JP3791976B2

JP3791976B2 - High frequency heating device output transformer

Info

Publication number: JP3791976B2
Application number: JP22593996A
Authority: JP
Inventors: 力宮崎; 茂義川嶋
Original assignee: 株式会社ミヤデン
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2016-08-07
Also published as: JPH1055924A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱装置、高周波焼入れ装置等の高周波加熱装置に使用して好適な出力変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波加熱装置に使用する出力変成器としては、例えば特開平６−１５１２１２号公報に開示のものが知られている。この出力変成器は、複数個のＥ型フェライトコアを組み合わせて形成されたコア部と、銅製のパイプを屈曲させることによりコア部を複数回巻回するように配設されたコイル部と、このコイル部の始端部及び後端部にそれぞれ接続された第１の導電部材と、コイル部の第１の導電部材間に接続された一対の第２の導電部材とを備えたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この出力変成器にあっては、Ｅ型コアの中脚部にコイル部を巻回するため、コイル部の巻回数が多い場合に、大きな形状のＥ型コアを使用しなければならず、出力変成器自体の小型化が困難で、例えば出力変成器を容易に移動させることができず、その使用範囲が限定されるという問題点があった。また、コアとして比較的高価なＥ型コアを使用する必要があるため、出力変成器自体が高価になり易いという問題点もあった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、出力変成器の小型化及び軽量化が図れ、容易に移動できてその使用範囲を拡大し得ると共に、安価に構成し得る、高周波加熱装置の出力変成器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、請求項１記載の高周波加熱装置の出力変成器は、コ字状の銅板の外側にＬ字形状の一対の銅の角パイプがロウ付けされて板状に形成された二次導体と、該二次導体の中央部に形成されるコ字状凹部内に配設されたコアと、該コアの二次導体の上下面から突出する突出部にそれぞれ巻回された一次導体と、一対のストレート部及び該ストレート部の先端部分に形成されたコイル部を有しストレート部が二次導体の角パイプに接続された加熱コイルと、を具備することを特徴とする。
【０００６】
この高周波加熱装置の出力変成器によれば、一次導体から供給される所定の電力が、板状の二次導体に大電流として誘起され、この大電流が加熱コイルに供給されて、加熱コイル近傍に配置されたワークが誘導加熱される。一次導体は、二次導体の中央部に形成されるコ字状凹部内に配設されたコアの突出部にそれぞれ巻回されるため、例えばコアの大きさに対応してその巻き数を多くすることができて、出力変成器自体の小型化が図れる。コアは、前記コ字状凹部を上下に貫通する断面方形状の安価なコアで良く、出力変成器自体を安価に構成し得る。
【０００７】
また、請求項２記載の出力変成器は、二次導体の内部に冷却水の流路が形成されていることを特徴とし、請求項３記載の出力変成器は、一次導体が銅パイプで形成され、銅パイプ内に冷却水が循環供給されることを特徴とする。これらの出力変成器によれば、冷却水によって、大電流が流れる二次導体や一次導体の発熱を抑えることができ、発熱による出力特性の低下等が防止される。
【０００８】
また、請求項４記載の出力変成器によれば、一次導体の外側面が略円形になる如く巻回され、一次導体、二次導体及びコアが円筒状のケース内に収容されていることを特徴とする。この出力変成器によれば、その外形形状が略円形となって、一層の小型化及び軽量化が図れ、例えば持ち運びを一層容易にし得る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明に係わる高周波加熱装置の出力変成器の一実施例を示し、図１がその断面図、図２が図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３が図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４が図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【００１０】
出力変成器１は、平板状の二次コイル２と、コア３と、一次コイル４及び加熱コイル５を有している。二次コイル２は、コ字状の銅板６の外側にＬ字形状の一対の銅の角パイプ７がそれぞれロウ付けされることによって平板状に形成され、その中央部分にはコ字状凹部８が形成されている。
【００１１】
二次コイル２の角パイプ７は、その内部に孔７ａを有し、一端側７ｂ（コ字状凹部８の開口端８ａ側）がそれぞれ開口し、その他端側７ｃにはホースコネクタ９がそれぞれ固定されている。二次コイル２の中央部に形成されるコ字状凹部８の開口端側８ａには、円盤状の銅板１０がロウ付けされ、この銅板１０には、角パイプ７の孔７ａに連通する孔１０ａがそれぞれ穿設されると共に、４個のネジ孔１０ｂ（図４参照）が穿設されている。
【００１２】
加熱コイル５は、図１に示すように、銅板からなる固定部１１と、銅の角パイプからなるストレート部１２及びこのストレート部１２の先端部分に形成された略リング状のコイル部１３を有している。固定部１１には、銅板１０の孔１０ａに連通する孔１１ａが穿設されると共に、４個の取付孔１１ｂ（図４参照）が穿設され、この取付孔１１ｂからボルト１４を銅板１０のネジ孔１０ｂに螺合させることにより、固定部１１が銅板１０に締め付け固定されている。
