(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＤＣ／ＤＣコンバータと一対の一次側直流端子と一対の二次側直流端子とを備える電力変換装置であって、
前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータは、それぞれ、一次側端子と、前記一次側端子に接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路と、変圧器と、ＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路に接続される二次側端子とを含み、
前記変圧器は、
第１のコアと、
第１の一次コイルとを備え、前記第１の一次コイルは前記第１のコアに巻回されている第１の導体を含み、さらに、
第１の二次コイルを備え、前記第１の二次コイルは前記第１のコアに巻回されている第２の導体を含み、さらに、
前記第１の二次コイルを覆う第１の絶縁部材を備え、
前記第１の二次コイルは、前記第１の一次コイルよりも高い電圧が印加されるように構成されており、
前記第２の導体が延在する方向に垂直な前記第２の導体の第１断面において、前記第２の導体は第１の多角形の形状を有し、前記第１の多角形の第１の角部は、０．１ｍｍ以上の第１の曲率半径を有し、
前記第１の一次コイルの前記第１の導体と前記第１の二次コイルの前記第２の導体との最短距離は、前記第１の二次コイルの前記第２の導体と前記第１のコアとの最短距離より大きく、かつ、前記第１の一次コイルの前記第１の導体と前記第１の二次コイルの前記第２の導体との間に設けられた前記第１の絶縁部材の膜厚より大きく、
さらに、前記第１の一次コイルの前記第１の導体と前記第１の二次コイルの前記第２の導体との間に設けられた前記第１の一次コイルの前記第１の導体と前記第１の絶縁部材との最短の間隔は、前記第１の二次コイルの前記第２の導体と前記第１のコアとの間に設けられた前記第１の絶縁部材と前記第１のコアとの最短の間隔より大きく、
前記ＤＣ／ＡＣ変換回路は、前記第１の一次コイルに接続されており、かつ、第１の単相ブリッジ回路であり、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路は、前記第１の二次コイルに接続されており、かつ、第２の単相ブリッジ回路であり、
前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの前記一次側端子は互いに前記一対の一次側直流端子と並列接続されており、
前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの前記二次側端子は互いに直列接続され、前記一対の二次側直流端子の一方端と他方端の間に直列接続され、
前記第１の二次コイルは、前記第１の一次コイルの内側に配置されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記第２の導体は、第１の導電フォイルである、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２の導体は、複数の第１導電素線が撚り合わされて形成されている第１のリッツ線であり、
前記第１断面において、前記複数の第１導電素線は、各々、０．１ｍｍ以上の第１の半径を有する円の形状を有する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１のコアは、第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料によって形成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の一次コイルの第１のインダクタンスは、前記第１の二次コイルの第２のインダクタンスに等しい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
第２のコアをさらに備え、
前記第１のコアは、第１の脚部と、前記第１の脚部に対向する第２の脚部とを含み、
前記第２のコアは、前記第１の脚部に面する第３の脚部と、前記第３の脚部に対向する第４の脚部とを含み、
前記第１の導体は、前記第１の脚部と前記第３の脚部とに巻回されており、
前記第２の導体は、前記第１の脚部と前記第３の脚部とに巻回されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２のコアは、第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料によって形成されている、請求項６に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５０２７２６４号明細書（特許文献１）は、変圧器を含むＤＣ／ＤＣ変圧器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５０２７２６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する変圧器及び電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の変圧器は、第１のコアと、第１の一次コイルと、第１の二次コイルと、第１の絶縁部材とを備える。第１の一次コイルは、第１のコアに巻回されている第１の導体を含む。第１の二次コイルは、第１のコアに巻回されている第２の導体を含む。第１の絶縁部材は、第１の二次コイルを覆う。第１の二次コイルは、第１の一次コイルよりも高い電圧が印加されるように構成されている。第２の導体が延在する方向に垂直な第２の導体の第１断面において、第２の導体は、第１の多角形の形状を有している。第１の多角形の第１の角部は、０．１ｍｍ以上の第１の曲率半径を有している。【０００６】
本発明の電力変換装置は、上記変圧器を備える。
【発明の効果】
【０００７】
第１の角部は０．１ｍｍの第１の曲率半径を有するため、第１の角部での電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得る。そのため、第１の角部での電界集中に起因する第１の絶縁部材の絶縁破壊が防止され得る。また、第１の二次コイルが小型化され得て、第１のコアが小型化され得る。本発明の変圧器及び本発明の電力変換装置は、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１及び実施の形態６に係る変圧器の概略断面図である。
【図２】実施の形態１及び実施の形態６に係る変圧器の、図１に示される領域ＩＩの部分拡大概略断面図である。
【図３】実施の形態１の一実施例の変圧器の、図１に示されるＡ−Ｂ間における電界強度分布を示す図である。
【図４】比較例に係る変圧器のＡ−Ｂ間における電界強度分布を示す図である。
【図５】実施の形態１の変形例に係る変圧器の概略断面図である。
【図６】実施の形態１及び実施の形態２に係る電力変換装置の回路図である。
【図７】実施の形態１及び実施の形態２に係る電力変換装置の部分拡大回路図である。
【図８】実施の形態２に係る変圧器の概略断面図である。
【図９】実施の形態２に係る変圧器の、図８に示される領域ＩＸの部分拡大概略断面図である。
【図１０】実施の形態２の一実施例の変圧器の、図８に示されるＡ−Ｂ間における電界強度分布を示す図である。
【図１１】実施の形態２の変形例に係る変圧器の概略断面図である。
【図１２】実施の形態３から実施の形態５に係る電力変換装置の回路図である。
【図１３】実施の形態３に係る電力変換装置の部分拡大回路図である。
【図１４】実施の形態３に係る電力変換装置の部分拡大回路図である。
【図１５】実施の形態４に係る変圧器の概略断面図である。
【図１６】実施の形態４に係る変圧器の、図１５に示される領域ＸＶＩの部分拡大概略断面図である。
【図１７】実施の形態４に係る変圧器の、図１５に示される領域ＸＶＩＩの部分拡大概略断面図である。
【図１８】実施の形態４の変形例に係る変圧器の概略断面図である。
【図１９】実施の形態４及び実施の形態５に係る電力変換装置の部分拡大回路図である。
【図２０】実施の形態５に係る変圧器の概略断面図である。
【図２１】実施の形態５に係る変圧器の、図２０に示される領域ＸＸＩの部分拡大概略断面図である。
【図２２】実施の形態５に係る変圧器の、図２０に示される領域ＸＸＩＩの部分拡大概略断面図である。
【図２３】実施の形態５の変形例に係る変圧器の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１０】
実施の形態１．
図１及び図２を参照して、実施の形態１に係る変圧器１を説明する。変圧器１は、第１のコア１３と、第１の一次コイル１１と、第１の二次コイル１２と、第１の絶縁部材１５とを備える。本実施の形態では、変圧器１は、第２のコア１４をさらに備えてもよく、外鉄型の変圧器であってもよい。変圧器１は、内鉄型の変圧器であってもよい。
【００１１】
第１のコア１３は、第１の脚部１３ａと、第１の脚部１３ａに対向する第２の脚部１３ｂとを含んでもよい。第１のコア１３は、第１のリングコアであってもよい。第１のコア１３は、第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料によって形成されてもよい。第１のナノ結晶磁性材料は、例えば、鉄基ナノ結晶磁性材料またはコバルト基ナノ結晶磁性材料であってもよい。第１のアモルファス磁性材料は、例えば、鉄基アモルファス磁性材料またはコバルト基アモルファス磁性材料であってもよい。変圧器１に入力される電力の周波数及び変圧器１から出力される電力の周波数が増加しても、第１のコア１３に含まれる第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料は、第１のコア１３における電力損失を低減させることができる。
【００１２】
第２のコア１４は、第１の脚部１３ａに面する第３の脚部１４ａと、第３の脚部１４ａに対向する第４の脚部１４ｂとを含んでもよい。第２のコア１４は、第２のリングコアであってもよい。第２のコア１４は、第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料によって形成されてもよい。第２のナノ結晶磁性材料は、例えば、鉄基ナノ結晶磁性材料またはコバルト基ナノ結晶磁性材料であってもよい。第２のアモルファス磁性材料は、例えば、鉄基アモルファス磁性材料またはコバルト基アモルファス磁性材料であってもよい。変圧器１に入力される電力の周波数及び変圧器１から出力される電力の周波数が増加しても、第２のコア１４に含まれる第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料は、第２のコア１４における電力損失を低減させることができる。第２のコア１４の材料は、第１のコア１３の材料と同じであってもよいし、異なってもよい。
