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高频加热用变压器的制作方法

泰然健康网
2024-12-07 12:03

专利名称：高频加热用变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于高频感应加热装置、高频淬火装置等高频加热装置的高频加热用变压器。
背景技术：
以往，高频加热装置等的输出用的输出变压器，有诸如在特开平5-151212号公报公示的发明。这种输出变压器装备有由多个E型铁氧体铁心组合形成的铁心部、通过弯曲铜管多圈缠绕在铁心部而配设的线圈部、分别与该线圈部的始端部和后端部相连接的第一导电部件、连接于线圈部的第一导电部件之间的一对第二导电部件。
然而，在这种输出变压器中，因为在E型铁心的中脚部缠绕线圈部，在线圈部的匝数很多的情况下，必须使用大型的E型铁心，输出变压器自身的小型化便难以实现，例如存在着输出变压器不能轻易移动、使用范围受限制等、使用方便性方面性能较差等缺点。另外，因为作为铁心必须使用较贵的E型铁心，所以存在输出变压器自身往往较昂贵的问题。

发明内容
本发明就是鉴于这些状况做出的，其目的在于提供既能实现小型化和轻量化、提高使用方便性，同时又能使加热效率稳定的高频加热用变压器。
为实现该目的，如权利要求1所记载的发明的特征在于，它具有按规定匝数绕在I型铁心周围的一次线圈和二次线圈，配置成包围该一次线圈和二次线圈的环型铁心和配置在该环型铁心外侧的外壳，外壳的一个开口端部装有加热线圈、另一开口端部装有输入板，该输入板通过挠性冷却电缆与高频振荡器相连。
如技术方案2记载的发明的特征在于上述输入板具有与上述挠性冷却电缆分路连接的2条冷却水流路，一路与二次线圈连接，另一路与一次线圈连接；技术方案3记载的发明的特征在于上述二次线圈做成近似呈コ字状的平板状，在其中央部的孔内嵌插I型铁心，并在该二次线圈的两侧，I型铁心的周围缠绕一次线圈。
技术方案4记载的发明的特征在于，上述外壳呈近似圆筒状。技术方案5记载的发明的特征是，在上述外壳的外周面设有使对上述加热线圈的送电通断用的加热开关。技术方案6记载的发明的特征在于，上述外壳的一个开口端部装有与二次线圈连接的加热线圈的接线板，在该加热线圈的接线板外面，还装有可装卸的上述加热线圈的支架。技术方案7记载的发明的特征在于，上述挠性冷却电缆的往路和回路做成一体。

图1表示与本发明相关的高频加热用变压器的一个实施例的平面图。
图2所示为上述图的侧面图。
图3表示上述变压器的内部构造的立体图。
图4表示上述变压器的输入板的立体图。
图5表示该变压器使用状态的立体图。
具体实施例方式
以下按照附图详细说明本发明的实施方式。
图1～图5表示本发明涉及的高频加热用变压器的一个实施例。在图1和图2中，变压器1由以下部件构成例如长340mm、外径60mm左右的用绝缘性树脂管等做成的圆筒状外壳2，装于该外壳2的一个开口端部2a的加热线圈3，以及装于该外壳2的另一个开口端部2b的输入板4等。
外壳2的外周面，在输入板4侧，配设有按扣式的加热开关5，把该加热开关5置于闭合，就会通过输入板4等给加热线圈3供给高频电流。另外，加热线圈3由支架6和固定在该支架6顶端的例如马蹄式的线圈部7等组成。
在上述外壳2的里面，如图3所示，装有二次线圈8，I型铁心9、环型铁心10和一次线圈11等。其中，二次线圈8，例如用做成コ字状的铜四角形管(或者有孔的铜板)做成单卷状，在四角形管的连接部分别固定一对连接软管12，在四角形管的开口端固定半圆形状的加热线圈接线板13。在该各加热线圈接线板13上，分别连接有形成上述加热线圈3的支架6的半圆形铜板6a，而且在电气上和机械上都可装上卸下。在该加热线圈接线板13和半圆形铜板6a上，分别形成有冷却水孔，该冷却水孔形成后述的冷却水的流路R1，在图中未表示出来。
