DE60320114T2

DE60320114T2 - Transformator und transformatoranordnung mit solchem transformator

Info

Publication number: DE60320114T2
Application number: DE60320114T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Nara-shi Sakai; Keiichi Satou; Kenji 3-7 Shiromi 1-chome Chuo-ku Yasui; Haruo Katano-shi SUENAGA; Hisashi Kitakatsuragi-gun MORIKAWA; Yoshitaka Oda; Nobuo Shirokawa
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2023-09-18
Also published as: US6970065B2; CN100338699C; WO2004027792A1; AU2003273520A1; US20040113740A1; CN2659083Y; CN1496214A; EP1540674B1; JP2004304142A; JP4184179B2; DE60320114D1; EP1540674A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Transformator, der in einer Wechselrichtersystem-Hochfrequenz-Heizvorrichtung verwendet werden soll und eine Transformatoreinheit, die über den Transformator verfügt.
Die Wechselrichter-Hochfrequenz-Heizvorrichtung, wie es in beispielsweise in EP 0 289 013 beschrieben ist, enthält eine Transformatoreinheit 73, die einen Transformator 72 auf einer Leiterplatte 71 anbringt, wie es in 17 gezeigt ist.
Ein Schaltung für die Transformatoreinheit 73 wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
Eine kommerzielle Stromquelle 74 wird durch eine Gleichrichterschaltung 75, wie etwa eine Diodenbrücke, vollwellen-gleichgerichtet, wobei der Strom zu einer Hochfrequenzspannung durch einen Wechselrichter 76 umgewandelt und die Hochfrequenzspannung einer Primärwicklung 77 des Transformators 72 zugeführt wird. Demzufolge wird eine Hochspannung von mehreren kV, die eine hohe Frequenz hat, an einer Sekundärwicklung 78 des Transformators 72 erzeugt. Die Hochspannung, die die hohe Frequenz hat, wird durch eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 81 gleichgerichtet, die einen Kondensator 79 und eine Diode 80 enthält. Somit wird die Hochspannung einem Magnetron 82 zugeführt, das einen Mikrowellengenerator darstellen soll. Darüber hinaus ist eine Heizeinrichtungswicklung 83 des Transformators 72 mit einem Heizdraht 84 des Magnetrons 82 verbunden, um den Heizdraht 84 zu erwärmen. Das Magnetron 82 bringt eine Mikrowelle durch Erwärmen des Heizdrahtes 84 und Zuführen der Hochspannung zum Schwingen.
Wie es in 19 gezeigt ist, hat der Transformator 72, der in der Transformatoreinheit 73 verwendet werden soll, einen Aufbau, bei dem ein Spulenkörper 85 die Pri märwicklung 77, die Sekundärwicklung 78 und die Heizwicklung 83 hat, die konzentrisch gewickelt sind, wobei ein Kern 86 von beiden Seiten in das Zentrum des Spulenkörpers 85 eingefügt ist. Wie es in 20 dargestellt ist, hat der Transformator 72 einen primären Verbindungsstift 87, einen sekundären Verbindungsstift 88, einen Heizeinrichtungs-Verbindungsstift 89 und einen Erdungsverbindungsstift 90 in seinem unteren Abschnitt und ist in die Durchgangsöffnung der Leiterplatte 71 eingefügt, die eine Befestigungsgrundlage ist, und mit dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 71 verlötet.
21 zeigt ein Beispiel des Schaltungsmusters der Leiterplatte 71, in der Durchgangsöffnungen 87A, 88A, 89A und 90A zum Einfügen des primären Verbindungsstiftes 87, des sekundären Verbindungsstiftes 88, des Heizeinrichtungs-Verbindungsstiftes 89 und des Erdungsverbindungsstiftes 90 des Transformators 72 durchgehend ausgebildet sind. Die Durchgangsöffnungen 88A und 89A, in die der sekundäre Verbindungsstift 88 und der Heizeinrichtungs-Verbindungsstift 89 des Transformators 72 eingefügt sind, sind jeweils in einem Hochspannungsbauteil-Bereich A ausgebildet. Im Hochspannungsbauteil-Bereich A ist darüber hinaus ein Teil des Transformators 72 angebracht, und weiterhin sind Hochspannungsbauteile, die die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 81, wie etwa den Kondensator 79 und die Diode 80, bilden, angebracht. In einem anderen Bereich als dem Hochspannungsbauteil-Bereich A der Leiterplatte 71 sind darüber hinaus unterschiedliche Bauteile, die eine Schwachstromschaltung, wie etwa eine Steuerschaltung bilden, angebracht.
Der Transformator, der den Aufbau aus 19 hat, wurde beispielsweise im Amtsblatt JP-A-2001-189221 beschrieben.
Die Hochfrequenzheizvorrichtung bedurfte einer Verringerung der Größe und einer Verbesserung der Funktion. Daher wurde ein Bauteil verwendet, bei dem die Größe jedes Abschnittes verringert ist und die einen höheren hinzugefügten Wert hat.
Die Hochspannungs-Bauteile, wie etwa der Kondensator 79 und die Diode 80, die die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 81 bilden, sind weitaus größer als Bauteile, die die Steuerschaltung bilden, wobei die Größe des Hochspannungs- Bauteil-Bereiches A der Leiterplatte 71 erhöht ist, um einen Raum zum Anbringen dieser Hochspannungsbauteile beizubehalten.
Darüber hinaus ist es bei der Transformatoreinheit 73 wichtig, das Intervall zwischen Schaltungsmustern beizubehalten, um einen Kriechen zwischen der Primärseite, die die Eingangsseite des Transformators 72 ist, und der Sekundärseite zu vermeiden, die über die Hochspannung verfügt und die Ausgangsseite ist. Demzufolge muss die Größe des Hochspannungs-Bauteil-Bereiches A auf der Leiterplatte 71 erhöht werden.
Bei der Transformatoreinheit 73, die den oben beschriebenen Aufbau hat, muss somit die Größe des Hochspannungs-Bauteil-Bereiches A erhöht werden. Somit vergrößert sich die Leiterplatte 71 an sich, so dass es Schwierigkeiten bereitet, die Anforderung der Verringerung der Größe der Hochfrequenz-Heizeinrichtung zu erfüllen.
Andererseits sind, wie es in 22 gezeigt ist, die Hochspannungs-Bauteile, wie etwa der Kondensator 79 und die Diode 80, die die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 81 bilden, auf einer weiteren kleinen Platte 91 angebracht, wobei diese kleine Platte 91 ebenfalls auf die Leiterplatte 71 aufgesetzt ist. Mit einem derartigen Aufbau ist jedoch die kleine Platte separat erforderlich. Demzufolge erhöhen sich die Kosten. Darüber hinaus wird erheblicher Installationsraum auf der Leiterplatte 71 durch die kleine Platte 91 eingenommen. Somit kann die Größe nicht verringert werden.
JP 2106007 beschreibt einen Transformator, der von einem Isoliergehäuse umgeben ist. Um eine Temperatursicherung in der Nähe des Transformators zu haben, ist ein Halteabschnitt an der Innenseite des Isoliergehäuses angebracht.
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände gemacht, wobei ihr Ziel darin besteht, einen Transformator und eine Transformatoreinheit, die über den Transformator verfügt, anzugeben, der einen belegten Platz auf einer Schaltkarte verringern kann, um die Platzersparnis zu ermöglichen, und die Größe der Einheit verringern kann, ohne das dies zu Lasten des Leistungsverhaltens des Transformators geht und die Kosten steigen.
Dies kann mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches erreicht werden.
Beim Transformator gemäß der Erfindung ist ein Beuteil-Halteabschnitt zum Halten eines Bauteils in einem Außenumfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite an der Leiterplatte, wie etwa der Seitenfläche des Spulenkörpers vorhanden. Indem bewirkt wird, dass der Bauteil-Halteabschnitt ein Bauteil hält, ist es somit möglich, die Zahl der Bauteile zu verringern, die auf der Leiterplatte angebracht werden sollen. Demzufolge ist es möglich, die Größe der Leiterplatte zu verringern, ohne dass dies zu Lasten des Leistungsverhaltens des Transformators geht und die Kosten steigen. Somit ist es möglich, die Größe einer Transformatoreinheit zu verringern, bei der der Transformator auf der Leiterplatte angebracht ist. Bei der Verwendung für eine Hochfrequenz-Heizeinrichtung, die eine Verringerung der Größe und eine Verbesserung der Funktion erfordert, ist es demzufolge möglich, beispielsweise einen geeigneten Aufbau zu erhalten.
