JPH09148153A - マグネトロン電源回路用変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁構造が簡素で信頼性が高く、低価格で、
マグネトロンにとってモーディングの発生を極力抑え長
寿命で安定した発振が行えるマグネトロン電源回路用変
圧器を提供する。 【解決手段】 ループ状鉄心10Ｃに中央巻線脚10Ａを設
け、交流電源に接続される１次巻線11を中央巻線脚10Ａ
の一方に巻装し、出力側である２つの２次巻線12，13を
中央巻線脚10Ａの他方に１次巻線11と絶縁して巻装し、
１次巻線11と２次巻線12の間にループ状鉄心10Ｃと中央
巻線脚10Ａとを電磁的に結ぶ漏洩磁束鋼板10Ｂを装着
し、２つの２次巻線12，13の各巻数をマグネトロンの負
荷インピーダンス値に対応してマグネトロンのピークア
ノード電流値が同一になるように設定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子レンジやマイ
クロ波放電光源装置ないし無電極ＵＶ(紫外線)ランプ等
に用いられるマグネトロンを付勢するためのマグネトロ
ン電源回路用変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マグネトロン電源回路の最も一般的な例
として、図５に示す半波倍電圧整流方式による電源回路
が電子レンジに用いられている。図５において、１はマ
グネトロン電源回路用変圧器であり、鉄心に１次巻線２
と２つの２次巻線３及び４が巻装され、２次巻線３の一
端は接地され、かつ、マグネトロン５のアノード５Ａと
接続される。また２次巻線３の他端は充電コンデンサ６
を介してマグネトロン５のカソード５Ｃと接続される。
充電コンデンサ６とカソード５Ｃの接続点ａ及び２次巻
線３とアノード５Ａの接続点ｂ間に帰路用のダイオード
７が接続されている。また、２次巻線４はフィラメント
５Ｆを駆動させる電力を供給するように接続されてい
る。

【０００３】このマグネトロン電源回路用変圧器１は、
わざと漏れリアクタンスを大きく設計されたリーケージ
構造になっている。そして変圧器の２次巻線３の巻き始
めは０Ｖ電位で良いため変圧器１の鉄心に接続してい
る。したがって、この変圧器は、例えば２次側にＡＣ３
ｋＶもの出力を持ちながらも変圧器鉄心側の絶縁構造は
至って簡単にすることができる。

【０００４】その他の方式としては、同一出力でピーク
アノード電流を小さくするために全波整流方式のもの
が、特公昭62−49711号公報で知られている。そのマグ
ネトロン電源回路は、図６に示されるように、一般的に
電子レンジで用いられている前記図５に示した半波倍電
圧整流方式のマグネトロン電源回路を逆位相で並列接続
し交互にマグネトロン５のカソード５Ｃに電流を供給し
駆動しているものである。

【０００５】図７は図６に示すマグネトロン電源回路に
用いる変圧器の一部断面の正面図である。図７におい
て、変圧器１は中央巻線脚１Ａを有するループ状鉄心１
Ｃで構成され、中央巻線脚１Ａの中央部に１次巻線２が
巻装され、その両側に漏洩磁末鋼板１Ｂ，１Ｂを介して
高圧の２次巻線３及び４がそれぞれ巻装され、この２次
巻線３，４の一端がアース端子９，９に接続された構造
となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の図５に示す
半波倍電圧整流方式のマグネトロン電源回路は、マグネ
トロンを倍電圧整流用のダイオードとして用いており最
もシンプルであるが、マグネトロン駆動波形は半波整流
波形のため、同じアノード電流値でもピーク電流が高
い。例えば、高周波出力600〜800Ｗクラスの電源では、
マグネトロン５のピークアノード電流が1.2〜1.5Ａと大
きく、マグネトロンのカソード５Ｃに高いエミッション
(電子の放出)を要求する厳しい駆動方式である。このた
めマグネトロンが劣化しエミッションが小さくなると瞬
時的にでも大きなアノード電流を流せなくなるため、基
本周波数(2.45ＧＨｚ)の２倍の周波数で発振するモーデ
ィングと呼ばれる異常発振が発生し、マグネトロンは内
部が発熱して場合によっては破壊に至り、マグネトロン
にとっては短寿命を招く電源方式といえる。

【０００７】また、図６に示す全波整流方式の特公昭62
−49711号公報においては、マグネトロン電源回路用変
圧器は、図７から分かるように両端部に高圧の２次巻線
を巻装し、中央部に１次巻線を巻装した構造になってい
る。

【０００８】この構造では、１次巻線の両端に約数1000
ボルトの高圧２次巻線があるため、１次巻線のどちら側
も高圧に耐えられるだけの絶縁構造にしアークの発生を
防止しなければならず大変複雑で強固な絶縁構造にしな
ければならない。また、この構造の変圧器を試作した結
果、従来から電子レンジに用いられている変圧器に比べ
２割ほど効率が低いものとなってしまった。

