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(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】P2024133765
(43)【公開日】2024-10-03
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H01F 30/10 20060101AFI20240926BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20240926BHJP
H01F 27/29 20060101ALI20240926BHJP
H01F 27/22 20060101ALI20240926BHJP
H02M 3/28 20060101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
H01F30/10 C
H01F30/10 F
H01F30/10 S
H01F27/28 K
H01F27/28 152
H01F27/29 V
H01F27/28 176
H01F27/22
H01F30/10 J
H02M3/28 Y
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023043728
(22)【出願日】2023-03-20
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】青木 渉
【テーマコード（参考）】
5E043
5E050
5H730
【Ｆターム（参考）】
5E043BA01
5E043BA03
5E043DA02
5E043EA01
5E043EA05
5E043EA06
5E043EB01
5E050JA01
5H730AA15
5H730BB27
5H730DD04
5H730EE03
5H730EE07
5H730ZZ16
(57)【要約】
【課題】小型化及び低コスト化した電力変換装置を得ること。
【解決手段】中脚部を有した磁性コア、中脚部に巻回された一次巻線と二次巻線、及び一次巻線と二次巻線とを封止した樹脂部材を有したトランスを備え、第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、第一の中間タップ端子、第一の巻線端子、及び第二の巻線端子を有し、第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、第二の中間タップ端子、第三の巻線端子、及び第四の巻線端子を有し、第一の中間タップ端子と第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部、及び第二の巻線部と第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部とは、中脚部と第一の外脚部との間を貫通し、第二の巻線部と第四の巻線部とは、中脚部と第二の外脚部との間を貫通し、第一の二次巻線と第二の二次巻線との間に一次巻線の少なくとも一部が配置されている。
【選択図】図４
【解決手段】中脚部を有した磁性コア、中脚部に巻回された一次巻線と二次巻線、及び一次巻線と二次巻線とを封止した樹脂部材を有したトランスを備え、第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、第一の中間タップ端子、第一の巻線端子、及び第二の巻線端子を有し、第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、第二の中間タップ端子、第三の巻線端子、及び第四の巻線端子を有し、第一の中間タップ端子と第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部、及び第二の巻線部と第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部とは、中脚部と第一の外脚部との間を貫通し、第二の巻線部と第四の巻線部とは、中脚部と第二の外脚部との間を貫通し、第一の二次巻線と第二の二次巻線との間に一次巻線の少なくとも一部が配置されている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
環状の外周コアと、前記外周コアにおける対向する二つの部分の間を接続した柱状の中脚部とを有した磁性コア、前記中脚部に巻回された一次巻線と二次巻線、及び前記一次巻線と前記二次巻線のそれぞれの外部と接続される端子の部分を露出させた状態で前記一次巻線と前記二次巻線とを封止した樹脂部材を有したトランスを備え、
前記二次巻線は、板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の二次巻線及び第二の二次巻線を有し、
前記第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第一の中間タップ端子、前記第一の巻線部の他方の端部で前記端子である第一の巻線端子、及び前記第二の巻線部の他方の端部で前記端子である第二の巻線端子を有し、
前記第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第二の中間タップ端子、前記第三の巻線部の他方の端部で前記端子である第三の巻線端子、及び前記第四の巻線部の他方の端部で前記端子である第四の巻線端子を有し、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、前記第一の巻線部と前記第三の巻線部、及び前記第二の巻線部と前記第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続されており、
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した一方側の前記外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部の内、前記中脚部と前記第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した他方側の前記外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に前記一次巻線の少なくとも一部が配置されている電力変換装置。
前記二次巻線は、板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の二次巻線及び第二の二次巻線を有し、
前記第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第一の中間タップ端子、前記第一の巻線部の他方の端部で前記端子である第一の巻線端子、及び前記第二の巻線部の他方の端部で前記端子である第二の巻線端子を有し、
前記第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第二の中間タップ端子、前記第三の巻線部の他方の端部で前記端子である第三の巻線端子、及び前記第四の巻線部の他方の端部で前記端子である第四の巻線端子を有し、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、前記第一の巻線部と前記第三の巻線部、及び前記第二の巻線部と前記第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続されており、
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した一方側の前記外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部の内、前記中脚部と前記第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した他方側の前記外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に前記一次巻線の少なくとも一部が配置されている電力変換装置。
【請求項2】
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記中脚部は、前記冷却面の法線方向に延出し、
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線の一方は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
前記中脚部は、前記冷却面の法線方向に延出し、
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線の一方は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記中脚部に巻回された前記一次巻線の巻線部分の全てが、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に配置されている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記中脚部に巻回された、前記一次巻線の巻線部分及び前記二次巻線の巻線部分は、前記中脚部の延出方向における前記一次巻線の巻線部分及び前記二次巻線の巻線部分の中央に対し、対称に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子は電気的かつ熱的に接続され、前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子は電気的かつ熱的に接続されている請求項３又は４に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記中脚部に巻回された前記一次巻線の巻線部分は、渦巻状で板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の一次巻線及び第二の一次巻線を有し、
前記第一の一次巻線と前記第二の一次巻線とは、電気的に接続され、
前記冷却面の法線方向に、前記第一の二次巻線、前記第一の一次巻線、前記第二の二次巻線、前記第二の一次巻線の順に配置されている請求項２に記載の電力変換装置。
前記第一の一次巻線と前記第二の一次巻線とは、電気的に接続され、
前記冷却面の法線方向に、前記第一の二次巻線、前記第一の一次巻線、前記第二の二次巻線、前記第二の一次巻線の順に配置されている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とが接続された部分、前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが接続された部分、及び前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが接続された部分の少なくとも一つは、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項５に記載の電力変換装置。
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とが接続された部分、前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが接続された部分、及び前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが接続された部分の少なくとも一つは、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記一次巻線の巻線部分は、渦巻状で１枚の板状に形成され、
前記一次巻線は、一端が前記巻線部分の前記中脚部の側の端部に接続され、他端が前記樹脂部材から露出した配線部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記中脚部の延出方向に見て、前記配線部の部分は、外部に露出した前記第三の巻線端子の部分及び前記第四の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第三の巻線端子の部分と前記第四の巻線端子の部分との間に配置されている請求項３に記載の電力変換装置。
前記一次巻線は、一端が前記巻線部分の前記中脚部の側の端部に接続され、他端が前記樹脂部材から露出した配線部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記中脚部の延出方向に見て、前記配線部の部分は、外部に露出した前記第三の巻線端子の部分及び前記第四の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第三の巻線端子の部分と前記第四の巻線端子の部分との間に配置されている請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記冷却器は、前記中脚部の延出方向に見て、外部に露出した前記第一の巻線端子の部分及び前記第二の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第一の巻線端子の部分と前記第二の巻線端子の部分との間に、前記樹脂部材の方向に突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記樹脂部材を介して前記一次巻線に熱的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、前記中脚部の延出方向に見て、外部に露出した前記第一の巻線端子の部分及び前記第二の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第一の巻線端子の部分と前記第二の巻線端子の部分との間に、前記樹脂部材の方向に突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記樹脂部材を介して前記一次巻線に熱的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記中脚部の延出方向に見て、前記一次巻線の巻線部分と前記中脚部との間に、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とを電気的かつ熱的に接続した接続部が設けられている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記樹脂部材は、前記第一の二次巻線における前記冷却器の側の面を露出させた露出部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記露出部において、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
前記樹脂部材は、前記第一の二次巻線における前記冷却器の側の面を露出させた露出部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記露出部において、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項12】
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記第二の二次巻線における前記第三の巻線部及び前記第四の巻線部の一方又は双方は、端部から延出し、前記樹脂部材から露出した拡張部を有し、
前記拡張部は、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記第二の二次巻線における前記第三の巻線部及び前記第四の巻線部の一方又は双方は、端部から延出し、前記樹脂部材から露出した拡張部を有し、
前記拡張部は、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項13】
前記中脚部に巻回された、前記一次巻線の巻線部分と前記二次巻線の巻線部分、及び樹脂部材の配置は、前記中脚部の延出方向における前記一次巻線の巻線部分の中央を通り前記中脚部の延出方向に垂直な基準面に対して、対称である請求項３又は４に記載の電力変換装置。