【００１３】
第１の一次コイル１１は、第１のコア１３に巻回されている第１の導体１６を含む。第１の導体１６は、第１の脚部１３ａに巻回されている。第１の導体１６は、第２のコア１４にも巻回されてもよい。第１の導体１６は、第３の脚部１４ａにも巻回されてもよい。第１の導体１６は、導電フォイルであってもよい。本明細書において、導電フォイルは、導体の幅が導体の厚さよりも大きい導体を意味する。導電フォイルによって形成される第１の導体１６は、第１の一次コイル１１における表皮効果及び近接効果に起因する第１の一次コイル１１における電力損失が低減され得る。
【００１４】
第１の二次コイル１２は、第１のコア１３に巻回されている第２の導体１７を含む。第２の導体１７は、第１の脚部１３ａに巻回されている。第２の導体１７は、第２のコア１４にも巻回されてもよい。第２の導体１７は、第３の脚部１４ａにも巻回されてもよい。第１の二次コイル１２は、第１の一次コイル１１の内側に配置されてもよい。第１の二次コイル１２は、第１の一次コイル１１と第１の脚部１３ａとの間並びに第１の一次コイル１１と第３の脚部１４ａとの間に配置されてもよい。第２の導体１７は、第１の導電フォイルであってもよい。第１の導電フォイルによって形成される第２の導体１７は、第１の二次コイル１２における表皮効果及び近接効果に起因する第１の二次コイル１２における電力損失が低減され得る。
【００１５】
第１の二次コイル１２は、第１の一次コイル１１よりも高い電圧が印加されるように構成されている。第１の二次コイル１２には、２５ｋＶ以上の電圧が印加されてもよい。第１の一次コイル１１は第１の二次コイル１２よりも低い電圧が印加されるため、第１の一次コイル１１は絶縁部材で被覆されなくてもよい。第１の一次コイル１１は絶縁部材で被覆されないため、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得る。
【００１６】
図２に示されるように、第２の導体１７が延在する方向に垂直な第２の導体１７の第１断面において、第２の導体１７は、第１の多角形の形状を有している。本明細書において、多角形は、角部が曲率を有する多角形を含む。第１の多角形の第１の角部１７ｐは、０．１ｍｍ以上の第１の曲率半径ｒ1を有している。第１の曲率半径ｒ1は、第２の導体１７の第１の厚さｄ1の半分以下である。ダイスを用いて第２の導体１７を加工することによって、第１の曲率半径ｒ1を有する第１の角部１７ｐを有する第２の導体１７が形成されてもよい。
【００１７】
図１に示されるように、第１の絶縁部材１５は、第１の二次コイル１２を覆う。第１の絶縁部材１５は、第１の二次コイル１２を封止してもよい。第１の二次コイル１２は、第１の絶縁部材１５によってモールドされてもよい。第１の絶縁部材１５は、エポキシ樹脂またはポリウレタン樹脂のような樹脂材料で形成されてもよい。
【００１８】
図３に、本実施の形態の一実施例の変圧器１における、図１のＡ−Ｂ線で示される領域の電界強度分布を示す。本実施の形態の一実施例では、第１の二次コイル１２には、２５ｋＶの電圧が印加されており、第１の角部１７ｐは、０．１ｍｍの第１の曲率半径ｒ1を有しており、第１の絶縁部材１５は、エポキシ樹脂で形成されている。エポキシ樹脂は、１５ｋＶ／ｍｍの絶縁耐圧を有している。本実施の形態の一実施例では、第１の二次コイル１２の周囲における電界強度の最大値は、第１の絶縁部材１５に絶縁破壊を生じさせる電界強度（１５ｋＶ／ｍｍ）未満である。第１の角部１７ｐは０．１ｍｍの第１の曲率半径ｒ1を有するため、第１の角部１７ｐでの電界集中に起因する第１の絶縁部材１５での電界強度の増加が抑制され得て、第１の絶縁部材１５の絶縁破壊が防止され得る。
【００１９】
なお、本実施の形態の一実施例では、第１の二次コイル１２と第１のコア１３との間の電界強度が最大となる領域における、第１の二次コイル１２と第１のコア１３との間の最短距離は、６ｍｍ以上である。第１の二次コイル１２の周囲において第１の二次コイル１２と第１のコア１３との間の距離が一定である場合には、第１の二次コイル１２と第１のコア１３との間の電界強度が最大となる領域は、図１のＡ−Ｂ線で示される領域である。
【００２０】
図４に、比較例の変圧器におけるＡ−Ｂ線で示される領域の電界強度分布を示す。比較例では、第１の角部１７ｐは、９０°の角度を有している。比較例では、第１の二次コイル１２の周囲における電界強度の最大値は、第１の絶縁部材１５に絶縁破壊を生じさせる電界強度（１５ｋＶ／ｍｍ）よりも大きい。比較例では、第１の角部１７ｐは９０°の角度を有するため、第１の角部１７ｐでの電界集中に起因する第１の絶縁部材１５の絶縁破壊が生じ得る。
【００２１】
このように、変圧器１では、第１の二次コイル１２を被覆する第１の絶縁部材１５に印加される電界強度が減少され得る。隣り合う第２の導体１７の間の間隔ｇ1は短縮され得て、第１の二次コイル１２は小型化され得る。そのため、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得て、第１のコア１３及び第２のコア１４における電力損失が減少する。本実施の形態の変圧器１は、向上された電力効率を有する。本明細書において、電力効率は、変圧器に入力される電力に対する変圧器から出力される電力の割合を意味する。
【００２２】
一般的に、アモルファス磁性材料またはナノ結晶磁性材料によって形成されるコアを大型化することは難しい。本実施の形態の変圧器１によれば、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化される。そのため、第１のコア１３の材料として、第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。第２のコア１４の材料として、第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。
【００２３】
図５に示されるように、本実施の形態の変形例の変圧器１ａでは、第１の脚部１３ａ及び第３の脚部１４ａが延在する方向に沿って、第１の一次コイル１１及び第１の二次コイル１２が配列されてもよい。変圧器１ａでは、変圧器１よりも、第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の間隔Ｇ1が相対的に増加され得る。変圧器１ａでは、変圧器１よりも、第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の磁気的な結合が弱められ得る。そのため、変圧器１ａは、変圧器１よりも、相対的に大きな漏れインダクタンスを有する。
【００２４】
図６及び図７を参照して、実施の形態１に係る電力変換装置２５を説明する。電力変換装置２５は、例えば、洋上風力発電機または直流電力の送配電網に適用され得る。電力変換装置２５は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０を主に備える。電力変換装置２５は、一次側直流端子２７ａ，２７ｂと、二次側直流端子２８ａ，２８ｂとをさらに備えてもよい。
【００２５】
複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂと、一次側端子３１ａ，３１ｂに接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路３３と、変圧器１（または変圧器１ａ）と、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４と、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４に接続される二次側端子３２ａ，３２ｂとを含む。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂに並列接続される第１のコンデンサ３８と、二次側端子３２ａ，３２ｂに並列接続される第２のコンデンサ３９とをさらに含んでもよい。
【００２６】
図７に示されるように、ＤＣ／ＡＣ変換回路３３は、第１の一次コイル１１に接続されており、かつ、第１の単相ブリッジ回路である。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３は、第１の単相フルブリッジ回路であってもよい。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３は、第１のスイッチング回路４５を含んでもよい。
【００２７】
第１のスイッチング回路４５は、複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと、複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのそれぞれに逆並列接続されている複数の第１のダイオード４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを含む。第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなトランジスタであってもよい。
【００２８】
第１のスイッチング回路４５は、互いに並列に接続された２つの第１のレグ４６ａ，４６ｂを含む。第１のレグ４６ａは、互いに直列に接続された２つの第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂと、２つの第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂのそれぞれに逆並列接続されている２つの第１のダイオード４２ａ，４２ｂとを含む。第１のレグ４６ｂは、互いに直列に接続された２つの第１のスイッチング素子４１ｃ，４１ｄと、２つの第１のスイッチング素子４１ｃ，４１ｄのそれぞれに逆並列接続されている２つの第１のダイオード４２ｃ，４２ｄとを含む。
【００２９】
２つの第１のレグ４６ａ，４６ｂの各々の両端（直流端）は、第１のコンデンサ３８に接続される。２つの第１のレグ４６ａ，４６ｂの各々の中間点（交流端）は、変圧器１，１ａの第１の一次コイル１１（第１の導体１６）に接続される。第１のレグ４６ａの中間点（交流端）は、第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂの間にある。第１のレグ４６ｂの中間点（交流端）は、第１のスイッチング素子４１ｃ，４１ｄの間にある。
【００３０】
