JPH01321608A - 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、変圧器に関し、特に商用電源を直流電源に変
換し、さらにその直流電源から高周波電源を作り、その
高周波電源にてマグネトロンを駆動させる高周波加熱装
置のマグネトロン駆動用変圧器（昇圧トランス）に利用
できるものである。

〈従来技術〉 従来の高周波加熱装置に使用される共振型インバータに
おける変圧器（昇圧トランス）には、第７図で示す如く
、二次コイル巻線１に高電圧が発生する関係で、コア２
に外嵌される絶縁性巻枠３に複数のりブ４ａ〜４ｄを形
成し、これにより二次コイル巻線１を数個のブロックに
わけて（第７図では三個のブロック）、各ブロック５ａ
〜５ｃ内での発生電圧を抑え昇圧トランスの信頼性を向
上させている。なお、二次コイル巻線１を各ブロック５
ａ〜５ｃに均等に巻くと、ブロック内の電圧＝二次コイ
ル巻線に発生する電圧／ブロック数となる。

図中６は、−次フイル巻線である。

〈　発明が解決しようとする問題点　〉しかし、第７図
のような従来の変圧器（昇圧トランス）の場合、例えば
二次コイル巻線１の第一ブロック５ａと第二ブロツク５
ｂのわたり部分では、第８．９図に示す様に、第一ブロ
ック５ａ内で巻き上げられた二次コイル巻線１が巻枠３
のリブ４ｂに形成されたスリット７全通して次の第二ブ
ロツり５ａの最下層に巻かれている。このため、ブロッ
クＳａ、Ｓｂ間のわたり部分７の巻線１ａは、両ブロッ
ク５　ａ、　Ｓ　ｂ内の１層−Ｎ層までの巻＃１Ｉｉｂ
、ｌｃと空気を介して接することになる。なお、各ブロ
ック内の巻線は一層づつの巻線（同一層の隣合う巻線お
よびＮ層１層（Ｎ層１．２．３・・・・））としか接し
ておらず、一つのブロックに発生する電圧の１／Ｎの電
圧しか巻線間に発生していない。

したがって、わたり部分７では、その巻線１ａに一つの
ブロックに発生する電圧が空気を介してかかっているこ
とになる。そのため、コロナ放電等により巻線の絶縁被
膜を破壊されるという問題があった。

また、隣合う第一ブロック５ａと第二ブロツク５ｂとの
最上層（Ｎ層）間のスリット７部では、空気を介して接
することとなり、両ブロック開に発生している電圧がか
かっているため、リブ４ｂの厚さを薄くすると巻線１の
絶縁被膜が破壊される。

そのため、リブ厚が厚くなって巻枠形状を小型化できな
かった。

本発明は、上記問題点に鑑み、二次コイル巻線に発生す
る電圧によるコイル巻線の絶縁破壊の発生をなくすこと
ができ、さらに発生電圧や巻枠製作」二の制約を解消し
、コンパクトな変圧器を提供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　〉 本発明による問題点解決手段は、第１図の如く、コア３
０と、該コア３０に外嵌される円筒状の絶縁性巻枠３１
と、該巻枠３１に巻かれる同−次元側の一次、二次コイ
ル巻線３２．３３とを備え、前記巻枠３１の外周面に複
数個のリブ３４〜３８が形成され、該隣合うリブ３４と
３５．３５と３６．３６と３７および３７と３８に挟ま
れて巻線３３が多層巻きされた第一ブロック４０と、巻
線３３が多層巻きされた第二ブロツク４１と、前記第一
ブロック４０から第二ブロツク４１に前記巻線３３を渡
すためのバリアブロック４２とが形成さ、該バリアブロ
ック４２の第一ブロック４０側リブ３５の巻線人口４３
と第二ブロツク４１側リブ３６の巻線出口４４とが位相
差を有して形成されたものである。

