JP4433198B2 - 高電圧貫通型コンデンサ、及び、マグネトロン - Google Patents

Description

本発明は、高電圧貫通型コンデンサ、及び、この高電圧貫通型コンデンサを用いたマグネトロンに関する。

この種の高電圧貫通型コンデンサは、例えば、マグネトロンの発振動作時に発生する不要輻射波を除去するフィルタとして、マグネトロンに組み込まれるもので、一般的な構造は、たとえば、特許文献１などに開示されている。

この種の高電圧貫通型コンデンサでは、接地金具と、貫通導体との間に、高電圧が印加されるから、両者間で十分な絶縁耐圧を確保しなければならない。その手段の１つとして、特許文献１などにも示されているように、接地金具に備えられた浮き上り部の他面側に凹部を設け、この凹部内に筒状の絶縁カバーを嵌め込込むことにより、接地金具と、貫通導体との間に絶縁のための沿面距離を確保している。

しかし、特許文献１に示された構成によると、絶縁カバーは、接地金具の凹部内に嵌め込まれるになるから、底面積が大きくなる。しかも、絶縁カバーは、沿面距離を確保するため、背の高い筒状に形成されている。このため、接地金具よりも下側の外形を小型化することが困難である。

また、特許文献１に示された構成によると、絶縁カバーを接地金具に固定する必要があるために、絶縁樹脂を、コンデンサ部の内部から、絶縁カバーの内部にまで延長するような状態で充填しなればならない。このため、高電圧貫通型コンデンサは、絶縁樹脂の充填量がどうしても多くなりコスト高を招くとともに、絶縁樹脂の熱膨張／収縮の影響を受け易くなり、絶縁樹脂の膨張／収縮に起因する応力の発生、それに伴う絶縁耐圧の低下を招くおそれがある。
特開平８−７８１５４号公報

本発明の課題は、小型化を実現しコストダウンを図るとともに、信頼性を向上しうる高電圧貫通型コンデンサ、及び、マグネトロンを提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る高電圧貫通型コンデンサは、コンデンサ部と、接地金具と、絶縁樹脂と、貫通導体と、絶縁カバーと、絶縁チューブとを含む。コンデンサ部は、一面側に２つの分割電極を有し、他面側に共通電極を有し、接地金具の一面上に搭載され、共通電極が接地金具の一面に接続されている。絶縁樹脂は、コンデンサ部の内部に充填されている。貫通導体は、２つであって、それぞれは、接地金具、及び、コンデンサ部の内部を貫通する棒状導体部を有し、分割電極に接続されている。絶縁チューブは、少なくとも一部がコンデンサ部の内部において、貫通導体の棒状導体部に装着されている。

上述した構成は、この種の高電圧貫通型コンデンサの基本的な構造である。本発明の特徴は、上述した構造において、絶縁カバーの取り付け構造に工夫を加えた点にある。即ち、本発明において、絶縁カバーは、貫通導体の棒状導体部に装着されており、一端が絶縁チューブの一端に連続している。

上述した特徴的構成によれば、絶縁カバーは棒状導体部に装着されているから、その装着の態様、及び、厚みに対応して、接地金具と、貫通導体との間の絶縁耐圧を確保することができる。しかも、絶縁カバーは棒状導体部に装着されているから、絶縁カバーの壁面により区画される底面積を最小限にとどめ、高電圧貫通型コンデンサの小型化を実現することができる。

さらに、絶縁カバーは棒状導体部に装着されているから、絶縁カバーを接地金具に固定する必要がなくなる。すなわち、高電圧貫通型コンデンサは、特許文献１に示したように、コンデンサ部の内部に備えられる絶縁樹脂を、絶縁カバーの内部にまで延長するような状態で充填する必要がなくなる分、絶縁樹脂の充填量を低減し、コストダウンを図ることができるとともに、絶縁樹脂の熱膨張／収縮の影響を受け難くなり、信頼性を向上することができる。

本発明に係る高電圧貫通型コンデンサは、その好ましい一態様として、絶縁カバーと、絶縁チューブとの連続部分が、絶縁樹脂の内部に埋設される。この構造によれば、絶縁カバーを絶縁樹脂により確実に保持することができる。

もう一つの好ましい態様として、絶縁カバーと絶縁チューブとの連続部分は嵌合されていてもよい。この構造によれば、絶縁カバーと絶縁チューブの嵌合により、両者の連続部分から、絶縁樹脂が棒状導体部の表面に浸入する不都合を回避し、もって、絶縁チューブ、又は、絶縁カバーが、貫通導体から脱落する不都合を回避することができる。