Vorzugsweise ist beim Transformator der Bauteil-Halteabschnitt auf der Bauteil-Befestigungsplatte als ein vom Spulenkörper separates Element ausgebildet. Somit wird eine Arbeit zum Anbringen eines Bauteils für die einzelne Bauteil-Befestigungsplatte ausgeführt. Auf diese Weise kann die Arbeit vereinfacht werden. Darüber hinaus ist es einfach, das Bauteil automatisch zu montieren. Demzufolge können die Montagekosten verringert werden.
Vorzugsweise ist beim Transformator der Spulenkörper in das Spulenkörper-Trägerelement und den seitlichen Anschlussflanschabschnitt unterteilt, wobei der Bauteil-Halteabschnitt im seitlichen Anschlussflanschabschnitt als vom Spulenkörper-Trägerelement separates Element ausgebildet ist. Demzufolge wird eine Arbeit zum Anbringen eines Bauteils für einen einzelnen seitlichen Anschlussflanschabschnitt ausgeführt. Auf diese Weise kann die Arbeit vereinfacht werden.
Vorzugsweise ist beim Transformator das Bauteil, das vom Bauteil-Halteabschnitt gehalten ist, mit einer Isolierabdeckung abgedeckt. Demzufolge besteht die Mög lichkeit, die Erzeugung eines Kurzschlusses zu verhindern, wodurch ein hohes Maß an Sicherheit gewahrt wird.
Vorzugsweise steht beim Transformator das Ende der Sekundärwicklung vom Außenumfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite an der Leiterplatte hervor. Somit kann die Sekundärwicklung beispielsweise direkt mit dem Ende verbunden sein. Demzufolge besteht die Möglichkeit, Schaltungsmuster auf der Leiterplatte zu verringern. Insbesondere besteht die Möglichkeit, das Schaltungsmuster in einem Hochspannungs-Bauteil-Bereich zu eliminieren, wobei ein Intervall zwischen den Mustern infolge einer Hochspannung erhöht werden muss. Demzufolge kann die Größe der Leiterplatte beträchtlich verringert werden.
Vorzugsweise sind beim Transformator die Zuleitungsdrähte der Bauteile, die vom Bauteil-Halteabschnitt gehalten sind, oder der Zuleitungsdraht sowie das Ende, das der Zuleitungsdraht der Sekundärwicklung sein soll, direkt angeschlossen. Daher besteht die Möglichkeit, ein Schaltungsmuster auf der Leiterplatte weiter zu verringern und zu vereinfachen.
Vorzugsweise ist beim Transformator ein vergleichsweise großes Hochspannungs-Bauteil, das die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten der Hochspannung mit der Hochfrequenz von der Sekundärwicklung bildet, durch den Bauteil-Halteabschnitt des Transformators gehalten. Somit ist es möglich, einen eingenommenen Raum durch Anbringen eines Bauteils auf der Leiterplatte zu minimieren. Somit besteht die Möglichkeit, eine Größe zu verringern, ohne dass das Leistungsverhalten des Transformators beeinträchtigt wird und die Kosten steigen. Bei der Verwendung in einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung, die eine Verringerung der Größe und eine Funktionsverbesserung verlangt, besteht demzufolge die Möglichkeit, beispielsweise eine geeignete Transformatoreinheit zu verwenden.
Vorzugsweise ist ein Leiterdraht, der bei der Sekundärwicklung verwendet wird, sehr dünn. Aus diesem Grund beseht eine Möglichkeit, dass die Sekundärwicklung abgeschnitten wird, wenn ein konstanter Zug oder ein größerer als dieser auf das Verbindungsende der Sekundärwicklung, die mit einem Verbindungsstift verbunden ist, infolge des Spiels und einer Lockerheit des Bauteil-Halteabschnittes durch eine Be tätigungskraft bei der Montage einwirkt, wenn der Transformator auf der Leiterplatte angebracht werden soll.
Das Verbindungsende der Sekundärwicklung ist direkt oder indirekt mit dem Zuleitungsdraht des Hochspannungs-Bauteils durch den Stab verbunden, der vom Spulenkörper hervorsteht. Selbst wenn eine Verschiebung am Zuleitungsdraht des Hochspannungs-Bauteils erzeugt wird, kann diese somit durch die Toleranz der Sekundärwicklung absorbiert werden, die zwischen dem Stab und dem Zuleitungsdraht vorgesehen ist, und ein Abschneiden der Sekundärwicklung verhindert werden.
Für den Fall, dass die Sekundärwicklung einmal am Stab gehalten und mit dem Zuleitungsdraht des Hochspannungs-Bauteils verlötet wird, ist es darüber hinaus möglich zu verhindern, dass die Wicklung infolge der Kupferkorrosion, die durch Hochtemperaturlöten verursacht wird, entsprechend dem Entfernen von Blei in den vergangenen Jahren brüchig wird.
Vorzugsweise ist ein Leitungsdraht, der bei der Sekundärwicklung verwendet wird, sehr dünn, wie es oben beschrieben wurde. Somit wird der Draht infolge der Kupferkorrosion bei der Lötverbindung brüchig und wird weiterhin infolge einer Beschädigung beim Schweißen für eine Nicht-Lötverbindung, wie etwa dem Aufschmelzen, brüchig. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, dass das Verbindungsende der Sekundärwicklung, die mit einem Verbindungsstift verbunden ist, abgeschnitten wird, wenn ein konstanter Zug oder ein größerer als dieser auf dieses Verbindungsende infolge des Spiels und der Lockerheit des Bauteil-Halteabschnittes durch eine Erschütterung wirkt, die verursacht wird, wenn der Transformator in der Leiterplatte montiert wird, oder nachdem dies erfolgt ist.
Bei der Transformatoreinheit werden jedoch ein Spiel und eine Lockerheit am Verbindungsstift infolge einer Betätigungskraft bei der Montage verursacht. Selbst wenn das Hochspannungs-Bauteil, mit dem das Verbindungsende der Sekundärwicklung verbunden ist, infolge des Spiels und der Lockerheit verschoben wird, wird die Verschiebung in einem Relaisanschluss und einem Stab, der ein Zusatzhalteabschnitt ist, absorbiert, wodurch verhindert wird, dass ein konstanter Zug oder ein größerer als dieser auf den Verbindungsabschnitt der Sekundärwicklung und den Anschluss abschnitt wirkt. Demzufolge ist es möglich zu verhindern, dass die Sekundärwicklung abgetrennt wird, und eine Beständigkeit gegen eine Erschütterung bei der Montage des Transformators in der Leiterplatte oder auf dem Transportweg verbessert wird.
Vorzugsweise hat bei der Transformatoreinheit der plattenförmige Verbindungsanschluss, der für die wechselseitige elektrische Verbindung der Zuleitungsdrähte der Hochspannungs-Bauteile verwendet wird, beispielsweise eine große Abstrahloberfläche für die Leitungsdrähte dieser Bauteile und eine exzellente Abstrahleigenschaft. Somit kann Wärme, die an jedem Hochspannungs-Bauteil erzeugt wird, wirkungsvoll in eine umgebende Atmosphäre abgestrahlt werden, um einen Anstieg der Temperatur jedes Hochspannungs-Bauteils zu verhindern, wobei gleichzeitig eine Spannung, die im Verbindungsabschnitt infolge der thermischen Ausdehnung des Bauteils erzeugt wird unterdrückt werden kann. Demzufolge ist es möglich, die Betriebsstabilität für jedes Hochspannungs-Bauteil zu verbessern und die Lebensdauer des Verbindungsabschnittes zu verlängern.
Vorzugsweise können bei der Transformatoreinheit in dem Fall, in dem die Diode und der Kondensator in der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung mit der Heizwicklung verbunden werden sollen, die im Transformator enthalten ist, der Verbindungsabschnitt auf der Seite der Heizwicklung der Diode und der Kondensator ebenfalls mit einem der Zuleitungsdrähte der Heizwicklung durch eine einzelne Drahtbrücke verbunden sein. Bei einem derartigen Verbindungsaufbau kann jedoch auf die Verwendung eines Scheinanschlusses auf der Leiterplatte nicht verzichtet werden, um den anderen Zuleitungsdraht der Heizwicklung auf einem Verteilungsweg zu unterstützen.
Mit einem derartigen Aufbau, bei dem der Zuleitungsanschluss der Diode und der Zuleitungsanschluss des Kondensators einzeln mit einem der Zuleitungsdrähte der Heizwicklung bzw. dem anderen Zuleitungsdraht der Heizwicklung verbunden sind, wie es oben beschrieben wurde, können jedoch die Zuleitungsdrähte der Heizwicklung stabil auf dem Verteilungsweg der Leiterplatte durch die Verbindung der Diode und des Kondensators unterstützt werden. Demzufolge kann auf die Verwendung eines Blindanschlusses verzichtet werden.
