(57)【要約】      （修正有）【課題】トランスの漏洩インダクタンス値を、精度良く調整する電力伝送装置を提供する。【解決手段】１次巻線と、１次巻線と磁気結合する２次巻線と、を備えるトランス２００１と、１次巻線と２次巻線との位置関係を調整する位置調整部２００２と、流れる電流に応じて、第１検出信号を生成する電流検出部２００３と、トランスの漏洩磁束に応じて、第２検出信号を生成する漏洩磁束検出部２００４と、位置調整部２００２を制御する制御部２００５と、を備える。制御部２００５は、電流検出部２００３からの第１検出信号と漏洩磁束検出部２００４からの第２検出信号とに基づいて、位置調整部２００２を制御することにより、１次巻線と２次巻線との位置関係を調整する。【選択図】図１９
2016115780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線と、前記１次巻線と磁気結合する２次巻線と、を備えるトランスと、
前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する位置調整部と、
流れる電流に応じて、第１検出信号を生成する電流検出部と、
前記トランスの漏洩磁束に応じて、第２検出信号を生成する漏洩磁束検出部と、
前記位置調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流検出部からの前記第１検出信号と前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号とに基づいて、前記位置調整部を制御することにより、前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する、
電力伝送装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記電流検出部からの前記第１検出信号に基づいて、前記トランスの漏洩インダクタンスの目標値Ｌｅｉを設定する工程（Ａ）と、
前記工程（Ａ）の後に、前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒと前記目標値Ｌｅｉとの差分を算出する工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）の後に、前記差分がより小さくなる位置関係に前記１次巻線と前記２次巻線との位置を調整することで、前記トランスの漏洩インダクタンスを前記目標値Ｌｅｉに近づける工程（Ｃ）と、
を実行する、
請求項１に記載の電力伝送装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記工程（Ａ）の後に、前記目標値Ｌｅｉと前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係との相関を示す情報に基づいて、初期位置関係を設定する工程（ｂ１）と、
前記工程（ｂ１）の後に、前記位置調整部により前記１次巻線と前記２次巻線とを前記初期位置関係に調整する工程（ｂ２）と、
前記工程（ｂ２）の後に、前記１次巻線と前記２次巻線とが前記初期位置関係である状態にて、前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号から漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳを算出する工程（ｂ３）と、
を実行し、
前記工程（ｂ３）の後に、前記工程（Ｂ）において、前記漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳと前記目標値Ｌｅｉとの差分を算出する、
請求項２に記載の電力伝送装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記工程（Ａ）において、前記第１検出信号と前記第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒとの相関を示す情報に基づいて、前記トランスの漏洩インダクタンスの目標値Ｌｅｉを設定する、
請求項２または３に記載の電力伝送装置。
【請求項５】
スイッチ素子を備えるスイッチング回路を備え、
前記スイッチ素子のオンオフ動作により、前記スイッチング回路は入力電圧から交流電圧を生成し、
前記交流電圧は、前記１次巻線に入力され、
前記トランスの漏洩インダクタンスと前記スイッチ素子の第１端と第２端の間の容量成分とが共振し、
前記電流検出部からの前記第１検出信号が電流値Ｉ１を示す場合における前記目標値Ｌｅｉを、Ｌｅｉ１とし、
前記電流検出部からの前記第１検出信号が電流値Ｉ２を示す場合における前記目標値Ｌｅｉを、Ｌｅｉ２とすると、
前記制御部は、前記工程（Ａ）において、前記電流値Ｉ２が前記電流値Ｉ１よりも小さい場合、前記目標値Ｌｅｉ２として、前記目標値Ｌｅｉ１よりも大きい値を設定する、
請求項２〜４のいずれかに記載の電力伝送装置。
【請求項６】
前記位置調整部は、前記１次巻線または前記２次巻線のうちのいずれか一方の巻線の位置を変化させ、
前記１次巻線または前記２次巻線のうちの前記位置調整部により位置が変化されない巻線と、前記漏洩磁束検出部と、の位置関係は、固定されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の電力伝送装置。
【請求項７】
前記１次巻線または前記２次巻線のうちの前記位置調整部により位置が変化されない巻線が、所定の軸周りに巻き回しされることでコイル部が形成され、
前記漏洩磁束検出部は、前記コイル部と軸方向に並んで配置される、