上述I型铁心9，例如是把多个铁氧体铁心相连接，做成薄板状的长方体形状，配设在二次线圈8的コ字状凹部内，从二次线圈8的上表面和下表面(两个面)伸出规定长度。另外，配设于I型铁心9外侧的环型铁心10，是通过把多个圆环状铁氧体铁心在宽度方向上层叠而形成的。
然后，在I型铁心9外侧和环型铁心10的内侧面之间，其外周面用玻璃管等绝缘材料包覆的，例如用外径5mm的铜管做成的一次线圈11缠绕规定匝数(例如8匝)。该一次线圈11的两端部11a、11b引出到外壳2的另一开口端部2b侧，通过铜管15，分别与设在上述输入板4的外壳2内侧的铜管14进行电气和机械连接。
上述输入板4，如图3和图4所示，具有用绝缘板16绝缘并形成端子板的半圆形铜板17a、17b，在该半圆形铜板17a、17b开设的孔中，分别嵌合固定铜管19，在该铜管19的外侧(外壳2外侧)，分别固定着连接软管18a，在该铜管19的内侧(外壳2内侧)，分别固定着连接软管18b。
另外，在半圆形铜板17a、17b的铜管19的外壳2内侧，固定连接软管18b的身前侧，以分路状态固定上述铜管14。通过该铜管14和连接软管18b，由位于输入板4的外壳外侧的一对连接软管18a组成的一个流路R，在外壳2的内侧分路成R1和R2两条流路。
在形成分路的一条流路R1的连接软管18b上，通过管20分别以绝缘状态与上述二次线圈8的连接软管12连接，在形成分路的另一条流路R2的铜管14上，如上所述，通过铜管15，对一次线圈11的两端部11a、11b进行电气、机械连接。
通过该连接，输入板4的一方的连接软管18a，通过一方的连接软管18b、一方的管20、一方的连接软管12、二次线圈8、加热线圈3、另一方的连接软管12、另一方的管20、另一方的连接软管18b，形成与另一方的连接软管18a连通的二次线圈8及加热线圈3冷却用的上述流路R1。另外，与此同时，一方的连接软管18a通过一方的铜管14、15、一次线圈11、另一方的铜管15、14，形成与另一方的18a连通的一次线圈11冷却用的上述流路R2。
在该输入板4的连接软管18a上，如图5所示，连接冷却电缆22的一端部。该冷却电缆22在挠性管内收容配置有由网线等做成的导线，同时，通过往路22a和回路22b做成一体，管内导线的间隔(电感)，在冷却电缆22的纵向设定成基本一定。另外，冷却电缆22的往路22a和回路22b的一体化，是通过管自身的一体成型，或者用粘结剂将两根管子粘起来，或者用适当的带子系住等方法进行。
然后，把该冷却电缆22的另一端部接到高频振荡器23(晶体管逆变器)的输出端子上使用。也就是说，高频振荡器23在长方体状的筐体24内装有图中未显示的逆变器电路、电源电路以及控制电路等电路，以及具有冷却水罐、泵等的冷却水供给装置，同时还在该筐体24的前侧面24a，设有与上述冷却电缆22连接的端子板25，该端子板25上连接有冷却水供给装置的冷却水流路。
另外，在高频振荡器23的筐体24的前侧面24a上，设有主电源开关26、异常重置开关27、输出电压计28、指示灯29、输出电流计30、输出设定器31等，通过该高频振荡器23，例如10KW左右的高频电功率能从上述加热线圈3输出。另外，向上述冷却电缆22循环供给冷却水的冷却水供给装置安装在高频振荡器23内，从而能够实现装置自身的紧凑化和提高使用方便性，但不用说，冷却水供给装置和高频振荡器23分体设置也行。
通过这样做成的变压器1，例如用手拿住变压器1的外壳2(或者设定在规定位置上)，将工件(未图示)设定在加热线圈3的线圈部7内的状态下，如果把外壳2的加热开关5接通，则规定的高频电流便会从高频振荡器23，通过冷却电缆22供给变压器1的一次线圈11。通过把高频电流供给到该变压器1的一次线圈11，由于感应耦合，在二次线圈8上就会流过与匝数比相应的大电流。该大电流供给到加热线圈3，靠近线圈部7配置的工件就被感应加热。
另外，在供给高频电流的同时，设于高频振荡器23的冷却水供给装置工作，通过冷却电缆22内的流路R和变压器1的上述流路R1、R2，冷却水便循环供应给二次线圈8和加热线圈3以及一次线圈11。用该冷却水，可以抑制因大电流产生的一次线圈11和二次线圈8以及加热线圈3等的发热，防止因发热造成的加热效率的下降。此时，通过把冷却电缆22的各管做成一体，就能使各导线之间的间隔基本保持一定，导线间的电感(即加热线圈3的阻抗)便能稳定，加热效率就可提高。
