高周波トランス
【課題】本発明は、高周波誘導加熱用などの高周波トランスにおいて、表皮効果、リーケージインダクタンス、電磁的結合、騒音、大きさ、コスト等を格段に改善しようとするものである。
【解決手段】筒状に巻回した一次巻線３の内周と外周との近傍に、有端環状内周包囲導電板部５と有端環状外周包囲導電板部６とを、環端部７，８の位置を共通させて配するとともに、両導電板部５，６の側縁部相互を導電ブリッジ板部９，１０により連ねることで、前記一次巻線３の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた二次巻線４を形成して入出力コイル２を構成し、該入出力コイルを単一乃至複数重層にてコア１に嵌合させ、上記一次巻線３を冷却流体流通可能な導電性パイプ若しくは平角導線で形成して成るものである。
【解決手段】筒状に巻回した一次巻線３の内周と外周との近傍に、有端環状内周包囲導電板部５と有端環状外周包囲導電板部６とを、環端部７，８の位置を共通させて配するとともに、両導電板部５，６の側縁部相互を導電ブリッジ板部９，１０により連ねることで、前記一次巻線３の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた二次巻線４を形成して入出力コイル２を構成し、該入出力コイルを単一乃至複数重層にてコア１に嵌合させ、上記一次巻線３を冷却流体流通可能な導電性パイプ若しくは平角導線で形成して成るものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱用などの高周波トランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
旧来の誘導加熱用トランスは、使用周波数が低かったので、表皮効果、リーケージインダクタンス、騒音等について問題になることはなかった。しかし、近年、入力側に配されるインバータの高周波化、大容量化に伴い、これらの問題が無視できなくなってきている。
【０００３】
一般に、従来の高周波誘導加熱用の高周波トランスでは、出力側が低電圧大電流となるため、その出力側である二次巻線は、表皮効果の低減を考えて銅板１ターンで形成されている。すなわち、図１９乃至図２１に示すように、例えば銅管を筒状に巻回した一次巻線ａの外周に銅板１ターンの二次巻線ｂが絶縁紙を介して嵌合されるとともに、電気絶縁性合成樹脂で一体に合成樹脂モールドして入出力コイルｃに形成され、該入出力コイがコアｄに組み込まれてトランスに構成されている。したがって、入出力コイルの一次巻線ａ及び二次巻線ｂが共にモールド樹脂ｅを通じて外気で冷却され、特に図１９乃至図２１の場合、一次巻線ａの中に冷却水を流すことにより一次巻線ａが冷却されると、二次巻線ｂもモールド樹脂ｅを介して併せて冷却されるようになっている。なお、図中、ｆ，ｆは、二次巻線ｂの一対の折返端部に設けた一対の出力端子である。
【０００４】
しかしながら、二次巻線ｂが一次巻線ａの外側に銅板１ターンで存在するだけのものであるから、巻線のリーケージインダクタンス及び巻線間の電磁的結合が悪くなり、高漏洩、低結合の非効率なものとなっている。
【０００５】
ところで、特許文献によれば、空心の流体強制冷却変成器にあって、銅管を筒状に巻回した一次巻線の外側に銅板１ターンの二次巻線を配するとともに、この二次巻線の外側に冷却用水路を設けて、一次巻線内及び二次巻線の冷却用水路内にそれぞれ冷却水を流すことで一次巻線と二次巻線を個別に水冷し、また、その二次巻線の内周面から内方に多数の欠環金属条板を突設して、これらの欠環金属条板を一次巻線の各ターン間に挿入させることにより巻線間の電磁的結合を高めるようにしたというものが示されている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、この場合、構造がかなり煩雑になるだけでなく、形態が全体的に大きくなって、巻線におけるリーケージインダクタンス及び電磁的結合等の改善はあまり多く期待できない。逆に、製作の困難性が増し、手間も所要時間も増えてコスト高になり、騒音も生じる可能性がある。また、空心コイルであるから、磁路の磁気抵抗が大きく、磁束密度が低下して効率が悪くなり、大容量化を図れない。
【０００７】
他に、空心の低漏洩磁束型高周波誘導加熱用変成器として、内部に冷却水を流す中空導体すなわち導電性パイプを筒状に巻回するとともに、これを更に円環状に屈曲させてトロイダル形式の一次巻線を形成し、該一次巻線の外側に、断面有端環状の単巻コイルでかつ全体形状が前記一次巻線に沿った無端環状のドーナツ形状をなす導電性環状容器体を、絶縁物を介して被着させることにより、これを二次巻線としたものが示されている（特許文献２）。
【０００８】