請求項６に記載の電力伝送装置。
【請求項８】
電力伝送装置における制御方法であって、
前記電力伝送装置は、
１次巻線と、前記１次巻線と磁気結合する２次巻線と、を備えるトランスと、
前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する位置調整部と、
流れる電流に応じて、第１検出信号を生成する電流検出部と、
前記トランスの漏洩磁束に応じて、第２検出信号を生成する漏洩磁束検出部と、
を備え、
前記電流検出部からの前記第１検出信号と前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号とに基づいて、前記位置調整部を制御することにより、前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する、
制御方法。
【請求項９】
前記電流検出部からの前記第１検出信号に基づいて、前記トランスの漏洩インダクタンスの目標値Ｌｅｉを設定する工程（Ａ）と、
前記工程（Ａ）の後に、前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒと前記目標値Ｌｅｉとの差分を算出する工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）の後に、前記差分がより小さくなる位置関係に前記１次巻線と前記２次巻線との位置を調整することで、前記トランスの漏洩インダクタンスを前記目標値Ｌｅｉに近づける工程（Ｃ）と、
を包含する、
請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記工程（Ａ）の後に、前記目標値Ｌｅｉと前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係との相関を示す情報に基づいて、初期位置関係を設定する工程（ｂ１）と、
前記工程（ｂ１）の後に、前記位置調整部により前記１次巻線と前記２次巻線とを前記初期位置関係に調整する工程（ｂ２）と、
前記工程（ｂ２）の後に、前記１次巻線と前記２次巻線とが前記初期位置関係である状態にて、前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号から漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳを算出する工程（ｂ３）と、
を包含し、
前記工程（ｂ３）の後に、前記工程（Ｂ）において、前記漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳと前記目標値Ｌｅｉとの差分を算出する、
請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記工程（Ａ）において、前記第１検出信号と前記第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒとの相関を示す情報に基づいて、前記トランスの漏洩インダクタンスの目標値Ｌｅｉを設定する、
請求項９または１０に記載の制御方法。
【請求項１２】
前記電力伝送装置は、スイッチ素子を備えるスイッチング回路を備え、
前記スイッチ素子のオンオフ動作により、前記スイッチング回路は入力電圧から交流電圧を生成し、
前記交流電圧は、前記１次巻線に入力され、
前記トランスの漏洩インダクタンスと前記スイッチ素子の第１端と第２端の間の容量成分とが共振し、
前記電流検出部からの前記第１検出信号が電流値Ｉ１を示す場合における前記目標値Ｌｅｉを、Ｌｅｉ１とし、
前記電流検出部からの前記第１検出信号が電流値Ｉ２を示す場合における前記目標値Ｌｅｉを、Ｌｅｉ２とすると、
前記工程（Ａ）において、前記電流値Ｉ２が前記電流値Ｉ１よりも小さい場合、前記目標値Ｌｅｉ２として、前記目標値Ｌｅｉ１よりも大きい値を設定する、
請求項９〜１１のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１３】
前記位置調整部は、前記１次巻線または前記２次巻線のうちのいずれか一方の巻線の位置を変化させ、
前記１次巻線または前記２次巻線のうちの前記位置調整部により位置が変化されない巻線と、前記漏洩磁束検出部と、の位置関係は、固定されている、
請求項８〜１２のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１４】
前記１次巻線または前記２次巻線のうちの前記位置調整部により位置が変化されない巻線が、所定の軸周りに巻き回しされることでコイル部が形成され、
前記漏洩磁束検出部は、前記コイル部と軸方向に並んで配置される、
請求項１３に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力伝送装置、および、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、漏洩インダクタンスを可変にするトランスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０７５７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、トランスの漏洩インダクタンス値を、精度良く調整できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１次巻線と、前記１次巻線と磁気結合する２次巻線と、を備えるトランスと、前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する位置調整部と、流れる電流に応じて、第１検出信号を生成する電流検出部と、前記トランスの漏洩磁束に応じて、第２検出信号を生成する漏洩磁束検出部と、前記位置調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部からの前記第１検出信号と前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号とに基づいて、前記位置調整部を制御することにより、前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する、電力伝送装置。