因此，根据上述实施例的变压器1，在做成单圈近似平板状的二次线圈8的コ字状凹部内，配置I型铁心9，同时在该I型铁心9的外侧以层压状态配设环型铁心10，在I型铁心9的外周和环型铁心10的内侧面之间(二次线圈8的两面侧)缠绕一次线圈11，所以可以在与二次线圈8基本呈平行的状态下缠绕多匝一次线圈11，可以在相对I型铁心9的一次线圈8的匝数比提高的状态下，安装在圆筒状的外壳2内。
另外，因为在I型铁心9的外侧，设有例如厚度为一半的环型铁心10，所以由I型铁心9感应的磁通，可以左右分散，把磁通封入在环型铁心10内。也就是说，磁通不会泄漏到外部，一次线圈11与二次线圈8的感应耦合系数可以提高。因此，变压器自身可以高效率地内置于圆筒状的外壳2内，实现小型化和轻量化。
另外，因为通过在设于外壳2另一开口端部2b的输入板4的外壳2内侧，设置连接软管18b和铜管14，将流路R在外壳2内分成两个流路R1、R2，所以可以将一条流路R1用于二次线圈8和加热线圈3的冷却，将另一条流路R2用于一次线圈11的冷却，例如，流路R1、R2的连接部分无需有大的弯曲，而可以设定为接近直线状，冷却水便能顺畅流通，使各部实现高效率的冷却。其结果，可以确实防止因发热造成的加热效率下降，提高加热效率，同时，通过分路的流路R1、R2，流路R1、R2自身的配管作业及其维修作业都可以容易地进行。
因为在变压器1的外周部还配设有环型铁心10，所以可以抑制由于磁通外泄造成的外部噪音的发生，可以防止在使用变压器1的地方由于外部噪音带来的对其他机器等的不良影响。另外，因为变压器1通过挠性冷却电缆22与高频振荡器23连接，所以与上述小型化和轻量化配合，就能使变压器移动到难移动的工件位置的事情变得容易，甚至在室外也可以使用，可以大大扩大感应加热用的加热线圈3的使用范围等，变压器1自身的使用方便性也可能大幅度提高。
另外，因为在变压器1的外壳2设有加热开关5，所以可能手动操作此加热开关5，提高感应加热的操作性，同时，因为变压器的外部形状由于与环型铁心10对应的外壳2而呈近似圆筒状，所以，可以使外部形状变得更小，因此能更加提高变压器1自身的使用方便性。另外，由于使用由铁氧体做成的形状简单、价格便宜的I型铁心9和环型铁心10，所以可以实现铁心9、10的成本下降，加上使用树脂管的外壳2和上述配管作业和维修作业容易化带来的成本下降，能使变压器1自身的进一步低价生产成为可能。
另外，环型铁心10可以适当选择使用市售的各种大小的环型铁心10，同时，因为通过增减层叠数，适当地设定变压器的匝数比和耦合系数等的特性，所以变压器的设计自由度可能大大提高。另外，因为可以把一次线圈11紧绕在I型铁心9和环型铁心10之间，所以能以接近或好于以往的良好耦合系数，很容易地得到小型而轻量的变压器1。
另外，在上述实施例中，是用一片(匝数1)导体把二次线圈做成平板状，但本发明决不局限于这种形状，例如也可以把导体做成多片有间隔地层叠，在此导体间和其上下面等处，串绕一次线圈。另外，在上述实施例中，二次线圈做成近似コ字状凹部的形状，本发明中的近似コ字状凹部的意思是包含有U字状和C字状凹部。
在上述实施例中，使用树脂管等做外壳2，外形做成正圆形，但是也可以例如在外壳2的外周面的一部分形成设置时的定位用平坦部，或者把另外的定位部件(设置部件)安装在外壳2的外周面，不限于圆形，使用方形的外壳也可以。另外，在上述实施例中，I型铁心9和环型铁心10的形状、二次线圈8和加热线圈3的形状、一次线圈11的形状等均为举出的一个例子，只要在不脱离本发明要点的范围内，可以做适当的变更。
如上详述，按照技术方案1所记载的发明，因为在I型铁心的周围，缠绕指定匝数的一次线圈和二次线圈，同时，配置环型铁心，使其包围一次线圈和二次线圈，而且把它们收容于在两端开口部装有输入板和加热线圈的外壳内，所以，可以实现变压器的小型化和轻量化，搬运极为方便等，其随意使用方便性也可以提高，同时，用从挠性冷却电缆供给的冷却水可以有效地冷却各线圈和环型铁心等，加热效率的稳定性也可以同时提高。
