JP4184179B2 - トランス及びそれを備えたトランスユニット - Google Patents

Description

本発明は、インバータ方式の高周波加熱装置等に使用されるトランス及びそれを備えたトランスユニットに関するものである。

インバータ方式の高周波加熱装置は、図１７に示すように、プリント基板７１にトランス７２を実装したトランスユニット７３を内蔵している。

ここで、このトランスユニット７３の回路について図１８を参照して説明する。

商用電源７４は、ダイオードブリッジ等の整流回路７５によって全波整流され、インバータ７６によって高周波電圧に変換されてトランス７２の１次巻線７７に印加される。これにより、トランス７２の２次巻線７８に数ｋＶの高周波の高電圧が発生する。そして、この高周波高電圧は、コンデンサ７９やダイオード８０からなる倍電圧整流回路８１によって整流される。これにより、マイクロ波発生器であるマグネトロン８２に高電圧が印加される。また、トランス７２のヒータ巻線８３は、マグネトロン８２のフィラメント８４に接続され、フィラメント８４を加熱する。そして、マグネトロン８２は、フィラメント８４の加熱と高電圧の印加によりマイクロ波を発振する。

図１９に示すように、上記のトランスユニット７３に用いられるトランス７２は、１次巻線７７、２次巻線７８、及びヒータ巻線８３が同心状に巻かれたボビン８５を有し、このボビン８５の中心に、コア８６が両側から差し込まれた構造とされている。そして、このトランス７２は、図２０に示すように、その底部に、１次用接続ピン８７、２次用接続ピン８８、ヒータ用接続ピン８９、及びアース用接続ピン９０を有しており、実装先のプリント基板７１のスルーホールに挿入されて、半田付けによりプリント基板７１の回路パターンに接続される。

図２１は、上記プリント基板７１の回路パターンの一例を示すもので、前述のトランス７２の１次用接続ピン８７、２次用接続ピン８８，ヒータ用接続ピン８９、アース用接続ピン９０が挿通されるスルーホール８７Ａ，８８Ａ，８９Ａ，９０Ａが形成されている。
これらスルーホールのうち、トランス７２の２次用接続ピン８８、ヒータ用接続ピン８９が挿通されるスルーホール８８Ａ、８９Ａは、それぞれ高電圧部品領域Ａ内に形成されている。また、この高電圧部品領域Ａ内には、トランス７２の一部が実装される他に、コンデンサ７９やダイオード８０等の倍電圧整流回路８１を構成する高電圧部品が実装されている。また、プリント基板７１の高電圧部品領域Ａ以外の領域には、制御回路等の弱電圧回路を構成する各種部品が実装される。

なお、上記の図１９に示される構成のトランスは、例えば特許文献１に記載されている。
特開２００１−１８９２２１号公報（図３）

ところで、高周波加熱装置は、コンパクト化、高機能化が要求されているため、各部のサイズを縮小し、より付加価値の高い部品を用いることが行われている。

しかしながら、倍電圧整流回路８１を構成するコンデンサ７９やダイオード８０等の高電圧部品は、制御回路を構成する部品と比較して極めて大きな部品であり、これら高電圧部品を実装するスペースを確保するために、プリント基板７１の高電圧部品領域Ａが大きくなってしまう。

しかも、上記のトランスユニット７３では、トランス７２の入力側となる１次側と出力側となる高圧な２次側との間でのリークを防止するために、回路パターンの間隔を広くする必要があり、これにより、プリント基板７１における高電圧部品領域Ａを大きく取らざるを得なかった。

このように、上記構造のトランスユニット７３では、高電圧部品領域Ａを大きく取らざるを得ないため、プリント基板７１自体が大型化して、高周波加熱装置のコンパクト化の要求を満たすことが困難な状況となっていた。

一方、図２２に示すように、倍電圧整流回路８１を構成するコンデンサ７９やダイオード８０等の高電圧部品を別の小基板９１に実装して、この小基板９１をプリント基板７１に立設させることも行われている。しかし、このような構成では、別途に小基板９１が必要となるためにコストアップを招いてしまい、しかも、この小基板９１によりプリント基板７１内における設置スペースが広く占有され、小型化の妨げとなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、トランスの性能を犠牲にすることなく、しかもコストアップを招くことなく、プリント基板における占有スペースを小さくして省スペース化を図り、ユニットの小型化を図ることが可能なトランス及びそれを備えたトランスユニットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１の発明のトランスは、少なくとも１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンと、該ボビンの中心に挿通されたコアとを有し、プリント基板に実装されるトランスであって、前記プリント基板への実装側を除く外周部位に、部品を保持する部品保持部を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明のトランスは、前記部品保持部が、前記ボビンの側面に形成されていることを特徴とする。

この第１又は第２の発明のトランスでは、ボビンの側面等のプリント基板への実装側を除く外周部位に、部品を保持する部品保持部を備えているので、この部品保持部に部品を保持させることにより、プリント基板へ実装する部品点数を少なくすることができる。従って、トランスの性能を犠牲にすることなく、しかもコストアップを招くことなく、プリント基板の大きさを小さくすることができ、このトランスをプリント基板に実装したトランスユニットの小型化を図ることができる。これにより、コンパクト化及び高機能化が要求されている、例えば、高周波加熱装置等に用いて好適な構成にできる。