ＡＣ／ＤＣ変換回路３４は、第１の二次コイル１２に接続されており、かつ、第２の単相ブリッジ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４は、第２の単相フルブリッジ回路であってもよい。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４は、第２のスイッチング回路４７を含んでもよい。
【００３１】
第２のスイッチング回路４７は、複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄと、複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄのそれぞれに逆並列接続されている複数の第２のダイオード４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄとを含む。第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなトランジスタであってもよい。
【００３２】
第２のスイッチング回路４７は、互いに並列に接続された２つの第２のレグ４８ａ，４８ｂを含む。第２のレグ４８ａは、互いに直列に接続された２つの第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂと、２つの第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂのそれぞれに逆並列接続されている２つの第２のダイオード４４ａ，４４ｂとを含む。第２のレグ４８ｂは、互いに直列に接続された２つの第２のスイッチング素子４３ｃ，４３ｄと、２つの第２のスイッチング素子４３ｃ，４３ｄのそれぞれに逆並列接続されている２つの第２のダイオード４４ｃ，４４ｄとを含む。
【００３３】
２つの第２のレグ４８ａ，４８ｂの各々の両端（直流端）は、第２のコンデンサ３９に接続される。２つの第２のレグ４８ａ，４８ｂの各々の中間点（交流端）は、変圧器１，１ａの第１の二次コイル１２（第２の導体１７）に接続される。第２のレグ４８ａの中間点（交流端）は、第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂの間にある。第２のレグ４８ｂの中間点（交流端）は、第２のスイッチング素子４３ｃ，４３ｄの間にある。
【００３４】
複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、１００Ｈｚ以上の周波数で動作し得るように構成されてもよく、２００Ｈｚ以上の周波数で動作し得るように構成されてもよく、１ｋＨｚ以上の周波数で動作し得るように構成されてもよい。複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、２ｋＨｚ以下の周波数で動作し得るように構成されてもよい。複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄが高周波数で動作し得るように構成されているため、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の各々は小型化され得る。
【００３５】
複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを例えば１ｋＨｚ以上の周波数で動作させることにより、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得る。そのため、第１のコア１３の材料として第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。第２のコア１４の材料として第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。
【００３６】
図６に示されるように、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、一次側直流端子２７ａ，２７ｂと、二次側直流端子２８ａ，２８ｂとに接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の一次側端子３１ａ，３１ｂは、一次側直流端子２７ａ，２７ｂに接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の一次側端子３１ａ，３１ｂは、互いに並列接続されている。そのため、電力変換装置２５は、大電流の電力を取り扱うことができる。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の二次側端子３２ａ，３２ｂは、二次側直流端子２８ａ，２８ｂに接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の二次側端子３２ａ，３２ｂは、互いに直列接続されている。そのため、電力変換装置２５は、高電圧の電力を取り扱うことができる。電力変換装置２５は、１ｋＶから３ｋＶの低電圧の直流電力を、２５ｋＶ以上の高電圧の直流電力に変換し得る。
【００３７】
本実施の形態の変圧器１，１ａ及び電力変換装置２５の効果を説明する。
本実施の形態の変圧器１，１ａは、第１のコア１３と、第１の一次コイル１１と、第１の二次コイル１２と、第１の絶縁部材１５とを備える。第１の一次コイル１１は、第１のコア１３に巻回されている第１の導体１６を含む。第１の二次コイル１２は、第１のコア１３に巻回されている第２の導体１７を含む。第１の絶縁部材１５は、第１の二次コイル１２を覆う。第１の二次コイル１２は、第１の一次コイル１１よりも高い電圧が印加されるように構成されている。第２の導体１７が延在する方向に垂直な第２の導体１７の第１断面において、第２の導体１７は、第１の多角形の形状を有している。第１の多角形の第１の角部１７ｐは、０．１ｍｍ以上の第１の曲率半径ｒ1を有している。
【００３８】
第１の角部１７ｐは０．１ｍｍの第１の曲率半径ｒ1を有するため、第１の角部１７ｐでの電界集中に起因する第１の絶縁部材１５での電界強度の増加が抑制され得る。そのため、第１の絶縁部材１５の絶縁破壊が防止され得る。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された絶縁破壊耐圧を有する。また、第１の二次コイル１２は小型化され得る。そのため、第１のコア１３は小型化され得て、第１のコア１３における電力損失が減少する。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された電力効率を有する。
【００３９】
本実施の形態の変圧器１，１ａでは、第２の導体１７は、第１の導電フォイルであってもよい。そのため、第１の二次コイル１２における表皮効果及び近接効果に起因する第１の二次コイル１２における電力損失が低減され得る。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された電力効率を有する。
【００４０】
本実施の形態の変圧器１，１ａでは、第１のコア１３は、第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料によって形成されてもよい。そのため、変圧器１，１ａに入力される電力の周波数及び変圧器１，１ａから出力される電力の周波数が増加しても、第１のコア１３における電力損失を低減させることができる。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された電力効率を有する。
【００４１】
本実施の形態の変圧器１，１ａは、第２のコア１４をさらに備えてもよい。第１のコア１３は、第１の脚部１３ａと、第１の脚部１３ａに対向する第２の脚部１３ｂとを含んでもよい。第２のコア１４は、第１の脚部１３ａに面する第３の脚部１４ａと、第３の脚部１４ａに対向する第４の脚部１４ｂとを含んでもよい。第１の導体１６は、第１の脚部１３ａと第３の脚部１４ａとに巻回されてもよい。第２の導体１７は、第１の脚部１３ａと第３の脚部１４ａとに巻回されてもよい。本実施の形態の変圧器１，１ａでは、第１の角部１７ｐでの電界集中に起因する第１の絶縁部材１５での電界強度の増加が抑制され得る。そのため、第１の絶縁部材１５の絶縁破壊が防止され得る。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された絶縁破壊耐圧を有する。また、隣り合う第２の導体１７の間の間隔ｇ1は短縮され得る。そのため、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得て、第１のコア１３及び第２のコア１４における電力損失は減少する。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された電力効率を有する。
【００４２】
本実施の形態の変圧器１では、第１の二次コイル１２は、第１の一次コイル１１の内側に配置されてもよい。そのため、第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の間隔Ｇ1が相対的に減少し得る。第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の磁気的な結合が強められ得る。相対的に小さな漏れインダクタンスを有する変圧器１が提供され得る。
【００４３】
本実施の形態の変圧器１ａでは、第１の脚部１３ａ及び第３の脚部１４ａが延在する方向に沿って、第１の一次コイル１１及び第１の二次コイル１２が配列されてもよい。そのため、第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の間隔Ｇ1が相対的に増加し得る。第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の磁気的な結合が弱められ得る。相対的に大きな漏れインダクタンスを有する変圧器１ａが提供され得る。
【００４４】
本実施の形態の変圧器１，１ａでは、第２のコア１４は、第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料によって形成されてもよい。そのため、変圧器１，１ａに入力される電力の周波数及び変圧器１，１ａから出力される電力の周波数が増加しても、第２のコア１４における電力損失を低減させることができる。本実施の形態の変圧器１，１ａは、向上された電力効率を有する。
【００４５】
