(57)【要約】【課題】コアの形状を共通化して、小型で、大容量化に対応する変圧器を提供する。【解決手段】変圧器１００は、第１の側面磁脚１２１ａ１と第２の側面磁脚１２１ａ２と中央磁脚１２２ａの少なくとも三つの磁脚を有する二つのメインコア１０１ａ，１０１ｂと、二つの第１の側面磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの第１の側面磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第１のサブコア１０４ａと、二つの第２の側面磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの第２の側面磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第２のサブコア１０４ｂと、二つの中央磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの中央磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第３のサブコア１０５と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面磁脚と第２の側面磁脚と中央磁脚の少なくとも三つの磁脚を有する二つのメインコアと、
二つの前記第１の側面磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの前記第１の側面磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第１のサブコアと、
二つの前記第２の側面磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの前記第２の側面磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第２のサブコアと、
二つの前記中央磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの前記中央磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第３のサブコアと、
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、
前記第３のサブコアは、前記第１のサブコアおよび前記第２のサブコアと、二つの前記メインコアが対向する面の垂直方向の長さが異なる、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１において、
前記中央磁脚は、前記メインコアの中央部に配置され、
前記第１の側面磁脚と前記第２の側面磁脚は、前記中央磁脚を挟んで前記メインコアの二つの端部にそれぞれ配置され、
前記第３のサブコアは、前記第１のサブコアおよび前記第２のサブコアと比較して、前記二つのメインコアが対向する面に対して垂直方向の長さが短い、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１において、
前記中央磁脚は、前記メインコアの中央部に配置され、
前記第１の側面磁脚と前記第２の側面磁脚は、前記中央磁脚を挟んで前記メインコアの二つの端部にそれぞれ配置され、
前記第１のサブコアおよび前記第２のサブコアは、前記第３のサブコアと比較して、前記二つのメインコアが対向する面に対して垂直方向の長さが短い、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項３において、
前記第３のサブコアは、二つの前記中央磁脚との間にスペーサーを備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項４において、
前記第１のサブコアは、二つの前記第１の側面磁脚との間にスペーサーを備え、
前記第２のサブコアは、二つの前記第２の側面磁脚との間にスペーサーを備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項１において、
前記第１のサブコア、前記第２のサブコア、前記第３のサブコアのうち少なくとも一つは、二つ以上に分割して構成される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項７において、
分割されたサブコアの間にスペーサーを備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項９】
請求項７において、
分割されたサブコアは互いに同一の形状である、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１０】
請求項１において、
二つの前記中央磁脚のそれぞれを巻回する第１の巻線と第２の巻線と、
前記第１の巻線が実装される第１のボビンと、
前記第２の巻線が実装される第２のボビンと、
を備え、
前記第１のボビンと前記第２のボビンは、前記二つのメインコアが対向する方向で積み重ねて構成される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１のボビンおよび前記第２のボビンは、それぞれ複数のボビンに分割されて構成され、
前記第１及び前記第２の巻線は、分割された複数のボビンにそれぞれ実装され、
前記第１の巻線が実装されたボビンと前記第２の巻線が実装されたボビンは、前記二つのメインコアが対向する方向で、交互に積み重ねて構成される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１２】
請求項１において、
前記中央磁脚は、前記メインコアの中央部に配置され、
前記第１の側面磁脚と前記第２の側面磁脚は、前記中央磁脚を挟んで前記メインコアの二つの端部にそれぞれ配置され、
前記第１の側面磁脚の前記中央磁脚が配置される側の面に沿って前記第１のサブコアを支持し、前記第２の側面磁脚の前記中央磁脚が配置される側の面に沿って前記第２のサブコアを支持するサブコア支持部を備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１３】
請求項１において、
前記中央磁脚は、前記メインコアの中央部に配置され、
前記第１の側面磁脚と前記第２の側面磁脚は、前記中央磁脚を挟んで前記メインコアの二つの端部にそれぞれ配置され、
前記第１の側面磁脚、前記第２の側面磁脚、前記中央磁脚のそれぞれの周囲の面に沿って、前記第１のサブコアと前記第２のサブコアと前記第３のサブコアを支持するサブコア支持部を備える、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１４】
請求項１において、
二つの前記メインコア、前記第１のサブコア、前記第２のサブコア、前記第３のサブコアは、フェライト材で構成される、
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の変圧器を備える、
ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器、および電力変換装置に関する。
【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、適宜、「ＳＳＴ」と呼称する）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、この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て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と、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を代替するものである。
ＳＳＴの構成は、コンバータやインバータなどの電力変換器を備えて、変圧器を数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波で駆動する。コンバータやインバータなどを追加することになるが、高周波で動作するため変圧器のコアを小型にすることができて、総合的に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、大電力用途の変圧器やリアクトルの構造として、例えば特許文献１がある。
