特開 2023-99243 溶接トランス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023099243

(43)【公開日】2023-07-12

(54)【発明の名称】溶接トランス

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20230705BHJP

   B23K 11/24 20060101ALI20230705BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20230705BHJP

【ＦＩ】

H01F30/10 P

B23K11/24 356

H01F30/10 C

H01F27/28 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020096994

(22)【出願日】2020-06-03

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大山 英俊

【テーマコード（参考）】

5E043

【Ｆターム（参考）】

5E043BA01

(57)【要約】

【課題】１次側コイルと２次側コイルとの間の絶縁耐圧の低下を抑制できる溶接トランスを提供する。
【解決手段】溶接トランス１００は、複数の１次側単位コイル１１が積層された１次側コイル１０と複数の２次側単位コイル２１が積層された２次側コイル２０と磁性体コア４０とを備えている。１次側及び２次側単位コイル１１，２１は、複数のコーナー部１３，２３を有する本体部１２，２２と、本体部１２，２２の両端から互いに間隔をあけて延びる第１端子部１４，２４及び第２端子部１５，２５と、をそれぞれ有している。複数のコーナー部１３，２３のそれぞれの内周面には、外周側に向かう凹部１３ａ，２３ａが設けられている。１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１とが互いに絶縁された状態で交互に積層されている。
【選択図】図５Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の導体からなる１次側単位コイルが複数積層された１次側コイルと、
板状の導体からなる２次側単位コイルが複数積層された２次側コイルと、
前記１次側コイル及び前記２次側コイルの内側に配置された磁性体コアと、を少なくとも備え、
前記１次側単位コイル及び前記２次側単位コイルは、
複数のコーナー部を有する略環状の本体部と、
前記本体部の両端から引き出されて、互いに間隔をあけて並列して同じ方向に延びる第１端子部及び第２端子部と、をそれぞれ有しており、
前記複数のコーナー部のそれぞれの内周面には、外周側に向かって凹む凹部が設けられており、
前記１次側単位コイルと前記２次側単位コイルとが、互いに絶縁された状態で交互に積層されていることを特徴とする溶接トランス。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接トランスにおいて、
前記１次側コイルは、４枚の前記１次側単位コイルが直列接続されて単位回路を構成し、
前記２次側コイルは、２枚の前記２次側単位コイルが並列接続された並列接続構造を２組有し、２組の並列接続構造が直列接続されて単位回路を構成していることを特徴とする溶接トランス。

【請求項3】

請求項２に記載の溶接トランスにおいて、
前記１次側コイルは、前記単位回路毎に５つの外部端子を有し、前記５つの外部端子のうち、外部電源に接続される２つの外部端子の組み合わせを変更することで、前記単位回路内での前記１次側コイルのターン数が変更され、
前記２次側コイルは、３つの外部端子を有し、出力側に接続される２つの外部端子の組み合わせを変更することで、前記単位回路内での前記２次側コイルのターン数が変更されることを特徴とする溶接トランス。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶接トランスにおいて、
複数の前記１次側単位コイル及び前記２次側単位コイルのそれぞれの表面が絶縁シートで覆われていることを特徴とする溶接トランス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶接トランスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、溶接トランスにおいて、漏れインダクタンスを低減するために、１次側コイルと２次側コイルを交互に積層する構成が知られている（特許文献１，２，４参照）。

【0003】

また、金属板材からなる１ターンのコイル（以下、単位コイルと呼ぶことがある）を複数積層して１次側コイル及び２次側コイルをそれぞれ構成し、溶接トランスに適用する技術が広く知られている。この場合、１次側コイルと２次側コイルとの間で絶縁耐圧を確保するために、複数の単位コイルの間にそれぞれ絶縁シートを挟んで、１次側コイル及び２次側コイルをそれぞれ構成する構成が知られている（特許文献３，４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－２００４５８号公報

【特許文献2】特開２０００－２２３３２０号公報

【特許文献3】特開２００５－２７７２６９号公報

【特許文献4】特開２００２－１７５９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献３，４に開示されるように、１次側コイルの単位コイルと２次側コイルの単位コイルとを交互に積層することで、漏れインダクタンスを大きく低減させることができる。

【0006】

しかし、このような構成において、１次側コイルの単位コイルと２次側コイルの単位コイルとの間に、単に絶縁シートを設けただけでは、１次側コイルと２次側コイルとの間の絶縁耐圧が低下してしまうおそれがあることが、本願発明者等の検討により明らかとなった。

