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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Verstärkungstransformatoren,
die in Hochfrequenz-Heizvorrichtungen verwendet werden.
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Beschreibung des technischen
Hintergrunds
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Herkömmliche Technik
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Hochfrequenz-Heizvorrichtungen,
wie etwa Mikrowellenöfen,
verwenden herkömmlich
einen Verstärkungstransformator,
der in der in 19 gezeigten Weise konfiguriert
ist. Ein derartiger herkömmlicher
Transformator besitzt vor allem eine Wicklung, die eine Primärwicklung 20,
eine Sekundärwicklung 21 und
eine Heizwicklung 23 enthält. Diese Wicklungen sind über einen
Magnetkreis gekoppelt, der aus einem magnetischen Körper in
Form von zwei Ferritkernen 24 gebildet ist. Wie im Querschnitt
von 19 gezeigt ist, sind die Wicklungen 20, 21, 23 jeweils
in der Höhenrichtung
des Verstärkungstransformators,
d. h. in der Figur in seitlicher Richtung angeordnet. Die Primärwicklung 20 besitzt
eine Breite W1 in der Höhenrichtung
des Verstärkungstransformators
und eine Dicke T1, die gemessen wird, wenn die Wicklung gestapelt
ist, wobei Breite W1 ≥ Dicke
T1 und die Sekundärwicklung 21 ebenfalls
eine ähnliche Beziehung
zwischen Breite und Dicke aufweist.
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Daher
ist der Verstärkungstransformator
so bemessen, dass er eine Höhe
besitzt, die relativ zu seiner Breite und Tiefe groß ist. Das
stellte eine Einschränkung
bei der Festlegung dar, wo ein derartiger Verstärkungstransformator in einer
Hochfrequenz-Heizvorrichtung angebracht werden sollte, die kompliziert
ist und eine darin angeordnete Hochspannungsleitung aufweist und
außerdem
einen komplizierten inneren Aufbau besitzt.
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Wenn
die Sekundärwicklung
eine unzureichend unterteilte Breite besitzt, tritt das nachfolgend beschriebene
Problem auf: die Sekundärwicklung empfängt normalerweise
eine Hochspannung, die zwischen dem Anfang und dem Ende der Wicklung
z. B. eine maximale Spannung im Bereich von 6 kV bis 10 kV ist.
Wie in 21 gezeigt ist, wird die Sekundärwicklung 21 nacheinander
um ein Isolationselement 25 in Richtung des Pfeils gewickelt
und wird somit nacheinander gestapelt und endet, wenn sie eine definierte
Windungszahl erreicht. Wenn die Sekundärwicklung 21 jedoch
in der oben beschriebenen Weise vorgesehen ist, wird die Sekundärwicklung 21, die
durch einen derartigen Prozess geschaffen wird, unvermeidlich einen
Abschnitt aufweisen, der nicht abgeglichen ist und somit verlagert
ist.
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Wird
eine Sekundärwicklung
in der oben beschriebenen Weise vorgesehen, wird die Wicklung an
ihrem Anfang mit V0 bezeichnet, mit V1, V2, ... an ihren Umkehrpunkten
und mit V9 an ihrem Ende, wie in 21 gezeigt
ist. Wenn die Sekundärwicklung abgeglichen
vorgesehen wird, besitzt die Wicklung daher normalerweise eine V9-Position,
die zu der V7-Position benachbart ist. Wenn jedoch an dem Ende die
V9-Position der Wicklung von ihrer geeigneten Schichtebene nach
unten verlagert ist, wird die verlagerte Wicklung angrenzend an
die Wicklung, die bei V5 oder V3 positioniert ist, betrieben. Wenn
eine Wicklung eine derartige Verlagerung aufweist, wird die Wicklung
proportional zu der Größe derartiger Verlagerungen
eine Spannung empfangen, die das Doppelte oder Dreifache einer Spannung
ist, die eine Wicklung, die abgeglichen vorgesehen ist, empfangen
würde.
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Die
Sekundärwicklung
wurde herkömmlich normalerweise
in zwei oder drei Blöcke
unterteilt, um ihre Breite W zu verringern, um dadurch eine wesentliche
Verlagerung zu verhindern und um dadurch eine Spannung zu verringern,
die ansonsten angelegt werden würde.
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In
einem Verstärkungstransformator
müssen alle
Windungen und ein Magnetkörper
voneinander isoliert sein. Um eine derartige Isolierung zu erreichen,
sind Isolationselemente 25, 26 vorgesehen, wie
in 19 gezeigt ist. Das Isolationselement 25 ist
so aufgebaut, dass es mehrere vorstehende Trennwände aufweist, die die Primärwicklung 20,
die Sekundärwicklung 21 und
die Heizwicklung 23 umgeben, um diese Wicklungen voneinander
zu isolieren und um au ßerdem
die die Hochspannung erzeugende Sekundärwicklung normalerweise in
zwei oder drei Blöcke
zu unterteilen, wie oben beschrieben wurde (in 19 drei
Blöcke).