Vorzugsweise dient bei der Transformatoreinheit ein Erdverbindungsanschluss zudem als Erdungsverbindung der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung und als Erdungsverbindung des Kerns. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Erdungsverbindung individuell ausgeführt werden soll, kann somit die Zahl der zu verwendenden Erdverbindungsanschlüsse verringert werden und können gleichzeitig die Arbeitsschritte der Erdungsverbindung verringert werden. Somit kann die Produktivität der Transformatoreinheit verbessert und können die Kosten durch eine Verringerung der Bauteile reduziert werden.
Vorzugsweise kann bei der Transformatoreinheit der Erdverbindungsanschluss das Hochspannungs-Bauteil und den Kern mit dem Erdungsanschluss auf der Leiterplatte durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau verbinden, der den Zuleitungsverbindungsabschnitt und den Kernverbindungsabschnitt enthält.
Vorzugsweise ist bei der Transformatoreinheit die Trennwand, die vom Spulenkörper hervorsteht, zwischen dem Kern und dem Hochspannungs-Bauteil vorgesehen, wobei die wechselseitige geradlinige Verbindung des Kerns und des Hochspannungs-Bauteils fehlt. Demzufolge kann es eine verbesserte Isolierwirkung zwischen dem Hochspannungs-Bauteil, an dem eine Hochspannung anliegt, und dem Kern geben, der zu erden ist. Somit ist es möglich, zuverlässig die Beeinträchtigung einer Isolierung durch Entladung zwischen dem Kern und dem Hochspannungs-Bauteil oder durch Schmutz zu verhindern, der sich im Laufe der Zeit zwischen dem Kern und dem Hochspannungs-Bauteil sammelt. Darüber hinaus kann die Isolierwirkung zwischen dem Hochspannungs-Bauteil und dem Kern verbessert werden. Im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem die Trennwand nicht vorgesehen ist, kann somit ein Spalt zwischen dem Kern und dem Hochspannungs-Bauteil verringert und die Größe der Transformatoreinheit weiter verringert werden.
Vorzugsweise erstreckt sich bei der Transformatoreinheit die Trennwand derart, dass sie höher als die Höhe des Vorsprungs des Hochspannungs-Bauteils vom Spulenkörper ist. Demzufolge kann ein Isolierabstand in einer Länge beibehalten werden und die Isolierwirkung des Kerns und des Hochspannungs-Bauteils weiter verbessert werden.
Gemäß dem Transformator und der Transformatoreinheit, die über den Transformator der vorliegenden Erfindung verfügt, ist der Bauteil-Halteabschnitt zum Halten eines Bauteils im Außenumfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite an der Leiterplatte vorgesehen. Dadurch das bewirkt wird, dass der Bauteil-Halteabschnitt das Hochspannungs-Bauteil hält, ist es somit möglich, auf die Montage des Hochspannungs-Bauteils auf der Leiterplatte zu verzichten. Demzufolge ist es möglich, die Größe der Leiterplatte zu verringern, ohne dass dies zu Lasten des Leistungsverhaltens des Transformators geht und die Kosten steigen. Somit kann die Größe des Transformators verringert werden. Bei der Verwendung in einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung, die eine Verringerung der Größe und eine Funktionsverbesserung verlangt, kann somit eine geeignete Transformatoreinheit verwendet werden.
1 ist eine Schnitt- und Seitenansicht zur Erläuterung des Aufbaus eines Transformators gemäß der Erfindung;
2 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Aufbaus des Transformators;
3 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Aufbaus einer Transformatoreinheit, auf der der Transformator angebracht ist;
4 ist eine Perspektivansicht, die eine Transformatoreinheit zeigt, bei der der I-förmige Kern des Transformators senkrecht zu einer Leiterplatte vorgesehen ist und ein Hochspannungs-Bauteil in einem oberen Teil angebracht ist;
5 ist eine Perspektivansicht, die eine Transformatoreinheit zeigt, bei der der I-förmige Kern des Transformators parallel zur Leiterplatte vorgesehen ist und ein U-förmiger Kern auf der Seite des Transformators vorgesehen ist;
6 ist eine Perspektivansicht, die eine Transformatoreinheit darstellt, bei der der I-förmige Kern des Transformators senkrecht zur Leiterplatte vorgesehen ist und das Hochspannungs-Bauteil im unteren Teil vorgesehen ist;
7 ist eine Schnitt- und eine Seitenansicht, die einen Transformator zeigen, der einen anderen Aufbau hat;
8 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Aufbau darstellt, bei dem ein Bauteil-Halteabschnitt auf einer Bauteil-Befestigungsplatte ausgebildet ist, um ein separates Element von einem Spulenkörper zu sein;
9 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem eine isolierende Abdeckung, die den Bauteil-Halteabschnitt bedeckt, angebracht ist;
10 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Aufbau darstellt, bei dem der Spulenkörper in ein Spulenkörper-Trägerelement und einen Flanschabschnitt zerlegt ist und der Bauteil-Halteabschnitt im Flanschabschnitt ausgebildet ist;
11 ist eine Perspektivansicht, die eine weitere Ausführungsform der Transformatoreinheit gemäß der Erfindung zeigt;
12 ist eine Ansicht, betrachtet in einer Richtung A in 11;
13 ist ein Schaltbild, das die Transformatoreinheit aus 11 zeigt;
14 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die einen Abschnitt B in 11 zeigt, wobei (a) den Fall darstellt, bei dem eine Wicklung M gewickelt und verbunden wird und (b) den Fall zeigt, bei dem die Wicklung M schmelzverschweißt wird;
15 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die den Abschnitt B aus 14 gemäß einer Variante darstellt, wobei die Sekundärwicklung eines Transformators mit dem Zuleitungsdraht eines Hochspannungs-Bauteils durch einen Stab verlötet wird, der von einem Spulenkörper hervorsteht und direkt verbunden ist;
16 ist eine Perspektivansicht, die eine Transformatoreinheit darstellt, bei der eine Trennwand zwischen einem Spulenkörper und einem Kern vorgesehen ist;
17 ist eine Perspektivansicht, die eine herkömmliche Transformatoreinheit darstellt, die in einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung angebracht werden soll;
18 ist ein Schaltplan zur Erläuterung des Schaltungsaufbaus der Transformatoreinheit;
19 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines Transformators zeigt, der an der Transformatoreinheit angebracht ist;
20 ist eine Perspektivansicht, die den Aufbau des Transformators von der Unterseite betrachtet darstellt;
21 ist eine Rückansicht einer Leiterplatte, die das Schaltungsmuster einer Leiterplatte darstellt, auf der der Transformator angebracht ist;
22 ist eine Perspektivansicht, die eine Transformatoreinheit gemäß einem weiteren herkömmlichen Beispiel zeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Transformators und einer Transformatoreinheit, die über den Transformator gemäß der Erfindung verfügt, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 sind eine Schnitt- und Seitenansicht, die den Transformator gemäß der Erfindung darstellen, 2 ist eine Perspektivansicht, die den Transformator zeigt, und 3 ist eine Perspektivansicht, die die Transformatoreinheit zeigt.
Wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, besteht ein Transformator 11, der an der Transformatoreinheit gemäß der Erfindung angebracht werden soll, hauptsächlich aus einem Spulenkörper 13, der aus einem Harz besteht, einer Primärwicklung 15, einer Sekundärwicklung 17 und einer Heizwicklung 19, die um den Spulenkörper 13 gewickelt sind, und einem Kern 21.
Der Kern 21 besteht aus einem I-förmigen Kern 21a, der einen rechteckigen Querschnitt hat, der durch das Zentrum des Spulenkörpers 13 eingefügt ist, und einem U-förmigen Kern 21b, der von der Seite gesehen eine U-Form hat, der mit beiden Enden des I-förmigen Kerns 221a verbunden ist, wobei der Transformator 11 auf einer Leiterplatte 23 angebracht ist und der U-förmige Kern 21b nach unten gedreht ist.
Der Spulenkörper 13 hat eine Seitenfläche, die mit einer Vielzahl (insgesamt vier gemäß der vorliegenden Ausführungsform) von Bauteil-Halteabschnitten versehen ist, die über Paare von Zwischenstücken 25 bzw. 27 verfügen. Im Bauteil-Halteabschnitt ist ein Kondensator 31, der ein Hochspannungs-Bauteil sein soll, das eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 81 bildet, zwischen dem Paar der Zwischenstücke 27 angeordnet, und eine Diode ist zwischen dem Paar der Zwischenstücke 25 angeordnet.
Der Bauteil-Halteabschnitt gemäß der Ausführungsform ist mit den Paaren der Zwischenstücke 25 und 27 ausgebildet, die auf der Seitenfläche des Spulenkörpers 13 in einem Abstand von beinahe der Dicke des Hochspannungs-Bauteils zueinander errichtet sind.
