JP2004111528A

JP2004111528A - マグネトロン駆動用昇圧トランス

Info

Publication number: JP2004111528A
Application number: JP2002270133A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Sato; 圭一佐藤; Shinichi Sakai; 伸一酒井; Kenji Yasui; 健治安井; Haruo Suenaga; 治雄末永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08
Also published as: CN1276441C; EP1400988A2; US20040108932A1; EP1400988A3; CN1495813A; US6982623B2

Abstract

【課題】小型化ができ、プリント基板への設置面積を大幅に減らすことができる昇圧トランスを提供する。
【解決手段】二個のフェライトコア（１８Ａ、１８Ｂ）を空隙Ｇをおいて対向配置することにより中コア部（Ａ１、Ｂ１）、外コア部（Ａ３、Ｂ３）、および該中コア部と該外コア部を繋ぐ連結コア部（Ａ２、Ｂ２）から成る磁気回路を形成し、中コア（Ａ１、Ｂ１）を囲んで一次巻線１８１と二次巻線１８２とがそれぞれ並置されて成るマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、中コア（Ａ１、Ｂ１）の断面積を大きくし、一次巻線１８１および２次巻線１８２の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、一次巻線と該二次巻線を近接配置し、中コア（Ａ１、Ｂ１）の断面積と外コア（Ａ３、Ｂ３）の断面積の比を２：１以下に減少させた。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子レンジなどのようにマグネトロンを用いた高周波誘電加熱に関するものであり、特にスイッチング電源によりマグネトロンを駆動する昇圧トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は本発明が対象とする昇圧トランスを用いたマグネトロン駆動電源の構成図である。
図において、商用電源１１からの交流は整流回路１３によって直流に整流され、整流回路１３の出力側のチョークコイル１４とフィルタコンデンサ１５で平滑され、インバータ１６の入力側に与えられる。直流はインバータ１６の中の半導体スイッチング素子のオン・オフにより所望の高周波（２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ）に変換される。
【０００３】
インバータ１６は、直流を高速でスイッチングする例えば直列接続された２個のパワーＩＧＢＴ１６１、１６２から成るスイッチング素子群と、これらのスイッチング素子群を駆動するインバータ制御回路１６５とを備えている。
パワーＩＧＢＴの直列接続回路は直流の正、負両端子間に接続され、同じく２個のコンデンサ１６３、１６４から成る直列接続回路も直流の正、負両端子間に接続されている。そしてパワーＩＧＢＴどうしの接続点Ｐ１とコンデンサどうしの接続点Ｐ２の間には、昇圧トランス１８の１次巻線１８１の両端がそれぞれ接続されている。
さらにパワーＩＧＢＴのゲートがインバータ制御回路１６５によって駆動され、昇圧トランス１８の１次側を流れる電流が高速でオン／オフにスイッチングされる。
【０００４】
制御回路１６５の入力信号は整流回路１３の１次側電流をＣＴ１７で検出し、その検出電流はインバータ制御回路１６５に入力され、インバータ１６の制御に用いられる。
【０００５】
昇圧トランス１８では１次巻線１８１にインバータ１６の出力である高周波電圧が加えられ、２次巻線１８２に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。
また、昇圧トランス１８の２次側に巻回数の少ない巻線１８３が設けられており、これはマグネトロン１２のフィラメント１２１の加熱用に用いられる。昇圧トランス１８の２次巻線１８２はその出力を整流する倍電圧半波整流回路１９を備えている。
【０００６】