しかし、この場合も巻線がコアを有しない空心コイルであるから、磁路の磁気抵抗が大きく、磁束密度が低下して効率が悪くなるため、大容量化を図れない。勿論、有心コイルにすることは可能であるが（特許文献３、特許文献４参照）、そうすると、このコアがトロイダル形式に属するリングコアであることから、該コアも二次巻線を構成する導電性容器体内に一次巻線共々封じ込めなければならないため、コア自体の発熱と蓄熱をいかに制限するかが大きな問題となり、導電パイプによる一次巻線の内部に冷却水を流すだけの簡単な水冷構造ではその温度上昇は到底抑えきれない。しかも、大容量化すればするほど益々構造が複雑化、大型化し、コストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭４８−１７８０６号公報
【特許文献２】特公昭６２−６２４２５号公報
【特許文献３】特開平８−１４８３４６号公報
【特許文献４】特開２００８-２１０９７２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、表皮効果、リーケージインダクタンス、電磁的結合、騒音等を格段に改善し、上述の従来の問題点を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１に記載する高周波トランスは、筒状に巻回した一次巻線の内周と外周との近傍に、有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを、環端部の位置を共通させて配するとともに、両導電板部の側縁部相互を導電ブリッジ板部により連ねることで、前記一次巻線の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた二次巻線を形成して入出力コイルを構成し、該入出力コイルを単一乃至複数重層にてコアに嵌合させたことを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、二次巻線が一次巻線の内外に近接対峙する有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とこれらを連ねる導電ブリッジ板部とで形成されて、一次巻線はその二次巻線の有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とで内側と外側からそれぞれ至近距離にてサンドイッチ状に挟まれるだけでなく、導電ブリッジ板部と相俟ってその二次巻線内に全般的に包み込まれることと成り、したがって、一次巻線から外部への磁束の漏洩が全面的に阻止され、一次巻線で生じた磁束の殆ど全てが二次巻線に鎖交することとなり、リーケージインダクタンス及び巻線間の磁気的結合を格段に向上させることができる。また、二次巻線は導電ブリッジ板部の存在により電流域が有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部との双方に倍増され、表皮効果に対する優位性がその薄さと広さで確保できて、大出力に十分に対応させることができ、勿論、一次巻線においても冷却流体流通可能な導電性パイプや平角導体で形成することにより表皮効果に対する優位性を確保できて、大容量化を可能にすることができ、大出力に適した状態においてコンパクトにかつ簡潔にまとめることができ、騒音を低減乃至皆無にすることができる。更に、入出力コイルは単一乃至複数重層にてコアに嵌合させるものであって、コアを内部に封じこめるものではないので、コア自体を外部から強制冷却する必要がなく、形態の小型化、構造の簡潔化、製作の簡素化、容易化、コストダウンを図ることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載する高周波トランスは、請求項１に記載する構成に加え、上記一次巻線を冷却流体流通可能な導電性パイプで形成し、上記二次巻線の内部の隙間に熱伝導性電気絶縁材料を充填して、前記導電性パイプ内を流れる前記冷却流体により前記二次巻線をも共に冷却する構成として成るものである。
【００１４】
これにより、導電性パイプで形成された一次巻線に冷却流体を流すことで、上記請求項１の構成と相俟って、一次巻線と共に二次巻線も熱伝導性電気絶縁材料を介して冷却でき、小型化、簡素化等を増進させることができる。
【００１５】
更に、請求項３に記載する高周波トランスは、請求項１に記載する構成に加え、上記一次巻線を平角導線で形成して成る。
【００１６】
これにより、一次巻線に表皮効果に対する優位性を確保させつつ該一次巻線の密度を高めることができ、小型化、簡素化等を増進させることができることとなる。
【００１７】
次いで、請求項４に記載する高周波トランスは、請求項１、請求項２又は請求項３に記載する構成に加え、上記入出力コイルを複数重層に重合させるとともに、層間に位置する相隣る上記有端環状内周包囲導電板部と上記有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部とし、かつ、上記導電ブリッジ板部も一連のものとして成る。
【００１８】