【0007】

本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、１次側コイルと２次側コイルとの間の絶縁耐圧の低下を抑制できる溶接トランスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本開示に係る溶接トランスは、板状の導体からなる１次側単位コイルが複数積層された１次側コイルと、板状の導体からなる２次側単位コイルが複数積層された２次側コイルと、前記１次側コイル及び前記２次側コイルの内側に配置された磁性体コアと、を少なくとも備え、前記１次側単位コイル及び前記２次側単位コイルは、複数のコーナー部を有する略環状の本体部と、前記本体部の両端から引き出されて、互いに間隔をあけて並列して同じ方向に延びる第１端子部及び第２端子部と、をそれぞれ有しており、前記複数のコーナー部のそれぞれの内周面には、外周側に向かって凹む凹部が設けられており、前記１次側単位コイルと前記２次側単位コイルとが、互いに絶縁された状態で交互に積層されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、１次側コイルと２次側コイルとの間の絶縁耐圧の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る溶接トランスを１次側外部端子から見た斜視図である。

【図2】溶接トランスを２次側外部端子から見た斜視図である。

【図3】溶接トランスの要部の分解斜視図である。

【図4】磁性体コアの分解斜視図である

【図5A】第１単位コイルの平面図である。

【図5B】第２単位コイルの平面図である。

【図6】図３における左上に示す破線で囲まれた部分を分解した模式図である。

【図7】２次側単位コイルの平面図である。

【図8】図３における右下に示す破線で囲まれた部分を分解した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0012】

（実施形態１）
［溶接トランスの構成］
図１は、実施形態に係る溶接トランスを１次側外部端子から見た斜視図を、図２は、２次側外部端子から見た斜視図をそれぞれ示す。図３は、溶接トランスの要部の分解斜視図を、図４は、磁性体コアの分解斜視図をそれぞれ示す。

【0013】

なお、図１～４において、図１に示す固定具５０の押さえ板５１が設けられた側を上または上側と、その反対側である支持板５２が設けられた側を下または下側と呼ぶことがある。

【0014】

図１，２に示すように、溶接トランス１００は、１次側コイル１０と２次側コイル２０と磁性体コア４０と固定具５０とを有している。溶接トランス１００は、例えば、溶接用インバータ電源（図示せず）の電圧変換部として用いられる。

【0015】

図１，３に示すように、１次側コイル１０は、互いに直列接続された４枚の１次側単位コイル１１毎に単位回路として構成されている。また、この単位回路は、５つの外部端子を有している。図１に示す例では、１次側コイル１０には２つの単位回路が含まれているが、特にこれに限定されない。１次側コイル１０に含まれる単位回路の数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。溶接トランス１００に求められる仕様に応じて適宜変更されうる。なお、１次側単位コイル１１は、銅板からなる１ターンのコイルである。これについては後で詳述する。また、４枚の１次側単位コイル１１の接続態様についても後で述べる。

【0016】

１次側コイル１０は、外部電源、例えば、外部商用電源に接続される、いわゆる高圧側コイルである。５つの１次側外部端子１０ａ～１０ｅのうち、外部電源に接続される２つの端子の組み合わせを変更することで、単位回路内での１次側コイル１０のターン数が変更される。例えば、１次側外部端子１０ａと１次側外部端子１０ｅを外部電源に接続する場合、単位回路内での１次側コイル１０のターン数は４ターンとなる。一方、１次側外部端子１０ａと１次側外部端子１０ｂを外部電源に接続する場合、単位回路内での１次側コイル１０のターン数は１ターンとなる。溶接トランス１００に求められる仕様に応じて、外部電源に接続される２つの端子の組み合わせ、ひいては、単位回路内での１次側コイル１０のターン数を変更することができる。

【0017】

２次側コイル２０は、４枚の２次側単位コイル２１毎に単位回路として構成されている。また、この単位回路は、３つの２次側外部端子２０ａ～２０ｃを有している。２次側外部端子２０ａ～２０ｃには、他の回路との接続用配線が接続される外部接続用穴２０ａ１～２０ｃ１がそれぞれ設けられている。

【0018】

２次側コイル２０に含まれる単位回路の数は、基本的に１次側コイル１０に含まれる単位回路の数と同じである。なお、１次側単位コイル１１と同様に、２次側単位コイル２１も銅板からなる１ターンのコイルである。これについては後で詳述する。また、４枚の２次側単位コイル２１の接続態様についても後で述べる。