本発明に係るマグネトロンは、上述した高電圧貫通型コンデンサを、フィルタとして用いるので、本発明に係る高電圧貫通型コンデンサの有する利点が、そのまま発揮されることになる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。

以上述べたように、本発明によれば、小型化を実現しコストダウンを図るとともに、信頼性を向上しうる高電圧貫通型コンデンサ、及び、マグネトロンを提供することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサの組み立て構造を示す斜視図、図２は図１に示した高電圧貫通型コンデンサの組み立て状態を示す平面図、図３は図２の３−３線に沿った一部断面図、図４は図２の４−４線に沿った一部断面図である。

図１乃至図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサは、コンデンサ部１０と、接地金具２０と、絶縁ケース３０と、第１及び第２の絶縁樹脂４１、４２と、貫通導体５１、５２と、絶縁チューブ６１、６２と、絶縁カバー７１、７２とを含む。

コンデンサ部１０は、誘電体磁器素体１１と、２つの分割電極１２、１３と、共通電極１４とを有する。誘電体磁器素体１１には、２つの貫通孔１５、１６が併設されている。誘電体磁器素体１１の組成は、任意である。例えば、BaTiO₃−BaZrO₃−CaTiO₃を主成分とし、一種または複数種の添加物を含む組成とすることができる。誘電体磁器素体１１は、機械的応力、及び、電気的応力の集中を避けるため、全体として適度なＲ（丸み）を付けることが好ましい。

分割電極１２、１３は、貫通孔１５、１６の開口する領域を囲うようにして、誘電体磁器素体１１の一面側に備えられている。分割電極１２、１３のそれぞれは、凹部１７により、間隔が隔てられている。図示は省略するが、凹部１７の代わりに凸部としてもよい。凹部１７は、分割電極１２、１３の間の沿面距離を増大させるためのものであるから、その幅や深さは、必要な沿面距離が確保できるように選定される。共通電極１４は、誘電体磁器素体１１の他面側に備えられている。

上述したコンデンサ部１０は、接地金具２０の一面上に搭載され、共通電極１４が接地金具２０の一面に接続されている。より詳細に説明すると、図示する接地金具２０は、例えば、鉄材、銅、真鍮等の導電性金属材料からなり、浮き上り部２１と、凹部２２と、貫通孔２３とを有する。浮き上り部２１は接地金具２０の一面側に立ち上がり、凹部２２は接地金具２０の他面側において、浮き上り部２１に対応する位置に備えられている。貫通孔２３は、浮き上り部２１の面内において、接地金具２０を一面側から他面側に貫通している。浮き上り部２１の上には、コンデンサ部１０が搭載されており、コンデンサ部１０は、共通電極１４が浮き上り部２１の面上に、例えば、はんだ付などの手段によって、電気的、機械的に接続固定されている。

絶縁ケース３０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）あるいは変性メラミン等で構成でき、接地金具２０の一面側に備えられ、一端が浮き上り部２１の外周に挿着されている。

貫通導体５１、５２は、２つであって、例えば、鉄材、銅、真鍮等の導電性金属材料からなる。図示する貫通導体５１は、棒状導体部５１１と、タブ接続子として用いられるタブ端子部５１２とを有しており、棒状導体部５１１と、タブ端子部５１２とが、かしめ５１３により接続されている。同様に、貫通導体５２は、棒状導体部５２１と、タブ端子部５２２とを有しており、棒状導体部５２１と、タブ端子部５２２とが、かしめ５２３により接続されている。

貫通導体５１、５２は、棒状導体部５１１、５１２が、電極接続体５３、５４、コンデンサ部１０の貫通孔１５、１６、及び、接地金具２０の貫通孔２３を貫通するとともに、タブ端子部５１２、５２２の基部が電極接続体５３、５４に半田付け等の手段により固着され、電極接続体５３、５４を介して、分割電極１２、１３に電気的、機械的に接続されている。

棒状導体部５１１、５１２は、少なくとも、コンデンサ部１０の貫通孔１５、１６を貫通する部分が、絶縁チューブ６１、６２によって被覆されている。具体的に、絶縁チューブ６１、６２のそれぞれは、例えば、シリコーンゴム等により構成されており、少なくとも一部がコンデンサ部１０の内部において、棒状導体部５１１、５２１に装着されるとともに、第１の絶縁樹脂４１に埋設されている。