【０００６】
電力伝送装置における制御方法であって、前記電力伝送装置は、１次巻線と、前記１次巻線と磁気結合する２次巻線と、を備えるトランスと、前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する位置調整部と、流れる電流に応じて、第１検出信号を生成する電流検出部と、前記トランスの漏洩磁束に応じて、第２検出信号を生成する漏洩磁束検出部と、を備え、前記電流検出部からの前記第１検出信号と前記漏洩磁束検出部からの前記第２検出信号とに基づいて、前記位置調整部を制御することにより、前記１次巻線と前記２次巻線との位置関係を調整する、制御方法。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、トランスの漏洩インダクタンス値を、精度良く調整できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態２の電力伝送装置１００を示す図である。
【図２】トランス１０９の斜視図である。
【図３】トランス１０９を分解した斜視図である。
【図４】トランス１０９を分解した側面図である。
【図５】第２のボビン２０２と第３のボビン２０３の斜視図である。
【図６】漏洩インダクタンスの値と巻線間距離との関係を示す図である。
【図７】制御部１１５の概略構成を示すブロック図である。
【図８】誘起電圧に対する漏洩インダクタンスの関係を示す図である。
【図９】負荷の電流に応じた適切な漏洩インダクタンスを示す図である。
【図１０】実施の形態２における電力伝送装置１００の制御方法を示す図である。
【図１１】アクチュエータの制御電圧に対する変位量を示す図である。
【図１２】アクチュエータの構成を示す図である。
【図１３】トランス１３０１の斜視図である。
【図１４】トランス１３０１を示す図である。
【図１５】圧電アクチュエータ２０９を変位させた場合における、１次巻線２０４と２次巻線２０５の位置関係を示す図である。
【図１６】トランス１６００の側面図である。
【図１７】トランス１７０１を示す図である。
【図１８】位置調整部として歯付ナット１８０１を用いた構成を示す図である。
【図１９】実施の形態１における電力伝送装置３０００の概略構成を示す図である。
【図２０】実施の形態１における電力伝送装置３０００における制御方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１９は、実施の形態１における電力伝送装置３０００の概略構成を示す図である。
【００１１】
実施の形態１における電力伝送装置３０００は、トランス２００１と、位置調整部２００２と、電流検出部２００３と、漏洩磁束検出部２００４と、制御部２００５と、を備える。
【００１２】
トランス２００１は、１次巻線と、１次巻線と磁気結合する２次巻線と、を備える。
【００１３】
位置調整部２００２は、１次巻線と２次巻線との位置関係を調整する。
【００１４】
電流検出部２００３は、例えば電力伝送装置に流れる電流に応じて、第１検出信号を生成する。
【００１５】
漏洩磁束検出部２００４は、トランス２００１の漏洩磁束に応じて、第２検出信号を生成する。
【００１６】
制御部２００５は、位置調整部２００２を制御する。制御部２００５は、電流検出部２００３からの第１検出信号と漏洩磁束検出部２００４からの第２検出信号とに基づいて、位置調整部２００２を制御することにより、１次巻線と２次巻線との位置関係を調整する。
【００１７】
以上の構成によれば、漏洩磁束検出部からの第２検出信号に基づいて、制御誤差や振動などによる位置ずれを補正することができる。これにより、トランスの漏洩インダクタンス値を、より精度良く、目標値に近づけることができる。この結果、出力電流に応じて、漏洩インダクタンス値を適切に調整できる。したがって、例えば、当該電力伝送装置とスイッチング回路とで電力変換装置を構成した場合には、スイッチング回路のスイッチ素子の効率的なソフトスイッチングを実現できる。この結果、電力変換装置の低損失化と高効率化を実現できる。
【００１８】
なお、図１９に示されるように、実施の形態１における電力伝送装置３０００は、スイッチング回路２００６を備えていてもよい。
【００１９】
スイッチング回路２００６は、スイッチ素子を備える。スイッチ素子のオンオフ動作により、スイッチング回路２００６は電源２１００からの入力電圧から交流電圧を生成する。交流電圧は、例えば、１次巻線に入力される。
【００２０】
なお、スイッチング回路２００６は、ＤＣ／ＤＣ回路またはＡＣ／ＤＣ回路からの入力電圧から交流電圧を生成してもよい。
【００２１】
トランス２００１の漏洩インダクタンスとスイッチ素子の第１端と第２端の間（例えば、ソースとドレインとの間）の容量成分とが共振する。
【００２２】
以上の構成によれば、スイッチング回路のスイッチ素子のソフトスイッチングを実現できる。例えば、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）を実現できる。
