JPH0719536B2 - マグネトロン用電力供給装置 - Google Patents

マグネトロン用電力供給装置

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JPH0719536B2
JPH0719536B2 JP6109788A JP6109788A JPH0719536B2 JP H0719536 B2 JPH0719536 B2 JP H0719536B2 JP 6109788 A JP6109788 A JP 6109788A JP 6109788 A JP6109788 A JP 6109788A JP H0719536 B2 JPH0719536 B2 JP H0719536B2
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和穂 坂本
治雄 末永
直芳 前原
孝 丹羽
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公明 山口
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子レンジ等に使われるマグネトロンの電力供
給装置に関し、さらに詳しくいえば、半導体スイッチ素
子を用いたインバータにより高周波電力を発生し、昇圧
トランスにて昇圧するよう構成したマグネトロン用電力
供給装置に関するものである。
従来の技術 インバータ回路を用いたマグネトロン用電力供給装置に
は、その昇圧トランスの小型化,軽量化,あるいは低コ
スト化の為には様々な構成のものが提案されている。
第4図は、従来のマグネトロン用電力供給装置の回路図
である。第4図に於て、商用電源1の電力はダイオード
ブリッジ2より整流され、単方向電源が形成されてい
る。3はインダクタ、4はコンデンサであってインバー
タの高周波スイッチング動作に対するフィルタの役割を
果すものである。
インバータは共振コンデンサ5,昇圧トランス6,トランジ
スタ7,ダイオード8,,及び駆動回路9により構成されて
いる。トランジスタ7は駆動回路9より供給されるベー
ス電流によって所定の周期とデューティー(即ち、オン
オフ時間比)でスイッチング動作する。この結果、第5
図aのような電流Ic/d、即ち、トランジスタ7のコレク
タ電流Icとダイオード8の電流Idが流れる。一方、ト
ランジスタ7のオフ時にはコンデンサ5と一次巻線10と
の共振により第5図bのような電圧Vceがトランジスタ
7のC−E間に発生する。このため一次巻線10には第5
図cのような電流が流れ、一次巻線10の両端には高周波
電力が発生する。従って、二次巻線11、及び三次巻線12
には各々高周波高圧電力及び高周波低圧電力が生じる。
この高周波高圧電力はコンデンサ13、及びダイオード14
により整流されマグネトロン15のアノードカソード間に
供給され、一方、高周波低電力はカソードヒータに供給
される。従ってマグネトロン15は発振し誘電加熱が可能
となるものである。なお、マグネトロン15はマグネトロ
ン本体15′と、フィルタを構成するコンデンサ16,17,1
8、チョークコイル19,20とにより成るものである。この
ような構成に於て、昇圧トランス6のコア断面積は一次
巻線10の両端に供給される電力の周波数が高い程小さく
なるので、例えばインバータを20KHz−100KHz程度の周
波数で動作させると商用電源周波数のままで昇圧する場
合に比べて昇圧トランスの重量,サイズを数分の一から
十数分の一にでき、電源部の低コスト化が可能であると
いう特長を有するものである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来のマグネトロン用電力供
給装置は、次のような課題があった。
前述したように従来の電力供給装置は昇圧トランス6を
トランジスタ7等により成るインバータにて付勢し、そ
の小型,軽量,低コスト化を図るものであった。周知の
ようにマグネトロンは3KV〜4KVの高い電圧で動作する特
性をもち、例えば第6図に示すような非線形の電圧,電
流特性をもつ。さらに、マグネトロンはそのカソードが
充分熱くなり、電子を供給できる状態になるまではいく
ら電圧を印加しても動作せず負荷が非常に大きい状態と
なっている。したがって、マグネトロンを駆動させる昇
圧トランスの2次側には4KV程度の高電圧が動作中に発
生し、また、マグネトロンの起動開始時には負荷が大き
くなるため動作時に比べて2倍位の高電圧が発生する。
したがって昇圧トランスは最低でも10KV位の電圧を保証
しなければ使いものにはならない。さらに配線の接続ま
ちがい等で、トランスの2次側に何も接続されない状態
で動作させた場合には無限大負荷となり非常に高い電圧
が発生し、安全上で危険であり装置の信頼性も低下する
という非常に重要な問題を有していた。耐圧を高くする
ためには絶縁距離を大きくするのが最も簡単な方法であ
るが、絶縁距離をむやみにとることはトランスの形状を
大きくするだけで、インバータによる高周波化でトラン
スを小さくできる効果がなくなってしまう上にコスト面
でも高価なものとなってしまう課題もあった。