Darüber hinaus ragen die Zuleitungsdrähte des Kondensators 31 und der Diode 33, die die Hochspannungs-Bauteile sein sollen, vom äußeren Umfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite auf der Leiterplatte 23 hervor und sind die Verbin dungsenden der Sekundärwicklung 17 bzw. der Heizwicklung 19 mit den Zuleitungsdrähten auf der Basis von Schaltungen verbunden. Demzufolge ist ein Verbindungskabel von einem Magnetron ohne Verwendung der Leiterplatte 23 im äußeren Umfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite des Transformators 11 auf der Leiterplatte 23 angeschlossen.
Gemäß dem Transformator 11 und einer Transformatoreinheit 100, die durch Anbringen des Transformators 13 auf der Leiterplatte 23 ausgebildet ist, ist somit die Seitenfläche des Spulenkörpers 13 mit den Bauteil-Halteabschnitten zum Halten der Hochspannungs-Bauteile, wie etwa dem Kondensator 13 und der Diode 33, versehen. Durch Bewirken, dass der Bauteil-Halteabschnitt das Hochspannungs-Bauteil hält, besteht somit die Möglichkeit, auf eine Anbringung der Hochspannungs-Bauteile auf der Leiterplatte 23 zu verzichten.
Demzufolge ist es möglich, die Größe der Leiterplatte 23 zu verringern, ohne dass dies zu Lasten des Leistungsverhaltens des Transformators 11 geht und die Kosten steigen. Auf diese Weise kann die Größe des Transformators 100 verringert werden. Bei der Verwendung in einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung, die eine Verringerung der Größe und eine Funktionsverbesserung verlangt, kann man die geeignete Transformatoreinheit 100 erhalten.
Darüber hinaus sind die Verbindungsenden der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 mit dem Außenumfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite des Transformators 11 auf der Leiterplatte 11 verbunden. Daher kann das Verbindungskabel vom Magnetron direkt mit dem Transformator 11 ohne Verwendung der Leiterplatte 23 verbunden sein. Demzufolge ist es möglich, die Schaltungsmuster auf der Leiterplatte 23 zu verringern, und insbesondere besteht die Möglichkeit, auf die Hochspannungs-Schaltungsmuster des Transformators 11 zu verzichten, bei denen ein Intervall zwischen den Mustern infolge einer Hochspannung vergrößert werden muss. Wie es in 3 gezeigt ist, kann somit die Größe der Leiterplatte 23 beträchtlich verringert werden.
Darüber hinaus sind wenigstens einer der Zuleitungsdrähte der anderen Hochspannungs-Bauteile und das Verbindungsende der Sekundärwicklung 17 und der Heiz- Wicklung 19 direkt mit den Zuleitungsdrähten der Hochspannungs-Bauteile, wie etwa des Kondensators 31 und der Diode 33 verbunden, die im Bauteil-Halteabschnitt gehalten sind. Demzufolge kann das Schaltungsmuster auf der Leiterplatte 23 weiter reduziert und vereinfacht werden.
Eine Richtung, in der der Transformator 11 auf der Leiterplatte 23 angebracht wird, ist nicht auf eine Richtung beschränkt, in der der U-förmige Kern 21b des Kerns 21 aus 3, der oben beschrieben wurde, auf eine Unterseite gesetzt wird, sondern es ist ebenfalls möglich, eine Konfiguration, bei der der I-förmige Kern 21a senkrecht zur Leiterplatte 23 vorgesehen ist, wie es In 4 gezeigt ist, eine Konfiguration, bei der der I-förmige Kern 21a parallel mit der Leiterplatte 23 und der U-förmige Kern 21b auf der Seite des Transformators 11 vorgesehen ist, wie es in 5 gezeigt ist, oder eine Konfiguration zu verwenden, bei der die Hochspannungs-Bauteile auf der Seite der Leiterplatte 23 in einem unteren Teil vorgesehen sind, wie es in 6 gezeigt ist.
Beim Aufbau einer Transformatoreinheit 200, die in 4 gezeigt ist, ist ein Zwischenraum entsprechend dem Vorsprung des I-förmigen Kerns 21a von dem Spulenkörper 13 zwischen der Seitenfläche des Spulenkörpers 13, der auf der Unterseite des Transformators 11 vorgesehen ist, und der Leiterplatte 23 hergestellt, wobei ein Bauteil 41, das eine flache Form hat, auf dem Zwischenraum angebracht werden kann. Demzufolge kann die Montagefläche der Leiterplatte 23 effektiv genutzt werden, so das die Platzausnutzung verbessert werden kann. Darüber hinaus kann die Höhe des Transformators 11 von der Oberfläche der Leiterplatte 23 verringert werden, so dass eine Montagestabilität verbessert werden kann. Weiterhin ist ein Hochspannungs-Bauteil, das Wärme erzeugt auf einer Oberseite vorgesehen. Demzufolge kann ein Wärmeübergang zu den anderen Abschnitten des Transformators 11 während der Wärmeabstrahlung unterdrückt werden, so dass der Einfluss des Hochspannungs-Bauteils auf den Transformator 11 beseitigt werden kann.
Andererseits sind beim Aufbau einer Transformatoreinheit 300, die in 5 gezeigt ist, eine Primärwicklung 15, eine Sekundärwicklung 17 und eine Heizwicklung, die flache Formen haben, vertikal in derselben Weise vorgesehen, wie jene beim Aufbau, der in 3 gezeigt ist. Demzufolge kann die Installationsfläche der Leiterplat te 23 verringert werden, so dass die Montagedichte der Leiterplatte 23 verbessert werden kann.
Beim Aufbau einer Transformatoreinheit 400, die in 6 gezeigt ist, ist ein Abstand zwischen jeder Wicklung und einer Leiterplatte vergrößert, so dass die Überlagerung eines Rauschens auf der Schaltung der Leiterplatte so weit wie möglich verhindert werden kann.
Wenngleich der Anschluss der Heizwicklung und des Zuleitungsdrahtes, die mit dem Magnetron zu verbinden sind, auf der Seite des Transformators 11 bei den Transformatoreinheiten 100 bis 400 vorgesehen ist, ist es dennoch möglich, einen Aufbau der Art zu verwenden, dass diese Anschlussabschnitte mit der Leiterplatte 23 verbunden sind. Insbesondere sind diese Anschlussabschnitte mit dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 23 verbunden und sind von der Leiterplatte 23 zum Magnetron durch einen Hochspannungs-Zuleitungsdraht durch einen lappenartigen Anschluss verbunden. Durch Ändern einer Länge auf der Seite des Hochspannungs-Zuleitungsdrahtes, der eine Verbindung von der Leiterplatte 23 zum Magnetron herstellt, ist es somit nicht notwendig, eine Verdrahtungslänge zum Magnetron für jeden Typ von Einheit zu ändern. Demzufolge ist es möglich zu verhindern, dass eine Montagearbeit zum Justieren der Kombination des Typs der Transformatoreinheit und des Hochspannungs-Zuleitungsdrahtes kompliziert ist. Demzufolge ist es möglich, die Bauteilfläche der Seitenfläche des Spulenköpers 13, der eine begrenzte Fläche hat, auf eine Oberfläche einzustellen, auf der die Bauteile der Reihe nach angeordnet sind. In diesem Fall ist ein Schaltungsmuster für die Hochspannungsisolierung, die für die Leiterplatte 23 entsprechend einem hohen Potential erforderlich ist, ausreichend und kann in einem leicht vergrößerten Bereich untergebracht werden.
Als nächstes folgt eine Beschreibung einer Variante des Transformators gemäß der Ausführungsform.
Ein Transformator 11, der in 7 gezeigt ist, verwendet zwei U-förmige Kerne 35a und 35b, die so ausgebildet sind, das sie einander identische Formen haben, anstelle des Kerns 21, der den I-förmigen Kern 21a und den U-förmigen Kern 21b hat, wobei die U-förmigen Kerne 35a und 35b von beiden Seiten eines Spulenkörpers 13 eingefügt sind. Die Abschnitte der U-förmigen Kerne 35a und 35b, die in den Spulenkörper 13 eingefügt werden sollen, sind so ausgebildet, dass sie kreisförmige Abschnitte aufweisen.
