CN117877860A - 变压器以及电力转换装置 - Google Patents

Abstract

一种变压器以及电力转换装置，具备高散热性。变压器(3)包括形成磁路的芯部以及卷绕于芯部的初级绕组(3a)和次级绕组(3b、3d)，次级绕组(3a)和次级绕组(3b、3d)分别包括至少一个绕组构件，变压器(3)具有将构成匝数更少的初级绕组(3a)或次级绕组(3b、3d)的绕组构件中的一个设置在卷绕轴(100)方向的最外侧的层的一方而将金属板(40)设置在卷绕轴(100)方向的最外侧层的另一方的层叠配置。

Description

变压器以及电力转换装置

技术领域

本公开涉及一种变压器以及电力转换装置。

背景技术

在像电动汽车或混合动力汽车那样驱动源使用马达的电动化汽车中，装设有多个电力转换器。作为电力转换器，列举有从商用的交流电源转换为直流电源并充电至高压电池的充电器、从高压电池的直流电源转换为辅助设备用的电池的电压(例如12V)的DC/DC转换器、将来自电池的直流电转换为流向马达的交流电的逆变器等。近年来，由于电动化车辆的普及以及车室空间扩大，要求电力转换器的小型化以及低成本化。

作为在电力转换器中使用的变压器，例如公开了一种变压器，包括构成磁路的芯部、高电压侧的初级绕组、低电压侧的次级绕组，并且所述变压器由初级绕组和次级绕组同轴层叠配置而构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-207919号公报

发明内容

变压器在其动作时电流流至初级绕组以及次级绕组而发热。相对于所述发热，变压器固定于金属制的壳体，并形成从变压器的外表面散热的散热路径。然而，在变压器的所有外表面均匀地设置散热路径成为难以小型化的弊端。此外，被分割为多个初级绕组和次级绕组且初级绕组和次级绕组同轴层叠而构成的变压器中，配置于远离散热面的层的绕组的散热困难，尤其是匝数多的绕组的发热密度高，更加难以散热。

本公开公开了一种用于解决上述技术问题的技术，其目的在于获得一种具备高散热性的变压器以及电力转换装置。

本公开的变压器包括形成磁路的芯部以及卷绕于芯部的初级绕组和次级绕组，其中，初级绕组和次级绕组分别包括至少一个绕组构件，所述变压器具有将构成匝数更少的初级绕组或次级绕组的绕组构件中的一个设置在卷绕轴方向的最外侧的层的一方，而将金属板设置在卷绕轴方向的最外侧的层的另一方的层叠配置。本公开的电力转换装置包括上述变压器，并从初级侧电路向次级侧电路进行电力传输。

根据本公开的变压器，能获得具备高散热性的变压器。根据本公开的电力转换装置，能获得具备高散热性的变压器。

附图说明

图1是实施方式1的电力转换装置的电路图。

图2是表示实施方式1的变压器的结构的立体图。

图3是表示实施方式1的变压器的绕组的结构的立体展开图。

图4是表示实施方式1的变压器的初级绕组的结构的立体图。

图5是表示实施方式1的变压器的初级绕组的结构的立体图。

图6是表示实施方式1的变压器的次级绕组的结构的立体图。

图7是表示实施方式1的变压器的次级绕组的结构的立体图。

图8是表示实施方式1的变压器的金属板的结构的立体图。

图9是实施方式1的变压器的树脂部的结构的说明图。

图10A是对实施方式1的变压器的结构进行说明的剖视图。

图10B是对实施方式1的变压器的结构进行说明的剖视图。

图11是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图。

图12是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图。

图13是表示实施方式2的电力转换装置的次级侧电路的变形例的电路图。

图14是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图。

图15是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图。

图16是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的电路图。

图17是表示实施方式2的电力转换装置的次级侧电路的变形例的电路图。

图18是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的电路图。

图19是表示实施方式2的变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图。

具体实施方式

实施方式1

实施方式1涉及变压器以及包括该变压器的电力转换装置，所述变压器包括形成磁路的芯部以及卷绕于芯部的初级绕组和次级绕组，其中，初级绕组和次级绕组分别包括至少一个平板状的绕组构件，所述变压器具有将构成匝数更少的次级绕组的绕组构件中的一个设置在卷绕轴方向的最外侧的层的一方而将金属板设置在卷绕轴方向的最外侧的层的另一方的层叠配置。

下面，关于装设有实施方式1的变压器的电力转换装置的结构以及动作，基于电力转换装置的电路图即图1、表示变压器的结构的立体图即图2、表示变压器的绕组的结构的立体展开图即图3、表示变压器的初级绕组的结构的立体图即图4、图5、表示变压器的次级绕组的结构的立体图即图6、图7、表示变压器的金属板的结构的立体图即图8、变压器的树脂部的结构的说明图即图9以及对变压器的结构进行说明的剖视图即图10A、图10B来进行说明。

另外，在各图中，对于相同部分或相当部分用相同符号来表示，并省略重复的说明。

首先，基于电力转换装置10的电路结构图即图1，对实施方式1的电力转换装置10的整体结构进行说明。

电力转换装置10包括直流电源1、逆变器2、变压器3、整流电路4、平滑电抗器5以及平滑电容器6，并且使负载7连接到输出。

电力转换装置10将直流电源1的直流电压Vin转换为被变压器3绝缘的次级侧直流电压，例如将直流电压Vout输出至电池等负载7。

被绝缘的变压器3包括初级绕组3a和次级绕组3b、3d。

逆变器2是单向逆变器，其连接于变压器3的初级绕组3a，其是将在源极与栅极之间内置有二极管的由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)构成的半导体开关元件2a、2b、2c、2d构成全桥结构，以将直流电源1的直流电压Vin转换为交流电压。