課題を解決するための手段 本発明はこのような従来のマグネトロン用電力供給装置
の欠点を解決するためになされたものであり、以下に述
べる手段により構成されたものである。
すなわち、単方向電源と、前記単方向電源の出力を高周
波に変換する少なくとも1つのスイッチング素子と、前
記スイッチング素子の駆動回路を有するインバータ回路
と、食品等を加熱するための高周波を発生するマグネト
ロンと、前記インバータ回路の出力を昇圧し前記マグネ
トロンへ電力を供給する高圧トランスとを備え、前記高
圧トランスは前記インバータ回路に接続される1次巻
線、前記マグネトロンへ高圧高周波電力を供給するため
の2次巻線、前記マグネトロンのカソードヒータへ電力
を供給する3次巻線、前記駆動回路へ電圧信号を与える
4次巻線とからなり、前記各巻線は前記1次巻線に近い
方から前記2次巻線,前記3次巻線,前記4次巻線の順
に配置されたという構成を備えたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、マグネトロンに電力を
供給するトランスを小型に実現するものである。すなわ
ち、トランスの巻線を1次巻線,2次巻線,3次巻線,4次巻
線の順に配置することにより、高圧の発生する2次巻
線,3次巻線を一体化し、絶縁構成を容易にするととも
に、4次巻線にあらわれる電圧信号で高圧発生状態を駆
動回路に帰還させ、高圧による絶縁不良を防止するもの
である。4次巻線は前述の配置をすることで、1次巻線
より、2次巻線,3次巻線との結合が高くなるため、高圧
発生の状態を検出できるようになり、異常時には駆動回
路により発生電圧を抑制可能となるものである。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
第1図は本発明のマグネトロン用電力供給装置の高圧ト
ランスの斜視図である。第2図は第1図の高圧トランス
のA−A′断面図である。
第1図,第2図において同じ構成要素は同符号を附して
ある。21,22はコアであり高周波特性がよく損失の少な
いフェライト等の材料が使われている。留め具23,支持
台24は、高周波による誘導による損失が少ないように磁
性材料以外のものを使用し、コアを固定している。1次
巻線25は表皮効果による高周波損失が少なくするため細
い線をより合わせて束ねたいわゆるリッツ線を用い、1
次巻線リード26には絶縁及び保護のための絶縁チューブ
が施こされている。1次巻線25を巻きつけてある1次巻
線ボビン27はトランス磁路を形成しているコア21,22に
設けられたギャップ28のスペーサを兼ねた構成となって
いる。また1次巻線ボビン27は、1次巻線リード26の付
け根部分とコア22の絶縁を確保するためにコアの一部を
覆うツバ29を設けてある。2次巻線30は高圧が発生する
ため耐圧確保のために分割巻きとなっている。この際、
1次巻線25との間の耐圧を確保しやすいように低圧側す
なわち1次巻線25の電位と近い電位側を1次巻線25に近
い分割溝31になるよう、巻き始めをもってきている。2
次巻線の低圧リード32は2次巻線ボビン33,1次巻線ボビ
ン27とコア21,22との間のスペースをとおって低圧端子
板34に接続され、低圧端子板34は留め具23でコア22と支
持台24に挾んで固定されている。この構成で2次巻線の
低圧リード32とトランスのコア21,22が同電位となり、
コア21,22の電位が安定するとともに、リード32の保護
にもなっている。3次巻線35は絶縁被膜の施こされた線
材で2次巻線30の高圧側に配置されている。この際、1
次巻線25と2次巻線30の距離36は、3次巻線35と2次巻
線の距離37より大きくしてある。これは1次巻線25と2
次巻線31の電位が接続されると、いわゆるS−P短絡と
なり、トランスのコア及びマグネトロンの筐体等に高電
圧が発生し、非常に危険な状態となることを防止するた
めである。2次巻線30と3次巻線35との間ではS−P短
絡が生じないため実用上充分な絶縁距離があればよい。
4次巻線38は3次巻線35と距離39をあけて設けられてい
る。4次巻線38の電位は駆動回路を通じて1次巻線25と
同電位となるため、3次巻線との距離39は2次巻線と3
次巻線間の距離37に比べて大きくしてある。さらに外径
が2次巻線30及び3次巻線35よりも大きな絶縁板40を設
けて巻線のたるみがあった場合にも安全なようにしてい
る。2次巻線高圧リード41及び3次巻線リード42の引き
出し方向は、4次巻線の引き出しリード44とは反対方向
に引き出すことで、絶縁を確実なものとしている。4次
巻線にはヒューズ抵抗45が設けられている。これは巻線
の先が短絡した場合に過電流が流れて巻き線の発煙,発
火を防ぐためである。またヒューズ抵抗45は外部から目
視できる位置にあり取り付け忘れ及びヒューズが動作し
て切れているかを容易に確認できるようになっている。
コアのギャップ28は1次巻線25の近くにあり、1次巻線
25と2次巻線30の間に設けられている。すなわち、1次
巻線25と2次巻線30の間で磁束の漏れが生じている。一
方、2次巻線30,3次巻線35,4次巻線38の間にはギャップ