【０００９】本発明は、このような問題を解決すべく、
変圧器の絶縁構造が簡素で信頼性が高く、低価格で、電
源周波数の一周期の中で正，負極性時のピークアノード
電流値を同一かつ低くすることによって、マグネトロン
にとって高いエミッションを要求しないため、モーディ
ングの発生を極力抑え長寿命で安定した発振が行えるマ
グネトロン電源回路用変圧器を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するため本発明のマグネトロン電源回路用変圧器
は、ループ状鉄心の中央巻線脚の一方に交流電源と接続
される１次巻線が巻装され、前記中央巻線脚の他方に出
力側となる第１及び第２の２次巻線が、前記１次巻線と
絶縁されて巻装され、前記１次巻線と前記２次巻線の間
に前記ループ状鉄心と前記中央巻線脚とを電磁的に結ぶ
鉄心が装着され、前記第１及び第２の２次巻線の各巻数
をマグネトロンの負荷インピーダンス値に対応する前記
マグネトロンのピークアノード電流値が同一になるよう
に設定したものである。

【００１１】したがって２つの２次巻線の各巻線数をど
ちらも同じピークアノード電流値になるような巻数にす
ることによって、電源周波数の一周期の中で正，負極性
時のピークアノード電流値を同一かつ低くすることがで
き、モーディングの発生を極力抑え長寿命で安定発振が
行えるマグネトロン電源回路用変圧器を提供できる。

【００１２】さらに、１次巻線と２次巻線との高圧絶縁
を１箇所にできることによって、絶縁構造が簡素化し低
価格化が図れる。また絶縁を必要とする箇所が減少する
ことによる信頼性も高くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。

【００１４】図１は本発明の実施の形態におけるマグネ
トロン電源回路用変圧器の構造を示す正面図、図２は図
１の平面図、図３は図２の巻線部のＡ−Ａ′側断面図、
図４はマグネトロン電源回路図である。

【００１５】図１ないし図４において、10はマグネトロ
ン電源回路用変圧器であり、ループ状鉄心10Ｃの中央部
に中央巻線脚10Ａを有し、図１ないし図３に示すように
この中央巻線脚10Ａに右端より、１次巻線11が巻装さ
れ、漏洩磁束鋼板10Ｂが装着され、第１の２次巻線12、
第２の２次巻線13が順に巻装される。ここで、２つの第
１及び第２の２次巻線12および13は中央巻線脚10Ａへ巻
装する半径方向内側巻回層を大地電位とするため、これ
ら巻線の巻き始めの一端はそれぞれループ状鉄心10Ｃの
アース端子14に止められている。この止めは例えばリベ
ット止め等である。

【００１６】また、１次巻線11の給電用タブ端子15は、
従来の方式ではタブ端子と一方の２次巻線との空間距離
を確保するために絶縁板を挿入することになるが、構造
が複雑になるとともに高圧絶縁の信頼性が問われる。本
発明の実施の形態では、図１に示すように給電用タブ端
子15は２次巻線12，13とは反対側に取り出すことができ
るため、２次巻線高圧側との接続や配線引き回し上の空
間距離，縁面距離などの問題も発生しない。

【００１７】本発明の実施の形態では長寿命かつ高信頼
性を目指したマグネトロン電源回路用変圧器を得るた
め、図３のＡ−Ａ′側断面図に示すように２次巻線12，
13の絶縁紙16を三重にし、また、図２及び図３に示すよ
うに２次巻線間には絶縁バリヤとなる大きな鍔17を設け
ている。

【００１８】また、２次巻線12，13の巻数については、
従来例の図７のように左右対称の２次巻線３，４でマグ
ネトロン５にアノード電流を供給しても、フィラメント
電流が交流で駆動している限り、マグネトロンフィラメ
ントコイル５Ｆに流れる電流でマグネトロン作用空間の
磁界が変化して均一なアノード電流は流れない。

【００１９】そこで、本発明の実施の形態によるマグネ
トロン電源回路用変圧器10では、フィラメント電流によ
るアノード電流の違いや、構造的に１次巻線11に対し
て、第１，第２の２次巻線12，13の結合の微妙な差を回
避するため、第１の２次巻線12と第２の２次巻線13の巻
数を異ならしめてこの巻数の違いは、ピークアノード電
流が同一になるよう微調整をする。これにより、ピーク
アノード電流が最低の条件でマグネトロンが駆動できる
ため、マグネトロンは高いエミッションを必要とせず、
長期動作においてエミッションが劣化をしてもモーディ
ングが発生しにくい安定したマグネトロン電源回路用変
圧器を提供できる。

【００２０】図４は本発明の実施の形態におけるマグネ
トロン電源回路図を示し、前記図１及び図３に示す変圧
器10及びマグネトロン５と同じ要素には同じ符号を付し
てある。ここで、18，19は第１及び第２の２次巻線12及
び13の一端にそれぞれ接続された高圧コンデンサであ
り、２次巻線12及び13の他端はアースされている。20〜
23は高圧ダイオードであり、高圧コンデンサ18の他端に
高圧ダイオード20のアノードと高圧ダイオード21のカソ
ードが接続される。また、高圧コンデンサ19の他端に高
圧ダイオード22のアノードと高圧ダイオード23のカソー
ドが接続される。そして、高圧ダイオード20，22のそれ
ぞれのカソードはアースされ、高圧ダイオード21，23の
それぞれのアノードはマグネトロン５のカソード５Ｃに
接続される。