倍電圧半波整流回路１９は高圧コンデンサ１９１及び２個の高圧ダイオード１９２，１９３により構成され、正のサイクル（例えば、図において、２次巻線１８２の上端が正とする。）で高圧コンデンサ１９１及び高圧ダイオード１９２が導通し、高圧コンデンサ１９１の極板を図で左側を正に右側極板を負に充電する。次に、負のサイクル（２次巻線１８２の下端が正。）で高圧ダイオード１９３が導通し、マグネトロン１２のアノード１２２−カソード１２１間には、先に充電した高圧コンデンサ１９１の電圧と２次巻線１８２の電圧がプラスした倍の電圧が加わることとなる。
なお、倍電圧半波整流回路１９に代えて、２個の高圧コンデンサと２個の高圧ダイオードにより倍電圧全波整流回路を構成することもできる。この方がマグネトロンに流れるアノード電流のピークが低減され、高出力時の耐久性向上のためには好ましい。
【０００７】
以上、本発明が対象とする昇圧トランスを用いたマグネトロン駆動電源の１例を示したが、駆動電源はこれに限定されるものではなく、高周波を昇圧するトランスを含むものであればどのようなものでもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
電子レンジの小型化のニーズに伴い、昇圧トランスを小型化する必要があるため、それまでの低周波から上記のように高周波が用いられるようになった。トランスのコアとしては低周波では小型化・飽和・コストの面で有利な金属コア（アモルファス、珪素鋼板）が用いられていたが、高周波下では金属コアは高周波損失が大きいため用いられなくなり、これに代わってフェライトコアが用いられるようになった。
【０００９】
フェライトコア２個を用い、空隙をおいて互いに突き合わせてなる昇圧トランスは公知である（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１５２５９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３４２６６号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８９２２１号公報
【００１１】
図７はフェライトコアを用いた従来公知の昇圧トランスの１例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。ただし、図を見やすくするため、（ｂ）では巻線部を除去している。
図７において、１８’は昇圧トランス、１８１’は一次巻線、１８２’は二次巻線、１８３’はヒーター巻線、１８４’はコイルボビンである。
そして、１８Ａ’および１８Ｂ’はＵ字型フェライトコア（断面円形）、Ａ１’はＵ字型フェライトコア１８Ａ’を構成するコアのうち巻線内に位置するコア（中コア）、Ａ３’はＵ字型フェライトコア１８Ａ’を構成するコアのうち巻線外にあって前記中コアＡ１’と平行に位置する外コア、Ａ２’は中コアＡ１’と外コアＡ３’を結ぶ連結コアで、同じくＢ１’はＵ字型フェライトコア１８Ｂ’を構成するコアのうち巻線内に位置するコア（中コア）、Ｂ３’はＵ字型フェライトコア１８Ｂ’を構成するコアのうち巻線外にあって前記中コアＢ１’と平行に位置する外コア、Ｂ２’は中コアＢ１’と外コアＢ３’を結ぶ連結コアである。
【００１２】
中コアＡ１’と中コアＢ１’とを対向させた同一軸上に、一次巻線１８１’と二次巻線１８２’とヒーター巻線１８３’が並列して置かれている。大電力を扱うことが多いマグネトロン駆動用電源の場合、電力半導体の負荷軽減のため、電圧共振による零ボルトスイッチング方式（以下、ＺＶＳ方式）を用いるのが主流であり、このＺＶＳ方式では共振電圧を得るために、昇圧トランスの結合係数を０．６から０．８５程度に設定することが必要であり、空隙Ｇ’を設けている。
【００１３】
中コアＡ１’と外コアＡ３’の各断面積は、図（ｂ）から見られるように、ほぼ同じか、若干外コアＡ３’の方が小さめ（〜７０％）となっている。
また、中コアＡ１’と中コアＢ１’との軸方向の全長（空隙も含む）をＬ１’とし、Ｕ字型フェライトコア１８’のコイルボビン１８４’の外端から外コアＡ３’（Ｂ３’）までの長さをＬ２’とすると、このような従来の昇圧トランスの場合、プリント基板に取り付ける設置面積は、Ｌ１’×Ｌ２’となる。
マグネトロンの出力をさらに高出力化しようとすると昇圧トランスの一次側に流れるピーク電流をさらに増加させる必要があり、そうすると昇圧トランスの大型化が不可避となり、その設置面積も大きくなった。
【００１４】
