(57)【要約】      （修正有）【課題】変圧器の１次・２次間及び巻線とコア間の絶縁（絶縁耐圧）を確保しながら、変圧器の小型化を図ること、およびその変圧器を備えた電力変換器ユニット、並びに電力変換器を提供する。【解決手段】変圧器１０は、１次巻線３ａが実装された１次側コア２ａと、２次巻線３ｂが実装された２次側コア２ｂと、１次側コア２ａと２次側コア２ｂの対向面に配置された絶縁スペーサー５と、１次側コア２ａと２次側コア２ｂを異なる電位に固定する二つの電位固定部７ａ、７ｂと、を備える。【選択図】図１
2020013858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線が実装された１次側コアと、
２次巻線が実装された２次側コアと、
前記１次側コアと前記２次側コアの対向面に配置された絶縁スペーサーと、
前記１次側コアと前記２次側コアを異なる電位に固定する二つの電位固定部と、
を備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁スペーサーは、材質が異なる複数の絶縁体を有する、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁スペーサーは、樹脂材料を含む第１の絶縁層と、無機材料を含む第２の絶縁層とを有する、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１において、
前記絶縁スペーサーは、樹脂材料を含む第１の絶縁層と樹脂材料を含む第３の絶縁層との間に、無機材料を含む第２の絶縁層を挟んで構成される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１において、
前記絶縁スペーサーは、複数の突起部を備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項１において、
前記１次側コアと前記２次側コアとのそれぞれの対向面と、絶縁スペーサーとのそれぞれの間にギャップが設けられ、
前記ギャップは、樹脂材料でモールドされている、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項１において、
前記１次側コアと前記２次側コアとのそれぞれの対向面と、前記絶縁スペーサーとのそれぞれの間のギャップに樹脂材料によるモールド層が形成されており、
前記１次巻線および前記２次巻線がそれぞれ実装されたボビンと、前記モールド層との間にエアギャップが設けられる、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項１において、
前記１次巻線と該１次巻線が実装されたボビンとの間、および前記２次巻線と該２次巻線が実装されたボビンとの間に、それぞれ導電性部材を備える、
ことを特徴とする変圧器
【請求項９】
請求項１において、
前記１次側コアおよび前記２次側コアのそれぞれの磁脚と断面形状が等しい補助コアをそれぞれ備え、
前記１次側コアと前記絶縁スペーサーとの間に前記補助コアが配置されるとともに、
前記２次側コアと前記絶縁スペーサーとの間に別の前記補助コアが配置される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１０】
請求項１において、
前記１次巻線が実装された前記１次側コアと、前記２次巻線が実装された前記２次側コアと、を２組以上、備え、
前記絶縁スペーサーを、前記２組以上の前記１次側コアと前記２次側コアで共用する、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１１】
請求項１において、
前記１次側コアの電位を固定する前記電位固定部は、前記１次巻線の中点に接続され、
前記２次側コアの電位を固定する前記電位固定部は、前記２次巻線の中点に接続される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の変圧器と、
前記変圧器を介して１次側回路と２次側回路を有する電力変換部と、を備え、
前記１次側コアの前記電位固定部は、前記１次側回路の基準電位に接続され、前記２次側コアの前記電位固定部は、前記２次側回路の基準電位に接続される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記１次側回路の基準電位は、前記１次側回路の直流端子の中点であり、前記２次側回路の基準電位は、前記２次側回路の直流端子の中点である、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電力変換器ユニットを複数備える、
ことを特徴とする電力変換器。
【請求項１５】
請求項１２に記載の電力変換器ユニットを複数備え、
複数の前記電力変換器ユニットの複数の前記電力変換部の入力を多並列接続し、出力を多直列接続する、
ことを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器、それを用いた電力変換器ユニット、および電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道や産業機器向けなど数ｋＶ〜数十ｋＶの系統連系等に用いられる変圧器として、ソリッドステートトランス（以下、ＳＳＴという）の適用が検討されている。このＳＳＴは、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波で駆動される高周波トランスと、高周波トランスを駆動するコンバータと、コンバータの出力電圧を電源とし系統の周波数と同じ数十Ｈｚの交流電圧に変換するインバータから構成されており、従来の商用周波数で駆動される変圧器に代替されるものである。
ＳＳＴの構成によれば、変圧器にコンバータやインバータなどの電力変換器を追加することになるが、変圧器を数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波で駆動することにより、従来の変圧器と比較して大幅な小型・軽量化を実現できる。
【０００３】
また、系統連系に用いられる変圧器では系統に接続される巻線(以下、２次巻線)にはグランドに対して数ｋＶの高電圧が重畳されるため、低圧側に接続される巻線（以下、１次巻線）と高圧側である２次巻線との間で絶縁耐圧を確保する必要がある。
また、一般に、冷却や構造の観点から変圧器の磁性体コア（以下、コア）は、グランドもしくは低圧側と同電位となるように実装される。そのため、高電圧が重畳される２次巻線と、グランドまたは低圧側の電位となるコアとの間の絶縁耐圧を確保する必要がある。
この絶縁耐圧を確保する方法として、巻線が実装されるボビンとコアとの間にエアギャップを設け、ボビンの材料特性や、ボビンの厚み、エアギャップの距離によって決まる静電容量の比を調整することで局所的な電界集中を緩和する方法がある。
しかし、ボビンとコア間のエアギャップに偏りが生じた場合、すなわちボビンとコア間のエアギャップが局所的に小さくなった場合には、巻線とコア間の一部に電界集中が発生し絶縁性能が低下する問題がある。このため、変圧器の高耐圧化には、エアギャップの偏りを考慮してボビンとコア間のエアギャップを大きくとる必要があり、変圧器が大型化する課題がある。
【０００４】
この課題に対し、特許文献１には、１次巻線が実装された１次側コアと、２次巻線が実装された２次側コアと、絶縁体を有し、１次側コアと２次側コアが絶縁体を挟んで対向するように絶縁体に固定、配置される構造が開示されている。
特許文献１の開示技術によれば、１次巻線と２次巻線間の絶縁を確保しながら１次・２次間の寄生容量を低減することができる。これにより、高耐圧の絶縁トランスにおいて、１次・２次間の寄生容量を低減するとともに、絶縁トランスの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５４９９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、２次側コアの電位は浮動電位となるため、変圧器が実装される筐体の構造によって２次側コアの電位は変動する。このため、絶縁の信頼性を考えた場合では、２次側コアが低圧側の電位となることを想定し、高電圧が重畳される２次巻線とコア間は、１次・２次間と同程度の絶縁距離を確保する必要があるため、変圧器の小型化が難しいという課題がある。
