JPH11283851A

JPH11283851A - 変圧器

Info

Publication number: JPH11283851A
Application number: JP10086405A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ueda; 和弘上田; Katsunori Kawahara; 勝典川原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】より取付けやすく、低コストな変圧器を提供
する。【解決手段】トランス７は、主に、鉄心を構成するＥ
型コア７０２およびＩ型コア７１５、一次コイル７１
３、二次コイル７０６、ヒータコイル７０８、パスコア
７１０，７１１から構成される。一次コイル７１３は、
外部の交流電源に接続されている。二次コイル７０６
は、マグネトロンに接続されている。ヒータコイル７０
８は、マグネトロンの電極ヒータに電圧が加わるように
接続されている。なお、Ｅ型コア７０２の両端の２つの
四角柱状体の横断面（幅方向と奥行き方向を含む面）の
断面積は、パスコア７１０，７１１の縦断面（奥行き方
向と厚さ方向を含む面）の断面積の２．０〜２．２倍が
好ましく、２．１０〜２．１５倍がより好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変圧器に関し、特
に、業務用の電子レンジ等に用いられる大型の変圧器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器は、トランスとも呼ばれ、交流電
源を効率よく変換することのできる電気機器である。変
圧器には、たとえばプリント基板に組込まれている超小
型のものから、二次巻線に接続される負荷の出力が約５
００Ｗ程度の家庭用電子レンジ等に用いられる小型のも
の、負荷の出力が約１０００Ｗ程度の業務用電子レンジ
等に用いられる大型のもの、発電所や変電所等に置かれ
ている超大型のものまでいろいろな形のものがあるが、
その原理は、電磁誘導作用によるものである。図６を用
いてその原理を簡単に説明する。

【０００３】図６は、従来の変圧器の一例の構成を模式
的に示す図である。変圧器９００においては、鉄心９０
１に、一次巻線９０２，二次巻線９０３の２つのコイル
が巻かれている。一次巻線９０２は、交流電源９０４に
接続されており、二次巻線９０３は、図示せぬ負荷に接
続されている。

【０００４】一次巻線９０２に電流が流れると、鉄心９
０１内に磁束９０５が発生する。そして、磁束９０５が
発生することにより、二次巻線９０３に鎖交して二次巻
線９０３の両端（ａ１−ａ２間）に電圧が誘起される。
この電圧値は、一次巻線９０２に流す電流値や、一次巻
線９０２と二次巻線９０３の巻数の比等を変化させるこ
とにより、変化させることができる。

【０００５】一方、変圧器においては、交流電源におけ
る周波数の整数倍の周波数を有する高調波電流が、一次
巻線に発生する。そして、従来の、いわゆる大型の変圧
器９００では、高調波電流の電流値が予め定められてい
る規制値（たとえば、国際規格ＩＥＣの中のＩＥＣ１０
００−３−２のクラスＡ機器に対する高調波電流の限度
値）を越えていたため、交流電源９０４に送られる電流
の中の高調波成分を調整するために、一次巻線９０２に
接続され、コイルから構成されるリアクタ９０６が備え
られていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のリアク
タ９０６は、比較的大きい重量を有していたため、たと
えば電子レンジ等の電化製品に備え付ける場合に、変圧
器９００では、その取付場所に制約がつけられたり、そ
の取付けや配線が煩雑なものとなっていた。

【０００７】また、リアクタ９０６自身が比較的高価な
ものであるため、変圧器９００は、リアクタ９０６を備
えることにより、そのコストが大幅に引き上げられてい
た。

【０００８】本発明は、かかる実情に鑑み考え出された
ものであり、その目的は、より取付けやすく、低コスト
な変圧器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
かかる変圧器は、磁性材料からなるコアと、電源に接続
され前記コアに巻かれた一次巻線と、負荷に接続され前
記コアに巻かれた二次巻線と、磁性材料からなり、前記
コアと接続され、前記コアとともに前記一次巻線および
前記二次巻線を囲む磁性部材と、磁性材料からなり、前
記一次巻線と二次巻線との間に備えられ、前記一次巻線
に通電されることにより前記コアで発生する磁束の一部
を前記磁性部材に導くパスコアとを含み、前記コアで発
生する磁束と交わる方向にある前記磁性部材内の面の断
面積が、前記パスコアの前記磁性部材に対向する面の断
面積の２．０〜２．２倍であることを特徴とする。