Das auf diese Weise aufgebaute Isolationselement 25 ergibt
einen Transformator mit einer größeren Höhe. Das
Isolationselement 26 isoliert die Wicklungen 20, 21, 23 und
den Kern 24 voneinander.
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Beim
Schaffen des oben erwähnten
Magnetkreises, um eine Permeabilität bereitzustellen, die so eingestellt
ist, dass sie den Betriebszustand der Schaltung anpasst, sind die
Isolationselemente 25, 26 so aufgebaut, dass der
Ferritkern 24 einen Spalt 22 aufweisen kann. Wenn
der Verstärkungstransformator
betrieben wird, ändert
sich folglich ein Magnetfluss und dadurch schwingt der Ferritkern 24 und
erzeugt ein Geräusch.
Um derartige Geräusche
zu verhindern, muss demzufolge ein Kernbefestigungsband 27 oder
ein Klebstoff oder dergleichen verwendet werden, um den Ferritkern 24 zu
befestigen und dadurch das Geräusch
zu verringern. Das verschlechtert die Arbeitsfähigkeit und die Zuverlässigkeit
des Transformators und erhöht
seine Kosten.
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Ferner
wird ein Verstärkungstransformator herkömmlich durch
eine Prozedur montiert, die in 20 gezeigt
ist und die folgenden Schritte aufweist:
In einem ersten Schritt
werden die Primärwicklung 20,
die Sekundärwicklung 21 und
die Heizwicklung 23 nacheinander um das Isolationselement 25 gewickelt;
in
einem zweiten Schritt wird das Isolationselement 26 an
dem Isolationselement 25 angebracht;
in einem dritten
Schritt werden zwei Kerne 24 in die Kombination aus den
Isolationselementen 25 und 26 eingesetzt;
in
einem vierten Schritt wird ein Kernbefestigungsband 27 angebracht,
um den Ferritkern 24 zu befestigen; und
in einem fünften Schritt
wird die obige Baueinheit an einen vorläufig befestigten Anschluss
gelötet,
um einen Verstärkungstransformator
fertig zu stellen.
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Wenn
eine derartige Montageprozedur verwendet wird, um einen Verstärkungs transformator herzustellen,
muss jede Wicklung um ein Isolationselement gewickelt werden oder
sie könnte
kein daran befestigtes magnetisches Material aufweisen. Daher muss
der Verstärkungstransformator
bei seiner Herstellung durch eine sorgfältig durchdachte Prozedur verarbeitet
werden und er wird somit ineffizient hergestellt.
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Das
Patent EP A 0 318 695 offenbart eine Magnetron-Ansteuerungsvorrichtung,
bei der eine hochfrequente Spannung, die durch einen Frequenzumsetzer
umgesetzt und ausgegeben wird, in eine Primärwicklung eines Transformators
eingegeben wird und eine Hochspannungsleistung, die von einer Sekundärwicklung
des Transformators ausgegeben wird, wird gleichgerichtet und an
eine Anode des Magnetrons geliefert, wobei eine Leistung, die von
einer Heizwicklung des Transformators ausgegeben wird, an eine Heizeinrichtung
des Magnetrons geliefert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wäre somit
wünschenswert,
einen Verstärkungstransformator
zu schaffen, der so bemessen und geformt ist, dass seine Höhe relativ
zu seiner Breite und Tiefe verringert ist, damit er leicht in einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung
aufgenommen werden kann, die eine darin angeordnete Hochspannungsleitung
sowie einen komplizierten Aufbau aufweist.
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Es
wäre außerdem wünschenswert,
eine Vorgehensweise zu schaffen, um Geräusche zu eliminieren, die erzeugt
werden, wenn ein Ferritkern beim Betrieb eines Verstärkungstransformators schwingt,
und um außerdem
zu verhindern, dass eine derartige Vorgehensweise die Arbeitsfähigkeit und
Zuverlässigkeit
des Verstärkungstransformators verschlechtert
und seine Kosten erhöht.
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Es
wäre ferner
wünschenswert,
einen Verstärkungstransformator
durch einen Prozess mit vereinfachten Schritten herzustellen, um
ihn effizienter herzustellen.
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In
der Erfindung wird ein Verstärkungstransformator
für eine
Hochfrequenz-Heizeinrichtung
in einer Hochfrequenz-Heizeinrichtung verwendet, die so konfiguriert
ist, dass sie eine Netzwechselspannungsversorgung gleichrichtet,
um eine Gleichspannung zu erhalten, die ihrerseits durch eine Inverterschaltung
in eine hochfrequente Spannung umgesetzt wird, die ihrerseits durch
einen Verstärkungstransformator
verstärkt
und dann einem Magnetron zugeführt
wird. Der Verstärkungstransformator
enthält
ein Isolationselement und eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung,
die an dem Isolationselement ausgebildet und durch das Isolationselement
voneinander isoliert sind. Die Erfindung ist im Aufbau dadurch gekennzeichnet,
dass die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung
jeweils eine Breite (W1, W2) und eine Dicke (T1, T2), die gemessen werden,
wenn die einzelnen Wicklungen gestapelt sind, besitzen, wobei die
Breite (W1, W2) kleiner als die Dicke (T1, T2) ist.
