(57)【要約】【課題】  巻線の種類に関係なく放熱性を向上させること。【解決手段】  本発明の変圧器は、上記課題を解決するために、一対のコアと、該一対のコア内に配置されている一次巻線及び二次巻線とを備えた変圧器であって、前記一次巻線又は二次巻線の少なくとも一方は、２つの端子を有する巻線を少なくとも２つ備え、前記巻線の一方の端子は主回路に接続され、かつ、他方の端子は、少なくとも２つの前記巻線が電気的に直列構成となるように接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のコアと、該一対のコア内に配置されている一次巻線及び二次巻線とを備えた変圧器であって、
前記一次巻線又は二次巻線の少なくとも一方は、２つの端子を有する巻線を少なくとも２つ備え、前記巻線の一方の端子は主回路に接続され、かつ、他方の端子は、少なくとも２つの前記巻線が電気的に直列構成となるように接続されていることを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器において、
前記二次巻線は、その周囲が巻線カバーで覆われていることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の変圧器において、
前記一対のコアは断面Ｕ字状を成し、この断面Ｕ字状のＵ字状内に前記一次巻線及び二次巻線が配置されていることを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項３に記載の変圧器において、
前記一対のコアは、それぞれ底部と側壁からなって断面Ｕ字状に形成されると共に、該コアの端部に開口部が形成され、前記巻線の１つは、前記コアの一方の前記開口部に前記巻線の一方の端子が配置され、前記コアの他方の前記開口部に前記巻線の他方の端子が配置され、かつ、前記コアの一方の前記開口部に配置された端子は主回路に接続され、前記コアの他方の前記開口部に配置された端子は、前記巻線が電気的に直列構成となるように接続されていることを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の変圧器において、
前記一次巻線は、ボビンと、該ボビンの周囲に巻回された巻線と、該巻線の端子とで構成され、前記巻線の端子は、前記ボビンの端子部に締結部材で固定されて前記主回路の一次回路に接続され、一方、前記二次巻線は、ボビンと、該ボビンの周囲に複数に分割されて巻回された巻線と、該巻線のそれぞれの端子とで構成され、前記巻線のそれぞれの端子は、前記ボビンの端子部に接続板を介して締結部材で固定されることで、前記巻線のそれぞれの端子は電気的に接続され、他方の前記巻線のそれぞれの端子は、前記ボビンの端子部に締結部材で固定されることで、前記主回路の二次回路に接続されていることを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項５に記載の変圧器において、
前記二次巻線のボビンの周囲に複数に分割されて巻回された巻線のそれぞれの端子と前記二次巻線のボビンとの間に、前記コアの一方側に放熱する放熱材が配置されていることを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項２に記載の変圧器において、
前記巻線カバーは、前記二次巻線の複数の前記巻線の少なくとも円周面を覆うように凹部状に形成され、該巻線カバーの凹部に前記二次巻線の複数の前記巻線が配置されていることを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項７に記載の変圧器において、
前記巻線カバーは、前記主回路に接続される端子部が位置する側で、かつ、断面Ｕ字状の前記コアの端部の開口部に位置する部分に、冷却風が流れる風路となる切り欠き部が形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項９】
断面Ｕ字状の一対のコアと、該一対のコア内に配置されている一次巻線及び二次巻線と、前記二次巻線の周囲を覆う巻線カバーとを備え、
前記二次巻線は、２つのボビンと、該２つのボビンのそれぞれに巻回された２つ巻線と、該２つの巻線の間に設置された平板状の巻線と、前記２つのボビンのそれぞれに形成されている空間部に配置される放熱部材と、前記２つの巻線のうちの一方の巻線の端子と、前記２つの巻線のうちの他方の巻線の端子と、前記平板状の巻線の端子と、前記２つの巻線のうちの他方の前記巻線の端子部と一方の前記巻線の端子及び前記平板状の巻線の端子を接続する接続板と、前記２つの巻線のうちの他方の前記巻線の端子部と前記平板状の巻線の端子及び他方の前記巻線の端子を接続する接続板と、前記平板状の巻線の端子に絶縁板を介して接続される放熱板とから成り、
