(57)【要約】【課題】２次側に、更に多いコイルを巻回することができ、しかもその間の絶縁を確保することができる変圧器を提供する。【解決手段】１次側コイルと、２次側コイルとを含み、前記１次側コイル及び前記２次側コイルの少なくとも一つは、絶縁材質のボビンに一つ以上のコイルが巻回されてなり、前記ボビンは、コイルが巻回される巻回面を前記ボビンの長手方向に沿って２個以上に区画するよう一つ以上の隔板が形成されることと特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側コイルと、２次側コイルとを含み、
前記１次側コイル及び前記２次側コイルの少なくとも一つは、絶縁材質のボビンに一つ以上のコイルが巻回されてなり、
前記ボビンは、コイルが巻回される巻回面を前記ボビンの長手方向に沿って２個以上に区画するよう一つ以上の隔板が形成されたことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
前記隔板の少なくとも一部が、コイルが前記ボビンの長手方向に通過するよう前記巻回面付近に開口が形成され、
前記コイルは、前記開口が形成された隔板の開口に嵌挿され、前記巻回面から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記ボビンは、コイルが前記ボビンの長手方向に通過するよう前記巻回面付近に開口が形成された第１隔板と、開口が形成されていない第２隔板が交互に配置され、
前記コイルは、前記第１隔板の開口に嵌挿され、前記第１隔板を基準にして区画された第１巻回面及び第２巻回面から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したサブコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
前記第１隔板により区画された前記第２巻回面は、前記第２隔板により隣接した第１巻回面と区画され、
前記第２巻回面に巻かれたサブコイルの終端は、前記第２隔板により区画された隣接した第１巻回面に巻かれたサブコイルの終端と前記第２隔板の外郭縁を越えて、電気的に連結されることを特徴とする請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】
前記サブコイルは、前記第１隔板及び前記第２隔板の外郭縁より低く巻回されることを特徴とする請求項４に記載の変圧器。
【請求項６】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルが巻回されるコアを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項８】
前記１次側コイルは、磁束が流れるコアのないシリンダー状に巻回されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項９】
前記コアは、長方形のリング状を有し、
前記長方形コアの４辺のいずれか１辺に、前記１次側コイルが巻回されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１０】
直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータから伝達される１次側交流電圧を他のレベルの２次側電圧に変換する変圧器と、
前記変圧器の２次側に誘導された交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、を含み、
前記変圧器は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器であることを特徴とする高電圧電源装置。
【請求項１１】
前記変圧器は、複数個で設けられ、
前記複数の変圧器のコアは、長方形のリング状を有し、
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回され、
前記複数の変圧器のコアは、リング形成方向に沿って互いに平行に配置され、
隣接した変圧器の１次側コイルは、長方形のリング状を基準にして、互いに対向される辺に、それぞれ巻回されたことを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１２】
前記複数の変圧器のコアは、長方形のリング状を有し、
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回され、
前記複数の変圧器のコアは、リング形成方向に沿って互いに平行に配置され、
前記複数の変圧器のコアは、配置方向と傾斜して設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１３】
前記サブコイルは、前記第１隔板及び前記第２隔板の外郭縁より低く巻回されることを特徴とする請求項１０に記載の変圧器。
【請求項１４】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルが巻回されるコアを含むことを特徴とする請求項１０に記載の変圧器。
【請求項１５】
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回されることを特徴とする請求項１４に記載の変圧器。
【請求項１６】
前記１次側コイルは、磁束が流れるコアのないシリンダー状に巻回されたことを特徴とする請求項１０に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器に関し、詳しくは、高電圧変圧器とその変圧器を含む高電圧電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器とは、電磁気誘導現象を用いて交流の電圧や電流の値を変化させる装置をいう。
【０００３】
また、このような変圧器を用いて昇圧する構造の直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバーターの場合は、動作周波数と変圧器の１次側に印加される電圧によって変圧器が飽和されることがある。
【０００４】
変圧器の飽和とは、鉄を磁化する場合、磁化力が増加すれば、一般的に磁束密度も増加するようになるが、ある以上になれば、磁化力が増加しても磁束密度がほとんど増加しない現象を意味する。そして、このような変圧器の飽和現象は、高調波を作り出すため、周辺機器に誤作動を誘発し、寿命を短縮させるか、変圧器に振動を発生させるという問題があった。また、変圧器が飽和されれば、それ以上、変圧器としての役割を果たすことができなくなり、所望の変圧器２次側電圧が得られなくなる。
【０００５】
このような変圧器の飽和現象を防止するためには、変圧器の１次巻線数を増やし、磁化インダクタンスを大きくする方法がある。しかし、変圧器の１次巻線数を増やせば、同じ昇圧比を維持するために、増えた１次巻線数に合わせて２次巻線数も共に増やさなければならない。
【０００６】
結局、飽和現象を防止しながら安定した出力を送りだす高電圧変圧器の設計をするためには、同じ昇圧比を維持するための第１次及び２次巻線数の比と共に飽和防止のための最低の１次巻線数、そして、第１次及び２次巻線間の絶縁と増えた１次巻線比に合う２次巻線の層間絶縁が共に考慮されなければならない。
【０００７】
図１４は、このような方式で設計された従来の変圧器の構造を示す図である。
【０００８】
図１４の変圧器は、コア１１０、コア１１０に巻回された１次巻線（ボビン内側でコアに巻回されるので、図示省略）、テフロン（登録商標）などの絶縁性の材料からなるボビン１３０、及びボビン１３０に巻回された２次巻線１４０を含んでなる。そして、このような変圧器は、支持台１６０にボルト１７０などの締結手段で連結され、このような変圧器周囲にはバスバー１５０が備えられている。
【０００９】
図１５は、図１４の従来の変圧器の側面図を示す図である。
【００１０】
従来の変圧器において、ボビン１３０に２次巻線１４０を巻回する方法は、コアを伸ばし、巻回エリア（Winding  area）を大きくする方式が一般的に使われる。即ち、変圧器の飽和を防ぐために、１次巻線の巻線数を増加させると同時に、これに比例して、２次巻線１４０の巻線数も増加されることになるので、このような空間を提供するためにコアの大きさがより増大される。
【００１１】
しかし、このような方式は、変圧器の嵩高が大きくなり、変圧器作製時のコストが増加する問題があった。
【００１２】
一般に、変圧器において、より高い昇圧比が求められる場合に、１次巻線数対比さらに多い巻線数で２次巻線をボビンに巻回しなければならない。また、飽和を防ぐために、１次巻線数が増えた場合、２次巻線数も共に増えることになる。従って、一つの層で２次巻線を巻回できない場合には、２個以上の層で２次巻線をボビンに巻回しなければならない。
【００１３】
しかし、２次巻線間にも層間絶縁を考慮しなければならないため、一つの層に巻回しうる２次巻線の領域は、ボビンに巻回される２次巻線の層数が増加するほど継続して小さくなる。