これにより、構造並びに製作を簡素化でき、小型化、コストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、二次巻線により一次巻線だけを至近距離で全般的に包み込むことができて、一次巻線からの漏洩磁束を的確に阻止でき、リーケージインダクタンス及び巻線間の磁気的結合を格段に向上させることができ、リーケージインダクタンスの低減で負荷の変動に対する調整を容易にでき、また、二次巻線の出力電流域を格段に増大させることができ、かつ、二次巻線に表皮効果に対する優位性を確実に保有させることができ、一次巻線においても冷却流体流通可能な導電性パイプや平角導体で形成することにより表皮効果に対する優位性を確実に保有させることができて、トランス全体を合理的に大容量化でき、大出力に適した状態においてコンパクトにかつ簡潔にまとめることができ、更に、コア自体を外部から強制冷却する必要がなく、形態の小型化、構造の簡潔化、製作の簡素化、容易化、コストダウンが得られ、二次巻線の内部の隙間に熱伝導性電気絶縁材料を充填することで該熱伝導性電気絶縁材料を介して二次巻線も一次巻線と共に合理的に効率よく冷却できて、二次巻線専用の冷却手段を設けることも二次巻線内に冷却水を供給するための透孔や複雑な冷却水路等を設けることも無くすことができ、コストを低減できる。そして、二次巻線内に熱伝導性電気絶縁材料を存在させ更には入出力コイル乃至トランス全体を熱伝導性の良い電気絶縁性モールド樹脂で固めることにより冷却効率を一層高めることができるとともに、騒音をほとんど皆無乃至皆無にまで低減させることができる。また、一次巻線を平角導線で形成することにより一次巻線には表皮効果に対する優位性を確保させつつ巻線密度を高上させることができ、小型化、簡素化等を増進させることができる。加えて、入出力コイルを複数重層に重合させた場合には層間に位置する相隣る有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部にでき、導電ブリッジ板部を一連のものにでき、構造並びに製作の更なる簡素化、小型化、コストダウンを図ることができる。よって、所期の目的を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る高周波トランスの実施例１を示す截断平面図である。
【図２】同実施例１の截断正面図である。
【図３】同実施例１の要部の斜視図である。
【図４】本発明に係る高周波トランスの実施例２を示す截断平面図である。
【図５】同実施例２の截断正面図である。
【図６】同実施例２の要部の斜視図である。
【図７】同実施例２の外観平面図である。
【図８】同実施例２の外観正面図である。
【図９】同実施例２の外観側面図である。
【図１０】同実施例２の合成樹脂モールド外観平面図である。
【図１１】同実施例２の合成樹脂モールド外観正面図である。
【図１２】同実施例２の合成樹脂モールド外観側面図である。
【図１３】本発明に係る高周波トランスの実施例３を示す截断平面図である。
【図１４】同実施例３の截断正面図である。
【図１５】同実施例３の要部の斜視図である。
【図１６】同実施例３の外観平面図である。
【図１７】同実施例３の外観正面図である。
【図１８】同実施例３の外観側面図である。
【図１９】従来例の截断平面図である。
【図２０】同例の截断正面図である。
【図２１】同例の要部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施例１］
図１乃至図３は、入出力コイルを単一としかつ冷却流体による強制冷却方式とした本発明に係る請求項１、請求項２に対応するに高周波トランスの実施例を示している。
【００２２】
図１乃至図３に示す高周波トランスは、複数のフェライトコアを組み合わせた外鉄型のコア１に電気絶縁紙１８を介して単一の入出力コイル２を嵌合させており、該入出力コイル２は、筒状に巻回した一次巻線３の内周と外周との近傍に有端環状内周包囲導電板部５と有端環状外周包囲導電板部６とを至近距離にてサンドイッチ状にしてかつ環端部７，８の位置を共通させて配するとともに、両導電板部の側縁部相互を導電ブリッジ板部９，１０により連ねることにより、一次巻線３の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた１ターンの二次巻線４に形成し、更に、有端環状外周包囲導電板部６の両端から外方へ接続端部１１，１２を突出させて、これらの接続端部に出力端子１３，１４を付設している。一次巻線３と二次巻線４との組み立てに当たっては、その二次巻線４を適所で分断することにより、２部材乃至それ以上の部材若しくは上述のそれぞれの板部５，６，９，１０ごとの分割体から成るものとして、それらの分割体を一次巻線３と組み合わせた後に、部材相互を半田付け等により電気的機械的に接合一体化させるとよい。一次巻線３の引出端部１５，１６は、導電ブリッジ板部９，１０に窓孔１７を穿設して該窓孔を通して外部へと引き出す。なお、図１乃至図３に示すものでは、入出力コイル２を四角筒状に形成しているが、円筒状等にしてもよい。このことは当該実施例１に限らず、他の実施例でも同様である。
【００２３】
また、一次巻線３は、銅管等の導電性パイプを筒状に巻回して形成し、前記二次巻線４との間には電気絶縁紙１９を介在させるとともに、前記窓孔１７の一部から隙間にシリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱伝導良好な電気絶縁材２０を充填して密実に一体化させている。導電性パイプで形成した一次巻線３は表皮効果に対する優位性を確保できる。