第１の絶縁樹脂４１は、コンデンサ部１０の内部から、接地金具２０の貫通孔２３の内部まで充填されている。一方、第２の絶縁樹脂４２は、コンデンサ部１０の周囲に充填されている。すなわち、第２の絶縁樹脂４２は、絶縁ケース３０の内部であって、接地金具２０の一面から、かしめ５１３、５２３を覆う位置まで充填されている。第１及び第２の絶縁樹脂４１、４２としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、フェノール樹脂や、シリコーン樹脂等を用いることができる。

上述した構造は、この種の高電圧貫通型コンデンサにおいて、一般に知られているところである。本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサの特徴は、上述した高電圧貫通型コンデンサの基本的構成を前提とした、絶縁カバー７１、７２の取り付け構造にある。この点について、さらに図５を参照して詳しく説明する。図５は、図４に示した高電圧貫通型コンデンサにおいて、一点鎖線で円状に囲んだ領域ａを拡大して示す図である。

図５を参照すると、絶縁カバー７１、７２のそれぞれは、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）あるいは変性メラミン等で構成されている筒状体、又は、管状体であって、接地金具２０の他面側において、棒状導体部５１１、５２１の一部を覆うように装着されているとともに、その一端が絶縁チューブ６１、６２の一端に連続して備えられている。具体的には、絶縁カバー７１、７２のそれぞれは、一端の内周に段部７１０、７２０を有しており、段部７１０、７２０を先端にして棒状導体部５１１、５２１に取り付けられている。絶縁チューブ６１、６２は、その一端に段部７１０、７２０が外側から密着して嵌め合わされ、絶縁チューブ６１、６２の一端が、絶縁カバー７１、７２の一端により外側から部分的に覆われている。

コンデンサ部１０の内部から、接地金具２０の貫通孔２３の内部まで充填される第１の絶縁樹脂４１は、絶縁チューブ６１、６２の一端と、絶縁カバー７１、７２の一端とが連続して嵌合される部分に限って見ると、両者の連続部分を覆うように充填される。

図３乃至図５に示す高電圧貫通型コンデンサにおいて、段部７１０、７２０は絶縁カバー７１、７２のみに備えられているが、絶縁チューブ６１、６２の一端に段部を形成することができる。また、絶縁カバー７１、７２の一端と、絶縁チューブ６１、６２の一端とのそれぞれに、相互に嵌合可能な段部を形成することもできる。

上述した特徴的構成によれば、絶縁カバー７１、７２は、筒状、又は、管状であって、棒状導体部５１１、５２１の一部を覆うように装着されているから、絶縁カバー７１、７２の装着の態様、及び、厚みに対応する量的限度で、接地金具２０と、貫通導体５１、５２との間の絶縁耐圧を確保することができる。

しかも、絶縁カバー７１、７２は、棒状導体部５１１、５２１に装着されているから、絶縁カバー７１、７２の壁面により区画される底面積を最小限にとどめることにより、高電圧貫通型コンデンサの小型化を実現することができる。

また、絶縁カバー７１、７２は、棒状導体部５１１、５２１を覆っているから、絶縁カバー７１、７２を接地金具２０に固定する必要がなくなる。すなわち、本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサにおいては、特許文献１に示したように、第１の絶縁樹脂４１を、コンデンサ部１０の内部から、絶縁カバー７１、７２の内部にまで延長するような状態で充填する必要がなくなる分、第１の絶縁樹脂４１の充填量を低減し、コストダウンを図ることができるとともに、絶縁樹脂の熱膨張／収縮の影響を受け難くなり、信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサにおいて、絶縁カバー７１、７２の一端は、絶縁チューブ６１、６２の一端に連続しており、両者の連続部分が、第１の絶縁樹脂４１の内部に埋設されているから、絶縁カバー７１、７２を第１の絶縁樹脂４１により確実に保持することができる。

しかも、絶縁カバー７１、７２と、絶縁チューブ６１、６２との連続部分は、段部７１０、７２０により相互に密着して嵌合されているから、第１の絶縁樹脂４１が両者の連続部分から棒状導体部５１１、５２１の表面に浸入することがない。このため、絶縁チューブ６１、６２、又は、絶縁カバー７１、７２が、貫通導体５１、５２から脱落する不都合を回避することができる。

