DE112010005769T5

DE112010005769T5 - Transformator

Info

Publication number: DE112010005769T5
Application number: DE112010005769T
Authority: DE
Inventors: Takashi Ohsawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: JP5335143B2; JPWO2012014250A1; WO2012014250A1; DE112010005769B4; CN102971811A; US20130027173A1; CN102971811B

Abstract

Ein säulenförmiger Beinabschnitt 54 des ersten Kerns 50 wird in einen röhrenförmigen Abschnitt 21 einer zweiten Spule 20 mit einer sekundären Wicklung 40, die darum gewickelt ist, eingeführt und weist auf einen Flansch 22 an einem Ende, und der säulenförmige Beinabschnitt 54 des ersten Kerns 50 und der röhrenförmige Abschnitt 21 der zweiten Spule 20 werden in einen röhrenförmigen Abschnitt 11 einer ersten Spule 10 mit einer primären Wicklung 30, die darum gewickelt ist und einen Flansch 12 an einem Ende aufweist, eingeführt und ein Führungsende 41 als dem Wicklungsanfang der sekundären Wicklung 40 wird nach außen aus einem Transformator durch den Spalt zwischen den röhrenförmigen Abschnitten 11 und 21 herausgezogen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochspannungsfestes Transformatorblech, das die primäre Seite von der sekundären Seite isoliert.
STAND DER TECHNIK
Gemäß einem Trend die Emissionen von Kohlendioxid zu reduzieren, wird ein kleiner Betrag an Emissionen von einem elektrischen Fahrzeug akzeptiert und das elektrische Fahrzeug beginnt damit sich aufgrund einer ansteigenden Nachfrage danach sich zu verbreiten.
Ein Schaltkreis, in dem eine Hochspannung von beispielsweise 400 V bereitgestellt wird, der in einem bekannten Benzinmotorfahrzeug nicht existiert, wird in dem elektrischen Fahrzeug angeordnet. Bisher wurde ein Hochspannungsschaltkreis vorwiegend mit einer Leistungsquelle verbunden, die mit einer Wechselstromleitung versorgt wurde und bei solch einer Anwendung wurde der Schaltkreis in seiner Effizienz gesteigert und in seiner Größer auf seine eigene Weise reduziert. Jedoch, wenn der Hochspannungsschaltkreis in dem elektrischen Fahrzeug angeordnet wird, werden ein weiterer Anstieg der Effizienz und eine weitere Reduzierung der Größe für den Schaltkreis benötigt. Insbesondere ist ein Transformator ein großes Bauteil in einem Schaltkreis eines Leistungsversorgungssystems und daher wird eine Verringerung der Größe des Transformators benötigt. Konventionell gibt es ein Transformatorblech, bei dem die Wicklung in einer Blechform als eine Maßnahme zum Verringern der Größe des Transformators ausgebildet wird, im Speziellen werden Beispiele eines hochspannungsfesten Transformatorblechs in Patentdokumenten 1 und 2, die weiter unten erörtert werden, offenbart.
Ein Transformatorblech, das in Patentdokument 1 offenbart ist, ist mit einem Hochsetztransformator verwandt, der eine Hochspannung zum Beleuchten einer kalten Kathodenlampe erzeugt und einen Vorsprung einer sekundären Wicklung zum Erzeugen einer Hochspannung hin zu einem Anschlussabschnitt durch eine Kerbe führt, die in einem Kern vorbereitet ist, um um einen Abstand von den anderen Wicklungsabschnitten getrennt zu sein, wodurch eine Spannungsfestigkeit davon sichergestellt wird.
Ein Transformatorblech, das in Patentdokument 2 offenbart ist, betrifft einen Transformator, der einen Hochspannungszündimpuls zum Starten einer Entladungslampe erzeugt, wie von demselben Erfinder der vorliegenden Erfindung eingereicht; eine sekundäre Wicklung wird um eine Spule gewickelt, in der eine primäre Wicklung in einer flachen Platte vergraben ist und ein Vorsprung der sekundären Windung wird axial in Bezug auf einen zentralen Kern herausgezogen und mit einem Anschluss verbunden, um um einen Abstand von den anderen Teilen getrennt zu sein, wodurch die Spannungsfestigkeit davon sichergestellt wird.
STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: nicht geprüfte japanische Gebrauchsmusteranmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. H7-7120
Patentdokument 2: WO 2008/53613