〈作用〉 上記問題点解決手段において、二次コイルは、巻線３３
を第一ブロック４０内で多層巻きし、その最上層がバリ
アブロック４２の入口４３からバリアブロック４２に挿
入する。そして、巻線３３をバリアブロック４２内で巻
枠３１に沿って巻き、バリアブロック４２の出口４４か
ら第二ブロツク４１の最下層に巻かれるよう渡す。次に
、第二ブロツク４１内で多層巻きにして完成する。

この二次コイル巻線３３に電流を流すと、バリアブロッ
ク４２の入口４３と出口４４とは位相差があるので、従
来の変圧器のようにブロック４０゜４１の最上層同士が
空気を介して接することがなくなる。そして、入口４３
において第一ブロック４０の巻線と第二ブロツク４１の
巻線との間に必ずリブ３６が存在し、また出口４４にお
いては第二ブロツク４１の巻線と第一ブロック４０の巻
線との間に必ずリブ３５が存在する。したがって、ブロ
ック間のわたり部分の巻線の絶縁破壊が防止でき、信頼
性の高い変圧器を作ることができる。

さらに、リブにスリットを設ける従来の変圧器では、空
気が絶縁物のためブロック間に発生する電圧によりブロ
ック間の距離が制約されるが、本発明の変圧器では、リ
ブ３５，３６間に空気層を有するバリアブロック４２を
ブロック４０．４１間に設け、その出入口４３．４４に
位相差があるため、ブロック間の距離もブロック４０．
４１間に発生する電圧に関係なく、巻枠３１を成形で作
る場合において、バリアブロック４２の寸法を小さく、
すなわちリブ３　Ｓ、３６との間を狭くしようとすると
き、金型強度等の関係でバリアブロック４２内のコイル
巻線部の寸法が制約されるのみでバリアブロック４２の
寸法を小さくでき、全体としてコンパクトな変圧器を製
作することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面により説明する。第
１図は本発明第一実施例の変圧器の断面図、第２図（、
）は同じく第１図のＡ　−Ａ断面図、第２図（ｂ）は同
じく第１図のＢ−Ｂ断面図、第３図は本発明の変圧器が
使用される高周波加熱装置の電気回路図である。

一般に、高周波電源にてマグネトロンを駆動させる高周
波加熱装置は、第３図の如く、商用電源１０を整流ブリ
ッジ１１で整流し、チョークコイル１２および平滑コン
デンサ１３で平滑して直流電源を形成している。該直流
電源にマグネトロン駆動用変圧器（昇圧トランス）１４
を接続し、該変圧器１４に直列または並列（第３図では
直列）に共振コンデンサ１５を接続して共振回路を形成
し、該共振回路にダイオード１６およびスイッチング素
子１７を接続することにより、インバータ回路を構成し
ている。

そして、該インバータ回路を構成するマグネトロン駆動
用変圧器１４の二次側回路には、マグネトロン１８を駆
動させるための高圧グイオー１′１９および高圧コンデ
ンサー２０が接続され、制御回路２１によって最適に制
御される。

すなわち、該制御回路２１は、入力電圧、マグネトロン
駆動用変圧器１４の電流およびマグネトロン電流等を検
出し、その結果に基づいて制御信号を駆動回路２２に出
力して、インバータ回路のスイッチング素子１７を０Ｎ
１０ＦＦＬ最適に制御している。なお、図中２３は、マ
グネトロン内部でフィラメント端子に接続されているフ
ィルター用コンデンサに高周波電流が流れるのを防止す
るためのダイオードである。

前記インバータ回路の動作により、昇圧トランス１４の
二次側に電力が供給されてマグネトロン１８が発振し高
周波加熱出力が得られるのであるが、マグネトロン１８
の高周波加熱出力は、インバータ回路のスイッチング素
子１７のＯＮ信号の時間により制御（ＯＦＦ信号の時間
は約一定に制御）され、ＯＮ信号が長いほど高周波加熱
出力も大きい。