【００２４】
こうしてできた入出力コイル２は、一体的に空冷されることとなるが、一次巻線３内に冷却流体を流すことで、この一次巻線３だけでなく二次巻線４も、電気絶縁紙１９及び電気絶縁材２０を介して一緒に強制冷却されることになる。冷却流体は冷却水等の直接冷却の流体でもよいし、ヒートシンク等の間接冷却の流体でもよい。
【００２５】
［実施例２］
図４乃至図１２は、入出力コイルを複数重層としかつそれぞれ冷却流体による強制冷却方式とした本発明に係る請求項１、請求項４の高周波トランスの実施例を示している。
【００２６】
この場合は、上記実施例１のトランスにおいて、入出力コイル２を二重層にし、隣接相互間の二次巻線４の有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部２１とし、二次巻線４の導電ブリッジ板部を連続導電ブリッジ板部２２，２３としている。これにより構造の簡潔化、小型化を増進できる。なお、図４乃至図１１の高周波トランスでは、入出力コイル２を二重層にしているが、三重層以上にしてもよい。
【００２７】
この実施例２の外観図は図７乃至図９となるが、図１０乃至図１２に示すように、これに更に適宜合成樹脂の樹脂モールドを施すことにより当該トランスのほぼ全体をそのモールド樹脂２４で覆ってもよい。図７乃至図１２において、２５，２６は一次巻線３の引出端部１５，１６に設けた入力端子、２７は一次巻線３の一方の引出端部１５に連ねた冷却流体注入口、２８は一次巻線３の他方の引出端部１６に連ねた冷却流体排出口、２９は取付金具である。
【００２８】
ここで、図１乃至図３に示す上記実施例１の場合と、図４乃至図９に示す上記実施例２の場合と、図１９乃至図２１に示す従来例の場合とについて、リーケージインダクタンスを測定したところ次の結果を得た。
【００２９】
【表１】
この測定結果によれば、リーケージインダクタンスが格段に改善されることが明らかである。
【００３０】
［実施例３］
図１３乃至図１８は、入出力コイルを単一としかつ自然空冷方式とした本発明に係る請求項１、請求項３に対応するに高周波トランスの実施例を示している。
【００３１】
この図１３乃至図１８に示す高周波トランスは、上記実施例１の高周波トランスにおいて、入出力コイル２の一次巻線を、平角導線の一重乃至複数重合での筒状の巻回により一次巻線３０に形成して成る。このように一次巻線３０を平角導線で形成することにより表皮効果に対する優位性を確保できる。その他は実施例１の場合と同じであるから、説明を省略する。上述の実施例のように、入出力コイル２を複数重層にしてもよく、複数重層の場合に二次巻線４の隣接相互間の有端環状内周包囲導電板部５と有端環状外周包囲導電板部６とを一重の有端環状内外周包囲導電板部２１としかつ導電ブリッジ板部９，１０を連続導電ブリッジ板部２２，２３としてもよく、入出力コイル２を四角筒状のほか円筒状にしてもよい。円筒状にすれば一次巻線３０における平角導線によるエッジワイズ巻きが容易となる。図１６乃至図１８は当該実施例３における外観図を示しているが、図において３１，３２は一次巻線３０の引出端部３３，３４に設けた入力端子である。
【符号の説明】
【００３２】
１ コア
２ 入出力コイル
３ 一次巻線
４ 二次巻線
５ 有端環状内周包囲導電板部
６ 有端環状外周包囲導電板部
７，８ 環端部
９，１０ 導電ブリッジ板部
１１，１２ 接続端部
１３，１４ 出力端子
１５，１６ 引出端部
１７ 窓孔
１８，１９ 電気絶縁紙
２０ 電気絶縁材
２１ 有端環状内外周包囲導電板部
２２，２３ 連続導電ブリッジ板部
２４ 樹脂モールド
２５，２６ 入力端子
２７ 冷却流体注入口
２８ 冷却流体排出口
２９ 取付金具
３０ 一次巻線
３１，３２ 入力端子
３３，３４ 引出端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱用などの高周波トランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
旧来の誘導加熱用トランスは、使用周波数が低かったので、表皮効果、リーケージインダクタンス、騒音等について問題になることはなかった。しかし、近年、入力側に配されるインバータの高周波化、大容量化に伴い、これらの問題が無視できなくなってきている。
【０００３】
一般に、従来の高周波誘導加熱用の高周波トランスでは、出力側が低電圧大電流となるため、その出力側である二次巻線は、表皮効果の低減を考えて銅板１ターンで形成されている。すなわち、図１９乃至図２１に示すように、例えば銅管を筒状に巻回した一次巻線ａの外周に銅板１ターンの二次巻線ｂが絶縁紙を介して嵌合されるとともに、電気絶縁性合成樹脂で一体に合成樹脂モールドして入出力コイルｃに形成され、該入出力コイがコアｄに組み込まれてトランスに構成されている。したがって、入出力コイルの一次巻線ａ及び二次巻線ｂが共にモールド樹脂ｅを通じて外気で冷却され、特に図１９乃至図２１の場合、一次巻線ａの中に冷却水を流すことにより一次巻線ａが冷却されると、二次巻線ｂもモールド樹脂ｅを介して併せて冷却されるようになっている。なお、図中、ｆ，ｆは、二次巻線ｂの一対の折返端部に設けた一対の出力端子である。