【請求項14】
前記第一の二次巻線は、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第三の中間タップ端子をさらに有し、
前記第二の二次巻線は、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第四の中間タップ端子をさらに有し、
前記第三の中間タップ端子と前記第四の中間タップ端子とは電気的に接続され、
前記中脚部の延出方向に見て、
前記第一の中間タップ端子及び前記第二の中間タップ端子と、前記第三の中間タップ端子及び前記第四の中間タップ端子とは、互いに反対方向に延出している請求項１に記載の電力変換装置。
前記第二の二次巻線は、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第四の中間タップ端子をさらに有し、
前記第三の中間タップ端子と前記第四の中間タップ端子とは電気的に接続され、
前記中脚部の延出方向に見て、
前記第一の中間タップ端子及び前記第二の中間タップ端子と、前記第三の中間タップ端子及び前記第四の中間タップ端子とは、互いに反対方向に延出している請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項15】
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部とは、前記中脚部と前記第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して同じ側に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して同じ側に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項16】
前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが第一連結部で連結され、前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが第二連結部で連結され、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とが対向するように、
前記第一連結部及び前記第二連結部は、断面がＵ字状に湾曲された板状に形成されている請求項１５に記載の電力変換装置。
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とが対向するように、
前記第一連結部及び前記第二連結部は、断面がＵ字状に湾曲された板状に形成されている請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項17】
前記第一の巻線部と前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部とは、前記中脚部と前記第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して反対側に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して反対側に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年の自動車を取りまく環境規制及び技術進歩により、さまざまな車格において電気自動車又はハイブリット自動車などの電動化車両が開発され、普及が進んでいる。駆動源にモータが用いられている電動化車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電動化車両に搭載される電力変換装置には、高電圧バッテリの電圧を降圧し、補器バッテリ用の電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータがある。
【0003】
ＤＣ－ＤＣコンバータは、一般的に、高電圧の直流電圧を高電圧の交流電圧に変換するインバータ回路、高電圧の交流を低電圧の交流に変換するトランス、複数の整流素子を用いて低電圧の交流を整流し、直流パルス電圧に変換する整流回路、及び直流パルス電圧を平滑化する平滑リアクトル、平滑コンデンサ等を備える。ＤＣ－ＤＣコンバータは、これらの部品を収容し、トランス及び整流素子等の発熱部品を冷却する水路を有した筐体をさらに備える。またＤＣ－ＤＣコンバータ用いられるトランスの二次巻線は、一般的に、センタータップ端子を有し、ＥＲ型もしくはＥＥ型の磁性コアの中脚部にそれぞれ逆向きに１ターンずつ巻回されている。
【0004】
近年は運転支援装置の高機能化に伴い、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電流が増大する傾向がある。また、高電圧バッテリの高電圧化に伴い、トランスの巻数比が増大する傾向がある一方で、二次巻線のターン数は最小の１ターンに制限されている。そのため、一次巻線の巻数が増加するので、トランスの巻線体積が増大している。巻線体積の増大の対策として、例えば、ＥＲ型磁性コアの中脚部に一次巻線を巻回し、それぞれ逆向きに半ターンだけ巻回された平板状の二次巻線を用いた構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。このように構成することで、一次巻線の巻数を半分にすることが可能となるため、トランスの巻線体積を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４８１６６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献１のトランスの構造では、トランスの巻線体積を削減することができる。しかしながら、二次巻線は１枚の平板であるため、二次巻線の一次巻線と対向した突合せ面は、二次巻線の一方の面のみとなる。その結果、近接効果により二次巻線の一次巻線との突合せ面である一方の面に電流が集中するため、上記特許文献１のトランスの構造では高周波抵抗及び銅損が増加する。高周波抵抗及び銅損が増加により巻線の発熱が増大するため、巻線の許容温度を超過しないように巻線幅を拡大する必要が生じる。巻数を削減したにもかかわらず、巻線幅を拡大することにより、トランスのサイズ及びコストが増加するという課題があった。
【0007】
そこで、本願は、巻数の低減を維持しつつ、高周波抵抗及び銅損の増加を抑制し、小型化及び低コスト化した電力変換装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願に開示される電力変換装置は、環状の外周コアと、外周コアにおける対向する二つの部分の間を接続した柱状の中脚部とを有した磁性コア、中脚部に巻回された一次巻線と二次巻線、及び一次巻線と二次巻線のそれぞれの外部と接続される端子の部分を露出させた状態で一次巻線と二次巻線とを封止した樹脂部材を有したトランスを備え、二次巻線は、板状に形成され、中脚部にそれぞれが巻回された第一の二次巻線及び第二の二次巻線を有し、第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、第一の巻線部の一方の端部と第二の巻線部の一方の端部とを接続した端子である第一の中間タップ端子、第一の巻線部の他方の端部で端子である第一の巻線端子、及び第二の巻線部の他方の端部で端子である第二の巻線端子を有し、第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、第三の巻線部の一方の端部と第四の巻線部の一方の端部とを接続した端子である第二の中間タップ端子、第三の巻線部の他方の端部で端子である第三の巻線端子、及び第四の巻線部の他方の端部で端子である第四の巻線端子を有し、第一の中間タップ端子と第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部、及び第二の巻線部と第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続されており、第一の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した一方側の外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、第二の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部の内、中脚部と第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した他方側の外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通し、第一の二次巻線と第二の二次巻線との間に一次巻線の少なくとも一部が配置されているものである。
【発明の効果】
【0009】
本願に開示される電力変換装置によれば、第一の中間タップ端子と第二の中間タップ端子とが電気的に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部、及び第二の巻線部と第四の巻線部のそれぞれが、電気的に並列に接続され、第一の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した一方側の外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、第二の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部の内、中脚部と第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した他方側の外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通し、第一の二次巻線と第二の二次巻線との間に一次巻線の少なくとも一部が配置されているため、並列に接続された巻線部を有した第一の二次巻線と第二の二次巻線との間に一次巻線の少なくとも一部を挟んで配置することで、一次巻線と二次巻線とが向き合う突合せ面は特許文献１に示された構成と比較して二倍になるため、一次巻線と二次巻線との突合せ面での電流密度を半減させることができる。一次巻線と二次巻線との突合せ面での電流密度が半減されるので、巻線の高周波抵抗及び銅損が低減され、巻線温度を許容値内に収めるのに必要な巻線幅の拡大を抑制することができる。巻線幅の拡大が抑制されるので、巻数の低減を維持しつつ、高周波抵抗及び銅損の増加を抑制し、小型化及び低コスト化した電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施の形態１に係る電力変換装置の回路構成の例を示す図である。
【図2】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図3】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスを示す別の斜視図である。
【図4】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスを示す分解斜視図である。
【図5】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスを示す平面図である。
【図6】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスを示す底面図である。
【図7】実施の形態１に係る電力変換装置の回路構成の各部の電圧と電流の波形を示す図である。
【図9】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスの等価回路及びトランス入力端子への正電圧印加時の電流経路を示す図である。
【図10】実施の形態１に係る電力変換装置のトランスの等価回路及びトランス入力端子への負電圧印加時の電流経路を示す図である。
【図11】実施の形態２に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図12】実施の形態２に係る電力変換装置のトランスを示す別の斜視図である。
【図13】実施の形態２に係る電力変換装置のトランスを示す分解斜視図である。
【図15】実施の形態３に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図16】実施の形態３に係る電力変換装置のトランスを示す別の斜視図である。
【図17】実施の形態３に係る電力変換装置のトランスを示す分解斜視図である。
【図18】実施の形態３に係る電力変換装置の回路構成の例を示す図である。
【図19】実施の形態４に係る電力変換装置のトランスを示す分解斜視図である。
【図20】実施の形態４に係る電力変換装置のトランスを示す平面図である。
【図21】実施の形態５に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図22】実施の形態５に係る電力変換装置のトランスの二次巻線を示す斜視図である。
【図23】実施の形態６に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図25】実施の形態６に係る電力変換装置のトランスを示す平面図である。
【図26】実施の形態７に係る電力変換装置のトランスを示す分解斜視図である。
【図27】実施の形態７に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図28】実施の形態８に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図29】実施の形態８に係る電力変換装置のトランスを示す別の斜視図である。
【図30】実施の形態９に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図31】実施の形態９に係る電力変換装置のトランスを示す別の斜視図である。
【図33】実施の形態９に係る別の電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図34】実施の形態９に係る別の電力変換装置のトランスを示す別の斜視図である。
【図35】実施の形態１０に係る電力変換装置のトランスを示す斜視図である。
【図36】実施の形態１０に係る電力変換装置のトランスを示す平面図である。
【図37】実施の形態１１に係る電力変換装置のトランスを示す分解斜視図である。
【図38】実施の形態１１に係る電力変換装置の回路構成の例を示す図である。
【図39】実施の形態１１に係る電力変換装置のトランスの等価回路及びトランス入力端子への正電圧印加時の電流経路を示す図である。
【図40】実施の形態１１に係る電力変換装置のトランスの等価回路及びトランス入力端子への負電圧印加時の電流経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
【0012】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力変換装置１００の回路構成の例を示す図、図２は電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図３は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図で、図２を別の角度から示した図、図４は電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図５は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５及び上側コア１１ｂを取り除いて示した図、図６は電力変換装置１００のトランス３を示す底面図で、樹脂部材１５及び下側コア１１ａを取り除いて示した図ある。本実施の形態では、電力変換装置１００は、直流電源の直流電圧をトランス３で絶縁された二次側直流電圧に変換して、バッテリ等の負荷に直流電圧を出力するＤＣ－ＤＣコンバータである。