【０００７】
本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであって、変圧器の１次・２次間及び巻線とコア間の絶縁（絶縁耐圧）を確保しながら、変圧器の小型化を図ること、およびその変圧器を備えた電力変換器ユニット、並びに電力変換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の変圧器は、１次巻線が実装された１次側コアと、２次巻線が実装された２次側コアと、前記１次側コアと前記２次側コアの対向面に配置された絶縁スペーサーと、前記１次側コアと前記２次側コアを異なる電位に固定する二つの電位固定部と、を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電力変換器ユニットは、前記変圧器と、前記変圧器を介して１次側回路と２次側回路を有する電力変換部と、を備え、前記１次側コアの前記電位固定部は、前記１次側回路の基準電位に接続され、前記２次側コアの前記電位固定部は、前記２次側回路の基準電位に接続される、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電力変換器は、前記電力変換器ユニットを複数備え、複数の前記電力変換器ユニットの複数の前記電力変換部の入力を多並列接続し、出力を多直列接続する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変圧器の１次・２次間及び巻線とコア間の絶縁を確保しながら、変圧器の小型化を図ることが可能となる。
また、前記変圧器を備えた電力変換器ユニット、並びに電力変換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る変圧器の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る変圧器の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る変圧器の側面の一例をＹ軸方向から示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る変圧器の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る変圧器の図４におけるＶ−Ｖ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る変圧器の側面の一例をＹ軸方向から示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る変圧器の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る変圧器の図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る変圧器の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る変圧器の図８におけるＸ−Ｘ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る変圧器の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る変圧器の図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る電力変換器（電力変換器ユニット）の回路構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る電力変換器（電力変換器ユニット）の回路構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第８実施形態に係る電力変換器の回路ブロック構成例を示す図である。
【図１６】本発明の第９実施形態に係る電力変換器の回路ブロック構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。
【００１５】
≪第１実施形態・変圧器１０≫
本発明の第１実施形態に係る変圧器１０について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】
＜変圧器１０の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る変圧器１０の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係る変圧器１０の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
図３は、本発明の第１実施形態に係る変圧器１０の側面の一例をＹ軸方向から示す図である。
【００１７】
図１、図２、図３に示すように、変圧器１０は、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３ａ、２次巻線３ｂ、ボビン４ａ，４ｂ、ボビン支持部４ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２（図２）、絶縁スペーサー５、コア支持部６ｂ２，６ｂ３，コア支持部６ａ２，６ａ３（図２）、電位固定部７ａ，７ｂ、電位固定配線７１ａ，７１ｂ（図３）、支持部８１ａ〜８１ｄを備えている。
また、１次側コア２ａは、円柱形状の中央磁脚（１次側コア）２ａ１と、二つの側面磁脚（１次側コア）２ａ２，２ａ３を備えている。２次側コア２ｂは、円柱形状の中央磁脚（２次側コア）２ｂ１と、二つの側面磁脚（２次側コア）２ｂ２，２ｂ３を備えている。
【００１８】
中央磁脚（１次側コア）２ａ１と側面磁脚（１次側コア）２ａ２，２ａ３は、Ｚ軸方向の長さが等しい形状となっている。中央磁脚（２次側コア）２ｂ１と側面磁脚（２次側コア）２ｂ２，２ｂ３は、Ｚ軸方向の長さが等しい形状となっている。
中央磁脚（１次側コア）２ａ１および側面磁脚（１次側コア）２ａ２，２ａ３と、中央磁脚（２次側コア）２ｂ１および側面磁脚（２次側コア）２ｂ２，２ｂ３とは、絶縁スペーサー５を介して、それぞれの磁脚を備えた面を対向させて配置することで閉磁路を形成する。
この１次側コア２ａと２次側コア２ｂとによって形成される閉磁路を介して、１次巻線３ａから、２次巻線３ｂへ、電力が伝送される。
【００１９】
ボビン４ａには１次巻線３ａが、ボビン４ｂには２次巻線３ｂがそれぞれ実装されている。
ボビン４ａは、１次側コア２ａと１次巻線３ａとの間の空間距離を確保するためのボビン支持部４ａ１（図２）と、絶縁スペーサー５と１次巻線３ａとの空間距離を確保するためのボビン支持部４ａ２（図２）を備えている。
ボビン４ｂは、２次側コア２ｂと２次巻線３ｂとの間の空間距離を確保するためのボビン支持部４ｂ２（図２）と、絶縁スペーサー５と２次巻線３ｂとの空間距離を確保するためのボビン支持部４ｂ１（図２）を備えている。
なお、ボビン４ａは、中央磁脚（１次側コア）２ａ１を囲むように配置される（図２）。また、ボビン４ｂは、中央磁脚（２次側コア）２ｂ１を囲むように配置される（図２）。
【００２０】
絶縁スペーサー５は、１次側コア２ａと２次側コア２ｂを保持するためのコア支持部６ａ２，６ａ３，６ｂ２，６ｂ３を有している。１次側コア２ａと２次側コア２ｂとを、絶縁スペーサー５を挟んで配置することにより、１次側コア２ａと２次側コア２ｂの位置関係が決定される。
なお、絶縁スペーサー５は、例えばＰＢＴ（Polybutylene terephthalate）やナイロンなどの樹脂材料の絶縁物で構成されている。
また、１次側コア２ａと２次側コア２ｂとのそれぞれの対向面と、絶縁スペーサー５とのそれぞれの間にギャップ（不図示）が設けられている。そして、このギャップは樹脂材料（不図示）でモールドされている。
また、絶縁スペーサー５は、表面に複数の突起部５１，５２，５３を備えている。この突起部５１，５２，５３を有する構造とすることによって、１次・２次間の絶縁に要求される沿面距離を長くしている。この沿面距離を長く確保できる形状とすることによって、耐圧が確保されやすくなり、変圧器１０の小型化を図っている。
【００２１】
電位固定部７ａ，７ｂは、例えばアルミやステンレスなど導電性の金属材料で構成される。そして、電位固定部７ａは、１次側コア２ａに接触して配置される。また、電位固定部７ｂは、２次側コア２ｂに接触して配置される。