整流电路4包括与变压器3的次级绕组3b、3d连接的作为整流元件(半导体元件)的二极管4a、4b。

平滑电抗器5和平滑电容器6连接到整流电路4的输出，并向负载7输出直流电压Vout。

在此，变压器3的次级侧为中间抽头型的，中间抽头端子3e被接地连接。除了中间抽头端子3e以外的次级侧端子分别连接于二极管4a、4b的阳极端子，二极管4a、4b的阴极端子连接于平滑电抗器5。

作为电力转换装置10的例子，表示了次级侧是中间抽头型的DC/DC转换器的例子，但次级侧也可以是全桥结构。此外，虽然表示了初级侧是全桥的DC/DC转换器的例子，但只要是正向型(日文：フォワード型)及反激型(日文：フライバック型)、LLC型(日文：LLC型)等具有绝缘变压器的绝缘型转换器即可。

另外，半导体开关元件2a、2b、2c、2d虽然示出了MOSFET的例子，但也可以是使二极管反并联连接的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等自切断型半导体开关元件(日文：自己消弧型半導体スイッチング素子)。

为了便于理解，本实施方式1的变压器3示出了将电力转换装置10设为降压型DC/DC转换器，并与初级绕组3a和次级绕组3b、3d的匝数比相应地进行降压的例子。输入至初级绕组3a的电压下降，并从次级绕组3b、3d输出。即，次级绕组3b、3d的匝数比初级绕组3a的匝数小。此外，由于通过变压器3而被降压，因此，次级绕组3b、3d的电压变低而电流变大。

接着，基于表示变压器3的结构的立体图即图2来对本实施方式1的变压器3的结构进行说明。

在本公开的说明中，如图所示，将变压器3的卷轴轴100的方向设为z方向，将与z方向正交且互相正交的两个方向设为x方向以及y方向。

关于后文中说明的初级绕组3a和次级绕组3b、3d的朝右旋绕、朝左旋绕，是从z轴的负侧向正侧观察来判断绕组的朝右旋绕、朝左旋绕。

此外，关于各结构要素的编号，原则上从z轴的负侧向正侧进行编号(使编号变大)。

变压器3是将钣金层叠而成的平面形状的例子，其包括形成磁路的下芯部11、上芯部12以及绕组体13。另外，在图2中，将变压器3的结构、功能紧密相关的冷却器14(仅图示了冷却器14的用于安装变压器3的安装部分)一并进行记载。

将下芯部11和上芯部12组装于绕组体13以构成变压器3。下芯部11和上芯部12也可以在组装之后例如通过耐热胶带以及粘接剂等来进行固定。

变压器3与构成其他电力转换装置10的部件(未图示)一起组装于设有冷却器14的框体，来构成电力转换装置10。

作为向冷却器14组装的组装方法，例如使用螺钉以及弹簧进行固定。

在图2中，下芯部11和上芯部12示出了将E型形状的同样的部件组合构成的例子。例如，也可以组合成由E型与I型的组合等形状不同的部件组合。

下芯部11由平板状的腹部111以及从腹部111突出的中腿部112和外腿部113、114构成。上芯部12由平板状的腹部121以及从腹部121突出的中腿部122和外腿部123、124构成。

中腿部112(122)和外腿部113、114(123、124)形成为从腹部111(121)沿着腹部的厚度方向突出。下芯部11和上芯部12以使突出的面对接的方式被进行组装。对接的面的截面形状也可以由正方形以及长方形形成。作为原材料，例如使用铁氧体等磁性材料。

基于表示变压器的绕组的结构的立体展开图即图3来对初级绕组3a、次级绕组3b、3d以及金属板40的结构进行说明。

变压器3以使初级绕组3a和次级绕组3b、3d层叠的方式配置，并且金属板40以同样层叠的方式配置。为了填埋各绕组与金属板40之间的间隙，此外为了覆盖外周，使一部分或全部被能确保必要的绝缘性能的封闭树脂所封闭，以形成绕组体13。在后文中将对由封闭树脂实现对初级绕组3a、次级绕组3b、3d以及金属板40的封闭进行叙述。

初级绕组3a、次级绕组3b、3d以及金属板40是将金属制的板呈环状或螺旋状地卷绕而形成的。作为原材料，例如使用铜板以及铝板。此外，匝数多的初级绕组3a也可以由绝缘绕组构成。绝缘绕组是通过绝缘层将线状的导体绝缘而成的，例如使用磁线。

初级绕组3a是由第一初级绕组21和第二初级绕组22构成的。在图3中，第一初级绕组21和第二初级绕组22相互构成为一层，但也可以分别构成为多层。

次级绕组3b、3d在此分别由一个绕组构件构成，但也可以由多个绕组构件构成。

第一初级绕组21、第二初级绕组22以及次级绕组3b、3d以从Z轴的负方向一侧依次使匝数更少的次级绕组3b为最下层并按第一初级绕组21、次级绕组3d、第二初级绕组22的顺序使初级绕组与次级绕组交替地重叠的方式层叠配置。

金属板40以通过匝数更少的次级绕组中的一方的次级绕组3d将匝数多的初级绕组3a中的一方的第二初级绕组22夹住的方式层叠配置。另外，金属板40配置于卷绕轴方向的最上层，并以与配置于最下层的次级绕组3b将其他绕组夹住的方式配置。

关于层结构的排列顺序只是一例，也可以是其他结构。

另外，在将P设为初级绕组、将S设为次级绕组的情况下，图3的变压器的结构对应为SPSP。

此外，初级绕组3a、次级绕组3b、3d以及金属板40构成为后述的卷绕部的外形的大小在x方向、y方向上一致。另外，使外形的大小一致是指允许各绕组在尺寸公差的范围内的误差。