図１は実施の形態１に係る電力変換装置１００の回路構成の例を示す図、図２は電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図３は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図で、図２を別の角度から示した図、図４は電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図５は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５及び上側コア１１ｂを取り除いて示した図、図６は電力変換装置１００のトランス３を示す底面図で、樹脂部材１５及び下側コア１１ａを取り除いて示した図ある。本実施の形態では、電力変換装置１００は、直流電源の直流電圧をトランス３で絶縁された二次側直流電圧に変換して、バッテリ等の負荷に直流電圧を出力するＤＣ－ＤＣコンバータである。
【0013】
＜電力変換装置１００＞
電力変換装置１００の主回路構成を、図１により説明する。図１において、左側が入力側、右側が出力側である。電力変換装置１００は、左側で直流電源に接続され、右側で、例えば、低電圧バッテリなどの負荷に接続される。電力変換装置１００は、インバータ回路２の入力電圧を平滑化する入力コンデンサ１と、入力された直流電圧を交流電圧に変換して一次巻線３ａへ出力するインバータ回路２と、インバータ回路２から出力された交流電力の電圧を変換して出力する、絶縁されたトランス３と、トランス３から出力された交流電圧を整流する整流回路４と、整流された電圧波形を平滑化する平滑コンデンサ６とを備える。
電力変換装置１００の主回路構成を、図１により説明する。図１において、左側が入力側、右側が出力側である。電力変換装置１００は、左側で直流電源に接続され、右側で、例えば、低電圧バッテリなどの負荷に接続される。電力変換装置１００は、インバータ回路２の入力電圧を平滑化する入力コンデンサ１と、入力された直流電圧を交流電圧に変換して一次巻線３ａへ出力するインバータ回路２と、インバータ回路２から出力された交流電力の電圧を変換して出力する、絶縁されたトランス３と、トランス３から出力された交流電圧を整流する整流回路４と、整流された電圧波形を平滑化する平滑コンデンサ６とを備える。
【0014】
インバータ回路２は、フルブリッジ構成された複数の半導体スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有する。本実施の形態では、インバータ回路２は、４つの半導体スイッチング素子を有するが、半導体スイッチング素子の個数はこれに限るものではない。半導体スイッチング素子は、例えば、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。なお、半導体スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の自己消弧型半導体スイッチング素子でも構わない。半導体スイッチング素子は、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、もしくは窒化ガリウム（ＧａＮ）などの半導体材料からなる半導体基板に形成される。
【0015】
トランス３は、一次巻線３ａ、及び二次巻線３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを有する。二次巻線３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは、センタータップ３ｆを有する。二次巻線３ｂ、３ｄ、及び二次巻線３ｃ、３ｅは、それぞれ電気的に並列に接続されている。センタータップ３ｆは、平滑コンデンサ６に接続される。
【0016】
整流回路４は、半導体素子である、整流素子としてのダイオード４ａ、４ｂを有する。センタータップ端子以外のトランス３の二次側の端子は、ダイオード４ａ、４ｂにそれぞれ接続される。本実施の形態では、ダイオード４ａ、４ｂは、それぞれ一つのダイオードで示しているが、２つ以上を並列に接続したダイオードであっても構わない。また、整流素子として、ＭＯＳＦＥＴ等の自己消弧型半導体スイッチング素子を整流回路４に用いても構わない。
【0017】
＜トランス３の構成＞
電力変換装置１００に搭載されるトランス３の構成について、図２から図６により説明する。トランス３は、磁性コア１１、一次巻線１３、二次巻線１４、及び樹脂部材１５を有する。樹脂部材１５は、一次巻線１３と二次巻線１４のそれぞれの外部と接続される端子の部分を露出させた状態で、一次巻線１３と二次巻線１４とを封止する。各巻線の間が樹脂部材１５により覆われることで、各巻線の絶縁性能を確保することができる。樹脂部材１５は、例えば、インサート成形により形成される。本実施の形態では、電力変換装置１００は、図２に示すように、トランス３を冷却する冷却面１６ａを有した冷却器１６を備える。トランス３は、冷却面１６ａに熱的に接続されている。冷却器１６は、冷媒が流れる冷媒流路（図示せず）を有する。冷媒流路は、冷却面１６ａを冷却する。冷媒には、例えば、水またはエチレングリコール液が使用される。
電力変換装置１００に搭載されるトランス３の構成について、図２から図６により説明する。トランス３は、磁性コア１１、一次巻線１３、二次巻線１４、及び樹脂部材１５を有する。樹脂部材１５は、一次巻線１３と二次巻線１４のそれぞれの外部と接続される端子の部分を露出させた状態で、一次巻線１３と二次巻線１４とを封止する。各巻線の間が樹脂部材１５により覆われることで、各巻線の絶縁性能を確保することができる。樹脂部材１５は、例えば、インサート成形により形成される。本実施の形態では、電力変換装置１００は、図２に示すように、トランス３を冷却する冷却面１６ａを有した冷却器１６を備える。トランス３は、冷却面１６ａに熱的に接続されている。冷却器１６は、冷媒が流れる冷媒流路（図示せず）を有する。冷媒流路は、冷却面１６ａを冷却する。冷媒には、例えば、水またはエチレングリコール液が使用される。
【0018】
磁性コア１１は、環状の外周コアと、外周コアにおける対向する二つの部分の間を接続した柱状の中脚部２４とを有する。本実施の形態では、中脚部２４は円柱状である。一次巻線１３と二次巻線１４は、中脚部２４に巻回される。磁性コア１１は、フェライトなどの磁性材料により作製される。なお、磁気飽和対策のために、磁性コア１１の中脚部２４に空気ギャップを設けた構成としても構わない。本実施の形態では、図４に示すように、磁性コア１１は下側コア１１ａと上側コア１１ｂとを有し、ＥＲ形状の下側コア１１ａと上側コア１１ｂとを重ねることで、閉磁路構造を有した磁性コア１１が形成される。磁性コア１１の構成は、ＥＲ形状に限るものではなく、Ｅ型とＥ型に形成された２つの分割コア、又はＥ型とＩ型に形成された２つの分割コアなどであっても構わない。磁性コア１１における、中脚部２４に対向した一方側の外周コアの部分は、第一の外脚部２３ａであり、中脚部２４に対向した他方側の外周コアの部分は、第二の外脚部２３ｂである。本実施の形態では、図２に示すように、中脚部２４は、冷却面１６ａの法線方向に延出し、下側コア１１ａと冷却面１６ａとが当接している。図において、冷却面１６ａの法線方向はＺ軸方向である。磁性コア１１の配置はこれに限るものではないが、このように構成することで、トランス３と冷却面１６ａの接触面積が増加するので、トランス３を効率よく冷却することができる。
【0019】
二次巻線１４は、図４に示すように、板状に形成され、中脚部２４にそれぞれが巻回された第一の二次巻線１４ａ及び第二の二次巻線１４ｂを有する。第一の二次巻線１４ａは、第一の巻線部２５ａ、第二の巻線部２５ｂ、第一の巻線部２５ａの一方の端部と第二の巻線部２５ｂの一方の端部とを接続部３５ａにて接続した端子である第一の中間タップ端子２２ａ、第一の巻線部２５ａの他方の端部で端子である第一の巻線端子２１ａ、及び第二の巻線部２５ｂの他方の端部で端子である第二の巻線端子２１ｂを有する。第二の二次巻線１４ｂは、第三の巻線部２５ｃ、第四の巻線部２５ｄ、第三の巻線部２５ｃの一方の端部と第四の巻線部２５ｄの一方の端部とを接続部３５ｂにて接続した端子である第二の中間タップ端子２２ｂ、第三の巻線部２５ｃの他方の端部で端子である第三の巻線端子２１ｃ、及び第四の巻線部２５ｄの他方の端部で端子である第四の巻線端子２１ｄを有する。接続部３５ａ及び接続部３５ｂは、図において破線で囲まれた部分である。接続部３５ａ及び接続部３５ｂのそれぞれは、磁性コア１１に対して同じ方向に位置する。本実施の形態では、第一の巻線部２５ａ、第二の巻線部２５ｂ、第三の巻線部２５ｃ、及び第四の巻線部２５ｄは、円柱状の中脚部２４の側面に沿うように湾曲しているが、巻線部の形状はこれに限るものではない。中脚部２４が角柱状である場合、第一の巻線部２５ａ、第二の巻線部２５ｂ、第三の巻線部２５ｃ、及び第四の巻線部２５ｄは、湾曲させずに、直線状に設けても構わない。
【0020】
第一の巻線部２５ａは、図１に示した二次巻線３ｂに相当する。同様に、第二の巻線部２５ｂは二次巻線３ｃ、第三の巻線部２５ｃは二次巻線３ｄ、第四の巻線部２５ｄは二次巻線３ｅに相当する。第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂは、図１に示したセンタータップ３ｆに相当する。第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとは電気的に接続され、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃ、及び第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄのそれぞれは、電気的に並列に接続されている。本実施の形態では、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃとが、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄとが、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通する。
【0021】
第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃ、及び第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄのそれぞれは、樹脂部材１５から露出した端部において、例えば、Ｔｉｇ溶接により電気的に接続される。第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとは、樹脂部材１５から露出した端部において、例えば、締結部材１７ａにより締結されて、電気的に接続される。図４に示した締結部材１７ａは、ナットであり、ボルトは省略している。本実施の形態では、締結部材１７ａは外部に露出して設けているが、締結部材１７ａが樹脂部材１５により封止され、締結部材１７ａが樹脂部材１５に保持されていても構わない。
【0022】
中脚部２４に巻回された一次巻線１３は、本実施の形態では、渦巻状で板状に形成され、中脚部２４にそれぞれが巻回された第一の一次巻線１３ａ及び第二の一次巻線１３ｂを有する。一次巻線１３は渦巻状に湾曲しているがこれに限るものではなく、直線部分をつなぎ合わせて渦巻状にした構成でも構わない。一次巻線１３の構成は板状に限るものではなく、電線を中脚部２４に巻回した構成でも構わない。第一の一次巻線１３ａ及び第二の一次巻線１３ｂの１ターンあたりの巻線幅は二次巻線１４の巻線幅よりも小さく、第一の一次巻線１３ａ及び第二の一次巻線１３ｂは中脚部２４に複数回巻回されている。本実施の形態では、第一の一次巻線１３ａ及び第二の一次巻線１３ｂのそれぞれは、中脚部２４に３ターン巻回されている。一次巻線１３のターン数は、３ターンに限るものではない。第一の一次巻線１３ａは、中脚部２４の側の端部に、溶接部３３ａを有し、第二の一次巻線１３ｂは、中脚部２４の側の端部に、溶接部３３ｂを有する。溶接部３３ａと溶接部３３ｂとが溶接により接続されることで、第一の一次巻線１３ａと第二の一次巻線１３ｂとは、電気的に直列に接続される。
【0023】
一次巻線１３、及び二次巻線１４は、例えば、銅などの板金から打ち抜き加工により形成される。第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃとが電気的に接続されて、第一の連結端子２１ｆが形成される。第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄとが電気的に接続されて、第二の連結端子２１ｅが形成される。第一の連結端子２１ｆは、図１に示したダイオード４ｂに接続され、第二の連結端子２１ｅは、図１に示したダイオード４ａに接続される。一次巻線１３の一方の端部に設けられた端子である巻線端子２１ｇと一次巻線１３の他方の端部に設けられた端子である巻線端子２１ｈは、図１に示したインバータ回路２に接続される。第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとは、図１に示した平滑コンデンサ６の正極端子に接続される。
【0024】
＜電力変換装置１００の動作の説明＞
ここで、図２から図６に示したトランス３を用いた電力変換装置１００の動作について、図７から図１０を用いて説明する。図７は実施の形態１に係る電力変換装置１００の回路構成の各部の電圧と電流の波形を示す図、図８はトランス３の等価回路及び図７の各波形の定義を示す図、図９はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への正電圧印加時の電流経路を示す図、図１０はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への負電圧印加時の電流経路を示す図である。
ここで、図２から図６に示したトランス３を用いた電力変換装置１００の動作について、図７から図１０を用いて説明する。図７は実施の形態１に係る電力変換装置１００の回路構成の各部の電圧と電流の波形を示す図、図８はトランス３の等価回路及び図７の各波形の定義を示す図、図９はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への正電圧印加時の電流経路を示す図、図１０はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への負電圧印加時の電流経路を示す図である。
【0025】
図８に示したトランス４０ａは、図２から図６に示すトランス３の第一の巻線部２５ａ、第三の巻線部２５ｃ、第一の外脚部２３ａ、及び中脚部２４を通る磁束で構成される理想的なトランス成分であり、インダクタンス４１ａは、トランス４０ａの励磁インダクタンス成分である。トランス４０ｂは、図２から図６に示すトランス３の第二の巻線部２５ｂ、第四の巻線部２５ｄ、第二の外脚部２３ｂ、及び中脚部２４を通る磁束で構成される理想的なトランス成分であり、インダクタンス４１ａは、トランス４０ａの励磁インダクタンス成分である。
【0026】
次に、図７を用いて電力変換装置１００の各部の電圧と電流の波形について説明する。図７における半導体スイッチング素子２ａ～２ｄの駆動には、一般的にフェーズシフト駆動と呼ばれるゲート駆動方式を用いる。まず、半導体スイッチング素子２ａ、２ｄがオン、半導体スイッチング素子２ｂ、２ｃがオフの期間では、トランス３には図９に示した矢印の経路で電流が流れる。この時、ダイオード４ａに順バイアスがかかり、第二の巻線部２５ｂ、第四の巻線部２５ｄに負荷電流が流れるため、トランス４０ｂを介した電力の伝達が二次側で行われる。一方で、トランス４０ａの二次巻線である第一の巻線部２５ａ、第三の巻線部２５ｃには負荷電流が流れないため、二次側への電力の伝達が行われず、トランス４０ａの励磁インダクタンス成分であるインダクタンス４１ａには磁気エネルギーが蓄積される。また、トランス４０ｂの二次巻線電圧は出力電圧Ｖｏｕｔと同じ、トランス４０ａの二次巻線電圧は入力電圧Ｖｉｎ／巻数Ｎ－出力電圧Ｖｏｕｔで決まる電圧がトランス３から出力される。