【００１４】
図１６Ａは、変圧器のボビンに、層間絶縁を考慮して２次巻線を巻回する従来の方法を示す図であり、図１６Ｂは従来の変圧器のコイル巻回状態を示す回路図である。
【００１５】
従来の高電圧変圧器の２次巻線の巻回方法は、まず、矢印‘１’方向に２次巻線をボビン１３０の周縁を巻いて巻回する。このように、矢印‘１’方向に２次巻線を巻いていくと、ボビン１３０の終端に到着し、その次の層は、矢印‘２’方向に２次巻線を巻回していく。
【００１６】
しかし、その次の層で、矢印‘２’方向に巻線をボビンの終端まで巻回していくと、第１の巻線層の最初に巻回された巻線部分と接触するようになり、結局、第１の巻線層の最初に巻回された巻線部分と、矢印‘２’に沿って巻かれる巻線部分と間に大きな電圧差が存在するようになる。
【００１７】
したがって、２次巻線間の層間絶縁を確保するために、その次の巻線層では図から確認できるように、‘Ａ’部分を空け、矢印‘３’に沿って巻線を巻回している。
【００１８】
このような過程を、繰り返し、‘３’に沿って２次巻線をボビン１３０に巻回し、また、‘Ｂ’部分に達した時、また、層間絶縁を考慮して、‘Ｂ’部分を空け、矢印‘４’方向に次の層の２次巻線を巻回することになる。
【００１９】
しかし、このような方式で２次巻線をボビン１３０に２次巻線を巻回すると、ボビン１３０に巻かれる２次巻線の形状は、中心部が凸状に膨らむ形状の高電圧変圧器が作製されてしまい、これにより、変圧器の嵩高の増大と隣接する変圧器の２次巻線とも適切な絶縁距離を保持できなくなる問題があった。
【００２０】
また、２次巻線の層数が高くなるほど巻回しうる巻線の数が制約され、効率性に劣る問題があった。
【００２１】
特に、ＥＥ形状やＵＵ形状のコアに、第２次コイルを巻回する場合、両方に巻かれる２次側コイル間の距離が近くなり、絶縁破壊現象が生じる問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、前記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、２次側に、更に多いコイルを巻回することができ、しかもその間の絶縁を確保す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】
【００２３】
前記した目的を達成するために、本発明の一態様によれば、磁束が流れるコアと、前記コアに巻回される１次側コイルと、絶縁性材料で形成され、前記１次側コイルを覆うボビンと、前記ボビンに巻回される２次側コイルとを含み、前記ボビンは、２次側コイルが分離され、巻回される面を形成するよう一つ以上の隔板を備え、前記隔板を基準にして分離されたボビンの両面に、２次側コイルが巻回されることを特徴とする変圧器を提供する。
【００２４】
前記コアを覆うよう絶縁体が設けられ、前記絶縁体上に１次側コイルが巻回される。
【００２５】
前記コアは、コイルが巻回され得るように内部に空洞が形成されている長方形のコアであり、前記長方形のコアの４辺のいずれか１辺に１次側コイルが巻回されることを特徴とする。
【００２６】
前記一つ以上の隔板に開口が形成され、前記２次側コイルが隔板の開口を通過し、隔板を基準にして分離されたボビンの両面に巻回される。
【００２７】
前記ボビンの両面に巻回された２次側コイルの終端は、前記開口が形成された隔板に隣接した他の隔板を越えて、開口が形成されたさらに別の隔板を基準にしてボビンの両面に巻回されている他の２次側コイルの終端と電気的に接続される。
【００２８】
本発明は、また、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータから伝達される１次側交流電圧を他のレベルの２次側電圧に変換する変圧器と、前記変圧器の２次側に誘導された交流電圧を直流電圧に整流する整流部とを含み、磁束が流れるコアと、前記コアに巻回される１次側コイルと、絶縁性材料で形成され、前記１次側コイルを覆うボビンと、前記ボビンに巻回される２次側コイルとを含み、前記ボビンは、２次側コイルが分離され、巻回される面を形成するよう一つ以上の隔板を備え、前記隔板を基準にして分離されたボビンの両面に、２次側コイルが巻回されることを特徴とする高電圧電源装置を提供する。
【００２９】
前記コアを覆うよう絶縁体が設けられ、前記絶縁体上に１次側コイルが巻回される。
【００３０】
前記コアは、コイルが巻回され得るように内部に空洞が形成されている長方形のコアであり、前記長方形のコアの４辺のいずれか１辺に１次側コイルが巻回される。
【００３１】
前記一つ以上の隔板に開口が形成され、前記２次側コイルが隔板の開口を通過し、隔板を基準にして分離されたボビンの両面に巻回される。
【００３２】
前記ボビンの両面に巻回された２次側コイルの終端は、前記開口が形成された隔板に隣接した他の隔板を越えて開口が形成されたさらに別の隔板を基準にして、ボビンの両面に巻回されている他の２次側コイルの終端と電気的に接続される。
【００３３】
前記インバータに連結された複数個の変圧器を有し、前記複数個の変圧器は、それぞれの長方形コアで１次側コイル及び２次側コイルが巻回された１辺部分が互いに反対方向に位置され、１次側コイル及び１次側コイルが変圧器間に交差するよう配置される。
【００３４】
前記インバータに連結された複数個の変圧器を有し、前記複数個の変圧器は、それぞれの長方形コアで１次側コイル及び２次側コイルが巻回された１辺部分が同じ方向に位置しながら、長方形コアが平面を基準にして傾斜方向になるように配置される。
【００３５】
前記変圧器及び整流部ケースに充填された絶縁物質に含浸されている状態でケース内部に配置され、前記変圧器の１次側コイルがケースに取り付けられた第１コネクタを介してインバータからのコイルと結線される。
【００３６】
前記第１コネクタは、前記ケース内部及び外部のコイルに形成されたターミナルが接続されるようケースに形成された装着孔に貫通嵌挿される通電部材と、前記ケースと通電部材と間の絶縁のために介在される第１絶縁部材と、前記通電部材をケースの装着孔に固定するための固定部材と、前記通電部材とケースと間の封止するために介在される絶縁性封止部材と、前記通電部材に、ケース外部のターミナルを固定する第１締結部材と、前記通電部材に、ケース内部のターミナルを固定する第２締結部材と、を含む。
【００３７】
前記第１絶縁部材は、円筒状であり、ケースの装着孔の内周面と通電部材の外周面と間に介在される。
【００３８】
前記通電部材は、ケースの装着孔に貫通嵌挿され、ケースの内・外部にかけて位置される本体部と、前記本体部の一端にフランジ状に形成された係止部とで構成され、前記固定部材が通電部材で、ケースの装着孔を基準にして前記係止部とは反対側の本体部に結合され、前記係止部と固定部材が、ケース両面を加圧しながら通電部材を固定する。
【００３９】
前記固定部材は、ナット状であり、通電部材の外周面にネジ締結される。
【００４０】
前記絶縁性封止部材が、通電部材の係止部とケースと間に介在される。
【００４１】
前記固定部材とケースと間に第２絶縁部材が介在される。
【００４２】
前記通電部材が、ケースの装着孔を貫通する大直径部と、ケース外部のターミナルが結合される小直径部とで構成され、前記第１締結部材がナット状であり、前記小直径部に結合されたターミナルを前記大直径部との間で圧着するよう小直径部にネジ締結される。
【００４３】
前記第２締結部材は、通電部材に締結され得るボルト状であり、通電部材に締結された状態でケース内部のターミナルを通電部材に圧着固定する。
【００４４】
前記変圧器及び整流部が、ケースに充填された絶縁物質に含浸されている状態でケース内部に配置され、前記整流部に連結されたケース内部の高電圧出力ケーブルが、ケースに取り付けられた第２コネクタを介してケース外部のケーブルと接続される。
【００４５】
前記第２コネクタは、前記ケースに固定されるフランジ部と、ケースに形成された装着孔に貫通嵌挿される締結部とを有するコネクタ本体と、前記コネクタ本体を内部貫通するよう嵌挿された内部ケーブルの終端に結合される第１通電部と、前記装着孔に貫通嵌挿されたコネクタ本体の締結部に締結されるコネクタキャップと、前記コネクタキャップを内部貫通するよう嵌挿された外部ケーブルの終端に結合され、前記コネクタキャップがコネクタ本体の締結部に締結されるとき、第１通電部と接続される第２通電部を含む。
【００４６】
前記フランジ部とケースと間に、封止部材が圧着介在される。
【００４７】
本発明は、また、１次側コイルと、２次側コイルとを含み、前記１次側コイル及び前記２次側コイルの少なくとも一つは、絶縁材質のボビンに一つ以上のコイルが巻回されてなり、前記ボビンは、コイルが巻回される巻回面を前記ボビンの長手方向に沿って２個以上に区画するよう一つ以上の隔板が形成されたことを特徴とする変圧器を提供する。
【００４８】
前記隔板の少なくとも一部が、コイルが前記ボビンの長手方向に通過するよう前記巻回面付近に開口が形成され、前記コイルは、前記開口が形成された隔板の開口に嵌挿され、前記巻回面から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したサブコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含む。