前記２つの巻線のうちの一方の巻線の端子と他方の巻線の端子は、１つの前記ボビンの端子部に固定されて主回路の二次回路に接続され、かつ、一方の前記巻線の端子、平板状の前記巻線の端子及び他方の前記巻線の端子は、一方の前記巻線、平板状の前記巻線及び他方の前記巻線が電気的に直列構成となるように接続されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１０】
請求項９に記載の変圧器において、
前記２つ巻線は、リッツ線が用いられていることを特徴とする変圧器。
【請求項１１】
断面Ｕ字状の一対のコアと、該一対のコア内に配置されている一次巻線及び二次巻線とを備え、
前記一次巻線は、第１、第２、第３及び２つの端子部を有する第４のボビンと、該第２のボビンの周囲に巻回された第１の巻線及び前記第３のボビンの周囲に巻回された第２の巻線と、前記第１及び第２の巻線のそれぞれに２個ずつ有する端子と、前記第１のボビンと前記第２のボビンの周囲に巻回された第１の巻線の間に配置された第１の放熱板と、前記第２のボビンの周囲に巻回された第１の巻線と前記第３のボビンの周囲に巻回された第２の巻線の間に配置された第２の放熱板と、前記第３のボビンの周囲に巻回された第２の巻線と前記第４のボビンの間に配置された第３の放熱板と、前記第１の巻線の端子及び前記第２の巻線の端子と、前記第４のボビンの１つの端子部に、前記第１、第２及び第３の放熱板と共に固定されている第４の放熱板とから成り、
前記第１及び第２の巻線の１つの端子は、前記第４のボビンの１つの端子部に固定されて主回路の一次回路に接続され、かつ、前記第１の巻線の１つの端子及び前記第２の巻線の１つの端子は、前記第４のボビンの他の端子部に固定されていると共に、前記第１の巻線と前記第２の巻線が電気的に直列構成となるように接続されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の変圧器において、
前記第２及び第４のボビンのそれぞれには空間部が形成され、該空間部には放熱部材が配置されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の変圧器において、
前記第１、第２及び第３の放熱板は、前記放熱部材と接するように前記第１の放熱板が前記第１のボビンと第２のボビンの間、前記第２の放熱板が前記第２ボビンと前記第３のボビンの間、前記第３の放熱板が前記第３のボビンと前記第４のボビンの間にそれぞれ配置されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の変圧器において、
前記第１、第２及び第３の放熱板は、円周方向に複数に分割されていることを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変圧器に係り、特に、絶縁型の電力変換回路に用いられるものに好適な変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、絶縁型の電力変換装置に用いられる変圧器は、小型化の観点から数十ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波で駆動される。変圧器を高周波で駆動する場合、巻線の交流抵抗に起因する導通損失の増加が課題となる。この課題に対しては、巻線にリッツ線を用いることにより交流抵抗の低減を図ること、或いは平板状の巻線を用いることにより巻線自身の放熱性を向上させる構造が提案されている。
【０００３】
しかしながら、自動車などに搭載される電力変換装置では大電力化が進んでおり、このような大電力向けの電力変換装置に用いられる変圧器では、巻線に大電流が流れるために巻線の冷却が課題となる。
【０００４】
また、近年、系統連系に用いられる商用変圧器を、高周波化することで小型化する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、数十〜１００ｋＨｚ程度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の交流電圧を出力するインバータなどの電力変換器から構成することで、従来の商用変圧器を代替するものである。
【０００５】