【0027】
次に、ｔ２のタイミングで半導体スイッチング素子２ｃをオン、半導体スイッチング素子２ｄをオフに変えると、トランス３の一次巻線が短絡される。この時に、インバータ回路２の入力側から二次側に電力の供給が行われなくなるが、インダクタンス４１ａに蓄えられた磁気エネルギーが図９の電流経路を維持しようとするため、トランス４０ｂを介した二次側への電力伝達が維持される。
【0028】
次に、ｔ３のタイミングで半導体スイッチング素子２ｂをオン、半導体スイッチング素子２ａをオフに変えると、トランス３の一次巻線には負の方向に入力電圧Ｖｉｎが印加され、図１０に示した矢印の経路で電流が流れる。この時、トランス４０ａを伝って電力の伝達が二次側に行われると同時に、電力の伝達が行われないトランス４０ｂには、その励磁インダクタンス成分であるインダクタンス４１ｂに磁気エネルギーが蓄積される。最後にｔ４のタイミングで半導体スイッチング素子２ｃをオン、半導体スイッチング素子２ｄをオフに変えると、トランス３の一次巻線が短絡され、インダクタンス４１ｂに蓄えられた磁気エネルギーが図１０の電流経路を維持しようとするため、トランス４０ａを介した二次側への電力伝達が維持される。以上の説明の通りに半導体スイッチング素子２ａ～２ｄを駆動させることで、図２から図６に示すトランス３を用いた電力変換を行うことが可能となる。
【0029】
＜トランス３の要部の構成＞
トランス３の要部の構成について説明する。第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に一次巻線１３の少なくとも一部が配置されている。本実施の形態では、図４に示すように、冷却面１６ａの法線方向に、下側コア１１ａ、第一の二次巻線１４ａ、第一の一次巻線１３ａ、第二の一次巻線１３ｂ、第二の二次巻線１４ｂ、上側コア１１ｂの順に配置され、中脚部２４に巻回された一次巻線１３の巻線部分の全てが、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されている。本実施の形態では、一次巻線１３の巻線部分の全てが、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されているがこれに限るものではなく、例えば、第一の一次巻線１３ａのみが第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されていても構わない。
トランス３の要部の構成について説明する。第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に一次巻線１３の少なくとも一部が配置されている。本実施の形態では、図４に示すように、冷却面１６ａの法線方向に、下側コア１１ａ、第一の二次巻線１４ａ、第一の一次巻線１３ａ、第二の一次巻線１３ｂ、第二の二次巻線１４ｂ、上側コア１１ｂの順に配置され、中脚部２４に巻回された一次巻線１３の巻線部分の全てが、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されている。本実施の形態では、一次巻線１３の巻線部分の全てが、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されているがこれに限るものではなく、例えば、第一の一次巻線１３ａのみが第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されていても構わない。
【0030】
並列に接続された巻線部を有した第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に一次巻線１３の少なくとも一部を挟んで配置することで、一次巻線１３と二次巻線１４とが向き合う突合せ面は特許文献１に示された構成と比較して二倍になるため、一次巻線１３と二次巻線１４との突合せ面での電流密度を半減させることができる。一次巻線１３と二次巻線１４との突合せ面での電流密度が半減されるので、巻線の高周波抵抗及び銅損が低減され、巻線温度を許容値内に収めるのに必要な巻線幅の拡大を抑制することができる。巻線幅の拡大が抑制されるので、巻数の低減を維持しつつ、高周波抵抗及び銅損の増加を抑制し、小型化及び低コスト化したトランス３及び電力変換装置１００を得ることができる。
【0031】
トランス３において、第一の二次巻線１４ａ及び第二の二次巻線１４ｂの一方は、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置されている。本実施の形態では、第一の二次巻線１４ａが、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置されている。二次巻線１４は一次巻線１３よりも巻数が小さいので、二次巻線１４に流れる電流は一次巻線１３に流れる電流よりも大きい。そのため、一次巻線１３よりも二次巻線１４の損失は大きい。第一の二次巻線１４ａを冷却器１６の近くに配置することで、第一の二次巻線１４ａを冷却器１６により冷却しやすくなるため、二次巻線１４の巻線幅を縮小することができるので、トランス３を小型化することができる。トランス３が小型化されるため、電力変換装置１００を小型化することができる。また、二次巻線１４は一次巻線１３より幅が広いため、一次巻線１３から発生する熱が冷却器１６に至るまでの間で拡散しやすくなる。よって、一次巻線１３を冷却しやすくなるため、一次巻線１３の巻線幅を縮小することができるので、トランス３を小型化することができる。
【0032】
本実施の形態では、第一の二次巻線１４ａは、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置され、樹脂部材１５は、第一の二次巻線１４ａにおける冷却器１６の側の面を露出させた露出部２６を有する。露出部２６において露出した第一の二次巻線１４ａの部分は、図６において破線で囲まれた部分である。図４に示すように、第一の二次巻線１４ａは、露出部２６において、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材である伝熱シート１２ａを介して、冷却器１６に熱的に接続されている。第一の二次巻線１４ａは、第一の中間タップ端子２２ａの側においても、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材である伝熱シート１２ｂを介して、冷却器１６に熱的に接続されている。また、本実施の形態において、伝熱シート１２ａ、１２ｂが設けられた冷却器１６の部分は、第一の二次巻線１４ａに隣接させた巻線隣接部１６ｂである。
【0033】
第一の二次巻線１４ａは、露出部２６において、冷却器１６に熱的に接続された構成に限るものではなく、第一の二次巻線１４ａは、樹脂部材１５及び伝熱シートを介して冷却器１６に熱的に接続された構成でも構わない。第一の二次巻線１４ａが、露出部２６において冷却器１６に熱的に接続されることで、第一の二次巻線１４ａと冷却器１６との間の熱抵抗を下げることができる。第一の二次巻線１４ａと冷却器１６との間の熱抵抗が下がるため、第一の二次巻線１４ａの巻線温度をさらに下げることができる。巻線温度がさらに下がるため、第一の二次巻線１４ａが小型化されるので、トランス３及び電力変換装置１００を小型化及び低コスト化することができる。
【0034】
二次巻線１４は一次巻線１３より巻数が少なく、二次巻線１４は絶縁耐量が小さい低圧側巻線となる。本実施の形態では、中脚部２４に巻回された一次巻線１３の巻線部分の全てが、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されているため、冷却器１６に隣接した二次巻線１４が低圧側巻線になるので、二次巻線１４と冷却器１６との間に求められる絶縁要求が下がる。二次巻線１４と冷却器１６との間の絶縁要求が下がるため、二次巻線１４を冷却器１６に近づけて配置することができるので、二次巻線１４の巻線温度を効率よく下げることができる。また、二次巻線１４と冷却器１６との間の絶縁要求が下がるため、露出部２６を設けた場合、伝熱シートを介して二次巻線１４と冷却器１６とを熱的に接続することが可能となる。伝熱シートを介すことで二次巻線１４の巻線温度をさらに効率よく下げることができる。二次巻線１４の巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を更に縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0035】
本実施の形態では、図３に示すように、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃは電気的かつ熱的に接続され、第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄは電気的かつ熱的に接続されている。このようにトランス３における第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間の接続が、第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂの接続だけでなく、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃ、及び第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄにおいても行われる。このように構成することで、冷却器１６から離れた、上側に配置された二次巻線１４の放熱経路を増やすことができる。上側に配置された二次巻線１４の放熱経路が増えるので、上側に配置された二次巻線１４の巻線温度も効率よく下げることができる。上側に配置された二次巻線１４の巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を更に縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0036】
第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとが接続された部分、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃとが接続された部分、及び第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄとが接続された部分の少なくとも一つは、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、冷却器１６に熱的に接続されている。本実施の形態では、第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとが接続された部分が、図３に示すように、締結部材１７ａ及び絶縁部材である伝熱シート１２ｂを介して、冷却器１６に熱的に接続されている。この構成に限るものではなく、さらに、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃとが接続された部分、及び第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄとが接続された部分が絶縁部材である伝熱シート１２ａを介して、冷却器１６に熱的に接続されていても構わない。このように構成することで、上側に配置された二次巻線１４と下側に配置された二次巻線１４の双方に対して冷却経路を設けることができる。双方の二次巻線１４に冷却経路が設けられるので、双方の二次巻線１４を効率よく冷却することができる。双方の二次巻線１４の巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を双方の二次巻線１４において縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0037】
以上のように、実施の形態１による電力変換装置１００において、第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとが電気的に接続され、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃ、及び第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄのそれぞれが、電気的に並列に接続され、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃとが、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄとが、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通し、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に一次巻線１３の少なくとも一部が配置されているため、並列に接続された巻線部を有した第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に一次巻線１３の少なくとも一部を挟んで配置することで、一次巻線１３と二次巻線１４とが向き合う突合せ面は特許文献１に示された構成と比較して二倍になるため、一次巻線１３と二次巻線１４との突合せ面での電流密度を半減させることができる。一次巻線１３と二次巻線１４の突合せ面での電流密度が半減されるので、巻線の高周波抵抗及び銅損が低減され、巻線温度を許容値内に収めるのに必要な巻線幅の拡大を抑制することができる。巻線幅の拡大が抑制されるので、巻数の低減を維持しつつ、高周波抵抗及び銅損の増加を抑制し、小型化及び低コスト化したトランス３及び電力変換装置１００を得ることができる。
【0038】
電力変換装置１００が、トランス３を冷却する冷却面１６ａを有した冷却器１６を備え、中脚部２４が、冷却面１６ａの法線方向に延出し、第一の二次巻線１４ａ及び第二の二次巻線１４ｂの一方が、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置されている場合、冷却器１６の側に配置された二次巻線１４が冷却器１６により冷却しやすくなるため、二次巻線１４の巻線幅を縮小することができるので、トランス３を小型化することができる。トランス３が小型化されるため、電力変換装置１００を小型化することができる。
【0039】
中脚部２４に巻回された一次巻線１３の巻線部分の全てが、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとの間に配置されている場合、冷却器１６に隣接した二次巻線１４が低圧側巻線になるので、二次巻線１４と冷却器１６との間に求められる絶縁要求が下がり、二次巻線１４を冷却器１６に近づけて配置することができるので、二次巻線１４の巻線温度を効率よく下げることができる。
【0040】
第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃが電気的かつ熱的に接続され、第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄが電気的かつ熱的に接続されている場合、冷却器１６から離れた、上側に配置された二次巻線１４の放熱経路を増やすことができる。上側に配置された二次巻線１４の放熱経路が増えるので、上側に配置された二次巻線１４の巻線温度も効率よく下げることができる。上側に配置された二次巻線１４の巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を更に縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0041】