図１及び図５に示した構成によると、絶縁カバー７１、７２は、棒状導体部５１１、５２１に備えられるから、高電圧貫通型コンデンサにおける絶縁カバー７１、７２の組み込み作業を容易に行うことができる。

次に、図６を参照し、高電圧貫通型コンデンサのもう一つの実施形態を説明する。図６は、本発明のもう一つの実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサについて一部を拡大して示す図である。図６において、図１乃至図５に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付してある。

図６の実施形態では、絶縁カバー７１、７２の一端と、絶縁チューブ６１、６２の一端との連続部分が、段部７１０、７２０により嵌合されており、両者の連続部分が、第１の絶縁樹脂４１の内部に埋設されている点では、図５の実施形態と同じであるが、図５の実施形態と異なって、段部７１０、７２０が、絶縁カバー７１、７２の一端の外周側に備えられている。すなわち、図６の実施形態において、段部７１０、７２０は、絶縁チューブ６１、６２の一端の内周に密着して嵌め込まれ、絶縁カバー７１、７２の一端が、絶縁チューブ６１、６２の一端により外側から部分的に覆われている。このような構造であっても、図１乃至図５に示した実施形態と同程度の作用効果が得られる。

図７は本発明のさらにもう一つの実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサの平面図、図８は図７の８−８線に沿った一部断面図、図９は図７の９−９線に沿った一部断面図である。図７乃至図９において、図１乃至図６に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付してある。

図７乃至図９に示す実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサの特徴は、図１乃至図６を参照して説明した高電圧貫通型コンデンサの構成を前提として、絶縁ケース３０の構造と、これに対する貫通導体５１、５２の相対関係について工夫を加えた点にある。即ち、本実施形態において、絶縁ケース３０は、内面側に支持部３１〜３４を備え、支持部３１〜３４により、貫通導体５１、５２のタブ端子部５１２、５２２が固定されている。

具体的には、タブ端子部５１２の幅方向の両側に位置する絶縁ケース３０の内面に、その上端面から間隔をおいて、支持部３１、３２を設け、支持部３１、３２により、タブ端子部５１２の幅方向の両側を、厚み方向の両面、及び、側端面から支持するようになっている。タブ端子部５２２に関しても、その幅方向の両側に位置する絶縁ケース３０の内面に、その上端面から間隔をおいて、支持部３３、３４を設け、支持部３３、３４により、タブ端子部５２２の幅方向の両側を、厚み方向の両面、及び、側端面から支持するようになっている。

図７乃至図９に示す実施形態では、絶縁カバー７１、７２の一端と、絶縁チューブ６１、６２の一端とが相互に連続して嵌合されている点では、図１乃至図６の実施形態と同じであるから、図１乃至図６に示した実施形態と同程度の作用効果が得られる。

さらに、図７乃至図９に示す実施形態では、絶縁ケース３０は、内面側に支持部３１〜３４を備え、支持部３１〜３４によりのタブ端子部５１２、５２２が固定されているから、マグネトロン側の接続子が接続されるタブ端子部５１２、５２２の機械的強度を、絶縁ケース３０の内面側に設けられた支持部３１〜３４によって、確保することができる。このため、絶縁ケース３０の内部において、コンデンサ部１０の周りに充填される第２の絶縁樹脂４２の充填量を低減した場合でも、貫通導体５１、５２に関しては、十分な機械的強度を確保し得る。したがって、貫通導体５１、５２に対する機械的補強作用を増大させながら、第２の絶縁樹脂４２の充填量を低減させ、充填量削減に伴う応力の緩和、信頼性の向上、更には、コストダウンを図ることが可能になる。

具体的には、通常、第２の絶縁樹脂４２は、図１乃至図６に示したように、タブ端子部５１２、５１３において、かしめ５１３、５２３を覆う程度の位置まで充填する必要があったが、図７乃至図９に示す実施形態によれば、第２の絶縁樹脂４２は、表面位置が、かしめ５１３、５２３が露出する位置まで低減することができる。

図１乃至図９を参照して説明した高電圧貫通型コンデンサは、陰極ステムや、フィルタボックス等と組み合わされて、マグネトロンを構成する。次に、本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサを用いたマグネトロンについて説明する。図１０は本発明の一実施形態に係るマグネトロンの一途を破断して示す図、図１１は図１０に示したマグネトロンの電気回路図である。図１０は、例えば、電子レンジ用のマグネトロンを示し、高電圧貫通型コンデンサ１と、陰極ステム８１と、フィルタボックス９１とを含む。