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Dadurch
können
die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung,
die einen bedeutenden Einfluss bei der Formgebung des Verstärkungstransformators besitzen,
flach geformt werden, damit der Transformator leicht in einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung angebracht
werden kann, die eine darin angeordnete Hochspannungsleitung und
einen komplizierten Aufbau besitzt.
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Ferner
ermöglicht
eine Verringerung der Breite einer Wicklung, dass die Wicklung für jede ihrer
Lagen eine verringerte Spannung empfängt, wenn die Sekundärwicklung
bei ihrer Herstellung nicht unterteilt wird. Wenn daher eine Sekundärwicklung,
die eine Hochspannung empfängt,
nicht abgeglichen wird und somit bei ihrer Herstellung nach unten
verlagert wird, würde
sie lediglich eine verringerte Potentialdifferenz innerhalb der
Wicklung aufweisen. Sie kann daher kaum einen dielektrischen Durchbruch
innerhalb der Wicklung erleiden und die Zuverlässigkeit des Verstärkungstransformators
kann somit verbessert werden.
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Die
Bereitstellung eines Verstärkungstransformators
mit einer Primärwicklung
und einer Sekundärwicklung,
deren Breite (W1, W2) verringert ist und deren Dicke (T1, T2) vergrößert ist,
die gemessen werden, wenn die einzelnen Wicklungen gestapelt sind,
ermöglicht
ferner, dass die Wicklungen über
einen größeren Bereich
zueinander benachbart sind und somit dadurch besser magnetisch gekoppelt sind.
Daher kann ein Spalt, der herkömmlich
in einem Kern eines Magnetkörpers
vorgesehen ist, um die Permeabilität eines Magnetkreises einzustellen,
bei Bedarf zu einer beliebigen Stelle verschoben werden. Daher kann
der Magnetkreis auf Wunsch so eingestellt werden, dass er an die
Form des Verstärkungstransformators
angepasst ist, wobei ein magnetisches Material zu einem Isolationselement
zum Isolieren einer Wicklung hinzugefügt wird, ein Magnetkörper an
einem derartigen Isolationselement angebracht wird oder dergleichen.
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Bei
dem Verstärkungstransformator
für eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung
ist die Sekundärwicklung
vorzugsweise nicht unterteilt, sondern in einem einzigen Block vorgesehen.
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Das
Isolationselement ist vorzugsweise in Form einer Spule vorgesehen,
die ein Zentrum mit einem durch es verlaufenden Durchgangsloch besitzt, und
das Isolationselement weist einen Innenabschnitt des Durchgangslochs
und einen Abschnitt einer äußeren Oberfläche auf,
die von einem Ferritkern, der einem magnetischen Körper entspricht,
umgeben sind, um einen Magnetkreis zu bilden.
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Das
Isolationselement kann vorzugsweise ein ihm zugefügtes magnetisches
Material aufweisen, das ebenfalls als magnetischer Körper dient,
um einen Magnetkreis zu schaffen.
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Eine
derartige Integration von Isolationselement und magnetischem Körper kann
eine Quelle von Geräuschen
eliminieren, die verursacht werden, wenn der magnetische Körper beim
Betreiben des Verstärkungstransformators
schwingt. Es ist somit nicht erforderlich, eine Lösungsmöglichkeit
zur Geräuschminderung
zu verwenden, wie etwa die Verwendung eines Kernbefestigungsbandes
oder von Klebstoff, um den magnetischen Körper an dem Isolationselement
zu befestigen.
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Beim
Herstellen eines Verstärkungstransformators
muss herkömmlich
jede Wicklung um ein Isolationselement gewickelt werden oder es
wäre nicht möglich, ein
magnetisches Material daran anzubringen. Daher würde der Verstärkungstransformator nicht
effizient hergestellt werden. Wenn dagegen das Isolationselement
einen hinzugefügten
magnetischen Körper
aufweisen könnte,
kann dem Isolationselement der magnetische Körper in jedem Schritt des Prozesses
jeder einzelnen Wicklung hinzugefügt werden und ein Magnetkreis
kann auf Wunsch so eingestellt werden, dass er der Form des Verstärkungstransformators
angepasst ist. Dadurch kann der Verstärkungstransformator bei seiner
Herstellung durch einen einfachen Prozess verarbeitet werden und
kann dadurch effizienter hergestellt werden.
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Der
Verstärkungstransformator
enthält
vorzugsweise die Primärwicklung
mit einer Breite (W1) und einer Dicke (T1), die gemessen wird, wenn
die Primärwicklung
gestapelt ist, und zu der Breite in der Beziehung 1,5 < T1/W1 < 9 steht, und die
Sekundärwicklung
mit einer Dicke (T2), die gemessen wird, wenn die Sekundärwicklung
gestapelt ist, und die nicht kleiner als 0,6 T1 und nicht größer als
1,5T1 ist, und mit einer Breite (T2), deren Wert vom Wicklungsdurchmesser
und von der Windungszahl abhängt. Durch
derartige Abmessungen, die in der oben angegebenen Weise eingestellt
sind, kann ein Verstärkungstransformator
für eine
Hochfrequenz-Heizvorrichtung realisiert werden, der eine Höhe H und
einen Durchmesser D besitzt, die ausgeglichen sind, und der außerdem eine
verringerte Dicke besitzt, eine verbesserte Leistungsfähigkeit
aufweist und wirtschaftlich ist.