基于表示变压器的初级绕组的结构的立体图即图4、图5来对初级绕组3a的结构进行说明。

构成初级绕组3a的第一初级绕组21包括卷绕形成为环状或涡旋状的卷绕部211以及绕组内侧的端部212和绕组外侧的端部213。第二初级绕组22包括卷绕形成为环状或涡旋状的卷绕部221以及绕组内侧的端部222和绕组外侧的端部223。

各初级绕组21、22的截面形状由具有长边和短边的大致长方形形成。互为相对的面以成为长边侧的方式形成。

另外，初级绕组21、22的截面形状也可以由大致椭圆形状形成。例如，在由磁线构成的情况下，也可以直接由截面呈圆形的磁线构成，但也可以以通过冲压加工等形成长边和短边的方式形成为大致椭圆形状，以构成为使互为相对的面成为长边侧。

在各卷绕部211、221形成有从卷绕部的最外部向外侧延伸设置的扩张部214、224。扩张部214、224与最外部的卷绕部一体形成。扩张部214、224形成为外形与后文所述的次级绕组3b、3d的扩张部313、323一致。只要形成为外形一致，也形状以及位置可以任意地改变。例如，能如图5所示使用并未延伸设置扩张部214、224的第一初级绕组21A、第二初级绕组22A来任意地设定扩张部。

位于第一初级绕组21的靠近卷绕轴100的一方的绕组内侧的端部212具备向第二初级绕组22的方向弯曲的结构，第二初级绕组22的绕组内侧的端部222不具备向第一初级绕组21的方向弯曲的弯曲结构。弯曲结构也可以任意地改变。例如两者均包括弯曲结构。

第一初级绕组21、第二初级绕组22各自的位于远离卷绕轴的一方的绕组外侧的端部213、223具备弯曲结构。弯曲结构也可以任意地改变。

第一初级绕组21的绕组内侧的端部212和第二初级绕组22的绕组内侧的端部222以第二初级绕组22与第一初级绕组21串联连接的方式例如通过焊接而被连接，以形成初级绕组3a。

初级绕组3a由第一初级绕组21和第二初级绕组22构成，两者彼此反向卷绕。

第一初级绕组21相对于卷绕轴100从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝右旋绕地卷绕成涡旋状。第二初级绕组22从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝左旋绕地卷绕成涡旋状。这样，初级绕组3a是将互相反向卷绕地卷绕形成的绕组组合而构成的。即，若将第一初级绕组21与第二初级绕组22连接，则形成初级绕组3a以作为旋转方向相同的一个串联连接的绕组。初级绕组3a的结构是一例，也可以是其他结构。

在此，第一初级绕组21对应第一绕组构件，第二初级绕组22对应第二绕组构件。

本实施方式1的第一初级绕组21与第二初级绕组22的匝数相同为4。将第一初级绕组21与第二初级绕组22串联连接以形成匝数为8的初级绕组3a。

通过如上所述第一初级绕组21和第二初级绕组22以相同匝数构成并组合，能制作初级绕组3a的期望的匝数。另外，如后文说明的那样匝数并不仅限于偶数以及整数。

基于表示变压器的次级绕组的结构的立体图即图6、图7来对次级绕组3b、3d进行说明。

次级绕组3b由卷绕形成为环状或涡旋状的卷绕部31、靠近卷绕轴100一方的端部311和远离卷绕轴100的一方的端部312形成。次级绕组3d由卷绕形成为环状或涡旋状的卷绕部32、靠近卷绕轴100一方的端部321和远离卷绕轴100一方的端部322形成。

次级绕组3b、3d在此分别由一个绕组构件构成，但也可以由多个绕组构件构成。卷绕部31、32的截面形状由具有长边和短边的大致长方形形成。次级绕组3b、3d形成为互为相对的面成为长边侧。

另外，例如适当地将“靠近卷绕轴100一方的端部311”记载为“端部311”。

在次级绕组3b、3d的卷绕部31、32形成有从卷绕部的最外部向外侧延伸设置的扩张部313、323。扩张部313、323与最外部的卷绕部一体形成。扩张部313、323形成为外形与初级绕组3a的扩张部214、224的外形一致。只要形成为外形一致，形状以及位置也可以任意地改变。例如，能如图7所示使用并未延伸设置扩张部313、323的次级绕组3bA、3dA来任意地设定扩张部。

次级绕组3b、3d各自的靠近卷绕轴100的一方的端部311、321具备弯曲结构。弯曲结构也可以任意地改变。同样地，次级绕组3b、3d的远离卷绕轴100的一方的端部312、322也具备弯曲结构。

次级绕组3b、3d各自的靠近卷绕轴100的一方的端部311、321例如通过焊接而被连接。此外，在连接的状态下形成为Z方向的高度相同。

此外，在作为次级绕组的上层侧的次级绕组3d形成有连接部324、325。连接部324、325形成为从卷绕部32向外侧突出，并具备弯曲结构，并且以端部与次级绕组3d平行的方式延伸设置。

连接部324经由散热构件(未图示)连接于冷却器14。在本实施方式1中，连接部325例如使用螺钉直接连接于冷却器14。即，成为图1的中间抽头端子3e并连接于冷却器14以接地。即，连接部325共用于接地连接和变压器3向冷却器14的固定。连接部324、325的形状、位置以及个数也可以任意地改变。

此外，次级绕组3b、3d的Z方向的厚度比初级绕组3a的Z方向的厚度大。即，形成为比初级绕组3a的截面积更大。

本实施方式1的次级绕组3b、3d的匝数分别为1。次级绕组3b、3d也可以如后文所说明的那样不设置中间抽头端子而串联连接。

接着，使用表示变压器的金属板的结构的立体图即图8来对金属板40进行说明。

金属板40包括卷绕形成为环状的卷绕部41、连接部42、43、44。连接部42、43、44形成为从卷绕部41向外侧突出，并具备弯曲结构，并且以端部与金属板40平行的方式延伸设置。连接部42、43、44的形状、位置以及个数也可以任意地改变。

