JP5717011B2 - 高周波誘導加熱装置用変成器 - Google Patents
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Description
本発明は、高周波誘導加熱装置に使用される変成器で、１次コイルと２次コイルの結合の度合いなどを改善し、発熱を押さえ、小型化した好適な変成器に関する。
従来の高周波誘導加熱装置に使用される変成器は、一例として特許文献１や特許文献２がある。特許文献３は本発明の発明者が先に提案した本発明と類似した構成を持つ抵抗溶接用の変成器の事例である。
変成器の１次コイルと２次コイルの結合の度合いを改善し結合係数を最大限１．０に近ずけ、また、温度上昇を押さえ、小型化した高周波誘導加熱装置の変成器を提供することを目的とする。
〈構成１〉
平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、
前記環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる複数の１次コイル１２と、
複数の前記１次コイル１２は、複数のユニットで区分けし、各ユニット内は直列、各ユニット毎は並列に複数の接続端子板２１で接続するか、もしくは全て直列または全て並列に複数の前記接続端子板２１で接続され、
入力導電体３１と複数の前記接続端子板２１は１個以上接続し、また、入力導電体３２と他の複数の前記接続端子板２１が１個以上接続し、
前記１次コイル１２と共に前記環状磁心２５の前記平行部２５ａに巻回され、前記１次コイル１２に設けられた各前記間隙１２ａに平板部１５ａ、１５ｂを各々１枚ずつ挟み込むように配列した複数の２次コイル１４と、
複数の前記２次コイル１４は並列接続され、複数の前記２次コイル１４の複数の各端子６７、および各端子６８は各々、同一面上に位置し、
複数の各前記端子６７、および各前記端子６８は、前記環状磁心２５の前記平行部２５ａに平行な方向に伸びた出力導電体４４および出力導電体４５に各々電気接続されていることを特徴とする高周波誘導加熱装置の変成器。
平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、
前記環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる複数の１次コイル１２と、
複数の前記１次コイル１２は、複数のユニットで区分けし、各ユニット内は直列、各ユニット毎は並列に複数の接続端子板２１で接続するか、もしくは全て直列または全て並列に複数の前記接続端子板２１で接続され、
入力導電体３１と複数の前記接続端子板２１は１個以上接続し、また、入力導電体３２と他の複数の前記接続端子板２１が１個以上接続し、
前記１次コイル１２と共に前記環状磁心２５の前記平行部２５ａに巻回され、前記１次コイル１２に設けられた各前記間隙１２ａに平板部１５ａ、１５ｂを各々１枚ずつ挟み込むように配列した複数の２次コイル１４と、
複数の前記２次コイル１４は並列接続され、複数の前記２次コイル１４の複数の各端子６７、および各端子６８は各々、同一面上に位置し、
複数の各前記端子６７、および各前記端子６８は、前記環状磁心２５の前記平行部２５ａに平行な方向に伸びた出力導電体４４および出力導電体４５に各々電気接続されていることを特徴とする高周波誘導加熱装置の変成器。
〈構成２〉
構成１に記載の変成器において、
前記出力導電体４４および前記出力導電体４５は中空部を有し、この中空部は冷媒通路を形成し、前記１次コイル１２と前記２次コイル１４を挟み反対面に冷却側板５０を構成することを特徴とする構成１記載の高周波誘導加熱装置の変成器。
構成１に記載の変成器において、
前記出力導電体４４および前記出力導電体４５は中空部を有し、この中空部は冷媒通路を形成し、前記１次コイル１２と前記２次コイル１４を挟み反対面に冷却側板５０を構成することを特徴とする構成１記載の高周波誘導加熱装置の変成器。
本発明に係る高周波誘導加熱装置の変成器では、１次コイル１２と２次コイル１４は均一な密着状態となり、結合度合いが高まる。また、漏れ磁束を押さえ、電流の立上がりが速いので効率良く大電流が得られる。更に、発熱防止、冷却性を高める構造とし、その結果としてコンパクトになっている。
図１は、一般的な電源回路の結線図であり、本発明でもこれを採用している。コイル部８０の発熱により、歯車や軸類部品が熱処理される。
図２は、組立前の一対の２次コイル１４を示し、端子６７、６８から出力が供給される。図７は２次コイル１４の電流の流れを矢印で示している。
図３（ａ）は、１次コイル１２の単体での斜視図であり、接続端子板２１により接続される。図３（ｂ）は、１０個の１次コイル１２を直列、または、並列に、接続端子板２１により接続し、入力導電体３１，３２と結合した事例である。
図４は三対の２次コイル１４の各端子を出力導電体４４、４５で連結する状態を示す。
実施例は三対の２次コイル１４が並列の状態だが、全て直列または直列と並列の混成も可能である。
実施例は三対の２次コイル１４が並列の状態だが、全て直列または直列と並列の混成も可能である。
図５は図３、図４で小ユニット化した１次コイル１２と２次コイル１４を更に、環状磁心２５に組み込む状態を示す斜視図である。
図６は変成器の完成した概要図であり、冷媒供給栓７４と入力口３５を記している。
