JPS63211711A - 高周波変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は漏洩型の高周波変圧器に関するものである。

従来の技術 一般に高周波変圧器の巻線損失は（巻線抵抗）×（電流
）２で表わされる銅損以外に、高周波特有のイ表皮効果
２ロ近接効果があり、表皮効果は自己電流に基づき、近
接効果は近接電流の影響により導体表面に電流が集中し
、電流密度が大となる現象であり、この結果、コイルの
温度が高くなる。

更にマグネトロンの高周波駆動電源装置における高周波
変圧器は低周波変圧器の場合と同様に磁気漏洩型のトラ
ンスが用いられており、磁気漏洩型のため、その漏洩磁
束によって前記した表皮効果と近接効果が著しくなり、
低圧コイル、高圧コイル共に異常発熱し温度が高くなる
。

従来は第４＠に示すようにボビン１５に巻回した低圧コ
イル１４と、ボビン１８に巻回した高圧コイル１６とヒ
ータコイル１７とフェライトコア１３ａ　、　１３ｂで
構成され、コアの飽和防止のためのコアギャップスペー
サ２ｏを挿入している。

１９は高圧リード線、２１は絶縁バリヤー、２２１Ｌ、
２２ｂはコア締付金具、２３は締付ポルトである。低圧
コイル１４は前記の表皮効果を防止するために、細いエ
ナメル線を多数本撚り合わせて作ったリッツ線を巻線に
適用し温度上昇を抑えているが、高圧コイル１６は巻数
が多いためすッツ線の適用はコイル寸法の大型化とコス
ト高の問題より不適当であり、単線を使いその巻方は整
列巻であり、巻始め側の電位が低く外周の巻終り側程電
位は高くなるいわゆる積層巻としており、ヒータコイル
１７の巻線は単線の高圧被覆線を使用している。コア１
３１Ｌ、１３１）は同形状のＵ字形のフェライトコア（
２字形状の場合もある）で構成し高さ方向の中心にコア
ギャップ２０が存在している。

発明が解決しようとする問題点 上記構造では、漏洩磁束による巻線の表皮効果と近接効
果が著しく、温度上昇が大きいため高圧絶縁に適した樹
脂モールド或いは成型という絶縁構ｇを適用できず、Ｈ
種以上のフェス絶縁を適用せざるを得す、高電圧に耐え
得るために絶縁距離を大きくとらねばならず、これによ
る大型化と絶縁信頼性（特に耐湿性、耐環境性）に問題
があった。特に小形軽量化を目的として高周波駆動する
という点から従来の方法では根本的な問題が残った。

本発明は、高周波トランスにおける漏洩磁束に起因した
著しい表皮効果と近接効果によって低圧コイル、高圧コ
イル共に異常発熱し温度上昇が高くなることを防止する
と共に、高信頼性、小形軽量化、低価格化等の問題点を
解決することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するために、本発明は低圧コイルをリ
ッツ線で構成し、高圧コイルを分割し複数のコイルで構
成すると共に、コアの間隙部を低圧コイルの両端面を除
く内外周面の対向範囲内にあるコアに形成してなるもの
である。

作用 第６図に示すようにマグネトロン２８にエネルギーを供
給する高周波電源は、整流回路部２４゜スイッチング部
２６．制御回路２６および高周波トランス２７から構成
され、この高周波トランスはマグネトロ７２８のアノー
ド電流のピーク値を抑制するため、磁気漏洩型となって
おり、この漏洩磁束が低圧コイル、高圧コイルを鎖交す
るために各々のコイルを構成する巻線は前記した表皮効
果と近接効果が著しくなり温度上昇が大きくなる。

表皮効果は自己電流に基づき、近接効果は近接電流に影
響され、いずれも固有抵抗の平方根に比例し、周波数の
平方根に逆比例する。表皮効果、近接効果を低減するに
は周波数を低くするか導体を細分化する、即ち絶縁した
細線を多数本撚り合わせたリッツ線を使用すればよい。

計算上では周波数３０Ｋ）−１２において、導体径がＯ
，ｌａｍで表皮効果はほとんど無視できるはずであるが
、漏洩磁束が多い場合には０．３ｍでもかなりの表皮効
果、近接効果に起因した異常発熱が観測されている。こ
れらから、効果的な対策は表皮効果、近接効果を低減す
るコイル構造と、コイルと鎖交し異常発熱をもたらす漏
洩磁束を低減するという両面からが必要である。

１、ａＫＷを入力した高周波トランスの高圧コイルの線
径を０．２ｆｆｉ１ｍ〜０．６ｒＩｍまで変化した場合
の一例を第２図に示すが、底をもつ曲線Ｃを示し、線径
０．３ｍで温度上昇値は最低となる。一般に（巻線抵抗
値）×（電流）２の銅損による温度上昇値は線径との関
係は曲線Ｂで表わされるので、表皮効果、近接効果によ
る曲線はムで表わされると推定できる。このように線径
を大きくしても温度上昇値は低くならない。