另外，按照技术方案2所记载的发明，在技术方案1所记载的发明效果的基础上，因为输入板具有两套能与一次线圈和二次线圈直接连接的分路冷却水流路，所以可以确保冷却水流入各线圈，使加热效率进一步提高，同时，冷却用管道等的配管作业和维修作业也能简便进行。
按照技术方案3所记载的发明，在技术方案1或2所记载的发明效果的基础上，因为在平板状的二次线圈的两面，在I型铁心的周围绕有一次线圈，所以可以把一次线圈和二次线圈以近似平行的状态紧密卷绕，使外壳内的一次线圈匝数比提高，更容易得到小型而且轻量的、加热效率优异的变压器。
按照技术方案4所记载的发明，在技术方案1至3所记载的发明效果的基础上，因为外壳做成近似圆筒状，所以，变压器自身也可以实现更加小型化和轻量化，同时，作为外壳，例如可以使用树脂管，结构简单，可以得到价格更加便宜的变压器。
按照技术方案5所记载的发明，在技术方案1至4所记载的发明效果的基础上，因为在圆筒状外壳的外周面设有加热开关，所以通过该加热开关的操作，可以手动操作给加热线圈通电，变压器自身和加热线圈的使用方便性都能进一步提高。
按照技术方案6所记载的发明，在技术方案1至5所记载的发明效果的基础上，因为在外壳的开口端部设置的加热线圈接线板上装有可自由装上卸下的加热线圈支架，所以可以根据工件的形状装拆加热线圈，适应不同的工件等，能进一步实现变压器随意使用方便性的提高。
按照技术方案7所记载的发明，在技术方案1至6所记载的发明效果的基础上，因为与变压器的输入板连接的挠性冷却电缆的往路和回路做成一体，所以该冷却电缆自身的电感能基本保持一定，可望使加热效率更加稳定。
权利要求
1.一种高频加热用变压器，其特征在于，它具有按规定匝数绕在I型铁心周围的一次线圈和二次线圈，配置成包围该一次线圈和二次线圈的环型铁心和配置在该环型铁心外侧的外壳，外壳的一个开口端部装有加热线圈、另一开口端部装有输入板，该输入板通过挠性冷却电缆与高频振荡器相连。
2.如权利要求1记载的高频加热用变压器，其特征在于上述输入板具有与上述挠性冷却电缆分路连接的2条冷却水流路，一条与二次线圈连接，另一条与一次线圈连接。
3.如权利要求1或权利要求2所记载的高频加热用变压器，其特征在于上述二次线圈做成近似呈コ字状的平板状，在其中央部的孔内嵌插I型铁心，并在该二次线圈的两面侧、在I型铁心的周围缠绕一次线圈。
4.如权利要求1至权利要求3中的任何一项所记载的高频加热用变压器，其特征在于上述外壳呈近似圆筒状。
5.如权利要求1至权利要求4中的任何一项所记载的高频加热用变压器，其特征在于在上述外壳的外周面设有使对上述加热线圈的送电通断用的加热开关。
6.如权利要求1至权利要求5中的任何一项所记载的高频加热用变压器，其特征在于上述外壳的一个开口端部装有与二次线圈连接的加热线圈的接线板，该加热线圈的接线板外面，还装有可装卸的上述加热线圈的支架。
7.如权利要求1至权利要求6中的任何一项所记载的高频加热用变压器，其特征在于上述挠性冷却电缆的往路和回路做成一体。
全文摘要
提供一种可望小型化和轻量化、提高随意使用度同时还能得到加热效率稳定的高频加热用变压器。使变压器具备以下构件按规定匝数绕在I型铁心周围的一次线圈和二次线圈，按套住该一次线圈和二次线圈而配置的环型铁心和外壳，外壳的一个开口端部装有配置在该环型铁心外侧的加热线圈、另一开口端部装有输入板，该输入板通过挠性冷却电缆与高频振荡器相连。在上述输入板上，装有和挠性冷却电缆分路连接的2套冷却水流路，一路与二次线圈连接，另一路与一次线圈连接。
文档编号H01F38/00GK1468035SQ0214983
公开日2004年1月14日申请日期2002年11月6日优先权日2002年7月9日
发明者宫崎力, 川嶋茂義, 西村昌训, , 训申请人:宫电高周波设备(上海)有限公司