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Ein
magnetischer Körper
besitzt vorzugsweise keinen Arm, der sich zu einem offenen Ende
einer Nut des Isolationselements, in dem eine Wicklung vorgesehen
ist, erstreckt und es umschreibt. Daher kann der magnetische Körper an
dem Isolationselement angebracht werden, bevor eine Wicklung hergestellt
wird. Wenn die Wicklung repariert wird, kann sie ferner repariert
werden, ohne dass der magnetische Körper entfernt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
der magnetische Körper
in dem Isolationselement vergraben. Daher kann die Erfindung wirkungsvoll und
vorteilhaft verwendet werden, ohne dass irgendwelche Sicherheitsrichtlinien
darauf angewendet werden.
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Damit
die Erfindung einfacher verständlich ist,
werden nun spezielle Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung
zeigt, bei der ein Verstärkungstransformator
der Erfindung verwendet wird;
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2 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ist
ein Ablaufplan einer Prozedur zum Herstellen des Verstärkungstransformators
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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6 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
fünften Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
siebten Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
achten Ausführungsform
der Erfindung;
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11 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
neunten Ausführungsform
der Erfindung;
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12 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der Erfindung;
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13 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus einer Variation des Verstärkungstransformators
gemäß der zehnten
Ausführungsform
der Erfindung;
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14 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus einer weiteren Variation des Verstärkungstransformators
gemäß der zehnten
Ausführungsform
der Erfindung;
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15 ist
ein Querschnitt eines Aufbaus eines Verstärkungstransformators gemäß einer
elften Ausführungsform
der Erfindung;
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16 ist
eine perspektivische Ansicht eines allgemeinen Aufbaus des Verstärkungstransformators
gemäß der elften
Ausführungsform
der Erfindung;
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17 veranschaulicht
links von der Mittellinie einen Aufbau, der wie in 7 dimensioniert
ist, und rechts von der Mittellinie den Aufbau eines Vergleichsbeispiels
zur Untersuchung einer Korrelation der Abmessungen zwischen der
Dicke T1 der Primärwicklung 20,
die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, und der Breite W1, zwischen
der Dicke T2 der Sekundärwicklung 21,
die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, und der Breite W2 und
dergleichen in dem Aufbau der fünften
Ausführungsform;
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18 veranschaulicht
links von der Mittellinie einen Aufbau, der wie in 7 dimensioniert
ist, und rechts von der Mittellinie den Aufbau eines weiteren Vergleichsbeispiels
zur Untersuchung einer Korrelation der Abmessungen zwischen der
Dicke T1 der Primärwicklung 20,
die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, und der Breite W1, zwischen
der Dicke T2 der Sekundärwicklung 21,
die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, und der Breite W2 und
dergleichen in dem Aufbau der fünften
Ausführungsform;
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19 ist
ein Querschnitt eines herkömmlichen
Verstärkungstransformators;
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20 ist
ein Ablaufplan einer Prozedur zum Herstellen eines herkömmlichen
Verstärkungstransformators;
und
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21 ist
eine schematische vergrößerte Ansicht
zur Veranschaulichung einer Sekundärwicklung, die schrittweise
gestapelt und auf diese Weise hergestellt wird.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Verstärkungstransformatoren
gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben.
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1 ist
ein Schaltplan, der eine beispielhafte Hochfrequenz-Heizvorrichtung
zeigt, die einen Verstärkungstransformator
der Erfindung verwendet. In der Schaltung von 1 enthält eine
Stromversorgungseinheit 1 einen Gleichrichter 5,
um eine Netzspannungsversorgung 4 gleichzurichten, sowie
eine Spule 6 und einen Kondensator 7, um die gleichgerichtete
Spannungsversorgung zu glätten.
Eine Leistungsumsetzungseinheit 2 ist konfiguriert aus:
eine Frequenzumsetzungsschaltung, die aus einer Halbleitervorrichtung 9,
einer Diode 8, einem Verstärkungstransformator 11 und
einem Kondensator 12 gebildet ist, zum Umsetzen der von
der Leistungsversorgungseinheit 1 zugeführten Leistung in eine hochfrequente
Leistung; einer Hochspannungs-Gleichrichtungsschaltung, die aus
einem Verstärkungstransformator 11,
einem Kondensator 14 und einer Diode 13 gebildet
ist; einer Hochfrequenz-Abstrahlungseinheit 3 eines Magnetrons 15,
die eine gleichgerichtete Hochspannungsleistung in eine hochfrequente
Leistung umsetzt; und einer Steuereinheit 10, die die Halbleitervorrichtung 9 zwischen
dem eingeschalteten und ausgeschalteten Zustand steuert und die
Hochfrequenz-Heizvorrichtung allgemein steuert.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen
des Verstärkungstransformators
der Erfindung als eine Komponente der oben beschriebenen Schaltung.