このようなＳＳＴの構成によれば、従来の絶縁トランス単体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、数十〜１００ｋＨｚ程度の高周波で駆動することによる変圧器の小型化は、電力変換器を追加したＳＳＴの構成においても、従来の数十Ｈｚで駆動されていた商用変圧器単体と比較して大幅な小型、軽量化を実現できる。
【０００６】
このように、ＳＳＴは商用変圧器の機能を果たすものであるとともに、ＳＳＴ自体が電力変換装置としても機能するものである。
【０００７】
ＳＳＴを用いた電力変換装置の具体的な構成事例として、例えば非特許文献１に開示されている構成が提案されている。非特許文献１に記載の電力変換装置では、高周波で駆動される変圧器を用いた小容量、低耐圧の電力変換装置を多直、多並列接続することで、高圧、大電力用途へ適用することを可能としている。直列接続して構成された変圧器の巻線には対地に対して高電圧が重畳されるため、巻線間の絶縁を確保する必要がある。この絶縁の確保には、一方の巻線を絶縁物で物理的に遮蔽するための巻線カバーを用いることが有効であるが、巻線カバーが被せられた巻線は冷却が困難となる課題がある。
【０００８】
このような課題に対して、巻線の放熱性を向上させる技術として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載の技術では、平板状の巻線の一部を引き出し絶縁シートを介して金属筐体へ接続することにより、巻線の放熱性向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３０３８２３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Chounhong Zhao,Silvia Lewdeni―Schmid,Juergen K.Steinke,Michael Weiss,Toufann  Chaudhuri,Marc Pellerin,Joeph Duron and Philipe Stefanutti:「Design,Implementation  and Performance of a modular Power Electronic Transformer for Railway  Application」,Proceedings of 13th European Conference on Power Electronics and  Applications ,pp.1-10(2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、巻線の放熱性を高めるために巻線の一部を引き出す必要があるため、巻線やコアとの間で絶縁の確保が困難となる課題がある。また、特許文献１に記載の技術では、平板状の巻線を想定しており、巻線に単線やリッツ線を用いた場合に関しては適用することが難しい課題がある。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、巻線の種類に関係なく放熱性を向上させることができる変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の変圧器は、上記目的を達成するために、一対のコアと、該一対のコア内に配置されている一次巻線及び二次巻線とを備えた変圧器であって、前記一次巻線又は二次巻線の少なくとも一方は、２つの端子を有する巻線を少なくとも２つ備え、前記巻線の一方の端子は主回路に接続され、かつ、他方の端子は、少なくとも２つの前記巻線が電気的に直列構成となるように接続されていることを特徴とする。
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、巻線の種類に関係なく放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の変圧器の実施例１を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ線に沿った断面をＹ軸方向から見た断面図である。
【図３】本発明の変圧器の実施例１を搭載した電力変換装置の電気回路図である。
【図４】本発明の変圧器の実施例１を搭載した電力変換装置を示す断面図である。
【図５】本発明の変圧器の実施例１の変形例を示し、図２に相当する図である。
【図６】本発明の変圧器の実施例２を示す分解斜視図である。
【図７】図６の実施例２の変圧器を一部断面してＸ軸方向から見た側面図である。
【図８】本発明の変圧器の実施例３を示す分解斜視図である。