本実施の形態の電力変換装置２５は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０を備える。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂと、一次側端子３１ａ，３１ｂに接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路３３と、変圧器１，１ａと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４と、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４に接続される二次側端子３２ａ，３２ｂとを含む。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３は、第１の一次コイル１１に接続されており、かつ、第１の単相ブリッジ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４は、第１の二次コイル１２に接続されており、かつ、第２の単相ブリッジ回路である。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の一次側端子３１ａ，３１ｂは、互いに並列接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の二次側端子３２ａ，３２ｂは、互いに直列接続されている。本実施の形態の電力変換装置２５は、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する。
【００４６】
実施の形態２．
図８及び図９を参照して、実施の形態２に係る変圧器１ｂを説明する。本実施の形態の変圧器１ｂは、実施の形態１の変圧器１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００４７】
本実施の形態の変圧器１ｂでは、第２の導体１８は、複数の第１導電素線１９が撚り合わされて形成されている第１のリッツ線である。第２の導体１８の第１断面において、複数の第１導電素線１９は、各々、０．１ｍｍ以上の第１の半径Ｒ1を有する円の形状を有する。本明細書において、円の形状は、円の形状ばかりでなく、１．０以上１．５以下の短径に対する長径の比を有する楕円の形状も含み、０．１ｍｍ以上の第１の半径Ｒ1は、０．１ｍｍ以上の短径を意味する。そのため、第２の導体１８は、第１導電素線１９の第１の半径Ｒ1で規定される、第１の曲率半径ｒ1を有する第１の角部１８ｐを有する。
【００４８】
図１０に、本実施の形態の一実施例の変圧器１ｂにおける、図８のＡ−Ｂ線で示される領域の電界強度分布を示す。本実施の形態の一実施例では、第１の二次コイル１２の周囲における電界強度の最大値は、第１の絶縁部材１５に絶縁破壊を生じさせる電界強度（１５ｋＶ／ｍｍ）未満である。複数の第１導電素線１９は、各々、０．１ｍｍ以上の第１の半径Ｒ1を有する円の形状を有するため、第１の角部１８ｐでの電界集中に起因する第１の絶縁部材１５での電界強度の増加が抑制され得て、第１の絶縁部材１５の絶縁破壊が防止され得る。さらに、本実施の形態では、実施の形態１のように、第２の導体１８を加工する必要がない。そのため、本実施の形態の変圧器１ｂは、実施の形態１の変圧器１よりも、低コストで製造され得る。
【００４９】
図１１に示されるように、本実施の形態の変形例の変圧器１ｃでは、第１の脚部１３ａ及び第３の脚部１４ａが延在する方向に沿って、第１の一次コイル１１及び第１の二次コイル１２が配列されてもよい。変圧器１ｃでは、変圧器１ｂよりも、第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の間隔Ｇ1が相対的に増加され得る。変圧器１ｃでは、変圧器１ｂよりも、第１の一次コイル１１と第１の二次コイル１２との間の磁気的な結合が弱められ得る。そのため、変圧器１ｃは、変圧器１ｂよりも、相対的に大きな漏れインダクタンスを有する。
【００５０】
図６及び図７を参照して、実施の形態２に係る電力変換装置２５ｂを説明する。本実施の形態の電力変換装置２５ｂは、実施の形態１の電力変換装置２５と同様の構成を備えるが、実施の形態１の変圧器１，１ａが、本実施の形態の変圧器１ｂ，１ｃに置き換えられている点で異なる。
【００５１】
本実施の形態の変圧器１ｂ，１ｃ及び電力変換装置２５ｂの効果を説明する。本実施の形態の変圧器１ｂ，１ｃ及び電力変換装置２５ｂは、実施の形態１の変圧器１，１ａ及び電力変換装置２５と同様の以下の効果を奏する。
【００５２】
本実施の形態の変圧器１ｂ，１ｃ及び電力変換装置２５ｂでは、第２の導体１８は、複数の第１導電素線１９が撚り合わされて形成されている第１のリッツ線である。第２の導体１８の第１断面において、複数の第１導電素線１９は、各々、０．１ｍｍ以上の第１の半径Ｒ1を有する円の形状を有する。そのため、第２の導体１８の第１の角部１８ｐでの電界集中に起因する第１の絶縁部材１５での電界強度の増加が抑制され得る。本実施の形態の変圧器１ｂ，１ｃ及び電力変換装置２５ｂは、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する。
【００５３】
実施の形態３．
図１２から図１４を参照して、実施の形態３に係る電力変換装置２５ｄを説明する。本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、実施の形態１の電力変換装置２５と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００５４】
本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄを備える。図１２及び図１３に示されるように、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄは、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂと、一次側端子３１ａ，３１ｂに接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄと、変圧部４０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄに接続される二次側端子３２ａ，３２ｂとを含む。
【００５５】
図１２から図１４に示されるように、変圧部４０は、実施の形態１及び実施の形態２の変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃのいずれかを３つ含む。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、変圧部４０（３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃ）の第１の一次コイル１１に接続されている。具体的には、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの第１の一次コイル１１の一方の端子は、ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄに接続されている。３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの第１の一次コイル１１の他方の端子は、互いに接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、第１の三相ブリッジ回路である。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、第１の三相フルブリッジ回路であってもよい。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、第１のスイッチング回路４５ｄを含んでもよい。
【００５６】
図１３に示されるように、第１のスイッチング回路４５ｄは、複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆと、複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆのそれぞれに逆並列接続されている複数の第１のダイオード４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆとを含む。第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなトランジスタであってもよい。
【００５７】
第１のスイッチング回路４５ｄは、互いに並列に接続された３つの第１のレグ４６ａ，４６ｂ，４６ｃを含む。第１のレグ４６ａは、互いに直列に接続された２つの第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂと、２つの第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂのそれぞれに逆並列接続されている２つの第１のダイオード４２ａ，４２ｂとを含む。第１のレグ４６ｂは、互いに直列に接続された２つの第１のスイッチング素子４１ｃ，４１ｄと、２つの第１のスイッチング素子４１ｃ，４１ｄのそれぞれに逆並列接続されている２つの第１のダイオード４２ｃ，４２ｄとを含む。第１のレグ４６ｃは、互いに直列に接続された２つの第１のスイッチング素子４１ｅ，４１ｆと、２つの第１のスイッチング素子４１ｅ，４１ｆのそれぞれに逆並列接続されている２つの第１のダイオード４２ｅ，４２ｆとを含む。
【００５８】
３つの第１のレグ４６ａ，４６ｂ，４６ｃの各々の両端（直流端）は、第１のコンデンサ３８に接続されている。３つの第１のレグ４６ａ，４６ｂ，４６ｃの各々の中間点（交流端）は、それぞれ、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの３つの第１の一次コイル１１（第１の導体１６）に接続されている。第１のレグ４６ａの中間点（交流端）は、２つの第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂの間にある。第１のレグ４６ｂの中間点（交流端）は、２つの第１のスイッチング素子４１ｃ，４１ｄの間にある。第１のレグ４６ｃの中間点（交流端）は、２つの第１のスイッチング素子４１ｅ，４１ｆの間にある。
【００５９】