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Erste Ausführungsform
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2 zeigt
einen Aufbau eines Verstärkungstransformators
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Wie in der Figur gezeigt ist, besitzt der Verstärkungstransformator 11 eine
Wicklung, die einer Primärwicklung 20 entspricht,
eine Sekundärwicklung 21 sowie
eine Heizwicklung 23, die um ein Isolationselement 25 in
Form einer Spule gewickelt sind sowie außerdem durch eine Trennwand des
Isolationselements 25 voneinander isoliert sind. Als magnetischer
Körper,
der diese Wicklungen miteinander koppelt, sind zwei U-förmige Ferritkerne 24 so
angeordnet, dass sie durch ein Mittelloch des Isolationselements
verlaufen. Die Ferritkerne 24 bilden einen Magnetkreis,
wobei zwischen den Ferritkernen 24 ein Spalt vorgesehen
ist.
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Im
Vergleich zu einem herkömmlichen
Verstärkungstransformator
besitzt der Verstärkungstransformator 11 eine
Primärwicklung 20 mit
einer verringerten Breite (W1) und einer vergrößerten Dicke (T1), die gemessen
wird, wenn die Wicklung gestapelt ist, und die außerdem flach
gewickelt ist. Sie ist außerdem
so konfiguriert, dass W1 < T1,
wobei der Wert von T1 wenigstens das Doppelte von dem Wert W1 ist.
Die Sekundärwicklung
ist in ihrer Beziehung Breite-Höhe
der Primärwicklung ähnlich.
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Die
Sekundärwicklung
kann eine weiter verringerte Breite W2 besitzen, um die Notwendigkeit
zu eliminieren, die Wicklung wie herkömmlich mit einem Isolationselement
in zwei bis drei Blöcke
zu unterteilen, wodurch die Wicklung kaum verlagert werden kann.
Daher wird dann, wenn ein Verstärkungstransformator
mit einer Wicklung versehen wird, die Wicklung kaum verlagert, so
dass dann, wenn sie eine Hochspannung empfängt, die Wicklung keinen dielektrischen
Durchschlag erfährt.
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Ferner
würde das
Isolationselement 25 des herkömmlichen Beispiels von 19,
das Trennwände
enthält,
mit einer Trennwand 25a versehen werden, um die Sekundärwicklung 21 in
drei Teile zu unterteilen. Daher kann der Verstärkungstransformator mit einer
verringerten Höhe
versehen werden. Mit anderen Worten, bei dem Verstärkungstransformator von 2 kann
die Höhe
H verringert werden, während
seine Wicklung eine unveränderte
Gesamtquerschnittsfläche
aufweisen kann.
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Indem
ferner zugelassen wird, dass eine Wicklung eine größere Dicke
aufweist, die dann gemessen, wenn die Wicklung gestapelt ist, wird
außerdem
ermöglicht,
dass die Primärwicklung 20 und
die Sekundärwicklung 21 in
der Höhenrichtung
des Verstärkungstransformators
in der Weise angeordnet werden, dass sie über eine größere Fläche einander gegenüberliegen.
Folglich kann zwischen den Wicklungen ein stärkerer Magnetfluss fließen, wodurch die
Wicklungen besser gekoppelt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 3, um eine
Konfiguration eines Verstärkungstransformators
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zu beschreiben, die das oben erwähnte Merkmal verwendet, um
einen Ferritkern, der herkömmlich
verwendet wird, wegzulassen. In dieser Ausführungsform enthält der Verstärkungstransformator
ein magnetisches Material, das dem Isolationselement 25 in
Form einer Spule hinzugefügt
wird, die eine Trennwand aufweist, um die einzelnen Wicklungen zu
isolieren und zu trennen. Das Isolationselement 25 mit
dem ihm hinzugefügten
magnetischen Material funktioniert somit als Isolationselement sowie
als magnetisches Material.
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In
dieser Ausführungsform
fließt
ein Magnetfluss des Verstärkungstransformators
durch das Isolationselement 25 sowie außerdem durch die Luft, wie
durch Pfeile A1 und A2 angegeben ist, und erzeugt somit einen Magnetkreis.
Indem zugelassen wird, dass ein derartiger Magnetkreis eine Wicklung aufweist,
die eine größere Dicke
besitzt, wenn die Wicklung gestapelt ist, wird zugelassen, dass
die Primärwicklung 20 und
die Sekundärwicklung 21 über eine
größere Fläche einander
gegenüberliegen. Demzufolge
kann ein stärkerer
Magnetfluss durch sie fließen
und er kann als ein so genannter Magnetkreis einen geringeren magnetischen
Widerstand aufweisen.
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Indem
eine Wicklung mit verringerter Breite bereitgestellt wird, wird
ferner zugelassen, dass die Primärwicklung 20 und
die Sekundärwicklung 21 sich in
einem geringeren Abstand voneinander befinden. Daher kann der Raum
zwischen den Wicklungen als ein Spalt vorgesehen werden, der dazu
dient, den magnetischen Widerstand des Magnetkreises einzustellen.