【００１３】
これにより、加熱コイル５と銅板１０、すなわち加熱コイルと二次コイル２が電気的に接続されると共に、角パイプ７の孔７ａと加熱コイル５のストレー１ト部１２の孔１２ａ及びコイル部１３の孔１３ａとが、銅板１０の孔１０ａ及び固定部１１の孔１１ａを介して連通される。なお、固定部１１の孔１１ａの銅板１０との対向面には、冷却水の漏れ防止用のＯリング１５がそれぞれ配設され、また、一対のストレート部１２間には、絶縁板２１が介在されている。
【００１４】
コア３は、直方体形状のフェライトコアで形成されて、二次コイル２のコ字状凹部８内に、二次コイル２の上面２ａ及び下面２ｂから所定長さ突出するようにして配設されている。そして、このコア３の二次コイルの上下面２ａ、２ｂから突出する突出部３ａ、３ｂには、薄い絶縁板１６を介して一次コイル４が所定回数巻回されている。
【００１５】
一次コイル４は、銅の丸パイプで形成され、その外周面に絶縁チューブ（図示せず）を嵌装させた状態で、コア３の突出部３ａ、３ｂの外周にそれぞれ直列的に、二次コイル２と略平行に所定回数巻回されている。この一次コイル４の両端部には、ホースコネクタ１７と端子板１８がそれぞれ固定され、端子板１８には、図示しない例えば高周波加熱装置（インバータ）の出力端子が電気的に接続されている。
【００１６】
また、一次コイル４は、二次コイル２の上下部に、その外側面が略円形になるように巻回され、この一次コイル４、二次コイル２及びコア３が、絶縁性の円筒状のケース１９内に収容されている。この時、上記銅板１０でケース１９の一方の開口１９ａが閉塞され、ケース１９の他方の開口１９ｂは、円形の絶縁板２０で閉塞されている。
【００１７】
これにより、出力変成器１は、ケース１９の一端面（絶縁板２０側）に、上記ホースコネクタ９、１７と端子板１８が露出し、ケース１９の他端面（銅板１０側）に加熱コイル５が突出し、その全体の外形形状が略円筒形状に形成されている。なお、一次コイル４と二次コイル２の巻数比は、必要とする出力に応じてｎ：１に予め設定されている。
【００１８】
この出力変成器１は、図示しない高周波加熱装置から、端子板１８を介して一次コイル４に所定の高周波電流が供給されると、誘導結合によって二次コイル２に巻数比に応じた大電流が流れる。この大電流が加熱コイル５に供給されて、加熱コイル５に近接配置されているワーク（図示せず）を誘導加熱する。また、高周波電流の供給と同時に、図示しない冷却水供給装置を作動させて、二次コイル２の角パイプ７、加熱コイル５内及び一次コイル４内に冷却水が循環供給され、大電流による一次コイル４や二次コイル２及び加熱コイル５等の発熱が抑えられる。
【００１９】
このように、上記実施例によれば、板状の二次コイル２のコ字状凹部８内にコア３を配置し、このコア３の二次コイル２の上下面２ａ、２ｂからの突出部３ａ、３ｂの外周に一次コイル４を巻回するため、一次コイル４を二次コイル２と略平行状態で多数回巻回することができて、コア３に対する一次コイル４の巻数比率を高めることができる。
【００２０】
その結果、コア３及び一次コイル４等の形状の小型化、すなわち出力変成器１自体の小型化及び軽量化が図れ、その持ち運びが容易になって、例えば屋外での高周波加熱やロウ付け作業、移動困難な大型ワークのロウ付け及び半田付け作業等に容易に使用することができ、加熱コイル５の使用範囲を大幅に拡大させることが可能になる。
【００２１】
また、出力変成器１の外形形状がケース１９によって略円筒形状に形成されているため、外形形状の一層の小型化が図れると共に、その使い勝手を向上させることが可能になる。さらに、コア３として、直方体形状のフェライトコアを使用するため、コア３のコストダウンを図ることができて、出力変成器１自体を安価に構成することが可能になる。またさらに、一次コイル４をコア３の外周に密に巻回することができ、従来と略同等の良好な結合係数の出力変成器が１が得られる。
【００２２】
なお、上記実施例においては、二次コイル２を一枚（巻数１）の導体で形成したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、例えば導体を複数枚間隔を有して積層し、この導体間及びその上下面に一次コイル４を直列的に巻回するようにしても良い。
【００２３】
また、上記実施例においては、ケース１９を円筒形状に形成したが、例えば角筒形状に形成しても良いし、多角筒形状に形成しても良い。さらに、上記実施例における、二次コイル２及び加熱コイル５の形状、一次コイル４への端子板１８の固定位置、端子板１８の形状等も一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の高周波加熱装置の出力変成器によれば、二次導体のコ字状凹部内にコアを配置し、このコアの上下の突出部に一次導体を巻回するため、例えばコアの大きさに対して一次導体の巻数を多くすることができて、出力変成器自体の小型化及び軽量化が図れて移動等が容易になり、その使用範囲が大幅に拡大すると共に、コアの形状が断面方形状で良いため、出力変成器自体を安価に構成することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の出力変成器は、二次導体の内部に流路が形成されているため、この流路を流れる冷却水により、二次導体の発熱を抑えることができ、出力変成器の出力特性の低下等が防止される。
【００２６】
また、請求項３記載の出力変成器は、一次導体がパイプで形成されているため、導体内に冷却水を循環供給できて、一次導体の発熱が抑えられる。
【００２７】