また高圧コイルを分割して巻く分割コイルとし、分割数
と温度上昇値の関係（入力１．４ＫＷ、線径０．３ｒｍ
の場合）の−例を第３図に示すと、分割数を増やすと温
度上昇値は低下するが飽和する。これは分割数が増える
とコイルレヤー間の電位差が小さくなるために、近接効
果が低減されることによる。

更にコアギャップ位置をトランスの高さ方向にずらした
場合、下方程、即ち低圧コイル側にある程高圧コイルの
温度上昇値は低くなる。これはコアギャップ近傍が最も
漏洩磁束が多く、この漏洩磁束が高圧コイルを鎖交する
ことが著しい表皮効果、近接効果を呈し、異常発熱の原
因になっていることを表わしている。以上の如く表皮効
果、近接効果による発熱と銅損による発熱がバランスす
る線径の選択と、近接効果を低減する効果的な分割数の
選択による損失低減策と同時に、コイルと鎖又する漏洩
磁束が少なくなるコアギャップ位置とすることで従来は
十分に解決できなかった異常発熱による高い温度上昇を
解決できる。上記以外に低圧コイルはりッツ線にするこ
とは勿論、鋼鉄比による最適値を見い出すことも必要で
ある。温度上昇を低くすることで高圧絶縁の信頼性が高
い樹脂モールド或いは成型という絶縁構成を適用できる
と共に、小型軽量化、低コスト化等が実現可能となる。

実施例 本発明による実施例として高周波出力Ｔｏｏｗの電子レ
ンジ用高周波駆動電源装置の高周波トランスの場合を第
１図を用いて説明する。本実施例はフェライトコア１１
Ｌ、１ｂと高圧コイル４とヒータコイル５で構成した高
周波トランスであり、ポリブチレンテレフタレート樹脂
の成形ボビン３に巻回した低圧コイル２は線径０．１８
ｍのウレタン線を１００本撚合ったりッツ線を巻線とし
、ポリブチレンテレフタレート樹脂の成形ボビン６は高
圧コイル４とヒータコイル６を巻回してなり、高圧コイ
ル４は４分割であり、巻始めはコイル４ｄで接地されて
おり、巻終シはコイル４ａであり、電圧はコイル４ａが
最も高く、コイル４ｄが最も低い。高圧コイル４は線径
０．３ｍのウレタン線であり、ヒータコイル６は線径１
．２露の高圧被覆線である。高圧コイル４の巻終りはヒ
ータコイル６と接続してあり、コイル外の高圧リード線
９は２本出ている。高圧コイル部分はノリル樹脂の成形
ケース７にエポキシ樹脂８を真空注型し硬化したいわゆ
るエポキシ樹脂モールド絶縁である。

−万、低圧コイル２の絶縁構成は気中絶縁である。

コアはフェライトであり、その形状は脚部の長さの異な
るＵ字形状コア１１Ｌ、１ｂの組合せでコアスペーサ１
０を介してコアギャップを形成しており、コアギャップ
は低圧コイル２のは？中央部に位置している。コア１１
Ｌ、１ｂは締付金具１１ａ。

１１１）と締付ボルト１２とで固定している。

以上の構造とすることで、前記した表皮効果と近接効果
による異常発熱を大巾に低減して従来構造での高圧コイ
ルの温度上昇値１８０ｄｅｇに対して７０ｄ６ｇとなり
、人種絶縁を実現できた。

発明の効果 以上のごとく本発明によれば、高周波の漏洩をトランス
の異常発熱を大巾に低減して人種絶縁を実現できるため
、λ種〜Ｃ種まで設計可能となり、鋼鉄比を含めた小型
軽量、低コスト化の設計が可能となるのみならず、真空
注型による樹脂モールド或いは成型による絶縁構成を適
用できるため、高圧絶縁における高信頼性のトランスを
製造できることで小型軽量、高信頼性のマグネトロン用
高周波電源装置を低価格で提供ならしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例を示す高周波変圧器の一部
切欠正面図、第２図は同高周波変圧器の高圧コイルの線
径と温度上昇値の関係を示す特性図、第３図は同高周波
変圧器の高圧コイルの分割数と温度上昇値の関係を示す
特性図、第４図は従来例の一部切欠正面図、第６図は一
般的なマグネトロン用高周波電源装置の回路図である。 １！Ｌ、１ｂ・・・・・・フェライトコア、２・・・・
・・低圧コイノペ４・・・・・・高圧コイル、１０・・
・・・・コアスペーサー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　５　図 （ｊ　　て　　　　　笥

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）漏洩型の高周波変圧器において、低圧コイルをリ
   ッツ線で構成し、高圧コイルを分割し複数のコイルで構
   成すると共に、コアの間隙部を前記低圧コイルの両端面
   を除く内外周面の対向範囲内にあるコアに形成した高周
   波変圧器。
2. （２）低圧コイルは気中絶縁型とし、高圧コイルは樹脂
   注型或いは成型した絶縁構成を有する特許請求の範囲第
   １項記載の高周波変圧器。