Dadurch kann der Verstärkungstransformator auf
einen U-förmigen
Ferritkern verzichten, während für einen
Magnetkreis ein Kopplungsfaktor von etwa 0,65 bis 0,8 für die Primärwicklung 20 und
die Sekundärwicklung 21 eingestellt
werden kann.
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Ferner
kann in der obigen Konfiguration die Integration eines magnetischen
Körpers
zum Bilden eines Magnetkreises und eines Isolationselements zum
Isolieren von Wicklungen eine Quelle von Geräuschen eliminieren, die erzeugt
werden, wenn der Verstärkungstransformator
betrieben wird. Wenn daher im Unterschied zur oben beschriebenen
herkömmlichen
Technik ein Fluss schwankt, schwingt der magnetische Körper nicht
und folglich werden Geräusche
verhindert. Daher können
auf ein Kernbefestigungsband, einen Klebstoff und dergleichen zur Verringerung
derartiger Geräusche
vorteilhaft verzichtet werden.
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Dritte Ausführungsform
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 4, um einen
Verstärkungstransformator
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der Erfindung zu beschreiben. In dieser Ausführungsform enthält ein Verstärkungstransformator
wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform eine Primärwicklung 20,
eine Sekundärwicklung 21 und
eine Heizwicklung 23. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von der ersten und der zweiten Ausführungsform dahingehend, dass
eine Wicklung durch ein Isolationselement 25 isoliert ist,
die in Form einer Spule mit einer oberen und einer unteren Oberfläche vorgesehen
ist, wobei ein magnetischer Körper 28 in
Form einer Platte daran angebracht ist, um die Wicklungen untereinander magnetisch
zu koppeln. Der magnetische Körper
besitzt die Form einer Platte, wie in 4 gezeigt
ist.
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Durch
das Anbringen mehrerer magnetischer Körper 28 an oberen
und unteren Seiten des Isolationselements 25 an den äußeren Oberflächen ihrer
Flansche, kann sich in 4 in den Richtungen, die durch
Pfeile P1 und P2 angegeben sind, ein magnetischer Fluss ausdehnen,
um einen Magnetkreis zu bilden, damit die Funktion eines Transformators geschaffen
wird. Da der magnetische Körper
in Form einer Platte vorgesehen ist und dadurch auf das Isolationselement
aufgesetzt ist, kann er bei der Herstellung eines Verstärkungstransformators
in einfacher Weise gehandhabt werden.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 5, um eine
Prozedur eines Prozesses zum Herstellen des Verstärkungstransformators
der Erfindung zu beschreiben.
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In
einem ersten Schritt werden die Primärwicklung 20, die
Sekundärwicklung 21 und
die Heizwicklung 23 nacheinander an dem Isolationselement 25 vorgesehen.
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In
einem zweiten Schritt wird magnetisches Material 28 an
den oberen und unteren Oberflächen des
Isolationselements 25 angebracht.
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In
einem dritten Schritt wird ein vorläufig fixierter Anschluss angelötet, um
einen Verstärkungstransformator
fertig zu stellen.
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In
der obigen Prozedur können
der erste und der zweite Schritt vertauscht werden.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann in allen Ausführungsformen, die in der obigen
Weise konfiguriert sind, beim Entwerfen eines Aufbaus, bei dem der Trans formator
an einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung angebracht ist, die Höhe des Verstärkungstransformators
verringert werden, um einen Isolationsabstand für Stellen sicherzustellen,
zwischen denen in dem inneren Aufbau des Transformators eine große Potentialdifferenz
vorhanden ist. Der Verstärkungstransformator
kann somit in der Hochfrequenz-Heizvorrichtung an einer Stelle angebracht
werden, die in geringerem Maße
eingeschränkt
ist, und somit kann das Entwerfen vereinfacht werden.
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In
der zweiten und der dritten Ausführungsform
kann ferner ein Verstärkungstransformator
ein Isolationselement enthalten, das außerdem als ein magnetischer
Körper
zum Erzeugen eines Magnetkreises dient, um zu ermöglichen,
dass der Verstärkungstransformator
eine vereinfachte Konfiguration aufweist, was eine größere Ausbeute
von derartigen Verstärkungstransformatoren
und deren verringerte Kosten zur Folge hat.
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Vierte Ausführungsform
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6 zeigt
einen Aufbau eines Verstärkungstransformators
einer vierten Ausführungsform der
Erfindung. Wie im Vergleich zu dem Aufbau der ersten Ausführungsform
von 2 offensichtlich ist, kann bei dieser Ausführungsform,
die einen flachen Transformator verwendet und somit einen hohen Grad
der magnetischen Kopplung des magnetischen Körpers 24 ausnutzt,
wie durch einen Pfeil E in 6 angegeben
ist, auf einen Arm des magnetischen Körpers 24 verzichtet
werden, der sich zu einem Umfang des Isolationselements 25,
d. h. zu einem offenen Ende einer Nut, die mit einer Wicklung versehen
ist, erstreckt und es umschreibt. Daher kann in der ersten Ausführungsform
auf das Isolationselement 26 verzichtet werden und der
magnetische Körper 24 kann
an dem Isolationselement 25 angebracht werden, bevor eine
Wicklung vorgesehen wird. Ferner kann dann, wenn eine Wicklung repariert
wird, die Wicklung repariert werden, ohne dass der magnetische Körper 24 entfernt
wird.