また、第３の発明のトランスは、前記部品保持部が、前記ボビンとは別体の部品固定板に形成され、該部品固定板を前記ボビンに固定することを特徴とする。

このトランスでは、部品保持部がボビンとは別体の部品固定板に形成されているため、部品の取り付け作業が部品固定板単体に対して行うものとなり、作業の簡略化が図られる。また、部品の自動組立も容易となり、組立コストを低減することができる。

また、第４の発明のトランスは、前記ボビンが、少なくとも１次巻線及び２次巻線を巻回するボビン基体と、該ボビン基体の一端部に取り付ける側端フランジ部とからなり、前記側端フランジ部に前記部品保持部が形成されていることを特徴とする。

このトランスでは、ボビンをボビン基体と側端フランジ部とに分割して、ボビン基体とは別体となった側端フランジ部に部品保持部を形成することにより、部品の取り付け作業が側端フランジ部単体に対して行うものとなり、作業の簡略化が図られる。

また、第５の発明のトランスは、前記部品保持部に保持された部品を覆い、前記ボビン側に取り付けられる絶縁カバーを備えたことを特徴とする。

このトランスでは、部品保持部に保持された部品を絶縁カバーにより覆うことにより、ショートの発生を防止して高い安全性を確保することができる。

また、第６の発明のトランスは、前記２次巻線の端部が、前記プリント基板への実装側を除く外周部位に突出して設けられていることを特徴とする。

このトランスでは、２次巻線の端部をプリント基板への実装側を除く外周部位に突出させたので、例えば２次巻線をその端部に直接結線することができ、これにより、プリント基板における回路パターンを少なくすることができる。特に、高電圧であるためにパターン同士の間隔を大きくせざるを得なかった高電圧部品領域の回路パターンを無くすことができるので、プリント基板を大幅に小型化することが可能となる。

また、第７の発明のトランスは、前記部品保持部に保持された部品のリード線に対し、他の部品保持部に保持された部品のリード線、前記２次巻線の接続端部の少なくともいずれかが結線されていることを特徴とする。

このトランスでは、部品保持部に保持した部品のリード線同士もしくはリード線と２次巻線のリード線となる端部とを結線して直接接続したので、プリント基板における回路パターンのさらなる削減及び単純化を図ることができる。

また、第８の発明のトランスユニットは、第１〜第７の発明いずれか一つのトランスをプリント基板に実装してなるトランスユニットであって、前記トランスの前記２次巻線からの高周波高電圧を整流する倍電圧整流回路を有し、該倍電圧整流回路を構成する高電圧部品が前記部品保持部に保持されていることを特徴とする。

このトランスユニットでは、２次巻線からの高周波高電圧を整流する倍電圧整流回路を構成する比較的大きな高電圧部品をトランスの部品保持部に保持させたので、プリント基板上の部品の実装による占有スペースを最小限にすることができ、トランスの性能を犠牲にすることなく、しかもコストアップを招くことなく、小型化を図ることができる。これにより、コンパクト化及び高機能化が要求されている、例えば、高周波加熱装置に用いて好適なトランスユニットとすることができる。

また、第９の発明のトランスユニットは、前記２次巻線の接続端部を、前記ボビン上に突設したポストを経由して前記高電圧部品のリード線に直接的もしくは間接的に接続したことを特徴とする。

２次巻線に使用されている導体素線は、非常に細いため、トランスをプリント基板に組み付ける際に、組付け時の操作力による部品保持部の振れ・ガタつき等で、接続ピンに結線された２次巻線の接続端部に一定以上の張力が作用すると、２次巻線を切断してしまう虞がある。

しかし、２次巻線の接続端部がボビン上に突設したポストを介して高電圧部品のリード線と直接的もしくは間接的に接続されているので、高電圧部品のリード線に変位が生じても、その変位がポストとリード線との間に掛け渡される２次巻線のゆとり分で吸収することができ、２次巻線の切断を防止することができる。

また、２次巻線をポストに一旦保持させることにより、高電圧部品のリード線に半田付けする場合、近年の鉛フリー化に対応した高温半田による銅くわれによる巻線の脆弱化を解消できる。

また、第１０の発明のトランスユニットは、前記２次巻線の接続端部を接続する前記高電圧部品のリード線に板状の中継端子を接合し、前記２次巻線の接続端部を前記中継端子に接続したことを特徴とする。

２次巻線に使用されている導体素線は、既述したように非常に細いため、半田接合では銅くわれ等による素線の脆弱化、また、ヒュージング等の非半田接合では溶接時のダメージによる脆弱化が発生するため、トランスをプリント基板に組み付ける際や、組み付けた後の振動による部品保持部の振れ・ガタつき等で、接続ピンに結線された２次巻線の接続端部に一定以上の張力が作用すると、切断してしまう虞がある。

しかし、このトランスユニットでは、組付け時の操作力等によって接続ピンに振れ・ガタつき等が発生し、その振れ・ガタつきによって２次巻線の接続端部が接続されている高電圧部品が変位したとしても、その変位は中継端子及びその予備保持部であるポストが吸収し、２次巻線と端子部の接続部に一定以上の張力が作用することを防止するため、２次巻線が切断されることがなく、トランスの基板への組付け時や、途中の輸送時の振動に対する信頼性が向上する。

また、第１１の発明のトランスユニットは、第８乃至第１０の発明のうちいずれか一つのトランスユニットであって、前記部品保持部上の高電圧部品のリード線相互の電気接続を、放熱板を兼ねた板状の接続端子を介して行うことを特徴とする。