【００２３】
また、実施の形態１における電力伝送装置３０００においては、位置調整部２００２は、１次巻線または２次巻線のうちのいずれか一方の巻線の位置を変化させてもよい。
【００２４】
このとき、１次巻線または２次巻線のうちの位置調整部２００２により位置が変化されない巻線と、漏洩磁束検出部２００４と、の位置関係は、固定されていてもよい。
【００２５】
以上の構成によれば、位置調整部による巻線の位置変化に応じた、漏洩磁束検出部からの第２検出信号の変化を、より精度良く、検出することができる。
【００２６】
また、実施の形態１における電力伝送装置３０００においては、１次巻線または２次巻線のうちの位置調整部２００２により位置が変化されない巻線が、所定の軸周りに巻き回しされることでコイル部が形成されてもよい。
【００２７】
このとき、漏洩磁束検出部２００４は、コイル部と軸方向に並んで配置されてもよい。
【００２８】
以上の構成によれば、トランスの漏洩磁束を、より精度良く、検出することができる。
【００２９】
図２０は、実施の形態１における電力伝送装置３０００における制御方法を示す図である。
【００３０】
実施の形態１における制御方法は、電流検出部２００３からの第１検出信号と漏洩磁束検出部２００４からの第２検出信号とに基づいて、位置調整部２００２を制御することにより、１次巻線と２次巻線との位置関係を調整する。
【００３１】
なお、図２０（ａ）に示されるように、実施の形態１における制御方法は、工程（Ａ）と、工程（Ｂ）と、工程（Ｃ）と、を包含してもよい。
【００３２】
工程（Ａ）は、電流検出部２００３からの第１検出信号に基づいて、トランスの漏洩インダクタンスの目標値Ｌｅｉを設定する工程である。
【００３３】
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）の後に、漏洩磁束検出部２００４からの第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒと目標値Ｌｅｉとの差分を算出する工程である。
【００３４】
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）の後に、差分がより小さくなる位置関係に１次巻線と２次巻線との位置を調整することで、トランスの漏洩インダクタンスを目標値Ｌｅｉに近づける工程である。
【００３５】
以上の構成によれば、トランスの漏洩インダクタンス値を、より精度良く、目標値に近づけることができる。また、例えば、Ｌｅｒの検出と差分の算出と巻線の位置調整とを繰り返すことで、微調整を行うことができる。
【００３６】
また、図２０（ｂ）に示されるように、実施の形態１における制御方法は、工程（Ａ）と、工程（ｂ１）と、工程（ｂ２）と、工程（ｂ３）と、工程（Ｂ）と、工程（Ｃ）と、を包含してもよい。
【００３７】
工程（ｂ１）は、工程（Ａ）の後に、目標値Ｌｅｉと１次巻線と２次巻線との位置関係との相関を示す情報に基づいて、初期位置関係を設定する工程である。
【００３８】
工程（ｂ２）は、工程（ｂ１）の後に、位置調整部２００２により１次巻線と２次巻線とを初期位置関係に調整する工程である。
【００３９】
工程（ｂ３）は、工程（ｂ２）の後に、１次巻線と２次巻線とが初期位置関係である状態にて、漏洩磁束検出部からの第２検出信号から漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳを算出する工程である。
【００４０】
工程（ｂ３）の後に、工程（Ｂ）において、漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳと目標値Ｌｅｉとの差分を算出してもよい。
【００４１】
以上の構成によれば、より目標値Ｌｅｉに近い漏洩インダクタンス値を与える初期位置関係から、調整動作を開始できる。これにより、漏洩インダクタンス値の調整動作の高速化と効率化を実現できる。
【００４２】
また、実施の形態１における制御方法は、工程（Ａ）において、第１検出信号と第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒとの相関を示す情報に基づいて、トランスの漏洩インダクタンスの目標値Ｌｅｉを設定してもよい。
【００４３】
以上の構成によれば、より適切な目標値Ｌｅｉを設定できる。
【００４４】
電流検出部からの第１検出信号が電流値Ｉ１を示す場合における目標値Ｌｅｉを、Ｌｅｉ１と表記する。
【００４５】
電流検出部からの第１検出信号が電流値Ｉ２を示す場合における目標値Ｌｅｉを、Ｌｅｉ２と表記する。
【００４６】
このとき、電力伝送装置３０００がスイッチング回路２００６を備えている場合、実施の形態１における制御方法は、工程（Ａ）において、電流値Ｉ２が電流値Ｉ１よりも小さい場合、目標値Ｌｅｉ２として、目標値Ｌｅｉ１よりも大きい値を設定してもよい。
【００４７】
以上の構成によれば、高負荷電流においても低負荷電流においても、共振条件を満たす、最適な漏洩インダクタンス値が得られる。これにより、スイッチング回路のスイッチ素子の効率的なソフトスイッチングを実現できる。この結果、電力伝送装置の低損失化と高効率化を実現できる。
【００４８】
なお、上述の制御方法の各工程は、上述の制御部２００５により、実行されてもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
実施の形態１における電力伝送装置のより具体的な構成の一例として、以下、実施の形態２が説明される。