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Wenn
sich der magnetische Körper 24 nicht zu
dem Umfang des Isolationselements 25 erstreckt und ihn
umschreibt, würde
eine Erdung des magnetischen Körpers 24 mit
dem Kernbefestigungsband 27 wie in einer zwölften Ausführungsform
(15) zur Folge haben, dass der Transformator eine
größere Höhe H und
einen größeren Durchmesser
D aufweist. Ferner muss das Kernbefestigungsband 27 entfernt
werden, wenn eine Wicklung repariert werden muss.
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Dieser
Nachteil kann jedoch durch diese Ausführungsform überwunden werden, wobei der magnetische
Körper 24 über eine
Federplatte 28 oder einen Stift, der an einer Innenwand
des Isolationselements 25 vorgesehen ist, geerdet wird,
wie in 6 gezeigt ist, wodurch die beste Nutzung des Transformators
der Erfindung ermöglicht
wird.
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Fünfte Ausführungsform
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7 ist
ein Querschnitt eines Verstärkungstransformators
einer fünften
Ausführungsform der
Erfindung, die dem Verstärkungstransformator der
vierten Ausführungsform
von 6 entspricht, wobei der magnetische Körper 24 Arme 24a, 24b aufweist,
die sich vom Zentrum einer Wicklung radial in mehrere Richtungen
erstrecken, oder in Form einer Scheibe vorgesehen sind. Wie im Vergleich
zwischen den 6 und 7 offensichtlich
ist, kann der magnetische Körper 24 in
dieser Ausführungsform
einen Arm aufweisen, der dünner
ist als in der vierten Ausführungsform.
Daher kann der Transformator eine weiter verringerte Höhe H aufweisen. Wenn
der magnetische Körper 24 ferner
angebracht wird, bevor eine Wicklung vorgesehen wird, kann die Wicklung
dann mit einem stabilen Drehmoment vorgesehen werden und kann deswegen
kaum verlagert werden.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf die 17 und 18,
um in Verbindung mit einem Aufbau dieser Ausführungsform eine Beziehung zwischen
Abmessungen, wie etwa zwischen der Dicke T1 der Primärwicklung 20,
die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, und der Breite W1 und
zwischen der Dicke T2 der Sekundärwicklung 21,
die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, und der Breite W2, zu
beschreiben.
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In
den 17 und 18 besitzt
ein Bereich links von der Mittellinie, ein Bereich [A] einen Aufbau mit
den gleichen Abmessungen wie in der Ausführungsform von 7.
In den 17 und 18 sind dagegen
die Bereiche rechts von der Mittellinie, die beiden Bereiche [B]
und [C] so aufgebaut, dass T1/W1 einen Wert von mindestens 9 besitzt.
Wie in 17 im Vergleich zwischen den
Bereichen [A] und [B] offensichtlich ist, wenn T1/W1 einen stark
vergrößerten Wert
besitzt, würden
sich die Primärwicklung 20 und
die Sekundärwicklung 21 über eine
zu große Fläche gegenüberliegen,
was einen extrem angestiegenen Grad der magnetischen Kopplung der
Wicklungen untereinander zur Folge hat.
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Wenn
daher ein Kopplungsgrad erwünscht ist,
der etwa mit 0,65 bis 0,8 multipliziert wird, muss zwischen der
Primärwicklung 20 und
der Sekundärwicklung 21 ein
Abstand S vorhanden sein, der sie voneinander trennt. Demzufolge
wäre der
Transformator nicht so stark in der Höhe H reduziert, während er
lediglich nachteilig einen größeren Durchmesser
D besitzt.
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Wenn
ein Grad der magnetischen Kopplung der Primärwicklung 20 mit der
Sekundärwicklung 21 eingestellt
wird, indem eine Sekundärwicklung 21 mit einer
Dicke T2, die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, bereitgestellt
wird, die nicht mehr als etwa die Hälfte der Dicke T1 der Primärwicklung 20 beträgt, die
gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, wie im Bereich [C] von 18 gezeigt
ist, würde
sich der Abstand S verringern, obwohl sich die Breite W2 der Sekundärwicklung 21 vergrößern würde. Folglich
wird die Höhe
H nicht so stark verringert, während
sich die Breite W2 vergrößert, und
die Sekundärwicklung 21 würde somit
nachteilig eine vergrößerte Zwischenschichtspannung
aufweisen. Während
T1/T2 einen Wert im Bereich von 1,0 bis 1,5 besitzen kann, liegen sich
ferner die Primärwicklung 20 und
die Sekundärwicklung 21 über eine
verhältnismäßig kleine
Fläche einander
gegenüber
und wenn der Grad ihrer magnetischen Kopplung eingestellt wird,
wie oben beschrieben wurde, muss der Ferritkern 24 vergrößert werden,
was in Bezug auf die Kosten nachteilig ist.