【０００４】
しかしながら、二次巻線ｂが一次巻線ａの外側に銅板１ターンで存在するだけのものであるから、巻線のリーケージインダクタンス及び巻線間の電磁的結合が悪くなり、高漏洩、低結合の非効率なものとなっている。
【０００５】
ところで、特許文献によれば、空心の流体強制冷却変成器にあって、銅管を筒状に巻回した一次巻線の外側に銅板１ターンの二次巻線を配するとともに、この二次巻線の外側に冷却用水路を設けて、一次巻線内及び二次巻線の冷却用水路内にそれぞれ冷却水を流すことで一次巻線と二次巻線を個別に水冷し、また、その二次巻線の内周面から内方に多数の欠環金属条板を突設して、これらの欠環金属条板を一次巻線の各ターン間に挿入させることにより巻線間の電磁的結合を高めるようにしたというものが示されている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、この場合、構造がかなり煩雑になるだけでなく、形態が全体的に大きくなって、巻線におけるリーケージインダクタンス及び電磁的結合等の改善はあまり多く期待できない。逆に、製作の困難性が増し、手間も所要時間も増えてコスト高になり、騒音も生じる可能性がある。また、空心コイルであるから、磁路の磁気抵抗が大きく、磁束密度が低下して効率が悪くなり、大容量化を図れない。
【０００７】
他に、空心の低漏洩磁束型高周波誘導加熱用変成器として、内部に冷却水を流す中空導体すなわち導電性パイプを筒状に巻回するとともに、これを更に円環状に屈曲させてトロイダル形式の一次巻線を形成し、該一次巻線の外側に、断面有端環状の単巻コイルでかつ全体形状が前記一次巻線に沿った無端環状のドーナツ形状をなす導電性環状容器体を、絶縁物を介して被着させることにより、これを二次巻線としたものが示されている（特許文献２）。
【０００８】
しかし、この場合も巻線がコアを有しない空心コイルであるから、磁路の磁気抵抗が大きく、磁束密度が低下して効率が悪くなるため、大容量化を図れない。勿論、有心コイルにすることは可能であるが（特許文献３、特許文献４参照）、そうすると、このコアがトロイダル形式に属するリングコアであることから、該コアも二次巻線を構成する導電性容器体内に一次巻線共々封じ込めなければならないため、コア自体の発熱と蓄熱をいかに制限するかが大きな問題となり、導電パイプによる一次巻線の内部に冷却水を流すだけの簡単な水冷構造ではその温度上昇は到底抑えきれない。しかも、大容量化すればするほど益々構造が複雑化、大型化し、コストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭４８−１７８０６号公報
【特許文献２】特公昭６２−６２４２５号公報
【特許文献３】特開平８−１４８３４６号公報
【特許文献４】特開２００８-２１０９７２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、表皮効果、リーケージインダクタンス、電磁的結合、騒音等を格段に改善し、上述の従来の問題点を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１に記載する高周波トランスは、筒状に巻回した一次巻線の内周と外周との近傍に、有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを、環端部の位置を共通させて配するとともに、両導電板部の側縁部相互を導電ブリッジ板部により連ねることで、前記一次巻線の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた二次巻線を形成して入出力コイルを構成し、該入出力コイルを単一乃至複数重層にてコアに嵌合させたことを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、二次巻線が一次巻線の内外に近接対峙する有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とこれらを連ねる導電ブリッジ板部とで形成されて、一次巻線はその二次巻線の有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とで内側と外側からそれぞれ至近距離にてサンドイッチ状に挟まれるだけでなく、導電ブリッジ板部と相俟ってその二次巻線内に全般的に包み込まれることと成り、したがって、一次巻線から外部への磁束の漏洩が全面的に阻止され、一次巻線で生じた磁束の殆ど全てが二次巻線に鎖交することとなり、リーケージインダクタンス及び巻線間の磁気的結合を格段に向上させることができる。