【００１０】請求項１に記載の発明によると、磁性部材
は、磁性材料からなり、コアと接続され、コアとともに
一次巻線および二次巻線を囲むように構成される。ま
た、パスコアは、磁性材料からなり、一次巻線と二次巻
線との間に備えられ、一次巻線に通電されることにより
コアで発生する磁束の一部を磁性部材に導くように構成
される。そして、コアで発生する磁束と交わる方向にあ
る磁性部材内の面の断面積は、パスコアの磁性部材に対
向する面の断面積の２．０〜２．２倍となるように構成
される。

【００１１】これにより、パスコアによって、一次巻線
への通電によりコアで発生する磁束のうち適切な割合の
磁束が磁性部材に導かれるため、一次巻線に流れる電流
の高調波成分が適切に調整され、高調波電流を調整する
コイル等のリアクタを一次巻線に接続する必要がなくな
る。したがって、より取付けやすく、低コストな変圧器
を提供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態の一例を説明する。図１は、本発明にかかる変
圧器の一実施の形態のトランスを含む電子レンジの模式
的な横断面図である。

【００１３】電子レンジ１は、主に、食品を収容する加
熱室１７と、加熱室１７を開閉するドア３と、加熱室１
７の外郭を覆う外装部２と、電子レンジ１を操作するた
めに電子レンジ１の前面に設けられる操作部４と、外装
部２の底面にあり箱型の底部２０から構成されている。
電子レンジ１は、底部２０が箱型であり、当該底部２０
が設置面に接すように設置されるため、その下に埃等が
たまらように構成されている。

【００１４】また、電子レンジ１は、高周波の電波を発
することにより加熱室１７内の被加熱物１６を加熱する
マグネトロン５，６と、マグネトロン５，６が発する高
周波の電波を加熱室１７に導く導波管５１，６１を備え
ている。また、加熱室１７の上下には、それぞれ放射口
１３，９が設けられており、導波管５１，６１に導かれ
た高周波の電波は、それぞれ放射口１３，９を介して、
加熱室１７に供給される。なお、図中１４は、被加熱物
を載置するためのターンテーブルであり、１５は、ター
ンテーブルを回転させるためのターンテーブルモータで
ある。

【００１５】加熱室１７の下部にある放射口９は、マイ
カ積層板１１により覆われている。マイカ積層板１１が
設けられるのは、加熱室１７内の被加熱物１６等が導波
管６１に零れないようにするため、および、放電が起こ
りやすい放射口９の端面をカバーするためである。図２
に、放射口９付近の拡大図を示す。なお、図２は、放射
口９付近を上から見たものである。

【００１６】図１および図２を参照して、放射口９の周
囲には、加熱室１７の底面を下から座押しすることによ
り壁１０が形成されている。そして、マイカ積層板１１
は、放射口９を覆うように、かつ、壁１０内に収まるよ
うに設計されており、図２に示すように壁１０内に放射
口９を覆うように配置された後その周囲にシリコン接着
剤１２を塗布されることにより、加熱室１７の底面に固
定される。なお、図２では、シリコン接着剤１２は、マ
イカ積層板１１の周上の一部で、図示を省略されてい
る。

【００１７】なお、たとえば、放射口９と同形のマイカ
板を準備し、当該マイカ板の周囲にゴム等を設け、当該
マイカ板を放射口９に嵌込むことによっても、放射口９
をマイカ積層板１１のような板状のもので覆うことがで
きる。しかし、このような構成では、ゴムが加熱される
と特に電波を吸収しやすい性質を有するため、電子レン
ジによる調理中に、マイカ板の周囲にあるゴムから放電
が起こる場合がある。一方、電子レンジ１では、マイカ
積層板１１は電波が集中する放射口９から離れた加熱室
１７の底面（たとえば金属からなる）上で、シリコン接
着剤１２によって接着されるため、このような放電が起
こりにくくなっている。なお、電子レンジ１では、放射
口９の周囲に壁１０が形成されているため、放射口９を
覆うように配置する際のマイカ積層板１１の位置決めが
容易に行なえる。なお、図２中の１０ａは、壁１０と同
様に加熱室１７の底面を下から座押しして形成された座
押し部である。