Gemäß diesem Aufbau sind die Kerne 35a und 35b so ausgebildet, dass sie einander identische Formen haben. Demzufolge kann die Produktivität jedes der Kerne 35a und 35b verbessert und eine Arbeit des Anbringens derselben ebenfalls vereinfacht werden, da es nicht erforderlich ist, beide zu unterscheiden. Beim Transformator 11 kann darüber hinaus der Wicklungsabschnitt einer Wicklung auf dem Zentrum des Spulenkörpers 13 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt haben. Demzufolge ist es möglich, auf einfache Art die Arbeit des Wickelns einer Primärwicklung 15, einer Sekundärwicklung und einer Heizwicklung 19 ohne den Einfluss einer Änderung einer Umfangsgeschwindigkeit im Falle eines quadratischen Querschnittes auszuführen.
Ein weiteres Verfahren des Anbringens von Hochspannungs-Bauteilen am Transformator 11 wird der Reihe nach unter Bezugnahme auf 8 bis 10 erläutert.
Bei einem Aufbau, der in 8 gezeigt ist, werden die Hochspannungs-Bauteile einer Bauteil-Befestigungsplatte 43, die separat vom Spulenkörper 13 gebildet ist, der die Primärwicklung 15, die Sekundärwicklung 17 und die Heizwicklung 19, die um diesen gewickelt sind, aufweist, am Spulenkörper 13 angebracht. Zwischenstücke 25 und 27 gemäß einem Beispiel eines Bauteil-Halteabschnittes, sind auf der Bauteil-Befestigungsplatte 43 ausgebildet, wobei ein Kondensator 31 und eine Diode 33, die Hochspannungs-Bauteile sind, an dieser befestigt sind. Bei einem derartigen Aufbau werden die Hochspannungs-Bauteile an der Bauteil-Befestigungsplatte 43 vor jedem Wicklungsvorgang angebracht und die Bauteil-Befestigungsplatte 43 mit dem Spulenkörper 13 durch ein Verbindungsmittel verbunden, das nicht dargestellt ist. Somit kann der Wicklungsvorgang in einem Zustand ausgeführt werden, in dem die Bauteil-Befestigungsplatte 43 und der Spulenkörper 13 miteinander integriert sind. Demzufolge ist es möglich, auf einfache Art und Weise eine Bearbeitung für das Ende jeder Wicklung auszuführen, indem das Ende der Wicklung mit dem Zuleitungsdraht des Hochspannungs-Bauteils nach dem Wicklungsvorgang verbun den wird. Auf diese Weise kann eine Bearbeitbarkeit verbessert und weiterhin die Handhabungseigenschaft des Transformators an sich verbessert werden.
Bei einer Konfiguration, die In 9 gezeigt ist, wird ein Aufbau verwendet, bei dem eine Isolierabdeckung 45 zum Abdecken von Hochspannungs-Bauteilen, die an der Seite des Spulenkörpers 13 angebracht ist und am Spulenkörper 13 angebracht ist, vorgesehen ist. Die Isolierabdeckung 45 ist an der Seite des Spulenkörpers 13 angebracht, so dass die Hochspannungs-Bauteile 31 und 33 in der Isolierabdeckung 45 aufgenommen sind und daran gehindert werden können, zur Außenseite freizuliegen. Demzufolge kann die Erzeugung eines Kurzschlusses verhindert werden, so dass eine hohe Sicherheit gewährleistet werden kann.
Darüber hinaus kann die Isolierabdeckung 45 einen Aufbau haben, bei dem ein Bauteil-Halteabschnitt zum Befestigen der Hochspannungs-Bauteile zusätzlich auf einer Innenfläche ausgebildet ist, um die Hochspannungs-Bauteile auf der Seite der Isolierabdeckung 45 zu befestigen. Vorzugsweise sollte eine Abstrahlöffnung zum Abstrahlen der Wärme der Hochspannungs-Bauteile ordnungsgemäß in der Isolierabdeckung 45 ausgebildet sein.
Bei einem Aufbau, der in 10 gezeigt ist, enthält ein Spulenkörper ein Spulenkörper-Trägerelement 47, um wenigstens eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung um diesen zu Wickeln, und einen Seitenendflanschabschnitt 49, der an einem der Enden des Spulenkörper-Trägerelementes 47 angebracht ist, wobei ein Bauteil-Halteabschnitt im Seitenendflanschabschnitt 49 ausgebildet ist. Genauer gesagt hat das Spulenkörper-Trägerelement 47 einen Kernabschnitt 47a und einen Flanschabschnitt 47b derart, dass die Primärwicklung und die Sekundärwicklung um dieses gewickelt werden können, und der Seitenendflanschabschnitt 49 weist einen Zwischenraum zum Wickeln einer Heizwicklung auf, der durch einen inneren Flansch 49a und einen äußeren Flansch 49b ausgebildet ist, wobei Zwischenstücke 25 und 27 gemäß einem Beispiel des Bauteil-Halteabschnittes zum Befestigen von Hochspannungs-Bauteilen auf der Außenoberfläche des Außenflansches 49b ausgebildet sind. Das Spulenkörper-Trägerelement 47 und der Seitenendflanschabschnitt 49 sind miteinander durch ein Verbindungsmittel verbunden, das nicht dargestellt ist, und sind somit integral.
Gemäß diesem Aufbau wird das Hochspannungs-Bauteil in den Seitenendflanschabschnitt 49 eingefügt und die Heizwicklung vor dem Vorgang jeder Wicklung des Spulenkörper-Trägerelementes 47 angebracht, wird der Seitenendflanschabschnitt 49 mit dem Spulenkörper-Trägerelement 47 verbunden und kann der Wicklungsvorgang für die Primärwicklung und die Sekundärwicklung in einem Zustand ausgeführt werden, in dem das Spulenkörper-Trägerelement 47 und der Seitenendflanschabschnitt 49 integral sind. Demzufolge ist es möglich, auf einfache Weise den Vorgang für das Ende jeder Wicklung auszuführen, indem das Ende der Wicklung mit dem Zuleitungsdraht des Hochspannungs-Bauteils nach dem Wicklungsvorgang verbunden wird. Somit kann eine Bearbeitbarkeit und weiterhin die Handhabungseigenschaft des Transformators an sich verbessert werden.
Somit wird der Bauteil-Halteabschnitt auf einem separaten Element vom Spulenkörper-Trägerelement 47 ausgebildet. Damit kann verhindert werden, dass eine Arbeit zum Anbringen der Bauteile kompliziert ist. Auf diese Weise kann die Arbeit vereinfacht werden. Darüber hinaus können die Bauteile auf einfache Art und Weise automatisch zusammengesetzt werden, so dass die Montagekosten verringert werden können.
11 bis 14 zeigen eine weitere Ausführungsform der Transformatoreinheit gemäß der Erfindung.
Bei einem Transformator 11, der in einer Transformatoreinheit 500 gemäß der Ausführungsform verwendet wird, sind zwei U-förmige Kerne 35a und 35b von beiden Stirnseiten eines Spulenkörpers 13 eingefügt und ist ein Kern an einer Leiterplatte 23 um die Außenseite des Spulenkörpers 13 derart angebracht, dass er in der Seitenposition des Spulenkörpers 13 eingerichtet ist, die von der Leiterplatte 23 in einem konstanten Abstand vorgesehen ist.
Beim Transformator 11 gemäß der Ausführungsform verläuft in ähnlicher Weise die Mittelachse des Spulenkörpers 13 parallel zur Leiterplatte 23. Somit sind eine Primärwicklung 15, eine Sekundärwicklung 17 und eine Heizwicklung 19 vertikal im Bezug auf die Leiterplatte 23 vorgesehen.
Wie es in 12 gezeigt ist, ragen Zwischenstücke 26 und 28, die Bauteil-Halteabschnitte sein sollen, um die Zuleitungsdrähte der Hochspannungs-Bauteile einzufügen, die eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 bilden, um eine Hochspannung, die eine hohe Frequenz hat, aus der Sekundärwicklung 17 gleichzurichten, von der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 im Spulenkörper 13 hervor.
Die Spitze jedes der Zwischenstücke 26 und 28 ist mit einer Eingriffsrille zum engen Einfügen des Zuleitungsdrahtes versehen, wobei das Zwischenstück 26 dazu dient, eine Diode 33 zu halten und das Zwischenstück 28 dazu dient einen Kondensator 31 zu halten.
Eine Schaltung für die Transformatoreinheit 500 gemäß der Ausführungsform hat einen Aufbau, der in 13 gezeigt ist.