また、二次巻線は導電ブリッジ板部の存在により電流域が有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部との双方に倍増され、表皮効果に対する優位性がその薄さと広さで確保できて、大出力に十分に対応させることができ、勿論、一次巻線においても冷却流体流通可能な導電性パイプや平角導体で形成することにより表皮効果に対する優位性を確保できて、大容量化を可能にすることができ、大出力に適した状態においてコンパクトにかつ簡潔にまとめることができ、騒音を低減乃至皆無にすることができる。更に、入出力コイルは単一乃至複数重層にてコアに嵌合させるものであって、コアを内部に封じこめるものではないので、コア自体を外部から強制冷却する必要がなく、形態の小型化、構造の簡潔化、製作の簡素化、容易化、コストダウンを図ることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載する高周波トランスは、請求項１に記載する構成に加え、上記一次巻線を冷却流体流通可能な導電性パイプで形成し、上記二次巻線の内部の隙間に熱伝導性電気絶縁材料を充填して、前記導電性パイプ内を流れる前記冷却流体により前記二次巻線をも共に冷却する構成として成るものである。
【００１４】
これにより、導電性パイプで形成された一次巻線に冷却流体を流すことで、上記請求項１の構成と相俟って、一次巻線と共に二次巻線も熱伝導性電気絶縁材料を介して冷却でき、小型化、簡素化等を増進させることができる。
【００１５】
更に、請求項３に記載する高周波トランスは、請求項１に記載する構成に加え、上記一次巻線を平角導線で形成して成る。
【００１６】
これにより、一次巻線に表皮効果に対する優位性を確保させつつ該一次巻線の密度を高めることができ、小型化、簡素化等を増進させることができることとなる。
【００１７】
次いで、請求項４に記載する高周波トランスは、請求項１、請求項２又は請求項３に記載する構成に加え、上記入出力コイルを複数重層に重合させるとともに、層間に位置する相隣る上記有端環状内周包囲導電板部と上記有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部とし、かつ、上記導電ブリッジ板部も一連のものとして成る。
【００１８】
これにより、構造並びに製作を簡素化でき、小型化、コストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、二次巻線により一次巻線だけを至近距離で全般的に包み込むことができて、一次巻線からの漏洩磁束を的確に阻止でき、リーケージインダクタンス及び巻線間の磁気的結合を格段に向上させることができ、リーケージインダクタンスの低減で負荷の変動に対する調整を容易にでき、また、二次巻線の出力電流域を格段に増大させることができ、かつ、二次巻線に表皮効果に対する優位性を確実に保有させることができ、一次巻線においても冷却流体流通可能な導電性パイプや平角導体で形成することにより表皮効果に対する優位性を確実に保有させることができて、トランス全体を合理的に大容量化でき、大出力に適した状態においてコンパクトにかつ簡潔にまとめることができ、更に、コア自体を外部から強制冷却する必要がなく、形態の小型化、構造の簡潔化、製作の簡素化、容易化、コストダウンが得られ、二次巻線の内部の隙間に熱伝導性電気絶縁材料を充填することで該熱伝導性電気絶縁材料を介して二次巻線も一次巻線と共に合理的に効率よく冷却できて、二次巻線専用の冷却手段を設けることも二次巻線内に冷却水を供給するための透孔や複雑な冷却水路等を設けることも無くすことができ、コストを低減できる。そして、二次巻線内に熱伝導性電気絶縁材料を存在させ更には入出力コイル乃至トランス全体を熱伝導性の良い電気絶縁性モールド樹脂で固めることにより冷却効率を一層高めることができるとともに、騒音をほとんど皆無乃至皆無にまで低減させることができる。また、一次巻線を平角導線で形成することにより一次巻線には表皮効果に対する優位性を確保させつつ巻線密度を高上させることができ、小型化、簡素化等を増進させることができる。加えて、入出力コイルを複数重層に重合させた場合には層間に位置する相隣る有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部にでき、導電ブリッジ板部を一連のものにでき、構造並びに製作の更なる簡素化、小型化、コストダウンを図ることができる。よって、所期の目的を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る高周波トランスの実施例１を示す截断平面図である。
【図２】同実施例１の截断正面図である。
【図３】同実施例１の要部の斜視図である。
【図４】本発明に係る高周波トランスの実施例２を示す截断平面図である。
【図５】同実施例２の截断正面図である。
【図６】同実施例２の要部の斜視図である。
【図７】同実施例２の外観平面図である。
【図８】同実施例２の外観正面図である。
【図９】同実施例２の外観側面図である。
【図１０】同実施例２の合成樹脂モールド外観平面図である。
【図１１】同実施例２の合成樹脂モールド外観正面図である。
【図１２】同実施例２の合成樹脂モールド外観側面図である。
【図１３】本発明に係る高周波トランスの実施例３を示す截断平面図である。