【００４９】
前記ボビンは、コイルが前記ボビンの長手方向に通過するよう前記巻回面付近に開口が形成された第１隔板と、開口が形成されていない第２隔板が交互に配置され、前記コイルは、前記第１隔板の開口に嵌挿され、前記第１隔板を基準にして区画された第１巻回面及び第２巻回面から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したサブコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含む。
【００５０】
前記第１隔板により区画された前記第２巻回面は、前記第２隔板により隣接した第１巻回面と区画され、前記第２巻回面に巻かれたサブコイルの終端は、前記第２隔板により区画された隣接した第１巻回面に巻かれたサブコイルの終端と前記第２隔板の外郭縁を越えて、電気的に連結される。
【００５１】
前記サブコイルは、前記第１隔板及び前記第２隔板の外郭縁より低く巻回される。
【００５２】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルが巻回されるコアを含む。
【００５３】
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回される。
【００５４】
前記１次側コイルは、磁束が流れるコアのないシリンダー状に巻回される。
【００５５】
前記コアは、長方形のリング状を有し、前記長方形コアの４辺のいずれか１辺に、前記１次側コイルが巻回される。
【００５６】
本発明は、また、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータから伝達される１次側交流電圧を他のレベルの２次側電圧に変換する変圧器と、前記変圧器の２次側に誘導された交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、を含み、前記変圧器は、本発明に記載の変圧器であることを特徴とする高電圧電源装置を提供する。
【００５７】
前記変圧器は、複数個で設けられ、前記複数の変圧器のコアは、長方形のリング状を有し、前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回され、前記複数の変圧器のコアは、リング形成方向に沿って互いに平行に配置され、隣接した変圧器の１次側コイルは、長方形のリング状を基準にして、互いに対向される辺に、それぞれ巻回される。
【００５８】
前記複数の変圧器のコアは、長方形のリング状を有し、前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回され、前記複数の変圧器のコアは、リング形成方向に沿って互いに平行に配置され、前記複数の変圧器のコアは、配置方向と傾斜して設けられる。
【発明の効果】
【００５９】
以上のように、本発明に係る変圧器によれば以下の効果を奏する。
【００６０】
第１に、変圧器の２次巻線の層間絶縁を考慮する必要がなく、既存方式で巻回された変圧器に比べて、より多い数の２次巻線を巻回しうる効果がある。
【００６１】
第２に、隣接した２次巻線間の絶縁を確保することができるので、隣接した２次巻線間の絶縁を確保することが可能になる。
【００６２】
第３に、変圧器の１次巻線と２次巻線と間の表面放電に対する信頼性を確保することができる効果がある。
【００６３】
第４に、多数の変圧器を適用するシステムにおいて、２次巻線間の適当な絶縁距離を有しており、しかもコンパクトな配置が可能であるので、空間を節約できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る変圧器の側面図を示す図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に係る変圧器の斜視図である。
【図３Ａ】本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のコアに１次側コイルを巻回した様子を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示された変圧器の変形例であり、コアが設けられていない状態を示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のボビンに２次側コイルが巻回された様子を示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のボビンの断面図を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態で２次側コイルが巻回された様子を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態で２次側コイルが巻回された様子を、ボビンを省略して示した図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態に係る変圧器が回路に取り付けられた様子を上部から見たものを示す図である。
【図８】図７の変圧器の配置を詳細に示す図である。
【図９】本発明の好ましい実施形態に係る高電圧電源装置を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る高電圧電源装置に適用可能な低電圧大電流用コネクタを示した断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る高電圧電源装置に適用可能な高電圧低電流用コネクタを示した断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る高電圧電源装置において、変圧器の配置形態を説明するための平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る高電圧電源装置において、変圧器の配置形態を説明するための平面図である。
【図１４】従来の変圧器の構造を示す図である。
【図１５】図１４の従来の変圧器の側面図を示す図である。
【図１６Ａ】変圧器のボビンに層間絶縁を考慮して、２次巻線を巻回する従来の方法を示す図である。
【図１６Ｂ】従来の変圧器のコイル巻回状態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、添付した図を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００６６】
本発明は、様々な変更が可能であり、様々な種々の形態を有することができる。特定実施形態は、図に例示し、本文で詳細に説明する。しかし、これらは、本発明を特定の開示形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物〜代替物を含むのはもちろんである。
【００６７】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器の側面図を示す図であり、図２は、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器の斜視図である。
【００６８】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器は、コア１００、絶縁体２００、１次側コイル３００、ボビン４００及び２次側コイル５００を含んで構成される。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器Ｔｘのコア１００は、長方形の形状で作製されてもよく、内部は空洞が形成されてもよい。そして、このようなコア１００の材質は、鉄心又はフェライトが選択されるが、これらに限定されなく、磁束が円滑に流れる物質であれば、他の物質も制限なく使用できる。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器Ｔｘは、長方形のコア１００の４辺のいずれか１辺にのみ１次側コイル３００が巻回され得る。１次側コイル３００が巻回される辺は、他の辺より長い長さを有する辺が選択される。そして、１次側コイル３００がコア１００に巻回される前に、コア１００と１次側コイル３００との間に絶縁を維持するために、絶縁体２００が、まず、コア１００の外面を覆うよう形成される。
【００７１】
さらに、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器Ｔｘは、１次側コイル３００が巻かれる実施形態を挙げて説明したが、空心コア構造、即ち、１次側コイル３００はコアのないシリンダー状に巻回され得る。
【００７２】
