(57)【要約】【解決手段】中央に第一の孔２７ａが形成され、その周囲を取り巻く第一のトロイダルコア２７と、第一のトロイダルコア２７に巻かれた一次側巻き線Ｗ１と、第一のトロイダルコア２７とは分離して設けられ、中央に第二の孔２８ａが形成された第二のトロイダルコア２８と、第二のトロイダルコア２８に巻かれた二次側巻き線Ｗ２と、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とを共通してＫ回（Ｋ＞＝１）貫通するとともに、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８の外側でつながる、ループ状の導線２９とを備える。【効果】各トロイダルコア２７，２８を分離して設けているので、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との絶縁を十分に確保することができる。また、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との間のキャパシタンスも小さくすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用途に用いられる変圧器であって、
中央に第一の孔が形成され、その第一の孔の周囲を取り巻く状態で形成された第一の磁芯と、
前記第一の磁芯に巻かれた一次側巻き線と、
前記第一の磁芯とは分離して設けられ、中央に第二の孔が形成され、その第二の孔の周囲を取り巻く状態で形成された第二の磁芯と、
前記第二の磁芯に巻かれた二次側巻き線と、
前記第一の磁芯をＭ回（Ｍ＞＝１）巻き、前記第二の磁芯をＬ回（Ｌ＞＝１）巻き、前記第一の磁芯及び前記第二の磁芯の外側でつながっている閉じた形の導体とを備えることを特徴とする電力用変圧器。
【請求項２】
前記閉じた形の導体は、前記第一の磁芯と前記第二の磁芯とを共通にＫ回（Ｋ＞＝１，Ｋ＝＜Ｍ，Ｋ＝＜Ｌ）巻いている請求項１記載の電力用変圧器。
【請求項３】
Ｍ＝Ｋ，Ｌ＝Ｋである請求項２記載の電力用変圧器。
【請求項４】
前記閉じた形の導体は、ループ状をした一本の導線である請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力用変圧器。
【請求項５】
前記閉じた形の導体は、ループ状をした一本の導線であり、前記一本の導線が、前記第一の磁芯と前記第二の磁芯とを共通にＫ回巻いている請求項２又は請求項３記載の電力用変圧器。
【請求項６】
前記閉じた形の導体は、それぞれがループ状をしたＫ本の導線であり、各ループが、前記第一の磁芯と前記第二の磁芯とを１回巻いている請求項２又は請求項３記載の電力用変圧器。
【請求項７】
前記閉じた形の導体は、前記第一の孔と前記第二の孔とを貫通する中心導体と、前記第一の磁芯及び前記第二の磁芯の外側において前記中心導体の各端につながる周囲導体とを含む請求項３記載の電力用変圧器。
【請求項８】
前記周囲導体は、前記中心導体の一端から放射状に広がり、収束して前記中心導体の他端につながる複数本の導体からなる請求項７記載の電力用変圧器。
【請求項９】
前記周囲導体は、前記中心導体の一端から広がり、中心導体の他端につながる一枚の連続導体からなる請求項７記載の電力用変圧器。
【請求項１０】
高圧電源を配電する用途などに用いられ、
交流入力に対して直列に接続されたｎ（ｎ≧２）個の高周波スイッチング回路と、
各高周波スイッチング回路の出力にそれぞれ一次側巻き線が接続されたｎ個の変圧器と、
前記ｎ個の変圧器の二次側巻き線にそれぞれ接続された出力側の整流回路と、
前記出力側の整流回路の整流後の出力に対して互いに並列に接続されるとともに、前記出力側の整流回路の整流後の出力を交流に変換するための出力スイッチング回路とを備え、
前記変圧器は、中央に第一の孔が形成され、その第一の孔の周囲を取り巻く状態で形成された第一の磁芯と、前記第一の磁芯に巻かれた一次側巻き線と、前記第一の磁芯とは分離して設けられ、中央に第二の孔が形成され、その第二の孔の周囲を取り巻く状態で形成された第二の磁芯と、前記第二の磁芯に巻かれた二次側巻き線と、前記第一の磁芯をＭ回（Ｍ＞＝１）巻き、前記第二の磁芯をＬ回（Ｌ＞＝１）巻き、前記第一の磁芯、前記第二の磁芯の外側でつながっている閉じた形の導体とを備えるものであることを特徴とするＡＣ／ＡＣ変換用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用変圧器及びＡＣ／ＡＣ変換用電源装置に関するものである。「ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置」とは、交流入力に対して電圧変換された交流出力を得るための装置をいう。
【背景技術】
【０００２】
従来公知の特許文献１には、商用交流電源を整流して直流電圧を得、この直流電圧に複数のインバータを直列に接続し、それぞれのインバータから得られた高周波電圧をそれぞれ変圧器で絶縁・昇降圧し、各変圧器の二次側の出力電圧Ｖoutを並列に接続するとともに整流回路で整流・平滑化して、１つの直流電圧を得る電源装置が開示されている。