【図１４】同実施例３の截断正面図である。
【図１５】同実施例３の要部の斜視図である。
【図１６】同実施例３の外観平面図である。
【図１７】同実施例３の外観正面図である。
【図１８】同実施例３の外観側面図である。
【図１９】従来例の截断平面図である。
【図２０】同例の截断正面図である。
【図２１】同例の要部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施例１］
図１乃至図３は、入出力コイルを単一としかつ冷却流体による強制冷却方式とした本発明に係る請求項１、請求項２に対応するに高周波トランスの実施例を示している。
【００２２】
図１乃至図３に示す高周波トランスは、複数のフェライトコアを組み合わせた外鉄型のコア１に電気絶縁紙１８を介して単一の入出力コイル２を嵌合させており、該入出力コイル２は、筒状に巻回した一次巻線３の内周と外周との近傍に有端環状内周包囲導電板部５と有端環状外周包囲導電板部６とを至近距離にてサンドイッチ状にしてかつ環端部７，８の位置を共通させて配するとともに、両導電板部の側縁部相互を導電ブリッジ板部９，１０により連ねることにより、一次巻線３の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた１ターンの二次巻線４に形成し、更に、有端環状外周包囲導電板部６の両端から外方へ接続端部１１，１２を突出させて、これらの接続端部に出力端子１３，１４を付設している。一次巻線３と二次巻線４との組み立てに当たっては、その二次巻線４を適所で分断することにより、２部材乃至それ以上の部材若しくは上述のそれぞれの板部５，６，９，１０ごとの分割体から成るものとして、それらの分割体を一次巻線３と組み合わせた後に、部材相互を半田付け等により電気的機械的に接合一体化させるとよい。一次巻線３の引出端部１５，１６は、導電ブリッジ板部９，１０に窓孔１７を穿設して該窓孔を通して外部へと引き出す。なお、図１乃至図３に示すものでは、入出力コイル２を四角筒状に形成しているが、円筒状等にしてもよい。このことは当該実施例１に限らず、他の実施例でも同様である。
【００２３】
また、一次巻線３は、銅管等の導電性パイプを筒状に巻回して形成し、前記二次巻線４との間には電気絶縁紙１９を介在させるとともに、前記窓孔１７の一部から隙間にシリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱伝導良好な電気絶縁材２０を充填して密実に一体化させている。導電性パイプで形成した一次巻線３は表皮効果に対する優位性を確保できる。
【００２４】
こうしてできた入出力コイル２は、一体的に空冷されることとなるが、一次巻線３内に冷却流体を流すことで、この一次巻線３だけでなく二次巻線４も、電気絶縁紙１９及び電気絶縁材２０を介して一緒に強制冷却されることになる。冷却流体は冷却水等の直接冷却の流体でもよいし、ヒートシンク等の間接冷却の流体でもよい。
【００２５】
［実施例２］
図４乃至図１２は、入出力コイルを複数重層としかつそれぞれ冷却流体による強制冷却方式とした本発明に係る請求項１、請求項４の高周波トランスの実施例を示している。
【００２６】
この場合は、上記実施例１のトランスにおいて、入出力コイル２を二重層にし、隣接相互間の二次巻線４の有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部２１とし、二次巻線４の導電ブリッジ板部を連続導電ブリッジ板部２２，２３としている。これにより構造の簡潔化、小型化を増進できる。なお、図４乃至図１１の高周波トランスでは、入出力コイル２を二重層にしているが、三重層以上にしてもよい。
【００２７】
この実施例２の外観図は図７乃至図９となるが、図１０乃至図１２に示すように、これに更に適宜合成樹脂の樹脂モールドを施すことにより当該トランスのほぼ全体をそのモールド樹脂２４で覆ってもよい。図７乃至図１２において、２５，２６は一次巻線３の引出端部１５，１６に設けた入力端子、２７は一次巻線３の一方の引出端部１５に連ねた冷却流体注入口、２８は一次巻線３の他方の引出端部１６に連ねた冷却流体排出口、２９は取付金具である。
【００２８】
ここで、図１乃至図３に示す上記実施例１の場合と、図４乃至図９に示す上記実施例２の場合と、図１９乃至図２１に示す従来例の場合とについて、リーケージインダクタンスを測定したところ次の結果を得た。
【００２９】
【表１】
この測定結果によれば、リーケージインダクタンスが格段に改善されることが明らかである。
【００３０】
［実施例３］
図１３乃至図１８は、入出力コイルを単一としかつ自然空冷方式とした本発明に係る請求項１、請求項３に対応するに高周波トランスの実施例を示している。
【００３１】