特許文献１の要約には、「［課題］略Ｕ字状コアブロックとＩ字部間のギッャプにおいて生じる漏れ磁束が、コイルに進入するのを防止するとともに、コア自体の損失を低下させて効率を向上させることのできるリアクトルを提供する。［解決手段］２以上のコアブロック５ａ，５ｂ，５ｃが組み付けられた一対の平行状Ｉ字部５と、これらＩ字部の両端部に接続される一対の略Ｕ字状コアブロック４から構成される環状コア２と、上記Ｉ字部の外周にそれぞれ巻き回されるコイル３とを備えるリアクトル１であって、上記コイルの両端が、上記略Ｕ字状コアブロックの接続面から、上記Ｉ字部と上記略Ｕ字状コアブロックの間に介挿されるスペーサ６の厚さ以上の距離を離間させた位置に配置されている。」と記載され、リアクトルの技術が開示されている。このように、特許文献１においては、Ｕ字形状のコアブロックと直方体のコアブロックとを組み合わせた構造が用いられている。このような構造とすることで、Ｕ字状コアブロックの間に配置された直方体のコアブロックの数を変更することにより、コアの窓面積を拡大することができるため、コアの形状を変えることなく変圧器の大電力化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５９８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記したＳＳＴで用いられる従来の高周波トランスは、変圧器一台当りの電力容量が数十ｋＷ〜百ｋＷとなるため、サーバー電源などで用いられていた数百Ｗ〜数ｋＷの高周波トランスと比較して大容量化が必要となる。この変圧器の大容量化には、銅損を低減するために巻線の線径を増加する必要がある。そのため、巻線を実装するためのコアの窓面積を拡大する必要がある。また、例えばモータドライブ向け変換器では、ファンや圧縮機など対象となる製品に応じて要求される電力容量が異なるため、製品毎に異なる電力容量の変圧器が必要となる。
また、数十ｋＨｚで駆動される高周波トランスのコアには、鉄損の観点から一般的にフェライトが用いられる。しかしながら、フェライトコアは、粉末原料を成型・焼成して製造されるため、珪素鋼板などの巻鉄心と比較して形状の大型化が難しい課題がある。
また、製品毎に異なる電力容量に対応するためには、製品毎にコアの形状を変更する必要がある。コアの形状を変更するためには、コア毎に専用の金型が必要となるため、コストが増加する問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に開示された技術では、コア材として巻鉄心を用いることが想定されており、コア形状をＵ字型としている。そのため、コアの窓面積に対して巻線が実装されるスペースを有効に使うことが難しく、変圧器が大型化する課題がある。
【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、コアの形状を共通化して、小型で、大容量化に対応する変圧器、および電力変換装置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、第１の側面磁脚と第２の側面磁脚と中央磁脚の少なくとも三つの磁脚を有する二つのメインコアと、二つの前記第１の側面磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの前記第１の側面磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第１のサブコアと、二つの前記第２の側面磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの前記第２の側面磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第２のサブコアと、二つの前記中央磁脚が互いに対向する面の間に配置され、二つの前記中央磁脚が互いに対向する面の断面形状に等しい断面形状を有する第３のサブコアと、を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電力変換装置は、前記の変圧器を備えることを特徴とする。
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】
【００１０】
本発明によれば、コアの形状を共通化して、小型で、大容量化に対応する変圧器を提供することができる。また、前記変圧器を備える電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を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、Ｙ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が用いられるソリッドステートトランスの回路構成例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を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、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る変圧器の図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る変圧器の図８におけるＩＸ−ＩＸ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る変圧器の図１０におけるＸＩ−ＸＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る変圧器の図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る変圧器の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る変圧器の図１４におけるＸＶ−ＸＶ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係る変圧器を図１４におけるＸ軸方向から見た側面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態に係る変圧器１００は、ソリッドステートトランス（ＳＳＴ）で用いられる高周波トランス（変圧器）に関するものである。すなわち、後記するＳＳＴの回路構成を示す図３における高周波トランス（変圧器１００）についての構成、構造、形状に関するものである。
したがって、第１実施形態の変圧器１００の説明においては、図３のソリッドステートトランス（ＳＳＴ）１０で用いられるコンバータやインバータの説明は省略する。
なお、以下において高周波トランスを単に「変圧器」と呼称する。
【００１４】
本発明の第１実施形態の変圧器１００について、図１と図２を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る変圧器１００の分解構成図の一例を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１００の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。なお、図１は、前記したように、構成要素を分解した状態で示しており、図２は、構成要素を組み立てた状態で示している。
【００１５】
図１において、変圧器１００は、メインコア１０１ａ、１０１ｂと、サブコア１０４ａ（第１のサブコア）、サブコア１０４ｂ（第２のサブコア）と、サブコア１０５（第３のサブコア）と、スペーサー１０６ａ、１０６ｂと、ボビン１０２と、一次巻線Ｎ１と、二次巻線Ｎ２とを備えて構成されている。
また、メインコア１０１ａは、円柱形状の中央磁脚１２２ａと、二つの側面磁脚１２１ａ１（第１の側面磁脚），側面磁脚１２１ａ２（第２の側面磁脚）とを有している。
また、メインコア１０１ｂは、円柱形状の中央磁脚１２２ｂと、二つの側面磁脚１２１ｂ１（第１の側面磁脚），側面磁脚１２１ｂ２（第２の側面磁脚）とを有している。
なお、図１において、見る方向を示すために矢印でＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を表記している。
また、図１において、以上に述べた前記の構造物は、前記したように、分解して示している。構造物（構成要素）が組み立てられた状態について分かりやすくするために、次に図１おけるＩＩ−ＩＩ断面における断面図を図２に示して、変圧器１００の構成、構造、形状について更に詳しく説明する。
【００１６】
図２は、前記したように、変圧器１００の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。図２において、矢印でＸ軸、Ｚ軸を表記している。