本発明はこれらの課題を解決するもので、電源の小型化に寄与するとともに、高出力でも飽和することのない昇圧トランスであって、しかもその設置面積を大きく取らないマグネトロン駆動用昇圧トランスを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載のマグネトロン駆動用昇圧トランスは、二個のフェライトコアを空隙をおいて対向配置することにより中コア部、外コア部、および該中コア部と該外コア部を繋ぐ連結コア部から成る磁気回路を形成し、前記中コアを囲んで一次巻線と二次巻線とがそれぞれ並置されて成るマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記中コアの断面積を大きくし、該中コアに巻回される前記一次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、同じく前記二次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、該一次巻線と該二次巻線を絶縁体を介して近接配置し、前記中コアの断面積よりも前記外コアの断面積を小さくしたことを特徴とする。
また、請求項２記載のマグネトロン駆動用昇圧トランスは、二個のフェライトコアを空隙をおいて対向配置することにより中コア部、外コア部、および該中コア部と該外コア部を繋ぐ連結コア部から成る磁気回路を形成し、前記中コアを囲んで一次巻線と二次巻線とがそれぞれ並置されて成るマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記中コアの断面積を大きくし、該中コアに巻回される前記一次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、同じく前記二次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、該一次巻線と該二次巻線を絶縁体を介して近接配置し、前記中コアの断面積と前記外コアの断面積の比を２：１以下に減少させたことを特徴とする。
【００１６】
以上請求項１および２の構成により、マグネトロン駆動用昇圧トランスの巻線の径方向（高さ）の寸法は若干増大するものの、軸方向長さおよび外コア部の断面積が小さくできるので、結果的にプリント基板への設置面積を大幅に減らすことができる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記二個のフェライトコアが、二個のＵ字型コア、または一個のＵ字型コアと一個のＩ字型コアであることを特徴とする。
【００１８】
以上の構成により、マグネトロン駆動用昇圧トランスの形状がシンプルになり、しかも効率のよい磁気回路が形成できる。
【００１９】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項３記載のマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記二個のＵ字型コアの形状が同一であることを特徴とする。
【００２０】
以上の構成により、１種類のＵ字型コアのみを製造するだけでよいので、生産コストを大幅にさげることができる。
【００２１】
そして、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記中コア部および前記外コア部の各断面形状は円を含む楕円形または多角形であることを特徴とする。
以上の構成により、マグネトロン駆動用昇圧トランスの形状がシンプルになり、しかも効率のよい磁気回路が形成できる。特に中コア部が円形の場合はコイルの巻線速度を上げることができるのでさらに効果がある。
【００２２】
さらに、請求項６記載の発明は、請求項５項記載のマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記中コア部の断面形状が多角形である場合の高さをｈ１または円を含む楕円の場合の高さ方向直径をＤ１とし、前記外コア部の断面形状が多角形である場合の高さをｈ２または円を含む楕円の場合の高さ方向直径をＤ２とすると、ｈ２＜Ｄ１、ｈ２＜ｈ１、　　Ｄ２＜Ｄ１、　または、Ｄ２＜ｈ１
としたことを特徴とする。
【００２３】
以上の構成により、従来装置の場合と比べて空きスペースが生まれるので、そこへ高圧電源回路部品である高圧コンデンサや高圧ダイオードを配置することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るマグネトロン駆動用昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。ただし、図を見やすくするため、（ｂ）では巻線部を除去している。
