(57)【要約】【課題】直列共振回路や２周波合成回路を形成するときに簡易なレイアウトを容易に実現できる変成器を提供する。【解決手段】変成器３０は、コイル状に巻かれた１次側コイル３２と、１次側コイル３２の外周面を取り囲む帯状の２次側コイル４０とを備えている。２次側コイル４０は、１次側コイル３２の外周面を取り囲む帯状のものであって２分割されており、この２つに分割されたものは互いに電気的に非接続となっている。２次側コイル４０は、１次側コイル３２の外周面のうち半周部分を取り囲む第１部分２次側コイル５０と、１次側コイル３２の外周面のうち第１部分２次側コイル５０が取り囲む半周部分とは反対側の半周部分を取り囲む第２部分２次側コイル６０とからなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
前記２次側コイルは、２分割されたものであることを特徴とする変成器。
【請求項２】
コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
前記２次側コイルは、
電気的に互いに非接続となるように２つに分割されたものであることを特徴とする変成器。
【請求項３】
コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
前記２次側コイルは、
電気的に互いに接続された第１及び第２出力端子と、
これら第１及び第２出力端子とは電気的に非接続であって、電気的に互いに接続された第３及び第４出力端子とを備えたものであることを特徴とする変成器。
【請求項４】
コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
前記２次側コイルは、
前記１次側コイルの外周面のうち半周部分を取り囲むと共に、その周方向の両端にそれぞれ出力端子が形成された第１部分２次側コイルと、
前記１次側コイルの外周面のうち、前記第１部分２次側コイルが取り囲む半周部分とは反対側の半周部分を取り囲むと共に、その周方向の両端にそれぞれ出力端子が形成された第２部分２次側コイルとからなるものであることを特徴とする変成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力の電圧を適宜の電圧に変換する変成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製の部品や部材を誘導加熱する熱処理が広く用いられている。この誘導加熱を利用する熱処理では高周波誘導加熱装置が使用されており、この装置には、高周波電源、高周波電源から供給された高周波電力の電圧を適宜の電圧に変成する変成器、及び変成器で変成された電圧をもつ高周波電力が供給される誘導加熱コイルなどが備えられている。
【０００３】
上記した変成器の一形式として、コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器が知られている。図４から図６までを参照して従来の空芯型の変成器を説明する。
【０００４】
図４は、従来の空芯型の変成器の一例を示す斜視図である。図５は、図４の変成器を用いて形成した直列共振回路を示す模式図である。図６は、図４の変成器を用いて形成した２周波合成回路を示す模式図である。
【０００５】
変成器１０は、コイル状に巻かれた１次側コイル１２と、１次側コイル１２の外周面を取り囲む帯状の２次側コイル１４とを備えている。１次側コイル１２の端子１２ａ，１２ｂが高周波電源１６に接続されている。また、２次側コイル１４の端子１４ａ，１４ｂには、例えば誘導加熱コイル１８が接続されている。
【０００６】
図５に示すように、変成器１０を用いて直列共振回路を形成する場合、２次側コイル１４の端子１４ａ，１４ｂに誘導加熱コイル１８とコンデンサ２０を直列に接続する。この場合、誘導加熱コイル１８の近傍には、通常、冷却液を噴射する冷却ジャケット（図示せず）が配置されるので、コンデンサ２０に冷却液が噴射されないように配置する必要がある。このため、誘導加熱コイル１８やコンデンサ２０の配置（レイアウト）が複雑になる。
【０００７】
また、図６に示すように、変成器１０を用いて２周波合成回路を形成する場合、２次側コイル１４の端子１４ａ，１４ｂに誘導加熱コイル１８と低周波電源２２を接続する。従って、この場合も直列共振回路と同様に、誘導加熱コイル１８や低周波電源２２の配置が複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、直列共振回路や２周波合成回路を形成するときに簡易なレイアウトを容易に実現できる変成器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の第１の変成器は、コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
前記２次側コイルは、２分割されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の第２の変成器は、コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
（２）前記２次側コイルは、電気的に互いに非接続となるように２つに分割されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第３の変成器は、コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