フィルタボックス９１は、陰極ステム８１を覆うように配置され、接地電極ＧＮＤ（図１１参照）に接続されている。フィルタボックス９１には、冷却フィン９２、ガスケット９３、ＲＦ出力端９４、及び、磁石９５が備えられている。

高電圧貫通型コンデンサ１は、フィルタボックス９１の側面板９１０に設けた貫通孔を貫通して設けられ、接地金具２０が側面板９１０と電気的、機械的に接続されている。

インダクタ８２、８３は、フィルタボックス９１の内部において、陰極ステム８１の陰極端子、及び、高電圧貫通型コンデンサ１と接続されている。

図１１において、高電圧貫通型コンデンサ１は、インダクタ８１、８２と共にフィルタを構成している。先の図面に表れた構成部分に対応する部分には同一の参照符号を付してある。参照符号９６は発振器、ＧＮＤは接地電極である。インダクタ８１、８２のそれぞれは、一端側が発振器９６に導かれ、他端側が分割電極１２、１３のそれぞれに導かれている。

マグネトロンには、貫通導体５１、５２に、例えば、商用周波数、又は、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度の周波数を持つ４ｋＶ_0-P程度の高電圧が印加される。これにより、マグネトロンが発振動作をするわけであるが、このとき、ノイズが発生する。発生したノイズは、高電圧貫通型コンデンサ１のフィルタ作用により低減される。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明の一実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサの組み立て構造を示す斜視図である。 図１に示した高電圧貫通型コンデンサの組み立て状態を示す平面図である。 図２の３−３線に沿った一部断面図である。 図２の４−４線に沿った一部断面図である。 図４に示した高電圧貫通型コンデンサの一部を拡大して示す図である。 本発明のもう一つの実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサについて一部を拡大して示す図である。 本発明のさらにもう一つの実施形態に係る高電圧貫通型コンデンサの平面図である。 図７の８−８線に沿った一部断面図である。 図７の９−９線に沿った一部断面図である。 本発明の一実施形態に係るマグネトロンの一途を破断して示す図である。 図１０に示したマグネトロンの電気回路図である。

符号の説明

１ 高電圧貫通型コンデンサ
１０ コンデンサ部
１２、１３ 分割電極
１４ 共通電極
２０ 接地金具
４１、４２ 第１及び第２の絶縁樹脂
５１、５２ 貫通導体
５１１、５２１ 棒状導体部
６１、６２ 絶縁チューブ
７１、７２ 絶縁カバー

Claims (3)

1. 接地金具と、コンデンサ部と、絶縁樹脂と、貫通導体と、絶縁カバーと、絶縁チューブとを含み、
   前記コンデンサ部は、一面側に２つの分割電極を有し、他面側に共通電極を有し、前記接地金具の一面上に搭載され、前記共通電極が前記接地金具の前記一面に接続されており、
   前記絶縁樹脂は、前記コンデンサ部の内部に充填されており、
   前記貫通導体は、２つであって、それぞれは、前記接地金具、及び、前記コンデンサ部の内部を貫通する棒状導体部を有し、前記分割電極に接続されており、
   前記絶縁チューブは、少なくとも一部が前記コンデンサ部の内部において、前記棒状導体部に装着されており、
   前記絶縁カバーは、前記棒状導体部に装着され、その一端が、前記絶縁チューブの一端に連続する、
   高電圧貫通型コンデンサであって、
   前記接地金具は、浮き上り部と、貫通孔とを有し、
   前記浮き上り部は、一面側に立ち上がり、
   前記貫通孔は、前記浮き上り部の面内において、一面側から他面側に貫通しており、
   前記コンデンサ部は、前記浮き上がり部の面上に搭載されており、
   前記絶縁カバーの前記一端と、前記絶縁チューブの前記一端は、互いに密着して嵌合されており、
   前記絶縁樹脂は、前記コンデンサ部の内部から、前記接地金具の前記貫通孔の内部まで充填され、前記絶縁チューブの一端と、前記絶縁カバーの一端との嵌合部分を覆う、
   高電圧貫通型コンデンサ。
2. 請求項１に記載された高電圧貫通型コンデンサであって、
   前記絶縁カバーは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）または変性メラミンで構成されている、
   高電圧貫通型コンデンサ。
3. 高電圧貫通型コンデンサを含むマグネトロンであって、
   前記高電圧貫通型コンデンサは、請求項１又は２に記載されたものであり、フィルタとして組み込まれている、
   マグネトロン。