【特許文献１】米国特許第4,062,057号公報
【特許文献２】特開平1１−７４１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、前記電源装置では、変圧器の一次側の電圧と二次側の電圧との昇降圧比が非常に大きい場合（例えば三相又は単相の高圧電源を各家庭に配電する配電用途）、二次側巻き線と一次側巻き線とを、高電圧差に耐えられるように十分に絶縁する必要がある。
この絶縁を達成するためには、分厚い絶縁処理を施さなければならず、変圧器全体が大きくなる。また、二次側巻き線と一次側巻き線との間には、不可避的にキャパシタンスが発生するが、このキャパシタンスを低減させるには、絶縁部材の誘電率を低くしなければならず、その材質も吟味しなければならない。
【０００４】
そこで本発明は、従来にない新しい構造を持った、絶縁性に優れた電力用変圧器を提供することを目的とする。
また本発明は、この電力用変圧器を用いた、かつ電力損失の少ないＡＣ／ＡＣ変換用電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電力用変圧器は、中央に第一の孔が形成され、その第一の孔の周囲を取り巻く状態で形成された第一の磁芯と、前記第一の磁芯に巻かれた一次側巻き線と、前記第一の磁芯とは分離して設けられ、中央に第二の孔が形成され、その第二の孔の周囲を取り巻く状態で形成された第二の磁芯と、前記第二の磁芯に巻かれた二次側巻き線と、前記第一の磁芯をＭ回（Ｍ＞＝１）巻き、前記第二の磁芯をＬ回（Ｌ＞＝１）巻き、前記第一の磁芯、前記第二の磁芯の外側でつながっている閉じた形の導体とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成の電力用変圧器であれば、第一の磁芯と第二の磁芯とを分離して設けているので、第一の磁芯に巻かれた一次側巻き線と、第二の磁芯に巻かれた二次側巻き線との絶縁を十分に確保することができる。また、一次側巻き線と二次側巻き線との間のキャパシタンスも小さいものとすることができる。
前記閉じた形の導体は、前記第一の磁芯と前記第二の磁芯とを共通にＫ回（Ｋ＞＝１，Ｋ＝＜Ｍ，Ｋ＝＜Ｌ）巻いていることが望ましい。この構成であれば、一次側巻き線と二次側巻き線との間の磁気的結合は、第一の孔と第二の孔とを共通に貫通するとともに、第一の磁芯、第二の磁芯の外側でつながる、閉じた形の導体を配置することによって行われる。すなわち、この閉じた形の導体には、第一の磁芯の内部磁束がＫ回貫通し、かつ、第二の磁芯の内部磁束がＫ回貫通する。したがって、一次側巻き線と二次側巻き線との間の磁気的結合が実現され、変圧器として機能させることができる。
【０００７】
前記閉じた形の導体は、前記第一の磁芯又は前記第二の磁芯を単独で巻かない構造であっても良い。この場合、Ｍ＝Ｌ＝Ｋとなる。
前記導体は、ループ状をしている一本の導線であってもよい。この一本の導線を第一の孔と第二の孔にＫ回通すことができる。Ｋが少ないほど一本の導線には大きな電流が流れるので太い導線にすることが好ましい。Ｋが多いほど一本の導線に流れる電流は小さくなるので、細い導線を用いることができる。
【０００８】
また、前記導体は、それぞれがループ状をしているＫ本の導線であってもよい。
前記導体は、第一の孔と第二の孔と貫通する中心導体と、第一の磁芯、第二の磁芯の外側で中心導体の両端をつなぐ周囲導体とを含むものであってもよい。
前記周囲導体は、中心導体の一端から放射状に広がり、中心導体の他端につながる複数の導体からなるものであってもよい。この構成により、中心導体を持った「かご形」の導体を形成できる。
【０００９】
前記周囲導体は、中心導体の一端から広がり、中心導体の他端につながる一枚の連続導体からなるものであってもよい。この構成により、中心棒を持った「缶」状の導体を形成できる。
また、本発明のＡＣ／ＡＣ変換用電源装置は、高圧電源を配電する用途などに用いられ、交流入力に対して直列に接続されたｎ（ｎ≧２）個の高周波スイッチング回路と、各高周波スイッチング回路の出力にそれぞれ一次側巻き線が接続されたｎ個の変圧器と、前記ｎ個の変圧器の二次側巻き線にそれぞれ接続された出力側の整流回路と、前記出力側の整流回路の整流後の出力に対して互いに並列に接続されるとともに、前記出力側の整流回路の整流後の出力を交流に変換するための出力スイッチング回路とを備え、前記変圧器として、本発明の電力用変圧器を採用したものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、一次側巻き線と二次側巻き線との絶縁を十分に確保することができ、一次側巻き線と二次側巻き線との間のキャパシタンスも十分小さな電力用変圧器を実現することができる。また本発明によれば、このような簡単な構造で優れた特徴を持つ変圧器を使用することにより、安価なＡＣ／ＡＣ変換用電源装置を得ることができる。このＡＣ／ＡＣ変換用電源装置は、高圧電源を配電する用途として最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる、単相又は三相の電源を各家庭に配電するためのＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の回路図である。このＡＣ／ＡＣ変換用電源装置は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と出力端子Ｔ３，Ｔ４によって規定される回路を有する。入力端子Ｔ１，Ｔ２には高圧（例えば６６００Ｖ）の交流電源が接続される。交流電源は普通三相であるが、この実施形態では、三相のうち一相分のみの回路を取り出して説明することとする。