【図９】図８のＣ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１０】図８の実施例３の変圧器をＺ−Ｙ面から見た側面図である。
【図１１】本発明の変圧器の実施例４を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の変圧器の実施例４を一部断面して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の変圧器を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１７】
図１乃至図３に、本発明の変圧器の実施例１を示す。図１は、本発明の変圧器の実施例１を示す分解斜視図、図２は、図１のＡ−Ｂ線に沿った断面をＹ軸方向から見た断面図、図３は、本実施例の変圧器を搭載した電力変換装置の電気回路図である。
【００１８】
図１及び図２に示す如く、本実施例の変圧器１は、断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２と、この断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２内に配置されている一次巻線３及び二次巻線４と、二次巻線４の底部及び円周面を覆う巻線カバー５とで概略構成されている。そして、このように構成された変圧器１は、図３に示す如く、低電圧側の一次回路８１に接続された一次巻線３（図３ではＮ１）から高電圧側の二次回路８２に接続された二次巻線４（図３ではＮ２）へ電力を伝送するものである。
【００１９】
上述した断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２は、図１に示す如く、２つの開口部を有している。即ち、コア２１は、底部２１ａと側壁２１ｂからなる断面Ｕ字状に形成され，コア２２は、底部２２ａと側壁２２ｂからなる断面Ｕ字状に形成されており、それぞれのコア２１、２２の底部２１ａ、２２ａの中央部に中央コア２１Ａ、２２Ａが位置して構成され、断面Ｕ字状に形成されている一対のコア２１、２２の図１の横（左右）方向の端部が開口部となっている。
【００２０】
また、一次巻線３は、図１及び図２に示す如く、ボビン３１と、このボビン３１の周囲に巻回された巻線３２及び巻線３２の端子３３で構成されており、巻線３２の端子３３はボビン３１の端子部３４に締結部材であるネジ７１で固定され、図３に示す一次回路８１に接続される。
【００２１】
一方、二次巻線４は、ボビン４１と、このボビン４１の周囲に上下に２分割されて形成された溝内に巻回された巻線４２ａ、４２ｂ及び巻線４２ａ、４２ｂの端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄで構成されており、巻線４２ａの端子４３ａ、巻線４２ｂの端子４３ｃは、ボビン４１の端子部４４ａに接続板６を介して締結部材であるネジ７２で固定されることで、巻線４２ａの端子４３ａと巻線４２ｂの端子４３ｃは電気的に接続される。巻線４２ａの端子４３ｂと巻線４２ｂの４３ｄは、ボビン４１の端子部４４ｂに締結部材であるネジ７３で固定され、図３に示す二次回路８２に接続される。
【００２２】
更に、巻線カバー５は、二次巻線４の巻線４２ａ、４２ｂの底部及び円周面を覆うように凹部状に構成されており、巻線カバー５の凹部に二次巻線４の巻線４２ａ、４２ｂを配置することで二次巻線４の巻線４２ａ、４２ｂの底部及び円周面が巻線カバー５で覆われようにし、端子部４４ａ、４４ｂ以外を露出させないことで、一次巻線３と二次巻線４の絶縁距離を確保している。
【００２３】
また、一次巻線３と二次巻線４及び巻線カバー５の中央部には貫通孔が形成されており、コア２１、２２内の中央コア２１Ａ、２２Ａに、上記貫通孔を介して一次巻線３と二次巻線４及び巻線カバー５を挿入することにより、一次巻線３と二次巻線４及び巻線カバー５が一体となり、図２のような変圧器１が構成される。
【００２４】
なお、本実施例では、巻線４２ａの端子４３ａ、巻線４２ｂの４３ｃとネジ７２の間に接続板６を配置する構成としたが、ボビン４１の端子部４４ａに埋め込んだ構成としてもよい。
【００２５】
次に、本実施例の変圧器を電力変換器に搭載した場合の構造について、図４を用いて説明する。
【００２６】
図４に示す電力変換装置では、一次回路８１と二次回路８２が対向して配置されており、一次回路８１と二次回路８２は、それぞれ上述した構成の変圧器１と接続するための接続端子部１８１、１８２を備えている。変圧器１は、ボビン４１の端子部４４ｂ（図１参照）が二次回路８２の接続端子部１８２と近接するように配置され、コア２２が金属又は樹脂で構成された筐体１０ｂに設置されることで保持される。図４中に記載していないが、Ｚ−Ｘ面には、筐体１０ａと筐体１０ｂを接続するための筐体が配置されている。
