(57)【要約】【課題】フェライトコアを小型、軽量化でき、かつ、１次巻線および２次巻線の巻数を低減して、全体を小型、軽量化できてコストダウンができる高周波加熱装置用昇圧変圧器を提供すること。【解決手段】ボビン形状の絶縁部材２５２の中心孔に、フェライトコア２４２，５４２の端部２４２ｃ，５４２ｃを配置し、この端部２４２ｃ，５４２ｃの先端を導電性接着剤７１によって互いに連結している。上記中心孔内に位置するフェライトコア２４２，５４２の中央部６２には、ギャップがない。１次巻線２０，２次巻線２１の巻線幅Ｗ１，Ｗ２は、１次巻線２０，２次巻線２１の重ね厚みＴ１，Ｔ２よりも小さくて、巻線形状は扁平になっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心孔を有するボビン形状の絶縁部材と、
上記絶縁部材の中心孔内に配置された中央部を有するフェライトコアと、
上記絶縁部材に巻回され、その絶縁部材によって相互に絶縁される共に、巻線幅方向に互いに間隔をおいて対向するように、かつ、相互の結合係数が０．６５〜０．８になるように配された１次巻線および２次巻線と
を備え、
上記１次巻線および上記２次巻線のそれぞれの巻線幅が、上記１次巻線および上記２次巻線のそれぞれの重ね厚みより小さく、
上記２次巻線が、分割されることなく１つのブロックとして形成されており、
上記フェライトコアの中央部は連結されていてギャップが無い
ことを特徴とする高周波加熱装置用昇圧変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波加熱装置用昇圧変圧器において、
上記フェライトコアの中央部のうちの隣接する２つの部分は、導電性接着剤で接続されていることを特徴とする高周波加熱装置用昇圧変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載の高周波加熱装置用昇圧変圧器において、
上記フェライトコアの中央部のうちの隣接する２つの部分は、互いに当接していることを特徴とする高周波加熱装置用昇圧変圧器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の高周波加熱装置用昇圧変圧器において、
上記フェライトコアは、インサート成形によって上記絶縁部材の中に埋め込まれていることを特徴とする高周波加熱装置用昇圧変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波加熱装置用昇圧変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子レンジのような高周波加熱装置においては、商用交流電源を整流した直流電圧をインバータ回路によって高周波電圧に変換し、この高周波電圧を高周波加熱装置用昇圧変圧器で昇圧してマグネトロンに供給するようにしている。
【０００３】
従来、この種の高周波加熱装置用昇圧変圧器としては、特許第３７２６０１０号公報（特許文献１）に記載のものがある。
【０００４】
この従来の高周波加熱装置用昇圧変圧器は、本願発明者等が発明したもので、大量に製造されており、好評を得ているものであり、中心孔を有するボビン形状の絶縁部材と、この絶縁部材の中心孔に挿入された中央部を有するフェライトコアと、上記絶縁部材に巻回され、その絶縁部材によって相互に絶縁される共に、巻線幅方向に互いに間隔をおいて対向するように、かつ、相互の結合係数が０．６５〜０．８になるように配された１次巻線および２次巻線とを備えている。そして、上記１次巻線および上記２次巻線のそれぞれの巻線幅が、上記１次巻線および上記２次巻線のそれぞれの重ね厚みより小さく、上記２次巻線が、分割されることなく１つのブロックとして形成されており、さらに、上記フェライトコアの中央部には、ギャップを設けている。
【０００５】
上記従来の高周波加熱装置用昇圧変圧器は、上述のように、１次巻線および２次巻線のそれぞれの巻線幅が、１次巻線および２次巻線のそれぞれの重ね厚みより小さくて、１次巻線および２次巻線の形状が扁平であって、小型であるため、高周波加熱装置（構造が複雑な上に高電圧線が配線されている）の内部に、容易に取り付けることができる上に、上記フェライトコアの中央部にギャップを設けているため、磁気飽和を防止できて、過電流、スイッチング素子の破壊を防止できるという優れた利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７２６０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の小型な高周波加熱装置用昇圧変圧器であっても、さらなる小型化とコストダウンをしなければならないという課題がある。