【００１２】
入力端子Ｔ１，Ｔ２には、ヒューズＦを通して、ｎ（ｎ≧２）個の整流回路Ｄ１〜Ｄｎが直列に接続されている。交流電源の電圧は、これらの整流回路Ｄ１〜Ｄｎによりｎ等分され、分割された各電圧はこれらｎ個の整流回路Ｄ１〜Ｄｎによりそれぞれ直流（脈流）に変換される。
変換後の各直流電圧は、それぞれｎ個の高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎに入力される。すなわち、１番目の整流回路Ｄ１の直流電圧は１番目の高周波スイッチング回路ＳＣ１に入力され、ｉ（ｉは代表番号とし、１からｎまでのいずれかをとる）番目の整流回路Ｄｉの直流電圧はｉ番目の高周波スイッチング回路ＳＣｉに入力され、ｎ番目の整流回路Ｄｎの直流電圧はｎ番目の高周波スイッチング回路ＳＣｎに入力される。
【００１３】
各高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎの出力は、それぞれ電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎに接続され、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎで所定の電圧値（例えば１００Ｖ）に降圧される。電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎで降圧された電圧は、それぞれ出力側の整流回路Ｄ１′〜Ｄｎ′によって直流電圧（脈流）に変換される。各直流電圧（脈流）は同じ大きさの電圧であり、結線により並列接続される。並列接続により得られた電圧は、出力側のコンデンサＣＬによって高周波スイッチング信号の成分が除去され、出力側の脈流を交流に変換する出力スイッチング回路ＳＷにより交流電圧Ｖoutに変換される。このようにしてＡＣ／ＡＣ変換が実現される。
【００１４】
図２は、ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の各部の電圧波形を示すグラフである。図２Ａは入力端子Ｔ１，Ｔ２にかかる交流電源の入力電圧Ｖinの波形（ａ）を示す。図２Ｂは整流回路Ｄ１〜Ｄｎにより変換された脈流の波形（ｂ）を示し、この波形（ｂ）が各高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎへの入力電圧となる。図２Ｃは、高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎの出力電圧Ｖoutとなる、高周波信号でスイッチングされた交流の波形（ｃ１）〜（ｃｎ）を示す。図２Ｄは出力側の整流回路Ｄ１′〜Ｄｎ′で整流された脈流波形（ｄ）を示す。図２Ｅは出力スイッチング回路ＳＷにより交流に変換された波形（ｈ）を示す。
【００１５】
ここで、図１に示される高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎの回路構成を説明する。
ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置に使用される高周波スイッチング回路は、ｎ個の高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎからなるが、これらのｎ個の高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎは、互いにスイッチング位相（スイッチングする時刻）の連係をとっている。すなわち、第１番目の高周波スイッチング回路ＳＣ１は、この位相情報を第２番目の高周波スイッチング回路ＳＣ２に送る。第２番目の高周波スイッチング回路ＳＣ２は、位相情報を第３番目の高周波スイッチング回路ＳＣ３に送る。このようにして位相情報が第ｎ番目の高周波スイッチング回路ＳＣｎにまで届く。
【００１６】
したがって、高周波スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣｎは、その位相情報伝達機能に注目すると、３種類の回路構成が存在することになる。すなわち、位相情報を発信する高周波スイッチング回路ＳＣ１と、位相情報を受信するとともにそれに同期した位相情報を発信する第ｊ（ｊ＝２〜ｎ−１）番目の高周波スイッチング回路ＳＣｊと、位相情報を受信する第ｎ番目の高周波スイッチング回路ＳＣｎとである。
【００１７】