このトランスユニットでは、高電圧部品のリード線相互の電気接続に使用されている板状の接続端子は、これらの部品のリード線に対して、例えば広い放熱面を有していて、放熱性に優れるため、各高電圧部品の発熱を効率よく周囲雰囲気中に放熱して、各高電圧部品の昇温を抑えると同時に、部品の熱膨張に起因して接続部に発生する応力を押さえて、各高電圧部品の動作安定性の向上及び接続部の寿命向上を図ることができる。

また、第１２の発明のトランスユニットは、第８乃至第１１の発明のうちいずれか一つのトランスユニットであって、前記倍電圧整流回路の直列接続された一対のダイオードと直列接続された一対のコンデンサは、前記ダイオードのリード端子が、前記トランスに組み込まれたヒータ巻線の一方のリードに、前記コンデンサのリード端子が、前記ヒータ巻線の他方のリードに、それぞれ個別に接続されたことを特徴とする。

このトランスユニットでは、倍電圧整流回路のダイオードとコンデンサをトランスに組み込まれたヒータ巻線に接続する場合、これらのダイオードとコンデンサとのヒータ巻線側の接続部を、単一のジャンパ線でヒータ巻線の一方のリードに接続することも可能であるが、このような接続構造では、ヒータ巻線の他方のリードを配索経路上に支えておくために、プリント基板上でダミー端子の使用が不可欠になる。

しかし、上記のように、ダイオードのリード端子をヒータ巻線の一方のリードに、コンデンサのリード端子をヒータ巻線の他方のリードに、それぞれ個別に接続する構成にすると、これらのダイオードやコンデンサとの接続によってヒータ巻線の一対のリードをプリント基板の配索経路上に安定して支えることができ、ダミー端子の使用を省略することができる。

また、第１３の発明のトランスユニットは、第８乃至１２の発明のうちのいずれか一つのトランスユニットであって、前記倍電圧整流回路と前記コアとを共通のアース接続端子を介して前記プリント基板上のアース端子に接続したことを特徴とする。

このトランスユニットでは、１本のアース接続端子が、倍電圧整流回路のアース接続とコアのアース接続とを兼用するため、それぞれ個別にアース接続する場合と比較すると、アース接続端子の使用数量を減らすと同時に、アース接続の作業工程を減らすことができ、トランスユニットの生産性の向上と、部品削減によるコストの低減を図ることができる。

また、第１４の発明のトランスユニットは、第１３の発明のトランスユニットであって、前記アース接続端子は、前記倍電圧整流回路を構成する高電圧部品のリード線に接続されるリード接続部と、前記アース接点に接続される基板接続部とを備えると共に、これらのリード接続部と基板接続部との間に、前記コアの外面に弾性接触してコアとの導通を実現するコア接続部が設けられた構成としたことを特徴とする。

このトランスユニットでは、アース接続端子はリード接続部とコア接続部とを備えた比較的簡単な構造によって、高電圧部品とコアとをプリント基板上のアース端子に接続することができる。

また、第１５の発明のトランスユニットは、前記部品保持部の形成された前記ボビンの外周部位に、前記コアと、前記部品保持部に保持された前記高電圧部品とを隔てる隔壁が立設されたことを特徴とする。

このトランスユニットでは、コアと高電圧部品との間に、ボビンから突出した隔壁が配置され、コア及び高電圧部品の互いの直線的な疎通が欠かれることになり、高電圧の印加される高電圧部品と、接地されるコアとの間の絶縁効果が高まる。これにより、コアと高電圧部品との間の放電や、コアと高電圧部品との間に長期にわたって堆積する塵等による絶縁低下が確実に防止される。また、高電圧部品と、コアとの間の絶縁効果が高まることから、隔壁を設けない構造に比べ、コアと高電圧部品との間の間隙の縮小が可能となり、トランスユニットの更なるコンパクト化も達成可能となる。

また、第１６の発明のトランスユニットは、第１５の発明のトランスユニットであって、前記隔壁が、前記ボビンからの前記高電圧部品の突出高さよりも高く延出されていることを特徴とする。

このトランスユニットでは、隔壁が、ボビンからの高電圧部品の突出高さよりも高く延出されていることで、絶縁距離が長く保て、コアと高電圧部品との絶縁効果をより高めることができる。

本発明のトランス及びそれを備えたトランスユニットによれば、プリント基板への実装側を除く外周部位に、部品を保持する部品保持部を備えているので、この部品保持部に高電圧部品を保持させることにより、プリント基板への高電圧部品の実装をなくすことができる。従って、トランスの性能を犠牲にすることなく、しかもコストアップを招くことなく、プリント基板を小さくでき、トランスユニットの小型化を図ることができる。これにより、コンパクト化及び高機能化が要求されている、高周波加熱装置に用いて好適なトランスユニットとすることができる。

以下、本発明のトランス及びそれを備えたトランスユニットの好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るトランスの断面図及び側面図、図２はトランスの斜視図、図３はトランスユニットの斜視図である。

図１〜図３に示すように、本発明のトランスユニットに実装されるトランス１１は、主に、樹脂製のボビン１３と、このボビン１３に巻回された１次巻線１５、２次巻線１７、ヒータ巻線１９と、コア２１とから構成されている。

コア２１は、ボビン１３の中心に挿通された断面矩形状のＩ型コア２１ａと、Ｉ型コア２１ａの両端に接続された側面視Ｕ字状のＵ型コア２１ｂとから構成され、トランス１１は、Ｕ型コア２１ｂを下に向けてプリント基板２３に実装されている。