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Daher
besitzt die Primärwicklung 20 eine Breite
(W1) und eine Dicke (T1), die gemessen wird, wenn sie gestapelt
ist, in einer Beziehung von 1,5 < T1/W1 < 9 und die Sekundärwicklung 21 besitzt
eine Dicke (T2), die gemessen wird, wenn sie gestapelt ist, die
etwa gleich T1 ist, jedoch nicht kleiner als 0,6T1 und nicht größer als
1,5T1 ist, sowie eine Breite (W2) mit einem Wert, der in Abhängigkeit
von ihrem Windungsdurchmesser und der Wicklungszahl festgelegt ist,
so dass ein Verstärkungstransformator für eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung
eine Höhe
H und einen Durchmesser D aufweisen kann, die ausgeglichen sind,
und er kann außerdem
eine verringerte Dicke aufweisen, somit eine bessere Leistung besitzen
sowie außerdem
wirtschaftlich sein.
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Sechste bis
neunte Ausführungsform
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8 zeigt
einen Aufbau eines Verstärkungstransformators
einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung, die dem Verstärkungstransformator
der fünften
Ausführungsform
von 7 entspricht, wobei die Position des Mittelspalts verändert ist. 9 zeigt
einen Aufbau eines Verstärkungstransformators
einer siebten Ausführungsform
der Erfindung, die dem Verstärkungstransformator
der fünften
Ausführungsform
von 7 entspricht, wobei die Position eines Spalts 22 verändert ist.
Derartige Strukturen ermöglichen,
dass der magnetische Körper 24 aus
einem Paar magnetischer Teile gebildet ist, die mit einem Spalt 22 zwischen
ihnen einander gegenüberliegen,
wobei eines der Teile in Form einer Platte vorgesehen sein kann.
Demzufolge kann der magnetische Körper leichter geformt werden.
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10 zeigt
einen Verstärkungstransformator
einer achten Ausführungsform
der Erfindung, die dem Verstärkungstransformator
der ersten Ausführungsform
von 2 entspricht, wobei der magnetische Körper 24 so
verändert
ist, dass er einen Querschnitt in Form der Buchstaben E und I aufweist. 11 zeigt
einen Verstärkungstransformator
einer neunten Ausführungsform
der Erfindung, die dem Verstärkungstransformator
der ersten Ausführungsform
von 2 entspricht, der einen magnetischen Körper 24 aufweist,
bei dem ein Paar magnetischer Teile jeweils den Querschnitt eines
Buchstaben E aufweist und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
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Zehnte Ausführungsform
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12 zeigt
einen Verstärkungstransformator
einer zehnten Ausführungsform
der Erfindung, die dem Verstärkungstransformator
der dritten Ausführungsform
von 4 entspricht, wobei der magnetische Körper 24 in
dem Isolationselement 25 z. B. durch Pressformen vergraben
ist. Ein derartiger Aufbau ermöglicht,
dass ein magnetischer Körper 24 aus Metall
isoliert ist. Das kann die Notwendigkeit eliminieren, den magnetischen
Körper 24 gemäß Sicherheitsbestimmungen
und dergleichen zu erden, und kann außerdem den Schritt zum Anbringen
des magnetischen Körpers 24 eliminieren.
Ferner kann der magnetische Körper 24 in
dieser Ausführungsform vorteilhaft
eine Länge
besitzen, die zu der von 4 verschieden ist, gemessen
in der Dickenrichtung einer Wicklung, wenn sie gestapelt ist, um
einen Grad der magnetischen Kopplung zwischen der Primärwicklung 20 und
der Sekundärwicklung 21 einzustellen.
Es ist daher nicht erforderlich, den Spalt 22 einzustellen.
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Die 13 und 14 zeigen
Verstärkungstransformatoren
als beispielhafte Variationen dieser Ausführungsform, wobei die Form
des magnetischen Körpers 24,
der vergraben und somit durch Pressformen gebildet wurde, geändert ist.
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Elfte Ausführungsform
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15 ist
ein Querschnitt eines Verstärkungstransformators
einer elften Ausführungsform der
Erfindung, die dem Verstärkungstransformator der
fünften
Ausführungsform
von 7 entspricht, wobei der magnetische Körper 24 mit
einem Kernbefestigungsband 27 befestigt ist. 16 ist
eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Verstärkungstransformators
dieser Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
besitzt das Kernbefestigungsband 27 ein unteres Ende 27a,
das als ein Erdungsstift dient.
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Obwohl
die Erfindung genau beschrieben und erläutert wurde, sollte klar sein,
dass diese Beschreibung lediglich erläuternd und beispielhaft ist und
nicht als Einschränkung
aufgefasst werden soll, wobei der Umfang der Erfindung lediglich
durch die Bedingungen der beigefügten
Ansprüche
begrenzt ist.