卷绕部41形成有从靠近卷绕轴100的一方向外侧连续的缺口部45，以形成大致C形状。

缺口部45只要形成为不与卷绕部41连通即可。例如，也可以将卷绕部41一分为二，并构成多个金属板40。缺口部只要形成为不与卷绕部41连通，则形状以及位置也可以任意地改变。

此外，金属板并未电连接，没有电流流过，因此，连接部42、43、44直接连接于冷却器14。例如，使用螺钉来固定。即，连接部42、43、44与变压器3向冷却器14的固定用模具共用。

接着，基于变压器的树脂部的结构的说明图即图9来对封闭树脂的结构进行说明。

封闭树脂为了将初级绕组3a、次级绕组3b、3d和金属板40中的层叠方向的每个间隙填埋，此外为了覆盖外周而形成为能确保所需的绝缘性能。

例如，也可以准备将初级绕组3a、次级绕组3b、3d以及金属板40的间隙填埋的薄板状的树脂(未图示)，配置于各层之间以层叠的方式构成，并以用其他树脂覆盖外周的方式构成。

形成于次级绕组3b和次级绕组3d的连接部324、325的与散热构件或冷却器14抵接一侧的各自的面的一部分形成为从封闭树脂露出。此外，形成于金属板40的连接部42、43、44的与散热构件或冷却器14抵接一侧的各自的面的一部分形成为从封闭树脂露出。即，形成为作为变压器3的散热面的面的一部分露出。在图9中，包括次级绕组3b的斜线部表示以从封闭树脂露出的方式形成的部分。

基于对变压器的结构进行说明的剖视图即图10A、图10B来对绕组体13的层叠结构进行说明。

图10A、图10B对初级绕组3a、次级绕组3b、3d以及金属板40的作为各自散热面的面的高度关系进行说明。另外，图10A对应图9的A-A截面，图10B对应图9的B-B截面。

图10A、图10B表示绕组体13的次级绕组3b、初级绕组3a的卷绕部211、次级绕组3d、初级绕组3a的卷绕部221以及金属板40的上下方向的关系。

如图9中说明的那样，次级绕组3d的连接部324(未图示)、325和金属板40的连接部42、43、44以一部分从封闭树脂露出的方式形成。与变压器3的固定共用的次级绕组3d的连接部325和金属板40的连接部42、43、44的面形成为相同平面。

此外，经由散热构件连接于冷却器14的次级绕组3b与次级绕组3d的连接部324的面形成为相同平面。即，在作为变压器3相对于冷却器14固定的固定面的面与经由散热构件连接于冷却器14的面之间形成为能留有间隙60。

另外，相同平面是指允许各构成部件的尺寸公差范围内的误差的平面。间隙60的Z方向的厚度设定成与次级绕组3b和次级绕组3d的厚度相同或是更小。

在此，对本实施方式1的效果进行说明。

在变压器3中，构成初级绕组3a的第一初级绕组21和第二初级绕组22、次级绕组3b、3d、金属板40以使次级绕组3b作为最下层，按第一初级绕组21、次级绕组3d、第二初级绕组22且最上层为金属板40的顺序层叠而成的。

第一初级绕组21和第二初级绕组22的匝数多，发热密度高，难以散热。然而，由于第一初级绕组21被各自具备散热路径的次级绕组3b和次级绕组3d夹着，因此，能高效地散热。

此外，由于第二初级绕组22同样被各自具备散热路径的次级绕组3d和金属板40夹着，因此，能高效地散热。即，具有高散热性，并能使变压器3小型化。

对相对于能引起电流密度偏置的邻近效应的初级绕组与次级绕组以交替地重叠的方式层叠配置的效果进行说明。

邻近效应是指因电流在初级绕组以及次级绕组中流过，使得在两者的绕组所产生的磁场的作用下，在电流方向相反的情况下电流将会集中于互相靠近的部分，在电流方向相同的情况下电流将会集中于互相远离的部分，从而使引起电流密度偏置而使阻抗值增加的现象。

在本实施方式1的变压器3的结构中，初级绕组3a和次级绕组3b、3d以交替地重叠的方式层叠配置，因此，能使初级绕组3a以及次级绕组3b、3d的互为相对的面变多，从而能抑制由邻近效应引起的电流密度的偏置。即，与不将初级绕组3a和次级绕组3b、3d以交替地重叠的方式层叠配置的情况相比，能抑制电流密度的偏置。由此，能降低在变压器3中产生的损失，并且能使变压器3小型化。

接着，对次级绕组3b、3d的特征进行说明。

电压变低而电流变大的次级绕组中的一方的次级绕组3b配置于最下层。由此，与电压变高的初级绕组3a相比，次级绕组3b所需的绝缘距离小，因此，无须通过难以散热的封闭树脂来确保绝缘。此外，无须使用绝缘性能高、高价且专门的散热构件，能使次级绕组3b从封闭树脂露出并直接与散热构件抵接来散热至冷却器14。即，能使电流大且损失大的次级绕组高效地散热。

次级绕组3b、3d的Z方向的厚度形成得比初级绕组3a的Z方向的厚度大。即，次级绕组的截面积比初级绕组的截面积大。由此，能使发热沿着平面方向高效地扩散，从而能使电流大的次级绕组3b、3d高效地散热。此外，次级绕组3b、3d成为初级绕组3a的散热路径，还能使匝数多且难以散热的初级绕组3a高效地散热。

次级绕组3d包括：连接部324，所述连接部324经由散热构件连接于冷却器14；以及连接部325，所述连接部325作为电路结构接地连接(即，直接连接于冷却器14)。由此，能使次级绕组3d与匝数多且难以散热的初级绕组3a一起高效的散热。此外，连接部325通过共用接地连接和变压器3的固定，能在不准备其他构件的情况下构成接地电路。