また、請求項４記載の出力変成器は、一次導体、二次導体及びコアが円筒状のケース内に収容されるため、外形形状を略円筒形状にすることができて、出力変成器自体の一層の小型化及び軽量化が図れ、例えば持ち運びが一層容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波加熱装置の出力変成器の断面図
【図２】同図１のＡ−Ａ線矢視断面図
【図３】同図１のＢ−Ｂ線矢視断面図
【図４】同図１のＣ−Ｃ線矢視断面図
【符号の説明】
１出力変成器
２二次コイル
２ａ上面
２ｂ下面
３コア
３ａ、３ｂ突出部
４一次コイル
５加熱コイル
７角パイプ
８コ字状凹部
１０銅板
１３コイル部
１９ケース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output transformer suitable for use in a high-frequency heating device such as a high-frequency induction heating device or a high-frequency quenching device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an output transformer used in a high-frequency heating device, for example, one disclosed in JP-A-6-151212 is known. The output transformer includes a core portion formed by combining a plurality of E-type ferrite cores, a coil portion arranged to wind the core portion a plurality of times by bending a copper pipe, A first conductive member connected to each of a start end portion and a rear end portion of the coil portion and a pair of second conductive members connected between the first conductive members of the coil portion are provided.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this output transformer, since the coil portion is wound around the middle leg portion of the E-type core, a large-shaped E-type core must be used when the number of turns of the coil portion is large. However, it is difficult to reduce the size of the output transformer itself. For example, the output transformer cannot be easily moved, and its use range is limited. In addition, since it is necessary to use a relatively expensive E-type core as the core, the output transformer itself tends to be expensive.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce the size and weight of an output transformer, can be easily moved to expand the range of use thereof, and can be configured at low cost. An object is to provide an output transformer for a device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the output transformer of the high-frequency heating device according to claim 1 is formed in a plate shape by brazing a pair of L-shaped copper square pipes on the outside of a U-shaped copper plate. A primary conductor wound around a secondary conductor, a core disposed in a U-shaped recess formed in the central portion of the secondary conductor, and a protrusion protruding from the upper and lower surfaces of the secondary conductor of the core. And a heating coil having a pair of straight portions and a coil portion formed at a tip portion of the straight portions, the straight portion being connected to a square pipe of a secondary conductor .