そして、本発明に係る変圧器１４は、第１図の如く、コ
ア３０と、該コア３０に外嵌される円筒状の絶縁性巻枠
３１と、該巻枠３１に巻かれる同一次元側の一次、二次
コイル巻線３２．３３とを備え、前記巻枠３１の外周面
に複数個のり１３４〜３８が形成され、該隣合うリブ３
４と３５，３５と３６．３６と３７および３７と３８に
挟まれて巻線３３が多層巻きされた第一ブロック４０と
、巻線３３が多層巻きされた第二ブロツク４１と、前記
第一ブロック４０から第二ブロツク４１に前記巻線３３
を渡すためのバリアブロック４２とが形成され、該バリ
アブロック４２の第一ブロック４０側リブ３５の巻線人
口４３と第二ブロツク４１側リブ３６の巻線出口４４と
が位相差を有して形成されたものである。

前記コア３０は、コア材料として高周波特性の良いフェ
ライトを成形金型で圧粉体にプレスし、焼結炉で焼結し
形成されている。このフェライトは、普通はＭＸ　Ｏ・
Ｆ　ｅ２０３の型の２価金属の塩であり、ＭＴＬはＭｎ
、　Ｆ　ｅｆ　Ｃｏｔ　Ｎ　ｉ、Ｃｕｓ　Ｚ　ｎｆ　Ｍ
ｇｔ　Ｃｄ等である。

前記巻枠３１は、その中央部より下側に前記−次フイル
巻＃ｉ３２が巻かれ、上側に前記二次コイル巻＃１３３
が巻かれている。

該巻線３２．３３は、巻線相互間、巻線３２，３３とコ
ア３０とを絶縁するための成層絶縁物（例えばエナメル
等）が焼付けされた丸線が使用されている。

そして、前記リブ３４，３５開に前記第一ブロック４０
が設けられ、リブ３６，３７問に前記第二ブロツク４１
が設けられている。さらに、リブ３５．３６間に前記バ
リアブロック４２が設けられている。

該バリアブロック４２を構成するリブ３５，３６間の距
離は、第一、第二ブロツク４０．４１におけるリブ開の
距離に比して極少とされる。そして、第一ブロック４０
側のリブ３５には、第２図（、）の如く、前記巻線３３
を前記第一ブロック４０からバリアブロック４２に渡す
ための入口４３として短冊形のスリットが形成されてい
る。また、バリアブロック４２の第二ブロツク４１側の
り１３６には、第２図（ｂ）の如く、前記巻線３３をバ
リアブロック４２から前記第二ブロツク４１に渡すため
の出口４４として短冊形のスリットが形成されている。

該出口４４は、両ブロック４０．４１の巻線３３が空気
を介しても最も離間する位置、すなわち前記入口４３に
対して１８０度回転した位置に配されている。さらに、
前記出入口４３゜４４が巻枠３１の部分まで切欠かれて
いる。

上記の如く構成される本発明の変圧器１４の二次コイル
は、巻線３３を第一ブロック４０のリブ３４側からリブ
３５側へ多層巻きし、その最上層を入口４３からバリア
ブロック４２に挿入する。

そして、巻線３３をバリアブロック４２内で巻枠３】に
沿ってＣ方向（第２図（ａ）（ｂ）に示す）に１８０度
巻き、出口４４から第二ブロツク４１の最下層に巻かれ
るよう渡す。次に、第二ブロツク４１内で巻線３３をリ
ブ３６側からリブ３７側へ巻き、これを多層巻きにして
完成する。

以上のように構成し、電流を流すと、バリアブロック４
２の人口４３と出口４４とは１８０度離れているので、
第８図のようにブロック４０，４１の最上層同士が空気
を介して接することがなくなる。そして、入口４３にお
いて第一ブロック４０の巻線と第二ブロツク４１の巻線
との間に必ずリブ３６が存在し、また出口４４において
は第二ブロツク４１の巻線と第一ブロック４０の巻線と
の間に必ずリブ３５が存在している。したがって、ブロ
ック間のわたり部分の巻線の絶縁破壊が防止できるため
、信頼性の高い変圧器を作ることができる。