また、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器Ｔｘの１次側コイル３００がコア１００に巻回された後には、ボビン４００がその１次側コイル３００を覆うよう形成される。本発明の好ましい実施形態に係るボビン４００は、１次側コイル３００と２次側コイル５００の絶縁のために、テフロンなどのような絶縁特性に優れた材質が選択される。
【００７３】
また、本発明の好ましい実施形態に係るボビン４００は、内部に一つ以上の隔板４１０を備えてもよい。隔板４１０は、ボビン４００の内面に垂直に立設される。そして、このような隔板４１０を基準にして分離されたボビン４００の各面には、２次側コイル５００が巻回される。
【００７４】
また、隔板４１０を基準にして分離されたボビン４００の各面に、２次側コイル５００を単層で巻回してもよいが、２次側コイル５００の巻線数をさらに増加させるために、前記ボビン４００の各面に２次側コイル５００を多層で巻回することもできる。
【００７５】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器Ｔｘは、このような方式で作製されることによって、２次側コイル５００の層間絶縁を考慮する必要がなく、特に、多層巻回時には、従来の変圧器より多い数の２次側コイル５００をボビン４００に巻回することができる。即ち、従来の変圧器でのように、多層の２次側コイル巻回時に、図１６に示された空いた空間部分‘Ａ’、‘Ｂ’、‘Ｃ’を設定する必要がないので、さらに多い巻線数でコイルを巻回することができる。また、これに加えて、２次側コイル５００間の絶縁に対する信頼性も確保することができ、１次側コイル３００と２次側コイル５００と間の表面放電に対する信頼性も確保することができる。
【００７６】
前述した隔板４１０を備えたボビン４００は、２次側コイル５００が巻かれる例を挙げて説明したが、１次側コイル３００が巻かれるボビンも隔板を備えてもよく、１次側コイル３００が巻かれるボビン及び２次側コイル５００が巻かれるボビンの両方に隔板を備えていてもよい。
【００７７】
具体的に、前記１次側コイル３００及び２次側コイル５００の少なくとも一つは、絶縁材質のボビン４００にコイル３０１、５０１が巻回されてなる。
【００７８】
また、１次側コイル３００及び２次側コイル５００の少なくとも一つが巻回されるボビン４００は後記する構造を有してもよい。
【００７９】
一方、隔板４１０を備えるボビンは、図１及び図２に示されるように、その長手方向にコイルが巻回される巻回面が２つ以上に区画するよう一つ以上の隔板、例えば、第１隔板４１１及び第２隔板４１２が設けられる。
【００８０】
以下では、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器の作製過程を詳述する。
【００８１】
図３は、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のコア１００に１次側コイル３００を巻回した様子を示す図である。
【００８２】
一般的に使われる変圧器は、長方形のコアを使用する場合、コアの１辺には１次側コイルを巻回し、その反対側に２次側コイルを巻回する。
【００８３】
しかし、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器は、コア１００の１辺に巻回された１次側コイル３００の真上に２次側コイル５００を巻回することができる。そのために、まず、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器では、コア１００の１辺に絶縁体２００を覆い、その上に、１次側コイル３００を巻回する。そして、その上に、ボビン４００が１次側コイル３００を覆うよう位置された後、ボビン４００の巻回面４３０に２次側コイル５００を巻回される。
【００８４】
図４は、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のボビン４００に２次側コイル５００が巻回された様子を示す図である。
【００８５】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のボビン４００において、２次側コイル５００が巻回される各面は、隔板４１０で分離されてもよい。そして、２次側コイル５００は、隔板４１０と隔板４１０と間、即ち、隣接した隔板４１０間のボビン４００の巻回面４３０に巻回される。そのために、隔板４１０には、図５に示されるように、開口４２０が形成される。
【００８６】
具体的に、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器において、２次側コイル５００がボビン４００に巻回される方法は以下の通りである。
【００８７】
まず、一つの２次側コイル５００が隔板４１０の開口４２０を通して嵌挿できる。開口４２０を通して貫通嵌挿された２次側コイル５００は、開口４２０が形成されている隔板４１０を基準にして両側のボビン４００内面に巻回される。そして、このようにボビンの各隔板４１０の各開口４２０に２次側コイル５００が嵌挿され、当該隔板４１０の両側のボビン内面に巻回される。
【００８８】
そのために、前記複数の隔板４１０の少なくとも一部は、コイル５０１がボビンの長手方向に通過するよう巻回面４３０付近に開口４２０が形成される。
【００８９】
具体的に、前記ボビン４００は、コイル５０１がボビン４００の長手方向に通過するよう巻回面４３０付近に開口４２０が形成された第１隔板４１１と開口が形成されていない第２隔板４１２が交互に配置される。
【００９０】
当該図面を基準にして、最右側にある巻回された一対の２次側コイル５００が巻回された方式を、例えて説明する。隔板４１０の開口４２０を通して２次側コイル５００を嵌挿した後、開口４２０が形成されたその隔板４１０を基準にして両側のボビン４００の巻回面４３０に前記２次側コイル５００を巻回する。２次側コイル５００の巻回が終了すれば、当該２次側コイル５００の終端は、次の隔板４１０上に位置される。そして、隔板４１０上に位置された２次側コイル５００の終端を同じ方式で巻回した隣接した他の２次側コイル５００の終端と電気的に接続する。このとき、２つの２次側コイルは、開口が形成されていない隔板４１０上を越えて接続する。このような電気的接続は、ハンダ付け又はコネクタを介して行われる。これについては、以下で、図面を参照して、詳細に説明する。
【００９１】
具体的に、前記コイル５０１は、図４及び図５に示されたように、第１隔板４１１の開口４２０に嵌挿され、第１隔板４１１を基準にして区画された第１巻回面４３１及び第２巻回面４３２から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含む。
【００９２】
ここで、サブコイルは、第１隔板４１１が複数個で設けられ、各第１隔板４１１に対応され巻回された後、隣接したサブコイルと電気的に連結されるよう第１隔板４１１の数に対応して複数個で設けられる。
【００９３】
図５は、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のボビン４００の断面図を示す図である。
【００９４】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器のボビン４００は、その内部に２次側コイル５００を区分して巻回できるようにするための一つ以上の隔板４１０を備えてもよい。そして、このような隔板４１０は、電圧を考慮し、高さが長くなってもよく、ボビン４００の両端は、変圧器１次側と変圧器２次側と間の絶縁のために他の隔板に比べて、更に高く形成、即ち、外郭隔板４１３、４１４で形成される。
【００９５】
ボビン４００の隔板４１０は、一つ以上の開口４２０を備えてもよい。このような開口４２０は、一つ置きの隔板４１０に交互に形成されてもよい。そして、２次側コイル５００は、隔板４１０のこのような開口４２０を通してボビン４００に巻回される。つまり、隔板４１０は、開口４２０が形成された第１隔板４２１及び第２隔板４２２がボビン４００の長手方向に交互に配置されてなっていてもよい。
【００９６】
このように、隔板４１０が形成されたボビン４００に、２次側コイル５００を巻回面４３０に巻回することで、２次側コイル５００間の電圧差を低減することができる。即ち、従来の高圧変圧器において、２次側コイルを巻回するときには、絶縁を考慮し、その次の層の２次側コイルは、下層の２次側コイルとは、ある程度距離を置いてコイルを巻回しなければならなかった。
【００９７】
しかし、図６Ａに示されるように、本発明の好ましい実施形態に係る２次側コイルが、複数の層を置いて構成されるものではなく、隔板４１０を基準にして、一対ずつ巻回される方法を取っているので、両側の他の隔板４１０に巻回された２次側コイル５００間の電圧差だけ考慮すれば足りるので、絶縁のために捨てる空間が発生しなくなる。また、隣接した２次側コイル５００とも電位差が大きく発生しなくなる。もちろん、隔板４１０間の空間に２次側コイル５００を多層で巻回することも可能であり、このとき、隔板４１０間の間隔が大きくないので、隔板４１０間のボビン４００内側空間に多層で２次側コイル５００を巻回してもコイル間の電位差はほとんど生じない。
