板には、図７の半波整流回路６５に代えて、図８の全波整流回路６７が形成されていても、同じ組み込み手順で、上記トランス５０Ｔを接続状態に取り付けることができる。
【００１９】
上記構成によれば、図３に示すように、巻線１１，１２，１３の側方にコア体が存在しないので、その分だけトランスの横寸法、つまりボビン１Ｔの径方向に沿った寸法が小さくなる。しかも、ボビン１Ｔが偏平な形状で、１次および２次巻線１１，１２の巻幅が小さく、薄型であるために、一対のＴ字形コア片２３Ｔ，２３Ｔのアーム部２５Ｔ，２５Ｔ同士の間隔が小さくなる。また、両コア片２３Ｔ，２３Ｔの脚部２４Ｔ，２４Ｔとアーム部２５Ｔ，２５Ｔを通る二つの磁気回路Ｃ１，Ｃ２が形成される。そのため、このトランス５０Ｔは、図９に示したコの字形コア片７１，７２を用いたことによって磁気回路Ｃを一つしか形成できないトランス６４と比較して、磁気損失が少なくなり、脚部２４Ｔ，２４Ｔを通る磁束、つまり両巻線１１，１２と鎖交する磁束が強くなる。これに加えて、上記トランス５０Ｔは、そのボビン１Ｔが径方向の寸法Ｄ２よりも軸方向の寸法Ｄ１が短い偏平な形状であるから、一対のＴ字形コア片２３Ｔ，２３Ｔのアーム部２５Ｔ，２５Ｔ同士の間隔が小さくなるので、磁気回路Ｃ１，Ｃ２の磁束がさらに強くなる。
【００２０】
その結果、上記トランス５０Ｔは、優れた磁気特性が確保されるので、１次および２次巻線１１，１２の巻幅を小さくして薄型とした場合においても、所定の電圧を得るのに必要な１次および２次巻線１１，１２の巻き数を少なくすることができ、その分だけトランス５０Ｔの横寸法、つまりボビン１Ｔの径方向に沿った寸法が小さくなって小型化できる。しかも、配線基板Ｋの接続用端子は巻線の径方向に延びて形成されている。したがって、このトランス５０Ｔは、配線基板Ｋに装着するときの装着面積の増大を抑制できる。また、両Ｔ字形コア片２３Ｔ，２３Ｔは同一形状および同一寸法であるから、共通の成形型を用いて成形できる。ただし、両コア片２３Ｔ，２３Ｔは、互いに異なる形状または寸法としてもよい。特に、脚部２４Ｔ，２４Ｔの長さを互いに異ならせて、ギャップ２９の位置および結合係数を調整してもよい。
【００２１】
また、通常細い導線で形成される２次巻線１２の端部は、ボビン１Ｔに固定されたピン端子４１ａ，４１ｂに接続されているので、高電圧となる２次巻線１２の端部が配線基板Ｋへの取り付け時に不測に揺れ動いて、周囲の導体に接触するおそれがなくなる。
【００２２】
本発明では、ボビン部１ｂＴに径方向に延びた切欠溝からなる引出部３５を設け、この引出部３５から巻き始めの引出線１２ａを２次巻線１２の内周面１２ｃよりも径方向内側に引き出し、巻き終りの引出線１２ｂを２次巻線１２の外周面１２ｄよりも径方向外側に引き出してピン端子４１ａ，４１ｂに接続したので、引出線１２ａ，１２ｂと２次巻線１２との間の巻線クロスが防止されて、その間の絶縁性が向上する。したがって、従来のように、絶縁性向上のために、２次巻線１２の軸方向に隣接して引出線１２ａ，１２ｂを通すためのジャンピング溝を設ける必要がなくなる。このため、ボビン１Ｔの軸方向寸法を大きくすることなく、２次巻線１２の巻き始めの引出線１２ａおよび巻き終わりの引出線１２ｂと２次巻線１２との間の絶縁特性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第２実施形態を図５に示す。図５において、図３と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。
図５（Ａ）は横断面図、図５（Ｂ）はＬ字形コアＣＲの平面図、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視側面図である。この実施形態のトランス５０Ｌは、図５（Ｂ），（Ｃ）に示す一対のＬ字形コア片２３Ｌ，２３Ｌを使用しており、これに合わせて、ボビン１Ｌに一体形成された第１，第２のボビン部１ａＬ，１ｂＬのコア収納部３２，３３の形状が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、図示を省略する。