図２は本発明で使用する２ターンの２次コイル１４の一対を図示したものである。ここでの出力電流の流れを示すのが図７である。矢印で示す２次側電流は一旦、分岐し、再度合流して端子６８からの出力となっている。２次コイル１４形状を分岐形状にすることで電流値は半分の数値となり、発熱を防止している。
更に、図４に示すように２次コイル１４を三対とすることで、インダクタンスを小さくでき、２次回路における電流を充分に確保できる。
ここで図３に示す１次コイル側の構成を説明する。ここでの実施例は、１次コイル１２は合計１０個のユニットで構成している。片側に図示している５個の１次コイル１２は直列に接続し、反対側の５個の１次コイル１２も同様に直列に接続し、この二つのユニットを並列の接続として構成している。この実施例では、１次コイル１２の巻数は４ターンが３個、３ターンを２個で形成している。従って１次コイル側は１８ターンを並列で構成している。この並列構成によりと２次コイル１４の結合度を高め漏れ磁束を少なく押さえ、更に１次側の励磁電流は二分割されるので、発熱が押さえられる。
更に異なった電圧に対応する場合には、並列で１８ターンとしている１次コイルを直列で接続して３６ターンとし、巻数比を変えることも可能である。
更に異なった電圧に対応する場合には、並列で１８ターンとしている１次コイルを直列で接続して３６ターンとし、巻数比を変えることも可能である。
図５は変成器１０の全体構成を示す分解図である。５個×２列の１次コイル同志の間隙１２ａに三対の２次コイル１４の平板部１５ａ、１５ｂを挿入し、２次コイル１４で１次コイル１２を挟み込む。これにより、どの個所でも１次コイル１２と２次コイル１４は均一な密着状態となり、結合度合いが高まる。環状磁心２５は平行部２５ａと湾曲部２５ｂで構成され、分割された二つの磁心２５は各コイルの空間窓部２６、２７に挿入され組合わされる。図５において、結束バンド６０がエンドレス状になっているが、実際には各コイルに組み込む前は、１枚のシート状であり、組み込み後にエンドレス状に接合して、二つの磁心２５を一体化する。この組立により磁心２５の平行部２５ａには１次コイル１２と２次コイル１４のコイル群が隙間なく巻回された状態となる。これにより、漏れ磁束は極めて、小さくなり、無駄な電流を押えることができる。更に、電流は急速に立上がるので、熱処理用のコイル部８０の発熱も速く立ち上げることができる。
２次コイル１４の端子６７、６８と接合する出力導電体４４、４５には中空部を形成し、冷媒液を循環させ、隣接する１次コイル１２と２次コイル１４の発熱を防止している。更に熱伝導の良い冷却側板５０を側面に備え、同様に冷媒液を循環させ変成器全体の発熱を防止している。ここでは熱発生源の１次コイル１２と２次コイル１４を、出力導電体４４、４５と反対面の冷却側板５０で挟んで、両面から冷却しているので、発熱防止の効果が大きい。
１０ 変成器
１２ １次コイル
１２ａ 間隙
１４ ２次コイル
１５ａ 平板部
１５ｂ 平板部
２１ 接続端子板
２１ａ 接続端子板
２１ｂ 接続端子板
２５ 磁心
２５ａ 平行部
２５ｂ 湾曲部
２６ 空間窓部
２７ 空間窓部
３１ 入力導電体
３２ 入力導電体
３５ 入力口
４４ 出力導電体
４５ 出力導電体
４６ 出力端子
４７ 出力端子
５０ 冷却側板
６０ 結束バンド
６７ 端子
６８ 端子
７４ 冷媒供給栓
８０ コイル部
１２ １次コイル
１２ａ 間隙
１４ ２次コイル
１５ａ 平板部
１５ｂ 平板部
２１ 接続端子板
２１ａ 接続端子板
２１ｂ 接続端子板
２５ 磁心
２５ａ 平行部
２５ｂ 湾曲部
２６ 空間窓部
２７ 空間窓部
３１ 入力導電体
３２ 入力導電体
３５ 入力口
４４ 出力導電体
４５ 出力導電体
４６ 出力端子
４７ 出力端子
５０ 冷却側板
６０ 結束バンド
６７ 端子
６８ 端子
７４ 冷媒供給栓
８０ コイル部
Claims (2)
- 平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、
前記環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる複数の１次コイル１２と、
複数の前記１次コイル１２は、複数のユニットで区分けし、各ユニット内は直列、各ユニット毎は並列に複数の接続端子板２１で接続するか、もしくは全て直列または全て並列に複数の前記接続端子板２１で接続され、
入力導電体３１と複数の前記接続端子板２１は１個以上接続し、また、入力導電体３２と他の複数の前記接続端子板２１が１個以上接続し、
前記１次コイル１２と共に前記環状磁心２５の前記平行部２５ａに巻回され、前記１次コイル１２に設けられた各前記間隙１２ａに平板部１５ａ、１５ｂを各々１枚ずつ挟み込むように配列した複数の２次コイル１４と、
複数の前記２次コイル１４は並列接続され、複数の前記２次コイル１４の複数の各端子６７、および各端子６８は各々、同一面上に位置し、
複数の各前記端子６７、および各前記端子６８は、前記環状磁心２５の前記平行部２５ａに平行な方向に伸びた出力導電体４４および出力導電体４５に各々電気接続されていることを特徴とする高周波誘導加熱装置の変成器。 - 請求項１に記載の変成器において、
前記出力導電体４４および前記出力導電体４５は中空部を有し、この中空部は冷媒通路を形成し、前記１次コイル１２と前記２次コイル１４を挟み反対面に冷却側板５０を構成することを特徴とする請求項１記載の高周波誘導加熱装置の変成器。
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