【0019】

２次側コイル２０は、インバータ電源の内部バスバー配線（図示せず）や半導体電力変換器等の内部回路（図示せず）に接続される、いわゆる低圧側コイルである。２次側外部端子２０ａ～２０ｃのうち、出力側であるインバータ電源の内部バスバー配線または内部回路に接続される２つの端子の組み合わせを変更することで、単位回路内での２次側コイル２０のターン数が変更される。例えば、２次側外部端子２０ａと２次側外部端子２０ｃを出力側に接続する場合、単位回路内での２次側コイル２０のターン数は４ターンとなる。一方、２次側外部端子２０ａと２次側外部端子２０ｂを出力側に接続する場合、単位回路内での１次側コイル１０のターン数は２ターンとなる。２次側外部端子２０ｃと２次側外部端子２０ｂを出力側に接続する場合も同様に、単位回路内での１次側コイル１０のターン数は２ターンとなる。つまり、２次側外部端子２０ｂは中間タップ端子に相当する。溶接トランス１００に求められる仕様に応じて、出力側に接続される２つの端子の組み合わせ、ひいては、単位回路内での２次側コイル２０のターン数を変更することができる。

【0020】

図４に示すように、磁性体コア４０は、２つのＥ字型コア４１，４２を組み合わせて構成される。なお、実際には、４つの磁性体コア４０を並列に並べて用いている。ただし、これに特に限定されず、溶接トランス１００のサイズ、特に、１次側コイル１０及び２次側コイル２０のサイズに応じて、用いられる磁性体コア４０の数は適宜変更されうる。

【0021】

Ｅ字型コア４１は、フェライト等の磁性体からなり、３つの凸部４１ａ～４１ｃとその間に設けられた溝部４１ｄ，４１ｅとを有している。Ｅ字型コア４２は、フェライト等の磁性体からなり、３つの凸部４２ａ～４２ｃとその間に設けられた溝部４２ｄ，４２ｅとを有している。凸部４１ｂ，４２ｂが１次側コイル１０及び２次側コイル２０の内側に配置される。また、溝部４１ｄ，４２ｄと溝部４１ｅ，４２ｅに、１次側コイル１０及び２次側コイル２０の本体部１２，２２（図５Ａ，５Ｂ及び図７参照）の対向する２辺がそれぞれ収容される。

【0022】

なお、図３において、磁性体コア４０を図示していないが、１次側コイル１０及び２次側コイル２０の内側に、これらの内周面に沿うように、筒形の絶縁シート３１を配置することで、磁性体コア４０と１次側コイル１０及び２次側コイル２０との間の絶縁が確保される。

【0023】

固定具５０は、押さえ板５１と支持板５２とを有している。支持板５２に磁性体コア４０が組み込まれた１次側コイル１０と２次側コイル２０の積層体が載置され、上から押さえ板５１で当該積層体を押さえて、ねじ止め等の方法で支持板５２に押さえ板５１を接続する。このようにすることで、磁性体コア４０が組み込まれた１次側コイル１０と２次側コイル２０の積層体が保持固定される。

【0024】

［１次側及び２次側単位コイルの構成］
図５Ａは、第１単位コイルの平面図を、図５Ｂは、第２単位コイルの平面図をそれぞれ示す。図６は、図３における左上に示す破線で囲まれた部分を分解した模式図を示す。図７は、２次側単位コイルの平面図を示し、図８は、図３における右下に示す破線で囲まれた部分を分解した模式図を示す。

【0025】

図３に示すように、１次側単位コイル１１には、第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２とが含まれている。また、図６に示すように、第１単位コイル１１１は、さらに複数の同形状の銅板１１１ａ（例えば３枚）を１組として形成される。銅板１１１ａのそれぞれの厚さは、０．４ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。また、重ね合わされた３枚の銅板１１１ａの間には、絶縁シート３２がそれぞれ挟み込まれている。図６に示す３枚の銅板１１１ａと２枚の絶縁シート３２の積層体を絶縁シート３３で包み込み、さらに絶縁シート３０で包み込んで、図３に示す第１単位コイル１１１が構成される。

【0026】

また、図示しないが、第２単位コイル１１２も、複数の同形状の銅板（例えば３枚）を１組として形成される。銅板のそれぞれの厚さも、銅板１１１ａの厚さと同様である。重ね合わされた３枚の銅板の間には、絶縁シート３２がそれぞれ挟み込まれ、この積層体をさらに絶縁シート３３で包み込み、さらに絶縁シート３０で包み込んで、図３に示す第２単位コイル１１２が構成される。