図１と図２に示すように、中央磁脚１２２ｂは、メインコア１０１ｂの中央部に配置されている。二つの側面磁脚１２１ｂ１，１２１ｂ２は、中央磁脚１２２ｂを挟んでメインコア１０１ｂの二つの端部にそれぞれ配置されている。
また、中央磁脚１２２ａは、メインコア１０１ａの中央部に配置されている。二つの側面磁脚１２１ａ１，１２１ａ２は、中央磁脚１２２ａを挟んでメインコア１０１ａの二つの端部にそれぞれ配置されている。
なお、中央磁脚１２２ａは、前記したように、メインコア１０１ｂの中央部に配置されているため、斜め上から鳥瞰した図１においては見えない位置にある可能性があるが、その存在を示すために、正確さを欠くが敢えて表記している。
【００１７】
図２に示すように、メインコア１０１ａにおける中央磁脚１２２ａと側面磁脚１２１ａ１，１２１ａ２とは、Ｚ軸方向の長さが等しい形状となっている。同様に、メインコア１０１ｂにおける中央磁脚１２２ｂと側面磁脚１２１ｂ１，１２１ｂ２とは、Ｚ軸方向の長さが等しい形状となっている。
サブコア１０４ａが、側面磁脚１２１ａ１と側面磁脚１２１ｂ１との間に配置されている。また、サブコア１０４ｂが、側面磁脚１２１ａ２と側面磁脚１２１ｂ２との間に配置されている。
サブコア１０５は、中央磁脚１２２ａと中央磁脚１２２ｂとの間に配置される。ただし、サブコア１０５は、サブコア１０４ａ、サブコア１０４ｂと比較してＺ軸方向の長さが短い。そのため、スペーサー１０６ａとスペーサー１０６ｂをサブコア１０５の上下に配置する。そして、スペーサー１０６ａとサブコア１０５とスペーサー１０６ｂは、中央磁脚１２２ａと中央磁脚１２２ｂとの間に配置される。
【００１８】
中央磁脚と側面磁脚を有するメインコア１０１ａ，１０１ｂ、およびサブコア１０４ａ，１０４ｂ、サブコア１０５は、例えば高周波で損失の少ないフェライト（フェライト材）などの材質で構成される。
スペーサー１０６ａ，１０６ｂは、シリコーン樹脂シートなどの弾性を持った絶縁材で構成され、サブコア１０５を保持（支持）する役割とともに、中央磁脚１２２ａ，１２２ｂとサブコア１０５との間にエアギャップを形成することで、変圧器１００のインダクタンスを調整する。
サブコア１０５のＺ軸に垂直な平面の断面は、中央磁脚１２２ａ，１２２ｂのＺ軸に垂直な平面（二つの中央磁脚１２２ａ，１２２ｂが互いに対向する面）の断面と同じ形状となっている。
また、サブコア１０４ａ，１０４ｂのそれぞれのＺ軸に垂直な平面の断面は、側面磁脚１２１ａ１，１２１ｂ１，１２１ａ２，１２１ｂ２のＺ軸に垂直な平面（二つの側面磁脚１２１ａ１，１２１ｂ１が互いに対向する面、二つの側面磁脚１２１ａ２，１２１ｂ２が互いに対向する面）のそれぞれの断面と同じ形状となっている。
【００１９】
メインコア１０１ａの中央磁脚１２２ａと側面磁脚１２１ａ１と側面磁脚１２１ａ２を備えた面と、メインコア１０１ｂの中央磁脚１２２ｂと側面磁脚１２１ｂ１と側面磁脚１２１ｂ２を備えた面と、を対向させて配置する。この配置の構成で、メインコア１０１ａ，１０１ｂとサブコア１０４ａ，１０４ｂとサブコア１０５とスペーサー１０６ａ，１０６ｂとを含めて閉磁路が形成される。
一次巻線Ｎ１（第１の巻線）は、メインコア１０１ｂの中央磁脚１２２ｂと側面磁脚１２１ｂ１，１２１ｂ２、およびサブコア１０４ａ，１０４ｂとサブコア１０５とにより囲まれて形成されるコアの空間に収納される。また、一次巻線Ｎ１は、中央磁脚１２２ｂを巻回している。
二次巻線Ｎ２（第２の巻線）は、メインコア１０１ａの中央磁脚１２２ａと側面磁脚１２１ａ１，１２１ａ２、およびサブコア１０４ａ，１０４ｂとサブコア１０５とにより囲まれて形成されるコアの空間に収納される。また、二次巻線Ｎ２は、中央磁脚１２２ａを巻回している。
【００２０】
なお、ボビン１０２は、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２が分割して実装される領域を有したセクション構造となっている。
一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２は、ボビン１０２に実装されることにより保持（支持）されて、前記のメインコア１０１ａ，１０１ｂとサブコア１０４ａ，１０４ｂとサブコア１０５に囲まれて形成される空間（コア空間）に収納される。
変圧器１００は、メインコア１０１ａ，１０１ｂとサブコア１０４ａ，１０４ｂとサブコア１０５を有して構成される閉磁路を介して、一次巻線Ｎ１から二次巻線Ｎ２へ、電力を伝送する。
【００２１】
また、前記のように、メインコア１０１ａの中央磁脚１２２ａと側面磁脚１２１ａ１，１２１ａ２、およびメインコア１０１ｂの中央磁脚１２２ｂと側面磁脚１２１ｂ１，１２１ｂ２、そして、サブコア１０４ａ，１０４ｂとサブコア１０５とによって、コア空間が形成される。
このコア空間を図２に示す断面において、Ｓ１として表記された領域を、適宜、「コアの窓面積」と呼称する。一般に、「コアの窓面積」が大きい程、変圧器１００の電力容量を増加させることができる。
【００２２】
また、サブコア１０４ａ，１０４ｂは、変圧器１００を組み立てる際に、断面を接着材などでメインコア１０１ａ，１０１ｂと接着することで一体のコアとして構成される。
なお、図１には記載されていないが、変圧器１００として組み立てた後に、コアの外周面に沿って絶縁テープを巻いて、コアを保持するように構成することで、コアの位置ずれを防止することができる。
【００２３】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る変圧器１００は、三つの磁脚（中央磁脚１２２ａと側面磁脚１２１ａ１，１２１ａ２、あるいは中央磁脚１２２ｂと側面磁脚１２１ｂ１，１２１ｂ２）を有する二つのメインコア（メインコア１０１ａ，１０１ｂ）を対向配置して構成される。
この変圧器１００において、メインコア１０１ａ，１０１ｂの磁脚（中央磁脚と側面磁脚）と断面形状が等しいサブコア１０４ａ，１０４ｂ，１０５を、対向配置した２つのメインコア１０１ａ，１０１ｂの間に配置した構成とすることで、メインコア１０１ａ，１０１ｂの形状を変えることなく「コアの窓面積」を拡大することが可能となる。すなわち、サブコア１０４ａ，１０４ｂ，１０５を付加することで、メインコア１０１ａ，１０１ｂの形状を変えることなく、変圧器の電力容量を増加させることができる。
【００２４】
また、中央磁脚１２２ａ，１２２ｂに配置されたサブコア１０５とメインコア１０１ａ，１０１ｂとの間に、弾性を持った樹脂を挿入する構成とすることで、三つの磁脚を有するコアを用いた場合においても、コア（メインコアとサブコア）を組み立てた際の寸法誤差を中央磁脚部で吸収することができる。
この方法によって、ＰＱコアなど巻線の実装効率を高くできる形状に対応することが可能となる。そのため、Ｕ字形状のコア用いた変圧器と比較して変圧器の小型化が可能となる。
さらに、変圧器１００の電力容量に応じてサブコア１０４ａ，１０４ｂ，１０５の高さを変更することにより、コアの窓面積を任意の大きさに変更することが可能となる。
この方法により、異なる電力容量の変圧器においても、メインコア１０１ａ，１０１ｂを共通化することが可能となるため、変圧器１００の低コスト化が期待できる。
【００２５】
＜第１実施形態の効果＞
以上により、メインコアの形状を共通化して、サブコアを付加することによって、メインコアの形状を大きくすることなく、変圧器の電力容量を増加させることができる。
また、ＰＱコアなど巻線の実装効率を高くできる形状に対応することが可能となり、Ｕ字形状のコアを用いた変圧器と比較して変圧器の小型化が期待できる。
また、変圧器の電力容量に応じてサブコアの高さを変更することにより、異なる電力容量の変圧器においても、メインコアを共通化することが可能となるため、変圧器の低コスト化が期待できる。
すなわち、コアの形状を共通化して、小型で、大容量化に対応する変圧器を提供することができる。
【００２６】
＜変圧器１００を備えたＳＳＴの回路構成＞
本発明の第１実施形態に係る変圧器（高周波トランス）が、ソリッドステートトランス（ＳＳＴ、電力変換装置）において、どのように用いられているかについて、ＳＳＴの回路構成例を示して説明する。
図３は、本発明の第１実施形態に係る変圧器１００（高周波トランス）が用いられるソリッドステートトランス（ＳＳＴ）１０の回路構成例を示す図である。
図３において、ＳＳＴ１０は、一次側電力変換回路１１と変圧器１００と二次側電力変換回路２２とを備えて構成される。
【００２７】
《一次側電力変換回路１１》
一次側電力変換回路１１は、整流回路の機能を有する一次側コンバータ１１１と、直流電力（電圧）を交流電力（電圧）に変換する一次側インバータ１１２とを備えている。