さらに、リブにスリットを設ける従来の変圧器では、空
気が絶縁物のためブロック間に発生する電圧によりブロ
ック間の距離が制約されるが、本発明では、リブ３　Ｓ
、３６問に空気層を有するバリアブロック４２をブロッ
ク４０．４１間に設け、その出入口４３．４４に位相差
があるため、ブロック４０．４１間の距離もブロック４
０．４１間に発生する電圧に関係なく、リブの製作上の
制約のみでバリアブロック４２の寸法を小さくでき、全
体としてコンパクトな変圧器を製作することができる。

なお、製作上の制約とは、巻枠３１を成形で作る場合に
おいて、バリアブロック４２の寸法を小さく、すなわち
リブ３５，３６との開を狭くしようとするとき、金型強
度等の関係でバリアブロック４２内のフィル巻線部３１
ａの寸法が制約されることである。

次に、上記第一実施例におけるリブの製作上の制約を考
慮した第二実施例について図面により説明する。第４図
（ａ）は本発明第二実施例の変圧器の第一ブロックの断
面図、第４図（ｂ）は同じくバリアブロックの断面図で
ある。

図示の如く、第二実施例の変圧器は、バリアブロック４
２の巻枠３１の断面形状を楕円形状にしたものであり、
その池の構成および作用は第一実施例と同様である。

上記構成において、バリアブロック４２の巻枠３１の断
面形状を楕円形状とすると、バリアブロック４２のコイ
ル巻線部３１ａのり１３６に対する深さを部分的に浅く
することができ、金型構造上強度をもたせることができ
る。そのため、バリアブロック４２のコイル巻線部３１
ａの寸法を短くでき、バリアブロック４２の寸法を小さ
くでき、全体としてコンパクトな変圧器を製作すること
ができる。

次に、本発明の第三実施例について図面により説明する
。第５図（ａ）は本発明第三実施例の変圧器の第一ブロ
ックの断面図、第５図（ｂ）は同じくバリアブロックの
断面図である。

図示の如く、第三実施例の変圧器は、バリアブロック４
２の人口４３の下端口壁を二次コイル巻線３３の最上層
と同じ位置としたものである。その他の構成は第二実施
例と同様である。

上記構成おいて、巻線３３を第一ブロック４０から第二
ブロツク４１に渡すとき、バリアブロック４２内では、
巻線３３がコイル巻線部３１ａに沿って１８０度巻かれ
、出口４４から次の第二ブロツク４１の最下層に巻かれ
る。このとぎ、バリアブロック４２の入口４３の下端口
壁を二次コイル巻線３３の最上層と同じ位置とすると、
入口４３でのわたり部分の巻線は、１層〜（Ｎ−１）層
までの巻線とは直接または空気を介して直線的に接する
ことがな仁　リブ３５が介在することとなり、コロナ放
電等に対して有効であり、二次コイル巻線の絶縁被膜破
壊を防止することができる。

次に、本発明の第四実施例について図面により説明する
。第６図（ａ）は本発明第四実施例の変圧器の第一ブロ
ックの断面図、第６図（ｂ）は同じくバリアブロックの
断面図である。

図示の如く、本例では、バリアブロック４２の入口４３
の池に、バリアブロック４２のコイル巻線部３１ａも二
次コイル巻線３３の最上層と同じ位置とし、さらに出口
４４の下端口壁を次の第二ブロツク４１の最下層と同じ
位置となるように、バリアブロック４２の巻枠３１の断
面形状を半円、半楕円形状にしたものである。その他の
構成は第三実施例と同様である。