また、電位固定部７ａ，７ｂは、支持部８１ａ〜８１ｄに接合することによって、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、およびボビン４ａ，４ｂを固定している。
なお、支持部８１ａ〜８１ｄは、ＰＢＴやナイロンなどの樹脂材料の絶縁物や、セラミックスなど無機材料の絶縁物で構成されている。
【００２２】
また、電位固定部７ａ、７ｂは、それぞれネジ端子８ａ，８ｂを有している。そして、バスバーやケーブルなどを用いて、電位固定部７ａは、ネジ端子８ａと電位固定配線７１ａ（図３）とを介して、後記する図１３に示す電力変換器１００の１次側回路１１０の基準電位Ｎ１と接続される。また、電位固定部７ｂは、ネジ端子８ｂと電位固定配線７１ｂ（図３）とを介して、後記する図１３に示す電力変換器１００の２次側回路１２０の基準電位Ｎ２と接続される。
この構造によって、１次側コア２ａの電位は、１次側回路１１０（図１３）の基準電位Ｎ１に固定される。また、２次側コア２ｂの電位は、２次側回路１２０の基準電位Ｎ２に固定される。
【００２３】
以上のように、１次巻線３ａが実装された１次側コア２ａと、２次巻線３ｂが実装された２次側コア２ｂとを、絶縁スペーサー５を挟んで対向配置し、電位固定部７ａ、７ｂを、それぞれ１次側回路、および２次側回路のそれぞれの基準電位と接続することにより、１次側コア２ａと２次側コア２ｂをそれぞれ異なる電位（例えば基準電位Ｎ１，Ｎ２）に固定することが可能となる。
この構成と接続によって、コアと巻線間の電界を低減することが可能となるため、コアと巻線間の絶縁を確保しながら変圧器の小型化を図ることができる。
【００２４】
＜第１実施形態の効果＞
以上の構成と接続によって、コアと巻線間の電界を低減することが可能となる。そのため、変圧器の１次・２次間、および巻線とコア間の絶縁を確保しながら、変圧器の小型化が可能となる。
【００２５】
≪第２実施形態・変圧器２０≫
本発明の第２実施形態に係る変圧器２０について、図４〜図６を参照して説明する。
【００２６】
＜変圧器２０の構成＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る変圧器２０の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
図５は、本発明の第２実施形態に係る変圧器２０の図４におけるＶ−Ｖ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
図６は、本発明の第２実施形態に係る変圧器２０の側面の一例をＹ軸方向から示す図である。
【００２７】
図４、図５、図６に示すように、変圧器２０は、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３２ａ、２次巻線３２ｂ、ボビン４ａ、４ｂ、ボビン支持部４ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２、電位固定部７ａ，７ｂ、支持部８１ａ〜８１ｄを備えている。
また、変圧器２０は、巻線中点３２ａＮ，３２ｂＮ（図６）、巻線カバー４１ａ，４１ｂ、絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂ、絶縁板９、コア支持部６２ａ２，６２ａ３，６２ｂ２，６２ｂ３（図５）、電位固定配線７１ａ，７１ｂ（図６）、を備えている。
なお、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３２ａ、２次巻線３２ｂ、ボビン４ａ、ボビン４ｂ、ボビン支持部４ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２、電位固定部７ａ，７ｂ、支持部８１ａ〜８１ｄについては、図１、図２で示した第１実施形態の変圧器１０と同様であるので、重複する説明は適宜、省略する。
第１実施形態の変圧器１０とは異なる第２実施形態の変圧器２０の巻線中点３２ａＮ，３２ｂＮ、巻線カバー４１ａ，４１ｂ、絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂ、絶縁板９、コア支持部６２ａ２，６２ａ３，６２ｂ２，６２ｂ３、電位固定配線７１ａ，７１ｂについて、次に説明する。
【００２８】
巻線カバー４１ａ，４１ｂは、樹脂材料で構成されており、１次側コア２ａおよび２次側コア２ｂと、それぞれ１次巻線３２ａおよび２次巻線３２ｂとに近接する位置に配置する。この巻線カバー４１ａ，４１ｂを配置することで、１次巻線３２ａと１次側コア２ａとの間、および２次巻線３２ｂと２次側コア２ｂとの間の空間距離を確保している。
絶縁スペーサー５２ａおよび絶縁スペーサー５２ｂは、それぞれコア支持部６２ａ２、６２ａ３（図５）およびコア支持部６２ｂ２，６２ｂ３を有しており、１次側コア２ａと２次側コア２ｂとの位置関係を保持している。
【００２９】
また、絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂは、ＰＢＴやナイロンなどの樹脂材料の絶縁物で構成されている。絶縁板９は、セラミックスやマイカなどの無機材料で構成されている。
また、絶縁スペーサー５２ａ（第１の絶縁層）と絶縁スペーサー５２ｂ（第３の絶縁層）は、絶縁板９（第２の絶縁層）を挟んだサンドイッチ構造となっている。絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂと絶縁板９とは、接着材などにより接着することで一体の絶縁スペーサー（５２ａ，９，５２ｂ）として構成される。
なお、絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂが「絶縁スペーサー」と呼称されるとともに、前記のように、絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂと絶縁板９が一体化したもの（５２ａ，９，５２ｂ）も、適宜、「絶縁スペーサー」と呼称される。
また、絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂは、表面に複数の突起（突起部５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３，５２ｂ１，５２ｂ２，５２ｂ３）を設けた構造とすることによって、１次・２次間の絶縁に要求される沿面距離を確保して、小型化を図っている。
【００３０】
第１実施形態における変圧器１０（図１等）では、コア（２ａ，２ｂ）と絶縁スペーサー５との間に微小なエアギャップが存在した場合、エアギャップに電界が集中することによりコア（２ａ，２ｂ）と絶縁スペーサー５との間で部分放電が発生する可能性がある。
長期間繰り返して部分放電が発生した場合には、絶縁スペーサー５の劣化が進行することが原因となり１次・２次間で絶縁破壊が生じる懸念がある。
これに対して、第２実施形態の変圧器２０では、樹脂材料で構成された絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂの間にセラミックス、またはマイカで構成された絶縁板９を挟みこんだサンドイッチ構造となっている。
この構造によって、コア（２ａ，２ｂ）と絶縁スペーサー（５２ａ，５２ｂ）との間で発生した部分放電によって、絶縁スペーサー（５２ａ，５２ｂ）の劣化が進行した場合においても、絶縁板９により１次・２次間の絶縁破壊を防止することが可能となる。
【００３１】
また、第２実施形態の変圧器２０では、図６に示すように、電位固定配線７１ａ，７１ｂを、それぞれ１次巻線３２ａの中点である巻線中点３２ａＮ、２次巻線３２ｂの中点である巻線中点３２ｂＮと接続している。
すなわち、第１実施形態では、電位固定部７ａ，７ｂには、例えば、後記する図１３に示す電力変換器１００のそれぞれ基準電位（電位中性点）Ｎ１，Ｎ２と接続していたが、第２実施形態では、電位固定部７ａ，７ｂは、それぞれ１次巻線３２ａの中点である巻線中点３２ａＮ、２次巻線３２ｂの中点である巻線中点３２ｂＮと接続している。
そのため、１次側コア２ａ、および２次側コア２ｂの電位は、それぞれ１次巻線３２ａ、２次巻線３２ｂの中間電位に固定されている。