まず第１番目の高周波スイッチング回路ＳＣ１の回路構成を説明すると、第１番目の高周波スイッチング回路ＳＣ１の入力側には、高周波スイッチング回路ＳＣ１の入力電圧（図２Ｂの波形）が印加される。第１番目の高周波スイッチング回路ＳＣ１の入力側には、高周波ノイズ吸収用のコンデンサＣ１１が並列に接続されている。また、コンデンサＣ１１と並列に、保護回路ＰＲが設けられている。
【００１８】
高周波スイッチング回路ＳＣ１の入力電圧は、スイッチングトランジスタＱ１３とスイッチングトランジスタＱ１４とからなる高周波スイッチング部に接続され、ここで前記入力電圧は高周波（例えば数十ｋＨｚ）でオンオフ・スイッチングされる。また、そのスイッチング信号を作成するためのインバータＳ１２，Ｓ１３、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３、コンデンサＣ１２からなる発振回路が設けられている。この発振回路で作成されるスイッチング信号ｅ１は、所定周波数の方形パルス信号である。このスイッチング信号ｅ１が、パルストランスＴｓ１を通して、スイッチングトランジスタＱ１３，Ｑ１４のゲートに印加される。その結果、第１番目の高周波スイッチング回路ＳＣ１の出力電圧は高周波スイッチングされる（図２Ｃ参照）。
【００１９】
それとともに  この回路構成では、高周波スイッチング回路ＳＣ１のスイッチングトランジスタＱ１３，Ｑ１４にゲート電圧を供給するパルストランスＴｓ１の三次巻き線を利用して、次段に送るためのスイッチング信号を作り出す。
より詳しくは、図１最下段の高周波スイッチング回路ＳＣ１に、スイッチングトランジスタＱ１３，Ｑ１４にゲート電圧を供給するためのパルストランスＴｓ１が設けられていて、このパルストランスＴｓ１は、インバータＳ１２，Ｓ１３、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３、コンデンサＣ１２からなる発振回路からのスイッチング信号を流す一次巻き線Ｔ１０と、スイッチングトランジスタＱ１３，Ｑ１４のゲート電圧を作るための二次巻き線Ｔ１１，Ｔ１２と、前記次段に送るスイッチング信号を作るための三次巻き線Ｔ１３とを備えている。
【００２０】
この三次巻き線Ｔ１３のスイッチング信号は、一段上の高周波スイッチング回路ＳＣ２のパルストランスＴｓ２の一次巻き線Ｔ２０に供給される。この一次巻き線Ｔ２０に供給されたスイッチング信号は、二次巻き線Ｔ２１，Ｔ２２を駆動してスイッチングトランジスタＱ２３，Ｑ２４のスイッチング動作を行わせる。それと同時に、その三次巻き線Ｔ２３が駆動されて次段に送るためのスイッチング信号が作られる。このスイッチング信号は、次の高周波スイッチング回路ＳＣ３のスイッチング動作のために使われる。
【００２１】
以下同様にして、スイッチング信号が送られて、各高周波スイッチング回路ＳＣ２，ＳＣ３，・・・のスイッチング動作が行われる。
なお、最後の第ｎ番目の高周波スイッチング回路ＳＣｎは、スイッチング信号の伝送機能は必要ないので、図１に三次巻き線を示していない（勿論三次巻き線を備えていても差し支えない）。
【００２２】
次に、本実施の形態における電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を図３に模式的に示す。
電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎには、トロイダル形電力用変圧器が使われている。トロイダル形電力用変圧器は、磁芯をリング状にしているため空隙が少なく、漏れ磁束が少なく、鉄損分が少ないため電力を効率よく変換することができ、発熱も少なく、小形、軽量化に有利という特徴がある。
【００２３】
この電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎは、中央に第一の孔２７ａが形成され、その第一の孔２７ａの周囲を環状に取り巻く第一のトロイダルコア２７と、第一のトロイダルコア２７に巻かれた一次側巻き線Ｗ１と、第一のトロイダルコア２７とは分離して設けられ、中央に第二の孔２８ａが形成され、その第二の孔２８ａの周囲を環状に取り巻く第二のトロイダルコア２８と、第二のトロイダルコア２８に巻かれた二次側巻き線Ｗ２とを備える。
【００２４】
さらに、第一のトロイダルコア２７をＭ回（Ｍ＞＝１；図３ではＭ＝１の例を示す）巻き、第二のトロイダルコア２８をＬ回（Ｌ＞＝１；図３ではＬ＝１の例を示す）巻き、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８をともに同一の回数であるＫ回（Ｋ＞＝１；図３ではＫ＝１の例を示す）巻き、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８の外側でつながっている閉じた形の導体（以下「閉じた導体」という）２９とを備える。
【００２５】