特に、小型化、コストに大きく影響するコア、１次巻線および２次巻線の小型、軽量化に対する強い要請がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本願発明者は、鋭意、特にコアの小型化、巻線の巻数の低減を検討した。高周波加熱装置では、優れた高周波特性と耐熱性が要求されるため、現在のフェライトコアを他の材料に代えることができない。現在のフェライトコアを珪素鋼板等の鉄系コア材料に代えると、鉄損が大きくなって高周波特性が悪くなり、また、メタルコンポジット材（金属磁性粉末と樹脂を混ぜて成形したもの）に代えると、耐熱性が悪くなるため、フェライトコアのままで、小型化することが必要である。
【０００９】
そこで、本願発明者は、フェライトコアにおいては、フェライトコアの中央部に、磁気飽和を防止するために、当然にギャップを設けることが必須であるという当業者の常識を疑って、万に一つの可能性を考えて、上記従来の高周波加熱装置用昇圧変圧器のフェライトコアの中央部を連結して、ギャップを無くして、試みた。そうすると、当業者の予想に反して、磁気飽和が生じないことを発見した。
【００１０】
その詳細な理由は、定かではないが、次のように、考えられる。図１１の模式図に示すように、巻線５０１，５０２を扁平にすると、巻線５０１，５０２の互いに対向する面積が大きくなって、コア５１１，５１２を通らずに、巻線５０１，５０２間で直接結合する矢印ＤＦで示す磁束が増えると考えられる。その結果、コア５１１，５１２を通る磁束の量が減少して、磁気飽和限界が高くなったと考えられる。なお、５２０は、一般的に考えられている磁路を示し、ＬＦは漏れ磁束を示している。
【００１１】
上記理由によって、本願発明者等による扁平な構成の高周波加熱装置用昇圧変圧器によると、磁気飽和限界が非常に高くなっているため、ギャップが無くても、磁気飽和に至らなかったのであると考えられる。
【００１２】
この発明の高周波加熱装置用昇圧変圧器は、上記発見に基づいてなされたもので、
中心孔を有するボビン形状の絶縁部材と、
上記絶縁部材の中心孔内に配置された中央部を有するフェライトコアと、
上記絶縁部材に巻回され、その絶縁部材によって相互に絶縁される共に、巻線幅方向に互いに間隔をおいて対向するように、かつ、相互の結合係数が０．６５〜０．８になるように配された１次巻線および２次巻線と
を備え、
上記１次巻線および上記２次巻線のそれぞれの巻線幅が、上記１次巻線および上記２次巻線のそれぞれの重ね厚みより小さく、
上記２次巻線が、分割されることなく１つのブロックとして形成されており、
上記フェライトコアの中央部は連結していてギャップが無い
ことを特徴としている。
【００１３】
上記構成の高周波加熱装置用昇圧変圧器によれば、上記フェライトコアの中央部にギャップが無いから、ギャップがあるものに比べて、インダクタンス値が上がり、したがって、１次巻線および２次巻線の巻数を低減して、小型、軽量化およびコストダウンを達成できる。
【００１４】
また、上記フェライトコアの中央部にギャップがある上記従来の高周波加熱装置用昇圧変圧器と、１次巻線および２次巻線の巻数を同じにした場合、この発明では、上記フェライトコアの中央部にギャップが無いから、フェライトコアの径を小さくしても、インダクタンス値を確保できて、フェライトコアを小型、軽量化できて、生産効率を向上でき、コストダウンを達成できる。
【００１５】
１実施形態では、
上記フェライトコアの中央部のうちの隣接する２つの部分は、導電性接着剤で接続されている。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記フェライトコアの中央部のうちの隣接する２つの部分は、導電性接着剤で接続されているから、中央部にギャップの無い一体構造のフェライトコアを、簡単、安価に製造できる。
【００１７】
１実施形態では、
上記フェライトコアの中央部のうちの隣接する２つの部分は、互いに当接している。
【００１８】
上記実施形態によれば、上記フェライトコアの中央部のうちの隣接する２つの部分は、互いに当接しているから、簡単、安価に、中央部にギャップの無いフェライトコアを、簡単、安価に製造できる。
【００１９】
１実施形態では、