【００２７】
また、筐体１０ａ、１０ｂの一端には冷却ファン１２が配置され、変圧器１及び一次回路８１、二次回路８２に冷却風を当てることで、巻線３２、４２ａ、４２ｂやコア２１、２２が冷却される。一次回路８１の接続端子部１８１と一次巻線３の端子部３４はバスバー９１を用いて接続され、二次回路４の接続端子部１８２と二次巻線の端子部４４ｂはバスバー９２を用いて接続されている。
【００２８】
なお、図４中には記載していないが、一次回路８１と二次回路８２との間に、二次回路８２を保持するための支持部材を備えた構成としてもよい。
【００２９】
このように、二次巻線４をボビン４１の周囲に上下に２分割されて形成された溝内に巻回された巻線４２ａ、４２ｂのように上下に複数に分割され、主回路に接続する端子部とは異なるボビン４１の端子部４４ａ、４４ｂを備え、分割された巻線４２ａ、４２ｂが電気的に直列構成となるように巻線の一端を接続した構成とすることで、主回路に接続される端子部のみを備えた変圧器と比較して、放熱性を向上させることができる。
【００３０】
これにより、巻線間の絶縁を確保しながら巻線の放熱性を向上させることが可能となるので、巻線カバー５を介して一次巻線３と二次巻線４を近づけることができるため、変圧器の小型化を図ることができる。また、一次巻線３と二次巻線４でコア２１、２２の異なる開口部に主回路に接続される端子部を設けることで、主回路に接続される配線の絶縁距離を確保することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施例では、一次巻線３及び二次巻線４は単線としているが、リッツ線を用いてもよい。また、端子部４４ａと接続板６の間に、セラミックやアルミ等から成る放熱板を設けた構造としてもよい。例えば、図５に示すように、端子４３ａ、４３ｃに放熱板６１を接続し、放熱板６１からコア２１に放熱させる構造としてもよい。この場合は、コア２１と二次巻線４の絶縁を確保するために、端子４３ａ、４３ｃと放熱板６１との間に絶縁体を挟む構成としてもよい。
【００３２】
また、図５では、放熱板６１をコア２１に接続した構成としたが、コア２２の底面に配置された筐体へ接続した構成としてもよい。筐体へ接続することで、放熱性能のさらなる向上が期待できる。また、本実施例のコアにはＰＱコアを用いているが、Ｅ型やＵＵコアなどを用いて構成しても同様の効果が得られることは明らかである。
【実施例２】
【００３３】
図６及び図７に、本発明の変圧器の実施例２を示す。図６は、本発明の変圧器の実施例２を示す分解斜視図、図７は、図６の変圧器を一部断面してＸ軸方向から見た側面図である。
【００３４】
該図に示す本実施例の変圧器２０１は、断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２と、この断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２内に配置されている一次巻線３及び二次巻線２０４と、二次巻線２０４の底部及び円周面を覆う巻線カバー２０５とで概略構成され、一次巻線３から二次巻線２０４へ電力を伝送するものである。
【００３５】
ここでは、実施例１の変圧器１と異なる二次巻線２０４の構成を中心に、本実施例の変圧器２０１について説明する。
【００３６】
図６に示す如く、本実施例の変圧器２０１における二次巻線２０４は、ボビン２４１と、このボビン２４１の周囲に上下に３分割されて形成された溝内に巻回された３つの巻線２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃと、これら３つの巻線２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃの６つの端子２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆと、端子２４３ｄと端子２４３ｆを接続する接続板２０６ａ及び端子２４３ｂと端子２４３ｃを接続する接続板２０６ｂとで構成されている。
【００３７】
端子２４３ａと２４３ｅは、締結部材であるネジ７２を用いてボビン２４１に備えられた端子部２４４ａに固定され、二次回路に接続される。一方、端子２４３ｂと端子２４３ｃは接続板２０６ｂを介して、端子２４３ｄと端子２４３ｆは接続板２０６ａを介して、それぞれボビン２４１の端子部２４４ｂに固定されており、これにより、巻線２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃは電気的に直列接続されている。