[0006]
According to the output transformer of this high-frequency heating device, the predetermined power supplied from the primary conductor is induced as a large current in the plate-like secondary conductor, and this large current is supplied to the heating coil so that the vicinity of the heating coil The work placed on is induction-heated. Since the primary conductor is wound around the protruding portion of the core disposed in the U-shaped recess formed in the center of the secondary conductor, for example, the number of turns is increased according to the size of the core. This can reduce the size of the output transformer itself. The core may be an inexpensive core having a rectangular cross section penetrating up and down the U-shaped recess , and the output transformer itself can be configured at low cost.
[0007]
The output transformer according to claim 2 is characterized in that a flow path of cooling water is formed inside the secondary conductor, and the output transformer according to claim 3 is formed of a copper pipe as the primary conductor. The cooling water is circulated and supplied into the copper pipe. According to these output transformers, the cooling water can suppress the heat generation of the secondary conductor and the primary conductor through which a large current flows, and the deterioration of output characteristics due to the heat generation is prevented.
[0008]
According to the output transformer of claim 4, the outer surface of the primary conductor is wound so as to be substantially circular, and the primary conductor, the secondary conductor and the core are accommodated in the cylindrical case. Features. According to this output transformer, the outer shape thereof is substantially circular, so that further reduction in size and weight can be achieved, and for example, carrying can be further facilitated.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of an output transformer of a high-frequency heating device according to the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view thereof, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
[0010]
The output transformer 1 has a flat secondary coil 2, a core 3, a primary coil 4 and a heating coil 5. The secondary coil 2 is formed into a flat plate shape by brazing a pair of L-shaped copper square pipes 7 on the outside of the U-shaped copper plate 6, and a U-shaped recess 8 at the center thereof. Is formed.
[0011]
The square pipe 7 of the secondary coil 2 has a hole 7a therein, one end side 7b (opening end 8a side of the U-shaped recess 8) is opened, and the other end side 7c is provided with a hose connector 9 respectively. It is fixed. A disk-shaped copper plate 10 is brazed to the opening end side 8a of the U-shaped recess 8 formed at the center of the secondary coil 2, and the copper plate 10 has a hole communicating with the hole 7a of the square pipe 7. 10a is drilled, and four screw holes 10b (see FIG. 4) are drilled.
[0012]
As shown in FIG. 1, the heating coil 5 has a fixed portion 11 made of a copper plate , a straight portion 12 made of a copper square pipe, and a substantially ring-shaped coil portion 13 formed at the tip of the straight portion 12. is doing. The fixing portion 11 has a hole 11a communicating with the hole 10a of the copper plate 10 and four mounting holes 11b (see FIG. 4). Bolts 14 are connected to the copper plate 10 from the mounting holes 11b. The fixing portion 11 is fastened and fixed to the copper plate 10 by being screwed into the screw hole 10b.