上記フェライトコアは、インサート成形によって上記絶縁部材の中に埋め込まれている。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記フェライトコアは、インサート成形によって上記絶縁部材の中に埋め込まれているから、上記フェライトコアと上記絶縁部材が一体化されていて、取り扱いが容易になり、かつ、絶縁のための安全規格等の制約を受けなくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、１次巻線および２次巻線が扁平で、磁気飽和を防止できる上に、ボビン形状の絶縁部材の中心孔に配置されたフェライトコアの中央部にギャップが無いから、インダクタンス値が上がって、フェライトコアを小型、軽量化でき、かつ、１次巻線および２次巻線の巻数を低減して、小型、軽量化でき、コストダウンを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施形態１の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図２】この発明の実施形態２の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図３】この発明の実施形態３の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図４】この発明の実施形態４の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図５】この発明の実施形態５の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態６の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図７】この発明の実施形態７の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図８】この発明の実施形態８の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図９】この発明の実施形態９の昇圧変圧器の構造を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施形態９の昇圧変圧器の概観構造を示す斜視図である。
【図１１】この発明の概念を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１はこの発明の実施形態１の高周波加熱装置用昇圧変圧器の構造を示している。この昇圧変圧器は、図１に示すように、巻線は、１次巻線２０，２次巻線２１およびフィラメント巻線２３によって構成され、ボビン形状の絶縁部材２５に、絶縁部材２５の分割壁により互いに絶縁された状態で、巻回されている。
【００２５】
この１次巻線２０，２次巻線２１を結合させるための磁性体として、２個のＵ字形のフェライトコア２４，５４の中央部となる部分２４ｃ，５４ｃが、絶縁部材２５の中心孔２５ｃ内に配置されている。上記部分２４ｃ，５４ｃの先端は、導電性接着剤７１によって互いに接続されて、上記フェライトコア２４，５４は一体構造になっている。上記部分２４ｃ，５４ｃは、一体構造のフェライトコア２４，５４の中央部６０を構成し、この中央部６０は、絶縁部材２５の中心孔２５ｃ内に位置する。上記部分２４ｃ，５４ｃは、中央部６０のうちの互いに隣接する部分２４ｃ，５４ｃであって、導電性接着剤７１によって互いに連結されていて、中央部６０には、ギャップが無い。
【００２６】
上記１次巻線２０の巻線幅Ｗ１は、１次巻線２０の重ね厚みＴ１よりも小さくて、１次巻線２０の巻線形状としては扁平になっている。つまり、１次巻線２０は、Ｗ１＜Ｔ１として、好ましくは、Ｔ１の値がＷ１の値の１.２〜９倍、好ましくは１.５〜９倍になるようにしている。上記２次巻線２１の巻線幅Ｗ２と重ね厚みＴ２についても、１次巻線２１と同様のＷ２＜Ｔ２の関係となっている。
【００２７】
上記２次巻線２１においては、巻線幅Ｗ２を重ね厚みＴ２よりも短くしたことにより、従来のように２次巻線を絶縁部材で２〜３ブロックに分割する必要が無くなって、巻線を落ち込みにくくすることができる。その結果、昇圧変圧器の巻線形成工程における巻線の段落ちに起因して生じる絶縁破壊、つまり、段落ちした巻線に高電圧が印加されることによって生じる巻線の絶縁破壊を防止することができる。
【００２８】
また、この実施形態１では、上記２次巻線２１は、分割されることなく１つのブロックになっていて、上記絶縁部材２５の分割壁のうち、２次巻線２１を複数に分割する分割壁が無いから、その分だけ昇圧変圧器の高さＨを低くできる。すなわち、図１の昇圧変圧器は、巻線の総断面積を変えることなく、その高さＨが低くなっている。なお、上記絶縁部材２５は、１次巻線２０および２次巻線２１をそれぞれ収納する２つの空間と、これら２つの空間によって挟まれる位置に、上記２つの空間とは分割壁を隔てて形成される他の空間とを構成している。なお、２６は１次、２次巻線２０，２１とコア２４，５４との間の絶縁を確保するための絶縁材である。