一次側コンバータ１１１は、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を有して、同期整流回路を構成している。また、一次側コンバータ１１１の直流出力端子には平滑コンデンサＣ１１が接続されている。
なお、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４には、それぞれ逆並列ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４が並列に接続されている。
一次側コンバータ１１１は、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢとの間に入力した交流電圧（電力）を直流電圧（電力）に変換する。
【００２８】
一次側インバータ１１２は、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を有して、インバータ回路を構成している。
なお、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４には、それぞれ逆並列ダイオードＤＨ１，ＤＨ２，ＤＨ３，ＤＨ４が並列に接続されている。
一次側インバータ１１２は、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を統括的に制御することによって、一次側コンバータ１１１が出力する直流電圧（電力）を交流電圧（電力）に変換する。
なお、一次側インバータ１１２の出力する交流電圧の周波数が、一次側電力変換回路１１の入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢとの間に入力する交流電圧の周波数より高い周波数となるように、一次側インバータ１１２は制御される。
そして、一次側インバータ１１２は、出力端子ＴＯＡ，ＴＯＢとの間に高い周波数の交流電圧（電力）を出力する。
【００２９】
一次側インバータ１１２から高い周波数に変換されて出力端子ＴＯＡ，ＴＯＢとの間に出力された交流電圧は、変圧器１００（高周波トランス）の一次側に入力する。
変圧器１００において、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２の巻線比であるＮ２／Ｎ１倍に昇圧されて、変圧器１００の二次側に高い電圧が出力される。
この変圧器１００の二次側に出力された高い周波数の高い電圧は、二次側電力変換回路２２の入力端子ＴＩＣ，ＴＩＤにする。
【００３０】
《二次側電力変換回路２２》
二次側電力変換回路２２は、整流回路の機能を有する二次側コンバータ２２１と、直流電力（電圧）を交流電力（電圧）に変換する二次側インバータ２２２とを備えている。
二次側コンバータ２２１は、ダイオードＤｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ３，Ｄｒ４を有して、ダイオードブリッジによる整流回路を構成している。また、二次側コンバータ２２１の直流出力端子には平滑コンデンサＣ２１が接続されている。
二次側コンバータ２２１は、入力端子ＴＩＣ，ＴＩＤとの間に入力した交流電圧（電力）を直流電圧に変換する。
【００３１】
二次側インバータ２２２は、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を有して、インバータを構成している。
なお、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４には、それぞれ逆並列ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４が並列に接続されている。
二次側インバータ２２２は、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を統括的に制御することによって、二次側コンバータ２２１が出力する直流電力（電圧）を交流電力（電圧）に変換する。
なお、二次側インバータ２２２の出力する交流電圧の周波数は、例えば、一次側電力変換回路１１の入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢとの間に入力した交流電圧の周波数と同じ周波数とする。
【００３２】
なお、図３に示したＳＳＴ１０における変圧器１００（高周波トランス）は、前記したように、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢにおける交流電圧の周波数（例えば商用周波数）よりも高い周波数（例えば数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を用いる。
したがって、変圧器１００（高周波トランス）では高い周波数で電圧変換できる。トランスは電磁誘導を利用しているので発生する電圧は、巻線の巻数や、周波数や、コア面積（コアの窓面積）や、磁束密度に関係する。
高い周波数を用いれば、コア面積（コアの窓面積）も小さくてすみ、トランス部の大幅な小型化が可能となる。
本発明の第１実施形態の変圧器１００は、前記したように、高周波トランスとして用いる構造に適している。
【００３３】
≪第２実施形態≫
次に本発明の第２実施形態の変圧器２００について、図４と図５を参照して説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る変圧器２００の分解構成図の一例を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２００の図４におけるＶ−Ｖ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
第２実施形態を示す図４および図５において、第１実施形態を示した図１および図２と異なるのは、スペーサー２０７ａ１，２０７ａ２，２０７ｂ１，２０７ｂ２、サブコア２０４ａ，２０４ｂ、サブコア２０５の構成、構造、形状である。
【００３４】
変圧器２００では、変圧器１００と異なり、側面磁脚に配置されるサブコア２０４ａ、２０４ｂと比較して中央磁脚に配置されるサブコア２０５のＺ軸方向の長さが長くなるように構成されている。なお、Ｚ軸方向とは、メインコア１０１ａとメインコア１０１ｂとが対向する方向である。
そして、側面磁脚１２１ａ１と側面磁脚１２１ｂ１との間に配置されるサブコア２０４ａの上下を挟むように、スペーサー２０７ａ１，２０７ｂ１が配置されている。
また、側面磁脚１２１ａ２と側面磁脚１２１ｂ２との間に配置されるサブコア２０４ｂの上下を挟むように、スペーサー２０７ａ２，２０７ｂ２が配置されている。
【００３５】
すなわち、側面磁脚に配置されるサブコア２０４ａ、およびサブコア２０４ｂは、それぞれスペーサー２０７ａ１，２０７ｂ１、スペーサー２０７ａ２，２０７ｂ２の分だけ、中央磁脚１２２ａと中央磁脚１２２ｂとの間に配置されるサブコア２０５の長さより、短く構成されている。
以上のように、図４と図５で示した第２実施形態では、スペーサー２０７ａ１，２０７ａ２，２０７ｂ１，２０７ｂ２を側面磁脚に配置されるサブコア２０４ａ，２０４ｂに接して設けたことに特徴があり、図１と図２で示した第１実施形態が、スペーサー１０６ａ，１０６ｂを中央磁脚に配置されるサブコア２０５に接して設けたことと相違があるのみである。
【００３６】
なお、第２実施形態におけるスペーサー２０７ａ１，２０７ｂ１，２０７ａ２，２０７ｂ２は、第１実施形態におけるスペーサー１０６ａ，１０６ｂと同様に、シリコーン樹脂シートなどの弾性を持った絶縁材で構成されている。
そして、第２実施形態におけるスペーサー２０７ａ１，２０７ｂ１，２０７ａ２，２０７ｂ２は、サブコア２０４ａ，２０４ｂを保持（支持）する役割とともに、側面磁脚１２１ａ１，１２１ｂ１とサブコア２０４ａとの間、および側面磁脚１２１ａ２，１２１ｂ２とサブコア２０４ｂとの間にエアギャップを形成することで、変圧器２００のインダクタンスを調整する。
その他の構成については、第１実施形態の変圧器１００と同じであるので、重複する説明は、省略する。
【００３７】
以上より、第２実施形態の変圧器２００は、第１実施形態の変圧器１００と概ね同様の作用と効果がある。
なお、前記したとおり第２実施形態においては、図４と図５に示すように、スペーサー２０７ａ１，２０７ｂ１がサブコア２０４ａを挟むように上下において配置されている。また、スペーサー２０７ａ２，２０７ｂ２がサブコア２０４ｂを挟むように上下において配置されている。