ボビン１３は、その側面に、それぞれ一対の挟持片２５，２７からなる複数（本実施形態では合計４個）の部品保持部を有しており、この部品保持部には、倍電圧整流回路８１を構成する高電圧部品であるコンデンサ３１が挟持片２７の対に挟持され、ダイオード３３が挟持片２５の対に挟持されている。

なお、本実施形態の部品保持部は、ボビン１３の側面に高電圧部品の厚み程度に離間してそれぞれ一対の挟持片２５，２７を立設することで形成しているが、高電圧部品が保持できれば、この挟持片２５，２７に限らず、いかなる構成のものであってもよい。

また、高電圧部品としてのコンデンサ３１、ダイオード３３の各リード線は、プリント基板２３への実装側を除く外周部位に突出して設けられ、これらリード線に２次巻線１７やヒータ巻線１９の接続端部が、それぞれ回路に基づいて互いに結線されている。従って、トランス１１のプリント基板２３への実装側を除く外周部位で、マグネトロン等からの接続用コードがプリント基板２３を介さずに直接に接続される。

このように、上記トランス１１及びこのトランス１１をプリント基板２３に実装してなるトランスユニット１００によれば、ボビン１３の側面に、コンデンサ３１やダイオード３３等の高電圧部品を保持する部品保持部を備えているので、この部品保持部に高電圧部品を保持させることにより、プリント基板２３へ実装する高電圧部品をなくすことができる。

これにより、トランス１１の性能を犠牲にすることなく、しかもコストアップを招くことなく、プリント基板２３の大きさを小さくすることができ、トランスユニット１００の小型化を図ることができる。そして、コンパクト化及び高機能化が要求されている、高周波加熱装置に用いて好適なトランスユニット１００とすることができる。

また、２次巻線１７及びヒータ巻線１９の接続端部をトランス１１のプリント基板２３への実装側を除く外周部位に接続したので、マグネトロン等のからの接続用コードをプリント基板２３を介さずにトランス１１へ直接的に結線できることになる。これにより、プリント基板２３における回路パターンを少なくすることができ、特に、高電圧であるためにパターン同士の間隔を大きくせざるを得なかったトランス１１の高電圧回路パターンをなくすことができる。このため、図３に示すように、プリント基板２３を大幅に小型化することができる。

しかも、部品保持部に保持したコンデンサ３１やダイオード３３等の高電圧部品のリード線に対し、他の高電圧部品のリード線、２次巻線１７及びヒータ巻線１９の接続端部の少なくともいずれかを直接的に接続したので、プリント基板２３における回路パターンのさらなる削減及び単純化を図ることができる。

なお、前記トランス１１のプリント基板２３への実装方向としては、前述した図３に示すコア２１のＵ型コア２１ｂを下側とした方向に限らず、この他にも、図４に示すように、Ｉ型コア２１ａをプリント基板２３に対して垂直に配置した形態であってもよく、図５に示すように、Ｉ型コア２１ａをプリント基板２３に対して平行に配置し且つＵ型コア２１ｂをトランス１１の側方に配置した形態、あるいは、図６に示すように、高電圧部品を下側のプリント基板２３側に配置した形態であってもよい。

図４に示すトランスユニット２００の構成では、トランス１１下側のボビン１３の側面とプリント基板２３との間に、Ｉ型コア２１ａのボビン１３からの突出分に相当する隙間が生じ、この隙間に、扁平形状等の部品４１を実装することができる。このため、プリント基板２３の実装面を有効に利用することができ、スペース効率が向上する。また、トランス１１のプリント基板２３面からの高さが抑えられ、実装安定性が高められる。さらに、発熱する高電圧部品が上面に配置されるので、放熱時におけるトランス１１の他部位への熱伝達が抑えられ、高電圧部品によるトランス１１への影響をなくすことができる。

一方、図５に示すトランスユニット３００の構成では、図３に示す構成と同様に扁平形状の１次巻線１５、２次巻線１７、ヒータ巻線を縦型として配置するため、プリント基板２３の設置面積が少なくて済み、プリント基板２３の実装密度を向上できる。

また、図６に示すトランスユニット４００の構成では、各巻線とプリント基板との距離が長くなり、プリント基板の回路へのノイズの重畳を極力防止することができる。

なお、上記各トランスユニット１００〜４００においては、ヒータ巻線の端子とマグネトロンへ接続するリード線端子をトランス１１側に配置しているが、これらの端子部をプリント基板２３に接続した構成としてもよい。即ち、これら端子部をプリント基板２３の回路パターンに接続し、このプリント基板２３からタブ端子等を介して高圧リード線によりマグネトロンに接続する構成とする。このように、プリント基板２３からマグネトロンまでを接続する高圧リード線側の長さを変更することで、マグネトロンへの配線長さをユニットの種類毎に変更する必要がなくなり、トランスユニットの種類と高圧リード線との組合せを調整するといった組立作業の煩雑化を防止できる。さらに、これにより、広さの限られるボビン１３側面の部品面を整然と部品配列された面にできる。なお、この場合のプリント基板２３に要する高電圧絶縁用の回路パターンは、１つの高電位分だけで済み、僅かな増加面積に収めることができる。