【００２９】
また、上記１次巻線２０および２次巻線２１の重ね厚みＴ１，Ｔ２が巻線幅Ｗ１，Ｗ２よりも大きくしているため、昇圧変圧器の高さ方向に配列されている１次巻線２０および２次巻線２１間の対向する面積が増加している。その結果、コア２４，５４を介さずに、１次、２次巻線２０，２１相互間での直接結合を大きくすることができ、コア２４，５４を通る磁束量を低減できる。また、上記１次巻線２０および２次巻線２１の相互の結合係数は、０．６５〜０．８としている。
【００３０】
この実施形態１の高周波加熱装置用昇圧変圧器によれば、上記フェライトコア２４，５４の中央部６０にギャップが無くても、磁気飽和が起こらないことが確認された。その理由としては、概念的には、次のように、考えられる。図１１の模式図に示すように、巻線５０１，５０２を扁平にすると、巻線５０１，５０２の互いに対向する面積が大きくなって、コア５１１，５１２を通らずに、巻線５０１，５０２間で直接結合する矢印ＤＦで示す磁束が増えると考えられる。その結果、コア５１１，５１２を通る磁束の量が減少して、磁気飽和限界が高くなったと考えられる。
【００３１】
また、上記フェライトコア２４，５４の中央部６０にギャップが無いから、ギャップがあるものに比べて、インダクタンス値が上がり、したがって、１次巻線２０および２次巻線２１の巻数を低減して、小型、軽量化およびコストダウンを達成できる。特に、１次巻線２０および２次巻線２１の材料である銅線は高価であり、かつ、重量が大きいから、巻数を低減することにより、コストダウンの大きな効果が得られ、軽量化の大きな効果が得られる。
【００３２】
また、フェライトコアの中央部にギャップがある上記従来の高周波加熱装置用昇圧変圧器の１次巻線および２次巻線と、この実施形態の１次巻線２０および２次巻線２１の巻数を同じにした場合、この発明では、上記フェライトコア２４，５４の中央部６０にギャップが無いから、フェライトコアの２４，５４の中央部６０の径を小さくしても、インダクタンス値を確保できて、フェライトコア２４，５４を小型、軽量化できて、生産効率を向上でき、コストダウンを達成できる。
【００３３】
（実施形態２）
図２に、この発明の実施形態２の昇圧変圧器の構造を示す。図２において、図１に示された実施形態１の構成要素と同一構成要素については、図１の構成要素と同一の参照番号を付して、詳しい説明は省略する。
【００３４】
図２に示すように、ボビン形状の絶縁部材２５１の中心孔２５１ｃには、フェライトコア２４１，５４１の端部２４１ｃ，５４１ｃを配置し、この端部２４１ｃ，５４１ｃの先端を導電性接着剤７１によって互いに連結している。したがって、上記互いに連結された端部２４１ｃ，５４１ｃからなるフェライトコア２４１，５４１の中央部６１には、ギャップが無い。
【００３５】
この実施形態２においては、１次巻線２０および２次巻線２１を偏平にしたことによって、図２に示す矢印Ｅ部のフェライトコア２４１，５４１の磁気的な結合度合いが高くなっていることを利用して、フェライトコア２４１，５４１の腕から、絶縁部材２５１の外周部、すなわち、巻線が施された溝部の開放端への回り込みをなくしている。これにより、実施形態１における絶縁部材２６を不要とした上に、巻線を巻く前にフェライトコア２４１，５４１を絶縁部材２５１へ取り付けることができる。
【００３６】
なお、上記絶縁部材２５１の内壁には、接地用の板ばね２８を設けている。
【００３７】
この実施形態２の高周波加熱装置用昇圧変圧器によれば、上記フェライトコア２４１，５４１の中央部６１にギャップが無くても、磁気飽和が起こりにくいことが確認された。
【００３８】
また、上記フェライトコア２４１，５４１の中央部６１にギャップが無いから、ギャップがあるものに比べて、インダクタンス値が上がり、したがって、１次巻線２０および２次巻線２１の巻数を低減して、小型、軽量化およびコストダウンを達成できる。
【００３９】
また、フェライトコアの中央部にギャップがある上記従来の高周波加熱装置用昇圧変圧器の１次巻線および２次巻線と、この実施形態の１次巻線２０および２次巻線２１の巻数を同じにした場合、この実施形態２では、上記フェライトコア２４１，５４１の中央部６１にギャップが無いから、フェライトコアの２４１，５４１の中央部６１の径を小さくしても、インダクタンス値を確保できて、フェライトコア２４１，５４１を小型、軽量化できて、生産効率を向上でき、コストダウンを達成できる。
【００４０】
さらに、上記フェライトコアの２４１，５４１の中央部６１にギャップが無いから、漏れ磁束の発生を防止できる。
【００４１】
（実施形態３）