このように、１次巻線３２ａ、および２次巻線３２ｂの中点をコアの電位とすることによって、第１実施形態の変圧器１０と比較して、電位固定配線７１ａ，７１ｂの配線長を短くできる。そのため、変圧器２０の低コスト化、および小型化ができる。
【００３２】
＜第２実施形態の効果＞
前記した構造によって、第２実施形態の変圧器２０では、第１実施形態の変圧器１０と比較して高耐圧化が可能となる。そのため絶縁の高信頼化が期待できる。
また、第２実施例形態の変圧器２０では、第１実施形態の変圧器１０と比較して、低コスト化を図るができる。
【００３３】
≪第３実施形態・変圧器３０≫
本発明の第３実施形態に係る変圧器３０について、図７、図８を参照して説明する。
【００３４】
＜変圧器３０の構成＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る変圧器３０の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
図８は、本発明の第３実施形態に係る変圧器３０の図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
図７、図８に示すように、変圧器３０は、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３ａ、２次巻線３ｂ、電位固定部７ａ、巻線カバー４１ａ，４１ｂ、絶縁板９、コア支持部６２ａ２，６２ａ３，６２ｂ２，６２ｂ３を備えている。
また、変圧器３０は、固定部７３ｃ、電位固定部７３ｂ、樹脂シート９１、１次巻線３ａが実装されたボビン４３ａ、２次巻線３ｂが実装されたボビン４３ｂ、絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂを備えている。
【００３５】
なお、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３ａ、２次巻線３ｂ、電位固定部７ａ、巻線カバー４１ａ，４１ｂ、絶縁板９、コア支持部６２ａ２，６２ａ３，６２ｂ２，６２ｂ３については、図４、図５で示した第２実施形態の変圧器２０と同様であるので、重複する説明は適宜、省略する。
変圧器３０の固定部７３ｃ、電位固定部７３ｂ、樹脂シート９１、１次巻線３ａが実装されたボビン４３ａ、２次巻線３ｂが実装されたボビン４３ｂ、絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂについて、変圧器２０とは異なるので、次に説明する。
【００３６】
固定部７３ｃは、変圧器３０を固定するために用いられ、格別な電位は与えられていない。つまり、第１実施形態における変圧器１０のように後記する図１３に示す変換器ユニットである電力変換器１００との電気的な接続はされていない。
この固定部７３ｃを用いることにより、第１実施形態の図１や第２実施形態の図４における支持部８１ａ〜８１ｄが不要となる。
また、電位固定部７３ｂは、２次側コア２ｂと固定部７３ｃとの間に樹脂シート９１を挟んで、２次側コア２ｂと接触するように配置される。電位固定部７３ｂは、ネジ端子８ｂを有しており、バスバーやケーブルなどにより、後記する図１３に示す変換器ユニットである電力変換器１００の２次側回路１２０の基準電位Ｎ２と接続することで２次側コア２ｂを電位（基準電位Ｎ２）に固定される。
【００３７】
なお、電位固定部７ａは、第１実施形態における変圧器１０と同様にネジ端子８ａを有しており、バスバーやケーブルなどにより、後記する図１３に示す電力変換器（変換器ユニット）１００の１次側回路１１０の基準電位Ｎ１と接続することで１次側コア２ａを所定の電位に固定する。すなわち、電位固定部７ａと電位固定部７３ｂとはそれぞれ図１０に示す電力変換器（変換器ユニット）１００の１次側回路及び２次側回路の基準電位Ｎ１，Ｎ２と接続することで１次側コア２ａ及び２次側コア２ｂを異なる電位に固定する。
電位固定部７ａと固定部７３ｃは、それぞれ絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂとネジなどにより接合することにより、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂとボビン４３ａ，４３ｂを固定している。
【００３８】
なお、電位固定部７３ｂは、導電性の金属で構成されている。また、樹脂シート９１は、シリコーン樹脂などで構成されている。
また、ボビン４３ａ，４３ｂ、および絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂは、樹脂材料で構成されている。
また、絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂと絶縁板９は、接着材などで接着されており、一体の絶縁スペーサーとして構成されている。
絶縁スペーサー５３ａと１次側コア２ａは、エポキシなどの樹脂モールド材９２ａ（図８）により固定されている。
絶縁スペーサー５３ｂと２次側コア２ｂは、エポキシなどの樹脂モールド材９２ｂ（図８）により固定されている。
【００３９】
なお、第３実施形態に係る図８に示す絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂには、第２実施形態に係る図４に示す絶縁スペーサー５２ａ，５２ｂにおける突起部５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３および突起部５２ｂ１，５２ｂ２，５２ｂ３に相当する突起は、特に設けていない。絶縁耐圧の確保や小型化のためには前記の突起部を設けることが望ましいが、突起部は必須要件ではない。
図７および図８におけるボビン４３ａ，４３ｂは、それぞれ絶縁スペーサー５３ａ，５３ｂと１次巻線３ａ、２次巻線３ｂとの空隙を確保するためのボビン支持部４３ａ１，４３ａ２、ボビン支持部４３ｂ１，４３ｂ２（図８）を備えている。
【００４０】
また、ボビン支持部４３ａ１〜４３ｂ２を含んだボビン４３ａ，４３ｂのＺ軸方向の寸法を１次側コア２ａと２次側コア２ｂのそれぞれの柱状部分の高さ方向の長さと比較して大きくする。この構造をとることによって、１次側コア２ａおよび２次側コア２ｂと、それぞれ絶縁スペーサー５３ａおよび絶縁スペーサー５３ｂとの間に樹脂モールド材９２ａ，９２ｂ（図８）が流れ込み易い構造になる。
また、樹脂モールド材９２ａ，９２ｂとボビン４３ａ，４３ｂの間に、それぞれエアギャップを設ける（図８）。このエアギャップにより、１次巻線３ａおよび２次巻線３ｂと、それぞれボビン４３ａ，４３ｂとの間に存在する微小エアギャップにおける電界集中を緩和している。
【００４１】
このように、本（第３）実施形態の変圧器３０では、コア（２ａ，２ｂ）と絶縁スペーサー（５３ａ，５３ｂ）との間に設けたギャップ部を、樹脂モールド（９２ａ，９２ｂ）とした構成とすることによって、部分放電の原因となるコアと絶縁スペーサー（５３ａ，５３ｂ）間に存在する微小なエアギャップを低減することが可能となる。
さらに、巻線（３ａ，３ｂ）とボビン（４３ａ，４３ｂ）との間の微小エアギャップにおける電界集中を緩和することで、部分放電耐圧の向上を図っている。この構造によって、第１実施形態に記載の変圧器１０と比較して、部分放電が原因による絶縁劣化を防止することができるため、変圧器の高信頼化が期待できる。
【００４２】
＜第３実施形態の効果＞
樹脂モールド材９２ａ，９２ｂとボビン４３ａ，４３ｂの間にエアギャップを設けることにより、１次巻線３ａ及び２次巻線３ｂと、ボビン４３ａ，４３ｂ間に存在する微小エアギャップにおける電界集中を緩和している。
また、コア（２ａ，２ｂ）と絶縁スペーサー（５３ａ，５３ｂ）の間に設けたギャップ部を、樹脂モールドした構成とすることによって、部分放電の原因となるコア（２ａ，２ｂ）と絶縁スペーサー（５３ａ，５３ｂ）との間のエアギャップを低減することが可能となる。
さらに、巻線（３ａ，３ｂ）とボビン（４３ａ，４３ｂ）との間の微小エアギャップにおける電界集中を緩和することで、部分放電耐圧の向上を図っている。
これらの構造によって、第１実施形態に記載の変圧器１０と比較して、部分放電が原因による絶縁劣化を防止することができるため、変圧器の高信頼化が期待できる。
【００４３】
≪第４実施形態・変圧器４０≫
本発明の第４実施形態に係る変圧器４０について、図９、図１０を参照して説明する。
【００４４】
＜変圧器４０の構成＞