図１において、１８は昇圧トランスで、特に２個のＵ字型フェライトコアを用いたＵ−Ｕ型昇圧トランス、１８１は一次巻線、１８２は二次巻線、１８３はヒーター巻線、１８４はコイルボビンである。そして、１８Ａおよび１８ＢはＵ字型フェライトコア（中コア断面円形）、Ａ１はＵ字型フェライトコア１８Ａを構成するコアのうち巻線内に位置するコア（中コア）、Ａ３はＵ字型フェライトコア１８Ａを構成するコアのうち巻線外にあって前記中コアＡ１と平行に位置する外コア、Ａ２は中コアＡ１と外コアＡ３を結ぶ連結コアで、同じくＢ１はＵ字型フェライトコア１８Ｂを構成するコアのうち巻線内に位置するコア（中コア）、Ｂ３はＵ字型フェライトコア１８Ｂを構成するコアのうち巻線外にあって前記中コアＢ１と平行に位置する外コア、Ｂ２は中コアＢ１と外コアＢ３を結ぶ連結コアである。
【００２５】
フェライトコア昇圧トランス１８は同一形状の２個のＵ字型フェライトコア１８Ａと１８Ｂを空隙（エアギャップ）Ｇを空けて対向配置させ、空隙Ｇ−中コア部Ａ１−連結コア部Ａ２−外コア部Ａ３−空隙Ｇ−外コア部Ｂ３−連結コア部Ｂ２−中コア部Ｂ１と空隙Ｇを挟んでの磁気閉回路を形成している。
空隙Ｇについては、昇圧トランスの結合係数を０．６から０．８５程度に設定することが必要であり、その程度になるような空隙としている。
【００２６】
直列を成す中コアＡ１とＢ１にはこれを囲むように円形の各一次巻線１８１と二次巻線１８２と三次巻線１８３がそれぞれ軸方向に並置され、また、各巻線間および中コアとの間に絶縁体のコイルボビン１８４が介在している。なお、絶縁体は安全のため二重に介在させておくといっそうよい。
【００２７】
中コアＡ１およびＢ１の断面積（軸に垂直な方向。（ｂ）のＡ１）は図７のそれ（図７（ｂ）のＡ１’）と比較して解るように、大きくしてある。これに対して、外コアＡ３およびＢ３の断面積（軸に垂直な方向。（ｂ）のＡ３）は図７のそれ（図７（ｂ）のＡ３’）と比較して小さくなっている。
【００２８】
このようにできる根拠は、中コアＡ１およびＢ１に巻回される各次巻線１８１、１８２の径方向の巻回数を増大させてかつ１次巻線１８１と２次巻線１８２との軸方向間隔を可能な限り（絶縁体の介在するスペース程度を空ける程度。）接近させているため互いの相互インダクタンスが大きくなり、かつ中コアＡ１およびＢ１の断面積が大きいことと相まって、一部で外コアを経由せずに直接閉磁路が形成されるようになり、外コアを経由しない磁束分だけ外コアＡ３およびＢ３の断面積を減らすことができるからである。
本発明の１次巻線１８１と２次巻線１８２の相互インダクタンスの値を測定したら０．３２であり、一方、従来のものは０．１７であった。従来のものと比べほぼ倍となっていることが解った。
この分だけ巻線で直接結合する磁束がふえるので、外側コアの断面積を狭くすることができ、小型のトランスにすることができる。
【００２９】
実験結果、従来のフェライトコア昇圧トランス１８’と、これと同一出力となる本発明のフェライトコア昇圧トランス１８についての、中コア部と外コア部の断面積は次のようになった。
【００３０】
表１：従来例と本発明の中コア部と外コア部の各断面積
１）従来のフェライトコア昇圧トランス１８’
（１）中コア部Ａ１’＝２５４ｍｍ^２　　、
（２）外コア部Ａ３’＝１８０ｍｍ^２
（３）外／中の比＝０．７
２）本発明のフェライトコア昇圧トランス１８
（１）中コア部Ａ１　＝４１５ｍｍ^２　　、
（２）外コア部Ａ３　＝１０５ｍｍ^２
（３）外／中の比＝０．２５
（４）本発明／従来の中コア比＝１．６３
（５）本発明／従来の外コア比＝０．５８
【００３１】
以上のように、中コアＡ１およびＢ１の軸に垂直な方向での断面積（例えば、（ｂ）のＡ１）は同じく従来例の断面積（例えば、図７（ｂ）のＡ１’）と比較して解るように、１．６３倍大きくしてある。これに対して、外コアＡ３およびＢ３の軸に垂直な方向での断面積（例えば、（ｂ）のＡ３）は同じく従来例の断面積（図７（ｂ）のＡ３’）と比較して０．５８倍小さくなっている。
【００３２】
また、Ｕ字型フェライトコア１８の中コアＡ１とＢ１との軸方向の全長をＬ１とし、コイルボビン１８４の外端から外コアＡ３（Ｂ３）までの長さをＬ２とすると、本発明の昇圧トランスの場合、プリント基板に取り付ける設置面積は、Ｌ１×Ｌ２となる。