【００５０】
図１は、実施の形態２の電力伝送装置１００を示す図である。
【００５１】
図中の点線矢印は、制御部１１５の入出力電圧を表している。
【００５２】
図１では、電力伝送装置１００を備えるスイッチング電源装置（電力変換装置）が例示されている。
【００５３】
電力伝送装置１００は、第１のスイッチ素子１０１、第２のスイッチ素子１０２、第３のスイッチ素子１０３、第４のスイッチ素子１０４と、を備える。これらのスイッチ素子は、スイッチング回路を構成している。
【００５４】
それぞれのスイッチ素子は、制御部１１５からの駆動電圧１２１によって、ＯＮとＯＦＦを制御されている。
【００５５】
なお、それぞれのスイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であってもよい。もしくは、ＭＯＳＦＥＴとは別の形式の素子（例えば、三端子スイッチ素子）であってもよい。
【００５６】
第１のコンデンサ１０５、第２のコンデンサ１０６、第３のコンデンサ１０７、第４のコンデンサ１０８は、それぞれ、第１のスイッチ素子１０１、第２のスイッチ素子１０２、第３のスイッチ素子１０３、第４のスイッチ素子１０４のソースとドレインの間に接続される。
【００５７】
このとき、スイッチ素子の第１端と第２端の間の容量成分とは、スイッチ素子の寄生容量とコンデンサの容量とを合わせた容量を意味する。
【００５８】
なお、共振用のコンデンサ１０５〜１０８を用いずに、スイッチ素子１０１〜１０４が持つ寄生容量を、共振に利用してもよい。これにより、コンデンサ１０５〜１０８が不要となるため、部品点数を削減することができる。
【００５９】
このとき、スイッチ素子の第１端と第２端の間の容量成分とは、スイッチ素子の寄生容量を意味する。
【００６０】
スイッチ素子の第１端と第２端の間（例えば、ソースとドレインの間）の容量成分は、トランス１０９の漏洩インダクタンス１１６と共に、共振回路を構成する。
【００６１】
図１では、回路図上わかりやすくするために、漏洩インダクタンス１１６と理想トランス１１７に分けて、トランス１０９が図示されている。
【００６２】
なお、電力伝送装置１００は、外付けの共振インダクタを、さらに備えていてもよい。このとき、スイッチ素子の第１端と第２端の間の容量成分は、トランス１０９の漏洩インダクタンス１１６と外付けの共振インダクタのインダクタンスと共に、共振回路を構成してもよい。
【００６３】
ダイオードブリッジ１１０は、トランス１０９の二次巻線からの出力電圧を整流する。チョークコイル１１１と平滑コンデンサ１１２は、整流された出力電圧を平滑する。
【００６４】
図２は、トランス１０９の斜視図である。
【００６５】
図３は、トランス１０９を分解した斜視図である。
【００６６】
図４は、トランス１０９を分解した側面図である。
【００６７】
図５は、第２のボビン２０２と第３のボビン２０３の斜視図である。
【００６８】
第１のボビン２０１の巻胴部３０１には、１次巻線２０４が巻かれる。
【００６９】
第２のボビン２０２の巻胴部３０２には、２次巻線２０５が巻かれる。
【００７０】
第２のボビン２０２の巻胴部３０３には、漏洩インダクタンス検出用巻線２０６が巻かれる。
【００７１】
漏洩インダクタンス検出用巻線２０６は、漏洩磁束検出部の一例である。
【００７２】
図４に示すように、巻胴部３０１および巻胴部３０２は、筒状になっている。この筒状部に、第１のＥ形コア２０７および第２のＥ形コア２０８が、挿入される。
【００７３】
第３のボビン２０３の筒部３０４に、圧電アクチュエータ２０９が挿入される。
【００７４】
圧電アクチュエータ２０９は、位置調整部の一例である。
【００７５】
圧電アクチュエータ２０９の下電極２１２と第３のボビン２０３の底部３０５とが、例えば接着剤などを用いて、固定される。この固定方法は、接着剤に限定されない。
【００７６】
圧電アクチュエータ２０９が挿入された第３のボビン２０３の筒部３０４に、第１のボビン２０１が挿入される。
【００７７】
第１のボビン２０１の下板３０６と圧電アクチュエータ２０９の上電極２１０とが、例えば接着剤などを用いて、固定される。この固定方法は、接着剤に限定されない。
【００７８】
圧電アクチュエータ２０９と第１のボビン２０１が挿入された第３のボビン２０３の凹部３０８に、第２のボビン２０２の凸部３０７が、はめ込まれる。
【００７９】
第２のボビン２０２のコア挿入穴３０９に、第１のＥ形コア２０７の中脚３１１が、はめ込まれる。
【００８０】
第３のボビン２０３のコア挿入穴３１０に、第２のＥ形コア２０８の中脚３１２が、はめ込まれる。
【００８１】
以上により、トランス１０９が構成される。
【００８２】
図２から図４に示すように、実施の形態２では、トランス１０９を３つのボビンで構成した。しかし、組み立て後のトランスが、トランス１０９と同一の構成になるのであれば、ボビンの数およびその形状は限定されない。
【００８３】
１次巻線２０４に電流が流れることで磁束が発生する。発生した磁束は、第１のＥ形コア２０７と第２のＥ形コア２０８中を流れる。２次巻線２０５に磁束が鎖交することで、誘起電圧が発生する。これにより、トランス１０９に接続された回路に電流が出力される。
【００８４】
１次巻線２０４に電流が流れることにより発生した磁束の一部は、漏洩インダクタンスとなって、コア中を流れずに、漏洩インダクタンス検出用巻線２０６と鎖交する。漏洩磁束が鎖交することで、漏洩インダクタンス検出用巻線２０６に発生する誘起電圧１１８が、制御部１１５に伝えられる。
【００８５】
誘起電圧１１８は、第２検出信号の一例である。
【００８６】