【００２４】
図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、Ｌ字形コア片２３Ｌは、アーム部２５Ｌの基端部に円柱状の脚部２４Ｌを突設したものである。コアＣＲを構成する一対の同一形状および同一寸法のＬ字形コア片２３Ｌ，２３Ｌは、各々の脚部２４Ｌ，２４Ｌがボビン１Ｌの両側からガイドリブ２１に沿って中心孔２０に挿入されて、ボビン１Ｌに取り付けられている。
【００２５】
上記の一対のＬ字形コア片２３Ｌ，２３Ｌがボビン１Ｌに取り付けられたとき、各コア片２３Ｌ，２３Ｌの各々の脚部２４Ｌ，２４Ｌ同士が相対向して、その先端面の間に、ギャップ２９が形成される。こうして、１次巻線１１と２次巻線１２の結合係数は０．５〜０．９に設定されていることにより、２次巻線１２側にリーケージインダクタンスを持たせ、従前のマグネトロン用インバータ回路に必要であった２次側の高周波チョークコイルを不要としている。上記ギャップ２９は、両ボビン部１ａＬ，１ｂＬにおける１次および２次巻線１１，１２が施される筒部１４の内方に位置している。なお、ギャップ２９の大きさは適宜設定されるが、ゼロ、つまり脚部２４Ｌ，２４Ｌの先端面同士をそれぞれ接触させてもよい。
【００２６】
このＬ字形コア片２３Ｌを用いたトランス５０Ｌによっても、コア片２３Ｌの脚部２４Ｌとアーム部を通る磁気回路Ｃ２によって比較的強い磁界が発生し、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００２７】
この第２実施形態において、図４と同様に、ボビン部１ｂＬに径方向に延びた切欠溝からなる引出部３５を設け、この引出部３５から巻き始めの引出線１２ａを２次巻線１２の内周面１２ｃよりも径方向内側に引き出し、巻き終りの引出線１２ｂを２次巻線１２の外周面１２ｄよりも径方向外側に引き出してピン端子４１ａ，４１ｂに接続している。従って、第１実施形態と同様に、ボビン１Ｌの軸方向寸法を大きくすることなく、２次巻線１２の巻き始めの引出線１２ａおよび巻き終わりの引出線１２ｂと２次巻線１２との間の絶縁特性を向上させることができる。
【００２８】
本発明の第３実施形態を図６に示す。図６において、図３と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。
図６（Ａ）は横断面図、図６（Ｂ）はＦ字形コアＣＲの平面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視側面図である。この実施形態のトランス５０Ｆは、図６（Ｂ），（Ｃ）に示す一対のＦ字形コア片２３Ｆ，２３Ｆを使用しており、これに合わせて、ボビン１Ｆに一体形成された第１，第２のボビン部１ａＦ，１ｂＦのコア収納部３２，３３の形状が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、図示を省略する。
【００２９】
図６（Ｂ），（Ｃ）に示すように、Ｆ字形コア片２３Ｆは、アーム部２５Ｆのほぼ中央に円柱状の中脚部２４Ｆが、一端部に四角以上の多角柱または円柱状の外脚部２６Ｆが、それぞれ同一方向に平行に延びるように突設されて、Ｆ字形を呈している。コアＣＲを構成する一対の同一形状および同一寸法のＦ字形コア片２３Ｆ，２３Ｆは、各々の中脚部２４Ｆ，２４Ｆがボビン１Ｆの両側からガイドリブ２１に沿って中心孔２０に挿入され、かつ、各々の外脚部２６Ｆ、２６Ｆがボビン１Ｆの外方で相対向して１次および２次巻線１１、１２の径方向の外側に位置するように配置される。上記の一対のＦ字形コア片２３Ｆ，２３Ｆがボビン１Ｆに取り付けられたとき、各コア片２３Ｆ，２３Ｆの各々の中脚部２４Ｆ，２４Ｆ同士が相対向して、その先端面の間および各々の外脚部２６Ｆ、２６Ｆの先端面の間には、それぞれギャップ２９，３０が形成される。
【００３０】
このＦ字形コア片２３Ｆを用いたトランス５０Ｆによっても、コア片２３Ｆの脚部２４Ｆとアーム部を通る磁気回路Ｃ３によって第１実施形態と比較してより強い磁界が発生し、さらに優れた磁気特性が確保される。