次に、本実施形態のトランスの変形例を説明する。

図７に示すトランス１１は、Ｉ型コア２１ａ、Ｕ型コア２１ｂからなるコア２１に代えて、互いに同一形状に形成された二つのＵ型コア３５ａ，３５ｂを用いたもので、これらＵ型コア３５ａ，３５ｂをボビン１３の両端側から挿入している。なお、これらＵ型コア３５ａ，３５ｂのボビン１３へ挿入される部分は断面円形に形成されている。

この構成によれば、コア３５ａ，３５ｂを互いに同一形状に形成することにより、各コア３５ａ，３５ｂの生産性が向上するとともに、これらの組み付け作業も、双方を区別する必要がなくなるので単純化できる。また、このトランス１１では、ボビン１３の中心の巻線の巻き付け部分も断面円形にすることができ、これにより、１次巻線１５、２次巻線１７及びヒータ巻線１９の巻き付け作業を、断面角形の場合における周速変化の影響を受けることなく円滑に行うことができる。

ここで、前述のトランス１１に対する高圧部品の他の取り付け方法について、図８〜図１０を用いて順次説明する。

図８に示す形態では、１次巻線１５，２次巻線１７、ヒータ巻線１９が巻回されるボビン１３に、このボビン１３とは別体に構成した部品固定板４３に高電圧部品を取り付ける構成としている。この部品固定板４３には部品保持部の一例としての挟持片２５，２７が形成され、高電圧部品であるコンデンサ３１やダイオード３３を固定する。この構成によれば、各巻線の巻線処理の前に部品固定板４３へ高圧部品を組み付けて、この部品固定板４３をボビン１３へ図示しない接合手段により接続し、部品固定板４３とボビン１３とが一体となった状態で巻線処理を行うことができる。これにより、巻線処理後に各巻線の端部を高電圧部品等のリード線に接続することで容易に巻線の端部処理が行え、作業性を向上できるとともに、トランス自体の取り扱い性を向上できる。

次に、図９に示す形態では、ボビン１３の側方に取り付けた高電圧部品を覆い、ボビン１３に取り付けられる絶縁カバー４５を備えた構成としている。この絶縁カバー４５をボビン１３の側方に取り付けることにより、高電圧部品３１，３３が絶縁カバー４５の内部に収容されて、外部への露出がなくなる。これにより、ショート等の発生を防止して高い安全性を確保することができる。

また、絶縁カバー４５は、この他にも高電圧部品を固定する部品保持部を内面に形成して、絶縁カバー４５側で高電圧部品を固定する構成としてもよい。なお、絶縁カバー４５には高電圧部品の熱を逃すための放熱孔を適宜設けておくことが好ましい。

次に、図１０に示す形態では、ボビンが、少なくとも１次巻線及び２次巻線を巻回するボビン基体４７と、ボビン基体４７の一端部に取り付ける側端フランジ部４９とからなり、側端フランジ部４９に部品保持部を形成した構成としている。更に詳細には、ボビン基体４７は、１次巻線と２次巻線とが巻回できるように、芯部４７ａとフランジ部４７ｂを有し、側端フランジ部４９は、ヒータ巻線を巻回するためのスペースが内側フランジ４９ａ及び外側フランジ４９ｂにより形成され、外側フランジ４９ｂの外側面には、高電圧部品を固定する部品保持部の一例としての挟持片２５，２７が形成されている。そして、ボビン基体４７と側端フランジ部４９とは図示しない接合手段により接続され、一体化される。

この構成によれば、ボビン基体４７の各巻線の巻線処理の前に側端フランジ部４９へ高圧部品を組み付けるとともにヒータ巻線を取り付けて、この側端フランジ部４９をボビン基体４７へ接続し、ボビン基体４７と側端フランジ部４９とが一体となった状態で１次巻線と２次巻線の巻線処理を行うことができる。これにより、巻線処理後に各巻線の端部を高電圧部品等のリード線に接続することで容易に巻線の端部処理が行え、作業性を向上できるとともに、トランス自体の取り扱い性を向上できる。

このように、部品保持部がボビン基体４７とは別体の部材上に形成されているため、部品の取り付け作業が煩雑とならず、作業の簡略化が図られる。また、部品の自動組立も容易となり、組立コストを低減することができる。

図１１乃至図１４は、本発明に係るトランスユニットの更に別の実施の形態を示したものである。

この実施の形態のトランスユニット５００で使用しているトランス１１は、Ｕ字状の一対のコア３５ａ，３５ｂをボビン１３の両端側から挿入したもので、ボビン１３の外側を回るコアがプリント基板２３から一定距離離れたボビンの側方位置となる形態で、プリント基板２３に取り付けられている。

本実施の形態のトランス１１も、ボビン１３の中心軸がプリント基板２３と平行になるため、１次巻線１５、２次巻線１７、ヒータ巻線１９はプリント基板２３に対して縦型の配置となる。

ボビン１３の二次巻線１７、ヒータ巻線１９には、図１２に示すように、２次巻線１７からの高周波高電圧を整流する倍電圧整流回路９３を構成する高電圧部品のリード線を挟持する部品保持部として、挟持片２６，２８が突設されている。