図９は、本発明の第４実施形態に係る変圧器４０の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
図１０は、本発明の第４実施形態に係る変圧器４０の図９におけるＸ−Ｘ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
図９、図１０に示すように、変圧器４０は、１次側コア２ａ（２ａ１，２ａ２，２ａ３）、２次側コア２ｂ（２ｂ１，２ｂ２，２ｂ３）、１次巻線３４ａ、２次巻線３４ｂ、電位固定部７ａ，７ｂ、絶縁板９、ボビン４４ａ，４４ｂ、支持部８４ａ〜８４ｄを備えている。
また、変圧器４０は、補助コア２ａ１ｓ〜２ａ３ｓ、２ｂ１ｓ〜２ｂ３ｓ、絶縁スペーサー５４ａ、５４ｂ、コア固定部６４ｂ１〜６４ｂ３、コア固定部６４ａ１〜６４ａ３（図１０）、導電性シート９４（導電性部材：図１０）を備えている。
【００４５】
なお、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３４ａ、２次巻線３４ｂ、電位固定部７ａ，７ｂ、ボビン４４ａ，４４ｂ、支持部８４ａ〜８４ｄについては、図１、図２で示した第１実施形態の変圧器１０と同様であるので、重複する説明は適宜、省略する。
また、絶縁板９については、図４、図５で示した第２実施形態の変圧器２０と同様であるので、重複する説明は適宜、省略する。
【００４６】
変圧器４０において、前記した変圧器１０（第１実施形態）および変圧器２０（第２実施形態）とは、異なる補助コア２ａ１ｓ〜２ａ３ｓ、２ｂ１ｓ〜２ｂ３ｓ、絶縁スペーサー５４ａ，５４ｂ、コア固定部６４ａ１〜６４ａ３、６４ｂ１〜６４ｂ３、導電性シート９４（図１０）について、次に説明する。
【００４７】
図９および図１０において、補助コア２ａ１ｓは、１次側コア２ａ１に継ぎ足すように配置されている。そのために、補助コア２ａ１ｓの磁脚としての断面形状は、１次側コア２ａ１の磁脚としての断面形状と等しく形成されている。また、補助コア２ａ２ｓ，２ａ３ｓのそれぞれの磁脚としての断面形状は、１次側コア２ａ２，２ａ３のそれぞれの磁脚としての断面形状と等しく形成し、それぞれ継ぎ足すように配置されている。
同様に、補助コア２ｂ１ｓ，２ｂ２ｓ，２ｂ３ｓのそれぞれの磁脚としての断面形状は、２次側コア２ｂ１，２ｂ２，２ｂ３のそれぞれの磁脚としての断面形状と等しく形成され、それぞれ継ぎ足すように配置されている。
１次側コア２ａ（２ａ１，２ａ２，２ａ３）と補助コア２ａ１ｓ〜２ａ３ｓ、および２次側コア２ｂ（２ｂ１，２ｂ２，２ｂ３）と補助コア２ｂ１ｓ〜２ｂ３ｓとは、接着材などで接着することにより一体の１次側コア２４ａ、および２次側コア２４ｂとして構成されている。
【００４８】
この一体化された１次側コア２４ａ、および２次側コア２４ｂの構成によって、第４実施形態の変圧器４０は、第１〜第３実施形態の変圧器１０〜３０と比較して、巻線（３４ａ，３４ｂ）が実装されるコアの窓面積を拡大することができる。なお、「コアの窓面積」とは、１次側コアと２次側コアとで形成される巻線の収容部の空間の断面の面積に対応する。
このコアの窓面積を拡大したことによって、巻線断面の直径すなわち導体の断面積を増大することが可能となって、変圧器の電力容量を増加することができる。
【００４９】
また、導電性シート９４（導電性部材：図１０）は、２次巻線３４ｂ（図１０）とボビン４４ｂ（図１０）の間に配置することにより、巻線（３４ａ，３４ｂ：図１０）とボビン（４４ａ，４４ｂ：図１０）との間に存在する微小なエアギャップを低減する。このエアギャップを低減することで巻線とボビン間での部分放電を低減することができる。
なお、導電性シート９４を、２次巻線３４ｂとボビン４４ｂとの間に設け、１次巻線３４ａとボビン４４ａとの間には敢えて設けていないのは、２次巻線（２次側回路）により高い電圧が加わるのが一般的であることを前提としているためである。
【００５０】
絶縁スペーサー５４ａ，５４ｂは、コア固定部６４ａ１〜６４ａ３、およびコア固定部６４ｂ１〜６４ｂ３を備えている。
コア固定部６４ａ１〜６４ａ３（図１０）、およびコア固定部６４ｂ１〜６４ｂ３（図９、図１０）は、それぞれ１次側コア２ａと補助コア２ａ１ｓ〜２ａ３ｓ、２次側コア２ｂと補助コア２ｂ１ｓ〜２ｂ３ｓを固定するとともに、１次側コア２４ａと２次側コア２４ｂの位置を保持している。
さらに、コア固定部６４ａ２，６４ａ３，６４ｂ２，６４ｂ３は、巻線側のＹ軸方向の寸法を長くすることにより、巻線とコア間の絶縁距離を確保している。
このような構造とすることで、第２実施形態を示した図４、および第３実施形態を示した図７に記載の巻線カバー４１ａ，４１ｂが、第４実施形態（図９、図１０）では不要となるため、部品点数を削減することができる。
【００５１】
第４実施形態を示す図９、図１０において、支持部８４ａ〜８４ｄは、その両端が電位固定部７４ａと電位固定部７４ｂに接続され、コア（補助コア含む）２４ａ，２４ｂと、巻線（１次巻線３４ａ、２次巻線３４ｂ、ボビン４４ａ，４４ｂ）を保持している。
このように、第４実施形態の変圧器４０では、１次側コア及び２次側コアに補助コアを追加した構造とすることで、巻線を実装するコアの窓面積を増大することができる。そのため、変圧器の電力容量を増加することが可能となる。
さらに、補助コアの数や寸法を変えることにより、異なる電力容量に対応することができるため、電力容量が異なる変圧器において部品の共通化が可能となり、変圧器の低コスト化が期待できる。
【００５２】
＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態の変圧器４０では、１次側コア及び２次側コアに補助コアを追加した構造とすることで、巻線を実装するコアの窓面積を増大することができ、変圧器の電力容量を増加することが可能となる。
さらに、補助コアの数や寸法を変えることにより、異なる電力容量に対応することができて、電力容量が異なる変圧器において部品の共通化が可能となり、変圧器の低コスト化が期待できる。
【００５３】
≪第５実施形態・変圧器５０≫
本発明の第５実施形態に係る変圧器５０について、図１１および図１２を参照して説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る変圧器５０の構成例を分解して斜め上から鳥瞰して示す図である。
図１２は、本発明の第５実施形態に係る変圧器５０の図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
【００５４】
図１１、図１２に示すように、変圧器５０は、１次側コア２５ａ１，２５ａ２、２次側コア２５ｂ１，２５ｂ２、１次巻線３５ａ１，３５ａ２、２次巻線３５ｂ１，３５ｂ２、ボビン４５ａ１，４５ａ２，４５ｂ１，４５ｂ２、ボビン支持部４６ａ１，４６ａ２，４６ｂ１，４６ｂ２，４７ａ１，４７ａ２，４７ｂ１，４７ｂ２（図１２）、絶縁スペーサー５５、コア支持部６５ａ１〜６５ａ４、６５ｂ１〜６５ｂ４（図１２）、電位固定部７５ａ，７５ｂ、支持部８５ａ〜８５ｄを備えている。
【００５５】
変圧器５０を構成する以上の構成要素によって、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂの二つの変圧器が構成されている。
すなわち、１次側コア２５ａ１、２次側コア２５ｂ１、１次巻線３５ａ１、２次巻線３５ｂ１、ボビン４５ａ１，４５ｂ１、ボビン支持部４６ａ１，４６ａ２，４６ｂ１，４６ｂ２（図１２）、絶縁スペーサー５５、コア支持部６５ａ１，６５ａ２，６５ｂ１，６５ｂ２（図１２）、電位固定部７５ａ，７５ｂを備えて変圧器５０Ａが構成されている。
また、１次側コア２５ａ２、２次側コア２５ｂ２、１次巻線３５ａ２、２次巻線３５ｂ２、ボビン４５ａ２，４５ｂ２、ボビン支持部４７ａ１，４７ａ２，４７ｂ１，４７ｂ２（図１２）、絶縁スペーサー５５、コア支持部６５ａ３，６５ａ４，６５ｂ３，６５ｂ４（図１２）、電位固定部７５ａ，７５ｂを備えて変圧器５０Ｂが構成されている。
なお、以上において、絶縁スペーサー５５と電位固定部７５ａ，７５ｂは、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂとで共用されている。
【００５６】
図１１、図１２に示した変圧器５０Ａおよび変圧器５０Ｂは、それぞれ図１、図２に示した変圧器１０と構成と機能が概ね対応しているので、重複する説明は省略する。