【００３８】
また、巻線カバー２０５は、主回路に接続される端子部２４４ａが位置する側で、かつ、断面Ｕ字状のコア２１、２２の図６の左側端部の開口部に位置する部分に、切り欠き部２０５Ａを備えた構成としている。
【００３９】
このように、本実施例の変圧器２０１では、二次巻線２０４をボビン２４１の周囲に上下に３分割されて形成された溝内に巻回された３つの巻線２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃのように、巻線を３つに分割して構成することにより、実施例１の変圧器１と比較して端子間の巻線の長さを短くすることができる。即ち、二次巻線２０４を３つ巻線２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃに分割することで、１つの巻線の巻数を少なくできるので、端子間の巻線の長さを短くすることができ、これにより、巻線の放熱性を向上することができる。
【００４０】
また、巻線カバー２０５の一部に切り欠き部２０５Ａを備えた構成とすることで、端子部２４４ａから端子部２４４ｂの方向に冷却風が流れるように風洞が構成された場合に、端子部２４４ａから巻線を経由して端子２４３ｂ、２３４ｃ、２４３ｄ、２３４ｆへ冷却風が流れる風路が形成されるため、端子からの放熱性を向上させることが可能となる。つまり、二次巻線２０４を巻線カバー２０５の凹部に組み込む際に、巻線カバー２０５と巻線２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃとの間に空間ができるように組み込むことで、巻線カバー２０５の切り込み部２０５Ａから冷却風が空間を風路として流れるため、端子２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２３４ｆからの放熱性を向上させることが可能となるものである。
【００４１】
なお、本実施例には図示していないが、端子２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２３４ｆと端子部２４４ｂの間に放熱板を追加した構成としてもよい。
【実施例３】
【００４２】
図８、図９及び図１０に、本発明の変圧器の実施例３を示す。図８は、本発明の変圧器の実施例３を示す分解斜視図、図９は、図８の変圧器のＣ−Ｄ線に沿った断面図、図１０は、図８の変圧器をＺ−Ｙ面から見た側面図である。
【００４３】
該図に示す本実施例の変圧器３０１は、実施例１に記載の変圧器１と同様に、断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２と、この断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２内に配置されている一次巻線３及び二次巻線３０４と、二次巻線３０４の周囲を覆う巻線カバー３０５とで概略構成され、一次巻線３から二次巻線３０４へ電力が伝送されている。
【００４４】
ここでは、実施例１の変圧器１と異なる点を中心に、本実施例の変圧器３０１について説明する。
【００４５】
本実施例の変圧器３０１における二次巻線３０４は、２つのボビン３４１ａ及び３４１ｂと、ボビン３４１ａの周囲に形成された溝内に巻回された巻線３４２ａ、ボビン３４１ｂの周囲に形成された溝内に巻回された巻線３４２ｃ及び巻線３４２ａと巻線３４２ｃの間に設置された平板状の巻線３４２ｂと、シリコーン等の放熱シート或いはボビン３４１ａ及び３４１ｂより放熱性が高い樹脂から成り、ボビン３４１ａの空間部に配置される放熱部材１１ａ及びボビン３４１ｂの空間部に配置される放熱部材１１ｂと、巻線３４２ａの端子３４３ａ及び３４３ｃ、平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｄ及び３４３ｅ、巻線３４２ｃの端子３４３ｂ及び３４３ｆと、端子部３４４ｂと端子３４３ｃ、平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｄを接続する接続板３０６ａ及び端子部３４４ｂと平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｅ、巻線３４２ｃの端子３４３ｆを接続する接続板３０６ｂと、セラミックやアルミ等から成り、平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｄ及び３４３ｅに絶縁板３１２を介して接続される放熱板３６２とから構成されている。