図１２から図１４に示されるように、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、変圧部４０（３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃ）の第１の二次コイル１２に接続されている。具体的には、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの第１の二次コイル１２の一方の端子は、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄに接続されている。３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの第１の二次コイル１２の他方の端子は、互いに接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、第２の三相ブリッジ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、第２の三相フルブリッジ回路であってもよい。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、第２のスイッチング回路４７ｄを含んでもよい。
【００６０】
図１３に示されるように、第２のスイッチング回路４７ｄは、複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆと、複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆのそれぞれに逆並列接続されている複数の第２のダイオード４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆとを含む。第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなトランジスタであってもよい。
【００６１】
第２のスイッチング回路４７ｄは、互いに並列に接続された３つの第２のレグ４８ａ，４８ｂ，４８ｃを含む。第２のレグ４８ａは、互いに直列に接続された２つの第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂと、２つの第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂのそれぞれに逆並列接続されている２つの第２のダイオード４４ａ，４４ｂとを含む。第２のレグ４８ｂは、互いに直列に接続された２つの第２のスイッチング素子４３ｃ，４３ｄと、２つの第２のスイッチング素子４３ｃ，４３ｄのそれぞれに逆並列接続されている２つの第２のダイオード４４ｃ，４４ｄとを含む。第２のレグ４８ｃは、互いに直列に接続された２つの第２のスイッチング素子４３ｅ，４３ｆと、２つの第２のスイッチング素子４３ｅ，４３ｆのそれぞれに逆並列接続されている２つの第２のダイオード４４ｅ，４４ｆとを含む。
【００６２】
３つの第２のレグ４８ａ，４８ｂ，４８ｃの各々の両端（直流端）は、第２のコンデンサ３９に接続されている。３つの第２のレグ４８ａ，４８ｂ，４８ｃの各々の中間点（交流端）は、それぞれ、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの３つの第１の二次コイル１２（第２の導体１７）に接続されている。第２のレグ４８ａの中間点（交流端）は、２つの第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂの間にある。第２のレグ４８ｂの中間点（交流端）は、２つの第２のスイッチング素子４３ｃ，４３ｄの間にある。第２のレグ４８ｃの中間点（交流端）は、２つの第２のスイッチング素子４３ｅ，４３ｆの間にある。
【００６３】
複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆは、１００Ｈｚ以上の周波数で動作し得るように構成されてもよく、２００Ｈｚ以上の周波数で動作し得るように構成されてもよく、１ｋＨｚ以上の周波数で動作し得るように構成されてもよい。複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆは、２ｋＨｚ以下の周波数で動作し得るように構成されてもよい。複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆが高周波数で動作し得るように構成されているため、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの各々は小型化され得る。
【００６４】
複数の第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ及び複数の第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆを例えば１ｋＨｚ以上の周波数で動作させることにより、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得る。そのため、第１のコア１３の材料として第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。第２のコア１４の材料として第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。
【００６５】
図１２に示されるように、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄは、一次側直流端子２７ａ，２７ｂと、二次側直流端子２８ａ，２８ｂとに接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの一次側端子３１ａ，３１ｂは、一次側直流端子２７ａ，２７ｂに接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの一次側端子３１ａ，３１ｂは互いに並列接続されている。そのため、電力変換装置２５ｄは、大電流の電力を取り扱うことができる。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの二次側端子３２ａ，３２ｂは、二次側直流端子２８ａ，２８ｂに接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの二次側端子３２ａ，３２ｂは互いに直列接続されている。そのため、電力変換装置２５ｄは、高電圧の電力を取り扱うことができる。電力変換装置２５ｄは、１ｋＶから３ｋＶの低電圧の直流電力を、２５ｋＶ以上の高電圧の直流電力に変換し得る。
【００６６】
本実施の形態の電力変換装置２５ｄの効果を説明する。本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、実施の形態１の電力変換装置２５の効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００６７】
本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄを備える。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄは、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂと、一次側端子３１ａ，３１ｂに接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄと、変圧部４０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄに接続される二次側端子３２ａ，３２ｂとを含む。変圧部４０は、実施の形態１及び実施の形態２の変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃのいずれかを３つ含む。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの第１の一次コイル１１に接続されており、かつ、第１の三相ブリッジ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの第１の二次コイル１２に接続されており、かつ、第２の三相ブリッジ回路である。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの一次側端子３１ａ，３１ｂは互いに並列接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄの二次側端子３２ａ，３２ｂは互いに直列接続されている。本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する。
【００６８】
本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、三相の電力変換装置であるため、１つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃに流れる電流が減少され得る。そのため、第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ及び第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆにおける電力損失、並びに、第１の一次コイル１１及び第１の二次コイル１２における電力損失が減少する。さらに、３つの変圧器１，１ａ，１ｂ，１ｃの各々の容量を小さくすることができるため、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得る。そのため、第１のコア１３の材料として第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。第２のコア１４の材料として第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。本実施の形態の電力変換装置２５ｄは、向上された電力効率を有する。
【００６９】
実施の形態４．
図１５から図１７を参照して、実施の形態４に係る変圧器１ｅを説明する。本実施の形態の変圧器１ｅは、実施の形態１の変圧器１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。本実施の形態の変圧器１ｅは、第２の一次コイル５１と、第２の二次コイル５２と、第２の絶縁部材５５と、第３の一次コイル６１と、第３の二次コイル６２と、第３の絶縁部材６５とをさらに備える。
【００７０】
第２の一次コイル５１は、第１のコア１３に巻回されている第３の導体５６を含む。第３の導体５６は、第２の脚部１３ｂに巻回されている。第３の導体５６は、導電フォイルであってもよい。導電フォイルによって形成される第３の導体５６は、第２の一次コイル５１における表皮効果及び近接効果に起因する第２の一次コイル５１における電力損失が低減され得る。
【００７１】