また、第１実施形態においては、図１と図２に示すように、スペーサー１０６ａ，１０６ｂがサブコア１０５を挟むように上下において配置されている。
すなわち、第２実施形態の方が、サブコアを挟むスペーサーの個数が多いので、エアギャップの形成による変圧器２００のインダクタンスの調整における自由度が高くなる。
【００３８】
＜第２実施形態の効果＞
以上により、第１実施形態の効果と同様に、メインコアの形状を共通化して、サブコアを付加することによって、メインコアの形状を大きくすることなく、変圧器の電力容量を増加させることができる。
また、ＰＱコアなど巻線の実装効率を高くすることができる形状に対応することが可能となり、Ｕ字形状のコア用いた変圧器と比較して変圧器の小型化が期待できる。
また、変圧器の電力容量に応じてサブコアの高さを変更することにより、異なる電力容量の変圧器においても、メインコアを共通化することが可能となるため、変圧器の低コスト化が期待できる。
すなわち、コアの形状を共通化して、小型で、大容量化に対応する変圧器を提供することができる。
また、第２実施形態の変圧器２００は、第１実施形態の変圧器１００に比較して、サブコアを挟むスペーサーの個数が多いので、エアギャップの形成による変圧器２００のインダクタンスの調整における自由度が高くなる。
【００３９】
≪第３実施形態≫
次に本発明の第３実施形態の変圧器３００について、図６と図７を参照して説明する。
図６は、本発明の第３実施形態に係る変圧器３００の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図７は、本発明の第３実施形態に係る変圧器３００の図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
第３実施形態を示す図６および図７において、第１実施形態を示した図１および図２と異なるのは、サブコア３０５ａとスペーサー３０６とサブコア３０５ｂの構成、構造、形状である。
【００４０】
第１実施形態の構成を示す図１および図２においては、サブコア１０５をスペーサー１０６ａとスペーサー１０６ｂとで上下から挟んで構成していた。
それに対して、第３実施形態を示す図６および図７においては、スペーサー３０６をサブコア３０５ａとサブコア３０５ｂとで上下から挟んで構成している。
すなわち、メインコア１０１ａ，１０１ｂの中央磁脚１２２ａ，１２２ｂに配置されたサブコアをサブコア３０５ａ，３０５ｂの二つに分割し、二つに分割されたサブコア３０５ａ，３０５ｂの間にスペーサー３０６を備えた構成としている。
【００４１】
スペーサー３０６は、シリコーンシートなどの弾性を持った絶縁材で構成され、サブコア３０６ａ，３０６ｂの緩衝材として用いられる。
また、スペーサー３０６は、サブコア３０６ａとサブコア３０６ｂとの間に、エアギャップを形成することで変圧器のインダクタンスを調整する。
このように、二つに分割されたサブコア３０６ａとサブコア３０６ｂとの間にスペーサー３０６を備えた構成とすることで、エアギャップを巻線（Ｎ１，Ｎ２）が実装された領域から離れた位置に設けることができる。
エアギャップを巻線の近傍に設けた場合では、エアギャップで発生する漏れ磁束が巻線を貫くことが原因となって、巻線の銅損が増加することが知られている。
本発明の第３実施形態の変圧器３００では、前記のように、エアギャップを巻線から離れた位置に設けることができるので、第１実施形態の変圧器１００と比較して漏れ磁束に起因する銅損の増加を抑制することが可能となり、変圧器の高効率化が期待できる。
その他の構成については同じであるので、重複する説明は、省略する。
【００４２】
＜第３実施形態の効果＞
図６と図７に示す本発明の第３実施形態に係る電力変換装置は、図１と図２に示した第１実施形態の電力変換装置と同様の効果を有する。
さらに、本発明の第３実施形態の変圧器３００では、エアギャップを巻線（Ｎ１，Ｎ２）から離れた位置に設けることができるので、第１実施形態の変圧器１００と比較して漏れ磁束に起因する銅損の増加を抑制することが可能となり、さらなる変圧器の高効率化が期待できる。
【００４３】
＜第１、第２、第３実施形態の関係について＞
第１、第２、第３実施形態においては、メインコア１０１ａ，１０１ｂを共通化して用いている。異なる特性、仕様の変圧器に対して、メインコア１０１ａ，１０１ｂを共通化しているので、変圧器のコストダウンに寄与する。
【００４４】
≪第４実施形態≫
次に本発明の第４実施形態の変圧器４００について、図８と図９を参照して説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る変圧器４００の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図９は、本発明の第４実施形態に係る変圧器４００の図８におけるＩＸ−ＩＸ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。なお、図８は、前記したように、構成要素を分解した状態で示しており、図９は、構成要素を組み立てた状態で示している。
図８および図９において、変圧器４００は、メインコア４０１ａ，４０１ｂと、ボビン４０２ａ（第２のボビン），ボビン４０２ｂ（第１のボビン）と、一次巻線Ｎ４１と、二次巻線Ｎ４２とを備えて構成されている。
なお、第４実施形態においては、第１〜第３実施形態におけるサブコアとスペーサーは用いていない。
また、図８において、矢印で見る方向を示すために、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を表記している。また、図９において、矢印でＸ軸、Ｚ軸を表記している。
【００４５】
図９に示すように、メインコア４０１ａにおける中央磁脚４２２ａのＺ軸方向の長さは、側面磁脚４２１ａ１，４２１ａ２のＺ軸方向の長さよりも短い。同様に、メインコア４０１ｂにおける中央磁脚４２２ｂのＺ軸方向の長さは、側面磁脚４２１ｂ１，４２１ｂ２のＺ軸方向の長さよりも短い。
そのため、メインコア４０１ａとメインコア４０１ｂを対向させて密着させると、中央磁脚４２２ａと中央磁脚４２２ｂとは接触せずに、中央磁脚４２２ａと中央磁脚４２２ｂとの間にエアギャップＧａｐ１が形成される。
なお、中央磁脚４２２ａと中央磁脚４２２ｂとの間にエアギャップＧａｐ１を形成することで、変圧器４００として要求される所望のインダクタンスを確保、調整している。
【００４６】
メインコア４０１ａとメインコア４０１ｂとは、対向して、その間に中央磁脚４２２ａ，４２２ｂと側面磁脚４２１ａ１，４２１ａ２，４２１ｂ１，４２１ｂ２とによってコアに囲まれた空間が形成される。
ボビン４０２ａとボビン４０２ｂは、前記のコアに囲まれた空間に収納されている。
一次巻線Ｎ４１は、ボビン４０２ｂに実装され、二次巻線Ｎ４２は、ボビン４０２ａに実装される。
一次巻線Ｎ４１および二次巻線Ｎ４２は、閉磁路の一部である中央磁脚４２２ｂと中央磁脚４２２ａをそれぞれ巻回するように構成されている。そして、閉磁路を介して一次巻線Ｎ４１から二次巻線Ｎ４２へ電力が伝送される構成となっている。
なお、第４実施形態の変圧器４００における巻線の実装スペースである「コアの窓面積」は、図９に示すようにＳ４（コアの窓面積Ｓ４）としている。
【００４７】
＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態は、メインコア（４０１ａ，４０１ｂ）の中央磁極（４２２ａ，４２２ｂ）の長さが、側面磁脚（４２１ａ１，４２１ａ２，４２１ｂ１，４２１ｂ２）の長さよりも短い構造となっている。この点が中央磁極と側面磁脚の長さが同じ第１〜第３実施形態とは、異なっている。この第４実施形態の変圧器のメインコアの構造が後記する第５〜第７実施形態の変圧器のメインコアの基本形となっている。
第４〜第７実施形態の変圧器は、共通のメインコアを用い、サブコアの有無、あるいは個数によって、複数の異なる電力容量に対応した変圧器を構成している。すなわち、第４実施形態は、第５〜第７実施形態の変圧器の基になっている構成であるので、後記するように、第５〜第７実施形態の効果において、第４実施形態の効果を間接的に説明する。
【００４８】
≪第５実施形態≫
次に本発明の第５実施形態の変圧器５００について、図１０と図１１を参照して説明する。
図１０は、本発明の第５実施形態に係る変圧器５００の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る変圧器５００の図１０におけるＸＩ−ＸＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