【００１８】次に、本発明の変圧器の一例のトランスに
ついて説明する。図３は、図１に示す電子レンジの模式
的な背面図である。なお、図３では、外装部２の背面側
にある面が省略されている。電子レンジ１は、マグネト
ロン５，６それぞれを冷却しかつマグネトロン５，６そ
れぞれが発する高周波の電波を導波管５１，６１に送る
ファン５２，６２と、マグネトロン５，６それぞれに高
電圧を供給するトランス７，８をさらに備えている。次
に、図４を用いて、本発明の変圧器の一実施の形態であ
るトランス７，８の詳細な構造について説明する。図４
は、図３のトランス７の分解斜視図である。なお、トラ
ンス７は、外鉄形トランスの一種であり、また、トラン
ス７とトランス８は、同様の構成を有している。

【００１９】トランス７は、主に、鉄心を構成するＥ型
コア７０２およびＩ型コア７１５、一次コイル７１３、
二次コイル７０６、ヒータコイル７０８、パスコア７１
０，７１１から構成される。一次コイル７１３は、外部
の交流電源に接続されている。二次コイル７０６は、マ
グネトロン５に高圧が加わるように接続されている。ヒ
ータコイル７０８は、マグネトロン５の電極ヒータに電
圧が加わるように接続されている。

【００２０】トランス７では、Ｅ型コア７０２の上部に
トランス７の定格を示す銘板７０１が載置される。Ｅ型
コア７０２は、あたかも「Ｅ」の字を時計方向に９０°
回転させたような、下方に向けて延びる３本の四角柱状
体が上部で連結される形状を有している。そして、一次
コイル７１３、二次コイル７０６およびヒータコイル７
０８は、当該３本の四角柱状体の真中のものに巻かれて
いる。そして、パスコア７１０，７１１は、一次コイル
７１３に電流が流れることによりＥ型コア７０２の３本
の四角柱状体の真中のものの中に発生する磁束の一部
を、Ｅ型コア７０２の他の２本の四角柱状体にそれぞれ
導くために設けられている。

【００２１】７０３ａ，７０３ｂは、一次コイル７１３
のがたつきを押さえるために備えられるスペーサであ
り、樹脂製である。７０５ａ，７０５ｂは、二次コイル
７０６に巻付けられる絶縁紙である。７０４ａ，７０４
ｂは、二次コイル７０６に、絶縁紙７０５ａ，７０５ｂ
の上から巻付けられるマイカ板であり、７０７は、さら
に二次コイル７０６を覆う絶縁紙である。７０９ａ，７
０９ｂは、ヒータコイル７０８に巻付けられる絶縁紙で
あり、７１２ａ，７１２ｂは、それぞれパスコア７１
０，７１１に巻付けられる絶縁紙であり、７１４ａ，７
１４ｂは、一次コイル７１３に巻付けられる絶縁紙であ
る。また、鉄板７１６は、トランス７の底部に溶接され
るものであり、４角に設けられた穴によりトランス７が
取付け、または固定される。なお、上記の各絶縁紙は、
たとえばアラミド紙（デュポン社のノーメックスペーパ
ー）により構成され、必要に応じてポリエステルテープ
で仮止めされる。

【００２２】ここで、Ｅ型コア７０２、パスコア７１
０、Ｉ型コア７１５の寸法について説明する。なお、パ
スコア７１０とパスコア７１１は、同じ寸法を有してい
る。Ｅ型コア７０２において、図中ｅで示される高さ
は、７６ミリメートル（以下、［ｍｍ］とする）、図中
ｄで示される幅は１１４ｍｍ、図中ｃで示される奥行き
は７０ｍｍである。また、Ｅ型コア７０２の３本の四角
柱状体のうち、図中ｇで示される真中のものの幅は３８
ｍｍであり、図中ｂ，ｆでそれぞれ示される他の２本の
ものの幅は１９ｍｍである。また、図中ａ，ｈで示され
るそれぞれの四角柱状体の間隔は、いずれも１９ｍｍで
ある。