[0013]
Thereby, the heating coil 5 and the copper plate 10, that is, the heating coil and the secondary coil 2 are electrically connected, and the hole 7 a of the square pipe 7, the hole 12 a of the straight portion 12 of the heating coil 5, and the coil portion 13. The hole 13a communicates with the hole 10a of the copper plate 10 and the hole 11a of the fixing portion 11. An O-ring 15 for preventing leakage of cooling water is disposed on the surface of the hole 11a of the fixing portion 11 facing the copper plate 10, and an insulating plate 21 is interposed between the pair of straight portions 12. Has been.
[0014]
The core 3 is formed of a rectangular parallelepiped ferrite core, and is disposed in the U-shaped recess 8 of the secondary coil 2 so as to protrude from the upper surface 2a and the lower surface 2b of the secondary coil 2 by a predetermined length. Yes. The primary coil 4 is wound around the protrusions 3 a and 3 b protruding from the upper and lower surfaces 2 a and 2 b of the secondary coil of the core 3 through a thin insulating plate 16 a predetermined number of times.
[0015]
The primary coil 4 is formed of a copper round pipe, and in a state where an insulating tube (not shown) is fitted to the outer peripheral surface thereof, the secondary coil 4 is serially connected to the outer periphery of the protruding portions 3a and 3b of the core 3 in series. It is wound a predetermined number of times substantially parallel to the coil 2. A hose connector 17 and a terminal plate 18 are respectively fixed to both ends of the primary coil 4, and an output terminal of a high-frequency heating device (inverter) (not shown) is electrically connected to the terminal plate 18.
[0016]
The primary coil 4 is wound around the upper and lower portions of the secondary coil 2 so that the outer surface thereof is substantially circular, and the primary coil 4, the secondary coil 2 and the core 3 are insulative cylindrical shapes. It is accommodated in the case 19. At this time, one opening 19 a of the case 19 is closed by the copper plate 10, and the other opening 19 b of the case 19 is closed by a circular insulating plate 20.
[0017]
Thus, in the output transformer 1, the hose connectors 9, 17 and the terminal plate 18 are exposed at one end surface (insulating plate 20 side) of the case 19, and the heating coil 5 is exposed at the other end surface (copper plate 10 side) of the case 19. Protrudes, and the entire outer shape thereof is formed in a substantially cylindrical shape. In addition, the turn ratio of the primary coil 4 and the secondary coil 2 is preset to n: 1 according to the required output.
[0018]
When a predetermined high-frequency current is supplied from a high-frequency heating device (not shown) to the primary coil 4 via the terminal plate 18, the output transformer 1 generates a large current corresponding to the turn ratio in the secondary coil 2 by inductive coupling. Flowing. This large current is supplied to the heating coil 5 to inductively heat a work (not shown) disposed close to the heating coil 5. Simultaneously with the supply of the high-frequency current, a cooling water supply device (not shown) is operated so that the cooling water is circulated and supplied into the square pipe 7 of the secondary coil 2, the heating coil 5 and the primary coil 4, and the primary current due to the large current. Heat generation of the coil 4, the secondary coil 2, the heating coil 5, and the like is suppressed.
[0019]
Thus, according to the above embodiment, the core 3 is disposed in the U-shaped concave portion 8 of the plate-like secondary coil 2, and the projecting portions of the core 3 from the upper and lower surfaces 2 a and 2 b of the secondary coil 2. Since the primary coil 4 is wound around the outer peripheries of 3a and 3b, the primary coil 4 can be wound many times in a state substantially parallel to the secondary coil 2, and the turn ratio of the primary coil 4 to the core 3 is increased. Can do.