【0027】

なお、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２にそれぞれ含まれる銅板の枚数は、図６に示す例に特に限定されず、１次側コイル１０に許容される電気抵抗や１次側コイル１０のターン数等に応じて、適宜変更されうる。

【0028】

また、第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２は、例えば、銅板を打ち抜き加工することで得られる。また、平角状の銅線をエッジワイス方向に曲げ加工して、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２を形成してもよい。ただし、この場合、後で述べる凹部１３ａや端子穴１４ａ，１５ａは、別の加工を施して形成される。

【0029】

また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２は、本体部１２と第１端子部１４と第２端子部１５とをそれぞれ有している。

【0030】

本体部１２は、略四角環状であり、４つのコーナー部１３を有している。また、４つのコーナー部１３の内周面には、外周側に向かって凹む凹部１３ａが、それぞれ形成されている。平面視で、凹部１３ａの外形は略円形状であり、凹部１３ａの曲率半径Ｒが、４つのコーナー部１３で同じになるように凹部１３ａが形成される。言い換えると、凹部１３ａが形成されていない場合のコーナー部１３の内周側頂部から等距離Ｒの範囲で本体部１２が除去されるように凹部１３ａが形成されている。なお、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２のそれぞれで、凹部１３ａは、曲率半径Ｒが同じになるように形成されている。また、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２において、それぞれの本体部１２の外形及びサイズは、互いに略同じになるように設定されている。

【0031】

第１端子部１４及び第２端子部１５は、本体部１２の両端から引き出されて、互いに間隔をあけて並列して同じ方向に、この場合は、本体部１２の両端を挟んで、本体部１２と反対側に延びている。

【0032】

図５Ａ，５Ｂに示すように、第１端子部１４及び第２端子部１５の配置が、第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２とで異なっている。

【0033】

図５Ａに示すように、第１単位コイル１１１の第２端子部１５は、本体部１２の一辺の端部から延長して延びた部分である。また、第１端子部１４は、第２端子部１５と交差する方向に延びる本体部１２の別の一辺の端部から、第２端子部１５と間隔をあけて並列して延びている。

【0034】

一方、図５Ｂに示すように、第２単位コイル１１２では、本体部１２の両端は、第１端子部１４及び第２端子部１５の延在方向と交差する本体部１２の一辺に互いに間隔をあけてそれぞれ設けられている。本体部１２の一端から第１端子部１４が、他端から第２端子部１５が、それぞれ並列して延びている。

【0035】

第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２とをそれぞれの本体部１２が重なるように配置した場合、平面視で、第１単位コイル１１１の第１端子部１４は、第２単位コイル１１２の第２端子部１５と重なる位置に設けられている。さらに言うと、第１単位コイル１１１の第１端子部１４に設けられた端子穴１４ａと第２単位コイル１１２の第２端子部１５に設けられた端子穴１５ａとが重なるように、第１単位コイル１１１の第１端子部１４は、第２単位コイル１１２の第２端子部１５の配置がそれぞれ設定されている。

【0036】

また、２枚の第２単位コイル１１２を、互いに表裏を反転させてそれぞれの本体部１２が重なるように配置した場合、平面視で、一方の第２単位コイル１１２の第１端子部１４は、他方の第２単位コイル１１２の第１端子部１４と重なる位置に設けられている。さらに言うと、一方の第２単位コイル１１２の第１端子部１４に設けられた端子穴１４ａと他方の第２単位コイル１１２の第１端子部１４に設けられた端子穴１４ａとが重なるように、第２単位コイル１１２の第１端子部１４の配置が設定されている。

【0037】

図７及び図８に示す２次側単位コイル２１は、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２と同様に、複数の同形状の銅板２１ａ（例えば２枚）を１組として形成される。銅板２１ａのそれぞれの厚さは、０．４ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。また、重ね合わされた２枚の銅板２１ａの間には、絶縁シート３２が挟み込まれている。図８に示す２枚の銅板１１１ａと１枚の絶縁シート３２の積層体をさらに絶縁シート３３で包み込んで、図３に示す２次側単位コイル２１が構成される。