第２の二次コイル５２は、第１のコア１３に巻回されている第４の導体５７を含む。第４の導体５７は、第２の脚部１３ｂに巻回されている。第２の二次コイル５２は、第２の一次コイル５１の内側に配置されてもよい。第２の二次コイル５２は、第２の一次コイル５１と第２の脚部１３ｂとの間に配置されてもよい。第４の導体５７は、第２の導電フォイルであってもよい。第２の導電フォイルによって形成される第４の導体５７は、第２の二次コイル５２における表皮効果及び近接効果に起因する第２の二次コイル５２における電力損失が低減され得る。
【００７２】
第２の二次コイル５２は、第２の一次コイル５１よりも高い電圧が印加されるように構成されている。第２の二次コイル５２には、２５ｋＶ以上の電圧が印加されてもよい。第２の一次コイル５１は第２の二次コイル５２よりも低い電圧が印加されるため、第２の一次コイル５１は絶縁部材で被覆されなくてもよい。第２の一次コイル５１は絶縁部材で被覆されないため、第１のコア１３は小型化され得る。
【００７３】
図１６に示されるように、第４の導体５７が延在する方向に垂直な第４の導体５７の第２断面において、第４の導体５７は、第２の多角形の形状を有している。第２の多角形の第２の角部５７ｐは、０．１ｍｍ以上の第２の曲率半径ｒ2を有している。そのため、第２の角部５７ｐでの電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得て、第２の絶縁部材５５の絶縁破壊が防止され得る。第２の曲率半径ｒ2は、第４の導体５７の厚さｄ2の半分以下である。ダイスを用いて第４の導体５７を加工することによって、第２の曲率半径ｒ2を有する第２の角部５７ｐを有する第４の導体５７が形成されてもよい。第２の曲率半径ｒ2は、第１の曲率半径ｒ1に等しくてもよいし、第１の曲率半径ｒ1よりも大きくてもよいし、第１の曲率半径ｒ1よりも小さくてもよい。
【００７４】
第２の絶縁部材５５は、第２の二次コイル５２を覆う。第２の絶縁部材５５は、第２の二次コイル５２を封止してもよい。第２の二次コイル５２は、第２の絶縁部材５５によってモールドされてもよい。第２の絶縁部材５５は、エポキシ樹脂またはポリウレタン樹脂のような樹脂材料で形成されてもよい。
【００７５】
第３の一次コイル６１は、第２のコア１４に巻回されている第５の導体６６を含む。第５の導体６６は、第４の脚部１４ｂに巻回されている。第５の導体６６は、導電フォイルであってもよい。導電フォイルによって形成される第５の導体６６は、第３の一次コイル６１における表皮効果及び近接効果に起因する第３の一次コイル６１における電力損失が低減され得る。
【００７６】
第３の二次コイル６２は、第２のコア１４に巻回されている第６の導体６７を含む。第６の導体６７は、第４の脚部１４ｂに巻回されている。第３の二次コイル６２は、第３の一次コイル６１の内側に配置されてもよい。第３の二次コイル６２は、第３の一次コイル６１と第４の脚部１４ｂとの間に配置されてもよい。第６の導体６７は、第３の導電フォイルであってもよい。第３の導電フォイルによって形成される第６の導体６７は、第３の二次コイル６２における表皮効果及び近接効果に起因する第３の二次コイル６２における電力損失が低減され得る。
【００７７】
第３の二次コイル６２は、第３の一次コイル６１よりも高い電圧が印加されるように構成されている。第３の二次コイル６２には、２５ｋＶ以上の電圧が印加されてもよい。第３の一次コイル６１は第３の二次コイル６２よりも低い電圧が印加されるため、第３の一次コイル６１は絶縁部材で被覆されなくてもよい。第３の一次コイル６１は絶縁部材で被覆されないため、第２のコア１４は小型化され得る。
【００７８】
図１７に示されるように、第６の導体６７が延在する方向に垂直な第６の導体６７の第３断面において、第６の導体６７は、第３の多角形の形状を有している。第３の多角形の第３の角部６７ｐは、０．１ｍｍ以上の第３の曲率半径ｒ3を有している。そのため、第３の角部６７ｐでの電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得て、第３の絶縁部材６５の絶縁破壊が防止され得る。第３の曲率半径ｒ3は、第６の導体６７の厚さｄ3の半分以下である。ダイスを用いて第６の導体６７を加工することによって、第３の曲率半径ｒ3を有する第３の角部６７ｐを有する第６の導体６７が形成されてもよい。第３の曲率半径ｒ3は、第１の曲率半径ｒ1に等しくてもよいし、第１の曲率半径ｒ1よりも大きくてもよいし、第１の曲率半径ｒ1よりも小さくてもよい。第３の曲率半径ｒ3は、第２の曲率半径ｒ2に等しくてもよいし、第２の曲率半径ｒ2よりも大きくてもよいし、第２の曲率半径ｒ2よりも小さくてもよい。
【００７９】
第３の絶縁部材６５は、第３の二次コイル６２を覆う。第３の絶縁部材６５は、第３の二次コイル６２を封止してもよい。第３の二次コイル６２は、第３の絶縁部材６５によってモールドされてもよい。第３の絶縁部材６５は、エポキシ樹脂またはポリウレタン樹脂のような樹脂材料で形成されてもよい。
【００８０】
変圧器１ｅでは、第２の二次コイル５２を被覆する第２の絶縁部材５５に印加される電界強度が減少され得る。隣り合う第４の導体５７の間の間隔ｇ2は短縮され得て、第２の二次コイル５２は小型化され得る。そのため、第１のコア１３は小型化され得て、第１のコア１３における電力損失が減少する。変圧器１ｅは、向上された電力効率を有する。一般的に、アモルファス磁性材料またはナノ結晶磁性材料によって形成されるコアを大型化することは難しい。変圧器１ｅでは第１のコア１３が小型化されるため、第１のコア１３の材料として、第１のアモルファス磁性材料または第１のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。
【００８１】
変圧器１ｅでは、第３の二次コイル６２を被覆する第３の絶縁部材６５に印加される電界強度が減少され得る。隣り合う第６の導体６７の間の間隔ｇ3は短縮され得て、第３の二次コイル６２は小型化され得る。そのため、第２のコア１４は小型化され得て、第２のコア１４における電力損失が減少する。変圧器１ｅは、向上された電力効率を有する。一般的に、アモルファス磁性材料またはナノ結晶磁性材料によって形成されるコアを大型化することは難しい。変圧器１ｅでは第２のコア１４が小型化されるため、第２のコア１４の材料として、第２のアモルファス磁性材料または第２のナノ結晶磁性材料のような低電力損失を有する磁性材料が用いられ得る。
【００８２】
図１８に示されるように、本実施の形態の変形例の変圧器１ｆでは、第２の脚部１３ｂが延在する方向に沿って、第２の一次コイル５１及び第２の二次コイル５２が配列されてもよい。第４の脚部１４ｂが延在する方向に沿って、第３の一次コイル６１及び第３の二次コイル６２が配列されてもよい。変圧器１ｆでは、変圧器１ｅよりも、第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の間隔Ｇ2が相対的に増加され得る。変圧器１ｆでは、変圧器１ｅよりも、第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の間隔Ｇ3が相対的に増加され得る。変圧器１ｆでは、変圧器１ｅよりも、第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の磁気的な結合が弱められ得る。変圧器１ｆでは、変圧器１ｅよりも、第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の磁気的な結合が弱められ得る。変圧器１ｆは、変圧器１ｅよりも、相対的に大きな漏れインダクタンスを有する。
【００８３】
図１２、図１３及び図１９を参照して、実施の形態４に係る電力変換装置２５ｅを説明する。本実施の形態の電力変換装置２５ｅは、実施の形態３の電力変換装置２５ｄと同様の構成を備えるが、本実施の形態の電力変換装置２５ｅでは、実施の形態３の変圧部４０が、本実施の形態の変圧器１ｅまたは変圧器１ｆに置き換えられている点で主に異なる。
【００８４】
本実施の形態の電力変換装置２５ｅは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅを備える。本実施の形態のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅは、実施の形態３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｄと同様の構成を含んでいるが、実施の形態３の変圧部４０が、本実施の形態の変圧器１ｅまたは変圧器１ｆに置き換えられている点で主に異なる。具体的には、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅは、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂと、一次側端子３１ａ，３１ｂに接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄと、変圧器１ｅ，１ｆと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄに接続される二次側端子３２ａ，３２ｂとを含む。
【００８５】
ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、第１の一次コイル１１、第２の一次コイル５１及び第３の一次コイル６１に接続されており、かつ、第１の三相ブリッジ回路である。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、第１の三相フルブリッジ回路であってもよい。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、第１の二次コイル１２、第２の二次コイル５２及び第３の二次コイル６２に接続されており、かつ、第２の三相ブリッジ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、第２の三相フルブリッジ回路であってもよい。
【００８６】
複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅの一次側端子３１ａ，３１ｂは互いに並列接続されている。そのため、電力変換装置２５ｅは、大電流の電力を取り扱うことができる。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅの二次側端子３２ａ，３２ｂは互いに直列接続されている。そのため、電力変換装置２５ｅは、高電圧の電力を取り扱うことができる。電力変換装置２５ｅは、１ｋＶから３ｋＶの低電圧の直流電力を、２５ｋＶ以上の高電圧の直流電力に変換し得る。
【００８７】