接着，对金属板40的特征进行说明。

没有电连接且电流不流过的金属板40配置于与构成初级绕组3a的第二初级绕组22相邻的层，并配置成与次级绕组3d夹住第二初级绕组22，并直接连接于冷却器14。

由此，匝数多且难以散热的初级绕组3a被金属板40和分别具有散热路径的次级绕组3b、3d夹住，从而能经由他们使初级绕组3a高效地散热。

金属板40包括连接部42、43、44。由此，能使初级绕组3a直接与冷却器14抵接，以高效地使初级绕组3a散热。此外，由于共用变压器3的固定，因此，无需准备其他的构件。

金属板40在卷绕部41形成有缺口部45。由此，能防止由来自初级绕组3a和次级绕组3b、3d的磁场引起的感应电流的产生，即所谓的单匝短路(日文：ワンターンショート)。

金属板40配置于最上层。由此，金属板40直接连接于冷却器14而处于接地电位，因此，能使金属板40的与上芯部12重叠的部分的上表面露出。即，能抑制包括金属板40的绕组体13的z方向的厚度，因此，能抑制下芯部11、上芯部12的外腿部113、114、123、124的厚度。因此，能抑制变压器3的高度。

接着，对初级绕组3a以及次级绕组3b、3d的卷绕进行说明。

初级绕组3a是由第一初级绕组21和第二初级绕组22组合构成的，其中，所述第一初级绕组21从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝右旋绕且呈涡旋状地卷绕于卷绕轴100，所述第二绕组22从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝左旋绕且呈涡旋状卷绕于卷绕轴100。由此，通过对靠近卷绕轴100的一方的端部进行连接，能容易地构成串联连接的一个绕组。

另外，虽然在上述说明中以通过将靠近卷绕轴100的一方的端部进行连接以构成绕组的例子进行了说明，但为了构成一个绕组而连接的端部也可以是远离卷绕轴100的一方。

次级绕组3b、3d是将从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝右旋绕地且呈涡旋状卷绕的次级绕组3b与从远离卷绕轴一侧向靠近卷绕轴一侧朝左旋绕地且呈涡旋状卷绕的次级绕组3d组合而构成的。由此，能容易地形成中间抽头电路。

接着，对初级绕组3a以及次级绕组3b、3d的扩张部进行说明。

初级绕组3a以从卷绕部211、221的最外部向外侧延伸设置的扩张部214、224与卷绕部211、224一体形成的。此外，次级绕组3b、3d的分别从卷绕部31、32的最外部向外侧延伸设置的扩张部313、323与卷绕部31、32一体形成的。由此，能使卷绕部的外侧的发热沿着平面方向高效地扩散并散热。

接着，对初级绕组3a以及次级绕组3b、3d的截面形状进行说明。

初级绕组3a以及次级绕组3b、3d的截面形状呈具有长边和短边的长方形，以使互为相邻的绕组层的相对的面成为长边侧的方式形成，来使卷绕部的相对面的大小一致地形成。

通过将初级绕组3a和次级绕组3b、3d的截面形状设为长方形，能减轻所谓的集肤效应(导致电流在更靠近导体表面的位置处发生移动)的影响，从而能抑制损伤的增加。

接着，对变压器3与冷却器14的固定进行说明。

在将变压器3固定于冷却器14的固定面和经由散热构件连接于冷却器14的作为散热面的面之间形成为能留有间隙60。

通过将散热构件配置于间隙60，能将散热构件管理成恒定的厚度。此外，从冷却器14观察时，变压器3的固定面与散热构件的设置面能位于相同平面，从而能抑制加工偏差。

尤其在使用以恒定厚度且恒定硬度形成的片状的散热构件的情况下，能高效地管理散热构件的Z方向的压缩偏差。即，能抑制散热偏差。

作为散热构件，设想使用由硅酮等形成的片状的散热构件。然而，在使用导电性粘接剂、润滑脂以及固化型润滑脂的情况下，由于配置成将间隙60填埋，因此，抑制散热偏差的效果是相同的。

通过像本实施方式1那样构成变压器3，能提供包括高散热性的小型的变压器。此外，由于包括上述变压器3，并经由所述变压器进行初级侧电路次级侧电路之间的电力传输，因此，能提供具备高散热特性的小型的电力转换装置。

如上述说明的那样，实施方式1的变压器包括形成磁路的芯部以及卷绕于芯部的初级绕组和次级绕组，其中，初级绕组和次级绕组分别包括至少一个平板状的绕组构件，所述变压器具有以将构成匝数更少的次级绕组的绕组构件中的一个设置在卷绕轴方向的最外侧的层的一方而将金属板设置在卷绕轴方向的最外侧的另一方的层叠配置。此外，实施方式1的电力转换装置包括这种变压器。

因此，实施方式1的变压器以及电力转换装置具备高散热性。

实施方式2

在实施方式2中，对实施方式1中说明的电力转换装置以及变压器的变形例进行说明。

实施方式2的变形例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合并实施。因此，未被例示的无数的变形例被设想在本公开的技术范围内。例如，包括使至少一个构成要素变形的情况、追加至少一个构成要素的情况或是省略至少一个构成要素的情况。关于变形例，对于与实施方式1相同或相当的部分使用相同标记。此外，对于能获得与实施方式1相同效果的结构，并不反复详细说明。

基于表示变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图即图11，来对初级绕组的匝数以及芯部的形状等与图3的结构不同的变形例进行说明。

如图11所示，也可以将第一初级绕组21和第二初级绕组22组合以构成匝数为奇数的匝数5。在这种情况下，只要使第一初级绕组21和第二初级绕组22分别例如以绕组内侧的端部212、222为起点旋转两匝半来形成相同匝数的包括小数点后第一位的2.5匝并将他们串联连接即可。