【0038】

なお、２次側単位コイル２１に含まれる銅板２１ａの枚数は、図８に示す例に特に限定されず、２次側コイル２０に許容される電気抵抗や２次側コイル２０のターン数等に応じて、適宜変更されうる。また、２次側単位コイル２１は、第１単位コイル１１１や第２単位コイル１１２と同様の前述した方法で製造される。また、図３に示す２次側単位コイル２１は、図７に示す平面形状のコイルを２枚積層して構成されている。ただし、特にこれに限定されず、２次側コイル２０に許容される電気抵抗や電流の範囲に応じて適宜変更されうる。例えば、図７に示す平面形状のコイルが１枚のみで２次側単位コイル２１が構成されていてもよい。また、このことが、１次側単位コイル１１にも当てはまることが言うまでもない。例えば、図５Ａに示す平面形状のコイルが２枚積層されて第１単位コイル１１１が構成されていてもよい。図５Ｂに示す平面形状のコイルが２枚積層されて第２単位コイル１１２が構成されていてもよい。

【0039】

また、図７に示すように、２次側単位コイル２１は、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２と同様に、本体部２２と第１端子部２４と第２端子部２５とをそれぞれ有している。

【0040】

本体部２２の形状や４つのコーナー部２３の内周面に凹部２３ａが設けられていることも、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２と同様である。また、凹部２３ａの曲率半径Ｒが、４つのコーナー部２３で同じになるように、言い換えると、凹部２３ａが形成されていない場合のコーナー部２３の内周側頂部から等距離Ｒの範囲で本体部２２が除去されるように凹部２３ａが形成されていることも、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２と同様である。なお、２次側単位コイル２１の凹部２３ａは、曲率半径Ｒが第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２の凹部１３ａの曲率半径Ｒと同じになるように形成されている。また、２次側単位コイル２１において、本体部２２の外形及びサイズは、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２と略同じになるように設定されている。

【0041】

第１端子部２４及び第２端子部２５は、本体部２２の両端から引き出されて、並列して互いに同じ方向に、この場合は、本体部２２の両端を挟んで、本体部２２と反対側に延びている。

【0042】

図７に示すように、２次側単位コイル２１の第２端子部２５は、本体部２２の一辺の端部から延長して延びた部分である。また、第１端子部２４は、第２端子部２５と交差する方向に延びる本体部２２の別の一辺の端部から、第２端子部２５と間隔をあけて並列して延びている。

【0043】

２枚の２次側単位コイル２１を、互いに表裏を反転させてそれぞれの本体部２２が重なるように配置した場合、平面視で、一方の２次側単位コイル２１の第２端子部２５は、他方の２次側単位コイル２１の第１端子部２４と重なる位置に設けられている。さらに言うと、一方の２次側単位コイル２１の第２端子部２５に設けられた端子穴２５ａと他方の２次側単位コイル２１の第１端子部２４に設けられた端子穴２４ａとが重なるように、２次側単位コイル２１の第１端子部２４及び第２端子部２５の配置がそれぞれ設定されている。

【0044】

［１次側及び２次側コイルの構成］
図３に示すように、１次側単位コイル１１は、絶縁シート３０で覆われている。また、前述した１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１が有する複数の銅板のそれぞれの間に、絶縁シート３２が挟み込まれている。１または複数の絶縁シート３２と複数の銅板との積層体が、絶縁シート３３で覆われている。この場合、図示しないが、絶縁シート３３は、１枚の絶縁紙に複数個所の切り込みを入れて形成されている。切り込みの数や位置や長さは、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１のそれぞれの形状に対応しており、当該切り込み部分で絶縁シート３３を折り曲げて、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１をそれぞれ包むようにする。このようにすることで、第１端子部１４，２４及び第２端子部１５，２５を除いて、１次側単位コイルのそれぞれの表面を完全に絶縁シート３３と絶縁シート３０とで覆うことができる。また、２次側単位コイル２１のそれぞれの表面を完全に絶縁シート３３で覆うことができる。

【0045】

また、１次側単位コイル１１を覆う絶縁シート３０には、折り返し部３０ａが設けられており、絶縁シート３３に覆われた２次側単位コイル２１の一部が、折り返し部３０ａに包み込まれる。ただし、折り返し部３０ａを設けることは必須ではなく、省略してもよい。

【0046】

また、図３から明らかなように、１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１とが、絶縁シート３０により互いに絶縁された状態で交互に積層されている。

【0047】

１次側コイル１０を構成する第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２は、以下に示すように配置されている。

【0048】

上から順に、１枚目及び４枚目に第１単位コイル１１１が、２層目及び３層目に第２単位コイル１１２がそれぞれ配置されている。また、４枚目に配置された第１単位コイル１１１は、１枚目に配置された第１単位コイル１１１に対して裏向きに配置され、３枚目に配置された第１単位コイル１１１は、２枚目に配置された第１単位コイル１１１に対して裏向きに配置されている。