本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆ及び電力変換装置２５ｅの効果を説明する。本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆ及び電力変換装置２５ｅは、実施の形態３の変圧器１ｄ及び電力変換装置２５ｄの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００８８】
本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆは、第２の一次コイル５１と、第２の二次コイル５２と、第２の絶縁部材５５と、第３の一次コイル６１と、第３の二次コイル６２と、第３の絶縁部材６５とをさらに備える。第２の一次コイル５１は、第２の脚部１３ｂに巻回されている第３の導体５６を含む。第２の二次コイル５２は、第２の脚部１３ｂに巻回されている第４の導体５７を含む。第２の絶縁部材５５は、第２の二次コイル５２を覆う。第３の一次コイル６１は、第４の脚部１４ｂに巻回されている第５の導体６６を含む。第３の二次コイル６２は、第４の脚部１４ｂに巻回されている第６の導体６７を含む。第３の絶縁部材６５は、第３の二次コイル６２を覆う。第２の二次コイル５２は、第２の一次コイル５１よりも高い電圧が印加されるように構成されている。第３の二次コイル６２は、第３の一次コイル６１よりも高い電圧が印加されるように構成されている。
【００８９】
第４の導体５７が延在する方向に垂直な第４の導体５７の第２断面において、第４の導体５７は、第２の多角形の形状を有している。第２の多角形の第２の角部５７ｐは、０．１ｍｍ以上の第２の曲率半径ｒ2を有している。第６の導体６７が延在する方向に垂直な第６の導体６７の第３断面において、第６の導体６７は、第３の多角形の形状を有している。第３の多角形の第３の角部６７ｐは、０．１ｍｍ以上の第３の曲率半径ｒ3を有している。
【００９０】
第２の角部５７ｐは０．１ｍｍの第２の曲率半径ｒ2を有しかつ第３の角部６７ｐは０．１ｍｍの第３の曲率半径ｒ3を有するため、第２の角部５７ｐ及び第３の角部６７ｐでの電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得て、第２の絶縁部材５５及び第３の絶縁部材６５の絶縁破壊が防止され得る。そのため、本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆは、向上された絶縁破壊耐圧を有する。また、隣り合う第４の導体５７の間の間隔ｇ2及び隣り合う第６の導体６７の間の間隔ｇ3は短縮され得て、第２の二次コイル５２及び第３の二次コイル６２は小型化され得る。そのため、第１のコア１３及び第２のコア１４は小型化され得て、第１のコア１３及び第２のコア１４における電力損失が減少する。本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆは、向上された電力効率を有する。
【００９１】
本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆでは、第１の一次コイル１１と、第１の二次コイル１２と、第２の一次コイル５１と、第２の二次コイル５２と、第３の一次コイル６１と、第３の二次コイル６２とが、第１のコア１３と第２のコア１４とにコンパクトに配置され得る。本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆによれば、コンパクトな三相の変圧器が得られる。
【００９２】
本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆでは、第４の導体５７は、第２の導電フォイルであってもよく、第６の導体６７は、第３の導電フォイルであってもよい。そのため、第２の二次コイル５２及び第３の二次コイル６２における表皮効果及び近接効果に起因する第２の二次コイル５２及び第３の二次コイル６２における電力損失が低減され得る。本実施の形態の変圧器１ｅ，１ｆは、向上された電力効率を有する。
【００９３】
本実施の形態の変圧器１ｅでは、第２の二次コイル５２は、第２の一次コイル５１の内側に配置されてもよい。第３の二次コイル６２は、第３の一次コイル６１の内側に配置されてもよい。そのため、第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の間隔Ｇ2が相対的に減少し得る。第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の磁気的な結合が強められ得る。第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の間隔Ｇ3が相対的に減少し得る。第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の磁気的な結合が強められ得る。相対的に小さな漏れインダクタンスを有する変圧器１ｅが提供され得る。
【００９４】
本実施の形態の変圧器１ｆでは、第２の脚部１３ｂが延在する方向に沿って、第２の一次コイル５１及び第２の二次コイル５２が配列されてもよい。第４の脚部１４ｂが延在する方向に沿って、第３の一次コイル６１及び第３の二次コイル６２が配列されてもよい。そのため、第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の間隔Ｇ2が相対的に増加し得る。第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の磁気的な結合が弱められ得る。第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の間隔Ｇ3が相対的に増加し得る。第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の磁気的な結合が弱められ得る。相対的に大きな漏れインダクタンスを有する変圧器１ｆが提供され得る。
【００９５】
本実施の形態の電力変換装置２５ｅは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅを備える。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅは、それぞれ、一次側端子３１ａ，３１ｂと、一次側端子３１ａ，３１ｂに接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄと、変圧器１ｅ，１ｆと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄと、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄに接続される二次側端子３２ａ，３２ｂとを含む。ＤＣ／ＡＣ変換回路３３ｄは、第１の一次コイル１１、第２の一次コイル５１及び第３の一次コイル６１に接続されており、かつ、第１の三相ブリッジ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路３４ｄは、第１の二次コイル１２、第２の二次コイル５２及び第３の二次コイル６２に接続されており、かつ、第２の三相ブリッジ回路である。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅの一次側端子３１ａ，３１ｂは互いに並列接続されている。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅの二次側端子３２ａ，３２ｂは互いに直列接続されている。本実施の形態の電力変換装置２５ｅは、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する。
【００９６】
実施の形態５．
図２０から図２２を参照して、実施の形態５に係る変圧器１ｇを説明する。本実施の形態の変圧器１ｇは、実施の形態４の変圧器１ｅと同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００９７】
図２０及び図２１に示されるように、本実施の形態の変圧器１ｇでは、第４の導体５８は、複数の第２導電素線５９が撚り合わされて形成されている第２のリッツ線である。第２断面において、複数の第２導電素線５９は、各々、０．１ｍｍ以上の第２の半径Ｒ2を有する円の形状を有している。そのため、第４の導体５８は、第２導電素線５９の第２の半径Ｒ2で規定される、第２の曲率半径ｒ2を有する第２の角部５８ｐを有する。第２の角部５８ｐでの電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得て、第２の絶縁部材５５の絶縁破壊が防止され得る。第２の半径Ｒ2は、第１の半径Ｒ1に等しくてもよいし、第１の半径Ｒ1より大きくてもよいし、第１の半径Ｒ1より小さくてもよい。
【００９８】
図２０及び図２２に示されるように、本実施の形態の変圧器１ｇでは、第６の導体６８は、複数の第３導電素線６９が撚り合わされて形成されている第３のリッツ線である。第３断面において、複数の第３導電素線６９は、各々、０．１ｍｍ以上の第３の半径Ｒ3を有する円の形状を有している。そのため、第６の導体６８は、第３導電素線６９の第３の半径Ｒ3で規定される、第３の曲率半径ｒ3を有する第３の角部６８ｐを有する。第３の角部６８ｐでの電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得て、第３の絶縁部材６５の絶縁破壊が防止され得る。第３の半径Ｒ3は、第１の半径Ｒ1に等しくてもよいし、第１の半径Ｒ1より大きくてもよいし、第１の半径Ｒ1より小さくてもよい。第３の半径Ｒ3は、第２の半径Ｒ2に等しくてもよいし、第２の半径Ｒ2より大きくてもよいし、第２の半径Ｒ2より小さくてもよい。
【００９９】
本実施の形態では、実施の形態４のように、第４の導体５８及び第６の導体６８を加工する必要がない。そのため、本実施の形態の変圧器１ｇは、実施の形態４の変圧器１ｅよりも、低コストで製造され得る。
【０１００】
図２３に示されるように、本実施の形態の変形例の変圧器１ｈでは、第２の脚部１３ｂが延在する方向に沿って、第２の一次コイル５１及び第２の二次コイル５２が配列されてもよい。変圧器１ｈでは、変圧器１ｇよりも、第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の間隔Ｇ2が相対的に増加され得る。変圧器１ｈでは、変圧器１ｇよりも、第２の一次コイル５１と第２の二次コイル５２との間の磁気的な結合が弱められ得る。変圧器１ｈでは、第４の脚部１４ｂが延在する方向に沿って、第３の一次コイル６１及び第３の二次コイル６２が配列されてもよい。変圧器１ｈでは、変圧器１ｇよりも、第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の間隔Ｇ3が相対的に増加され得る。変圧器１ｈでは、変圧器１ｇよりも、第３の一次コイル６１と第３の二次コイル６２との間の磁気的な結合が弱められ得る。そのため、変圧器１ｈは、変圧器１ｇよりも、相対的に大きな漏れインダクタンスを有する。