Eine kommerzielle Stromquelle 74 wird mit einer Gleichrichterschaltung 75, wie etwa einer Diodenbrücke vollwellen-gleichgerichtet und in eine Hochfrequenzspannung durch einen Wechselrichter 76 umgewandelt, wobei die Hochfrequenzspannung der Primärwicklung 15 des Transformators 11 zugeführt wird. Demzufolge wird eine Hochspannung von einigen kV mit einer hohen Frequenz an der Sekundärwicklung 17 des Transformators 11 erzeugt. Die Hochspannung, die die Hochfrequenz hat, wird durch die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 gleichgerichtet, die den Kondensator 31 und die Diode 33 hat. Somit wird die Hochspannung einem Magnetron 82 zugeführt, das ein Mikrowellengenerator sein soll. Darüber hinaus ist die Heizwicklung 19 des Transformators 11 mit einem Draht 84 des Magnetrons 82 verbunden, um den Draht 84 zu erwärmen. Das Magnetron 82 bringt eine Mikrowelle zum Schwingen, indem es den Draht 84 erwärmt und die Hochspannung anlegt.
Bei der Ausführungsform haben der Kondensator 31 und die Diode 33, die die Hochspannungs-Bauteile sein sollen, die auf den Bauteil-Halteabschnitten angebracht sind, einen Übertragungsanschluss 51, der an einem Zuleitungsdraht L be festigt ist, der mit der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 durch Punktschweißen verbunden ist.
Der Übertragungsanschluss 51 besteht aus einer Metallplatte, wie etwa einer Phosphor-Bronzeplatte, und enthält einen hakenförmigen Spitzenabschnitt 51a, der eine Wicklung M wickelt und verbindet, ein Basisende 51b, das mit dem Zuleitungsdraht L des Hochspannungs-Bauteils verbunden ist, und einen flexiblen Abschnitt 51c, der dem Spitzenabschnitt 51a gegenüberliegt, wie es in 14(a) gezeigt ist.
Sowohl das Verbindungsende der Sekundärwicklung 17 als auch jenes der Heizwicklung 19 sind mit einem Übertragungsanschluss 51 durch einen Stab 22 verbunden, der vom Spulenkörper 13 hervorsteht.
Für den Fall, bei dem die Sekundärwicklung 17 und die Heizwicklung 19 gelötet werden können, wird der Übertragungsanschluss 51 verwendet, um das Verlöten auszuführen. Für den Fall, bei dem das Löten nicht ausgeführt werden kann, ist es darüber hinaus möglich, ein Verschmelzen durch anlegen eines großen Stromes auszuführen, während durch Druck bewirkt wird, dass die einander gegenüberliegenden Abschnitte 51a und 51c des Übertragungsanschlusses 51 dicht beieinander liegen, wie es in 14(b) gezeigt ist.
Somit sind die Wicklungen 17 und 19 einmal durch den Stab 22 gehalten. Für den Fall des Verlötens ist es demzufolge möglich zu verhindern, dass die Wicklungen 17 und 19 infolge der Kupferkorrosion, die durch Hochtemperaturlöten verursacht wird, entsprechend dem Entfernen von Blei in den vergangenen Jahren brüchig werden. Für den Fall einer nicht gelöteten Wicklung, nimmt darüber hinaus der Stab 22 eine Spannung gegen die Brüchigkeit auf, die durch eine Spannung beim Verschweißen, wie etwa beim Verschmelzen erzeugt wird, so dass eine Spannung im Übertragungsanschluss 51 minimiert werden kann.
Die Wicklungsverbindungsabschnitte 1) bis 4), die man durch den Übertragungsanschluss 51 aus 12 erhält, entsprechen Verbindungsabschnitten 1) bis 4) in einem Schaltplan aus 13.
Insbesondere ist der Verbindungsabschnitt 1) zwischen einem der Verbindungsenden der Sekundärwicklung 17 und einem Paar Kondensatoren 31 vorgesehen, und der Verbindungsanschluss 2) ist zwischen dem anderen Verbindungsende der Sekundärwicklung 17 und einem Paar Dioden 33 vorgesehen.
Darüber hinaus ist der Verbindungsabschnitt 3) zwischen einer der Zuleitungen der Heizwicklung 19 und einer Zuleitung L der Anode der Diode 33 vorgesehen, und der Verbindungsabschnitt 4) ist zwischen der anderen Zuleitung der Heizwicklung 19 und der Zuleitung L des Kondensators 31 vorgesehen.
Im allgemeinen sind die Leitungsdrähte, die bei der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 verwendet werden, sehr dünn. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, dass die Leitungsdrähte abgeschnitten werden, wenn ein konstanter Zug oder ein größerer als dieser auf die Verbindungsenden der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 infolge eines Spiels oder einer Lockerheit des Bauteil-Halteabschnittes durch eine Betätigungskraft bei der Montage und eine Erschütterung einwirkt, die während des Transportes erzeugt wird, wenn der Transformator 11 in der Leiterplatte 23 angebracht werden soll.
Bei der Transformatoreinheit 500 werden jedoch ein Spiel und eine Lockerheit am Bauteil-Halteabschnitt infolge einer Betätigungskraft bei der Montage erzeugt. Selbst wenn die Hochspannungs-Bauteile 31 und 33, an die das Verbindungsende der Sekundärwicklung 17 angeschlossen ist, infolge des Spiels und der Lockerheit verschoben werden, wird die Verschiebung in einer Toleranz zwischen dem Stab 22 und dem Übertragungsanschluss 51 absorbiert, wodurch verhindert wird, das ein konstanter Zug oder ein größerer als dieser auf den Verbindungsabschnitt der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 wirkt. Demzufolge ist es möglich zu verhindern, dass die Sekundärwicklung 17 und die Heizwicklung 19 abgeschnitten werden, und eine Handhabungseigenschaft bei der Montage der Transformators 11 in der Platte und eine Sicherheit beim Transport zu verbessern.
Bei der Ausführungsform wird darüber hinaus die wechselseitige elektrische Verbindung der Zuleitungsdrähte der Hochspannungs-Bauteile, die auf dem Bauteil- Halteabschnitt vorgesehen sind, nicht direkt sondern durch einen plattenförmigen Verbindungsanschluss 53 ausgeführt, wie es in 11 und 12 gezeigt ist.
Beim Beispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, wird der plattenförmige Anschluss 53 in einem Abschnitt verwendet, in dem zwei Dioden 33 und 33 wechselseitige in Reihe geschaltet sind.
Für den Verbindungsanschluss 53 ist eine Metallplatte mit einer exzellenten Charakteristik der Abstrahleigenschaft (thermische Leitfähigkeit) wie auch der elektrischen Leitfähigkeit zu bevorzugen, wobei beispielsweise eine Phosphor-Bronzeplatte verwendet werden kann.
Der Verbindungsanschluss 53 hat eine große Abstrahlfläche für die Zuleitungsdrähte der Hochspannungs-Bauteile und eine exzellente Abstrahleigenschaft. Somit kann Wärme, die an jedem Hochspannungs-Bauteil erzeugt wird, wirkungsvoll in die umgebende Atmosphäre abgestrahlt werden, um zu verhindern, dass die Temperatur jedes Hochspannungs-Bauteils ansteigt, wobei gleichzeitig eine Spannung, die im Verbindungsabschnitt infolge der thermischen Ausdehnung erzeugt wird, unterdrückt werden kann. Demzufolge ist es möglich, die Betriebsstabilität jedes Hochspannungs-Bauteils zu verbessern und die Lebensdauer des Verbindungsabschnittes zu verlängern.
Bei der Ausführungsform sind darüber hinaus die Diode 33 und der Kondensator 31 in der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93, die mit der Heizwicklung 19 verbunden werden soll, die im Transformator 11 enthalten ist, einzeln mit der Heizwicklung 19 verbunden, d. h. der Zuleitungsanschluss der Dioden 33, die in Reihe geschaltet sind, ist mit einer der Zuleitungen der Heizwicklung 19 verbunden, und der Zuleitungsanschluss der Kondensatoren 31, die in Reihe geschaltete sind, ist mit der anderen Zuleitung der Heizwicklung 19 verbunden, wie es bei 3) und 4) von 13 gezeigt ist.
Der Übertragungsanschluss 51 wird für die Verbindung der jeweiligen Zuleitungsanschlüsse mit den Wicklungen verwendet, wie es oben beschrieben ist.
Wenngleich die Sekundärwicklung 17 und die Heizwicklung 19 mit dem Zuleitungsdraht L des Hochspannungs-Bauteils durch den Übertragungsanschluss 51 bei der Ausführungsform verbunden sind, ist es ebenfalls möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem auf den Übertragungsanschluss verzichtet wird und die Sekundärwicklung 17 sowie die Heizwicklung 19 mit dem Zuleitungsdraht L der Hochspannungs-Komponente über den Stab 22 verbunden sind, der vom Spulenkörper 13 hervorsteht, und sind somit direkt verbunden, wie es In 15 gezeigt ist.