第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８は、フェライトなどからなる磁性材料を、中央に第一の孔２７ａ、第二の孔２８ａを形成するように円環状に成形して固めたものである。閉じた導体２９は、好ましくは銅、銀、アルミニウムなど抵抗率の低い材料で構成されている。
閉じた導体２９は、図３の例ではループ状をしている一本の導線である。この導線は、複数の線を合わせた「より線」、１本の線からなる「単線」のいずれであってもよい。
【００２６】
この構造により、一次側巻き線Ｗ１に電流を流すと、第一のトロイダルコア２７に環状の磁束が発生する。これにより閉じた導体２９に電流が流れ、その電流が第二のトロイダルコア２８に磁束を発生させて、二次側巻き線Ｗ２に電流が流れる。このようにして、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との間の磁気的結合が実現され、電力用変圧器として機能させることができる。電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの昇圧比は、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２の巻き数比に応じて設定することができる。
【００２７】
この構造によれば、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とを分離して設けることができるので、第一のトロイダルコア２７に巻かれた一次側巻き線Ｗ１と、第二のトロイダルコア２８に巻かれた二次側巻き線Ｗ２との絶縁を十分に確保することができる。また、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との間のキャパシタンスも小さいものとすることができる。
【００２８】
以上説明した電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造例をさらに説明する。
図４は、閉じた導体２９がループ状をしている一本の導線である場合の電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を示す断面図である。ただし一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２の図示を省略している。図３と異なるところは、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とが縦に、第一の孔２７ａの中心軸と第二の孔２８ａの中心軸を共有して配列されていることである。第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８との距離を“Ｇ”で示している。第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とを縦に配列することにより、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎをコンパクトにし、設置面積を減らすことができる。電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの電力用変圧器としての機能・特徴は、図３で説明したのと同様である。距離Ｇを離すほど、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの高さは高くなるが、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との絶縁性は向上し、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との間のキャパシタンスも小さくできる。距離Ｇが短いほど絶縁性は低下するが、全体をより小型にできる。なお、閉じた導体２９に付加した矢印は、瞬時的な電流の流れる方向を示す（以下同様）。
【００２９】
図５は、閉じた導体２９を一本の導線で構成し、２回巻きのループを作り、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８にそれぞれ２回巻いた例（Ｍ＝Ｌ＝Ｋ＝２）を示している。この例では、閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８にそれぞれ２回巻いているが、２回に限らず、任意の回数巻くことが可能である。
【００３０】