図１１、図１２に示した変圧器５０の構成によって、変圧器５０Ａおよび変圧器５０Ｂの二つの変圧器が構成される。
【００５７】
＜第５実施形態の効果＞
第５実施形態の変圧器５０では、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂの二つの変圧器で、絶縁スペーサー５５、電位固定部７５ａ，７５ｂ、支持部８５，８５ｄを共有した構造としている。この構造とすることで、第１実施形態の変圧器１０を２組使用する場合と比較して、変圧器の体積を小さくすることが可能であり、小型・低コスト化となる効果がある。
【００５８】
≪第６実施形態：電力変換器（電力変換器ユニット）≫
本発明の第６実施形態に係る電力変換器（電力変換器ユニット）１００について、図１３を参照して説明する。
【００５９】
＜電力変換器（電力変換器ユニット）１００の構成＞
図１３は、本発明の第６実施形態に係る電力変換器（電力変換器ユニット）１００の回路構成例を示す図である。なお、電力変換器（電力変換器ユニット）１００は、ソリッドステートトランス（ＳＳＴ）を構成している。
図１３において、電力変換器（電力変換器ユニット）１００は、コンバータ１０１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（共振形ＤＣ−ＤＣコンバータ）１０２と、インバータ１０３とを備えて構成されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２において、第１実施形態で説明した変圧器１０が用いられている。また、変圧器１０により１次側回路１１０と２次側回路１２０とが直流的に絶縁されている。
【００６０】
《コンバータ１０１》
コンバータ１０１は、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４と、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１４と、平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂとを備えて構成されている。
スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４は、同期整流回路として構成されていて、ブリッジ構成の逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１４と共に、入力端子１００１，１００２から入力した交流電圧（交流電力）を整流して、直流電圧（直流電力）を生成する。なお、この生成された直流電圧には脈流成分（交流成分）が含まれている。直列接続された平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂは、生成された直流電圧の脈流成分（交流成分）を平滑化する。
また、直列接続された平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂの中点（接続点）から基準電位Ｎ１が出力される。
なお、平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂは、コンバータ１０１で整流された直流電圧の二つの直流端子の間に設けられているので、平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂの中点（接続点）における基準電位Ｎ１は、「１次側回路１１０の直流端子の中点の電位」とも適宜、表記する。
【００６１】
《ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２》
ＤＣ−ＤＣコンバータ（共振形コンバータ）１０２は、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４と、逆並列ダイオードＤＨ１〜ＤＨ４と、共振コンデンサＣｒと、変圧器１０と、整流ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ４と、平滑コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂとを備えて構成されている。
スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４と、逆並列ダイオードＤＨ１〜ＤＨ４と、共振コンデンサＣｒとによって、直流電圧を交流電圧に変換して、変圧器１０の１次側に入力する。
なお、変圧器１０の１次側に入力する交流電圧の周波数は、通常、コンバータ１０１の入力端子１００１，１００２における交流電圧の周波数より非常に高い周波数である。
高い周波数で変圧器１０を励磁するため、低い周波数の変圧器に比較して、変圧器１０のコアの形状を小型化できる。
【００６２】
変圧器１０は、入力した交流の１次側電圧を昇圧（あるいは降圧）して２次側に交流電圧を出力する。
なお、図１０の変圧器１０において、１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３ａ、２次巻線３ｂを表記しているが、図１の変圧器１０における１次側コア２ａ、２次側コア２ｂ、１次巻線３ａ、２次巻線３ｂに、それぞれ対応している。
【００６３】
変圧器１０の２次側の交流電圧は、ブリッジ構成の整流ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ４で整流される。
直列接続された平滑コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂは、整流して生成された直流電圧を平滑化する。
また、直列接続された平滑コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの中点（接続点）から基準電位Ｎ２が出力される。
なお、平滑コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂは、整流ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ４で整流された直流電圧の二つの直流端子の間に設けられているので、平滑コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの中点（接続点）における基準電位Ｎ２は、「２次側回路１２０の直流端子の中点の電位」とも適宜、表記する。
【００６４】
変圧器１０の１次側コア２ａは、コンバータ１０１における平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂの中点（接続点）である基準電位Ｎ１に接続される。
また、変圧器１０の２次側コア２ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２における平滑コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの中点（接続点）である基準電位Ｎ２に接続される。
そのため、変圧器１０の１次側コア２ａと２次側コア２ｂをそれぞれ異なる電位（図１０の基準電位Ｎ１，Ｎ２）に固定することが可能となる。
以上の構成と接続によって、変圧器１０は、１次側および２次側において、コアと巻線間の電界を低減することが可能となる
【００６５】
また、以上の構成によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２は、コンバータ１０１から入力した直流電圧（直流電力）を電圧の異なる直流電圧（直流電力）に変換して、次に説明するインバータ１０３に出力する。
【００６６】
《インバータ１０３》
インバータ１０３は、スイッチング素子Ｓ２１〜Ｓ２４と、逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２４を備えて構成されている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の出力した直流電圧（直流電力）を、インバータ１０３は、交流電圧（交流電力）に変換して、出力端子２００１，２００２から出力する。
インバータ１０３の出力が電力変換器（電力変換器ユニット）１００としての出力となる。