Mit einem derartigen Aufbau kann in ähnlicher Weise die Verschiebung des Zuleitungsdrahtes L des Hochspannungs-Bauteils in den Toleranzen der Wicklungen 17 und 19, die zwischen dem Stab 22 und dem Zuleitungsdraht L vorgesehen sind, absorbiert werden. Somit kann verhindert werden, dass die Wicklungen 17 und 19 durchtrennt werden.
Darüber hinaus sind die Wicklungen 17 und 19 einmal gehalten. Demzufolge ist es möglich, die Brüchigkeit der Wicklungen 17 und 19 zu beseitigen, die durch das Hochtemperaturlöten entsprechend des Entfernens von Blei verursacht wird.
Für den Fall, bei dem die Diode 33 und der Kondensator 31 in der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 mit der Heizeinrichtung 19 verbunden werden sollen, die im Transformator enthalten ist, ist der Verbindungsabschnitt der Diode 33 und des Kondensators 31 mit einer der Zuleitungen der Heizeinrichtung durch eine einzelne Drahtbrücke verbunden, wie es in 18 gezeigt ist. Bei einem derartigen Verbindungsaufbau kann auf die Verwendung eines Blindanschlusses am Spulenkörper 13 verzichtet werden, um die andere Zuleitung der Heizwicklung auf einem Verteilungsweg zu unterstützen.
Mit einem derartigen Aufbau, bei dem der Zuleitungsanschluss der Diode 33 und der Zuleitungsanschluss des Kondensators 31 einzeln mit einer der Zuleitungen der Heizwicklung 19 bzw. der anderen Zuleitung der Heizwicklung 19 verbunden sind, wie es oben beschrieben wurde, können jedoch die Zuleitungen der Heizwicklung 19 auf dem Verteilungsweg durch die Verbindung der Diode 33 und des Kondensators 31 stabil unterstützt werden. Demzufolge kann auf die Verwendung des Blindanschlusses am Spulenkörper 13 verzichtet werden. Der Grund, warum auf den Blindanschluss verzichtet werden kann, besteht darin, dass eine Spannung, die man durch die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 erhält 100- bis 500-mal so hoch ist, wie die Spannung, die an beiden Enden der Heizwicklung 19 erzeugt wird, was offensichtlich zu selben Bewegung wie jener der Schaltung führt, die in 18 gezeigt ist.
Bei der Ausführungsform erhält man darüber hinaus einen Erdverbindungsanschluss 55 zum Verbinden der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93, die auf dem Beuteil-Halteabschnitt vorgesehen ist, mit einem Erdkontakt 24, der auf der Leiterplatte 23 vorgesehen ist, durch Ausbilden eines Metalldrahtes, der eine exzellente elektrische Leitfähigkeit und Federeigenschaft hat, um eine vorbestimmte Form anzunehmen, und einen Zuleitungsverbindungsabschnitt 55a hat, der mit dem Zuleitungsdraht L des Hochspannungs-Bauteils verbunden ist, das die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 bildet (die Kathode der Diode 33 in diesem Beispiel), und einen Plattenverbindungsabschnitt 55b aufweist, der mit dem Erdkontakt 24 verbunden ist, der auf der Leiterplatte 23 vorgesehen ist.
Beim Erdverbindungsanschluss 55 ist darüber hinaus ein Kernverbindungsabschnitt 55c zum Einrichten einer Verbindung mit dem Kern 35b des Transformators 11 in elastischem Kontakt mit der Außenoberfläche des Kerns 35b integral zwischen dem Zuleitungsverbindungsabschnitt 55a und dem Plattenverbindungsabschnitt 55b ausgebildet.
Für den Fall, bei dem der Erdverbindungsanschluss 55 für eine Erdverbindung verwendet wird, dient ein Erdverbindungsanschluss 55 dazu, die Erdverbindung der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 und jener des Kerns 35b auszuführen. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Erdverbindungen einzeln ausgeführt werden sollen, kann somit die Zahl der Verwendungen des Erdverbindungsanschlusses 55 verringert und können gleichzeitig die Arbeitsschritte der Erdverbindung reduziert werden. Demzufolge kann die Produktivität der Transformatoreinheit verbessert und können die Kosten durch eine Abnahme der Bauteile reduziert werden.
Darüber hinaus wird der Erdverbindungsanschluss 55 nach einem Betriebsausfall-Spannungstest für den Transformator 11 angebracht. Somit ist es möglich, den Betriebsausfall-Spannungstest für den Transformator 11 auszuführen, während die Diode 33 angebracht wird.
16 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Trennwand am Spulenkörper der Transformatoreinheit gemäß der Erfindung angebracht ist.
Bei einem Transformator 11, der bei einer Transformatoreinheit 600 gemäß der Ausführungsform verwendet wird, sind zwei U-förmige Kerne 35a und 35b von beiden Stirnseiten eines Spulenkörpers 13 eingefügt, und es ist ein Kern an einer Leiterplatte 23 um die Außenseite des Spulenkörpers 13 in einer derartigen Konfiguration angebracht, dass er in der seitlichen Position des Spulenkörpers 13 eingerichtet ist, der von der Leiterplatte 23 in einem konstanten Abstand vorgesehen ist.
Beim Transformator 11 gemäß der Ausführungsform verläuft die zentrale Achse des Spulenkörpers 13 parallel mit der Leiterplatte 23. Somit sind eine Primärwicklung 15, eine Sekundärwicklung 17 und eine Heizwicklung 19 vertikal im Bezug auf die Leiterplatte 23 vorgesehen.
Zwischenstücke 26 und 28, die Bauteil-Halteabschnitte sein sollen, um die Zuleitungsdrähte der Hochspannungs-Bauteile einzufügen, die eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung 93 bilden (siehe 13), die eine Hochspannung mit einer hohen Frequenz aus der Sekundärwicklung 17 gleichrichtet, ragen von der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 im Spulenkörper 13 hervor (16 zeigt lediglich das Zwischenstück 26. Siehe 12 für das Zwischenstück 28.).
Die Spitze jedes der Zwischenstücke 26 und 28 ist mit einer Eingriffsrille zum engen Einfügen des Zuleitungsdrahtes versehen, wobei das Zwischenstück 26 dazu dient, eine Diode 33 zu halten und das Zwischenstück 28 dazu dient, einen Kondensator 31 zu halten.
Der Kondensator 31 und die Diode 33 haben einen Übertragungsanschluss 51, der mit einem Zuleitungsdraht verbunden ist, der mit der Sekundärwicklung 17 und der Heizwicklung 19 durch Punktschweißen verbunden ist. Sowohl das Verbindungsende der Sekundärwicklung 17 als auch das der Heizwicklung 19 sind mit dem Übertragungsanschluss 51 über einen Stab 22 verbunden, der vom Spulenkörper 13 hervorsteht. Darüber hinaus wird die wechselseitige Verbindung der Zuleitungsdrähte der Hochspannungs-Bauteile, die auf dem Bauteil-Halteabschnitt vorgesehen sind, nicht direkt, sondern durch einen plattenförmigen Verbindungsanschluss 53 ausgeführt.
Bei der Transformatoreinheit 600 ist eine Trennwand 61 zum Trennen des Kerns 35b vom Kondensator 31 und der Diode 33, die die Hochspannungs-Bauteile sind, die von den Zwischenstücken 26 und 28 gehalten sind, im Außenumfangsabschnitt des Spulenkörpers 13 errichtet, in dem die Zwischenstücke 26 und 28 ausgebildet sind, die die Bauteilhalteabschnitte sein sollen. Die Trennwand 61 erstreckt sich derart, dass sie höher als die Höhe des Vorsprungs des Hochspannungs-Bauteils von einer Spulenkörper-Seitenfläche 13a ist, die wenigstens dasselbe Bauteil hält und so vorgesehen ist, dass sie sich auf einer geraden Linie befindet, die das Hochspannungs-Bauteil mit dem Kern 35b verbindet. Wenngleich die Trennwand 61 integral mit dem Spulenkörper 13 ausgebildet ist, kann ein separates Element am Spulenkörper 13 befestigt sein. Wenngleich es zu bevorzugen ist, dass die Trennwand zylindrisch ausgebildet sein sollte, um den Kern 35b zu umgeben, besteht die Möglichkeit, einen Abschnitt zu unterteilen, in dem ein sehr großer Vorteil auf die Isolierwirkung von den Hochspannungs-Bauteilen (wie etwa eine Position entsprechend dem Nicht-Elektrodenabschnitt des Hochspannungs-Bauteils) nicht erzeugt werden kann, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, und denselben Abschnitt so auszubilden, dass er eine U-Form wie beim Beispiel annimmt. Ein Anschlag (nicht gezeigt), der verhindert, dass der Kern 35b aus dem Spulenkörper 13 rutscht, steht in der Unterteilungsposition der Trennwand 61 gemäß der Ausführungsform in Eingriff.