【００９８】
図６Ｂは、２次側コイル５００が巻回された様子を、ボビンを省略して示した図である。
【００９９】
図６Ｂにおいて、２次側コイル５００を連結する部分は、ボビン４００の隔板４１０に形成された開口４２０を通過する部分である。そして、連結された部位を中心に２次側コイル５００の両終端は、他の２次側コイルと連結されるため、ボビン４００の隔板４１０上を超えていってもよい。
【０１００】
例えば、図６Ｂの２次側コイルが、複数個が連続的に図示されるものとすると、隔板４１０を中心に両側の２次側コイル５００は、開口４２０を通して物理的に連結された一つの２次側コイル５００であってもよいが、隣接した隔板４１０の開口４２０を、それぞれ通過した他の２次側コイル５００間の連結はハンダ付け又はコネクタなどの方式で電気的に接続される。
【０１０１】
つまり、前記第１隔板４１１により区画された第２巻回面４３２は、図４及び図５に示されるように、第２隔板４１２により隣接した第１巻回面４３１と区画され、第２巻回面４３２に巻かれたサブコイルの終端は、第２隔板４１２により区画された隣接した第１巻回面４３１に巻かれたサブコイルの終端と第２隔板４１２の外郭縁より低く巻回されるのが好ましい。
【０１０２】
このとき、上記サブコイルは、第１隔板４１１及び第２隔板４１２の外郭縁より低く巻回されるのが好ましい。
【０１０３】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器は、このような巻回方式を有することによって、従来の変圧器より多い量の２次側コイルを巻回することができ、しかも巻回される２次側コイル５００間の絶縁をより維持することができる。
【０１０４】
図７は、本発明の好ましい実施形態に係る変圧器が回路に取り付けられた様子を上部から見たものを示した図である。
【０１０５】
図面上の回路図は、総３個の変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３を利用している。そして、このような変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３は、１次側コイル３００及び２次側コイル５００が互いに交差するよう配置されている。即ち、１次側コイル３００と２次側コイル５００が共に巻回されている長方形のコア１００の１辺の部分が隣接した変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３間に互いに重ならないように交互に設けられている。このように、変圧器を配置する場合、長方形コア１００で、コイルが巻回された部分が変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３間に互いに反対の側に位置するので、変圧器間コイルの絶縁距離を十分に確保することが可能である。従って、複数個の変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３を有する装置の全体嵩高と大きさを小さくすることができ、装置をコンパクトに構成することが可能になる。
【０１０６】
図７の回路は、図面のような変圧器の配置を通じて２次側コイル５００間の絶縁距離を十分に確保し、しかもコンパックな配置が可能であることを示している。
【０１０７】
図８は、図７の変圧器の配置を詳細に示す図である。
【０１０８】
本発明の好ましい実施形態に係る変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３は、長方形のコア１００の１辺にのみ１次側コイル３００及び２次側コイル５００を巻回することができる。
【０１０９】
したがって、上部から見たとき、本発明の好ましい実施形態に係るコイルが巻回された部分のみ突出するように形成されてもよい。
【０１１０】
このように、コイルが巻回された部分を交互に交差しながら、図面のように変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３を配置すれば、２次側コイル５００間の距離が短くなり、その間に絶縁破壊現象が生じることを防止することができる。即ち、他方の変圧器の２次側コイル５００との絶縁距離を、さらに広く有するよう配置できるので、変圧器の設計や配置において自由になる。
【０１１１】
また、図示された好ましい実施形態の場合、長方形のコア１００を適用しているが、ＩＩ形、Ｅ形のコアを適用する場合にも、そのコアの１辺に絶縁体を介在した状態で１次側コイルを巻回し、隔板を有するボビンを用いて２次側コイルを巻回する方法で変圧器を構成することも可能である。
【０１１２】
また、コアの２つ以上の辺に、それぞれ絶縁体、１次側コイル、隔板を有するボビン、２次側コイルを設け、一つのコアに複数個の変圧器を構成することも可能である。
【０１１３】
一方、本発明は前述した変圧器を利用して構成した高電圧電源装置を含む。
【０１１４】
図９は、本発明の好ましい実施形態に係る高電圧電源装置を示す回路図である。図９に示されるように、本発明の実施形態に係る高電圧電源装置は、直流を他のレベルの直流に変換して出力する共振型コンバーターの回路構成を有する。
【０１１５】
即ち、本発明の実施形態に係る高電圧電源装置は、入力電源から供給される直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換するインバータ１０、前記インバータ１０から伝達される１次側交流電圧を他のレベルの２次側電圧に変換する変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３、前記変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の２次側に誘導された交流電圧を直流電圧に整流する整流部２２、及び前記整流直流電圧をフィルタリングし、出力端に印加するフィルタ部２３を含んで構成される。
【０１１６】
ここで、インバータ１０は、直流電圧を交流電圧に変換するためのスイッチ部１１、及び共振現象を利用してスイッチ部１１から伝達される交流電圧の周波数特性を変換する共振回路部１２を含む。
【０１１７】
前記スイッチ部１１は、複数個のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に並列連結された逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ６及びスナバキャパシタＣ１〜Ｃ６、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチング動作のためのゲート駆動回路（Gate  Drive  Circuit）を含んで構成されてもよい。
【０１１８】
前記スイッチ部１１において、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６としては、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ等の電力用半導体スイッチが用いられてもよく、オン／オフ制御が可能な電力用半導体スイッチ素子であれば、いかなるものであってもよい。
【０１１９】
また、前記スイッチ部１１は、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６が、ハーフブリッジ（Half  Bridge）構造で連結されるか、又はプールブリッジ（Full  Bridge）構造で連結された構成であってもよく、さらに、単相又は多相出力が可能な単数又は複数個のスイッチングレッグ（Switching  Leg）を含む構成であってもよい。
【０１２０】
図９には、一対のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６がハーフブリッジ構造で連結された回路構成を一つの単相スイッチングレッグとし、総３個のスイッチングレッグを有する３相ハーフブリッジ共振型インバータ１０が例示されている。
【０１２１】
前記共振回路部１２は、共振インダクタＬｒ１〜Ｌｒ３と共振キャパシタＣｒ１〜Ｃｒ３を含んで構成されてもよく、各相のスイッチングレッグを構成する２スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の接続ノードに共振インダクタ（Ｌｒ１〜Ｌｒ３と共振キャパシタＣｒ１〜Ｃｒ３）、及び変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の１次側コイルが直列で連結される。
【０１２２】
次に、本発明の実施形態に係る高電圧電源装置は、各相のインバータ出力、即ち、各スイッチングレッグから伝達される各相の交流電圧を、他のレベルの交流電圧に変換する複数個の変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３を含んでもよい。
【０１２３】