【００３１】
この第３実施形態において、図４と同様に、ボビン部１ｂＦに径方向に延びた切欠溝からなる引出部３５を設け、この引出部３５から巻き始めの引出線１２ａを２次巻線１２の内周面１２ｃよりも径方向内側に引き出し、巻き終りの引出線１２ｂを２次巻線１２の外周面１２ｄよりも径方向外側に引き出してピン端子４１ａ，４１ｂに接続している。従って、第１実施形態と同様に、ボビン１Ｆの軸方向寸法を大きくすることなく、２次巻線１２の巻き始めの引出線１２ａおよび巻き終わりの引出線１２ｂと２次巻線１２との間の絶縁特性を向上させることができる。
【００３２】
なお、本発明はマグネトロン駆動用のトランスのほか、チョークコイル、リアクトルなど、他の電磁誘導器にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、２次巻線とその引出線との間の絶縁性が向上するので、従来のように、２次巻線とその引出線との間の絶縁距離をかせぐために、２次巻線の軸方向に隣接して引出線を通すためのジャンピング溝を設ける必要がなくなる。このため、ボビンの幅を大きくすることなく、２次巻線の巻き始めの引出線および巻き終わりの引出線と２次巻線との間の絶縁特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁誘導器の正面図である。
【図２】同実施形態の側面図である。
【図３】（Ａ）は図２のIII-III線で切断した断面図、（Ｂ）はＴ字形コアＣＲの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視側面図である。
【図４】同実施形態の背面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る電磁誘導器の横断面図、（Ｂ）はＬ字形コアＣＲの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る電磁誘導器の横断面図、（Ｂ）はＦ字形コアＣＲの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視側面図である。
【図７】本発明の電磁誘導器を適用できる高周波加熱装置を示す電気回路図である。
【図８】他の高周波加熱装置を示す要部の電気回路図である。
【図９】従来のトランス（電磁誘導器）を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ｔ…ボビン、１ａＴ，１ｂＴ…ボビン部、４，７，８，１８…つば、９…１次巻枠、１０…ヒータ巻枠、１１…１次巻線、１２…２次巻線、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…引出線（リード線）、１２ｃ…２次巻線の内周面、１２ｄ…２次巻線の外周面、１３…ヒータ巻線、１４…筒部、１９…２次巻枠、２０…ボビンの中心孔、２３Ｔ…Ｔ字形コア片、２９，３０…ギャップ、３２…コア収納部、３４，３５…引出部、３９ａ，３９ｂ…端子、４１ａ，４１ｂ…ピン端子、４３ａ，４３ｂ…ピン端子、５０Ｔ…トランス、Ｃ１，Ｃ２…磁気回路、Ｄ１…軸方向の寸法、Ｄ２…径方向の寸法、Ｋ…配線基板。

Claims (1)

1. コアＣＲが挿入されるボビンＩＴに、１次巻線１１と２次巻線１２が軸方向に離間して装着され、前記２次巻線１２の内径側の引出線１２ａが、前記ボビンＩＴのつば部１８に形成した径方向に延びる切欠溝３５から、前記２次巻線１２の内周面１２ｃよりも径方向内側へ寄せられて軸方向に沿って引き出され、さらに、前記つば部１８に突設された第１のリブ３６に沿って曲がり、径方向外側へ引き出され、外径側の引出線１２ｂが、前記切欠溝３５から、前記２次巻線１２の外周面１２ｄよりも径方向外側へ寄せられて引き出され、さらに、前記つば部１８に突設された第２のリブ３８の切欠部３８ａから引き出されている電磁誘導器。

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