JPH01267992A - Power supply device for magnetron - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enhance the efficiency and suppress the cost by forming the secondary winding of a high voltage transformer in divided windings, and furnishing a space to be formed against the core. CONSTITUTION:A high voltage transformer 6 is equipped with a primary winding 25 in connection with inverter circuit 33 and a secondary winding 28 to supply high-voltage and high frequency power to a magnetron 15, wherein the secondary winding 28 is formed in divided windings with a space 30 provided between the winding and the core of transformer. That is, the high voltage transformer 6 can be constructed in small size by making the power supply with high frequency by the mentioned inverter circuit 33, which together with divided wind of the secondary winding 28 of the transformer, lessens the inter- line capacity of the winding to allow wasteful current not to flow easily between the windings, which should reduce heat emission from the winding. Further, provision of the space 30 generates an air stream to increase the cooling effect of the transformer windings and the whole construction.

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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a power supply device for a magnetron used in a microwave oven, etc. More specifically, the present invention relates to a power supply device for a magnetron used in a microwave oven or the like. The present invention relates to a magnetron power supply device configured to boost the voltage at .

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
スト化のために様々な構成のものが提案されている。BACKGROUND OF THE INVENTION Various configurations have been proposed for power supply devices for magnetrons using inverter circuits in order to reduce the size, weight, or cost of step-up transformers.

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図において、商用電源１の電力はダイオー
ドブリッジ２により整流され、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。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional power supply device for a magnetron. In FIG. 4, power from a commercial power source 1 is rectified by a diode bridge 2 to form a unidirectional power source. 3 is an inductor, and 4 is a capacitor, which serves as a filter for the high frequency switching operation of the inverter.

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、および駆動回路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ユーティ−（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７図（畠）のような電流’ｃ／ｄｓすなわち、ト
ランジスタ７のコレクタ電流ｉｏとダイオード８の電流
１ｄ＃ｆ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７図（ｂ）
のような電圧Ｖｃ・　がトランジスタ７のＣ−Ｅ間Ｇと
発生する。このため１次巻線１０には第７図（ｏ）（７
）ような電流が流れ、１次巻線１０の両端番とは高周波
電力が発生する。従って、２次巻線１１、および３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、およびダ
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、高周波低圧電力はカソ
ードヒー幻こ供給される。従うてマグネトロン１６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１６，１７．１Ｂ、チョークコイル１９．
２０とにより成るものである。このような構成において
、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２０　ｋＨｚ　　−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
−から十数分の−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。The inverter includes a resonant capacitor 5, a step-up transformer 6, a transistor 7, a diode 8, and a drive circuit 9. The transistor 7 performs a switching operation with a predetermined cycle and duty (ie, on-off time ratio) by a base current supplied from the drive circuit 9. As a result, the current 'c/ds as shown in FIG. 7 (Hata), that is, the collector current io of the transistor 7 and the current 1d#f of the diode 8 flow. On the other hand, when the transistor 7 is off, the capacitor 5 and the primary winding 10 resonate, as shown in FIG. 7(b).
A voltage Vc. is generated between C and G of transistor 7. Therefore, the primary winding 10 is
) flows, and high frequency power is generated between both ends of the primary winding 10. Therefore, high frequency high voltage power and high frequency low voltage power are generated in the secondary winding 11 and the tertiary winding 12, respectively. This high frequency high voltage power is rectified by a capacitor 13 and a diode 14 and is supplied between the anode and cathode of the magnetron 15, while the high frequency low voltage power is supplied to the cathode heater. Therefore, the magnetron 16 oscillates and dielectric heating becomes possible. The magnetron 15 includes a magnetron main body 15, capacitors 16 and 17.1B forming a filter, and choke coils 19.1B.
20. In such a configuration, the core cross-sectional area of the step-up transformer 6 becomes smaller as the frequency of the power supplied to both ends of the primary winding 10 increases. This method has the advantage that the weight and size of the step-up transformer can be reduced from several to several tenths of that of the case where the voltage is stepped up at the same frequency, and the cost of the power supply section can be reduced.

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。Problems to be Solved by the Invention However, such conventional power supply devices for magnetrons have the following problems.