図６は、閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８にそれぞれ８回巻いた例（Ｍ＝Ｌ＝Ｋ＝８）を示す斜視図である。なお一次側巻き線Ｗ１は第一のトロイダルコア２７の全体に巻かれているがその一部のみ図示している。二次側巻き線Ｗ２は第二のトロイダルコア２８の全体に巻かれているがその一部のみ図示している。このように閉じた導体２９を８回巻くことにより、隣り合う閉じた導体２９同士の角度θを約４５°にすることができる。一般に、閉じた導体２９をＰ回巻けば隣り合う導体同士の角度θを（３６０／Ｐ）°にすることができる。この角度θが小さいほど、閉じた導体２９を、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８に密に巻くことができるので、漏れ磁束を低減することができ、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの電圧変換効率を向上させ、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎ自体の発熱を減らすことができる。この観点から、閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８に巻く回数は、８回以上が好ましく、１６回以上がさらに好ましい。
【００３１】
なお、閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８に巻く回数が多いほど、閉じた導体２９を流れる電流が減少するので、閉じた導体２９として、１本あたりの断面積が細いものを選ぶことができる。
図７は、閉じた導体２９をＫ本の導線で構成し、それぞれ１回巻きのループを作る例を示す断面図である。図ではＫ＝２の場合を示しているが、Ｋ＝２に限らず、１以上の任意の本数の導線を用いることが可能である。各Ｋ本の導線は独立しており、互いに電気的に接合していないことが特徴である。
【００３２】
この図７の構造においても、Ｋ本の閉じた導体２９を用いることによって隣り合う導体同士の角度θを（３６０／Ｋ）°にすることができる。この角度θが小さいほど、閉じた導体２９を、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８に密に巻くことができるので、漏れ磁束を低減することができ、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの電圧変換効率を向上させ、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎ自体の発熱を減らすことができる。この観点から、閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８に巻く回数は、８回以上が好ましく、１６回以上がさらに好ましい。なお、閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８に巻く回数が多いほど、閉じた導体２９を流れる電流が減少するので、閉じた導体２９の１本あたりの断面積が細いものを選ぶことができる。
【００３３】
図８〜図１１は、閉じた導体２９のより具体的な構造例を示す図である。
図８は、閉じた導体２９の一構造例を示す斜視図であり、図９はその断面図である。第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とは縦に、第一の孔２７ａの中心軸と第二の孔２８ａの中心軸を共有して配列されている。第一のトロイダルコア２７には一次側巻き線Ｗ１が巻かれ、第二のトロイダルコア２８には二次側巻き線Ｗ２が巻かれているが、ともに図示を省略している。第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とは、それぞれ固定部材（図示せず）によりＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の基板に固定されている。固定部材は合成樹脂など、絶縁体からなるものであることが好ましい。固定部材の形状・固定方法は、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８をそれぞれ固定できるものであれば何ら限定されず任意である。例えば固定部材は、トロイダルコア２７，２８の底面に貼り付けられ、トロイダルコア２７，２８を支持する皿のようなものであってもよい。
【００３４】
閉じた導体２９は、第一のトロイダルコア２７の第一の孔２７ａと、第二のトロイダルコア２８の第二の孔２８ａと貫通する中心導体３１と、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８の外側で中心導体３１の両端同士をつなぐ周囲導体３２，３３とから構成される。
中心導体３１は、銅、銀、アルミニウムなど抵抗率の低い材料からなる一本の棒状の閉じた導体２９であり、その中は中空であっても中実であっても良い。中心導体３１の上端と下端にはネジ孔が形成されている。
【００３５】
周囲導体３２，３３は、全体がつながった細長い導体箔を４箇所で折り曲げ、「ロ」の字状にしたものである。周囲導体３２，３３の高さｈは中心導体３１の長さとほぼ同じであり、周囲導体３２，３３の横幅ｒはトロイダルコア２７，２８の直径よりも少し長くなっている。二辺３２ｂの各中央には、ネジ３８を通す貫通孔が形成されている。