第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとが接続された部分、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃとが接続された部分、及び第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄとが接続された部分の少なくとも一つが、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、冷却器１６に熱的に接続されている場合、上側に配置された二次巻線１４と下側に配置された二次巻線１４の双方に対して冷却経路を設けることができる。双方の二次巻線１４に冷却経路が設けられるので、双方の二次巻線１４を効率よく冷却することができる。双方の二次巻線１４の巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を双方の二次巻線１４において縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0042】
第一の二次巻線１４ａが、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置され、樹脂部材１５が、第一の二次巻線１４ａにおける冷却器１６の側の面を露出させた露出部２６を有し、第一の二次巻線１４ａが、露出部２６において、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、冷却器１６に熱的に接続されている場合、第一の二次巻線１４ａと冷却器１６との間の熱抵抗が下がるため、第一の二次巻線１４ａの巻線温度をさらに下げることができる。巻線温度がさらに下がるため、第一の二次巻線１４ａが小型化されるので、トランス３及び電力変換装置１００を小型化及び低コスト化することができる。
【0043】
実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置１００について説明する。図１１は実施の形態２に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図１２は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図、図１３は電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図１４は図１１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置１００のトランス３を示す断面図である。実施の形態２に係る電力変換装置１００のトランス３は、実施の形態１で示した構成に加えて、第三の一次巻線１３ｃ及び第四の一次巻線１３ｄを追加した構成になっている。
実施の形態２に係る電力変換装置１００について説明する。図１１は実施の形態２に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図１２は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図、図１３は電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図１４は図１１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置１００のトランス３を示す断面図である。実施の形態２に係る電力変換装置１００のトランス３は、実施の形態１で示した構成に加えて、第三の一次巻線１３ｃ及び第四の一次巻線１３ｄを追加した構成になっている。
【0044】
本実施の形態では、第一の二次巻線１４ａの冷却器１６の側に第三の一次巻線１３ｃを配置し、第二の二次巻線１４ｂの上側コア１１ｂの側に第四の一次巻線１３ｄを配置している。第三の一次巻線１３ｃ及び第四の一次巻線１３ｄのそれぞれは、中脚部２４に３ターン巻回されている。第一の一次巻線１３ａは、中脚部２４の側とは反対側の端部に、溶接部３３ｅを有し、第二の一次巻線１３ｂは、中脚部２４の側とは反対側の端部に、溶接部３３ｆを有する。第三の一次巻線１３ｃは、中脚部２４の側の端部に、溶接部３３ｃを有し、第四の一次巻線１３ｄは、中脚部２４の側の端部に、溶接部３３ｄを有する。第三の一次巻線１３ｃは、中脚部２４の側とは反対側の端部に、巻線端子２１ｇを有し、第四の一次巻線１３ｄは、中脚部２４の側とは反対側の端部に、巻線端子２１ｈを有する。溶接部３３ａと溶接部３３ｃとが溶接により接続され、溶接部３３ｅと溶接部３３ｆとが溶接により接続され、溶接部３３ｂと溶接部３３ｄとが溶接により接続されることで、第一の一次巻線１３ａ、第二の一次巻線１３ｂ、第三の一次巻線１３ｃ、及び第四の一次巻線１３ｄは、電気的に直列に接続される。実施の形態１で示した構成よりも電力変換装置１００の電圧比をより多く必要とする場合、このように一次巻線１３を追加して電力変換装置１００は構成される。
【0045】
中脚部２４に巻回された、一次巻線１３の巻線部分及び二次巻線１４の巻線部分は、中脚部２４の延出方向における一次巻線１３の巻線部分及び二次巻線１４の巻線部分の中央に対し、対称に配置されている。本実施の形態では、図１４に示すように、中脚部２４の延出方向における一次巻線１３の巻線部分及び二次巻線１４の巻線部分の中央に対し、上側に第二の一次巻線１３ｂ、第二の二次巻線１４ｂ、第四の一次巻線１３ｄが順に配置され、下側に第一の一次巻線１３ａ、第一の二次巻線１４ａ、第三の一次巻線１３ｃが順に配置される。上側の一次巻線１３及び二次巻線１４の巻線部分と、下側の一次巻線１３及び二次巻線１４の巻線部分は、中脚部２４の延出方向における一次巻線１３の巻線部分及び二次巻線１４の巻線部分の中央に対して対称である。
【0046】
このように二次巻線１４が一次巻線１３に挟まれるように対称に配置することで、巻数比を稼ぎつつ、一次巻線１３と二次巻線１４とが向かい合う面を増やし、近接効果による突合せ面での電流集中を分散させることができる。突合せ面での電流集中が分散するので、巻線の高周波抵抗及び銅損を低減させることできる。巻線の高周波抵抗及び銅損が低減するため、巻線温度を許容値内に収めるのに必要な巻線幅の拡大を抑制することができる。巻線幅の拡大が抑制されるので、小型化及び低コスト化したトランス３及び電力変換装置１００を得ることができる。
【0047】
実施の形態３．
実施の形態３に係る電力変換装置１００について説明する。図１５は実施の形態３に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図１６は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図、図１７は電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図１８は電力変換装置１００の回路構成の例を示す図である。実施の形態３に係る電力変換装置１００のトランス３は、一次巻線１３の配置が実施の形態１とは異なる構成になっている。
実施の形態３に係る電力変換装置１００について説明する。図１５は実施の形態３に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図１６は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図、図１７は電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図１８は電力変換装置１００の回路構成の例を示す図である。実施の形態３に係る電力変換装置１００のトランス３は、一次巻線１３の配置が実施の形態１とは異なる構成になっている。
【0048】
中脚部２４に巻回された一次巻線１３の巻線部分は、渦巻状で板状に形成され、中脚部２４にそれぞれが巻回された第一の一次巻線１３ａ及び第二の一次巻線１３ｂを有する。第一の一次巻線１３ａと第二の一次巻線１３ｂとは、電気的に接続される。冷却面１６ａの法線方向に、第一の二次巻線１４ａ、第一の一次巻線１３ａ、第二の二次巻線１４ｂ、第二の一次巻線１３ｂの順に配置されている。実施の形態１と同様に、溶接部３３ａと溶接部３３ｂとが溶接により接続されることで、第一の一次巻線１３ａと第二の一次巻線１３ｂとは、電気的に直列に接続される。本実施の形態での構成は、実施の形態１に示した電力変換装置１００の構成よりも高周波抵抗を低下させるための構成である。
【0049】
実施の形態１で示した構成では、一次巻線１３と二次巻線１４とが向かい合う突合せ面は２つであった。本実施の形態では、一次巻線１３と二次巻線１４とが向かい合う突合せ面は３つである。このように構成することで、一次巻線１３と二次巻線１４との突合せ面がさらに増えるので、巻線の高周波抵抗及び銅損をさらに低減させることができる。巻線の高周波抵抗及び銅損がさらに低減するため、巻線温度を許容値内に収めるのに必要な巻線幅の拡大をさらに抑制することができる。巻線幅の拡大がさらに抑制されるので、小型化及び低コスト化したトランス３及び電力変換装置１００を得ることができる。
【0050】
本実施の形態で示す構成は、実施の形態１で示した構成とは異なり、冷却面１６ａの法線方向に、一次巻線１３の配置が二次巻線１４に対して非対称である。このように配置した場合、一次巻線１３により発生する磁束が二次巻線１４に鎖交することによって流れる渦電流は、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとで反対方向になる。この場合、渦電流は、図１に示した二次巻線３ｂと二次巻線３ｄ、もしくは二次巻線３ｃと二次巻線３ｅだけを流れる循環電流となる。この循環電流により発生する損失が、本実施の形態で示す構成においては損失低減効果を相殺する可能性がある。
【0051】
その対策を講じた電力変換装置１００の回路構成の例を図１８に示す。図１８に示した回路では、整流回路４は、整流素子であるダイオード４ｃ、４ｄをさらに備える。ダイオード４ｃ、４ｄは、ダイオード４ａ、４ｂと並列に配置される。ダイオード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、二次巻線３ｅ、３ｄ、３ｃ、３ｂとそれぞれ直列に接続される。このように構成することで、循環電流が抑制されるので、銅損の増加を防ぐことができる。
【0052】
実施の形態４．
実施の形態４に係る電力変換装置１００について説明する。図１９は実施の形態４に係る電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２０は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５及び上側コア１１ｂを取り除いて示した図である。実施の形態４に係る電力変換装置１００のトランス３は、一次巻線１３の構成が実施の形態１とは異なる構成になっている。
実施の形態４に係る電力変換装置１００について説明する。図１９は実施の形態４に係る電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２０は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５及び上側コア１１ｂを取り除いて示した図である。実施の形態４に係る電力変換装置１００のトランス３は、一次巻線１３の構成が実施の形態１とは異なる構成になっている。
【0053】
一次巻線１３の巻線部分は、渦巻状で１枚の板状に形成される。本実施の形態では、一次巻線１３は第一の一次巻線１３ａのみを有し、第一の一次巻線１３ａは渦巻状に湾曲している。第一の一次巻線１３ａは、直線部分をつなぎ合わせて渦巻状にした構成でも構わない。一次巻線１３である第一の一次巻線１３ａは、一端が巻線部分の中脚部２４の側の端部に接続され、他端が樹脂部材１５から露出した配線部１８を有する。第一の二次巻線１４ａは、第一の一次巻線１３ａに対して冷却器１６の側に配置される。中脚部２４の延出方向に見て、配線部１８の部分は、外部に露出した第三の巻線端子２１ｃの部分及び第四の巻線端子２１ｄの部分と中脚部２４との間であって、樹脂部材１５に封止された第三の巻線端子２１ｃの部分と第四の巻線端子２１ｄの部分との間に配置されている。外部に露出した第三の巻線端子２１ｃの部分及び第四の巻線端子２１ｄの部分と中脚部２４との間であって、樹脂部材１５に封止された第三の巻線端子２１ｃの部分と第四の巻線端子２１ｄの部分との間に相当する箇所は、図２０の破線で囲まれた領域２７ａである。配線部１８は、第一の一次巻線１３ａの中脚部２４側の端部を外側に引き出すために配置された配線である。
【0054】
このように構成することで、第一の一次巻線１３ａと配線部１８との接続部付近のＺ軸方向の位置を第二の二次巻線１４ｂのＺ軸方向の位置よりも低く抑えることができる。そのため、第一の外脚部２３ａ、第二の外脚部２３ｂ、及び中脚部２４のＺ軸方向の長さを短くすることができる。下側コア１１ａ及び上側コア１１ｂのＺ軸方向の寸法が削減されるため、小型化及び低コスト化したトランス３及び電力変換装置１００を得ることができる。
【0055】
配線部１８を配置することにより、領域２７ａの部分における第二の二次巻線１４ｂの体積が減少することになるが、当該箇所は第三の巻線端子２１ｃ、第四の巻線端子２１ｄから第二の中間タップ端子２２ｂへと流れる負荷電流の最短経路から離れた所に位置しているため、元々損失が発生しない部分なので第二の二次巻線１４ｂの体積が減少しても支障はない。
【0056】
実施の形態５．
実施の形態５に係る電力変換装置１００について説明する。図２１は実施の形態５に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２２は電力変換装置１００のトランス３の二次巻線を示す斜視図で、トランス３を作製する前の二次巻線板金１４ｃを示す図である。実施の形態５に係る電力変換装置１００のトランス３は、二次巻線１４の構成が実施の形態１とは異なる構成になっている。
実施の形態５に係る電力変換装置１００について説明する。図２１は実施の形態５に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２２は電力変換装置１００のトランス３の二次巻線を示す斜視図で、トランス３を作製する前の二次巻線板金１４ｃを示す図である。実施の形態５に係る電力変換装置１００のトランス３は、二次巻線１４の構成が実施の形態１とは異なる構成になっている。
【0057】
本実施の形態では、二次巻線１４は、図２２に示した一枚の平板である二次巻線板金１４ｃから形成される。第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃとが第一連結部３４ａで連結され、第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄとが第二連結部３４ｂで連結されている。第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとが対向するように、第一連結部３４ａ及び第二連結部３４ｂは、図２１に示すように、断面がＵ字状に湾曲された板状に形成されている。
【0058】
このように構成することで、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃとの接続、及び第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄとの接続の工程が不要になるため、電力変換装置１００の生産性を向上させることができる。電力変換装置１００の生産性が向上するので、電力変換装置１００を低コスト化することができる。
【0059】
実施の形態６．
実施の形態６に係る電力変換装置１００について説明する。図２３は実施の形態６に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図２４は図２３のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図２５は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５、上側コア１１ｂ、第二の二次巻線１４ｂ、及び第二の一次巻線１３ｂを取り除いて示した図である。実施の形態６に係る電力変換装置１００のトランス３は、冷却器１６が突出部２８を有した構成になっている。