【0049】

第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２とをこのように配置することで、まず、４枚目の第１単位コイル１１１の第１端子部１４と３枚目の第２単位コイル１１２の第２端子部１５とを上面視で重ね合わせて、それぞれに設けられた端子穴１４ａ，１５ａが重なるようにできる。図示しないねじ等を当該２つの端子穴１４ａ，１５ａに通して締結することにより、１次側外部端子１０ｂを形成することができる。同様に、３枚目の第２単位コイル１１２の第１端子部１４と２枚目の第２単位コイル１１２の第１端子部１４とを上面視で重ね合わせて、１次側外部端子１０ｃを形成することができる。２枚目の第２単位コイル１１２の第２端子部１５と１枚目の第１単位コイル１１１の第１端子部１４とを上面視で重ね合わせて、１次側外部端子１０ｄを形成することができる。なお、４枚目の第１単位コイル１１１の第２端子部１５が１次側外部端子１０ａを構成し、１枚目の第１単位コイル１１１の第２端子部１５が１次側外部端子１０ｅを構成する。

【0050】

このようにすることで、第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２の２種類のみで、４枚の１次側単位コイル１１が直列接続された構造を容易に形成することができる。

【0051】

また、２次側コイル２０を構成する２次側単位コイル２１は、以下に示すように配置されている。

【0052】

上から順に、１枚目及び２枚目に配置された２次側単位コイル２１は、表裏が同じ向きになるように配置されている。３枚目及び４枚目に配置された２次側単位コイル２１は、表裏が同じ向きになるように配置されている。一方、２枚目及び３枚目に配置された２次側単位コイル２１は、表裏が反転して配置されている。

【0053】

４枚の２次側単位コイル２１をこのように配置することで、まず、４枚目の２次側単位コイル２１の第２端子部２５と３枚目の２次側単位コイル２１の第２端子部２５とを上面視で重ね合わせて、それぞれに設けられた端子穴２５ａが重なるようにできる。ボルト６１を当該２つの端子穴２５ａと２次側外部端子２０ａに設けられた貫通穴（図示せず）とに通して締結することにより、図２に示すように、３枚目及び４枚目の２次側単位コイル２１の第２端子部２５と２次側外部端子２０ａとを接続することができる。

【0054】

同様に、４枚目の２次側単位コイル２１の第１端子部２４と３枚目の２次側単位コイル２１の第１端子部２４とを上面視で重ね合わせ、ボルト６１、ワッシャ６２及びナット６３を用いて、３枚目及び４枚目の２次側単位コイル２１の第１端子部２４と２次側外部端子２０ｂとを接続することができる。また、このようにすることで、３枚目の２次側単位コイル２１と４枚目の２次側単位コイル２１とが並列接続された並列接続構造２６が構成される。

【0055】

また、３枚目及び４枚目の２次側単位コイル２１の第１端子部２４に対して、２枚目及び１枚目の２次側単位コイル２１の第１端子部２４が上面視で重ね合わせられ、それぞれに設けられた端子穴２４ａが重なるようにできる。よって、ボルト６１、ワッシャ６２及びナット６３を用いて、図２に示すように、１～４枚目の２次側単位コイル２１の第１端子部２４と２次側外部端子２０ｂとを接続することができる。

【0056】

２枚目の２次側単位コイル２１の第２端子部２５と１枚目の２次側単位コイル２１の第２端子部２５とを上面視で重ね合わせて、それぞれに設けられた端子穴２５ａが重なるようにできる。ボルト６１を当該２つの端子穴２５ａと２次側外部端子２０ｃに設けられた貫通穴（図示せず）とに通して締結することにより、図２に示すように、１枚目及び２枚目の２次側単位コイル２１の第２端子部２５と２次側外部端子２０ｃとを接続することができる。

【0057】

また、このようにすることで、１枚目の２次側単位コイル２１と２枚目の２次側単位コイル２１とが並列接続された並列接続構造２６が構成される。また、２組の並列接続構造２６が直列接続される。

【0058】

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係る溶接トランス１００は、銅板からなる１次側単位コイル１１が複数積層された１次側コイル１０と、銅板からなる２次側単位コイル２１が複数積層された２次側コイル２０と、１次側コイル１０及び２次側コイル２０の内側に凸部４１ｂ，４２ｂが配置された磁性体コア４０と、を少なくとも備えている。

【0059】

１次側単位コイル１１は、複数のコーナー部１３を有する略環状の本体部１２と、本体部１２の両端から引き出されて、互いに間隔をあけて並列して同じ方向に延びる第１端子部１４及び第２端子部１５と、をそれぞれ有している。複数のコーナー部１３のそれぞれの内周面には、外周側に向かって凹む凹部１３ａが設けられている。