此外，在将上芯部12与下芯部11对接的面的截面形状设为长方形的情况下，只要将绕组形状构成为与芯部的截面形状相匹配即可。由此，无论匝数是奇数还是偶数，均能具备相同效果地构成。

此处，对与图3的结构的不同之处进行补充。

·次级绕组3d的连接部325的配置位置不同，次级绕组3b、3d的卷绕方向左右相反。

·在图11中，次级绕组3d的连接部324与端部322连续地形成。也可以根据配置空间等任意地改变。

·在图11中，没有金属板40的连接部44。例如，从y方向观察时，能设置在相反方向，但并未图示。

·图11的存在于金属板40等的小孔(在图11中仅一处记载为sh)是为了在成形封闭树脂时进行放置于板状的树脂以及模具的定位而设置的。在图11中，仅记载一处的定位孔sh。在图3中省略图示。

基于表示变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图即图12，来对分别由多个绕组构件构成第一初级绕组、第二初级绕组的变形例进行说明。

如图12所示，第一初级绕组21和第二初级绕组22也可以相互由多层构成。在这种情况下，第一初级绕组21和第二初级绕组22是由卷绕构件51与卷绕构件53、卷绕构件52与卷绕构件54组合构成的，其中，所述卷绕构件51、52从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝右旋转且呈涡旋状卷绕于卷绕轴100，所述卷绕构件53、54从远离卷绕轴100一侧向靠近卷绕轴100一侧朝左旋绕且呈涡旋状卷绕于卷绕轴100。卷绕构件51与卷绕构件53、卷绕构件52与卷绕构件54以使绕组内侧的端部串联连接的方式例如通过焊接连接，以分别成为第一初级绕组21和第二初级绕组22。只要例如通过焊接将构成第一初级绕组21的绕组构件52和构成第二初级绕组22的绕组构件53的绕组外侧的端部连接以形成串联连接的一个初级绕组3a即可。

基于表示电力转换装置的次级侧电路的变形例的电路图即图13以及表示变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图即图14，来对变压器的次级侧是全桥结构的情况进行说明。

在图13中，变压器3包括初级绕组3a和次级绕组3f。整流电路4包括连接于变压器3的次级绕组3f的全桥结构的二极管4c、4d、4e、4f。

在变压器3的次级侧的全桥结构中，也可以如图14所示，由一个次级绕组3b构成匝数更少的绕组，由第一初级绕组55和第二初级绕组56这两个绕组构成初级绕组3a。在这种情况下，初级绕组3a是将从远离卷绕轴100的一侧向靠近卷绕轴100的一侧朝右旋绕且呈涡旋状地卷绕于卷绕轴100的第一初级绕组55与从远离卷绕轴100的一侧向靠近卷绕轴100的一侧朝左旋绕且呈涡旋状卷绕于卷绕轴100的第二初级绕组56组合而构成的。只要以使第一初级绕组55与第二初级绕组56串联的方式将内侧的端部例如通过焊接连接以形成初级绕组3a即可。

另外，在将P设为初级绕组、将S设为次级绕组的情况下，图14的变压器的结构对应为SPP。

基于表示变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图即图15来对变压器的次级侧在中间抽头结构中的变形例进行说明。

次级侧在图1那样的中间抽头型结构中，也可以如图15所示使用一个绕组构件构成匝数更少的绕组即次级绕组3b、3d，并由第一初级绕组55和第二初级绕组56这两个绕组来构成初级绕组3a。在这种情况下，只要次级绕组3d由远离卷绕轴100的端部312和中间端部328构成，次级绕组3b由靠近卷绕轴100的端部和中间端部328构成即可。

在图11至图15所示的任一变形例中，作为层结构，将匝数更少的一个次级绕组配置于最下方，将金属板40配置于最上层。由此，能使匝数多且难以散热的初级绕组3a高效地散热。

即，只要将一个次级绕组配置于最下方，将金属板40配置于最上层，则夹在中间的绕组的层结构也可以是任意结构。另外，只要配置成在金属板40的相邻的层中构成有匝数多且难以散热的初级绕组3a，则能更高效地散热。而且，通过将夹在中间的绕组的层叠配置结构交替地配置成初级绕组和次级绕组，能降低损失。

基于表示变压器的绕组的结构的变形例的电路图即图16，来对次级绕组串联连接的情况进行说明。

也可以如图6所示构成为次级绕组3d与次级绕组3b串联连接。通过将次级绕组3b和次级绕组3d串联连接，以使次级绕组的匝数变多。在这种情况下，次级绕组的匝数为将次级绕组3b的匝数与次级绕组3d的匝数相加所得的值。即，在图16的情况下，次级绕组的匝数为2，变压器3中的变压比为8：2。

基于表示电力转换装置的次级侧电路的变形例的电路图即图17来对变压器的次级侧在中间抽头型中的变形例进行说明。

在次级侧是中间抽头型的DC/DC型转换器中，也可以使用图17所示那样的次级侧的电路方式。在这种情况下，次级绕组3d的连接部325即中间抽头端子3e在不接地连接的情况下经由散热构件与冷却器14抵接，并例如通过焊接与平滑电抗器5连接。此外，也可以从变压器3的次级绕组3d经由连接部325与平滑电抗器5的绕组一体构成。

基于表示变压器的绕组的结构的变形例的电路图即图18以及表示变压器的绕组的结构的变形例的立体展开图即图19，来对将金属板用作次级绕组的例子进行说明。

如图18、19所示，也可以构成为使金属板40变形来作为次级绕组3c以起到次级绕组的作用。在这种情况下，次级绕组3b、3d、3c中的每一个的靠近卷绕轴100的端部311、321、331例如通过焊接而被连接。此外，次级绕组的作为上层侧的3d、3c中的每一个的远离卷绕轴100的端部322、323例如通过焊接而被连接。即，次级绕组3d、3c是并联的绕组。它们的端部以在连接的状态下使Z方向上的高度相同的方式形成。