【００３３】
実験結果、従来のフェライトコア昇圧トランス１８’の設置面積（Ｌ１’×Ｌ２’）と、これと同一出力となる本発明のフェライトコア昇圧トランス１８の設置面積（Ｌ１×Ｌ２）は次のようになった。
【００３４】
表２：従来例と本発明のＬ１とＬ２
１）従来のフェライトコア昇圧トランス１８’
（１）Ｌ１’＝６５ｍｍ　　、
（２）Ｌ２’＝６５ｍｍ
（３）設置面積（Ｌ１’×Ｌ２’）＝４２２５ｍｍ^２
２）本発明のフェライトコア昇圧トランス１８
（１）Ｌ１　＝４０ｍｍ　　、
（２）Ｌ２　＝６５ｍｍ
（３）設置面積（Ｌ１　×Ｌ２　）＝２６００ｍｍ^２
（４）本発明／従来の設置面積比＝０．６２
【００３５】
以上のように、本発明の扁平コイルは、中コアに巻回される前記各巻線の径方向巻回数は増大したが、逆に軸方向巻回数を減少させ、一次巻線と二次巻線を近接配置し、外コアの断面積の減少させたことにより、本発明／従来の設置面積比＝０．６２となった。
また、トランスのコアにアモルファスなどの高価なものを使用しないので、コストダウンとなった。
【００３６】
以上のように、本発明のトランスは巻線を１次巻線と２次巻線の距離を短縮して扁平にしたことに特徴があり、これによって、１次コイルと２次コイルの間の相互誘導が強くなるのでそのぶん外側のコアを薄くすることができた。
これまでも単にコイルを扁平にしたものはある。例えば、前記特許文献２に見られるが、この場合のコアは外コアがないため、空隙が大きくなり、トランスの効率が非常に悪かった。しかし本発明によれば、扁平コイルで、しかも中コア、外コア、連結コアを有するので、特許文献２に見られるフェライトコア昇圧トランスと比べてトランスの効率が非常に良くなった。
【００３７】
以上の第一の実施の形態では、トランスのコアがＵ字型２個を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が円形で外コアのそれが矩形のものについて説明してきたが、外コアが図中の丸で囲むように円形Ａ３”のものであってもよい。なお、後述するが矩形や円形はこれに限られるものでもない。
【００３８】
また、本発明は第一の実施の形態に限定されるものではなく、（２）Ｕ字型コア２個を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が矩形のもの（第２実施の形態、図２）、（３）Ｕ字型コア１個とＩ字型コア１個を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が矩形のもの（第３実施の形態、図３）、（４）Ｕ字型コア１個とＩ字型コア１個を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が円形のもの（第４実施の形態、図４）についても同様のことがあてはまる。
【００３９】
図２は本発明の第２実施の形態に係る昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。ただし、図を見やすくするため、（ｂ）では巻線部を除去している。
図２において、図１と一致している各符号は図１と同じものを表しているので、説明は省略する。図１と異なる点は中コアＡ１およびＢ１の断面形状が矩形である点である。断面矩形であるので、空間を有効に利用することができる。
Ｕ字型フェライトコア１８Ａと１８Ｂは同一形状のものであり、この２個を空隙Ｇを空けて対向配置させ、空隙Ｇ−中コア部Ａ１−連結コア部Ａ２−外コア部Ａ３−空隙Ｇ−外コア部Ｂ３−連結コア部Ｂ２−中コア部Ｂ１と空隙Ｇを挟んでの磁気閉回路を形成している。
【００４０】
第１の実施の形態で説明したように、ここでも中コアＡ１およびＢ１に巻回される各次巻線１８１、１８２の径方向の巻回数を増大させてかつ１次巻線１８１と２次巻線１８２との軸方向間隔を可能な限り（絶縁体の介在するスペース程度を空ける程度。）接近させているため互いの相互インダクタンスが大きくなっている。
同じく、中コアＡ１およびＢ１の断面積は図７のそれより大きくし、これに対して、外コアＡ３およびＢ３の断面積は図７のそれより小さくなっている。
したがって、相互インダクタンスが大きくかつ中コアＡ１およびＢ１の断面積が大きいことと相まって、一部で外コアを経由せずに直接閉磁路が形成されるようになり、外コアを経由しない磁束分だけ外コアＡ３およびＢ３の断面積を減らすことができるようになり、小型のトランスにすることができる。