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。イン
バータにより電源を高周波化した場合に電力が昇圧トラ
ンス６により昇圧される際の高周波損失は非常に大きい
ものとなる。As mentioned above, the conventional power supply device uses a step-up transformer 6
is energized by an inverter consisting of transistor 7, etc.,
The aim was to make it smaller, lighter, and lower in cost. When the power source is made to have a high frequency using an inverter, the high frequency loss when the power is stepped up by the step-up transformer 6 becomes extremely large.

すなわち、■トランスのコアの鉄損が高周波化とともに
増える。■高周波電流が流れる場合には導体の表面のみ
にしか電流が流れない現像いわゆる表皮効果のため同じ
線径の巻線では銅線が増大する。■巻線の線間容量によ
る無効電流が流れて損失を増す。■トランスの漏洩磁束
による巻線を含む周囲の部材が誘導加熱による損失等で
トランスの温度上昇が大きくなってしまう。という課題
があった。また周知のようにマグネトロンが非線形素子
であるため、昇圧トランスの結合係数を高めると（１に
近づけると）電源からみた負荷変動が太き（なり、イン
バータ動作を不安定にする問題があるため、漏洩磁束を
減らすことが困難であり、特に漏洩磁束による損失は不
可避なものとなっていた。このため、トランスは必要以
上に大きくならざるを得なかった。また、送風ファンに
よる強制冷却を行う場合にもトランスを小型化したため
放熱面積が小さいため冷却効果が充分にあがらずトラン
スの温度上昇が大きくなるため、絶縁種の高い材料を使
わなければならずコスト的にあまり小型化の効果が得ら
れないという結果になっていた。In other words, ■The iron loss of the transformer core increases as the frequency increases. ■When high-frequency current flows, the current flows only on the surface of the conductor.Due to the so-called skin effect, the amount of copper wire increases in windings with the same wire diameter. ■Reactive current flows due to line capacitance of the winding, increasing loss. ■The temperature of the transformer increases due to loss due to induction heating of surrounding members including the winding due to the leakage magnetic flux of the transformer. There was a problem. Furthermore, as is well known, the magnetron is a nonlinear element, so increasing the coupling coefficient of the step-up transformer (approaching it to 1) increases the load fluctuation seen from the power supply, which causes the problem of unstable inverter operation. It was difficult to reduce leakage magnetic flux, and losses due to leakage magnetic flux were unavoidable.For this reason, transformers had to be larger than necessary.Also, when forced cooling using a blower fan In addition, since the transformer has been made smaller, the heat dissipation area is smaller, so the cooling effect is not sufficient and the temperature of the transformer increases, so materials with high insulating properties must be used, and the effect of miniaturization is not so great in terms of cost. The result was that there was no.

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。Means for Solving the Problems The present invention has been made in order to solve the drawbacks of the conventional power supply device for a magnetron, and is constructed by the means described below.

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、前記インノ（−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
と、前記マグネトロンへ高圧高周波電力を供給する２次
巻線を備え、前記２次巻線は分割巻とし、巻線とトラン
スのコアの間にすきまを設けたという構成を備えたもの
である。That is, a unidirectional power source, at least one switching element that converts the output of the unidirectional power source into a high frequency wave, an inverter circuit having a drive circuit for the switching element, and a magnetron that generates a high frequency wave for heating food or the like. A high voltage transformer is provided that boosts the output of the inverter circuit and supplies power to the magnetron, and the high voltage transformer supplies high voltage high frequency power to the primary winding connected to the inverter circuit and the magnetron. The transformer is provided with a secondary winding, the secondary winding is a divided winding, and a gap is provided between the winding and the core of the transformer.

作　　用 本発明は上記した構成によって次の作用を有する。イン
バータ回路により電源を高周波化したため高圧トランス
を小型化できるうえに、トランスの２次巻線分割巻きに
したため、巻線の線間客員が少なくなり巻線間に無駄な
電流がながれにくくなるため巻線の発熱が小さくなる。Effects The present invention has the following effects due to the above-described configuration. The inverter circuit increases the frequency of the power supply, which allows the high-voltage transformer to be made smaller.In addition, the secondary winding of the transformer is wound in parts, which reduces the number of passengers between the windings and prevents unnecessary current from flowing between the windings. The heat generated by the wire is reduced.