なお、インバータ１０３の出力端子２００１，２００２から出力する交流電圧の周波数は、コンバータ１０１の入力端子１００１，１００２から入力した交流電圧の周波数と概ね同じ周波数であってもよい。すなわち、インバータ１０３の出力する交流電圧の周波数は、変圧器１０が励磁される周波数に比較して、低い周波数である。
【００６７】
《電力変換器（電力変換器ユニット）１００の補足》
以上のように、電力変換器（電力変換器ユニット）１００は、コンバータ１０１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２と、インバータ１０３とを備えて構成され、入力端子１００１，１００２から入力した交流電圧（電力）を、所定の電圧と周波数に変換して、出力端子２００１，２００２から出力する。
なお、前記したように、電力変換器（電力変換器ユニット）１００における変圧器１０では、高い周波数で、１次側から２次側に電圧が変換される。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２において、第１実施形態で説明した変圧器１０が用いられているので、電力変換器（電力変換器ユニット）１００の小型化を図ることができる。
【００６８】
また、図１３に示すように、コンバータ１０１と、変圧器１０に入力するまでのＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の一部を１次側回路１１０と定義する。また、インバータ１０３と、変圧器１０から出力した後のＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の一部を２次側回路１２０と定義する。
そして、１次側回路１１０と２次側回路１２０とを併せて電力変換部（１１０，１２０）とする。つまり、電力変換器（電力変換器ユニット）１００は、変圧器１０と、変圧器１０を介して１次側回路１１０と２次側回路１２０とを有する電力変換部（１１０，１２０）とを備えて構成されているともいえる。
【００６９】
＜第６実施形態の効果＞
図１０に示した電力変換器（電力変換器ユニット）１００は、図１で示した変圧器１０を用いている。そのため、図１で示した変圧器１０における１次巻線３ａが実装された１次側コア２ａと、２次巻線３ｂが実装された２次側コア２ｂとを、絶縁スペーサー５を挟んで対向配置し、電位固定部７ａ、７ｂを、それぞれ１次側回路及び２次側回路の基準電位と接続することにより、１次側コア２ａと２次側コア２ｂをそれぞれ異なる電位（図１０の基準電位Ｎ１，Ｎ２）に固定することが可能となる。
この構成と接続によって、コアと巻線間の電界を低減することが可能となるため、コアと巻線間の絶縁を確保しながら変圧器１０の小型化、電力変換器（電力変換器ユニット）１００の小型化を図ることができる。
【００７０】
≪第７実施形態：電力変換器（電力変換器ユニット）≫
本発明の第７実施形態に係る電力変換器（電力変換器ユニット）５００について、図１４を参照して説明する。
【００７１】
図１４は、本発明の第７実施形態に係る電力変換器（電力変換器ユニット）５００の回路構成例を示す図である。
図１４において、電力変換器（電力変換器ユニット）５００は、コンバータ１０１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０２と、インバータ１０３とを備えて構成されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０２において、第５実施形態で説明した図１１、図１２に示す変圧器５０が用いられている。
【００７２】
図１４におけるコンバータ１０１とインバータ１０３は、図１２におけるコンバータ１０１とインバータ１０３と同一の構成であるので、重複する説明は省略する。
図１４におけるＤＣ−ＤＣコンバータ５０２は、変圧器５０を備えている。
図１４において、変圧器５０は、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂを備えて構成される。
変圧器５０Ａの１次巻線３５ａ１と変圧器５０Ｂの１次巻線３５ａ２は直列に接続されている。また、変圧器５０Ａの２次巻線３５ｂ１と変圧器５０Ｂの２次巻線３５ｂ２は直列に接続されている。
以上のように、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂの１次巻線と２次巻線がそれぞれ直列に接続されているので、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂの耐圧が確保されやすくなる。
【００７３】
＜第７実施形態の効果＞
図１４に示した電力変換器（電力変換器ユニット）５００は、図１１で示した変圧器５０を用いている。そのため、電位固定部７５ａ、７５ｂを、それぞれ１次側回路及び２次側回路の基準電位と接続することにより、１次側コア２５ａ１，２５ａ２と２次側コア２５ｂ１，２５ｂ２とをそれぞれ異なる電位（図１４の基準電位Ｎ１，Ｎ２）に固定することが可能となる。
この構成と接続によって、コアと巻線間の電界を低減することが可能となるため、コアと巻線間の絶縁を確保しながら変圧器５０の小型化、電力変換器（電力変換器ユニット）５００の小型化を図ることができる。
【００７４】
≪第８実施形態：電力変換器１ｕ≫
本発明の第８実施形態に係る電力変換器１ｕについて、図１５を参照して説明する。
図１５は、本発明の第８実施形態に係る電力変換器１ｕの回路ブロック構成例を示す図である。
図１５において、電力変換器１ｕは、図１３で示した電力変換器（電力変換器ユニット）１００を３段の直列構成としている。
そして、電力変換器１ｕは、単相の交流電源（もしくは３相交流電源の１相分）３１０１から単相の交流電圧（交流電力）を入力して、電力変換器１ｕで電圧（交流電圧）あるいは周波数を変換して負荷（Ｍ）３１０２に供給する。
【００７５】
＜第８実施形態の効果＞
図１５で示した電力変換器１ｕは、図１３で示した電力変換器（電力変換器ユニット）１００を用いているので、電力変換器１ｕの小型化を図ることができる。
【００７６】
≪第９実施形態：電力変換器３３０≫
本発明の第７実施形態に係る電力変換器３３０について、図１６を参照して説明する。
図１６は、本発明の第９実施形態に係る電力変換器３３０の回路ブロック構成例を示す図である。
図１６において、電力変換器３３０は、図１５で示した電力変換器１ｕに相当する電力変換器を用いて、電力変換器１ｕ，１ｖ，１ｗの３台を備えて構成されている。
電力変換器３３０における電力変換器１ｕ，１ｖ，１ｗは、３相交流電源３３０１の３相交流電圧のｕ相、ｖ相、ｗ相をそれぞれ入力している。
なお、電力変換器１ｕ，１ｖ，１ｗのそれぞれの入力側の一端は、共通に接続され、アース（グラウンド）３３００に接地されている。
【００７７】
電力変換器３３０における電力変換器１ｕ，１ｖ，１ｗは、それぞれ電圧および周波数を変換し、かつ３相交流電圧のＵ相、Ｖ相、Ｗ相としてそれぞれ出力する。
電力変換器３３０から出力された３相交流電圧（３相交流電力）のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、三相負荷（Ｍ：例えば３相モータ）３３０２に供給される。
なお、電力変換器１ｕ，１ｖ，１ｗのそれぞれの出力側の一端は、中性点３３３０に共通に接続されている。
以上の構成により、電力変換器３３０は、３相交流電源３３０１から３相交流電圧（電力）を入力して、所定の３相交流電圧と周波数の３相交流電圧（電力）に変換して、三相負荷（例えば３相モータ）を駆動する。
【００７８】
＜第９実施形態の効果＞
図１６で示した電力変換器３３０は、図１５で示した電力変換器１ｕを用いているので、電力変換器３３０の小型化を図ることができる。
【００７９】
≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
【００８０】
《１次巻線３ａおよび２次巻線３ｂ》
第１実施形態を示した図１〜図３においては、１次巻線３ａおよび２次巻線３ｂは単線として表記しているが、リッツ線を用いてもよい。なお、他の実施形態でも同様である。
【００８１】
《コアの形状》
第１実施形態〜第４実施形態を示した図１〜図１２においては、１次側コア２ａおよび２次側コア２ｂをＥＥＲ型のコアを記載して説明しているがＥＥＲ型に限定されない。
ＰＱ型や、Ｅ型、ＵＵコアなどを用いて構成しても同様の効果が得られる。