【００４１】
特許文献３には、Ｕ字型コア２個を用いたトランスが見られる。
それまでの空隙は１次巻線の中央部分にあり、また空隙のところで発熱が大きいため１次巻線に悪影響をおよぼしたのを解決するべく、空隙を１次巻線と２次巻線の間に設けることにより放熱を良くし冷却特性を向上させるものである。
しかしながら、特許文献３では２個のＵ字型コアのが同一形状とは言っていないし、扁平コイルとも言っていない。
本発明では１種類のＵ字型コアを左右対称に使用することにより、生産性の向上を図ることができ、扁平コイルであるため、小型化ができ、プリント基板への設置面積を大幅に減らすことができる。
【００４２】
以上の第二の実施の形態では、トランスのコアがＵ字型２個を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が矩形で外コアのそれも矩形のものについて説明してきたが、外コアは図１の丸で囲むような円形Ａ３”であってもよい。　また、後述するが矩形も円形もこれに限られるものでもない。
【００４３】
図３は本発明の第３実施の形態に係る昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。ただし、図を見やすくするため、（ｂ）では巻線部を除去している。
図３において、２８は本発明の第３実施の形態に係るフェライトコア昇圧トランスで、２８ＡのＩ字型フェライトコア（断面矩形）と、２８ＢのＵ字型フェライトコア（断面矩形）から成る。また、１８１は一次巻線、１８２は二次巻線、１８３はヒーター巻線、１８４はコイルボビンである。
Ａ１はＩ字型フェライトコア２８Ａから成る中コア、Ｂ２（２箇所）とＢ３はＵ字型フェライトコア２８Ａを構成するコアで、Ｂ２は連結コア、Ｂ３は２つの連結コアＢ２を結ぶ外コアである。
【００４４】
フェライトコア昇圧トランス２８は、巻線内に置かれたＩ字型フェライトコア２８ＡにＵ字型フェライトコア２８Ｂを空隙（エアギャップ）Ｇを空けて対向配置させ、空隙Ｇ−連結コア部Ｂ２−外コア部Ｂ３−連結コア部Ｂ２−空隙Ｇ−中コア部Ａ１の磁気閉回路を形成している。
【００４５】
中コアＡ１の断面積は図７の中コアよりも大きく、これに対して連結コアＢ２および外コアＢ３は図７の外コアよりも小さくなっている。
また、第１の実施の形態で説明したように、ここでも中コアＡ１およびＢ１に巻回される各次巻線１８１、１８２の径方向の巻回数を増大させてかつ１次巻線１８１と２次巻線１８２との軸方向間隔を可能な限り（絶縁体の介在するスペース程度を空ける程度。）接近させているため互いの相互インダクタンスが大きくなっている。
したがって、相互インダクタンスが大きくかつ中コアＡ１の断面積が大きいことと相まって、一部で外コアを経由せずに直接閉磁路が形成されるようになり、外コアを経由しない磁束分だけ連結コアＢ２および外コアＢ３の断面積を減らすことができるようになり、小型のトランスにすることができる。
【００４６】
なお、コアはフェライトで作られているので、コアの断面積を小さくする場合厚み方向の幅をあまり薄くするとフェライトを焼くとき割れ易くなり歩止まりが悪くなるので、厚み方向の幅は薄くせずに、高さ方向の幅を狭めるようにするのがよい。
【００４７】
以上の第三の実施の形態では、トランスのコアがＩ字型とＵ字型を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が矩形で外コアのそれも矩形のものについて説明してきたが、外コアが図中の丸で囲むように円形Ｂ３”のものであってもよい。なお、後述するが矩形や円形はこれに限られるものでもない。
【００４８】
図４は本発明の第４実施の形態に係る昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。ただし、図を見やすくするため、（ｂ）では巻線部を除去している。
図４において、図３と一致している各符号は図３と同じものを表しているので、説明は省略する。図３と異なる点は中コアＡ１の断面形状が円形である点である。断面円形であるので、巻線速度を上げることができ、生産性が向上する。
また、中コアＡ１の断面積は図７の中コアよりも大きく、これに対して連結コアＢ２および外コアＢ３は図７の外コアよりも小さくなっている。
また、第１の実施の形態で説明したように、ここでも中コアＡ１およびＢ１に巻回される各次巻線１８１、１８２の径方向の巻回数を増大させてかつ１次巻線１８１と２次巻線１８２との軸方向間隔を可能な限り（絶縁体の介在するスペース程度を空ける程度。）接近させているため互いの相互インダクタンスが大きくなっている。