各挟持片２６，２８は、先端にリード線が緊密嵌合する係合溝を形成したもので、挟持片２６はダイオード３３の保持用、挟持片２８はコンデンサ３１の保持用である。

本実施の形態のトランスユニット５００の回路は、図１３に示す構成である。

商用電源７４は、ダイオードブリッジ等の整流回路７５によって全波整流され、インバータ７６によって高周波電圧に変換されてトランス１１の１次巻線１５に印加される。これにより、トランス１１の２次巻線１７に数ｋＶの高周波の高電圧が発生する。そして、この高周波高電圧は、コンデンサ３１やダイオード３３からなる倍電圧整流回路９３によって整流される。これにより、マイクロ波発生器であるマグネトロン８２に高電圧が印加される。また、トランス１１のヒータ巻線１９は、マグネトロン８２のフィラメント８４に接続され、フィラメント８４を加熱する。そして、マグネトロン８２は、フィラメント８４の加熱と高電圧の印加によりマイクロ波を発振する。

本実施の形態の場合、部品保持部上に配置される高電圧部品としてのコンデンサ３１及びダイオード３３は、２次巻線１７やヒータ巻線１９に接続されるリード線Ｌに、中継端子５１がスポット溶接等によって接合されている。

この中継端子５１は、例えばリン青銅板のような金属板によって形成されたもので、図１４（ａ）に示すように、巻線Ｍを巻き付け接続するフック状の先端部５１ａと、高電圧部品のリード線Ｌに接合される基端部５１ｂ及び、先端部５１ａに対向する可撓部５１ｃとからなる。

そして、２次巻線１７の接続端部及びヒータ巻線１９の接続端部は、いずれもボビン１３上に突設したポスト２２を経由して、中継端子５１に接続している。

二次巻線１７、ヒータ巻線１９が半田付け可能な場合、中継端子５１を利用して半田付けを行う。また、半田付け不能の場合は、図１４（ｂ）のように中継端子５１の互いに対向する部位５１ａ、５１ｃを近づけるように圧接しながら大電流を加えることでヒュージングが可能となる。

このように、巻線１７、１９をポスト２２に一旦保持させることで、半田付けの場合は近年の鉛フリー化に対応した高温半田による銅くわれによる巻線１７、１９の脆弱化を解消し、また非半田付け巻線の場合はヒュージング等の溶接時のストレスによる脆弱化に対し応力をポスト２２で受けて、中継端子５１部のストレスを最小限に抑えることが可能である。

図１２において示した中継端子５１による巻線接続箇所1)〜4)は、図１３の回路図上での接続部1)〜4)に対応している。

即ち、接続部1)は２次巻線１７の一方の接続端部と一対のコンデンサ３１間との接続部、接続部2)は２次巻線１７の他方の接続端部と一対のダイオード３３間との接続部である。

また、接続部3)はヒータ巻線１９の一方のリードとダイオード３３のアノードのリードＬとの接続部、接続部4)はヒータ巻線１９の他方のリードとコンデンサ３１のリードＬとの接続部である。

一般に、２次巻線１７やヒータ巻線１９に使用されている導体素線は、非常に細いため、トランス１１をプリント基板２３に組み付ける際に、組付け時の操作力による部品保持部の振れ・ガタつき等、及び輸送時の振動等で２次巻線１７やヒータ巻線１９の接続端部に一定以上の張力が作用すると、切断してしまう虞がある。

しかし、このトランスユニット５００では、組付け時の操作力によって部品保持部に振れ・ガタつき等が発生し、その振れ・ガタつきによって２次巻線１７の接続端部が接続されている高電圧部品３１，３３が変位したとしても、その変位はポスト２２と中継端子５１との間のゆとり分で吸収し、２次巻線１７やヒータ巻線１９の接続部に一定以上の張力が作用することを防止するため、２次巻線１７やヒータ巻線１９が切断されることがなく、トランス１１を基板に組み付ける際の取り扱い性や輸送時の信頼性が向上する。

また、本実施の形態では、図１１及び図１２に示すように、部品保持部上の高電圧部品のリード線相互の電気接続は、直接ではなく、板状の接続端子５３を介して行っている。

図示例では、一対のダイオード３３，３３相互を直列に接続する箇所で、板状の接続端子５３を使用している。

この接続端子５３は、導電性は元より放熱性（熱伝導性）に優れた特性を持つ金属板が好ましく、例えば、リン青銅板等を使用することができる。

係る接続端子５３は、高電圧部品のリード線に対して広い放熱面を有していて、放熱性に優れるため、各高電圧部品の発熱を効率よく周囲雰囲気中に放熱して、各高電圧部品の昇温を抑えると同時に、部品の熱膨張に起因して接続部に発生する応力を押さえて、各高電圧部品の動作安定性の向上及び接続部の寿命向上を図ることができる。

また、本実施の形態では、トランス１１に組み込まれたヒータ巻線１９に接続される倍電圧整流回路９３のダイオード３３とコンデンサ３１は、図１３の3)，4)に示すように、直列接続されたダイオード３３のリード端子をヒータ巻線１９の一方のリードに、直列接続されたコンデンサ３１のリード端子をヒータ巻線１９の他方のリードに、それぞれ個別にヒータ巻線１９に接続している。

なお、それぞれのリード端子と巻線との接続には、中継端子５１を使用していることは、前述の通りである。

なお、上記実施の形態では、２次巻線１７やヒータ巻線１９を中継端子５１を介して高電圧部品のリード線Ｌに接合するとしたが、図１５に示すように、中継端子を省略し、２次巻線１７やヒータ巻線１９をボビン上に突設したポスト２２を経由して高電圧部品のリード線Ｌに半田付けして直接的に接合する構成とすることもできる。