図１０および図１１において、変圧器５００は、メインコア４０１ａ，４０１ｂと、ボビン５０２ａ，５０２ｂと、一次巻線Ｎ５１と、二次巻線Ｎ５２と、スペーサー５０６ａ，５０６ｂと、サブコア５０５と、サブコア５０４ａ，５０４ｂと、サブコア支持部５０８と、を備えて構成されている。
【００４９】
第５実施形態の変圧器５００は、第４実施形態の変圧器４００と共通のメインコア４０１ａ，４０１ｂを用いている。
この共通のメインコア４０１ａ，４０１ｂを用いながら、第４実施形態の変圧器４００よりも電力容量を大きくする構成が第５実施形態の変圧器５００の構成である。
そのため、第５実施形態の変圧器５００においては、スペーサー５０６ａ，５０６ｂと、サブコア５０５と、サブコア５０４ａ，５０４ｂと、サブコア支持部５０８と、を備えている。
また、図１１の一次巻線Ｎ５１は、図９の一次巻線Ｎ４１よりも電流を大きく流せるように線径の大きい（太い）巻線を用いている。同様に、図１１の二次巻線Ｎ５２は、図９の二次巻線Ｎ４２よりも電流を大きく流せるように線径の大きい巻線を用いている。
なお、図１１に示すように、線径の大きい（太い）巻線を用いる場合には、図９に示した巻線を用いる場合に比較して、一般的にコアの窓面積を大きくする必要がある。
【００５０】
また、図１０と図１１において、対向するメインコア４０１ａとメインコア４０１ｂとの間隔を離して、それらのメインコアの間に所定の幅を確保している。
メインコア４０１ａの側面磁脚４２１ａ１とメインコア４０１ｂの側面磁脚４２１ｂ１との間にサブコア５０４ａが挟まれて配置されている。
メインコア４０１ａの側面磁脚４２１ａ２とメインコア４０１ｂの側面磁脚４２１ｂ２との間にサブコア５０４ｂが挟まれて配置されている。
また、メインコア４０１ａの中央磁脚４２２ａとメインコア４０１ｂの中央磁脚４２２ｂとの間にサブコア５０５が挟まれて配置されている。
【００５１】
ただし、中央磁脚４２２ａ，４２２ｂのＺ軸方向の長さは、側面磁脚４２１ａ１，４２１ｂ１，４２１ａ２，４２１ｂ２のＺ軸方向の長さに比較して、短いので、サブコア５０５がサブコア５０４ａ，５０４ｂと同じ厚み（長さ）のものを用いると隙間ができる。
そのため、スペーサー５０６ａとスペーサー５０６ｂとを用いて、中央磁脚４２２ａ、サブコア５０５、中央磁脚４２２ｂとの間に隙間が生じないように調整している。また、スペーサー５０６ａ，５０６ｂによって、エアギャップを形成することで、変圧器５００のインダクタンスを調整している。
【００５２】
また、変圧器５００は、サブコア５０４ａとサブコア５０４ｂとを支持するサブコア支持部５０８を備えている。サブコア支持部５０８は、メインコア４０１ａ，４０１ｂの内面に沿うように配置される。具体的には、メインコア４０１ｂの側面磁脚４２１ｂ１の中央磁脚４２２ｂが配置される側の面に沿って、そしてメインコア４０１ｂの側面磁脚４２１ｂ２の中央磁脚４２２ｂが配置される側の面に沿って、サブコア支持部５０８が設けられることで、サブコア５０４ａ，５０４ｂを支持する。
なお、サブコア支持部５０８は、例えばＰＢＴ（Polybutylene terephthalate）などの樹脂の成型品で構成される。
【００５３】
以上の構成によって、メインコア４０１ａとメインコア４０１ｂとの間に、サブコア５０４ａ，５０４ｂとサブコア５０５を設けて、閉磁路を形成している。
そのため、変圧器５００（コアの窓面積Ｓ５）は、変圧器４００（コアの窓面積Ｓ４）と比較して巻線の実装スペースである「コアの窓面積」を拡大している。
また、サブコア５０５の上下面に備えたスペーサー５０６ａ，５０６ｂによりエアギャップを形成することで、変圧器５００のインダクタンスを調整している。このような構成とすることで、電力容量が異なる変圧器においても、メインコアを共通化することが可能となるため、変圧器の低コスト化が期待できる。
【００５４】
＜第５実施形態の効果＞
以上のように、電力容量が異なる変圧器においても、メインコアを共通化することが可能となるため、変圧器の低コスト化が期待できる。
【００５５】
≪第６実施形態≫
次に本発明の第６実施形態の変圧器６００について、図１２と図１３を参照して説明する。
図１２は、本発明の第６実施形態に係る変圧器６００の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図１３は、本発明の第６実施形態に係る変圧器６００の図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
図１２および図１３において、変圧器６００は、メインコア４０１ａ，４０１ｂと、ボビン６０２ａ，６０２ｂと、一次巻線Ｎ６１と、二次巻線Ｎ６２と、スペーサー６０６と、サブコア６０５ａ，６０５ｂと、サブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄと、サブコア支持部６０８と、を備えて構成されている。
【００５６】
第６実施形態を示す図１２および図１３において、第５実施形態で示した図１０および図１１と異なるのは、サブコア６０５ａ，６０５ｂとスペーサー６０６である。
第５実施形態（図１０、図１１）においては、前記のように、１個のサブコア５０５を２個のスペーサー５０６ａ，５０６ｂで上下から挟んでいた。それに対して、第６実施形態（図１２、図１３）では、１個のスペーサー６０６を２個のサブコア６０５ａ，６０５ｂで上下から挟まれて配置されている。
なお、弾性を持った樹脂材で構成されたスペーサー６０６を設けることで、三つの磁脚を有するコアを用いた場合においても変圧器を組み立てた際の寸法誤差を吸収することができる。
【００５７】
また、第５実施形態（図１０、図１１）においては、サブコア５０４ａとサブコア５０４ｂを用いていた。それに対して、第６実施形態（図１２、図１３）では、サブコア６０４ａとサブコア６０４ｂの２個のサブコアを、前記の１個のサブコアであるサブコア５０４ａ（図１０、図１１）の代わりに用いている。
また、第６実施形態（図１２、図１３）では、サブコア６０４ｃとサブコア６０４ｄの２個のサブコアを、前記の１個のサブコアであるサブコア５０４ｂ（図１０、図１１）の代わりに用いている。
また、第５実施形態（図１０、図１１）においては、サブコア５０５を用いていた。それに対して、第６実施形態（図１２、図１３）では、サブコア６０５ａとサブコア６０５ｂの２個のサブコアを、前記の１個のサブコアであるサブコア５０５（図１０、図１１）の代わりに用いている。
【００５８】
さらに、第６実施形態（図１２、図１３）におけるサブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄのそれぞれの形状は、第５実施形態（図１０、図１１）におけるサブコア５０４ａ，５０４ｂの形状と同一の形状としている。
また、第６実施形態（図１２、図１３）におけるサブコア６０５ａ，６０５ｂのそれぞれの形状は、第５実施形態（図１０、図１１）におけるサブコア５０５の形状と同一の形状としている。
すなわち、サブコアの形状を第６実施形態と第５実施形態とで共通化している。このサブコアの共通化で製造コストを低減している。第６実施形態では、変圧器６００の電力容量の増大をサブコアの長さを変えるのではなく、共通化した形状のサブコアの個数を２段（多段）に変える方法で達成している。
【００５９】
また、サブコア支持部６０８（図１２）は、サブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄの構成をとったことに伴い、上下方向（Ｚ軸方向）の長さがサブコア支持部５０８（図１０）よりも長くなっている。
なお、サブコア支持部６０８は、サブコア支持部５０８と同様に、ＰＢＴなどの樹脂材料を成型して構成される。
また、図１２および図１３の一次巻線Ｎ６１は、図１０および図１１の一次巻線Ｎ５１よりも電流を大きく流せるように線径の大きい（太い）巻線を用いている。同様に、図１２および図１３の二次巻線Ｎ６２は、図１０および図１１の二次巻線Ｎ５２よりも電流を大きく流せるように線径の大きい（太い）巻線を用いている。
【００６０】
第６実施形態の変圧器６００は、以上の構成をとることによって、第５実施形態の変圧器５００（コアの窓面積Ｓ５）よりも、さらに巻線の実装スペースである「コアの窓面積」が増加し、電力容量の大きい変圧器６００（コアの窓面積Ｓ６）が構成できる。
なお、図１３においては、サブコア６０４ａ，６０４ｂの２段構成、同様にサブコア６０４ｃ，６０４ｄの２段構成としたが、同じ形態であるサブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄを、さらに多段、例えば４段以上に構成してもよい。