したがって、相互インダクタンスが大きくかつ中コアＡ１の断面積が大きいことと相まって、一部で外コアを経由せずに直接閉磁路が形成されるようになり、外コアを経由しない磁束分だけ連結コアＢ２および外コアＢ３の断面積を減らすことができるようになり、小型のトランスにすることができる。
【００４９】
以上の第四の実施の形態では、トランスのコアがＩ字型とＵ字型を組み合わせたタイプであって、しかも中コアの断面形状が円形で外コアのそれは矩形のものについて説明してきたが、外コアが図３の丸で囲むような円形Ｂ３”のものであってもよい。なお、後述するが矩形や円形はこれに限られるものでもない。
【００５０】
なお、図１〜図４に共通して言えることであるが、図１（ｂ）において中コアＡ１から外コアＡ３に至る連結コアＡ２は上下平行に形成されているが、大径の中コアＡ１から外コアＡ３に至るまで連結コアＡ２にテーパをつけるようにしてもよい。いずれにしても、本発明によれば、外コアの上下および外コアに至るまでの上下に、従来と比べて空きスペースが生まれることとなる。
【００５１】
以上の各実施の形態では、フェライトコアの断面形状が矩形のものについて説明してきたが、本発明はもちろん矩形に限定されるものではなく、それ以上の五角形、六角形、八角形、十角形、十二角形、・・・等の多角形、厳密にはされにそれらの角がカットされたもの、角にアールのついたものでもよいことは言うまでもない。また、断面形状が円形のものについても同様で、円形に限定されるものではなく、もちろん楕円でもよい。
図５はこれらを具体的に説明する図で、これまで述べてきた中コアの断面形状Ａ１または外コアの断面形状Ａ３が図５のａ〜ｆのいずれかの形状をとってもよいことを意味している。
同図において、ａは角がカットされた（丸で囲った部分）矩形を示している。ｂは角にアールのついた（丸で囲った部分）矩形を示している。ｃは五角形、ｄは六角形、ｅは八角形、ｆは矩形とその両端部が半円からなる長円、ｇは楕円である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、本発明の昇圧トランスによれば、二個のフェライトコアを空隙をおいて対向配置することにより中コア部、外コア部、および該中コア部と該外コア部を繋ぐ連結コア部から成る磁気回路を形成し、前記中コアを囲んで一次巻線と二次巻線とがそれぞれ並置されて成るマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、前記中コアの断面積を大きくし、該中コアに巻回される前記一次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、同じく前記二次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、該一次巻線と該二次巻線を絶縁体を介して近接配置し、中コアの断面積よりも前記外コアの断面積を小さくしたものである。
具体的には、前記中コアの断面積と前記外コアの断面積の比を２：１以下に減少させたことにより、小型化ができ、プリント基板への設置面積を大幅に減らすことができる。
【００５３】
また、前記二個のフェライトコアを、二個のＵ字型コア、または一個のＵ字型コアと一個のＩ字型コアで構成したことにより、マグネトロン駆動用昇圧トランスの形状がシンプルになり、しかも効率のよい磁気回路が形成できる。
【００５４】
さらに、二個のＵ字型コアの形状を同一としたことにより、１種類のＵ字型コアのみを製造するだけでよいので、生産コストを大幅にさげることができる。
【００５５】
そして、前記中コア部および前記外コア部の各断面形状は円を含む楕円形または多角形としたことにより、トランスの形状がシンプルになり、しかも効率のよい磁気回路が形成できる。特に中コア部が円形の場合は、さらにコイルの巻線速度を上げることができる。
【００５６】
さらに、中コア部の断面形状が多角形である場合の高さをｈ１または円を含む楕円の場合の高さ方向直径をＤ１とし、前記外コア部の断面形状が多角形である場合の高さをｈ２または円を含む楕円の場合の高さ方向直径をＤ２とすると、
ｈ２＜Ｄ１、ｈ２＜ｈ１、　　Ｄ２＜Ｄ１、　または、Ｄ２＜ｈ１