もちろん、インバータが単相の出力が行われる構成の場合、即ち、スイッチ部１１がハーフブリッジ構造であろうとも、又はプールブリッジ構造であろうとも一つのスイッチングレッグを有する単相出力のインバータの場合、一つの変圧器が用いられ得る。
【０１２４】
本発明の実施形態に係る高電圧電源装置において、変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３としては、図１〜図６を参照して説明した変圧器が使用される。本発明の実施形態に係る高電圧電源装置が出力端に連結された負荷側に高電圧を印加するための電源装置であるので、前記各変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３は、各相のインバータ出力を１次側と２次側の巻線比に応じて昇圧する昇圧変圧器であってもよい。
【０１２５】
また、整流部２２は、各変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の２次側に誘導された交流電圧を直流電圧に整流する複数の整流ダイオードＤｈｖ１−ｔｏｔ、Ｄｈｖ２−ｔｏｔ、Ｄｈｖ３−ｔｏｔ）を含んで構成されてもよく、フィルタ部２３は整流部２２の出力をフィルタリングし、安定した電圧が負荷側に供給できるようにするためのものであり、前記整流部２２に並列連結されたキャパシタＣｆ１〜Ｃｆ６を含んで構成され得る。
【０１２６】
図９において、符号２４は、整流部２２の出力端に連結され、出力電圧を検出するための電圧検出部を示し、符号２５は、整流部２２の出力端に設けられ、出力電流を検出する電流検出部を示す。
【０１２７】
一方、インバータ１０の交流電圧を昇圧するための変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３、交流電圧を整流するための整流部２２、整流部２２の出力をフィルタリングするためのフィルタ部２３、出力端の電圧及び電流を検出するための電圧検出部２４と電流検出部２５を含む高電圧部２０の構成要素は、別途作製されたケース２１内に設け、特に、高電圧部２０の構成要素をケース２１内に充填された絶縁油などの絶縁物質に含浸して絶縁を維持する。
【０１２８】
このとき、変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の１次側が、ケース２１外部のインバータ１０に結線されなければならなく、また、整流部２２に連結され、負荷側に高電圧を印加するための出力端も高電圧ケーブルなどを介して外部と結線が可能でなければならない。
【０１２９】
さらに、ケース２１内の電圧検出部２４と電流検出部２５も信号出力のために、外部との結線が可能でなければならない。
【０１３０】
しかし、変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３、整流部２２、電圧検出部２４及び電流検出部２５が収納されているケース２１内には、絶縁油などの絶縁物質が充填されているので、各構成要素の外部結線のためのコネクタ３０、４０は、ケース２１との絶縁及び絶縁物質の漏れ防止などを考慮して設計しなければならない。
【０１３１】
そのために、高電圧部２０に適用される新しい外部結線用コネクタが開示される。図１０は、本発明の実施形態に係る高電圧電源装置に適用可能な低電圧大電流用コネクタ３０を示した断面図であり、図１１は、高電圧低電流用コネクタ４０を示した断面図である。
【０１３２】
図１０に示された低電圧大電流用コネクタ３０は、変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の１次側コイル、電圧検出部２４、電流検出部２５の外部結線用として使用されるものであり、ケース２１に、外部結線用コネクタを取り付けるための装着孔２１ａを形成し、前記装着孔２１ａにコネクタ３０を取り付ける。
【０１３３】
以下、図１０に示された低電圧大電流用コネクタ３０を第１コネクタと称する。
【０１３４】
前記第１コネクタ３０は、ケース２１内部及び外部のコイルに形成されたターミナルが接続できるようにケース２１に形成された装着孔２１ａに貫通嵌挿され、装着孔２１ａでの固定のために、一側に係止部３１ｃが形成された通電部材３１、ケース２１と通電部材３１と間の絶縁のために介在される第１絶縁部材３２、前記通電部材３１をケース２１の装着孔２１ａに固定するための固定部材３４、前記通電部材３１とケース２１と間の封止するために介在される絶縁性封止部材３５、前記通電部材３１にケース２１外部のターミナルＴ２を固定する第１締結部材３６、及び前記通電部材３１にケース２１内部のターミナルＴ１を固定する第２締結部材３７を含んで構成され得る。
【０１３５】
前記通電部材３１は、銅Ｃｕなどの導体材質で作製され、ケース２１の装着孔２１ａに嵌挿可能な大きさと長さを有している。
【０１３６】
好ましい実施形態において、通電部材３１は、円状の断面を有しながら装着孔２１ａに貫通嵌挿され、ケース２１の内部から外部にかけて位置されるように、図１０に示されたように所定の長さを有するように長く形成された本体部３１a、３１ｂと、取り付けられた状態でケース２１内側に位置される本体部の一端にフランジ状で形成された係止部３１ｃとを含んで構成され得る。
【０１３７】
ここで、本体部は、ケース２１の装着孔２１ａを貫通する大直径部３１ａと、ケース２１外部から結線用ターミナルが結合される小直径部３１ｂとで構成される。
【０１３８】
前記第１絶縁部材３２の材質としては、ガラス繊維（Glass  Fiber）などが好ましく、ケース２１の装着孔２１ａ内周面と、これに嵌挿された通電部材３１の外周面と間に介在できるようにガラス繊維を材質とし、円筒状に第１絶縁部材３２を製造できる。
【０１３９】
前記通電部材３１の本体部（大直径部３１ａ）外周面に、第１絶縁部材３２が挟まれた状態で、ケース２１の装着孔２１ａ内側に嵌挿されるので、通電部材３１とケース２１と間に介在される第１絶縁部材３２により絶縁状態が維持される。
【０１４０】
前記固定部材３４は、通電部材３１の本体部３１a、３１ｂが、ケース２１の装着孔２１ａから離脱しないように固定するためのものであり、通電部材３１において、ケース２１の装着孔２１ａを基準にして係止部３１ｃとは反対側の本体部（大直径部３１ａ）に締結される。
【０１４１】
即ち、ケース２１外側で通電部材３１の本体部３１ａに締結され、通電部材３１を固定することになる。
【０１４２】
このとき、固定部材３４は、通電部材３１の本体部、詳しくは、通電部材３１からケース２１外側に位置される本体部の大直径部３１ａの外周面にネジ締結されるナット状で備えられる。
【０１４３】
前記ナット状の固定部材３４が通電部材３１の大直径部３１ａの外周面にネジ締結されれば、通電部材３１の係止部３１ｃが封止部材３５を介在した状態で、ケース２１の内側面を加圧し、係止されていると同時に、ナット状の固定部材３４が第２絶縁部材３３を介在した状態で、ケース２１外側面を加圧するようになるので、通電部材３１がケース２１の装着孔２１ａに強固に固定される。
【０１４４】
このとき、封止部材３５は、絶縁材質で作製されたＯ−リング状の部材であり、第１絶縁部材３２の外側（外周側）に通電部材３１の係止部３１ｃとケース２１の内側面と間に介在され、このような状態で、通電部材３１の本体部３１ａ、第１絶縁部材３２、ケース２１間の隙間に絶縁物質が漏洩されるのを防止する。
【０１４５】
また、好ましい実施形態において、ナット状の固定部材３４とケース２１の外側面との間には、第２絶縁部材３３が介在され、前記第２絶縁部材３３は、第１絶縁部材３２と同様に、ガラス繊維などの絶縁材質を用いて、リング状に作製され得る。
【０１４６】
このような第２絶縁部材３３を挟み、ナット状の固定部材３４が通電部材３１の本体部３１ａにネジ締結されるので、ネジ締結後、通電部材３１及び固定部材３４とケース２１の外側面と間に第２絶縁部材３３が介在した状態となり、固定部材３４がネジ締結されても通電部材３１及び固定部材３４がケース２１外側面と絶縁状態を維持できるようになる。
【０１４７】
前記第１締結部材３６は、ケース２１外部のターミナルＴ２、即ち、インバータ１０の各スイッチングレッグから変圧器１次側に連結されるコイルの終端に固定されたターミナルを通電部材３１に接続するための手段であり、これは通電部材３１の小直径部３１ｂの外周面にネジ締結され得るようにナット状で製造され得る。
【０１４８】
このとき、前記ターミナルＴ２は、リング形状部を有し、リング形状部を通電部材３１の小直径部３１ｂの外周の側にはめ込んだ後、ナット状の第１締結部材３６を通電部材３１の本体部、即ち、小直径部３１ｂの外周面にネジ締結するようになる。
【０１４９】
これにより、ケース２１外部のターミナルＴ２が通電部材３１の大直径部３１ａの終面と第１締結部材３６と間に圧着介在された状態で通電部材３１と電気的に接続された状態を維持するようになる。
【０１５０】