この図１３乃至図１８に示す高周波トランスは、上記実施例１の高周波トランスにおいて、入出力コイル２の一次巻線を、平角導線の一重乃至複数重合での筒状の巻回により一次巻線３０に形成して成る。このように一次巻線３０を平角導線で形成することにより表皮効果に対する優位性を確保できる。その他は実施例１の場合と同じであるから、説明を省略する。上述の実施例のように、入出力コイル２を複数重層にしてもよく、複数重層の場合に二次巻線４の隣接相互間の有端環状内周包囲導電板部５と有端環状外周包囲導電板部６とを一重の有端環状内外周包囲導電板部２１としかつ導電ブリッジ板部９，１０を連続導電ブリッジ板部２２，２３としてもよく、入出力コイル２を四角筒状のほか円筒状にしてもよい。円筒状にすれば一次巻線３０における平角導線によるエッジワイズ巻きが容易となる。図１６乃至図１８は当該実施例３における外観図を示しているが、図において３１，３２は一次巻線３０の引出端部３３，３４に設けた入力端子である。
【符号の説明】
【００３２】
１ コア
２ 入出力コイル
３ 一次巻線
４ 二次巻線
５ 有端環状内周包囲導電板部
６ 有端環状外周包囲導電板部
７，８ 環端部
９，１０ 導電ブリッジ板部
１１，１２ 接続端部
１３，１４ 出力端子
１５，１６ 引出端部
１７ 窓孔
１８，１９ 電気絶縁紙
２０ 電気絶縁材
２１ 有端環状内外周包囲導電板部
２２，２３ 連続導電ブリッジ板部
２４ 樹脂モールド
２５，２６ 入力端子
２７ 冷却流体注入口
２８ 冷却流体排出口
２９ 取付金具
３０ 一次巻線
３１，３２ 入力端子
３３，３４ 引出端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に巻回した一次巻線の内周と外周との近傍に、有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを、環端部の位置を共通させて配するとともに、両導電板部の側縁部相互を導電ブリッジ板部により連ねることで、前記一次巻線の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた二次巻線を形成して入出力コイルを構成し、該入出力コイルを単一乃至複数重層にてコアに嵌合させたことを特徴とする高周波トランス。
【請求項２】
上記一次巻線を冷却流体流通可能な導電性パイプで形成し、上記二次巻線の内部の隙間に熱伝導性電気絶縁材料を充填して、前記導電性パイプ内を流れる前記冷却流体により前記二次巻線をも共に冷却する構成とした請求項１記載の高周波トランス。
【請求項３】
上記一次巻線を平角導線で形成した請求項１記載の高周波トランス。
【請求項４】
上記入出力コイルを複層とするとともに、層間に位置する相隣る上記有端環状内周包囲導電板部と上記有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部とし、かつ、上記導電ブリッジ板部を一連のものとした請求項１、請求項２又は請求項３記載の高周波トランス。
【請求項１】
筒状に巻回した一次巻線の内周と外周との近傍に、有端環状内周包囲導電板部と有端環状外周包囲導電板部とを、環端部の位置を共通させて配するとともに、両導電板部の側縁部相互を導電ブリッジ板部により連ねることで、前記一次巻線の内側と外側との双方にわたる広範な二次電流域を備えた二次巻線を形成して入出力コイルを構成し、該入出力コイルを単一乃至複数重層にてコアに嵌合させたことを特徴とする高周波トランス。
【請求項２】
上記一次巻線を冷却流体流通可能な導電性パイプで形成し、上記二次巻線の内部の隙間に熱伝導性電気絶縁材料を充填して、前記導電性パイプ内を流れる前記冷却流体により前記二次巻線をも共に冷却する構成とした請求項１記載の高周波トランス。
【請求項３】
上記一次巻線を平角導線で形成した請求項１記載の高周波トランス。
【請求項４】
上記入出力コイルを複層とするとともに、層間に位置する相隣る上記有端環状内周包囲導電板部と上記有端環状外周包囲導電板部とを一重の有端環状内外周包囲導電板部とし、かつ、上記導電ブリッジ板部を一連のものとした請求項１、請求項２又は請求項３記載の高周波トランス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−２１６６９４（Ｐ２０１２−２１６６９４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１３３６（Ｐ２０１１−８１３３６）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【特許番号】特許第５０５７５３４号（Ｐ５０５７５３４）
【特許公報発行日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【出願人】（３９１０３２８１９）株式会社アイキューフォー (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【特許番号】特許第５０５７５３４号（Ｐ５０５７５３４）
【特許公報発行日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【出願人】（３９１０３２８１９）株式会社アイキューフォー (7)
【Ｆターム（参考）】
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