（３）前記２次側コイルは、
（３−１）電気的に互いに接続された第１及び第２出力端子と、
（３―２）これら第１及び第２出力端子とは電気的に非接続であって、電気的に互いに接続された第３及び第４出力端子とを備えたものであることを特徴とするものである。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第４の変成器は、コイル状に巻かれた１次側コイルと、この１次側コイルの外周面を取り囲む帯状の２次側コイルとを備えた空芯型の変成器において、
（４）前記２次側コイルは、
（４―１）前記１次側コイルの外周面のうち半周部分を取り囲むと共に、その周方向の両端にそれぞれ出力端子が形成された第１部分２次側コイルと、
（４―２）前記１次側コイルの外周面のうち、前記第１部分２次側コイルが取り囲む半周部分とは反対側の半周部分を取り囲むと共に、その周方向の両端にそれぞれ出力端子が形成された第２部分２次側コイルとからなるものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の変成器では、２次側コイルが２分割されているので、２次側コイルには４つの出力端子を形成できることとなる。４つの出力端子としては、互いに電気的に接続され２つの出力端子（第１及び第２出力端子とする）と、これら２つの出力端子とは電気的に非接続であって電気的に互いに接続された２つの出力端子（第３及び第４出力端子とする）とを形成できる。このような４つの出力端子を形成した場合、例えば第１出力端子と第３出力端子に誘導加熱コイルを接続すると共に、第２出力端子と第４出力端子にコンデンサを接続したときは、直列共振回路が形成される。この直列共振回路では、第１出力端子及び第３出力端子双方の位置を第２出力端子及び第４出力端子双方の位置から遠くに離せるので、コンデンサを誘導加熱コイルから遠くに離せる。このため、誘導加熱コイルの近傍に配置された冷却ジャケットから噴射された冷却液がコンデンサに接触することを防止できる。また、コンデンサと誘導加熱コイルは、互いに異なる２つの出力端子に接続されるので、これらのレイアウトを適宜に選択でき、簡易なレイアウトを実現できる。また、上記した第１出力端子と第３出力端子に誘導加熱コイルを接続すると共に、第２出力端子と第４出力端子に低周波電源を接続したときは、２周波用回路が形成される。このようにして形成された２周波用回路は、レイアウトを適宜に選択できるので、簡易なレイアウトを容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
誘導加熱装置に用いる変成器に実現した。
【実施例１】
【００１５】
図１から図３までを参照して実施例を説明する。
【００１６】
図１を参照して、本発明の変成器の一例を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の変成器の一例を示す斜視図である。
【００１８】
変成器３０は、コイル状（螺旋状）に巻かれた１次側コイル３２と、１次側コイル３２の外周面を取り囲む帯状の２次側コイル４０とを備えている。１次側コイル３２の端子３２ａ，３２ｂは高周波電源１６に接続されている。１次側コイル３２及び２次側コイル４０の材質は、導電性及び経済性の面から銅（例えばＪＩＳ  Ｃ１１００）である。また、例えば、１次側コイル３２の外径は１２．７ｍｍであり、２次側コイル４０の板厚（厚さ）は３ｍｍである。ここでは、１次側コイル３２としてコイル状のものを示したが、外径が１２．７ｍｍで板厚（厚さ）１．５ｍｍの銅パイプを使用してもよい。
【００１９】
また、１次側コイル３２と２次側コイル４０の高さは同一であり、これらのギャップ（隙間）は約５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内である。すなわち、１次側コイル３２の外周面から２次側コイル４０の内周面までの距離は、約５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内の距離である。
【００２０】
２次側コイル４０は、１次側コイル３２の外周面を取り囲む帯状のものであって２分割されており、この２つに分割されたものは互いに電気的に非接続となっている。２次側コイル４０は、１次側コイル３２の外周面のうち半周部分を取り囲む第１部分２次側コイル５０と、１次側コイル３２の外周面のうち第１部分２次側コイル５０が取り囲む半周部分とは反対側の半周部分を取り囲む第２部分２次側コイル６０とからなる。２次側コイル４０を２等分して第１部分２次側コイル５０と第２部分２次側コイル６０を形成したものであり、これらは同じ形状であって１次側コイル３２を挟んで対称に配置されている。
【００２１】
第１部分２次側コイル５０の周方向の両端にはそれぞれ出力端子５０ａ，５０ｂが形成されている。同様に、第２部分２次側コイル６０の周方向の両端にはそれぞれ出力端子６０ａ，６０ｂが形成されている。出力端子５０ａは、本発明にいう第１出力端子であり、出力端子５０ｂは、本発明にいう第２出力端子である。また、出力端子６０ａは、本発明にいう第３出力端子であり、出力端子６０ｂは、本発明にいう第４出力端子である。従って、出力端子５０ａ，５０ｂは電気的に互いに接続されており、出力端子６０ａ，６０ｂは電気的に互いに接続されているが、出力端子５０ａ，５０ｂと出力端子６０ａ，６０ｂとは電気的に非接続である。
【００２２】