また、第２締結部材３７は、ケース２１内部のターミナルＴ１、即ち、ケース２１内側に位置される変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３１次側コイルの終端、そして、電圧検出部２４と電流検出部２５の各出力導線の終端に固定されたターミナルを通電部材３１に接続するための手段であり、これはケース２１内側から通電部材３１内部に嵌挿締結されるボルト状の部材であってもよい。
【０１５１】
前記ケース２１内部のターミナルＴ１もまたリング形状部を有し、リング形状部をボルト状の第２締結部材３７の外周側にはめ込んだ後、第２締結部材３７を通電部材３１の長手方向に長く形成されたネジ孔に嵌挿し、締結する。
【０１５２】
これにより、ケース２１内部のターミナルＴ１が通電部材３１と第２締結部材３７のヘッド部と間に圧着介在された状態で通電部材３１と電気的に接続された状態を維持するようになる。
【０１５３】
このように、第１コネクタ３０は、通電部材３１、第１絶縁部材３２、固定部材３４、封止部材３５、第１締結部材３６、及び第２締結部材３７を含んで構成されるものであり、インダクタ１０と変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３を連結する１次側コイルの結線のために使用される。前記した構成の第１コネクタを、もう少し小さいサイズに作製し、電圧検出部２４と電流検出部２５を外部結線するのに使用してもよい。
【０１５４】
図９の実施形態と同様に、３相の共振インバータ１０を適用した場合に、３個のスイッチングレッグと３個の変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の１次側コイルを結線するのに、総４個の第１コネクタ３０が使用される。ここで、単相又は多相の共振インバータのスイッチングレッグ及びケース２１の変圧器の個数に応じて、使用されるコネクタ３０の個数は異なってくる。
【０１５５】
図９を参照すれば、インバータ１０の各スイッチングレッグで変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３１次側に連結されるケース２１外部の２つのコイル中の一方が第１コネクタ３０を介して変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３１次側コイルの一端と接続されることが分かる。このとき、各変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の１次側コイルの他端が共通（common）結線された状態で、前記外部の２コイル中の他方と第１コネクタ３０を介して接続される。
【０１５６】
これにより、３個のスイッチングレッグ及び変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３を適用した場合において、インバータ１０と変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３と間の結線のために４個の第１コネクタ３０が使用され、電圧検出部２４と電流検出部２５の外部結線部位にも、それぞれ１個ずつの第１コネクタ３０が使用される。
【０１５７】
次に、図１１に示された高電圧低電流用コネクタ４０は、高電圧電源装置の出力端外部結線用に使用されるものであり、高電圧電源装置において、整流部２２に連結された出力端のケーブル４３をケース２１外部の高電圧ケーブル４５と接続するのに使用される。
【０１５８】
以下、図１１に示された高電圧低電流用コネクタ４０を第２コネクタと称するとする。このような第２コネクタ４０もケース２１に形成された装着孔２１ｂに取り付けられる。
【０１５９】
図１１に示されるように、前記第２コネクタ４０は、フランジ部４２ｂを介して、ケース２１内側面に取り付けられ、ケース２１の装着孔２１ｂに貫通嵌挿される締結部４２ａを有するコネクタ本体４１、前記コネクタ本体４１のフランジ部４２ｂ及び締結部４１ａを内部貫通するように嵌挿された内部ケーブル４３の終端に結合され、形成される第１通電部４４、ケース２１外側で前記コネクタ本体４１の締結部４２ａに締結されるコネクタキャップ４２、及び前記コネクタキャップ４２を内部貫通するように嵌挿された外部ケーブル４５の終端に結合され、形成される第２通電部４６を含む。
【０１６０】
このような構成において、コネクタ本体４１は、ケース２１内側面にスクリュー４９などの締結手段で固定されるフランジ部４２ｂ、及びケース２１の装着孔２１ｂに貫通嵌挿される締結部４２ａで構成されており、テフロンのような絶縁材質を用い、前記フランジ部４２ｂと締結部４２ａを一体成形することによって終端面形状が略Ｔ字状を有するコネクタ本体４１が作製される。
【０１６１】
前記コネクタ本体４１で、スクリュー等で締結されるフランジ部４２ｂとケース２１の内側面と間には絶縁油などの絶縁物質が漏洩しないように封止される。そのため、フランジ部４２ｂとケース２１と内側面と間にはゴム等で製造されたＯ−リング状の封止部材４８を圧着介在することが好ましい。
【０１６２】
前記コネクタキャップ４２は、内周面にネジ山が形成されたキャップ状の部材であり、装着孔２１ｂを通してケース２１外側に嵌挿されたコネクタ本体４１の締結部４２ａの外周面にネジ締結できるように形成される。
【０１６３】
また、前記コネクタキャップ４２もテフロンのような絶縁材質を用いて製造される。
【０１６４】
前記第１通電部４４と第２通電部４６は、内部ケーブル４３と外部ケーブル４５を通電させるために接触される部分であり、第１通電部４４は、整流部２２から連結された内部ケーブル４３の終端に、第２通電部４６は高電圧電源装置の出力を外部に伝達する外部ケーブル４５の終端に設けられる。
【０１６５】
前記第１通電部４４と第２通電部４６は、銅Ｃｕのような導体材質を用いて板形状に作製できる。このとき、第１通電部４４は、コネクタ本体４１の締結部４２ａの終端溝に嵌挿され、第２通電部４６はコネクタキャップ４２の内側面溝に嵌挿され、形成される。
【０１６６】
このとき、コネクタキャップ４２がコネクタ本体４１の締結部４２ａにネジ締結されれば、第１通電部４４と第２通電部４６が圧接された状態で電気接続され、これにより、内部ケーブル４３と外部ケーブル４５が電気的に結線される。
【０１６７】
前記内部ケーブル４３と外部ケーブル４５は、被覆された高電圧絶縁ケーブルであり、前記第１通電部４４と第２通電部４６に各ケーブルの心線４３ａ、４５ａが接続され、２つ通電部の接触により両側ケーブルの電気接続が可能になる。
【０１６８】
一方、以下説明では、絶縁及び電力密度を考慮した効率的な高電圧部構成要素の配置構造について説明する。
【０１６９】
図７を参照すれば、高電圧部２０の構成要素がケース２１内で絶縁物質に含浸された状態で配置された状態であることが分かり、ケース２１に設けられた外部結線用第１コネクタ３０と第２コネクタ４０が共に示されている。
【０１７０】
高電圧部２０で、ケース２１内の各変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の２次側と整流部２２が直列結線されており、各変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の１次側コイル３００は、第１コネクタ３０を介して、整流部２２は第２コネクタ４０を介して外部結線される。
【０１７１】
図７に示された実施形態において、総３個の変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３がケース２１内部に配置されている。このような変圧器の個数は、インバータの構成によって変わる。
【０１７２】
また、前記図７及び図８を参照して説明した通りに、変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３が１次側コイル３００及び２次側コイル５００が互いに交差するよう配置されている。
【０１７３】
即ち、１次側コイル３００と２次側コイル５００が一緒に巻回されている部分が隣接した変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３間に互いに重ならないように交互に設けられるものである。
【０１７４】
このように、変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３を配置する場合、長方向コア１００で、コイル３００、５００が巻回された部分が変圧器間に互いに反対の側に位置するので、変圧器間コイルの絶縁距離ｄを十分に確保することが可能になる。
【０１７５】
したがって、複数個の変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３を有する装置の全体嵩高と大きさを縮めることができ、電源装置の高電圧部２０をさらにコンパクトに構成することが可能になる。
【０１７６】