この「ロ」の字状の周囲導体３２，３３を任意の数、図８では２本用意し、第一の孔２７ａと第二の孔２８ａとを貫通した状態の中心導体３１の上端と下端で、それぞれネジ止めする。この構造により、閉じた導体２９を流れる電流は、中心導体３１の上端から各周囲導体３２を通って中心導体３１の下端に戻り、中心導体３１の上端まで還流する（Ｋ＝４に相当）。したがって、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との間の磁気的結合が実現され、本発明の電力用変圧器を構成することができる。
【００３６】
なお、「ロ」の字状の周囲導体３２，２７の数は限定されず、１本でもよく、２本以上でも良い。その数が多いほど、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの電圧変換効率を向上させ、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎ自体の発熱を減らす点から好ましい。
図１０は、閉じた導体２９の他の構造例を示す斜視図であり、図１１はその断面図である。
【００３７】
この例では、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とは縦に、第一の孔２７ａの中心軸と第二の孔２８ａの中心軸を共有して配列されている。第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とは、それぞれ固定部材（図示せず）によりＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の基板に固定されている。固定部材は合成樹脂など、絶縁体からなるものであることが好ましい。固定部材の形状・固定方法は、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８をそれぞれ固定できるものであれば何ら限定されず任意である。
【００３８】
特にこの例では、周囲導体が、図８のような籠状のものでなく円筒状である。そこでこのような周囲導体を「連続導体３４」という。
この例では、閉じた導体２９は、第一の孔２７ａと第二の孔２８ａと貫通する中心導体３１と、第一のトロイダルコア２７、第二のトロイダルコア２８の外側で中心導体３１の両端同士をつなぐ連続導体３４とから構成される。
【００３９】
連続導体３４は、円筒状であり、底面が底面導体３４ｂで閉じられている。その高さは中心導体３１の長さとほぼ同じであり、円筒の直径は、トロイダルコア２７，２８の直径よりもやや長くなっている。
中心導体３１は、中心導体３１の下端が連続導体３４の底面３４ｂに接合されている点を除いては、図８を用いて説明したのと同様の構造を有している。
【００４０】
また、円筒の直径と同じ直径の円蓋３４ａが設けられている。円蓋３４ａの中心には、中心導体３１の上端に形成されたネジ孔にネジ３８を通すための貫通孔が形成され、円蓋３４ａの周辺部には、連続導体３４の上端に形成されたネジ孔にネジ３６を通すための貫通孔が形成されている。これらの貫通孔にネジ３８，３６を通して締結することにより、円筒の上端面を円蓋３４ａで閉鎖することが可能となっている。なお、円蓋３４ａを連続導体３４に接合する手段は、ネジ締めに限られず、蝋付け、スポット溶接などの手段を採用することもできる。
【００４１】
中心導体３１をトロイダルコア２７，２８の第一の孔２７ａと第二の孔２８ａに通して、この状態でトロイダルコア２７，２８を固定部材でＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の基板に固定し、円蓋３４ａで閉鎖する。なお、固定部材を取り付けるため、固定部材の一部を通すための通し孔（図示せず）を連続導体３４に設けておくことが好ましい。
閉じた導体２９を流れる電流は、中心導体３１の上端から連続導体３４を通って中心導体３１の下端に戻り、中心導体３１の上端まで流れて還流する。したがって、一次側巻き線Ｗ１と二次側巻き線Ｗ２との間の磁気的結合が実現され、本発明の電力用変圧器を構成することができる。
【００４２】
この図１０の構造は、平面視して見ると、閉じた導体２９の配置が完全な点対称（任意の角度回しても同じ形状）となっている。したがって、電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの電圧変換効率を最大にすることができ、好ましい。
いままでは、閉じた導体２９が、第一のトロイダルコア２７を巻く回数Ｍ、第二のトロイダルコア２８を巻く回数Ｌ、第一のトロイダルコア２７及び第二のトロイダルコア２８をともに巻く回数Ｋがすべて等しい場合（Ｍ＝Ｌ＝Ｋ）を説明したが、Ｍ，Ｌ，Ｋのいずれかが異なる場合であっても発明は成り立つ。
【００４３】
図１２は、閉じた導体２９がループ状をしている一本の導線である場合の電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を示す断面図である。閉じた導体２９を一本の導線で構成し、第一のトロイダルコア２７を１回巻き、第二のトロイダルコア２８を２回巻き、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とを共通に１回巻いている（Ｍ＝１，Ｌ＝２，Ｋ＝１）。