【０１０１】
図１２、図１３及び図１９を参照して、実施の形態５に係る電力変換装置２５ｇを説明する。本実施の形態の電力変換装置２５ｇは、実施の形態４の電力変換装置２５ｅと同様の構成を備えるが、実施の形態４の変圧器１ｅ，１ｆが、本実施の形態の変圧器１ｇまたは変圧器１ｈに置き換えられている点で異なる。具体的には、本実施の形態の電力変換装置２５ｇは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｇを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｇは、実施の形態４のＤＣ／ＤＣコンバータ３０ｅと同様の構成を含んでいるが、実施の形態４の変圧器１ｅ，１ｆが、本実施の形態の変圧器１ｇまたは変圧器１ｈに置き換えられている点で主に異なる。
【０１０２】
本実施の形態の変圧器１ｇ，１ｈ及び電力変換装置２５ｇの効果を説明する。本実施の形態の変圧器１ｇ，１ｈ及び電力変換装置２５ｇは、実施の形態４の変圧器１ｅ及び電力変換装置２５ｅと同様の以下の効果を奏する。
【０１０３】
本実施の形態の変圧器１ｇ，１ｈ及び電力変換装置２５ｇでは、第４の導体５８は、複数の第２導電素線５９が撚り合わされて形成されている第２のリッツ線であってもよい。第６の導体６８は、複数の第３導電素線６９が撚り合わされて形成されている第３のリッツ線であってもよい。第４の導体５８の第２断面において、複数の第２導電素線５９は、各々、０．１ｍｍ以上の第２の半径Ｒ2を有する円の形状を有してもよい。第６の導体６８の第３断面において、複数の第３導電素線６９は、各々、０．１ｍｍ以上の第３の半径Ｒ3を有する円の形状を有してもよい。そのため、第２の角部５８ｐ及び第３の角部６８ｐでの電界集中に起因する電界強度の増加が抑制され得て、第３の絶縁部材６５の絶縁破壊が防止され得る。本実施の形態の変圧器１ｇ，１ｈ及び電力変換装置２５ｇは、向上された絶縁破壊耐圧及び向上された電力効率を有する。
【０１０４】
実施の形態６．
図１及び図２を参照して、実施の形態６に係る変圧器１ｉを説明する。本実施の形態の変圧器１ｉは、実施の形態１の変圧器１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【０１０５】
本実施の形態の変圧器１ｉでは、第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスは、第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスに等しい。第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスは、第１の一次コイル１１を除く全てのコイル（第１の二次コイル１２を含む）を開放して、第１の一次コイル１１の両端（図７の第１の一次コイル１１の白丸を参照）にＬＣＲメータのような測定器を直接接続することによって測定される。第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスは、第１の二次コイル１２を除く全てのコイル（第１の一次コイル１１を含む）を開放して、第１の二次コイル１２の両端（図７の第１の二次コイル１２の白丸を参照）にＬＣＲメータのような測定器を直接接続することによって測定される。
【０１０６】
一般に、コイルのインダクタンスは、コイルの長さ、コイルの形状及びコアとコイルとの間の距離などに依存する。例えば、コアに沿うコイルの長さ短くなるほど、コイルのインダクタンスは小さくなる。コイルとコアとの間の距離が長くなるほど、コイルのインダクタンスは小さくなる。本実施の形態では、第１のコア１３の第１の脚部１３ａ及び第２のコア１４の第３の脚部１４ａに沿う第１の一次コイル１１の長さは、第１の脚部１３ａ及び第３の脚部１４ａに沿う第１の二次コイル１２の長さよりも長い。第１の脚部１３ａ及び第３の脚部１４ａと第１の一次コイル１１との間の距離は、第１の脚部１３ａ及び第３の脚部１４ａと第１の二次コイル１２との間の距離よりも長い。こうして、本実施の形態では、第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスを、第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスに等しくすることができる。
【０１０７】
図７に示されるように、一次側端子３１ａ，３１ｂ間に電圧を印加すると、ＤＣ／ＡＣ変換回路３３を介して、第１の一次コイル１１に電圧が印加される。電圧が印加された第１の一次コイル１１は、第１のコア１３の第１の脚部１３ａ及び第２のコア１４の第３の脚部１４ａに磁束を励起する。この磁束は、第１の二次コイル１２に誘導電圧を発生させる。第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスは第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスに等しいため、第１の二次コイル１２にも第１の一次コイル１１と同じ磁束が励起されて、誘導電圧は、第２のスイッチング回路４７によって第１の二次コイル１２に印加される電圧に等しくなる。第２のスイッチング回路４７に無効電流が流れることが防止され、第２のスイッチング素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄにおける電力損失が防止される。
【０１０８】
図７に示されるように、二次側端子３２ａ，３２ｂ間に電圧を印加すると、ＡＣ／ＤＣ変換回路３４を介して、第１の二次コイル１２に電圧が印加される。電圧が印加された第１の二次コイル１２は、第１のコア１３の第１の脚部１３ａ及び第２のコア１４の第３の脚部１４ａに磁束を励起する。この磁束は、第１の一次コイル１１に誘導電圧を発生させる。第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスは第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスに等しいため、第１の一次コイル１１にも第１の二次コイル１２と同じ磁束が励起されて、誘導電圧は、第１のスイッチング回路４５によって第１の一次コイル１１に印加される電圧に等しくなる。第１のスイッチング回路４５に無効電流が流れることが防止され、第１のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにおける電力損失が防止される。
【０１０９】
本実施の形態の変圧器１ｉは、実施の形態１の変圧器１の効果に加えて、さらに向上された電力効率を有するという効果を奏する。なお、本実施の形態では、実施の形態１の変圧器１において、第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスを第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスに等しくしたが、実施の形態２から実施の形態５及び実施の形態１から実施の形態５の変形例においても、第１の一次コイル１１の第１のインダクタンスは第１の二次コイル１２の第２のインダクタンスに等しくてもよい。実施の形態４及びその変形例並びに実施の形態５において、第２の一次コイル５１のインダクタンスと第２の二次コイル５２のインダクタンスとは等しくてもよく、第３の一次コイル６１のインダクタンスと第３の二次コイル６２のインダクタンスとは等しくてもよい。
【０１１０】
今回開示された実施の形態１−６及びそれらの変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態１−６及びそれらの変形例の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本発明の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ  変圧器、１１  第１の一次コイル、１２  第１の二次コイル、１３  第１のコア、１３ａ  第１の脚部、１３ｂ  第２の脚部、１４  第２のコア、１４ａ  第３の脚部、１４ｂ  第４の脚部、１５  第１の絶縁部材、１６  第１の導体、１７，１８  第２の導体、１７ｐ，１８ｐ  第１の角部、１９  第１導電素線、２５，２５ｂ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｇ  電力変換装置、２７ａ，２７ｂ  一次側直流端子、２８ａ，２８ｂ  二次側直流端子、３０，３０ｄ，３０ｅ，３０ｇ  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３１ａ，３１ｂ  一次側端子、３２ａ，３２ｂ  二次側端子、３３，３３ｄ  ＤＣ／ＡＣ変換回路、３４，３４ｄ  ＡＣ／ＤＣ変換回路、３８  第１のコンデンサ、３９  第２のコンデンサ、４０  変圧部、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ  第１のスイッチング素子、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ  第１のダイオード、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ  第２のスイッチング素子、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ  第２のダイオード、４５，４５ｄ  第１のスイッチング回路、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ  第１のレグ、４７，４７ｄ  第２のスイッチング回路、４８ａ，４８ｂ，４８ｃ  第２のレグ、５１  第２の一次コイル、５２  第２の二次コイル、５５  第２の絶縁部材、５６  第３の導体、５７，５８  第４の導体、５７ｐ，５８ｐ  第２の角部、５９  第２導電素線、６１  第３の一次コイル、６２  第３の二次コイル、６５  第３の絶縁部材、６６  第５の導体、６７，６８  第６の導体、６７ｐ，６８ｐ  第３の角部、６９  第３導電素線。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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