此外，次级绕组3c形成为从卷绕部33向外侧突出，具备弯曲结构，并形成有以与次级绕组3c平行的方式延伸设置的连接部326、327。由于金属板40为次级绕组的一部分且电流流过，因此，连接部326、327只要经由散热构件(未图示)连接于冷却器14即可。

另外，能使用次级绕组3c抑制由邻近效应引起的电流密度的偏置，从而能期待降低变压器3中产生的损失。因此，若去除次级绕组3c的连接部326、327或者对它们的大小进行调节，即使另行设置变压器3的固定点，也不会损害小型化的效果。

此外，也可以像第一初级绕组21A、第二初级绕组22A以及次级绕组3bA、3dA那样不形成扩张部214、224、313、323。在这种情况下，若将还用于变压器3的固定的金属板40的连接部42、43以相互向y轴的中央方向靠近等方式配置于例如空闲的空间，则有助于变压器3的小型化。

此外，金属板40的缺口部45也可以根据金属板40的温度分布任意地改变配置。在这种情况下，例如通过配置于温度高的附近，能使热量分散并高效地传递至作为散热路径的连接部42、43、44，以进行散热。

作为另一例，通过配置于温度低的附近，能在不阻碍散热性的情况下将热量高效地向连接部42、43、44传递，以进行散热。

实际上，考虑到金属板40的温度分布、冷却器14和连接部42、43、44的配置来确定缺口部45的位置，以能更高效地散热。

此外，金属板40的连接部42、43、44也可以构成为与变压器3的固定不共用。在这种情况下，只要使经由散热构件连接于冷却器14的次级绕组3b的面与次级绕组3d的连接部324的面形成为相同平面即可。由此，无论变压器3的固定部位的数量如何均能任意地配置，从而能高效地散热。

此外，也可以将变压器3作为与冷却器14固定的固定面的面和经由散热构件连接于冷却器14的面设为同一面。在这种情况下，只要在冷却器14形成间隙即可。能获得与在变压器3设置有间隙60的情况同样的效果。

综上，实施方式2中说明的各变形例中，变压器以及电力转换装置具备高散热性。

本公开记载有各种各样的例示的实施方式和实施例，但是一个或多个实施方式所记载的各种各样的特征、方式以及功能并不限于应用于特定的实施方式，能够单独地或以各种组合的方式应用于实施方式。

因此，未被例示的无数的变形例被设想在本公开的技术范围内。例如，包含对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或是省略的情况，另外，还包含将至少一个构成要素抽出并与其他实施方式的构成要素组合的情况。

以下，将本公开的各个实施方式总结为附记并进行记载。

(附记1)

一种变压器，包括形成磁路的芯部以及卷绕于所述芯部的初级绕组和次级绕组，其中，

所述初级绕组和所述次级绕组分别包括至少一个绕组构件，

所述变压器具有将构成匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的绕组构件中的一个设置在卷绕轴方向的最外侧的层的一方，而将金属板设置在所述卷绕轴方向的最外侧的层的另一方的层叠配置。

(附记2)

如附记1所述的变压器，其中，

包括至少两个所述绕组构件且各个所述绕组构件的匝数为2以上的所述初级绕组或所述次级绕组由至少一个第一绕组构件和至少一个第二绕组构件构成，

所述第一绕组构件从远离卷绕轴一侧向靠近所述卷绕轴一侧朝右旋绕地卷绕，

所述第二绕组构件从远离卷绕轴一侧向靠近所述卷绕轴一侧朝左旋绕地卷绕。

(附记3)

如附记1所述的变压器，其中，

在包括至少两个所述绕组构件的所述初级绕组或所述次级绕组中，至少一个第一绕组构件和至少一个第二绕组构件在靠近所述卷绕轴一侧或远离所述卷绕轴一侧处连接以构成一个绕组。

(附记4)

如附记1所述的变压器，其中，

所述初级绕组和所述次级绕组分别包括多个绕组构件，

将构成匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的所述绕组构件中的一个设置于所述卷绕轴方向的最外侧的层的一方，而将所述金属板设置于所述卷绕轴方向的最外侧的层的另一方，

所述初级绕组和所述次级绕组各自的所述绕组构件交替地在所述卷绕轴方向上层叠配置。

(附记5)

如附记1所述的变压器，其中，

匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组包括至少一个所述绕组构件，

匝数更多的所述初级绕组或所述次级绕组包括的所述绕组构件比所述匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组包括的所述绕组构件多一个以上，

将构成所述匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的所述绕组构件中的一个设置于最外侧层的一方，将所述金属板设置于最外侧层的另一方，

所述初级绕组和所述次级绕组各自的所述绕组构件在所述卷绕轴方向上层叠配置。

(附记6)

如附记1所述的变压器，其中，构成匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的所述绕组构件和所述金属板的一部分经由散热构件连接于冷却器，或者直接连接于冷却器。

(附记7)

如附记1所述的变压器，其中，

匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的最下层的所述绕组构件与所述金属板的至少一部分连接，

所述匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的一部分与所述金属板并联连接以形成一个绕组。

(附记8)

如附记1至附记7中任一项所述的变压器，其中，

所述金属板包括卷绕于所述芯部的卷绕部，

在所述卷绕部设置从靠近所述卷绕轴的一方向外侧连续的缺口部。

(附记9)

如附记1至附记7中任一项所述的变压器，其中，

匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的截面积比匝数更多的所述初级绕组或所述次级绕组的截面积大。

(附记10)