さらに、巻線とトランスのコアの間にスペースを設けた
ので、空気の流れが出来、トランス巻線及び全体の冷却
効果増える。したがって、トランスの絶縁種も等級の低
いものでよくなるため、装置を低コスト化でき、信頼性
も大きくなる。Furthermore, the space provided between the windings and the core of the transformer allows air to flow, increasing the cooling effect of the transformer windings and the entire transformer. Therefore, the insulation type of the transformer can be of a low grade, so the cost of the device can be reduced and reliability can be increased.

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線断面図である。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of a high voltage transformer of a power supply device for a magnetron according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line A--A of the high voltage transformer shown in FIG.

第１図、第２図において、同じ構成要素は同符号を附し
である。In FIG. 1 and FIG. 2, the same components are given the same reference numerals.

２１．２２はトランスのコアであり高周波損失の少ない
フェライト等の材料が使われている。コア２１．２２を
固定している留め具２３とトランス台２４は高周波誘導
による損失が少ないアルミ等の非磁性体が使われている
。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であるいわゆるリッツ線を用
い、１次巻線リード２６には絶縁を保つために保護チュ
ーブ２６がほどこされている。１次ボビン２７はコアの
ギャップスペーサを兼ねた構成となっている。２次巻線
２８は４分割巻となっている。これは、２次巻線２８の
耐圧を高くするとともに線間の分布容量を少なくし、無
効電流を抑さえ発熱が少ない構成である。２次巻線２Ｂ
の各分割部２８ａ〜２８ｄはそれぞれ巻線が異っており
、ギャップ２９に近い方が巻数が少なくなっている。21 and 22 are the cores of the transformer, and are made of a material such as ferrite that has low high frequency loss. The fasteners 23 and transformer stand 24 that fix the cores 21 and 22 are made of a non-magnetic material such as aluminum, which has little loss due to high frequency induction. The primary winding 25 uses a so-called litz wire, which is made by twisting thin wires, in order to reduce high frequency loss due to the skin effect, and the primary winding lead 26 is provided with a protective tube 26 to maintain insulation. The primary bobbin 27 is configured to also serve as a gap spacer for the core. The secondary winding 28 has a four-divided winding. This is a configuration in which the breakdown voltage of the secondary winding 28 is increased and the distributed capacitance between the wires is reduced, suppressing reactive current and generating less heat. Secondary winding 2B
Each of the divided portions 28a to 28d has a different winding wire, and the one closer to the gap 29 has a smaller number of windings.

ギャップ２９からは高周波のもれ磁束が発生するため、
その誘導加熱により巻線が発熱する。このためギャップ
２９に近い分割部２８ａの巻数を少なくして銅損を減ら
し全体としての発熱を少なくしている。これと同時に分
割溝の内径もギャップに近い方２８−から順に大きい構
成として、ギャップ２９に極力遠ざけて巻線を配置して
いる。２次巻線２Ｂとコア２１の間ｊこはすきま３０が
あり、これは２次巻線２８とコア２１の絶縁距離を設は
耐圧を確保するとともに、ギャップ２９からのもれ磁束
の影響を小さくシ、コア２１と巻線２８の間に空気の流
れをつくって冷却効果を高めるという効果を有する。こ
のすきま３０のために２次巻線２８の発熱は大巾に低減
される。３１は３次巻線でありマグネトロンのヒータに
電力を供給するものであり、シリコン等の被膜線で構成
される。Since high frequency leakage magnetic flux is generated from the gap 29,
The winding generates heat due to the induction heating. For this reason, the number of turns in the divided portion 28a near the gap 29 is reduced to reduce copper loss and reduce heat generation as a whole. At the same time, the inner diameters of the dividing grooves are made larger in order from the side 28- which is closer to the gap, and the windings are arranged as far away from the gap 29 as possible. There is a gap 30 between the secondary winding 2B and the core 21. This is done by setting an insulating distance between the secondary winding 28 and the core 21 to ensure withstand voltage and to reduce the influence of leakage magnetic flux from the gap 29. It has the effect of increasing the cooling effect by creating a flow of air between the core 21 and the winding 28 while being small. Due to this gap 30, the heat generation of the secondary winding 28 is greatly reduced. A tertiary winding 31 supplies power to the heater of the magnetron, and is made of a wire coated with silicon or the like.

前述のように構成したトランスを使用したマグネトロン
用電力供給装置ではトランスの巻線発熱が少なく信頼性
が高いうえに効率のよい電源を提供できる。A magnetron power supply device using a transformer configured as described above generates less heat from the windings of the transformer, is highly reliable, and can provide an efficient power source.