がなく磁束の漏れが少ない。このことは2次巻線30と4
次巻線38の結合係数K24が2次巻線30と1次巻線25との
結合係数K14より大きいといえる。したがって、4次巻
線38にあらわれる電圧は、2次巻線30の電圧にほぼ比例
した形となっている。したがって4次巻線38の電圧で2
次巻線30の電圧の状態がわかることになり、接続忘れ、
誤配線等で2次負荷の状態がかわって2次巻線30に異常
な電圧が発生した場合に、駆動回路に接続されている4
次巻線電圧で帰還制御をかけることで2次巻線電圧を抑
制したり、回路の動作を停止させることが可能である。
第3図に実施例のマグネトロン用電力供給装置の回路図
を示す。第4図と同じ構成要素は同符号を附し説明を省
略する。46は単方向電源で商用電源1をダイオードブリ
ッジ2で整流し、インダクタ3とコンデンサ4のフィル
タを出力側に設けてある。47は高圧トランスで各巻線が
設けられている。1次巻線48はインバータ回路49の出力
に接続されている。2次巻線50はマグネトロン15を駆動
するのに必要な高圧を発生する。3次巻線51はマグネト
ロン15のカソードヒータに電力を供給する。4次巻線52
は前述のように1次巻線48よりも2次巻線50に対する結
合係数を高くしてあり、2次巻線に発生する電圧を検出
できるようにしてある。4次巻線からの出力信号53は駆
動回路9に接続しており、駆動回路9は出力信号53の値
によってスイッチング素子7の制御を行っている。例え
ば出力信号が異常に高いか低い場合にはインバータの動
作を停止する制御とか、出力信号に応じてスイッチング
素子のオンオフ比を変えること等の制御がある。
以上のように高圧トランスに巻きつける4つの巻き線を
1次巻線から順に2次巻線,3次巻線,4次巻線と配置する
ことによって、絶縁耐圧構成の容易な高圧トランスを実
現でき、装置の小型,低コスト化が実現できる。
発明の効果 以上のように本発明のマグネトロン用電力供給装置によ
れば次の効果が得られる。
(1)高圧トランスの巻線を1次巻線に近い方から順に
2次巻線,3次巻線,4次巻線の順に配置しているため、耐
圧構成に無理がなく小型で絶縁耐圧の高いトランスが実
現でき、装置の低コスト化が可能である。
(2)高圧トランスの高圧発生状態を4次巻線を使って
検出できるので、異常時に動作を停止させる等の安全性
を確保した装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のマグネトロン用電力供給装置の高圧ト
ランスの斜視図、第2図は同高圧トランスの断面図、第
3図は同マグネトロン用電力供給装置の回路図、第4図
は従来例のマグネトロン用電力供給装置の回路図、第5
図は同各電流電圧波形図、第6図はマグネトロンの電
圧,電流特性図である。 7……スイッチング素子、15……マグネトロン、25……
1次巻線、30……2次巻線、35……3次巻線、38……4
次巻線、46……単方向電源、47……高圧トランス、48…
…1次巻線、49……インバータ回路、50……2次巻線、
51……3次巻線、52……4次巻線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前原 直芳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 丹羽 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 別荘 大介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山口 公明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単方向電源と、前記単方向電源の出力を高
    周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング
    素子の駆動回路を有するインバータ回路と、食品等を加
    熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記イ
    ンバータ回路の出力を昇圧し前記マグネトロンへ電力を
    供給する高圧トランスとを備え、前記高圧トランスは前
    記インバータ回路に接続される1次巻線、前記マグネト
    ロンへ高圧高周波電力を供給するための2次巻線、前記
    マグネトロンのカソードヒータへ電力を供給する3次巻
    線および前記駆動回路へ電圧信号を与える4次巻線とか
    らなり、前記各巻線は前記1次巻線、前記2次巻線、前
    記3次巻線、前記4次巻線の順に配置されたマグネトロ
    ン用電力供給装置。
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JPH03222310A (ja) * 1990-01-26 1991-10-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波加熱装置

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