【００４６】
巻線３４２ａ及び３４２ｃにはリッツ線が、巻線３４２ｂには平板状の巻線が用いられ、巻線３４２ａが巻かれたボビン３４１ａと巻線３４２ｃが巻かれたボビン３４１ｂは、物理的に分割可能な構成としており、巻線３４２ａと巻線３４２ｃで巻線３４２ｂを挟み込むように配置されている。
【００４７】
また、ボビン３４１ａと３４１ｂには、上述した如く、軸方向（図８の上下方向）に空間部が設けられており、この空間部には、巻線３４２ｂと接するように放熱部材１１ａ、１１ｂが配置されている。更に、巻線３４２ａの端子３４３ａと巻線３４２ｃの３４３ｂは、ボビン３４１ｂの端子部３４４ａに固定されて二次回路に接続され、巻線３４２ａの端子３４３ｃと平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｄは接続板３０６ａを介して、端子部３４４ｂと平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｅ、巻線３４２ｃの端子３４３ｆは接続板３０６ｂを介して、それぞれ端子部３４４ｂに固定されている。
【００４８】
このように巻線３４２ａの端子３４３ｃ、平板状の巻線３４２ｂの３４３ｄと３４３ｅ、巻線３４２ｃの端子３４３ｆを接続することで、巻線３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃは電気的に直列接続され、平板状の巻線３４２ｂの端子３４３ｃ、３４３ｄには、絶縁板３１２を介して放熱板３６２が接続されている。なお、図示していないが、放熱板３６２は、変圧器３０１が保持される筐体に接続されている。
【００４９】
このように本実施例の変圧器３０１では、二次巻線３０４のボビンを複数に分割（本実施例では２分割）して構成すると共に、平板状の巻線３４２ｂを、放熱部材１１ａ、１１ｂを備えた２つのボビン３４１ａ、３４１ｂで挟み込む構造とすることで、平板状の巻線３４２ｂを放熱板として用いることができる。
【００５０】
これにより、実施例１に記載の変圧器１と比較して、ボビンの中央部に巻かれた巻線の放熱性をさらに向上することが可能となる。
【００５１】
なお、本実施例では、平板状の巻線３４２ｂを１つ備える構成としたが、平板状の巻線３４２ｂを複数備えた構成としてもよい。その場合、ボビンを３つ以上に分割した構成とし、ボビンの間にそれぞれ平板状の巻線３４２ｂを挟み込んだ構成とすることで、さらなる巻線の放熱性の向上が期待できる。
【実施例４】
【００５２】
図１１、図１２及び図１３に、本発明の変圧器の実施例４を示す。図１１は、本発明の変圧器の実施例４を示す分解斜視図、図１２は、図１１の変圧器のＥ−Ｆ線に沿った断面図、図１３は、図１１の変圧器の側面図を示している。
【００５３】
該図に示す如く、本実施例の変圧器４０１は、実施例１の変圧器１と同様に、断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２と、この断面Ｕ字状の一対のコア２１、２２内に配置されている一次巻線４０３及び二次巻線４０４とで概略構成され、一次巻線４０３から二次巻線４０４へ電力が伝送されている。
【００５４】
本実施例の変圧器４０１における一次巻線４０３は、第１、第２、第３及び第４からなる４つのボビン４３１ａ、４３１ｂ、４３１ｃ、４３１ｄと、第２のボビン４３１ｂの周囲に巻回される第１の巻線４３２ａ及び第３のボビン４３１ｃの周囲に巻回される第２の巻線４３２ｂと、セラミックやアルミ等から成り、第１のボビン４３１ａと第１の巻線４３２ａの間に配置される第１の放熱板４１３ａ、第１の巻線４３２ａと第２の巻線４３２ｂの間に配置される第２の放熱板４１３ｂ、第２の巻線４３２ｂと第４のボビン４３１ｄの間に配置される第３の放熱板４１３ｃと、第１の巻線４３２ａの端子４３３ａ、４３３ｃ、第２の巻線４３２ｂの端子４３３ｂ、４３３ｄと、セラミックやアルミ等から成る第４の放熱板４６２から概略構成されている。
【００５５】
一方、本実施例での二次巻線４０４は、ボビン４４１と、このボビン４４１の周囲に巻回された巻線４４２と、巻線４４２の端子４４３とから概略構成されている。
【００５６】
また、本実施例の変圧器４０１は、第３のボビン４３１ｃの空間部には、シリコーン等の放熱シート或いは第３のボビン４３１ｃより放熱性が高い樹脂から成る放熱部材１１ａが配置され、第２のボビン４３１ｂの空間部には、シリコーン等の放熱シート或いは第２のボビン４３１ｂより放熱性が高い樹脂から成る配置される放熱部材１１ｂが配置されている。