図６は、漏洩インダクタンスの値と巻線間距離との関係を示す図である。
【００８７】
図６に示すように、漏洩インダクタンスの値は、１次巻線２０４と２次巻線２０５の巻線間距離２１３によって異なる。圧電アクチュエータ２０９を変位させて巻線間距離２１３を変化させることで、漏洩インダクタンスを制御することができる。
【００８８】
なお、図６に示す巻線間距離に対する漏洩インダクタンス特性は、一例であって、トランスの構造によって異なる。
【００８９】
圧電アクチュエータ２０９は、制御部１１５から出力される制御電圧１１９によって、制御される。
【００９０】
巻線間距離２１３は、圧電アクチュエータ２０９によって調整される。
【００９１】
実施の形態２では、一例として、圧電アクチュエータ２０９の変位量が大きいほど、巻線間距離２１３が小さくなる構成となっている。
【００９２】
電流検出部１１４は、検出した負荷の電流情報１２０を、制御部１１５に伝える。
【００９３】
電流情報１２０は、第１検出信号の一例である。
【００９４】
実施の形態２においては、電流検出部１１４は、ダイオードブリッジ１１０と平滑コンデンサ１１２の間に設けた。しかし、この位置に限らず、負荷の電流が検出できる場所であれば、どこでもよい。例えば、電流検出部１１４は、トランスの１次側に設けられてもよい。
【００９５】
図７は、制御部１１５の概略構成を示すブロック図である。
【００９６】
漏洩インダクタンス検出用巻線２０６で検出した誘起電圧１１８は、増幅部７０８で増幅される。その後、増幅された信号が、漏洩インダクタンス変換部７０７に伝えられる。
【００９７】
なお、検出した誘起電圧１１８が十分に高い値である場合は、増幅部７０８による増幅は行われなくともよい。
【００９８】
なお、漏洩インダクタンス検出用巻線２０６の巻き数を増やすことで、検出する誘起電圧１１８を、高くすることが可能である。
【００９９】
図８は、誘起電圧に対する漏洩インダクタンスの関係を示す図である。
【０１００】
漏洩インダクタンス変換部７０７は、増幅後の誘起電圧に対する漏洩インダクタンスのテーブルを用いて、トランスの漏洩インダクタンスを算出する。このテーブルは、予め設定され、メモリなどに記憶されていてもよい。
【０１０１】
なお、図８に示される増幅後の誘起電圧に対する漏洩インダクタンス特性は、一例である。この特性は、トランス１０９の構造などによって異なる。
【０１０２】
漏洩インダクタンス変換部７０７で算出した漏洩インダクタンス情報７０６は、駆動電圧生成部７０５およびアクチュエータ制御電圧生成部７１０に、伝えられる。
【０１０３】
駆動電圧生成部７０５は、漏洩インダクタンス情報７０６に基づいて、下記の式１により、デッドタイムＴｄを調整する。
【０１０４】
【数１】
2016115780.tif 000003
【０１０５】
駆動電圧生成部７０５は、デッドタイムＴｄに基づいて、第１のスイッチ素子１０１の駆動信号７０１、第２のスイッチ素子１０２の駆動信号７０２、第３のスイッチ素子１０３の駆動信号７０３および第４のスイッチ素子１０４の駆動信号７０４を、出力する。
【０１０６】
ここで、上記の式１のＬｅｒは、漏洩インダクタンス情報７０６である。上記の式１のＣは、共振に寄与する共振用コンデンサの合成容量である。
【０１０７】
なお、デッドタイムＴｄは、別の計算式等を用いて、調整してもよい。
【０１０８】
図９は、負荷の電流に応じた、共振に適切な漏洩インダクタンスを示す図である。
【０１０９】
漏洩インダクタンス算出部７０９は、負荷の電流情報１２０に基づいて、負荷の電流に対する適切な漏洩インダクタンスのテーブルを用いて、漏洩インダクタンス目標値７１１を算出する。このテーブルは、予め設定され、メモリなどに記憶されていてもよい。
【０１１０】
このテーブルは、第１検出信号と第２検出信号から算出される漏洩インダクタンス値Ｌｅｒとの相関を示す情報の一例である。
【０１１１】
算出された漏洩インダクタンス目標値７１１は、アクチュエータ制御電圧生成部７１０に伝えられる。
【０１１２】
なお、図９の負荷の電流に対する適切な漏洩インダクタンス特性は、一例であって、この特性は回路構成などによって異なる。
【０１１３】
アクチュエータ制御電圧生成部７１０は、漏洩インダクタンス情報７０６が適切な漏洩インダクタンスである目標値７１１と一致するように、圧電アクチュエータ２０９を制御するための制御電圧１１９を、出力する。
【０１１４】
図１０は、実施の形態２における電力伝送装置１００の制御方法を示す図である。
【０１１５】
（ステップ１００１）
漏洩インダクタンス算出部７０９より、負荷の電流情報１２０に基づいて、漏洩インダクタンス目標値Ｌｅｉを取得する。ここでＬｅｉは、漏洩インダクタンス目標値７１１のことである。
【０１１６】
（ステップ１００２）
トランス１０９の巻線間距離２１３に対する漏洩インダクタンスのテーブル（例えば、図６）を用いて、漏洩インダクタンス目標値Ｌｅｉになる巻線間距離（初期位置関係）を算出し、アクチュエータの変位量Ｄａとする。
【０１１７】
このテーブルは、予め設定され、メモリなどに記憶されていてもよい。
【０１１８】
このテーブルは、目標値Ｌｅｉと、１次巻線と２次巻線との位置関係（巻線間距離）と、の相関を示す情報の一例である。
【０１１９】
（ステップ１００３）
アクチュエータの制御電圧に対する変位量のテーブル（例えば、図１１）を用いて、変位量Ｄａとなる制御電圧の初期値Ｖｃｉを算出する。
【０１２０】
このテーブルは、予め設定され、メモリなどに記憶されていてもよい。
【０１２１】
初期値Ｖｃｉは、制御電圧Ｖｃとして出力される。これにより、アクチュエータにより、１次巻線と２次巻線とが、初期位置関係に調整される。ここで、Ｖｃは、制御電圧１１９のことである。