Gemäß der Transformatoreinheit 600 ist die Trennwand 61, die vom Spulenkörper 13 hervorsteht, zwischen dem Kern 35b und dem Hochspannungs-Bauteil vorgesehen. Demzufolge fehlt die wechselseitige geradlinige Verbindung des Kerns 35b und des Hochspannungs-Bauteils. Demzufolge ist es möglich, die Isolierwirkung zwischen dem Hochspannungs-Bauteil, an dem eine Hochspannung anliegt und dem Kern 35b zu verbessern, der geerdet werden soll. Auf diese Weise ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass eine Isolierung durch eine Entladung zwischen dem Kern 35b und dem Hochspannungs-Bauteil oder durch Schmutz beeinträchtigt wird, der sich im Laufe der Zeit zwischen dem Kern 35b und dem Hochspannungs-Bauteil sammelt. Darüber hinaus kann die Isolierwirkung zwischen dem Hochspannungs-Bauteil und dem Kern 35b verbessert werden. Im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem die Trennwand 61 nicht vorgesehen ist, kann somit ein Spalt zwischen dem Kern 35b und dem Hochspannungs-Bauteil verringert und die Größe der Transformatoreinheit 600 weiter vermindert werden.
Wenngleich ein Aufbau verwendet wurde, bei dem der Bauteil-Halteabschnitt auf der Seitenfläche des Spulenkörpers 13 ausgebildet ist und bewirkt wird, dass dieser das Hochspannungs-Bauteil bei jeder der Ausführungsformen hält, ist eine Stelle, an der das Hochspannungs-Bauteil gehalten werden soll, nicht auf die Seitenfläche des Spulenkörpers 13 beschränkt, sondern kann sich an einer beliebigen anderen Position auf dem Außenumfangsabschnitt des Transformators 11 mit Ausnahme der Montageseite der Leiterplatte 223 befinden.
Darüber hinaus kann der Bauteil-Halteabschnitt ebenfalls auf der Bauteil-Befestigungsplatte ausgebildet sein, die separat vom Spulenkörper 13 eingerichtet ist, so dass sie mit dem Spulenkörper 13 integriert ist.
<Industrielle Anwendbarkeit>
Gemäß dem Transformator und der Transformatoreinheit, die über den Transformator gemäß der Erfindung verfügt, ist der Bauteil-Halteabschnitt zum Halten eines Bauteils im Außenumfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite der Leiterplatte vorgesehen. Durch Bewirken, dass der Bauteil-Halteabschnitt das Hochspannungs-Bauteil hält, ist es somit möglich, auf die Anbringung des Hochspannungs-Bauteils auf der Leiterplatte zu verzichten. Demzufolge ist es möglich, die Größe der Leiterplatte zu verringern, ohne das dies zu Lasten des Leistungsverhaltens des Transformators geht und die Kosten ansteigen. Somit kann die Größe des Transformators verringert werden. Bei der Verwendung in einer Hochfrequenz- Heizvorrichtung, die eine Verringerung der Größe und eine Verbesserung der Funktionsfähigkeit verlangt, kann somit eine geeignete Transformatoreinheit verwendet werden.

Claims

Transformator (11), der umfasst: einen Spulenkörper (13), auf den wenigstens eine Primärwicklung (15) und eine Sekundärwicklung (17) gewickelt sind, einen Kern (21), der durch eine Mitte des Spulenkörpers eingeführt und auf einer Leiterplatte (23) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil-Halteabschnitt zum Halten eines Bauteils in einem Außenumfangsabschnitt des Spulenkörpers (13) mit Ausnahme einer Montageseite an der Leiterplatte vorhanden ist, wobei der Bauteil-Halteabschnitt Einfügestücke (25, 27) umfasst.
Transformator nach Anspruch 1, wobei der Bauteil-Halteabschnitt an einer Seitenfläche des Spulenkörpers (13) ausgebildet ist.
Transformator nach Anspruch 1, wobei der Bauteil-Halteabschnitt auf einer Bauteil-Befestigungsplatte (43) als ein von dem Spulenkörper (13) separates Element ausgebildet ist, und die Bauteil-Befestigungsplatte (43) an dem Spulenkörper (13) befestigt ist.
Transformator nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper ein Spulenkörper-Trägerelement (47) zum Aufwickeln wenigstens der Primärwicklung und der Sekundärwicklung darauf und einen seitlichen Abschlussflanschabschnitt (49) umfasst, der an einem der Enden des Spulenkörper-Trägerabschnitts (47) anzubringen ist, und der Bauteil-Halteabschnitt in dem seitlichen Abschlussflanschabschnitt (49) ausgebildet ist.
Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der des Weiteren eine isolierende Abdeckung (45) zum Abdecken eines durch den Bauteil-Halteabschnitt gehaltenen Bauteils, die an der Seite des Spulenkörpers (13) angebracht ist, umfasst.
Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Ende der Sekundärwicklung (17) von dem Außenumfangsabschnitt mit Ausnahme der Montageseite an der Leiterplatte (23) vorsteht.
Transformator nach Anspruch 6, wobei wenigstens einer der Zuleitungsdrähte eines Bauteils, das von einem Bauteil-Halteabschnitt gehalten wird, und die Verbindungsenden der Sekundärwicklung mit einem Zuleitungsdraht eines Bauteils verbunden sind, das von einem anderen Bauteil-Halteabschnitt gehalten wird.
Transformatoreinheit (100), die den Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an einer Leiterplatte anbringt, wobei sie umfasst: eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung (93) zum Gleichrichten einer Hochspannung mit einer hohen Frequenz von der Sekundärwicklung (17) des Transformators (11), wobei ein Hochspannungsbauteil, das die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung (93) bildet, in dem Bauteil-Halteabschnitt gehalten wird.
Transformatoreinheit (100) nach Anspruch 8, wobei ein Verbindungsende der Sekundärwicklung (17) über einen Ausleger (22), der von dem Spulenkörper (13) vorsteht, direkt oder indirekt mit einem Zuleitungsdraht eines Hochspannungsbauteils verbunden ist.
Transformatoreinheit nach Anspruch 9, wobei ein plattenförmiger Übertragungsanschluss (51) mit dem Zuleitungsdraht des Hochspannungsbauteils (L) verbunden ist, der Verbindung mit dem Verbindungsende der Sekundärwicklung (17) herstellt, und das Verbindungsende der Sekundärwicklung (17) mit dem Übertragungsanschluss (51) verbunden ist.
Transformatoreinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine gegenseitige elektrische Verbindung der Zuleitungsdrähte der Hochspannungsbauteile, die an dem Bauteil-Halteabschnitt vorhanden sind, über einen plattenförmigen Verbindungsanschluss (53) ausgeführt ist, der als eine Strahlungsplatte dient.
Transformatoreinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei bei einem Paar Dioden (33), die in Reihe verbunden sind, und einem Paar Kondensatoren (31), die in der Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung in Reihe verbunden sind, ein Zuleitungsanschluss der Diode (33) mit einem der Leiter einer Heizwicklung (19) verbunden ist, die in den Transformator (11) integriert ist, und ein Zuleitungsanschluss des Kondensators (31) mit der anderen Zuleitung der Heizwicklung (19) verbunden ist.
Transformatoreinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung (93) und der Kern mit einem Erdanschluss an der Leiterplatte (23) über einen gemeinsamen Erdverbindungsanschluss (55) verbunden sind.
Transformatoreinheit (100) nach Anspruch 13, wobei der Erdverbindungsanschluss (55) einen Zuleitungs-Verbindungsabschnitt (55a), der mit einem Zuleitungsdraht (L) eines Hochspannungsbauteils zu verbinden ist, das die Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung (93) bildet, und einen Platten-Verbindungsabschnitt (55b) enthält, der mit einem Erdkontakt (24) zu verbinden ist, und einen Kern-Verbindungsabschnitt (55c), der eine Leitung zu einem Kern (35b) herstellt, in elastischem Kontakt mit einer Außenfläche des Kerns zwischen dem Leiter-Verbindungsabschnitt (55a) und dem Platten-Verbindungsabschnitt (55b) vorhanden ist.
Transformatoreinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei eine Trennwand (61) zum Trennen des Kerns (35b) von dem Hochspannungsbauteil, das von dem Bauteil-Halteabschnitt gehalten wird, in einem Außenumfangsbereich des Spulenkörpers (13) aufgerichtet ist, der mit dem Bauteil-Halteabschnitt versehen ist.
Transformatoreinheit (100) nach Anspruch 15, wobei die Trennwand (61) sich so erstreckt, dass sie höher ist als eine Höhe, um die das Hochspannungsbauteil von dem Spulenkörper (13) vorsteht.