実施の形態６に係る電力変換装置１００について説明する。図２３は実施の形態６に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図２４は図２３のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図２５は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５、上側コア１１ｂ、第二の二次巻線１４ｂ、及び第二の一次巻線１３ｂを取り除いて示した図である。実施の形態６に係る電力変換装置１００のトランス３は、冷却器１６が突出部２８を有した構成になっている。
【0060】
第一の二次巻線１４ａは、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置される。冷却器１６は、中脚部２４の延出方向に見て、外部に露出した第一の巻線端子２１ａの部分及び第二の巻線端子２１ｂの部分と中脚部２４との間であって、樹脂部材１５に封止された第一の巻線端子２１ａの部分と第二の巻線端子２１ｂの部分との間に、樹脂部材１５の方向に突出した突出部２８を有する。外部に露出した第一の巻線端子２１ａの部分及び第二の巻線端子２１ｂの部分と中脚部２４との間であって、樹脂部材１５に封止された第一の巻線端子２１ａの部分と第二の巻線端子２１ｂの部分との間に相当する箇所は、図２５の図６で囲まれた領域２７ｂである。突出部２８は、樹脂部材１５を介して一次巻線１３に熱的に接続されている。本実施の形態では、樹脂部材１５を介して熱的に接続されている一次巻線１３は、第一の一次巻線１３ａである。本実施の形態での構成は、実施の形態１に示した電力変換装置１００の構成よりも一次巻線１３の冷却能力を向上させた構成である。
【0061】
本実施の形態では、突出部２８を冷却器１６の巻線隣接部１６ｂに設けているがこれに限るものではない。突出部２８を設ける領域２７ｂに巻線隣接部１６ｂがない場合、下側コア１１ａを配置した冷却面１６ａに突出部２８を設けても構わない。突出部２８と樹脂部材１５との間には、グリスなどの伝熱部材を塗布して、伝熱部材を介して突出部２８と樹脂部材１５とを熱的に接続しても構わない。
【0062】
このように構成することで、第一の一次巻線１３ａ、及び第一の一次巻線１３ａに接続された第二の一次巻線１３ｂと冷却器１６との間の熱抵抗を低減することができるので、一次巻線１３を効率よく冷却することができる。一次巻線１３の巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を一次巻線１３において縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0063】
実施の形態７．
実施の形態７に係る電力変換装置１００について説明する。図２６は実施の形態７に係る電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２７は電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、樹脂部材１５、及び上側コア１１ｂ取り除いて示した図である。実施の形態７に係る電力変換装置１００のトランス３は、二次巻線１４に接続部２９ａ、２９ｂを設けた構成になっている。
実施の形態７に係る電力変換装置１００について説明する。図２６は実施の形態７に係る電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２７は電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、樹脂部材１５、及び上側コア１１ｂ取り除いて示した図である。実施の形態７に係る電力変換装置１００のトランス３は、二次巻線１４に接続部２９ａ、２９ｂを設けた構成になっている。
【0064】
中脚部２４の延出方向に見て、一次巻線１３の巻線部分と中脚部２４との間に、第一の二次巻線１４ａと第二の二次巻線１４ｂとを電気的かつ熱的に接続した接続部２９ａ、２９ｂが設けられている。接続部２９ａは、第二の巻線端子２１ｂの第二の巻線部２５ｂの側の部分と、第四の巻線端子２１ｄの第四の巻線部２５ｄの側の部分とを接続した部分である。接続部２９ｂは、第一の巻線端子２１ａの第一の巻線部２５ａの側の部分と、第三の巻線端子２１ｃの第三の巻線部２５ｃの側の部分とを接続した部分である。本実施の形態での構成は、実施の形態１に示した電力変換装置１００の構成よりも第二の二次巻線１４ｂの冷却能力を向上させた構成である。
【0065】
本実施の形態では、図２６に示すように、第二の巻線端子２１ｂと第四の巻線端子２１ｄの双方の該当箇所を互いに近づくように折り曲げて接続部２９ａが形成され、第一の巻線端子２１ａと第三の巻線端子２１ｃの双方の該当箇所を互いに近づくように折り曲げて接続部２９ｂが形成されているがこれに限るものではない。一方の該当箇所のみを他方の該当箇所に近づくように折り曲げて、双方の該当箇所を接続しても構わない。双方の該当箇所の接続は、例えば、溶接である。
【0066】
このように構成することで、第二の二次巻線１４ｂと冷却器１６との間の熱抵抗を低減することができるので、第二の二次巻線１４ｂを効率よく冷却することができる。第二の二次巻線１４ｂの巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を二次巻線１４において縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0067】
実施の形態８．
実施の形態８に係る電力変換装置１００について説明する。図２８は実施の形態８に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２９は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図である。実施の形態８に係る電力変換装置１００のトランス３は、上側に設けた二次巻線１４に拡張部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けた構成になっている。
実施の形態８に係る電力変換装置１００について説明する。図２８は実施の形態８に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図、図２９は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図で、樹脂部材１５を取り除いて示した図である。実施の形態８に係る電力変換装置１００のトランス３は、上側に設けた二次巻線１４に拡張部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けた構成になっている。
【0068】
第一の二次巻線１４ａは、一次巻線１３に対して冷却器１６の側に配置される。第二の二次巻線１４ｂにおける第三の巻線部２５ｃ及び第四の巻線部２５ｄの一方又は双方は、端部から延出し、樹脂部材１５から露出した拡張部を有し、拡張部は、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、冷却器１６に熱的に接続されている。本実施の形態では、第三の巻線部２５ｃは、拡張部３０ｂ、３０ｃを有し、第四の巻線部２５ｄは、拡張部３０ａを有する。本実施の形態での構成は、実施の形態１に示した電力変換装置１００の構成よりも上側に設けた第二の二次巻線１４ｂの冷却能力を向上させた構成である。
【0069】
拡張部３０ａ、３０ｂは、図２８に示すように、絶縁部材である伝熱シート１２ａを介して、冷却器１６の巻線隣接部１６ｂに熱的に接続されている。拡張部３０ｃは、図２９に示すように、絶縁部材である伝熱シート１２ｂを介して、冷却器１６の巻線隣接部１６ｂに熱的に接続されている。このように構成することで、第二の二次巻線１４ｂと冷却器１６との間の熱抵抗を低減することができるので、第二の二次巻線１４ｂを効率よく冷却することができる。第二の二次巻線１４ｂの巻線温度がさらに下がるので、巻線温度の許容値内に巻線温度を収めるのに必要な巻線幅を二次巻線１４において縮めることができるため、トランス３及び電力変換装置１００をさらに小型化及び低コスト化することができる。
【0070】
実施の形態９．
実施の形態９に係る電力変換装置１００について説明する。図３０は実施の形態９に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図３１は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図、図３２は図３０のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置１００のトランス３を示す断面図、図３３は実施の形態９に係る別の電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、図３０に示したトランス３の樹脂部材１５で封止された部分が中心線３２ａを中心に１８０度回転して配置されている図、図３４は別の電力変換装置のトランスを示す別の斜視図で、図３１に示したトランス３の樹脂部材１５で封止された部分が中心線３２ａを中心に１８０度回転して配置されている図である。実施の形態９に係る電力変換装置１００のトランス３は、平滑リアクトル５をトランス３のどちら側にも配置可能な構成になっている。なお、樹脂部材１５からＸ軸側に露出した各端子を折り曲げる方向は、図３０と図３３、図３１と図３４でいずれもＺ軸方向になっている。
実施の形態９に係る電力変換装置１００について説明する。図３０は実施の形態９に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図３１は電力変換装置１００のトランス３を示す別の斜視図、図３２は図３０のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置１００のトランス３を示す断面図、図３３は実施の形態９に係る別の電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図で、図３０に示したトランス３の樹脂部材１５で封止された部分が中心線３２ａを中心に１８０度回転して配置されている図、図３４は別の電力変換装置のトランスを示す別の斜視図で、図３１に示したトランス３の樹脂部材１５で封止された部分が中心線３２ａを中心に１８０度回転して配置されている図である。実施の形態９に係る電力変換装置１００のトランス３は、平滑リアクトル５をトランス３のどちら側にも配置可能な構成になっている。なお、樹脂部材１５からＸ軸側に露出した各端子を折り曲げる方向は、図３０と図３３、図３１と図３４でいずれもＺ軸方向になっている。
【0071】
入出力端子の位置が異なる複数種類のＤＣ－ＤＣコンバータの製造において、同じ形状のトランス３を用いる場合、例えば、実施の形態１に示した電力変換装置１００の形状では、平滑リアクトル５を接続する第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂが片側にしか無いため、入出力端子の位置によっては配線の引き回しが長くなる。配線の引き回しが長くなると、ＤＣ－ＤＣコンバータは大型化し、コストの増加につながることになる。この課題を解決する構成について説明する。
【0072】
中脚部２４に巻回された、一次巻線１３の巻線部分と二次巻線１４の巻線部分、及び樹脂部材１５の配置は、図３２に示すように、中脚部２４の延出方向における一次巻線１３の巻線部分の中央を通り、中脚部２４の延出方向に垂直な基準面３１に対して、対称である。このように構成した場合、一次巻線１３及び二次巻線１４を樹脂部材１５で封止したＡＳＳＹを、図３０に示すように、基準面３１において第一の巻線部２５ａの側と第二の巻線部２５ｂの側とを分けるＸ軸方向の中心線３２ａを中心として１８０度回転させても、磁性コア１１に配置することができる。１８０度回転させてＡＳＳＹを配置することで、平滑リアクトル５に接続される第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂの配置を左右反転させることができる。
【0073】
一次巻線１３の巻線部分と二次巻線１４の巻線部分、及び樹脂部材１５の配置を対称にすることで、例えば、入出力端子の位置が異なる複数種類のＤＣ－ＤＣコンバータの製造において、同じ形状のトランス３を用いても平滑リアクトル５とトランス３とを最短経路で配線することができるので、ＤＣ－ＤＣコンバータである電力変換装置１００を小型化及び低コスト化することができる。
【0074】
第一の巻線端子２１ａ、第二の巻線端子２１ｂ、第三の巻線端子２１ｃ、第四の巻線端子２１ｄ、及び巻線端子２１ｇ、２１ｈは、樹脂部材１５から突出した方向に対して、上側、あるいは下側のどちらの方向にも折り曲げ可能に設けられている。そのため、ＡＳＳＹをどのように配置しても、これらの端子をＺ軸方向に折り曲げることができる。また本実施の形態では、第一の二次巻線１４ａ、第二の二次巻線１４ｂのどちらを冷却器１６の側に配置してもよいように、一次巻線１３とは反対側の第一の二次巻線１４ａ及び第二の二次巻線１４ｂの面は、樹脂部材１５から露出している。樹脂部材１５から露出した部分において、第一の二次巻線１４ａ又は第二の二次巻線１４ｂは、伝熱シートを介して冷却器１６に熱的に接続されている。
【0075】
実施の形態１０．
実施の形態１０に係る電力変換装置１００について説明する。図３５は実施の形態１０に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図３６は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５、及び上側コア１１ｂ取り除いて示した図である。実施の形態１０に係る電力変換装置１００のトランス３は、実施の形態９とは異なる構成で、平滑リアクトル５をトランス３のどちら側にも配置可能な構成になっている。
実施の形態１０に係る電力変換装置１００について説明する。図３５は実施の形態１０に係る電力変換装置１００のトランス３を示す斜視図、図３６は電力変換装置１００のトランス３を示す平面図で、樹脂部材１５、及び上側コア１１ｂ取り除いて示した図である。実施の形態１０に係る電力変換装置１００のトランス３は、実施の形態９とは異なる構成で、平滑リアクトル５をトランス３のどちら側にも配置可能な構成になっている。
【0076】
第一の二次巻線１４ａは、第一の巻線部２５ａの一方の端部と第二の巻線部２５ｂの一方の端部とを接続部３５ａにて接続した端子である第三の中間タップ端子２２ｃをさらに有する。第二の二次巻線１４ｂは、第三の巻線部２５ｃの一方の端部と第四の巻線部２５ｄの一方の端部とを接続部３５ｂにて接続した端子である第四の中間タップ端子２２ｄをさらに有する。第三の中間タップ端子２２ｃと第四の中間タップ端子２２ｄとは電気的に接続される。中脚部２４の延出方向に見て、第一の中間タップ端子２２ａ及び第二の中間タップ端子２２ｂと、第三の中間タップ端子２２ｃ及び第四の中間タップ端子２２ｄとは、互いに反対方向に延出している。
【0077】
本実施の形態では、図３６に示すように、第三の巻線部２５ｃの側と第四の巻線部２５ｄの側とを分けるＸ軸方向に設けた中心線３２ｂに対して、第一の中間タップ端子２２ａ及び第二の中間タップ端子２２ｂと、第三の中間タップ端子２２ｃ及び第四の中間タップ端子２２ｄとは、線対称に配置されている。第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとは、例えば、締結部材１７ａにより締結されて、電気的に接続される。第三の中間タップ端子２２ｃと第四の中間タップ端子２２ｄとは、例えば、締結部材１７ｂにより締結されて、電気的に接続される。図３５に示した締結部材１７ａ、１７ｂは、ナットであり、ボルトは省略している。締結部材１７ａ、１７ｂは、伝熱シート１２ｂを介して冷却器１６と熱的に接続されている。
【0078】
このように構成することで、平滑リアクトル５に接続される中間タップ端子が、図３６に示すように、トランス３の両側に配置されるため、平滑リアクトル５をトランス３のどちら側にも配置することができる。平滑リアクトル５をトランス３のどちら側にも配置できるため、入出力端子の位置が異なる複数種類のＤＣ－ＤＣコンバータの製造において、同じ形状のトランス３を用いて平滑リアクトル５とトランス３とを最短経路で配線することができるので、ＤＣ－ＤＣコンバータである電力変換装置１００を小型化及び低コスト化することができる。