【００８２】
《絶縁スペーサー５の形状》
第１実施形態を示した図１においては、絶縁スペーサー５は突起部５１，５２，５３を設けた構造としているが、突起部が無い平面板で構成してもよい。
逆に突起部の突起の個数を増加させてもよい。また、突起の形状は直方体に限定されない。また、突起部の突起の間隔や高さは一律に同一である必要はない。絶縁スペーサー５の場所によって、突起部分の大きさや間隔を変えてもよい。
【００８３】
《絶縁スペーサーの構造》
第２実施形態を示す図５において、絶縁スペーサー５２ａ（第１の絶縁層）と絶縁スペーサー５２ｂ（第３の絶縁層）との間に絶縁板９（第２の絶縁層）を挟んだサンドイッチ構造を示した。前記のとおり、このサンドイッチ構造に一体化した構造物も「絶縁スペーサー」と呼称するが、この複数の絶縁層が一体化した「絶縁スペーサー」は、図５に示した構造物に限定されない。
例えば、絶縁スペーサー５２ａ（第１の絶縁層）と絶縁板９（第２の絶縁層）が一体化した構造の「絶縁スペーサー」も有効である。また、絶縁スペーサー５２ｂ（第３の絶縁層）と絶縁板９（第２の絶縁層）が一体化した構造の「絶縁スペーサー」も有効である。
また、複数の絶縁スペーサー（第１の絶縁層または第３の絶縁層）と複数の絶縁板９（第２の絶縁層）を組み合わせて、４個以上の絶縁層が一体化した構造の「絶縁スペーサー」も有効である。
【００８４】
《巻線と樹脂モールド材との間に空隙の構造》
第１実施形態において、１次側コア２ａと２次側コア２ｂとのそれぞれの対向面と、絶縁スペーサー５とのそれぞれの間にギャップが設けられ、このギャップは樹脂材料でモールドされることを説明した。
この構造において、前記モールド層と１次巻線３ａおよび２次巻線３ｂがそれぞれ実装されたボビンとのそれぞれ間にエアギャップを設けてもよい。
【００８５】
《電位固定部７３の適用》
第３実施形態を示す図７においては、固定部８３より形状が小型の電位固定部７３は、Ｚ軸における上部にのみ用いられ、下部は、固定部８３と略同一の形状の電位固定部７ａが用いられている。しかし、この構造に限定されない。
第３実施形態における上部の固定部８３、樹脂シート９１、電位固定部７３と同一の構造を下部に用いてもよい。
【００８６】
《導電性シート９４》
第４実施形態を示す図１０において、導電性シート９４（導電性部材）は、２次巻線３４ｂとボビン４４ｂとの間に設けて、１次巻線３４ａとボビン４４ａとの間には、設けていない例を示したが、図１０には限定されない。導電性シート（９４）を１次巻線３４ａとボビン４４ａとの間に設ける方法もあって、より部分放電の低減に寄与する。
【００８７】
《変圧器の構成数》
第５実施形態の構成を示す図１２においては、二つの変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂで変圧器５０を構成した例を示した。しかし、一つの変圧器（５０）が内部に含む変圧器（５０Ａ，５０Ｂ）は、二つ（２台）に限定されない。
図１２に示す絶縁スペーサー５５、電位固定部７５ａ，７５ｂ、支持部８５，８５ｄを兼用して３台以上の変圧器を構成することもできる。
【００８８】
《変圧器の直列、並列構成》
第７実施形態の回路構成を示す図１４においては、変圧器５０Ａと変圧器５０Ｂの接続を、１次側直列・２次側直列構成としたが、この接続方法に限定されない。
例えば、１次側直列・２次側並列構成、または１次側並列・２次側直列構成、または１次側並列・２次側並列構成として有効である。
【００８９】
《変圧器の適用》
図１３で示した第６実施形態の電力変換器（電力変換器ユニット）１００において、変圧器（１０）として、第１実施形態の図１〜図３で示した構造の変圧器１０を用いることとして説明した。しかし、図１３における変圧器（１０）は、変圧器１０に限定されない。
図４〜図６で示した第２実施形態の変圧器２０、図７〜図８で示した第３実施形態の変圧器３０、図９〜図１０で示した第４実施形態の変圧器４０、図１１〜図１２で示した第５実施形態の変圧器５０を用いてもよい。
【００９０】
《電力変換器ユニットの個数》
図１５に示した第８実施形態の電力変換器１ｕにおいては、電力変換器（電力変換器ユニット）１００の直列の段数を３段の場合を示したが、３段には限定されない。２段以下でも４段以上で、構成してもよい。
【００９１】
《電力変換器ユニットの接続》
図１５に示した第８実施形態の電力変換器１ｕにおいては、電力変換器（電力変換器ユニット）１００の入力側も出力側も直列接続の構成を示したが、この接続方法に限定されない。
例えば、３台の電力変換器（電力変換器ユニット）１００の入力側は、単相の交流電源３１０１からの交流電圧を並列に入力して、出力側を直列で出力してもよい。
すなわち、３台の電力変換器（電力変換器ユニット）１００の入力側（電力変換部）を多並列接続し、出力側（電力変換部）を多直列接続する方法もある。この場合には、出力側に高い電圧が得られやすい効果がある。
なお、３台の電力変換器（電力変換器ユニット）１００の場合で説明したが、４台以上で構成してもよい。
【００９２】
《電力変換器の相数》
図１６に示した第９実施形態の電力変換器３３０においては、３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の場合について説明したが、３相には限定されない。例えば、４相以上で電力変換器を構成してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０，２０，３０，４０，５０，５０Ａ，５０Ｂ    変圧器
１ｕ，１ｖ，１ｗ，３３０    電力変換器
１００，５００    電力変換器（電力変換器ユニット）
１０１    コンバータ
１０２，５０２    ＤＣ−ＤＣコンバータ（共振形ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１０３    インバータ
１１０    １次側回路（電力変換部）
１２０    ２次側回路（電力変換部）
２ａ，２４ａ，２５ａ１，２５ａ２    １次側コア
２ｂ，２４ｂ，２５ｂ１，２５ｂ２    ２次側コア
２ａ１    中央磁脚（１次側コア）
２ｂ１    中央磁脚（２次側コア）
２ａ２，２ａ３    側面磁脚（１次側コア）
２ｂ２，２ｂ３    側面磁脚（２次側コア）
２ａ１ｓ〜２ａ３ｓ，２ｂ１ｓ〜２ｂ３ｓ    補助コア
３ａ，３２ａ，３４ａ，３５ａ１，３５ａ２    １次巻線
３ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３５ｂ１，３５ｂ２    ２次巻線
３２ａＮ，３２ｂＮ    巻線中点（中点）
４ａ，４ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ１，４５ａ２，４５ｂ１，４５ｂ２    ボビン
４ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２，４３ａ１，４３ａ２，４３ｂ１，４３ｂ２，４６ａ１，４６ａ２，４６ｂ１，４６ｂ２，４７ａ１，４７ａ２，４７ｂ１，４７ｂ２    ボビン支持部
４１ａ，４１ｂ    巻線カバー
５，５５    絶縁スペーサー
５２ａ，５３ａ，５４ａ    絶縁スペーサー（第１の絶縁層）
５１〜５３，５２ａ１〜５２ａ３，５２ｂ１〜５２ｂ３    突起部
５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ    絶縁スペーサー（第３の絶縁層）
６ａ２，６ａ３，６ｂ２，６ｂ３，６２ａ２，６２ａ３，６２ｂ２，６２ｂ３，６５ａ１〜６５ａ４，６５ｂ１〜６５ｂ４    コア支持部
６４ａ１〜６４ａ３，６４ｂ１〜６４ｂ３    コア固定部
７ａ，７ｂ，７３ｂ，７５ａ，７５ｂ    電位固定部
７１ａ，７１ｂ    電位固定配線
７３ｃ    固定部
８ａ，８ｂ    ネジ端子
８１ａ〜８１ｄ，８４ａ〜８４ｄ，８５ａ〜８５ｄ    支持部
９    絶縁板（第２の絶縁層）
９２ａ，９２ｂ    樹脂モールド材
９１    樹脂シート
９４    導電性シート（導電性部材）
Ｎ１，Ｎ２    基準電位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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