としたので、従来装置の場合と比べて空きスペースが生まれるので、そこへ高圧電源回路部品である高圧コンデンサや高圧ダイオードを配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマグネトロン駆動用昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るマグネトロン駆動用昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るマグネトロン駆動用昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るマグネトロン駆動用昇圧トランスで、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】フェライトコアの各種の断面形状について説明する図である。
【図６】本発明が対象とする昇圧トランスを用いたマグネトロン駆動電源の構成図である。
【図７】フェライトコアを用いた従来公知の昇圧トランスの１例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【符号の説明】
１１　商用電源
１２　マグネトロン
１２２　アノード
１２１　カソード
１３　整流回路
１４　チョークコイル
１５　フィルタコンデンサ
１６　インバータ
１６１、１６２　パワーＩＧＢＴ
１６３、１６４　コンデンサ
１６５　インバータ制御回路
１７　ＣＴ
１８　昇圧トランス（Ｕ−Ｕ型）
１８１　１次巻線
１８２　２次巻線
１８３　フィラメント加熱用巻線
１８４　コイルボビン
１８Ａ、１８Ｂ　Ｕ字型フェライトコア
Ａ１、Ｂ１　中コア
Ａ２、Ｂ２　連結コア
Ａ３、Ｂ３　外コア
１９　倍電圧半波整流回路
１９１　高圧コンデンサ
１９２、１９３　高圧ダイオード
２８　Ｉ−Ｕ型昇圧トランス
２８Ａ　Ｉ字型フェライトコア
２８Ｂ　Ｕ字型フェライトコア
Ｇ　空隙

Claims

二個のフェライトコアを空隙をおいて対向配置することにより中コア部、外コア部、および該中コア部と該外コア部を繋ぐ連結コア部から成る磁気回路を形成し、前記中コアを囲んで一次巻線と二次巻線とがそれぞれ並置されて成るマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、
前記中コアの断面積を大きくし、該中コアに巻回される前記一次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、同じく前記二次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、該一次巻線と該二次巻線を絶縁体を介して近接配置し、前記中コアの断面積よりも前記外コアの断面積を小さくしたことを特徴とするマグネトロン駆動用昇圧トランス。
二個のフェライトコアを空隙をおいて対向配置することにより中コア部、外コア部、および該中コア部と該外コア部を繋ぐ連結コア部から成る磁気回路を形成し、前記中コアを囲んで一次巻線と二次巻線とがそれぞれ並置されて成るマグネトロン駆動用昇圧トランスにおいて、
前記中コアの断面積を大きくし、該中コアに巻回される前記一次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、同じく前記二次巻線の径方向巻回数を増大しかつ軸方向巻回数を減少させ、該一次巻線と該二次巻線を絶縁体を介して近接配置し、前記中コアの断面積と前記外コアの断面積の比を２：１以下に減少させたことを特徴とするマグネトロン駆動用昇圧トランス。
前記二個のフェライトコアは、二個のＵ字型コア、または一個のＵ字型コアと一個のＩ字型コアであることを特徴とする請求項１記載のマグネトロン駆動用昇圧トランス。
前記二個のＵ字型コアの形状が同一であることを特徴とする請求項３記載のマグネトロン駆動用昇圧トランス。
前記中コア部および前記外コア部の各断面形状は円を含む楕円形または多角形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のマグネトロン駆動用昇圧トランス。
前記中コア部の断面形状が多角形である場合の高さをｈ１または円を含む楕円の場合の高さ方向直径をＤ１とし、前記外コア部の断面形状が多角形である場合の高さをｈ２または円を含む楕円の場合の高さ方向直径をＤ２とすると、
ｈ２＜Ｄ１、ｈ２＜ｈ１、　　Ｄ２＜Ｄ１、　または、Ｄ２＜ｈ１
としたことを特徴とする請求項５項記載のマグネトロン駆動用昇圧トランス。