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorgenannten Transformatorbleche gemäß Patentdokument 1 und 2 basieren auf der Annahme, dass ein Kern mit einem großen elektrischen Widerstand verwendet wird und daher weist Patentdokument 1 eine Konfiguration auf, so dass die sekundäre Wicklung in direktem Kontakt mit dem Kern kommt. Patentdokument 2 weist auch eine Konfiguration auf, so dass der Anschluss in direkten Kontakt mit dem Kern kommt. Wie oben erwähnt wurde, ist aus dem Grund der Sicherstellung der Spannungsfestigkeit die bekannte Struktur keine Struktur, bei der ein stockartiger Kern, der an dem Zentrum der Wicklung positioniert wird, oder ein plattenartiger Kern entlang der Wicklung, um einen Abstand von der Zuleitung der sekundären Wicklung getrennt wird.
Jedoch, da ein Transformator, der einen Hochspannungsschaltkreis darstellt, einen großen Strom handhabt, um ein starkes magnetisches Feld auszusenden, kann der Transformator unweigerlich nicht helfen einen Kern mit einem kleinen elektrischen Widerstand zu verwenden. Aus diesem Grund ist es notwendig eine Isolierung zwischen einer Wicklung und einem Kern mittels einer Konfiguration in Betracht zu ziehen, so dass ein ausreichender Abstand oder eine Trennung zwischen der Wicklung und dem Kern vorgesehen wird. Daher gibt es ein Problem, so dass, wie in Patentdokument 1 oder 2 offenbart, der Transformator, der keine Struktur aufweist, um durch einen Abstand zwischen der Wicklung und dem Kern getrennt zu werden, nicht bei dem Hochspannungsleistungstransformator anwendbar ist.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorgenannte Problem zu lösen und es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Transformator vom Blechtyp zur Verfügung zu stellen, so dass eine Isolierung zwischen einer primären Wicklung, einer sekundären Wicklung und einem Kern sichergestellt wird.
Ein Transformator der vorliegenden Erfindung ist ein Transformator aufweisend: ein magnetisches Element mit einem plattenartigen Abschnitt, einem äußeren Beinabschnitt, der auf vorstehende Weise an einer Seite an einer Oberfläche des plattenartigen Abschnitts in einer senkrechten Richtung zu dem plattenartigen Abschnitt vorgesehen ist, und einem säulenförmigen Beinabschnitt, der auf vorstehende Weise an einem Zentrum der Oberfläche des plattenartigen Abschnitts vorgesehen ist; eine Vielzahl an Spulen, die jeweils einen röhrenförmigen Abschnitt ausbilden, in den der säulenförmige Beinabschnitt des magnetischen Elements eingeführt wird und der einen Flansch an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts aufweist; und eine Vielzahl an Wicklungen, die um die entsprechenden röhrenförmigen Abschnitte der Vielzahl an Spulen gewickelt werden, wobei der röhrenförmige Abschnitt einer Spule als ein Teil der Vielzahl an Spulen eine Form aufweist, um in den röhrenförmigen Abschnitt einer weiteren Spule davon von der Seite des Flansches davon eingeführt zu werden, und wobei ein Ende der Wicklung an der Seite des röhrenförmigen Abschnitts, der zwischen der Spule, in die der röhrenförmige Abschnitt eingeführt wird, und der Spule, die dorthinein eingeführt wird, angeordnet wird, nach außen durch einen Spalt zwischen den röhrenförmigen Abschnitten der Spule, in die der röhrenförmige Abschnitt eingeführt wird, und der Spule, die dort hinein eingeführt wird, herausgezogen wird.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Transformatorblech zur Verfügung zu stellen, das die Isolierung zwischen der primären Wicklung, der sekundären Wicklung und dem Kern sicherstellt, da die Isolierung zwischen dem plattenartigen Abschnitt des magnetischen Elements und der Wicklung durch den Flansch der Spule zur Verfügung gestellt wird, die Isolierung zwischen den Wicklungen durch den Flansch einer weiteren Spule zur Verfügung gestellt wird, die Isolierung zwischen dem säulenförmigen Beinabschnitt des magnetischen Elements und der Wicklung durch den röhrenförmigen Abschnitt der Spule zur Verfügung gestellt wird, und weiterhin das Ende der Wicklung an der Seite des röhrenförmigen Abschnitts von einer weiteren Wicklung und dem magnetischen Element durch den Flansch und den röhrenförmigen Abschnitt der Spule isoliert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Transformators gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht des Transformators, der in 1 gezeigt ist, die entlang einer Linie A-A erstellt wurde.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 gezeigten Transformators.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Transformators gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht des in 4 gezeigten Transformators, die entlang einer Linie B-B erstellt wurde.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 4 gezeigten Transformators.