【００４４】
図１３は、閉じた導体２９がループ状をしている一本の導線である場合の電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を示す断面図である。閉じた導体２９を一本の導線で構成し、第一のトロイダルコア２７を３回巻き、第二のトロイダルコア２８を３回巻き、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とを共通に１回巻いている（Ｍ＝３，Ｌ＝３，Ｋ＝１）。
【００４５】
一般に、閉じた導体２９が第一のトロイダルコア２７を巻く回数Ｍと、第二のトロイダルコア２８を巻く回数Ｌと、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８とを共通に巻く回数Ｋとは、Ｋ＝＜Ｍ，Ｋ＝＜Ｌが満たされている。これらの式が満たされている範囲であれば、Ｍ，Ｌ，Ｋともに任意の回数とすることができる。
しかし、第一のトロイダルコア２７のみを巻く回数（Ｍ−Ｋ）や第二のトロイダルコア２８のみを巻く回数（Ｌ−Ｋ）は漏れ磁束を増やすので、０とすることが好ましい。したがってＭ＝Ｋ，Ｌ＝Ｋであることが望ましい。
【００４６】
次に、今まで述べた構成のＡＣ／ＡＣ変換用電源装置を三相交流に適用する場合の回路接続例を説明する。
図１４は、ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置をΔ（デルタ）接続する場合の接続例を示し、図１５は、Ｙ接続する場合の接続例を示す。図における○は中性線である。いずれの場合も、図１に示したＡＣ／ＡＣ変換用電源装置を３つ用意して、三相交流を扱うことができるように配線すれば、三相交流入力に対して、電圧変換された三相交流出力を得ることができる。
【００４７】
いままで本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、実施の形態に限られるものでなく、本発明の範囲内において種々の変更を施すことができる。例えば、本発明に使う変圧器の磁芯として、トロイダルコアに限らず、ＥＩコアなど他の任意の形状のコアを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の回路図である。
【図２】ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置の各部の電圧波形を示すグラフである。
【図３】本実施の形態における電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を模式的に示す図である。
【図４】閉じた導体２９がループ状をした一本の導線である場合の電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を示す断面図である。
【図５】閉じた導体２９を一本の導線で構成し、２回巻きのループを作り、第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８にそれぞれ２回通した例を示す断面図である。
【図６】閉じた導体２９を第一のトロイダルコア２７と第二のトロイダルコア２８にそれぞれ８回通した例を示す斜視図である。
【図７】閉じた導体２９を２本の導線で構成し、それぞれ１回巻きのループを作る例を示す断面図である。
【図８】閉じた導体２９で籠型を形成する場合の構造例を示す斜視図である。
【図９】図８の断面図である。
【図１０】閉じた導体２９で円筒型を形成する場合の構造例を示す斜視図である。
【図１１】図１０の断面図である。
【図１２】Ｍ＝１，Ｌ＝２，Ｋ＝１の場合の電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を示す断面図である。
【図１３】Ｍ＝３，Ｌ＝３，Ｋ＝１の場合の電力用変圧器ＴＲ１〜ＴＲｎの構造を示す断面図である。
【図１４】ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置をΔ（デルタ）接続する場合の接続例を示す図である。
【図１５】ＡＣ／ＡＣ変換用電源装置をＹ接続する場合の接続例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
２７  第一のトロイダルコア
２７ａ  第一の孔
２８  第二のトロイダルコア
２８ａ  第二の孔
２９  閉じた導体
３１  中心導体
３２  周囲導体
３４  連続導体
ＣＬ  出力側のコンデンサ（高周波平滑用素子）
Ｄ１〜Ｄｎ  整流回路
ＳＣ１〜ＳＣｎ  高周波スイッチング回路
ＳＷ  出力スイッチング回路
ＴＲ１〜ＴＲｎ  電力用変圧器
ＴＳ１〜ＴＳｎ  パルストランス
ＰＲ  保護回路
Ｗ１  一次側巻き線
Ｗ２  二次側巻き線
【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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