【００５７】
第４のボビン４３１ｄは端子部４３４ａと４３４ｂを有しており、第２の巻線４３２ｂの１つの端子４３３ａと第１の巻線４３２ａの１つの端子４３３ｂは、第４のボビン４３１ｄの１つの端子部４３４ａに固定され一次回路に接続されている。また、第２の巻線４３２ｂの他の端子４３３ｃ及び第１の巻線４３２ａの他の端子４３３ｄは、第４のボビン４３１ｄの他の端子部４３４ｂに固定されると共に、第１の巻線４３２ａと第２の４３２ｂが電気的に直列構成となるように接続されている。
【００５８】
第１の放熱板４１３ａ、第２の放熱板４１３ｂ及び第３の放熱板４１３ｃは、第２のボビン４３１ｂと第３のボビン４３１ｃの空間部に配置された放熱部材１１ａ、１１ｂと接するように、第１の放熱板４１３ａは第１のボビン４３１ａと第２のボビン４３１ｂの間、第２の放熱板４１３ｂは、第２のボビン４３１ｂと第３のボビン４３１ｃの間、第３の放熱板４１３ｃは第３のボビン４３１ｃと第４のボビン４３１ｄの間にそれぞれ配置されている。
【００５９】
なお、第１の放熱板４１３ａ、第２の放熱板４１３ｂ及び第３の放熱板４１３ｃは、放熱板を貫く磁束による渦電流の発生を低減することを目的に、円周方向に複数に分割した構成としている。また、第１の放熱板４１３ａ、第２の放熱板４１３ｂ及び第３の放熱板４１３ｃは、第４の放熱板４６２と共に、第４のボビン４３１ｄの端子部４３４ｂに固定されている。
【００６０】
なお、図中には、第１の放熱板４１３ａ、第２の放熱板４１３ｂ及び第３の放熱板４１３ｃと第４の放熱板４６２の接続部に絶縁体を記載していないが、放熱板としてアルミなどの金属を用いる場合は、第１の放熱板４１３ａ、第２の放熱板４１３ｂ及び第３の放熱板４１３ｃと第４の放熱板４６２の接続部は、絶縁体を介して接続した構成としてもよい。
【００６１】
このように、本実施例の変圧器４０１では、実施例３と同様にボビンを複数に分割した構成とし、ボビンの間に放熱板を備えた構成とすることで、実施例１と比較してボビン中央部の巻線の放熱性を向上させることができる。また、ボビン間に配置された放熱板を巻線の円周方向に複数に分割して構成することで、放熱板に金属を用いた場合でも、渦電流の発生に起因する放熱板自身での発熱を低減することが可能となり、放熱性を高める効果が期待できる。
【００６２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の変圧器は、変圧器を備えた絶縁型の電力変換装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１、２０１、３０１、４０１…変圧器、３、４０３…一次巻線、４、２０４、３０４、４０４…二次巻線、５、２０５、３０５…巻線カバー、６、２０６ａ、２０６ｂ、３０６ａ、３０６ｂ…接続板、１０ａ、１０ｂ…筐体、１１ａ、１１ｂ…放熱部材、１２…冷却ファン、２１、２２…コア、２１Ａ、２２Ａ…中央コア、２１ａ、２２ａ…コアの底部、２１ｂ、２２ｂ…コアの側壁、３１、４１、２４１、３４１ａ、３４１ｂ、４４１…ボビン、３２、４２ａ、４２ｂ、２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、３４２ａ、３４２ｃ、４４２…巻線、３３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、３４３ａ、３４３ｂ、３４３ｃ、３４３ｆ…巻線の端子、３４、４４ａ、４４ｂ、２４４ａ、２４４ｂ、３４４ｂ、４３４ａ、４３４ｂ…ボビンの端子部、７１、７２、７３…ネジ、８１…低電圧側の一次回路、８２…高圧側の二次回路、６１、３６２…放熱板、９１、９２…バスバー、１８１、１８２…接続端子部、２０５Ａ…切り欠き部、３１２…絶縁板、３４２ｂ…平板状の巻線、３４３ｄ、３４３ｅ…平板状の巻線の端子、４１３ａ…第１の放熱板、４１３ｂ…第２の放熱板、４１３ｃ…第３の放熱板、４３１ａ…第１のボビン、４３１ｂ…第２のボビン、４３１ｃ…第３のボビン、４３１ｄ…第４のボビン、４３２ａ…第１の巻線、４３２ｂ…第２の巻線、４３３ａ、４３３ｃ…第１の巻線の端子、４３３ｂ、４３３ｄ…第２の巻線の端子、４６２…第４の放熱板。
【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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