[0020]
As a result, the size of the core 3 and the primary coil 4 can be reduced, that is, the output transformer 1 itself can be reduced in size and weight, and can be easily carried. For example, high-frequency heating or brazing work outdoors, It can be easily used for brazing and soldering of large workpieces that are difficult to move, and the range of use of the heating coil 5 can be greatly expanded.
[0021]
Further, since the outer shape of the output transformer 1 is formed in a substantially cylindrical shape by the case 19, the outer shape can be further reduced in size and the usability can be improved. Furthermore, since a rectangular parallelepiped ferrite core is used as the core 3, the cost of the core 3 can be reduced, and the output transformer 1 itself can be configured at low cost. Furthermore, the primary coil 4 can be densely wound around the outer periphery of the core 3, and an output transformer 1 having a good coupling coefficient substantially equal to the conventional one can be obtained.
[0022]
In the above embodiment, the secondary coil 2 is formed of a single conductor (number of turns 1). However, the present invention is not limited to this, and, for example, a plurality of conductors are stacked at intervals. The primary coil 4 may be wound in series between the conductors and the upper and lower surfaces thereof.
[0023]
Moreover, in the said Example, although the case 19 was formed in the cylindrical shape, you may form in a square tube shape, for example, and may form in a polygonal cylinder shape. Furthermore, the shape of the secondary coil 2 and the heating coil 5, the fixing position of the terminal plate 18 to the primary coil 4, the shape of the terminal plate 18 and the like in the above embodiment are also examples, and the scope does not depart from the gist of the present invention. Needless to say, various changes can be made.
[0024]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the output transformer of the high frequency heating device of the first aspect, the core is disposed in the U-shaped concave portion of the secondary conductor, and the primary conductor is wound around the upper and lower protrusions of the core. For example, the number of turns of the primary conductor can be increased with respect to the size of the core, and the output transformer itself can be reduced in size and weight, making it easy to move and the like. In addition to being enlarged, the shape of the core may be square, so that the output transformer itself can be configured at low cost.
[0025]
Further, since the output transformer according to claim 2 has a flow path formed in the secondary conductor, the cooling water flowing through the flow path can suppress the heat generation of the secondary conductor, and the output transformer. Deterioration of the output characteristics is prevented.
[0026]
In the output transformer according to the third aspect, since the primary conductor is formed of a pipe, cooling water can be circulated and supplied into the conductor, and heat generation of the primary conductor can be suppressed.
[0027]
In the output transformer according to claim 4, since the primary conductor, the secondary conductor and the core are accommodated in the cylindrical case, the outer shape can be made substantially cylindrical, and the output transformer itself Further reduction in size and weight can be achieved, for example, carrying becomes easier.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of an output transformer of a high-frequency heating device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1 [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Output transformer 2 Secondary coil 2a Upper surface 2b Lower surface 3 Core 3a, 3b Protrusion part 4 Primary coil 5 Heating coil 7 Square pipe 8 U-shaped recessed part 10 Copper plate 13 Coil part 19 Case

Claims

A secondary conductor formed in a plate shape by brazing a pair of L-shaped copper square pipes on the outside of the U-shaped copper plate, and in a U-shaped recess formed in the center of the secondary conductor a core disposed in the secondary and the primary conductor wound around each of the protrusion protruding from the upper and lower surfaces of the conductor, the coil portion formed at the tip portion of the pair of straight portions and said straight portion of said core And a heating coil having the straight portion connected to the square pipe of the secondary conductor .

The output transformer of the high frequency heating device according to claim 1, wherein a flow path of cooling water is formed inside the secondary conductor.

3. The output transformer of a high frequency heating apparatus according to claim 1, wherein the primary conductor is formed of a copper pipe, and cooling water is circulated and supplied into the copper pipe.

An outer surface of the primary conductor is wound as to be substantially circular, said primary conductor, said second conductor and the core is characterized in that it is housed in a cylindrical case, claim 1 or claim 2 Or the output transformer of the high frequency heating apparatus of Claim 3.