ちなみに、図１２において、サブコア６０４ａとサブコア６０４ｂとの間に表記した破線、およびサブコア６０４ｃとサブコア６０４ｄとの間に表記した破線は、分解していることを示すと同時に、同じ形態であるサブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄを、さらに多段に構成できることを示唆するための表記である。
【００６１】
＜第６実施形態の効果＞
以上のように、サブコアの形状を共通化し、共通化したサブコアを２段（多段）とすることで、コアの窓面積を大きくして、電力容量が大きい変圧器６００を構成できる。
また、電力容量が異なる変圧器においても、メインコアのみならずサブコアを共通化して、コアの種類を低減することが可能となるため、変圧器の低コスト化が期待できる。
【００６２】
≪第７実施形態≫
次に本発明の第７実施形態の変圧器７００について、図１４〜図１６を参照して説明する。
図１４は、本発明の第７実施形態に係る変圧器７００の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図１５は、本発明の第７実施形態に係る変圧器７００の図１４におけるＸＶ−ＸＶ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
図１６は、本発明の第７実施形態に係る変圧器７００を図１４におけるＸ軸方向から見た側面を示す図である。
図１４、図１５、図１６において、変圧器７００は、メインコア４０１ａ，４０１ｂと、ボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄと、補助ボビン７０９と、一次巻線Ｎ７１と、二次巻線Ｎ７２と、スペーサー７０６と、サブコア７０５ａ，７０５ｂと、サブコア７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄと、サブコア支持部７０８と、を備えて構成されている。
【００６３】
第７実施形態を示す図１４および図１５において、第６実施形態で示した図１２および図１３と異なるのは、一次巻線Ｎ７１ａ，Ｎ７１ｂと二次巻線Ｎ７２ａ，Ｎ７２ｂと、ボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄと、補助ボビン７０９と、サブコア支持部７０８である。
また、第７実施形態を示す図１４および図１５におけるスペーサー７０６と、サブコア７０５ａ，７０５ｂと、サブコア７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄは、第６実施形態で示した図１２および図１３におけるスペーサー６０６と、サブコア６０５ａ，６０５ｂと、サブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄと、それぞれ同じ形状であることが、製造コストの低減の観点からは望ましい。
【００６４】
しかし、前記した一次巻線Ｎ７１ａ，Ｎ７１ｂと二次巻線Ｎ７２ａ，Ｎ７２ｂと、ボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄと、補助ボビン７０９と、サブコア支持部７０８の変更に伴い、第７実施形態を示す図１４および図１５におけるスペーサー７０６と、サブコア７０５ａ，７０５ｂと、サブコア７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄのＺ軸方向の長さを変えてもよい。なお、図１５において、第７実施形態の変圧器７００のコアの窓面積をＳ７（コアの窓面積Ｓ７）としている。
【００６５】
第６実施形態（図１２、図１３）においては、前記のように、一次巻線Ｎ６１は、１個のボビン６０２ｂに、二次巻線Ｎ６２は、１個のボビン６０２ａに収納（実装）されていた。
それに対して、第７実施形態（図１４、図１５）においては、一次巻線は、一次巻線７１ａと一次巻線Ｎ７１ｂとに分割され、それぞれボビン７０２ｄとボビン７０２ｂに収納（実装）されている。また、第７実施形態（図１４、図１５）においては、二次巻線は、二次巻線７２ｂと二次巻線Ｎ７２ａとに分割され、それぞれボビン７０２ｃとボビン７０２ａに収納（実装）されている。
【００６６】
以上のような一次巻線Ｎ７１ａ，Ｎ７１ｂと二次巻線Ｎ７２ａ，Ｎ７２ｂを収納（実装）するボビンは、第７実施形態（図１４、図１５）では、ボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄの４個で構成されている。このボビンが４個の構成は、第６実施形態（図１２、図１３）においては、前記のように、ボビン６０２ａ，６０２ｂの２個で構成されていたことと異なる構成である。
第７実施形態（図１４、図１５）におけるボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄの４個は、それぞれボビンとしての形状は、同一の形状である。この共通の形状とすることが、製造コストの低減の観点からは望ましい。
【００６７】
また、第７実施形態（図１４、図１５）では、ボビン７０２ａに収納された二次巻線Ｎ７２ａと、ボビン７０２ｂに収納された一次巻線Ｎ７１ｂと、ボビン７０２ｃに収納された二次巻線Ｎ７２ｂと、ボビン７０２ｄに収納された一次巻線Ｎ７１ａとが順に積層されている。すなわち、二次巻線Ｎ７２ａ、一次巻線Ｎ７１ｂ、二次巻線Ｎ７２ｂ、一次巻線Ｎ７１ａの構成のように二次巻線と一次巻線とがＺ軸方向に交互に配置されている。
【００６８】
また、第７実施形態（図１４、図１５）では、前記したように、補助ボビン７０９を備えている。さらに補助ボビン７０９に端子保持部７１１を設けて、二次巻線Ｎ７２ａと二次巻線Ｎ７２ｂとを接続する。
二次巻線Ｎ７２ａ，Ｎ７２ｂは、端子保持部７１１において並列もしくは直列に接続される。また、ボビン７０２ｄには、端子保持部７１０を設けている。
【００６９】
サブコア支持部７０８は、図１４、図１５に示すように、サブコア支持部７０８ａ，７０８ｂ，７０８ｃ，７０８ｄが一体として構成されている。
サブコア支持部７０８ａは、図１５に示すように、サブコア７０４ａとサブコア７０４ｂと側面磁脚４２１ｂ１を挟み込むようにして、サブコア７０４ａとサブコア７０４ｂを支持する。
サブコア支持部７０８ｂは、図１５に示すように、サブコア７０４ｃとサブコア７０４ｄと側面磁脚４２１ｂ２を挟み込むようにして、サブコア７０４ｃとサブコア７０４ｄを支持する。
【００７０】
サブコア支持部７０８ｃは、図１５に示すように、サブコア７０５ａとサブコア７０５ｂと中央磁脚４２２ｂを挟み込むようにして、サブコア７０５ａとサブコア７０５ｂを支持する。
また、サブコア支持部７０８ｄは、図１４、図１５に示すように、サブコア支持部７０８ａとサブコア支持部７０８ｃとサブコア支持部７０８ｂとを連結して、サブコア支持部７０８ａ，７０８ｂ，７０８ｃ，７０８ｄをサブコア支持部７０８として一体化する。
サブコア支持部７０８は、以上の構成により、サブコア７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄとサブコア７０５ａ，７０５ｂをより強固に支持する。
【００７１】
以上のように、本発明の第７実施形態の変圧器７００においては、一次巻線Ｎ７１ａ，Ｎ７１ｂ及び二次巻線Ｎ７２ｂ，Ｎ７２ａを複数のボビン７０２ｄ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ａに分割し、一次巻線と二次巻線を交互に積み重ねた構成をとっている。そのため、一次巻線と二次巻線の距離を所定の長さに保つことができる。
この構造によって、変圧器の電力容量を大きくした場合においても、一次巻線と二次巻線をそれぞれ一括でボビンに実装した構造と比較して、一次巻線と二次巻線の結合を高めることが可能となる。すなわち、さらに電力変換効率のよい変圧器７００を構成できる。
また、ボビンの個数を変えることにより、異なる電力容量に対応できるため、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。
また、サブコア支持部７０８は、すべてのサブコア（７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄ，７０５ａ，７０５ｂ）を支持しているので、堅牢な変圧器７００を構成できる。
【００７２】
＜第７実施形態の効果＞
第７実施形態のボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄのそれぞれボビンとしての形状は、同一の形状である。この共通の形状とすることで製造コストの低減ができる。