【００２３】パスコア７１０において、図中ｊで示され
る奥行きは７０ｍｍであり、図中ｋで示される厚みは９
ｍｍである。なお、パスコア７１０およびパスコア７１
１は、厚み０．５ｍｍの鉄製の板を１８枚積層すること
により構成されている。

【００２４】Ｉ型コア７１５において、図中ｍで示す幅
は１１４ｍｍであり、図中ｎで示す奥行きは７０ｍｍで
あり、図中ｒで示す高さは１９ｍｍである。なお、Ｅ型
コア７０２，Ｉ型コア７１５は、それぞれ、複数枚の鉄
板を奥行き方向に積層することにより構成されている。

【００２５】また、一次コイル７１３の巻数は２０６タ
ーン、二次コイル７０６の巻数は２２７２．５ターン、
ヒータコイル７０８の巻数は３ターンである。なお、マ
グネトロン５，６のそれぞれの出力は９００Ｗである。

【００２６】トランス７において、一次コイル７１３に
交流電源から電力が供給されると、一次コイル７１３に
流れる電流は、当該交流電源から供給される電力の整数
倍の周波数を有する高調波成分を含むことになる。

【００２７】トランスが、二次コイルに接続される負荷
の出力が約５００Ｗ程度の家庭用電子レンジ等に用いら
れる小型のものであれば、この高調波成分の大きさは問
題とならない程度である。しかし、本実施の形態のトラ
ンス７は、二次コイル７０６に接続される負荷（マグネ
トロン５）の出力が約１０００Ｗ程度の業務用電子レン
ジ等に用いられる大型のものであるため、この高調波成
分の大きさは問題となる。具体的には、高調波成分のう
ち、最も問題視される第３次高調波成分（交流電源から
供給される電力の３倍の周波数を有する高調波成分）の
電流値が、規制値である２．３アンペア（以下、［Ａ］
とする。なお、電源電圧２３０Ｖの場合）を越える。な
お、この規制値とは、国際規格ＩＥＣの中のＩＥＣ１０
００−３−２のクラスＡ機器に対する高調波電流の限度
値である。

【００２８】本実施の形態では、Ｅ型コア７０２の両端
の２つの四角柱状体の横断面（幅方向と奥行き方向を含
む面）の断面積と、パスコア７１０，７１１の縦断面
（奥行き方向と厚さ方向を含む面）の断面積の比を調整
することにより、トランス７において上記の高調波成分
を抑制している。なお、トランス７では、Ｅ型コア７０
２の両端にある２つの四角柱状体それぞれの横断面の断
面積をＳ（ｃ）、パスコア７１０の縦断面の断面積をＳ
（ｐ）とした場合、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）は、下記の式か
ら、２．１１となっている。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）で示した面積
比と、一次コイル７１３に流れる電流の高調波成分の電
流値との関係について説明する。図５に、トランス７に
おいてＳ（ｃ）／Ｓ（ｐ）を変化させた際の、Ｓ（ｃ）
／Ｓ（ｐ）に対する、上記の高調波成分の中の第３次高
調波電流の電流値を示す。なお、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）
は、Ｓ（ｃ）を一定としＳ（ｐ）を変化させることによ
り、すなわち、Ｅ型コア７０２の形状を変化させること
なくパスコア７１０の縦断面の断面積を変化させること
により、変化させた。また、第３次高調波電流の電流値
は、一次コイル７１３と交流電源の間に電流計を接続
し、当該電流計における測定値を積分することにより求
めたものである。

【００３１】図５を参照して、全体的に、Ｓ（ｃ）／Ｓ
（ｐ）の値が小さくなると、第３次高調波電流の電流値
が低下する傾向がある。そして、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の
値が２．３以下になると急激に第３次高調波電流の電流
値は低下し、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の値が２．２以下とな
ると第３次高調波電流の電流値はその規制値の２．３Ａ
以下となっている。