【０１２２】
図１１は、アクチュエータの制御電圧に対する変位量を示す図である。
【０１２３】
なお、図１１の制御電圧に対する変位量の特性は、一例であって、この特性はアクチュエータなどによって異なる。
【０１２４】
（ステップ１００４）
漏洩インダクタンス変換部７０７により、トランス１０９の漏洩インダクタンス情報Ｌｅｒを取得する。ここで、Ｌｅｒは、漏洩インダクタンス情報７０６のことである。
【０１２５】
なお、１次巻線と２次巻線とが初期位置関係である状態では、漏洩インダクタンス変換部７０７により、漏洩インダクタンス値ＬｅｒＳが算出される。
【０１２６】
（ステップ１００５）
漏洩インダクタンス目標値Ｌｅｉと漏洩インダクタンス情報Ｌｅｒ（または、ＬｅｒＳ）との差の絶対値Ｌｅｄを算出する。
【０１２７】
この絶対値Ｌｅｄと許容誤差ΔＬｅとを比較する。
【０１２８】
比較の結果、ＬｅｄがΔＬｅより小さいときは、制御電圧Ｖｃの調整を終了する。
【０１２９】
比較の結果、ＬｅｄがΔＬｅより大きいときは、ステップ１００６に進む。
【０１３０】
（ステップ１００６）
制御電圧ＶｃにΔＶｃを加算または減算し、ステップ１００４に戻る。
【０１３１】
このとき、制御電圧ＶｃにΔＶｃを加算するか減算するかは、図６の巻線間距離に対する漏洩インダクタンス特性と、図１１の制御電圧に対する変位量の特性と、から判断する。
【０１３２】
例えば、Ｌｅｉが１０ｕＨでＬｅｒが１１ｕＨとすると、ＬｅｒをＬｅｉに近づけるために、漏洩インダクタンスを小さくする必要がある。図６および図１１より、漏洩インダクタンスを小さくするには、制御電圧Ｖｃを大きくする必要がある。このため、この場合はＶｃにΔＶｃを加算する。
【０１３３】
なお、ΔＶｃは、一定値であってもよい。もしくは、ΔＶｃ自体が徐々に小さくなるように設定してもよい。
【０１３４】
以上により、漏洩インダクタンス目標値Ｌｅｉと漏洩インダクタンス情報Ｌｅｒとの差分が、より小さくなる位置関係に、１次巻線と２次巻線との位置が調整される。これにより、トランスの漏洩インダクタンスを目標値Ｌｅｉに近づける。
【０１３５】
なお、負荷電流の変化に応じて、漏洩インダクタンス目標値７１１が変化した場合には、上述の制御方法により、制御電圧１１９が再度調整される。
【０１３６】
また、振動などの影響により、漏洩インダクタンス情報７０６が変化した場合には、上述の制御方法により、制御電圧１１９が再度調整される。
【０１３７】
以上のように、実施の形態２によれば、圧電アクチュエータ２０９の制御電圧を調整することで、負荷の電流に応じて適切な漏洩インダクタンスを設定することができる。また、制御電圧１１９の算出にトランス１０９の漏洩インダクタンス情報７０６を用いることで、各制御ブロック、各算出ステップでの制御電圧１１９の算出誤差や、振動等の影響を排除できる。このため、トランスの漏洩インダクタンスを、目論み通りの漏洩インダクタンスに、調整することが可能となる。
【０１３８】
なお、実施の形態２においては、図６、図８、図９および図１１の各特性に基づいて設定したテーブルを用いて、制御電圧１１９が算出された。しかし、各特性から導出した計算式を用いて、制御電圧１１９が算出されてもよい。
【０１３９】
なお、実施の形態２においては、圧電アクチュエータは、１次巻線用ボビンに取り付けられた。しかし、圧電アクチュエータは、２次巻線用ボビンに取り付けられてもよい。また、圧電アクチュエータは、１次巻線用ボビンと２次巻線用ボビンの両方に取り付けられてもよい。
【０１４０】
（実施の形態３）
実施の形態１におけるトランスの具体的な構成例として、以下、実施の形態３が説明される。
【０１４１】
図１３は、トランス１３０１の斜視図である。
【０１４２】
図１４（Ａ）は、トランス１３０１の側面図である。
【０１４３】
図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の断面１４０１でのトランス１３０１の断面図である。
【０１４４】
上述の実施の形態２におけるトランス１０９は、１次巻線２０４と２次巻線２０５が上下方向に配置された構造である。これに対して、実施の形態３におけるトランス１３０１は、１次巻線２０４と２次巻線２０５の位置関係が外側と内側に配置された構造である。
【０１４５】
このとき、１次巻線２０４と２次巻線２０５の上下方向の位置関係が変化されることで、漏洩インダクタンスが調整される。
【０１４６】
第１のボビン１３０２には、１次巻線２０４が巻かれる。
【０１４７】
第２のボビン１３０３の巻胴部１４０２には、２次巻線２０５が巻かれる。
【０１４８】
巻胴部１４０２は筒状になっている。この筒状部に、第１のＥ形コア１３０４および第２のＥ形コア１３０５が、挿入される。
【０１４９】
第２のボビン１３０３に、圧電アクチュエータ２０９が挿入される。
【０１５０】
圧電アクチュエータ２０９の下電極２１２と第２のボビン１３０３の底部１４０３とが、例えば接着剤などを用いて、固定される。この固定方法は、接着剤に限定されない。
【０１５１】
圧電アクチュエータ２０９が挿入された第２のボビン１３０３に、第１のボビン１３０２が挿入される。
【０１５２】
第１のボビン１３０２の下板１４０４と圧電アクチュエータ２０９の上電極２１０とが、例えば接着剤などを用いて、固定される。この固定方法は、接着剤に限定されない。
【０１５３】
図１５は、圧電アクチュエータ２０９を変位させた場合における、１次巻線２０４と２次巻線２０５の位置関係を示す図である。
【０１５４】