図３は、この発明の実施形態３の昇圧変圧器の断面図である。図３において、図１，２に示された実施形態１および２の構成要素と同一構成要素については、図１，２の構成要素と同一の参照番号を付して、詳しい説明は省略する。以下、同様。
【００４２】
図３に示すように、ボビン形状の絶縁部材２５２の中心孔には、フェライトコア２４２，５４２の端部２４２ｃ，５４２ｃを配置し、この端部２４２ｃ，５４２ｃの先端を導電性接着剤７１によって互いに連結している。したがって、上記互いに連結された端部２４２ｃ，５４２ｃからなるフェライトコア２４２，５４２の中央部６２には、ギャップが無い。
【００４３】
このように、上記フェライトコア２４２，５４２の中央部６２にギャップが無いから、ギャップがあるものに比べて、インダクタンス値が上がり、したがって、１次巻線２０および２次巻線２１の巻数を低減して、小型、軽量化およびコストダウンを達成できる。
【００４４】
さらに、図２と図３との対比からも明らかなように、この実施形態３では、フェライトコア２４２，５４２の腕部２４２ａ，５４２ａは、放射状または円板状になっていて、腕部２４２ａ，５４２ａの肉厚は、実施形態２の場合に比べて薄くなっている。そのため、昇圧変圧器の高さＨをより低くできる上に、巻線を巻く前にフェライトコア２４２，５４２を取り付けた場合に、巻線時の回転モーメントを安定させることができ、その結果、巻線の巻乱れが生じにくくなるという利点がある。
【００４５】
（実施形態４〜７）
図４は、実施形態４を示し、図３に示した実施形態３の昇圧変圧器のフェライトコア２４２，５４２の中央部６２の導電性接着剤７１によって連結されている箇所とは、フェライトコア２４３，５４３の中央部６３の導電性接着剤７１によって連結されている箇所が異なるものである。
【００４６】
また、図５は、実施形態５を示し、断面凸形状のフェライトコア２４４の凸部の先端と円板状または短冊状のフェライトコア５４４とを導電性接着剤７１によって連結している。この実施形態５では、フェライトコア５４４が円板状または短冊状であるから、その成形をより容易にすることができるという利点がある。
【００４７】
図６に示す実施形態６は、断面がＥ字形状のフェライトコア２４５と、円板状または短冊状のフェライトコア５４５を有する。上記フェライトコア２４５の中央部６５は、絶縁部材２５５の中心孔に挿通し、その中央部６５の先端をフェライトコア５４５の中心に導電性接着剤７１によって連結している。
【００４８】
図７に示す実施形態７は、断面がＥ字形状のフェライトコア２４６と、断面がＥ字形状のフェライトコア５４６を有する。上記フェライトコア２４６，５４６の中央部を、絶縁部材２５５の中心孔に挿通し、両中央部の先端を導電性接着剤７１によって連結している。
【００４９】
（実施形態８）
図８に示す実施形態８では、ボビン形状の絶縁部材２５６の内部に、ボビン形状の一体のフェライトコア２４７をインサート成形等により埋め込んでいる。上記フェライトコア２４７の中央部６６には、ギャップが無い。
【００５０】
この実施形態８では、フェライトコア２４７が、そのフェライトコア２４７を封止している絶縁部材２５６によって絶縁されているから、安全規格等の要求に基づく接地を行なう必要がなくなると共に、フェライトコア２４７の取り付け工程を省略することができる。
【００５１】
（実施形態９）
図９および１０に示す実施形態９の昇圧変圧器は、ボビン形状の絶縁部材２５２の中心孔に、フェライトコア２４８の上端部とフェライトコア５４８の下端部とを配置し、コア固定バンド２７によって、フェライトコア２４８とフェライトコア５４８とを押圧して、この上端部と下端部とを互いに当接させている。これにより、フェライトコア２４８の上端部とフェライトコア５４８の下端部との間に、ギャップが無いようにしている。
【００５２】
なお、上記コア固定バンド２７の下側の端部２７ａが接地ピンとして機能している。
【符号の説明】
【００５３】
２０  １次巻線
２１  ２次巻線
２４，５４，２４１，５４１，２４２，５４２，２４３，５４３，２４４，５４４，２４６，５４６，２４７，２４８，５４８  フェライトコア
２５，２５１，２５２，２５５，２５６  絶縁部材
６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６  中央部
Ｔ１  １次巻線の重ね厚み
Ｔ２  ２次巻線の重ね厚み
Ｗ１  １次巻線の巻線幅
Ｗ２  ２次巻線の巻線幅
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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