【００３２】なお、図示は省略したが、Ｓ（ｃ）／Ｓ
（ｐ）の値が２．０下回る場合についても第３次高調波
電流の電流値は求められた。そして、この場合について
も第３次高調波電流の電流値はＳ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の値
の低下とともに低下した。しかしながら、Ｓ（ｃ）／Ｓ
（ｐ）の値が２．０を下回ると、二次コイル７０６およ
びヒータコイル７０８において所望の出力が得られなく
なった。したがって、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の値は、２．
０〜２．２であることが好ましいとされる。

【００３３】なお、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の値は、２．１
０〜２．１５がさらに好ましい。Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の
値をこの範囲とした場合には、二次コイル７０６および
ヒータコイル７０８において所望の出力が得られ、か
つ、従来からあるＥ型コア７０２およびＩ型コア７１５
を用いて、一次コイル７１３，二次コイル７０６，ヒー
タコイル７０８、パスコア７１０，７１１を含むトラン
ス７を製造することができる。つまり、パスコア７１
０，７１１の厚みを増加させた場合のＥ型コア７０２お
よびＩ型コア７１５の設計変更が必要とされない。

【００３４】以上説明した本実施の形態においては、Ｅ
型コア７０２の真中の四角柱状体により、磁性材料から
なるコアが構成されている。また、一次コイル７１３に
より、電源に接続され前記コアに巻かれた一次巻線が構
成され、二次コイル７０６により、負荷に接続され前記
コアに巻かれた二次巻線が構成されている。

【００３５】また、Ｅ型コア７０２の真中の四角柱状体
以外の部分およびＩ型コア７１５により、磁性材料から
なり、前記コアと接続され、前記コアとともに前記一次
巻線および前記二次巻線を囲む磁性部材が構成されてい
る。また、パスコア７１０，７１１により、磁性材料か
らなり、前記一次巻線と二次巻線との間に備えられ、前
記一次巻線に通電されることにより前記コアで発生する
磁束の一部を前記磁性部材に導くパスコアが構成されて
いる。

【００３６】また、Ｓ（ｃ）で示した、Ｅ型コア７０２
の両端の２つの四角柱状体のそれぞれの横断面の断面積
により、前記コアで発生する磁束と交わる方向にある前
記磁性部材内の面の断面積が構成されている。また、Ｓ
（ｐ）で示した、パスコア７１０の縦断面の断面積によ
り、前記パスコアの前記磁性部材に対向する面の断面積
が構成されている。そして、Ｓ（ｃ）／Ｓ（ｐ）の値
は、２．０〜２．２が好ましい。

【００３７】今回開示された実施の形態は、すべての点
で例示であって制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許
請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意
味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる変圧器の一実施の形態のトラン
スを含む電子レンジの模式的な横断面図である。

【図２】図１の電子レンジの加熱室の下部にある放射口
付近の拡大図である。

【図３】図１の電子レンジの模式的な背面図である。

【図４】図３のトランスの分解斜視図である。

【図５】図４に示すトランスにおいて、Ｅ型コアの両端
の２つの四角柱状体の横断面の断面積とパスコアの縦断
面の断面積の比に対する、一次コイルの第３次高調波電
流の電流値を示す図である。

【図６】従来の変圧器の一例の構成を模式的に示す図で
ある。

【符号の説明】

１電子レンジ５，６マグネトロン７，８トランス５１，５２導波管７０２Ｅ型コア７０６二次コイル７１０，７１１パスコア７１３一次コイル７１５Ｉ型コア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材料からなるコアと、電源に接続され前記コアに巻かれた一次巻線と、負荷に接続され前記コアに巻かれた二次巻線と、磁性材料からなり、前記コアと接続され、前記コアとと
もに前記一次巻線および前記二次巻線を囲む磁性部材
と、磁性材料からなり、前記一次巻線と二次巻線との間に備
えられ、前記一次巻線に通電されることにより前記コア
で発生する磁束の一部を前記磁性部材に導くパスコアと
を含み、前記コアで発生する磁束と交わる方向にある前記磁性部
材内の面の断面積が、前記パスコアの前記磁性部材に対
向する面の断面積の２．０〜２．２倍である、変圧器。