【0079】
実施の形態１１．
実施の形態１１に係る電力変換装置１００について説明する。図３７は実施の形態１１に係る電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材を取り除いて示した図、図３８は電力変換装置１００の回路構成の例を示す図、図３９はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への正電圧印加時の電流経路を示す図、図４０はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への負電圧印加時の電流経路を示す図である。実施の形態１１に係る電力変換装置１００のトランス３は、実施の形態１から実施の形態１０に示した構成と異なり、フェーズシフト駆動による一般的な駆動方法であるＰＷＭ駆動方式にて動作可能な構成である。
実施の形態１１に係る電力変換装置１００について説明する。図３７は実施の形態１１に係る電力変換装置１００のトランス３を示す分解斜視図で、樹脂部材を取り除いて示した図、図３８は電力変換装置１００の回路構成の例を示す図、図３９はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への正電圧印加時の電流経路を示す図、図４０はトランス３の等価回路及びトランス入力端子への負電圧印加時の電流経路を示す図である。実施の形態１１に係る電力変換装置１００のトランス３は、実施の形態１から実施の形態１０に示した構成と異なり、フェーズシフト駆動による一般的な駆動方法であるＰＷＭ駆動方式にて動作可能な構成である。
【0080】
上述した実施の形態１等では、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃとは、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄとは、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通し、第一の巻線部２５ａ、第二の巻線部２５ｂ、及び第一の中間タップ端子２２ａの接続部である第一の接続部としての接続部３５ａと、第三の巻線部２５ｃ、第四の巻線部２５ｄ、及び第二の中間タップ端子２２ｂの接続部である第二の接続部としての接続部３５ｂのそれぞれは、磁性コア１１を基準に磁性コア１１に対して同じ側に配置されている構成であった。このように構成することで、接続部３５ａと接続部３５ｂとが磁性コア１１に対して同じ側に配置されているため、トランスを小型化することができる。しかしながら、ＰＷＭ駆動方式にて動作可能な構成になっていなかった。
【0081】
本実施の形態では、第一の巻線部２５ａと第四の巻線部２５ｄとは、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第三の巻線部２５ｃとは、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通する。第一の巻線部２５ａ、第二の巻線部２５ｂ、及び第一の中間タップ端子２２ａの接続部である第一の接続部としての接続部３５ａと、第三の巻線部２５ｃ、第四の巻線部２５ｄ、及び第二の中間タップ端子２２ｂの接続部である第二の接続部としての接続部３５ｂのそれぞれは、磁性コア１１を基準に磁性コア１１に対して反対側に配置されている。このように構成することで、一般的な駆動方法であるＰＷＭ駆動方式にて動作可能な構成となる。以下、詳細を説明する。
【0082】
図３８に示した回路では、図１８に示した回路に加えて平滑リアクトル５が追加され、平滑リアクトル５は、平滑コンデンサ６の正極側電極とトランス３のセンタータップ３ｆとの間に接続される。図３７に示すように、第二の中間タップ端子２２ｂを磁性コア１１の外側を周回するように延長させ、第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとは電気的に接続される。第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃ、及び第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄのそれぞれは、電気的に並列に接続されている。
【0083】
また、第一の巻線端子２１ａには第一の連結端子２１ｆが形成され、第二の巻線端子２１ｂには第二の連結端子２１ｅが形成され、第三の巻線端子２１ｃには第三の連結端子２１ｊが形成され、第四の巻線端子２１ｄには第四の連結端子２１ｉが形成される。第一の連結端子２１ｆは、図３８に示したダイオード４ｄに接続され、第二の連結端子２１ｅは、ダイオード４ｃに接続され、第三の連結端子２１ｊは、ダイオード４ｂに接続され、第四の連結端子２１ｉは、ダイオード４ａに接続される。第一の中間タップ端子２２ａと第二の中間タップ端子２２ｂとは、平滑リアクトル５に接続される。
【0084】
このように構成することで、図３９及び図４０に示す通り、理想のトランス４０ａには第一の巻線部２５ａに該当する二次巻線３ｂ、及び第四の巻線部２５ｄに該当する二次巻線３ｅが含まれ、理想のトランス４０ｂには第二の巻線部２５ｂに該当する二次巻線３ｃ、及び第三の巻線部２５ｃに該当する二次巻線３ｄが含まれる。そのため、電気的に並列関係にある巻線が理想のトランス４０ａ、４０ｂのそれぞれに含まれることとなり、一次巻線端子の端部に正電圧、負電圧のどちらが印加された場合であっても、理想のトランス４０ａ、４０ｂの二次巻線両方に負荷電流が流れ、電力伝達が行われることとなる。
【0085】
その結果、本実施の形態で示したトランス３は、一般的な駆動方法であるＰＷＭ駆動方式を用いても動作可能となる。但し、実施の形態１～１０と異なり、インダクタンス４１ａ、４１ｂよる電流経路維持は行われなくなるため、センタータップ３ｆと平滑コンデンサ６の正電極との間に平滑リアクトル５を挿入する必要がある。
【0086】
本願は、実施の形態１から１０及び実施の形態１１にて説明した通り、中脚部２４と第一の外脚部２３ａもしくは第二の外脚部２３ｂの巻線部の組み合わせは並列同士、異なる並列同士のいずれの場合においても、課題を解決することが可能である。
すなわち、第一の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した一方側の外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、第二の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部の内、中脚部と第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した他方側の外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通する。実施の形態１から１０では、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃとが、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄとが、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通したが、実施の形態１１では、第一の巻線部２５ａと第四の巻線部２５ｄとが、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第三の巻線部２５ｃとが、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通する。
すなわち、第一の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した一方側の外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、第二の巻線部と第三の巻線部もしくは第四の巻線部の内、中脚部と第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、中脚部と中脚部に対向した他方側の外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通する。実施の形態１から１０では、第一の巻線部２５ａと第三の巻線部２５ｃとが、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第四の巻線部２５ｄとが、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通したが、実施の形態１１では、第一の巻線部２５ａと第四の巻線部２５ｄとが、中脚部２４と第一の外脚部２３ａとの間を貫通し、第二の巻線部２５ｂと第三の巻線部２５ｃとが、中脚部２４と第二の外脚部２３ｂとの間を貫通する。
【0087】
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、一つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも一つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも一つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも一つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも一つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0088】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
環状の外周コアと、前記外周コアにおける対向する二つの部分の間を接続した柱状の中脚部とを有した磁性コア、前記中脚部に巻回された一次巻線と二次巻線、及び前記一次巻線と前記二次巻線のそれぞれの外部と接続される端子の部分を露出させた状態で前記一次巻線と前記二次巻線とを封止した樹脂部材を有したトランスを備え、
前記二次巻線は、板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の二次巻線及び第二の二次巻線を有し、
前記第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第一の中間タップ端子、前記第一の巻線部の他方の端部で前記端子である第一の巻線端子、及び前記第二の巻線部の他方の端部で前記端子である第二の巻線端子を有し、
前記第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第二の中間タップ端子、前記第三の巻線部の他方の端部で前記端子である第三の巻線端子、及び前記第四の巻線部の他方の端部で前記端子である第四の巻線端子を有し、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、前記第一の巻線部と前記第三の巻線部、及び前記第二の巻線部と前記第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続されており、
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した一方側の前記外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部の内、前記中脚部と前記第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した他方側の前記外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に前記一次巻線の少なくとも一部が配置されている電力変換装置。
（付記２）
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記中脚部は、前記冷却面の法線方向に延出し、
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線の一方は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置されている付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記中脚部に巻回された前記一次巻線の巻線部分の全てが、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に配置されている付記２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記中脚部に巻回された、前記一次巻線の巻線部分及び前記二次巻線の巻線部分は、前記中脚部の延出方向における前記一次巻線の巻線部分及び前記二次巻線の巻線部分の中央に対し、対称に配置されている付記１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子は電気的かつ熱的に接続され、前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子は電気的かつ熱的に接続されている付記３又は４に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記中脚部に巻回された前記一次巻線の巻線部分は、渦巻状で板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の一次巻線及び第二の一次巻線を有し、
前記第一の一次巻線と前記第二の一次巻線とは、電気的に接続され、
前記冷却面の法線方向に、前記第一の二次巻線、前記第一の一次巻線、前記第二の二次巻線、前記第二の一次巻線の順に配置されている付記１又は２に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とが接続された部分、前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが接続された部分、及び前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが接続された部分の少なくとも一つは、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている付記５に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記一次巻線の巻線部分は、渦巻状で１枚の板状に形成され、
前記一次巻線は、一端が前記巻線部分の前記中脚部の側の端部に接続され、他端が前記樹脂部材から露出した配線部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記中脚部の延出方向に見て、前記配線部の部分は、外部に露出した前記第三の巻線端子の部分及び前記第四の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第三の巻線端子の部分と前記第四の巻線端子の部分との間に配置されている付記１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記冷却器は、前記中脚部の延出方向に見て、外部に露出した前記第一の巻線端子の部分及び前記第二の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第一の巻線端子の部分と前記第二の巻線端子の部分との間に、前記樹脂部材の方向に突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記樹脂部材を介して前記一次巻線に熱的に接続されている付記２又は３又は５に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記中脚部の延出方向に見て、前記一次巻線の巻線部分と前記中脚部との間に、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とを電気的かつ熱的に接続した接続部が設けられている付記１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記樹脂部材は、前記第一の二次巻線における前記冷却器の側の面を露出させた露出部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記露出部において、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている付記２又は３又は５に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記第二の二次巻線における前記第三の巻線部及び前記第四の巻線部の一方又は双方は、端部から延出し、前記樹脂部材から露出した拡張部を有し、