上記構成において、バリアブロック４２の巻枠３１の断
面形状を半円または半楕円形状とすると、バリアブロッ
ク４２のコイル巻線部３１ａの深さを楕円形状に比べ浅
い部分を多く作ることができるので、より強度のある金
型な作ることができ、バリアブロック４２のコイル巻線
部分３１ａの寸法もさらに短くすることが可能である。

池の作用は第三実施例と同様である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施例において、バリアブロック４２の入
口４３と出口４４の位置関係は、１８０度離れた位置に
設けられているが、ブロック４０゜４１間のわたり部分
の巻線３３に発生する電圧が低減できる位置であれば良
い。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、第一ブ
ロックから第二ブロツクに巻線を渡すためのバリアブロ
ックが隣合うリブに挟まれて形成され、バリアブロック
の入口と出口とは位相差を有して形成されているので、
入口において第一ブロックの巻線と第二ブロツクの巻線
との間に必ずリブが存在し、また出口においては第二ブ
ロツクの巻線と第一ブロックの巻線との開に必ずリブが
存在し、また従来の変圧器のようにブロックの最上層同
士が空気を介して接することがなく、ブロック間のわた
り部分の巻線の絶縁破壊が防止でき、信頼性の高い変圧
器を作ることができるといった優れた効果がある。

さらに、リブにスリットを設ける従来の変圧器では、空
気が絶縁物のためブロック間に発生する電圧によりブロ
ック間の距離が制約されるが、本発明の変圧器では、リ
ブ間に空気層を有するバリアブロックをブロック間に設
け、その出入口に位相差があるため、ブロック間の距離
もブロック間に発生する電圧に関係なく、巻枠を成形す
る場合において、バリアブロックの寸法を小さくでき、
全体としてコンパクトな変圧器を製作することができる
といった優れた効果がある。

また、第二、第三実施例では、バリアブロックの巻枠の
断面形状を半円、楕円形状とすると、バリアブロックの
コイル巻線部のリブに対する深さを部分的に浅くするこ
とができ、リブの金型構造上強度をもたせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例の変圧器の断面図、第２図（
ａ）は同じく第一図の要部拡大Ａ−Ａ断面図、第２図（
ｂ）は同じく第一図の要部拡大Ｂ−Ｂ断面図、第３図は
変圧器が使用される高周波加熱装置の電気回路図、第４
図（、）は本発明第二実施例の変圧器の第一ブロックの
断面図、第４図（ｂ）は同じくバリアブロックの断面図
、第５図（ａ）は本発明第三実施例の変圧器の第一ブロ
ックの断面図、第５図（ｂ）は同じ（バリアブロックの
断面図、第６図（、）は本発明第四実施例の変圧器の第
一ブロックの断面図、第６図（ｂ）は同じくバリアブロ
ックの断面図、第７図は従来の変圧器の断面図、第８図
は同じくその要部拡大断面図、第９図は第８図のＤ−Ｄ
断面図である。 ３０：コア、３１：絶縁性巻枠、３２．３３：巻線、３
４〜３８：リブ、４０：第一ブロック、４１：第二ブロ
ツク、４２：バリアブロック、４３：入口、４４：出口
。 出　願　人　　シャープ株式会社 代　理　人　　　中　　村　　恒　　久第２１　　　　
　　　第２図 第３図 第１図 ４４：山口 第６図　　　　　　第６図 （ｂ）　　　　　　　　　　　　　（ａ）第７５ 第４図　　　　　　　第４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コアと、該コアに外嵌される円筒状の絶縁性巻枠とを備
   え、前記巻枠に複数個のリブが形成され、該隣合うリブ
   に挟まれて巻線が多層巻きされた第一ブロックと、巻線
   が多層巻きされた第二ブロツクと、前記第一ブロックか
   ら第二ブロツクに前記巻線を渡すためのバリアブロック
   とが形成され、該バリアブロックの第一ブロック側リブ
   の巻線入口と第二ブロツク側リブの巻線出口とが位相差
   を有して形成されたことを特徴とする変圧器。