【0060】

２次側単位コイル２１は、複数のコーナー部２３を有する略環状の本体部２２と、本体部２２の両端から引き出されて、互いに間隔をあけて並列して同じ方向に延びる第１端子部２４及び第２端子部２５と、をそれぞれ有している。複数のコーナー部２３のそれぞれの内周面には、外周側に向かって凹む凹部２３ａが設けられている。

【0061】

また、１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１とが、互いに絶縁された状態で交互に積層されている。

【0062】

溶接トランス１００をこのように構成することで、１次側コイル１０と２次側コイル２０との間の絶縁耐圧の低下を抑制できる。このことについてさらに説明する。

【0063】

凹部１３ａ，２３ａが設けられていない場合、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１のそれぞれのコーナー部１３，２３において、内周面は、輪郭が直角になるか、または曲率半径が小さく、輪郭が直角に近い曲面となる。この場合、１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１との間に、単に絶縁シート３０，３３を設けただけでは、コーナー部１３，２３において、内周面、特にその頂部に絶縁シート３０，３３を密着させることが難しくなる。そうすると、積層方向に隣り合う１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１において、コーナー部１３，２３で絶縁耐圧が低下してしまう。ひいては、１次側コイル１０と２次側コイル２０との間の絶縁耐圧が低下してしまうおそれがあった。

【0064】

一方、本実施形態によれば、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１のそれぞれのコーナー部１３，２３において、内周面に外周側に向かって凹む凹部１３ａ，２３ａを設けることにより、コーナー部１３，２３の内周面に絶縁シート３０，３３を容易に密着させることができる。

【0065】

このことにより、積層方向に隣り合う１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１との間で確実に絶縁を確保でき、ひいては、１次側コイル１０と２次側コイル２０との間の絶縁耐圧が低下するのを抑制できる。

【0066】

また、第１端子部１４，２４及び第２端子部１５，２５を除いて、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１の表面が、それぞれ絶縁シート３０，３３に包み込まれている。このようにすることで、積層方向に隣り合う１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１とが互いに絶縁されるとともに、１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１とを絶縁するための距離を短くできる。このことにより、１次側コイル１０と２次側コイル２０とを確実に絶縁できるとともに、溶接トランス１００を小型化できる。なお、特許文献１に開示されたように、複数の切り込みを有する絶縁シート３０、３３を用いることで、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１のそれぞれの表面を確実に包み込んで覆うことができる。

【0067】

また、本実施形態によれば、コイルの表面のみに電流が集中する、いわゆる表皮効果の影響を低減することができる。

【0068】

コイルに発生する表皮効果の影響が大きくなると、コイルの温度上昇が大きくなり、これに応じて溶接トランス１００での電力損失も大きくなってしまう。

【0069】

一方、本実施形態によれば、第１単位コイル１１１に含まれる複数の銅板１１１ａのそれぞれが、絶縁シート３２で覆われている。第２単位コイル１１２に含まれる複数の銅板のそれぞれが、絶縁シート３２で覆われている。さらに２次側単位コイル２１に含まれる複数の銅板２１ａのそれぞれが、絶縁シート３２で覆われている。

【0070】

このようにすることで、表皮効果を抑制でき、コイルの温度上昇、ひいては溶接トランス１００での電力損失の増大を抑制できる。

【0071】

また、本実施形態によれば、１次側コイル１０を銅板からなる１次側単位コイル１１が複数積層された構造とし、２次側コイル２０を銅板からなる２次側単位コイル２１が複数積層された構造としとしている。さらに、１次側単位コイル１１と２次側単位コイル２１とが、互いに絶縁された状態で交互に積層されている。

【0072】

このようにすることで、溶接トランス１００における漏れインダクタンスを低減でき、溶接トランス１００における電圧変換効率の低下を抑制できる。

【0073】

１次側コイル１０は、４枚の１次側単位コイル１１が直列接続されて単位回路を構成している。また、２次側コイル２０は、２枚の２次側単位コイル２１が並列接続された並列接続構造２６を２組有し、２組の並列接続構造２６が直列接続されて単位回路を構成している。