図１５に示すように、圧電アクチュエータ２０９を変位させることにより、１次巻線２０４と２次巻線２０５の位置関係を変える。これにより、漏洩インダクタンスを調整することができる。
【０１５５】
（実施の形態４）
実施の形態１におけるトランスの具体的な構成例として、以下、実施の形態４が説明される。
【０１５６】
上述の実施の形態２および３では、Ｅ形コアを用いたトランスが示された。これに対して、実施の形態４では、Ｕ形コアを用いたトランスが示される。
【０１５７】
図１６は、トランス１６００の側面図である。
【０１５８】
図１６に示すように、トランス１６００においては、第１のＵ形コア１６０１および第２のＵ形コア１６０２のそれぞれのコア脚に、１次巻線２０４と２次巻線２０５とが巻かれる。
【０１５９】
図１７（Ａ）は、トランス１７０１の側面図である。
【０１６０】
図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の断面１７０２でのトランス１７０１の断面図である。
【０１６１】
図１７（Ｂ）に示すように、トランス１７０１は、１次巻線２０４と２次巻線２０５の位置関係が外側と内側に配置された構造である。
【０１６２】
以上のようなＵ形コアを用いたトランスである場合でも、圧電アクチュエータ２０９を変位させることにより、１次巻線２０４と２次巻線２０５の位置関係を変えることで、漏洩インダクタンスを調整することができる。
【０１６３】
なお、実施の形態１〜４においては、位置調整部として、以下の構成が用いられてもよい。
【０１６４】
位置調整部として、イオン伝導アクチュエータなどの高分子アクチュエータ、または、他のアクチュエータが用いられてもよい。
【０１６５】
位置調整部としてイオン伝導アクチュエータを用いることで、圧電アクチュエータよりも、高さを低く抑えることが可能となる。
【０１６６】
図１２は、アクチュエータの構成を示す図である。
【０１６７】
図１２に示されるアクチュエータは、伸縮を繰り返すことにより、その変位を拡大するアクチュエータである。
【０１６８】
このアクチュエータを用いることで、アクチュエータの高さを低く抑えることができる。さらに、同じ変位量を稼ぐために要するアクチュエータの消費電力を、低く抑えることができる。
【０１６９】
このとき、第１のボビン２０１の下板３０６と圧電アクチュエータ２０９の上電極２１０とは、固定しない。
【０１７０】
図１２（Ａ）の状態から圧電アクチュエータ２０９をゆっくり伸ばすことで、図１２（Ｂ）の状態となる。軸１２０１と圧電アクチュエータ２０９とは、固定されている。図１２（Ｂ）の状態から圧電アクチュエータ２０９を急速に縮めることで、第１のボビン２０１の位置を変位させて、図１２（Ｃ）の状態となる。
【０１７１】
図１８は、位置調整部として歯付ナット１８０１を用いた構成を示す図である。
【０１７２】
歯付ナット１８０１は、例えば、歯付ベルトを介してモータで回す構成であってもよい。
【０１７３】
第３のボビン２０３の筒部３０４にネジ山１８０２を入れる。ネジ山１８０２と歯付ナット１８０１の内側とを、かみ合わせる。歯付ナット１８０１は、歯付ベルトとかみ合わせられる。
【０１７４】
歯付ベルトをモータにより回すことで、歯付ナット１８０１が回り、ネジ山１８０２に沿って、上下方向に動く。これにより、巻線間距離２１３を変化させることが可能となる。
【０１７５】
このとき、負荷の電流情報および漏洩インダクタンス情報に応じて、モータを制御することで、漏洩インダクタンスを調整することができる。
【０１７６】
また、歯付ナット１８０１を使って巻線間距離２１３を制御することで、振動等の影響による巻線間距離２１３の変動にも強くなる。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本開示は、例えば、車載用電源機器、パワーコンディショナーなどの様々な電力変換装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１７８】
１００    電力伝送装置
１０９    トランス
１１４    電流検出部
１１５    制御部
１３０１    トランス
１６００    トランス
１７０１    トランス
２００１    トランス
２００２    位置調整部
２００３    電流検出部
２００４    漏洩磁束検出部
２００５    制御部
３０００    電力伝送装置
【図１】
2016115780.tif 000004
【図２】
2016115780.tif 000005
【図３】
2016115780.tif 000006
【図４】
2016115780.tif 000007
【図５】
2016115780.tif 000008
【図７】
2016115780.tif 000009
【図１０】
2016115780.tif 000010
【図１２】
2016115780.tif 000011
【図１３】
2016115780.tif 000012
【図１４】
2016115780.tif 000013
【図１５】
2016115780.tif 000014
【図１６】
2016115780.tif 000015
【図１７】
2016115780.tif 000016
【図１８】
2016115780.tif 000017
【図１９】
2016115780.tif 000018
【図２０】
2016115780.tif 000019
【図６】
2016115780.tif 000020
【図８】
2016115780.tif 000021
【図９】
2016115780.tif 000022
【図１１】
2016115780.tif 000023