このように構成しても、ポスト２２とリード線Ｌとの間に掛け渡される巻線１７，１９のゆとり分で、高電圧部品のリード線Ｌの変位を吸収することができ、巻線１７，１９の切断を防止することができる。

また、巻線１７，１９をポスト２２に一旦保持させることにより、鉛フリー化に対応した高温半田による巻線１７，１９の脆弱化を解消できる。

倍電圧整流回路９３のダイオード３３とコンデンサ３１をトランスに組み込まれたヒータ巻線１９に接続する場合、これらのダイオードとコンデンサとの接続部を、図１８の回路図に示したように単一のジャンパ線でヒータ巻線の一方のリードに接続することが一般的であるが、このような接続構造では、ヒータ巻線の他方のリードを配索経路上に支えておくために、ボビン１３上でダミー端子の使用が不可欠になる。

しかし、上記のように、ダイオード３３のリード・BR>[子をヒータ巻線１９の一方のリードに、コンデンサ３１のリード端子をヒータ巻線１９の他方のリードに、それぞれ個別に接続する構成にすると、これらのダイオード３３やコンデンサ３１との接続によってヒータ巻線１９の一対のリードを配索経路上に安定して支えることができ、ボビン１３上でダミー端子の使用を省略することができる。このダミー端子の省略できる理由は、倍電圧整流回路９３で得られる電圧は、ヒータ巻線１９の両端に発生する電圧の１００〜５００倍であるため、見かけ上図１８で示される回路と同様の動きをするからである。

また、本実施の形態では、部品保持部上の倍電圧整流回路９３をプリント基板２３上のアース接点２４に接続するアース接続端子５５は、導電性とバネ性に優れた金属線材を所定形状の成形したもので、倍電圧整流回路９３を構成する高電圧部品のリード線Ｌ（本例では、ダイオード３３のカソード）に接続されるリード接続部５５ａと、基板上のアース接点２４に接続される基板接続部５５ｂとを備えている。

また、アース接続端子５５は、これらのリード接続部５５ａと基板接続部５５ｂとの間に、トランス１１のコア３５ｂの外面に弾性接触してコア３５ｂとの導通を実現するコア接続部５５ｃが一体形成されている。

アース接続に上記アース接続端子５５を使用すると、１本のアース接続端子５５が、倍電圧整流回路９３のアース接続とコア３５ｂのアース接続とを兼用するため、それぞれ個別にアース接続する場合と比較すると、アース接続端子５５の使用数量を減らすと同時に、アース接続の作業工程を減らすことができ、トランスユニットの生産性の向上と、部品削減によるコストの低減を図ることができる。

また、このアース接続端子５５は、トランス１１の耐圧試験後に取り付けることで、ダイオード３３を実装したままトランス１１の耐圧試験を実施することができる。

図１６は、本発明に係るトランスユニットのボビンに隔壁を備えた実施の形態を示したものである。

この実施の形態のトランスユニット６００で使用しているトランス１１は、Ｕ字状の一対のコア３５ａ，３５ｂをボビン１３の両端側から挿入したもので、ボビン１３の外側を回るコアがプリント基板２３から一定距離離れたボビンの側方位置となる形態で、プリント基板２３に取り付けられている。

本実施の形態のトランス１１も、ボビン１３の中心軸がプリント基板２３と平行になるため、１次巻線１５、２次巻線１７、ヒータ巻線１９はプリント基板２３に対して縦型の配置となる。

ボビン１３の二次巻線１７、ヒータ巻線１９には、２次巻線１７からの高周波高電圧を整流する倍電圧整流回路９３（図１３参照）を構成する高電圧部品のリード線を挟持する部品保持部として、挟持片２６，２８（なお、図１６には挟持片２６のみを示す。挟持片２８は図１２参照。）が突設されている。

各挟持片２６，２８は、先端にリード線が緊密嵌合する係合溝を形成したもので、挟持片２６はダイオード３３の保持用、挟持片２８はコンデンサ３１の保持用である。

コンデンサ３１及びダイオード３３は、２次巻線１７やヒータ巻線１９に接続されるリード線に、中継端子５１がスポット溶接等によって接合されている。２次巻線１７の接続端部及びヒータ巻線１９の接続端部は、いずれもボビン１３上に突設したポスト２２を経由して、中継端子５１に接続している。また、部品保持部上の高電圧部品のリード線相互の電気接続は、直接ではなく、板状の接続端子５３を介して行っている。

このトランスユニット６００では、部品保持部である挟持片２６，２８の形成されたボビン１３の外周部位に、コア３５ｂと、挟持片２６，２８に保持された高電圧部品であるコンデンサ３１及びダイオード３３を隔てる隔壁６１が立設されている。隔壁６１は、少なくとも高電圧部品が保持されるボビン側面１３ａからの該部品の突出高さよりも高く延出され、高電圧部品とコア３５ｂとを結ぶ直線上に存在するように配置される。この隔壁６１は、ボビン１３と一体成形されているが、別体のものをボビン１３に固着してもよい。また、隔壁６１は、コア３５ｂを包囲するように筒状に形成されることが好ましいが、高電圧部品との絶縁効果にさほど大きな実効を奏しない部位（例えば高電圧部品の非電極部等に対応する位置）は図示のように分断し、本例のようにＵ字状に形成してもよい。なお、本実施形態の隔壁６１の上記分断位置には、コア３５ｂのボビン１３からの抜け止め用のストッパ（不図視）が係合される。