また、複数のボビン７０２ｄ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ａに分割し、一次巻線と二次巻線を交互に積み重ねた構成とすることにより、一次巻線と二次巻線の結合を高めることが可能となって、電力変換効率のよい変圧器を構成できる。
また、ボビンの個数を変えることにより、異なる電力容量に対応できるため、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。
また、サブコア支持部７０８は、すべてのサブコア（７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄ，７０５ａ，７０５ｂ）を支持しているので、堅牢な変圧器７００を構成できる。
【００７３】
＜第４、第５、第６、第７実施形態の関係について＞
第４、第５、第６、第７実施形態においては、メインコア４０１ａ，４０１ｂを共通化して用いている。メインコア４０１ａ，４０１ｂを共通化しているので、変圧器のコストダウンに寄与する。
また、第５、第６、第７実施形態においては、サブコアを保持するための支持部を設けることで、サブコアの位置ずれを防止することが可能となるため、磁気特性のバラつきを低減することが期待できる。
また、第５、第６、第７実施形態においては、サブコア５０４ａ，５０４ｂと、サブコア６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄ、およびサブコア７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃ，７０４ｄの個々の形状を共通化して、サブコアの個数を変えることで、変圧器の電力容量を可変することが可能となる。また、変圧器のコストダウンに寄与する。
また、第６、第７実施形態においては、サブコア６０５ａ，６０５ｂとサブコア７０５ａ，７０５ｂの個々の形状を共通化して変圧器のコストダウンに寄与する。
【００７４】
以上のように、第４、第５、第６、第７実施形態では、メインコアまたはサブコアを共通化するように構成している。
そのため、広い電力容量に対応する場合においても、電力容量に応じてサブコアの高さを変更した場合と比較して、コアの種類を低減することが可能となり、さらなる変圧器の低コスト化を図ることができる。
【００７５】
≪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。
【００７６】
《コア形状》
図１および図２で示した第１実施形態の変圧器１００のコアは、ＰＱコアで例示しているが、Ｅ型コアやＵＵコアなどを用いて構成しても同様の効果が得られる。なお、Ｅ型コアやＵＵコアおよびＰＱコアは、コアの形状に由来する名称である。
【００７７】
《サブコアの段数》
第６実施形態（図１３）、および第７実施形態（図１５）においては、サブコアを２段にした構造を示したが、前記したように、さらに多段、すなわち４段以上の構成にしてもよい。
【００７８】
《スペーサーの材質》
図１および図２で示した第１実施形態におけるスペーサー１０６ａ，１０６ｂや、図４や図５で示した第２実施形態におけるスペーサーの２０７ａ，２０７ｂの材質としてシリコーンを例にあげているが、例えば絶縁紙や、ＰＢＴ（Polybutylene terephthalate）などの樹脂材料を用いてもよい。
【００７９】
《サブコア支持部７０８》
図１４、図１５に示した第７実施形態に係る変圧器７００におけるサブコア支持部７０８は、サブコア支持部７０８ａ，７０８ｂ，７０８ｃ，７０８ｄが一体として構成されている。このような構成のサブコア支持部７０８は、第７実施形態に限定されるものではない。例えば、第６実施形態に係る変圧器６００において、サブコア支持部６０８の代わりに、図１４、図１５に示した構成のサブコア支持部７０８を適用してもよい。
【００８０】
《メインコア、サブコアの材質》
第１実施形態において、中央磁脚と側面磁脚を有するメインコア１０１ａ，１０１ｂ、およびサブコア１０４ａ，１０４ｂ、サブコア１０５は、例えば高周波で損失の少ないフェライトなどの材質で構成されると説明したが、フェライト（フェライト材）には限定されない。高周波で損失の少ないコア材としては、例えば、非結晶構造のアモルファス金属を用いてもよい。
【００８１】
《一次巻線Ｎ１及び二次巻線Ｎ２》
なお、本実施例１に記載の図面では、一次巻線Ｎ１及び二次巻線Ｎ２は単線としているが、リッツ線を用いてもよい。リッツ線は、絶縁した細い銅線をより合わせて形成されているので、高周波によける表皮効果による実効抵抗の増加が少ないという効果がある。
【００８２】
《巻線の実装構成》
第１実施形態を記載した図１および図２の図面では、一次巻線Ｎ１を下側、二次巻線Ｎ２を上側に実装した構成としているが、二次巻線を下側、一次巻線を上側に実装した構成としてもよい。
また、第１実施形態では、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２を上下に分割して構成しているが、一次巻線と二次巻線を併せて実装した構成としてもよい。
【００８３】
《ボビンの共通化》
第７実施形態において、ボビン７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ，７０２ｄのそれぞれボビンとしての形状を同一の形状として、共通化することを述べたが、このボビンの共通化は第７実施形態に限定されない。
例えば、第１〜第３実施形態におけるボビン１０２を共通化することも有効である。また、第４〜第６実施形態におけるボビン（４０２ａ，４０２ｂ，５０２ａ，５０２ｂ，６０２ａ，６０２ｂ）を共通化することも有効である。
いずれの場合も、さらなる変圧器の低コスト化に効果がある。
【００８４】
《変圧器の周波数》
第１実施形態における変圧器は、高周波で用いられる高周波トランスであると説明したが、図１、図２で示した構造は、低周波、例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚで用いることも可能である。
【００８５】
《変圧器の電力変換装置への適用》
変圧器１００〜７００を図３で示したＳＳＴ１０（電力変換装置）に適用すると説明したが、図３で示した電力変換装置に限定されない。他の電力変換装置に用いる変圧器に変圧器１００〜７００を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０    ソリッドステートトランス（ＳＳＴ）、電力変換装置
１１    一次側電力変換回路
２２    二次側電力変換回路
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００    変圧器
１０１ａ，１０１ｂ，４０１ａ，４０１ｂ    メインコア
１０２    ボビン
１０４ａ，２０４ａ，５０４ａ，６０４ａ，６０４ｂ，７０４ａ，７０４ｂ    サブコア（第１のサブコア）
１０４ｂ，２０４ｂ，５０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄ，７０４ｃ，７０４ｄ    サブコア（第２のサブコア）
１０５，２０５，３０５ａ，３０５ｂ，５０５，６０５ａ，６０５ｂ，７０５ａ，７０５ｂ    サブコア（第３のサブコア）
１０６ａ，１０６ｂ，２０７ａ１，２０７ａ２，２０７ｂ１，２０７ｂ２，３０６，５０６ａ，５０６ｂ，６０６，７０６    スペーサー、
１１１    一次側コンバータ
１１２    一次側インバータ
１２１ａ１，１２１ｂ１，４２１ａ１，４２１ｂ１    側面磁脚（第１の側面磁脚）
１２１ａ２，１２１ｂ２，４２１ａ２，４２１ｂ２    側面磁脚（第２の側面磁脚）
１２２ａ，１２２ｂ，４２２ａ，４２２ｂ    中央磁脚
２２１    二次側コンバータ
２２２    二次側インバータ
４０２ｂ，５０２ｂ，６０２ｂ，７０２ｂ，７０２ｄ    ボビン（第１のボビン）
４０２ａ，５０２ａ，６０２ａ，７０２ａ，７０２ｃ    ボビン（第２のボビン）
５０８，６０８，７０８，７０８ａ，７０８ｂ，７０８ｃ，７０８ｄ    サブコア支持部
７０９    補助ボビン
７１１    端子保持部
７１０，７１３    端子
Ｇａｐ１    エアギャップ
Ｎ１，Ｎ４１，Ｎ５１，Ｎ６１，Ｎ７１ａ，Ｎ７１ｂ    一次巻線（第１の巻線）
Ｎ２，Ｎ４２，Ｎ５２，Ｎ６２，Ｎ７２ａ，Ｎ７２ｂ    二次巻線（第２の巻線）
【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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