なお、上記の例では２次側コイル４０を２等分したが、３等分や４等分以上の多等分にしてもよい。２次側コイル４０を２等分した例を示した理由は、後述するようにコンデンサ７０が１つであり、また、電源２２が一台だからである。２次側コイル４０を３等分や４等分以上の多等分にした場合、その構造が複雑になり、これらの固定も難しくなるおそれがある。
【００２３】
図２を参照して、変成器３０を用いて形成した２周波合成回路について説明する。
【００２４】
図２は、図１の変成器を用いて形成した２周波合成回路を示す模式図である。
【００２５】
上記した出力端子５０ａと出力端子６０ａに誘導加熱コイル１８を接続すると共に、出力端子５０ｂと出力端子６０ｂに低周波電源２２を接続したときは、２周波用回路が形成される。このようにして形成された２周波用回路では、誘導加熱コイル１８に接続されている出力端子５０ａ，６０ａとは異なる出力端子５０ｂ，６０ｂから誘導加熱コイル１８に低周波電力を供給できる。従って、図６に示すように２つの出力端子１４ａ，１４ｂに誘導加熱コイル１８及び低周波電源２２を接続した従来の２周波用回路に比べて、誘導加熱コイル１８や低周波電源２２の配置（レイアウト）を適宜に選択できる。この結果、簡易なレイアウトを容易に実現でき、浮遊インダクタンスを減少できる。
【００２６】
図３を参照して、変成器３０を用いて形成した直列共振回路について説明する。
【００２７】
図３は、図１の変成器を用いて形成した直列共振回路を示す模式図である。
【００２８】
出力端子５０ａと出力端子６０ａに誘導加熱コイル１８を接続すると共に、出力端子５０ｂと出力端子６０ｂにコンデンサ７０を接続したときは、直列共振回路が形成される。この直列共振回路では、出力端子５０ａ及び出力端子６０ａ双方の位置が出力端子５０ｂ及び出力端子６０ｂ双方の位置から離れているので、コンデンサ７０を誘導加熱コイル１８から離せる。このため、誘導加熱コイル１８の近傍に配置された冷却ジャケット（図示せず）から噴射された冷却液がコンデンサ７０に接触することを防止できる。また、コンデンサ７０と誘導加熱コイル１８は、互いに異なる２つの出力端子に接続されるので、これらのレイアウトを適宜に選択できる。この結果、簡易なレイアウトを容易に実現でき、浮遊インダクタンスを減少できる。この浮遊インダクタンスの減少について従来例と比較して説明する。
【００２９】
従来の変成器１０（図４、図５参照）を使って、直列共振回路を形成する場合（図５参照）、コンデンサ２０は回路的に２次側コイル１４の端子１４ａとコイル１８の間に直列に接続されなければならない。この場合、コンデンサ２０を設置するために、コンデンサ２０の物理的な大きさに合わせて、２次側コイル１４の端子１４ａからコイル１８までのスペースをある程度あけておく必要がある。従って、２次側コイル１４の端子１４ａからコイル１８の端子までのブスバー（接続線）が回路的に長くなり、このブスバーの浮遊インダクタンスが大きくなる。また、コンデンサ２０とは反対の側のブスバー（２次側コイル１４の端子１４ｂからコイル１８までを接続するブスバー）も、コンデンサ２０の大きさやサイズに合わせて長くする必要があり、浮遊インダクタンスの増加につながる。さらに、コンデンサ２０に冷却液がかからないように、保護カバーを取り付けたりコンデンサ２０からコイル１８までの距離を長くしたりすることは構造が複雑になるので、浮遊インダクタンスの増加につながる。さらにまた、一般的に、２次側コイル１４の端子の幅は、コイル１８の幅に合わせることが多いが、この場合、コンデンサ２０の数が少なくて、そのサイズが大きくないときは、コンデンサ２０を取り付けるためのブスバーの幅は、コンデンサ２０の幅程度で足りる。しかし、コンデンサ２０の数が多く、そのサイズも大きいときは、コンデンサ２０の幅がブスバーの幅よりも大きくなり、このため、コンデンサ２０とブスバーの幅が不一致となって接続浮遊インダクタンスの増加につながる。
【００３０】
これに対し、図３に示す実施例の直列共振回路では、上記の反対の側のブスバー（２次側コイル１４の端子１４ｂからコイル１８までを接続するブスバー）は不要であるので、その分、浮遊インダクタンスを減少できる。また、図３に示す実施例の直列共振回路では、出力端子５０ｂ，６０ｂの幅は２次側コイル４０の高さ（幅）に相当するサイズのコンデンサ７０を取り付けられる。従って、ブスバーの幅が広くなるので、その分、浮遊インダクタンスも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の変成器の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の変成器を用いて形成した２周波合成回路を示す模式図である。
【図３】図１の変成器を用いて形成した直列共振回路を示す模式図である。
【図４】従来の空芯型の変成器の一例を示す斜視図である。
【図５】図４の変成器を用いて形成した直列共振回路を示す模式図である。
【図６】図４の変成器を用いて形成した２周波合成回路を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
３０  変成器
３２  １次側コイル
４０  ２次側コイル
５０  第１部分２次側コイル
６０  第２部分２次側コイル
５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ  出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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