【００２１】なお、マグネトロン５のマグネトロンフィ
ラメント５Ｆにはフィラメント電源24が接続され、変圧
器10の１次巻線11は商用電源25が接続される回路構成と
なっている。

【００２２】本発明による具体例として、松下電器産業
(株)製品のマグネトロン２Ｍ２４４を用いて１ｋＷ高周
波出力を得る電源を設計し、従来の半波倍電圧整流方式
による電源(図５)と比較してみた。

【００２３】本発明の電源は、２次側構成からすると、
500Ｗ出力電源を２個つないだ構成になるため変圧器２
次側巻線12，13、高圧コンデンサ18，19、高圧ダイオー
ド20〜23など500Ｗクラスの部品を用いることができ
た。これは、電子レンジ用に大量に安価に市販されてい
る部品が使用できることとなり、大変安価な電源を製作
することができた。

【００２４】特に高圧ダイオード20〜23に至っては、従
来の半波倍電圧整流方式では産業用10ｋＶ １Ａクラス
の高価なダイオードを使用しなければならないところを
本発明では安価な電子レンジ用部品を用いることができ
るのである。

【００２５】特性結果は、ピークアノード電圧Ｅｂｍ4.
3ｋＶ、平均アノード電流Ｉｂ320ｍＡでの動作時に、従
来の半波倍電圧整流方式による産業用発振機で図５の半
波倍電圧整流方式を用いた場合、ピークアノード電流は
1500ｍＡ以上となってしまった。この場合マグネトロン
は、3000〜5000時間程でエミッションが劣化してきてモ
ーディングが発生し、マグネトロンが破壊してしまっ
た。本発明の電源ではピークアノード電流が600〜700ｍ
Ａと非常に低い値となり、モーディングが発生するピー
クアノード電流値までにエミッションが800ｍＡ以上余
裕がある。このため、マグネトロンは従来より２から３
倍以上の時間安定した発振を続けることとなり長寿命化
が可能となった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のマグネトロ
ン電源回路用変圧器は、ループ状鉄心に中央巻線脚を設
け、交流電源に接続される１次巻線を当該中央巻線脚の
一方に巻装し、出力側である２つの２次巻線を当該巻線
脚の他方に前記１次巻線と絶縁して巻装し、１次巻線と
２次巻線の間にループ状鉄心と中央巻線脚とを電磁的に
結ぶ鉄心を装着したことにより、１次巻線と２次巻線と
の高圧絶縁を１箇所にできることによって、絶縁構造が
簡素化し低価格化が図れる。また絶縁を必要とする箇所
が減少することによる信頼性も高くなる。

【００２７】さらに、２つの２次巻線の巻数をどちらも
同じピークアノード電流値になるような巻数にすること
によって、電源周波数の一周期の中で、正，負極性時の
ピークアノード電流値を同一かつ低くすることができ、
モーディングの発生を極力抑え長寿命で安定した発振が
行えるマグネトロン電源回路用変圧器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるマグネトロン電源
回路用変圧器の構造を示す正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図２の巻線部のＡ−Ａ′断面図である。

【図４】本発明の実施の形態におけるマグネトロン電源
回路図である。

【図５】従来の半波倍電圧整流方式によるマグネトロン
電源回路図である。

【図６】従来の全波整流方式によるマグネトロン電源回
路図ある。

【図７】従来のマグネトロン電源回路用変圧器の一部断
面の平面図である。

【符号の説明】

５…マグネトロン、 ５Ａ…アノード、 ５Ｃ…カソー
ド、 ５Ｆ…マグネトロンフィラメントコイル、 10…
マグネトロン電源回路用変圧器、 10Ａ…中央巻線脚、
10Ｂ…漏洩磁束鋼板、 10Ｃ…ループ状鉄心、 11…
１次巻線、 12…第１の２次巻線、 13…第２の２次巻
線、 14…アース端子、 15…給電用タブ端子、 16…
絶縁紙、 17…鍔、 18，19…高圧コンデンサ、 20〜
23…高圧ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ループ状鉄心の中央巻線脚の一方に交流
   電源と接続される１次巻線が巻装され、前記中央巻線脚
   の他方に出力側となる第１及び第２の２次巻線が、前記
   １次巻線と絶縁されて巻装され、前記１次巻線と前記２
   次巻線の間に前記ループ状鉄心と前記中央巻線脚とを電
   磁的に結ぶ鉄心が装着され、前記第１及び第２の２次巻
   線の各巻数をマグネトロンの負荷インピーダンス値に対
   応して前記マグネトロンのピークアノード電流値が同一
   になるように設定したことを特徴とするマグネトロン電
   源回路用変圧器。