【0074】

また、１次側コイル１０は、５つの１次側外部端子１０ａ～１０ｅを有し、２次側コイル２０は、３つの２次側外部端子２０ａ～２０ｃを有している。

【0075】

１次側コイル１０をこのように構成することで、溶接トランス１００に求められる仕様に応じて、外部電源に接続される５つの１次側外部端子１０ａ～１０ｅのうちの２つの端子の組み合わせを変更して、単位回路内での１次側コイル１０のターン数を変更することができる。また、２次側コイル２０をこのように構成することで、溶接トランス１００に求められる仕様に応じて、出力側に接続される３つの２次側外部端子２０ａ～２０ｃのうちの２つの端子の組み合わせを変更して、単位回路内での２次側コイル２０のターン数を変更することができる。

【0076】

１次側単位コイル１１は、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２の２種類の単位コイルで構成されている。

【0077】

第１単位コイル１１１と第２単位コイル１１２とをそれぞれの本体部１２が重なるように配置した場合、平面視で、第１単位コイル１１１の第１端子部１４は、第２単位コイル１１２の第２端子部１５と重なる位置に設けられている。

【0078】

また、２枚の第２単位コイル１１２を、互いに表裏を反転させてそれぞれの本体部１２が重なるように配置した場合、平面視で、一方の第２単位コイル１１２の第１端子部１４は、他方の第２単位コイル１１２の第１端子部１４と重なる位置に設けられている。

【0079】

このようにすることで、まず、４枚の１次側単位コイル１１が直列接続された構造の１次側コイル１０を低コストで製造することができる。例えば、特許文献２，３にも、４枚の単位コイルが直列接続された構造が開示されている。しかし、これらの場合、それぞれの単位コイルで端子部の位置が異なるため、４種類の単位コイルを準備する必要があった。

【0080】

一方、本実施形態によれば、特許文献２，３に開示された構成に比べて、１次側単位コイル１１の種類を少なくできる。また、第１単位コイル１１１及び第２単位コイル１１２のそれぞれにおいて、第１端子部１４及び第２端子部１５を前述のように設けることで、異なるコイル間での配置調整が容易となり、１次側コイル１０の組立が簡素化される。

【0081】

また、２枚の２次側単位コイル２１を、互いに表裏を反転させてそれぞれの本体部２２が重なるように配置した場合、平面視で、一方の２次側単位コイル２１の第２端子部２５は、他方の２次側単位コイル２１の第１端子部２４と重なる位置に設けられる。

【0082】

このようにすることで、２次側単位コイル２１を１種類にできるとともに、異なるコイル間での配置調整が容易となり、２組の並列接続構造２６が直接接続されてなる２次側コイル２０の組立が簡素化される。

【0083】

なお、本実施形態において、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１がそれぞれ銅板からなる場合を例に取って説明したが、１次側コイル１０及び２次側コイル２０に許容される電気抵抗の範囲によっては、銅以外の材料を用いてもよい。つまり、１次側単位コイル１１及び２次側単位コイル２１がそれぞれ板状の導体であればよい。

【0084】

また、前述した表皮効果は、コイルに流れる電流が高周波電流であるか大電流であるか、あるいはその両方を満たす場合に顕著に発生する。

【0085】

アーク溶接等に用いられる溶接用インバータ電源では、インバータ周波数が数十ｋＨｚ～数百ｋＨｚ、例えば、４０ｋＨｚ～１５０ｋＨｚ程度で、出力電流が数十Ａ（アンペア）～数百Ａ（アンペア）程度であることが多い。また、溶接用インバータ電源の小型化、高効率化の要望も大きくなっている。

【0086】

本実施形態の溶接トランス１００は、表皮効果を低減し、かつ、１次側コイル１０及び２次側コイル２０を小型化できるため、このような溶接用インバータ電源に好適である。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本開示の溶接トランスは、高周波電流を出力する溶接用電源に適用する上で好適である。

【符号の説明】

【0088】

１０ １次側コイル
１０ａ～１０ｄ １次側外部端子
１１ １次側単位コイル
１２ 本体部
１３ コーナー部
１３ａ 凹部
１４ 第１端子部
１５ 第２端子部
２０ ２次側コイル
２０ａ～２０ｃ ２次側外部端子
２１ ２次側単位コイル
２２ 本体部
２３ コーナー部
２３ａ 凹部
２４ 第１端子部
２５ 第２端子部
２６ 並列接続構造
３０，３１，３２，３３ 絶縁シート
４０ 磁性体コア
４１，４２ Ｅ字型コア
５０ 固定具
５１ 押さえ板
５２ 支持板
６１ ボルト
６２ ワッシャ
６３ ナット
１００ 溶接トランス
１１１ 第１単位コイル
１１２ 第２単位コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】