前記拡張部は、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている付記１又は３又は５に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記中脚部に巻回された、前記一次巻線の巻線部分と前記二次巻線の巻線部分、及び樹脂部材の配置は、前記中脚部の延出方向における前記一次巻線の巻線部分の中央を通り前記中脚部の延出方向に垂直な基準面に対して、対称である付記１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１４）
前記第一の二次巻線は、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第三の中間タップ端子をさらに有し、
前記第二の二次巻線は、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第四の中間タップ端子をさらに有し、
前記第三の中間タップ端子と前記第四の中間タップ端子とは電気的に接続され、
前記中脚部の延出方向に見て、
前記第一の中間タップ端子及び前記第二の中間タップ端子と、前記第三の中間タップ端子及び前記第四の中間タップ端子とは、互いに反対方向に延出している付記１から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部とは、前記中脚部と前記第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して同じ側に配置されている付記１から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが第一連結部で連結され、前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが第二連結部で連結され、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とが対向するように、
前記第一連結部及び前記第二連結部は、断面がＵ字状に湾曲された板状に形成されている付記１５に記載の電力変換装置。
（付記１７）
前記第一の巻線部と前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部とは、前記中脚部と前記第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して反対側に配置されている付記１から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１）
環状の外周コアと、前記外周コアにおける対向する二つの部分の間を接続した柱状の中脚部とを有した磁性コア、前記中脚部に巻回された一次巻線と二次巻線、及び前記一次巻線と前記二次巻線のそれぞれの外部と接続される端子の部分を露出させた状態で前記一次巻線と前記二次巻線とを封止した樹脂部材を有したトランスを備え、
前記二次巻線は、板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の二次巻線及び第二の二次巻線を有し、
前記第一の二次巻線は、第一の巻線部、第二の巻線部、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第一の中間タップ端子、前記第一の巻線部の他方の端部で前記端子である第一の巻線端子、及び前記第二の巻線部の他方の端部で前記端子である第二の巻線端子を有し、
前記第二の二次巻線は、第三の巻線部、第四の巻線部、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第二の中間タップ端子、前記第三の巻線部の他方の端部で前記端子である第三の巻線端子、及び前記第四の巻線部の他方の端部で前記端子である第四の巻線端子を有し、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とは電気的に接続され、前記第一の巻線部と前記第三の巻線部、及び前記第二の巻線部と前記第四の巻線部のそれぞれは、電気的に並列に接続されており、
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した一方側の前記外周コアの部分である第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部もしくは前記第四の巻線部の内、前記中脚部と前記第一の外脚部の間を貫通しない巻線部とは、前記中脚部と前記中脚部に対向した他方側の前記外周コアの部分である第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に前記一次巻線の少なくとも一部が配置されている電力変換装置。
（付記２）
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記中脚部は、前記冷却面の法線方向に延出し、
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線の一方は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置されている付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記中脚部に巻回された前記一次巻線の巻線部分の全てが、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間に配置されている付記２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記中脚部に巻回された、前記一次巻線の巻線部分及び前記二次巻線の巻線部分は、前記中脚部の延出方向における前記一次巻線の巻線部分及び前記二次巻線の巻線部分の中央に対し、対称に配置されている付記１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子は電気的かつ熱的に接続され、前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子は電気的かつ熱的に接続されている付記３又は４に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記中脚部に巻回された前記一次巻線の巻線部分は、渦巻状で板状に形成され、前記中脚部にそれぞれが巻回された第一の一次巻線及び第二の一次巻線を有し、
前記第一の一次巻線と前記第二の一次巻線とは、電気的に接続され、
前記冷却面の法線方向に、前記第一の二次巻線、前記第一の一次巻線、前記第二の二次巻線、前記第二の一次巻線の順に配置されている付記１又は２に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記第一の中間タップ端子と前記第二の中間タップ端子とが接続された部分、前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが接続された部分、及び前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが接続された部分の少なくとも一つは、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている付記５に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記一次巻線の巻線部分は、渦巻状で１枚の板状に形成され、
前記一次巻線は、一端が前記巻線部分の前記中脚部の側の端部に接続され、他端が前記樹脂部材から露出した配線部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記中脚部の延出方向に見て、前記配線部の部分は、外部に露出した前記第三の巻線端子の部分及び前記第四の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第三の巻線端子の部分と前記第四の巻線端子の部分との間に配置されている付記１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記冷却器は、前記中脚部の延出方向に見て、外部に露出した前記第一の巻線端子の部分及び前記第二の巻線端子の部分と前記中脚部との間であって、前記樹脂部材に封止された前記第一の巻線端子の部分と前記第二の巻線端子の部分との間に、前記樹脂部材の方向に突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記樹脂部材を介して前記一次巻線に熱的に接続されている付記２又は３又は５に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記中脚部の延出方向に見て、前記一次巻線の巻線部分と前記中脚部との間に、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とを電気的かつ熱的に接続した接続部が設けられている付記１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記樹脂部材は、前記第一の二次巻線における前記冷却器の側の面を露出させた露出部を有し、
前記第一の二次巻線は、前記露出部において、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている付記２又は３又は５に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記トランスを冷却する冷却面を有した冷却器を備え、
前記第一の二次巻線は、前記一次巻線に対して前記冷却器の側に配置され、
前記第二の二次巻線における前記第三の巻線部及び前記第四の巻線部の一方又は双方は、端部から延出し、前記樹脂部材から露出した拡張部を有し、
前記拡張部は、熱伝導性かつ電気絶縁性を有した絶縁部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている付記１又は３又は５に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記中脚部に巻回された、前記一次巻線の巻線部分と前記二次巻線の巻線部分、及び樹脂部材の配置は、前記中脚部の延出方向における前記一次巻線の巻線部分の中央を通り前記中脚部の延出方向に垂直な基準面に対して、対称である付記１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１４）
前記第一の二次巻線は、前記第一の巻線部の一方の端部と前記第二の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第三の中間タップ端子をさらに有し、
前記第二の二次巻線は、前記第三の巻線部の一方の端部と前記第四の巻線部の一方の端部とを接続した前記端子である第四の中間タップ端子をさらに有し、
前記第三の中間タップ端子と前記第四の中間タップ端子とは電気的に接続され、
前記中脚部の延出方向に見て、
前記第一の中間タップ端子及び前記第二の中間タップ端子と、前記第三の中間タップ端子及び前記第四の中間タップ端子とは、互いに反対方向に延出している付記１から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記第一の巻線部と前記第三の巻線部とは、前記中脚部と前記第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して同じ側に配置されている付記１から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記第一の巻線端子と前記第三の巻線端子とが第一連結部で連結され、前記第二の巻線端子と前記第四の巻線端子とが第二連結部で連結され、
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線とが対向するように、
前記第一連結部及び前記第二連結部は、断面がＵ字状に湾曲された板状に形成されている付記１５に記載の電力変換装置。
（付記１７）
前記第一の巻線部と前記第四の巻線部とは、前記中脚部と前記第一の外脚部との間を貫通し、前記第二の巻線部と前記第三の巻線部とは、前記中脚部と前記第二の外脚部との間を貫通し、
前記第一の巻線部、前記第二の巻線部、及び前記第一の中間タップ端子の接続部である第一の接続部と、前記第三の巻線部、前記第四の巻線部、及び前記第二の中間タップ端子の接続部である第二の接続部のそれぞれは、前記磁性コアを基準に前記磁性コアに対して反対側に配置されている付記１から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【符号の説明】
【0089】
１ 入力コンデンサ、２ インバータ回路、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 半導体スイッチング素子、３ トランス、３ａ 一次巻線、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 二次巻線、３ｆ センタータップ、４ 整流回路、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ダイオード、５ 平滑リアクトル、６ 平滑コンデンサ、１１ 磁性コア、１１ａ 下側コア、１１ｂ 上側コア、１２ａ、１２ｂ 伝熱シート、１３ 一次巻線、１３ａ 第一の一次巻線、１３ｂ 第二の一次巻線、１３ｃ 第三の一次巻線、１３ｄ 第四の一次巻線、１４ 二次巻線、１４ａ 第一の二次巻線、１４ｂ 第二の二次巻線、１４ｃ 二次巻線板金、１５ 樹脂部材、１６ 冷却器、１６ａ 冷却面、１６ｂ 巻線隣接部、１７ａ、１７ｂ 締結部材、１８ 配線部、２１ａ 第一の巻線端子、２１ｂ 第二の巻線端子、２１ｃ 第三の巻線端子、２１ｄ 第四の巻線端子、２１ｅ 第二の連結端子、２１ｆ 第一の連結端子、２１ｇ、２１ｈ 巻線端子、２１ｉ 第四の連結端子、２１ｊ 第三の連結端子、２２ａ 第一の中間タップ端子、２２ｂ 第二の中間タップ端子、２２ｃ 第三の中間タップ端子、２２ｄ 第四の中間タップ端子、２３ａ 第一の外脚部、２３ｂ 第二の外脚部、２４ 中脚部、２５ａ 第一の巻線部、２５ｂ 第二の巻線部、２５ｃ 第三の巻線部、２５ｄ 第四の巻線部、２６ 露出部、２７ａ、２７ｂ 領域、２８ 突出部、２９ａ、２９ｂ 接続部、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 拡張部、３１ 基準面、３２ａ、３２ｂ 中心線、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ 溶接部、３４ａ 第一連結部、３４ｂ 第二連結部、３５ａ、３５ｂ 接続部、４０ａ、４０ｂ トランス、４１ａ、４１ｂ インダクタンス、１００ 電力変換装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】