如附记1至附记7中任一项所述的变压器，其中，

所述初级绕组和所述次级绕组分别包括扩张部，所述扩张部从被卷绕的卷绕部的最外部向外侧延伸设置。

(附记11)

如附记1至附记7中任一项所述的变压器，其中，

所述初级绕组和所述次级绕组分别由截面形状呈具有长边和短边的长方形或椭圆形形成，互为相对的面成为长边侧。

(附记12)

如附记1至附记7中任一项所述的变压器，其中，

包括封闭树脂，所述封闭树脂对所述初级绕组、所述次级绕组以及所述金属板中的至少一部分或全部进行封闭。

(附记13)

如附记12所述的变压器，其中，

所述封闭树脂形成为，所述次级绕组或所述次级绕组和所述金属板的与散热构件或冷却器连接的面中的至少一部分露出。

(附记14)

一种电力转换装置，

包括附记1至附记13中任一项所述的变压器，并经由所述变压器在初级侧电路与次级侧电路之间进行电力传输。

(符号说明)

1直流电源；2逆变器；2a、2b、2c、2d半导体开关元件；3变压器；3a初级绕组；3b、3c、3f、3d、3bA、3dA次级绕组；3e中间抽头端子；4整流电路；4a、4b、4c、4d、4e、4f二极管；5平滑电抗器；6平滑电容器；7负载；10电力转换装置；11下芯部；12上芯部；13绕组体；14冷却器；21、21A第一初级绕组；22、22A第二初级绕组；31、32、33卷绕部；40金属板；41卷绕部；42、43、44连接部；45缺口部；51、52、53、54绕组构件；55第一初级绕组；56第二初级绕组；60间隙；100卷绕轴；111、121腹部；112、122中腿部；113、114、123、124外腿部；211、221卷绕部；212、222绕组内侧的端部；213、223绕组外侧的端部；214、224扩张部；311、321、331靠近卷绕轴一侧的端部；312、322、332远离卷绕轴一侧的端部；313、323扩张部；324、325连接部；326、327连接部；328中间端部；sh定位孔。

Claims (14)

1.一种变压器，包括形成磁路的芯部以及卷绕于所述芯部的初级绕组和次级绕组，

其特征在于，

所述初级绕组和所述次级绕组分别包括至少一个绕组构件，

所述变压器具有将构成匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的绕组构件中的一个设置在卷绕轴方向的最外侧的层的一方，而将金属板设置在所述卷绕轴方向的最外侧的层的另一方的层叠配置。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

包括至少两个所述绕组构件且各个所述绕组构件的匝数为2以上的所述初级绕组或所述次级绕组由至少一个第一绕组构件和至少一个第二绕组构件构成，

所述第一绕组构件从远离所述卷绕轴一侧向靠近所述卷绕轴一侧朝右旋绕地卷绕，

所述第二绕组构件从远离所述卷绕轴一侧向靠近所述卷绕轴一侧朝左旋绕地卷绕。

3.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

在包括至少两个所述绕组构件的所述初级绕组或所述次级绕组中，

至少一个第一绕组构件和至少一个第二绕组构件在靠近所述卷绕轴一侧或远离所述卷绕轴一侧处连接，以构成一个绕组。

4.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

所述初级绕组和所述次级绕组分别包括多个绕组构件，

将构成匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的所述绕组构件中的一个设置在所述卷绕轴方向的最外侧的层的一方，而将所述金属板设置在所述卷绕轴方向的最外侧的层的另一方，

所述初级绕组和所述次级绕组各自的所述绕组构件交替地在所述卷绕轴方向上层叠配置。

5.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组包括至少一个所述绕组构件，

匝数更多的所述初级绕组或所述次级绕组包括的所述绕组构件比所述匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组包括的所述绕组构件多一个以上，

将构成所述匝数更少所述初级绕组或所述次级绕组的所述绕组构件中的一个设置在最外侧的层的一方，将所述金属板设置在最外侧的层的另一方，

所述初级绕组和所述次级绕组各自的所述绕组构件在所述卷绕轴方向上层叠配置。

6.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

构成匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的所述绕组构件和所述金属板的一部分经由散热构件连接于冷却器，或者直接连接于冷却器。

7.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的最下层的所述绕组构件与所述金属板的至少一部分连接，

所述匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的一部分与所述金属板并联连接以形成一个绕组。

8.如权利要求1至7中任一项所述的变压器，其特征在于，

所述金属板包括卷绕于所述芯部的卷绕部，

在所述卷绕部设置从靠近所述卷绕轴的一方向外侧连续的缺口部。

9.如权利要求1至7中任一项所述的变压器，其特征在于，

匝数更少的所述初级绕组或所述次级绕组的截面积比匝数更多的所述初级绕组或所述次级绕组的截面积大。

10.如权利要求1至7中任一项所述的变压器，其特征在于，

所述初级绕组和所述次级绕组分别包括扩张部，所述扩张部从被卷绕的卷绕部的最外部向外侧延伸设置。

11.如权利要求1至7中任一项所述的变压器，其特征在于，

所述初级绕组和所述次级绕组分别由截面形状呈具有长边和短边的长方形或椭圆形形成，互为相对的面成为长边侧。

12.如权利要求1至7中任一项所述的变压器，其特征在于，

包括封闭树脂，所述封闭树脂对所述初级绕组、所述次级绕组以及所述金属板中的至少一部分或全部进行封闭。

13.如权利要求12所述的变压器，其特征在于，

所述封闭树脂形成为所述次级绕组或所述次级绕组和所述金属板的与散热构件或冷却器连接的面中的至少一部分露出。

14.一种电力转换装置，其特征在于，

包括权利要求1至权利要求7中任一项所述的变压器，并经由所述变压器在初级侧电路与次级侧电路之间进行电力传输。