従って、このトランスユニット６００によれば、コア３５ｂと高電圧部品との間に、ボビン１３から突出させた隔壁６１を配置したので、コア３５ｂ及び高電圧部品の互いの直線的な疎通が欠かれることになり、高電圧の印加される高電圧部品と、接地されるコア３５ｂとの間の絶縁効果を高めることができる。これにより、コア３５ｂと高電圧部品との間の放電や、コア３５ｂと高電圧部品との間に長期にわたって堆積する塵等による絶縁低下を確実に防止することができる。また、高電圧部品とコア３５ｂとの間の絶縁効果が高まることから、隔壁６１を設けない構造に比べ、コア３５ｂと高電圧部品との間の間隙の縮小が可能となり、トランスユニット６００の更なるコンパクト化も達成できる。

なお、上記各実施形態では、ボビン１３の側面に部品保持部を形成し、この部品保持部に高電圧部品を保持させる構造としたが、高電圧部品の保持場所は、プリント基板２３への実装側を除くトランス１１の外周部位であれば、ボビン１３の側面に限らず、他のどの位置であってもよい。

また、ボビン１３とは別体に構成した部品固定板上に部品保持部を形成し、ボビン１３と一体化することも可能である。

本発明のトランスの構造を説明するトランスの断面図及び側面図である。 トランスの構造を説明するトランスの斜視図である。 トランスが実装されたトランスユニットの構造を説明するトランスユニットの斜視図である。 トランスのＩ型コアをプリント基板に対して垂直に配置し且つ高電圧部品を上方に配置したトランスユニットを示す斜視図である。 トランスのＩ型コアをプリント基板に対して平行に配置し且つＵ型コアをトランスの側方に配置したトランスユニットを示す斜視図である。 トランスのＩ型コアをプリント基板に対して垂直に配置し且つ高電圧部品を下方に配置したトランスユニットを示す斜視図である。 他の構造のトランスを示すトランスの断面図及び側面図である。 ボビンとは別体の部品固定板に部品保持部を形成した構成を示す説明図である。 部品保持部を覆う絶縁カバーを取り付ける様子を示す説明図である。 ボビンをボビン基体とフランジ部に分解して、フランジ部に部品保持部を形成した構成を示す説明図である。 本発明に係るトランスユニットの他の実施の形態の斜視図である。 図１１のＡ矢視図である。 図１１に示したトランスユニットの回路図である。 図１１のＢ部の拡大斜視図で、（ａ）は巻線Ｍを半田付けする場合、（ｂ）は巻線Ｍをヒュージング溶接する場合の図である。 図１４のＢ部の拡大斜視図で示す変更例で、トランスの２次巻線をボビン上に突設したポストを介して高電圧部品のリード線に直接的に接続した図である。 ボビンとコアとの間に隔壁を設けたトランスユニットの斜視図である。 高周波加熱装置に設置される従来のトランスユニットを示すトランスユニットの斜視図である。 トランスユニットの回路構成を説明する回路図である。 トランスユニットに実装されたトランスの構造を示す概略断面図である。 トランスの構造を示す下面側から視た斜視図である。 トランスが実装されるプリント基板の回路パターンを説明するプリント基板の裏面図である。 他の従来例を説明するトランスユニットの斜視図である。

符号の説明

１１ トランス
１３ ボビン
１５ １次巻線
１７ ２次巻線
１９ ヒータ巻線
２１ コア
２２ ポスト
２３ プリント基板
２４ アース接点
２５，２６，２７，２８ 挟持片（部品保持部）
３１ コンデンサ（高電圧部品）
３３ ダイオード（高電圧部品）
３５ａ，３５ｂ コア
４３ 部品固定板
４４ 部品固定板
４５ 絶縁カバー
４７ ボビン基体
４９ 側端フランジ部
５１ 中継端子
５１ｃ 可撓部
５３ 板状の接続端子
５５ アース接続端子
５５ｃ コア接続部
６１ 隔壁
９３ 倍電圧整流回路
１００，２００，３００，４００，５００，６００ トランスユニット

Claims (4)

1. 少なくとも１次巻線及び２次巻線が巻回されたボビンと、前記ボビンの中心に挿通されたコアとを有し、プリント基板に実装されるトランスであって、
   前記ボビンは、前記１次巻線及び前記２次巻線を巻回するボビン基体および当該ボビン基体一端部の側端フランジ部とからなり、前記側端フランジ部かつ前記コアの周辺であって前記２次巻線側の当該２次巻線とは反対側の面に高電圧部品が直接取り付けられるとともに、前記コアと前記高電圧部品とを隔てる隔壁が前記ボビンに一体成形され、更に、前記隔壁が、前記ボビンからの前記高電圧部品の突出高さよりも高く延出されていることを特徴とするトランス。
2. 前記２次巻線の端部が、前記プリント基板への実装側を除く外周部位に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記ボビンの側端フランジ部に取り付けた高電圧部品のリード線に対し、前記側端フランジの他の部分に取り付けた高電圧部品のリード線、前記２次巻線の接続端部の少なくともいずれかが結線されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のトランスをプリント基板に実装してなるトランスユニットであって、 前記トランスの前記２次巻線からの高周波高電圧を整流する倍電圧整流回路を有し、該倍電圧整流回路を構成する高電圧部品が前記側端フランジ部に保持されていることを特徴とするトランスユニット。

Images