前記変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３は、長方形のコア１００の１辺のみ１次側コイル３００及び２次側コイル５００が巻回され、コイルが巻回された部分のみが突出された構造をしており、コイルが巻回された部分を交互に交差させ、変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１〜Ｔｘ３を配置すれば、隣接した変圧器の２次側コイル５００間に絶縁距離ｄを十分に確保することができ、その間に絶縁破壊現象が生じることを防止することができる。
【０１７７】
図１２及び図１３は、変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３のコアを平面から見た時、傾斜方向になるように配置した実施形態を示す図であり、示されるように、コア１００の１辺に１次側コイル３００と２次側コイル５００を巻回し、１次側コイル３００と２次側コイル５００が巻回されたコア１００を傾斜方向に配置する場合にも隣接した変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３のコイル間の絶縁距離ｄを十分に確保することができる。
【０１７８】
このとき、各変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３のコア１００を基準にしてコイル３００、５００が巻回された辺部分が同じ方向に位置するように配置し、このように、長方形のコア１００の１辺に１次側コイル３００と２次側コイル５００を巻回し、変圧器Ｔｘ１〜Ｔｘ３を傾斜方向に配置する場合、十分な絶縁距離確保とコンパクトな装置分構成がいずれも可能になる。
【０１７９】
前述するように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者であれば下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができることを理解できるであろう。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  インバータ、１１  スイッチ部、１２  共振回路部、２０  高電圧部、２１  ケース、２１ａ，２１ｂ  装着孔、２２  整流部、２３  フィルタ部、２４  電圧検出部、２５  電流検出部、３０  第１コネクタ、３１  通電部材、３１ａ  大直径部、３１ｂ  小直径部、３１ｃ  係止部、３２  第１絶縁部材、３３  第２絶縁部材、３４  固定部材、３５  封止部材、３６  第１締結部材、３７  第２締結部材、４０  第２コネクタ、４１  コネクタ本体、４２  コネクタキャップ、４３，４５  ケーブル、４３ａ，４５ａ  心線、４４  第１通電部、４６  第２通電部、４８  封止部材、４９  締結手段、１００  コア、１１０  コア、１２０  １次巻線、１３０  ボビン、１４０  ２次巻線、１５０  バスバー、１６０  支持台、１７０  ボルト、２００  絶縁体、３００  １次側コイル、４００  ボビン、４１０  隔板、４２０  開口、５００  ２次側コイル、Ｃ１〜Ｃ６  スナバキャパシタ、Ｃｒ１〜Ｃｒ３  共振キャパシタ、Ｃｆ１〜Ｃｆ６  キャパシタ、Ｄ１〜Ｄ６  逆並列ダイオード、Ｄｈｖ１−ｔｏｔ，Ｄｈｖ２−ｔｏｔ，Ｄｈｖ３−ｔｏｔ  整流ダイオード、Ｌｒ１〜Ｌｒ３  共振インダクタ、Ｓ１〜Ｓ６  スイッチ素子、Ｔｘ，Ｔｘ１〜Ｔｘ３  変圧器、Ｔ１，Ｔ２  ターミナル。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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】
2015088758.tif 000019
【図１６Ａ】
2015088758.tif 000020
【図１６Ｂ】
2015088758.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月11日(2014.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側コイルと、２次側コイルとを含み、
前記１次側コイル及び前記２次側コイルの少なくとも一つは、絶縁材質のボビンに一つ以上のコイルが巻回されてなり、
前記ボビンは、コイルが巻回される巻回面を前記ボビンの長手方向に沿って２個以上に区画するよう一つ以上の隔板が形成されたことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
前記隔板の少なくとも一部が、コイルが前記ボビンの長手方向に通過するよう前記巻回面付近に開口が形成され、
前記コイルは、前記開口が形成された隔板の開口に嵌挿され、前記巻回面から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記ボビンは、コイルが前記ボビンの長手方向に通過するよう前記巻回面付近に開口が形成された第１隔板と、開口が形成されていない第２隔板が交互に配置され、
前記コイルは、前記第１隔板の開口に嵌挿され、前記第１隔板を基準にして区画された第１巻回面及び第２巻回面から一つ以上の層に巻かれた後、両終端のそれぞれが、隣接したサブコイルと電気的に連結される一つ以上のサブコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
前記第１隔板により区画された前記第２巻回面は、前記第２隔板により隣接した第１巻回面と区画され、
前記第２巻回面に巻かれたサブコイルの終端は、前記第２隔板により区画された隣接した第１巻回面に巻かれたサブコイルの終端と前記第２隔板の外郭縁を越えて、電気的に連結されることを特徴とする請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】
前記サブコイルは、前記第１隔板及び前記第２隔板の外郭縁より低く巻回されることを特徴とする請求項４に記載の変圧器。
【請求項６】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルが巻回されるコアを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項８】
前記１次側コイルは、磁束が流れるコアのないシリンダー状に巻回されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項９】
長方形のリング状を有するコアを含み、
前記長方形コアの４辺のいずれか１辺に、前記１次側コイルが巻回されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１０】
直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータから伝達される１次側交流電圧を他のレベルの２次側電圧に変換する変圧器と、
前記変圧器の２次側に誘導された交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、を含み、
前記変圧器は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器であることを特徴とする高電圧電源装置。
【請求項１１】
前記変圧器は、複数個で設けられ、
前記複数の変圧器のコアは、長方形のリング状を有し、
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回され、
前記複数の変圧器のコアは、リング形成方向に沿って互いに平行に配置され、
隣接した変圧器の１次側コイルは、長方形のリング状を基準にして、互いに対向される辺に、それぞれ巻回されたことを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１２】
前記変圧器は、複数個で設けられ、
前記複数の変圧器のコアは、長方形のリング状を有し、
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回され、
前記複数の変圧器のコアは、リング形成方向に沿って互いに平行に配置され、
前記複数の変圧器のコアは、配置方向と傾斜して設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１３】
前記変圧器は、請求項４に記載の変圧器であり、
前記サブコイルは、前記第１隔板及び前記第２隔板の外郭縁より低く巻回されることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１４】
前記１次側コイル及び前記２次側コイルが巻回されるコアを含むことを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１５】
前記ボビンは、前記１次側コイルを覆うよう位置され、前記２次側コイルは、前記ボビンに巻回されることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。
【請求項１６】
前記１次側コイルは、磁束が流れるコアのないシリンダー状に巻回されたことを特徴とする請求項１０に記載の高電圧電源装置。