第３図に本発明のマグネトロン用電力供給装置の回路図
を示す。第１図、第２図、第４図と同じ構成要素は同符
号を附し、説明を省略する。FIG. 3 shows a circuit diagram of the magnetron power supply device of the present invention. Components that are the same as those in FIGS. 1, 2, and 4 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

３２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、インダクタンス３とコンデンサ４のフィル
タを出力側に設けた構成をしている。１次巻線２５はイ
ンバータ回路３３の出力に接続され、高圧トランス６の
２次巻線２Ｂに高圧を発生させる。２次巻線の出力は高
圧コンデンサ１３と高圧コンデンサ１４により倍電圧整
流されマグネトロン１５を駆動する電源となる。Reference numeral 32 denotes a unidirectional power supply, which has a configuration in which a commercial power supply 1 is rectified by a diode bridge 2, and a filter of an inductance 3 and a capacitor 4 is provided on the output side. The primary winding 25 is connected to the output of the inverter circuit 33 and causes the secondary winding 2B of the high voltage transformer 6 to generate high voltage. The output of the secondary winding is voltage doubled and rectified by a high voltage capacitor 13 and a high voltage capacitor 14, and becomes a power source for driving a magnetron 15.

発明の効果 以上のように本発明のマグネトロン用ｎカ供給装置によ
れば、次の効果が得られる。Effects of the Invention As described above, the magnetron supply device of the present invention provides the following effects.

（１）　　高圧トランスの２次巻線を分割巻きとし、コ
アとの間にすきまを設けているので、２次巻線の浮遊容
量が小さく、すきまによって冷却効果が高まるので巻線
の発熱量が小さく効率がよく、信頼性の高い装置が実現
できる。(1) The secondary winding of the high-voltage transformer is split into separate windings with a gap between it and the core, so the stray capacitance of the secondary winding is small, and the gap increases the cooling effect, reducing the amount of heat generated by the winding. A small, efficient, and highly reliable device can be realized.

（２）２次巻線とコアの間にすきまがあるため耐圧が高
くなり装置の信頼性と安全性が高くなる。(2) Since there is a gap between the secondary winding and the core, the withstand voltage is high and the reliability and safety of the device is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図は同トランスの断面図、第３図
は本発明の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図は同装置の各部波形図である。 ６・・・・・・高圧トランス、７・・・・・・スイッチ
ング素子、９・・・・・・駆動回路、１５・・・・・・
マグネトロン、２５・・・・・・１次巻線、２Ｂ・・・
・・・２次巻線、３０・・・・・・すきま、３２・・・
・・・単方向電源、３３・・・・・・イシバータ回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｚ、
Ｓ　　−ｍ−ノ　次、１）；、ｊ■壬−一２２−２欠求
嶽 ３０−’７きコ 第１図 ２．５−１次息簾 ２Ｂ−２次巻減 ３０−−−−ｆきコ 第２図FIG. 1 is a perspective view of a high-voltage transformer of a power supply device for a magnetron according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the transformer, FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply device for a magnetron according to the present invention, and FIG.
The figure is a circuit diagram of a conventional power supply device for a magnetron, and FIG. 5 is a waveform diagram of each part of the device. 6... High voltage transformer, 7... Switching element, 9... Drive circuit, 15...
Magnetron, 25...Primary winding, 2B...
...Secondary winding, 30...Gap, 32...
... Unidirectional power supply, 33... Isciverter circuit. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Z,
S -m-ノ Next 1); Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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次巻線と、前記マ
グネトロンへ高圧高周波電力を供給する２次巻線を備え
、前記２次巻線は分割巻とし、巻線とトランスのコアの
間にすきまを設けたマグネトロン用電力供給装置。a unidirectional power source, at least one switching element that converts the output of the unidirectional power source into a high frequency wave, an inverter circuit having a drive circuit for the switching element, a magnetron that generates a high frequency wave for heating food, etc.; A high voltage transformer is provided that boosts the output of the inverter circuit and supplies power to the magnetron, and the high voltage transformer has a primary winding connected to the inverter circuit and a secondary winding that supplies high voltage high frequency power to the magnetron. A power supply device for a magnetron, comprising: the secondary winding having a divided winding, and a gap provided between the winding and the core of the transformer.