7 zeigt eine Modifikation eines ersten Kerns: 7(a) ist eine perspektivische Ansicht; und 7(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie D-D erstellt wurde.
8 zeigt eine Konfiguration eines elastischen Elements eines Transformators gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung: 8(a) ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Spule; und 8(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie E-E erstellt wurde.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine primäre Wicklung verwendend ein plattenartiges Kabel eines Transformators gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Flyback-Transformators gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel des Flyback-Transformators gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungssystems eines elektrischen Fahrzeugs zeigt, bei welchem ein Transformator gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung angewendet wird.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden, um die Erfindung detaillierter zu beschreiben, werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 zeigt ein Aussehen eines Transformators 1 gemäß Ausführungsform 1, 2 zeigt einen Querschnitt, der entlang einer Linie A-A erstellt wurde, und 3 zeigt eine Explosionsansicht von Bauteilen außer den Wicklungen. Der Transformator 1 weist auf: eine erste Spule 10; eine blattartige, primäre Wicklung (erste Wicklung) 30, die um die erste Spule 10 gewickelt ist; eine zweite Spule 20; eine blattartige, sekundäre Wicklung (zweite Wicklung) 40, die um die zweite Spule 20 gewickelt ist; einen ersten Kern (magnetisches Element) 50, der teleskopartig die erste Spule 10 und die zweite Spule 20 hält; einen zweiten Kern (magnetisches Element) 60, der in Kontakt mit dem ersten Kern 50 kommt; eine erste Isolierplatte 13, die die primäre Wicklung (erste Wicklung) 30 abstützt und die erste Wicklung 30 von den anderen Elementen isoliert; eine zweite Isolierplatte 23, die ein Ende 31 der primären Wicklung (erste Wicklung) 30 und ein Ende 41 der sekundären Wicklung (zweite Wicklung) 40 von den anderen Elementen isoliert; und ein elastisches Element 70.
Die erste Spule 10 und die zweite Spule 20 sind aus Harz oder dergleichen ausgebildet. Die erste Spule 10 weist einen röhrenförmigen Abschnitt 11 und einen Flansch 12 auf, der an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts 11 ausgebildet ist. Die blattartige, primäre Wicklung, um welche ein Kabel in einer Schicht gewickelt wird, ist um den röhrenförmigen Abschnitt 11 ausgebildet. Die zweite Spule 20 umfasst einen röhrenförmigen Abschnitt 21, der kleiner im Durchmesser und länger in einer Axialrichtung als der röhrenförmige Abschnitt 11 der ersten Spule ist, und einen Flansch 22, der an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts 21 ausgebildet ist. Die blattartige, sekundäre Wicklung 40, um welche das Kabel in einer Schicht gewickelt ist, ist um den röhrenförmigen Abschnitt 21 ausgebildet. Zusätzlich sind an der Innenrandseite der ersten Isolierplatte 13 ein Ziehabschnitt 14 zum Herausziehen des Führungsendes 31 als dem Wicklungsanfang der primären Wicklung 30 und ein Ziehabschnitt 15 zum Herausziehen des Führungsendes 41 des Wicklungsanfangs der sekundären Wicklung 40 ausgebildet.
Beispiele des in der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 verwendeten Kabels umfassen ein rundes Kabel mit einem kreisförmigen Querschnitt, ein quadratisches Kabel mit einem quadratischen Querschnitt und ein Flachkabel mit einem rechteckförmigen Querschnitt. Wenn das Flachkabel oder das quadratische Kabel wie in dem dargestellten Beispiel verwendet werden, kann das Verhältnis des Kabels, das den Wicklungsraum einnimmt, erhöht werden; folglich gibt es einen Vorteil, dass die primäre Wicklung 30 und die sekundäre Wicklung 40 in der Größe reduziert werden können. Zusätzlich sind in der primären und sekundären Wicklung 30 und 40 die Führungsenden 31 und 41 als den Wicklungsanfängen an der zentralen Seite angeordnet, während die Anschlussenden 32 und 42 als den Wicklungsenden an der anderen Randseite angeordnet sind, um von dem Zentrum getrennt zu sein, welches es ermöglicht, die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden von jeder Wicklung sicherzustellen.
Der erste Kern 50 und der zweite Kern 60 sind aus einem magnetischen Element ausgebildet. Die Kombination des ersten und zweiten Kerns 50 und 60 wird als ein EIR-Kern bezeichnet und weist auf: einen plattenartigen Abschnitt 51; ein Paar an einander gegenüberliegenden äußeren Beinabschnitten 52 und 53, die auf vorstehende Weise in einer senkrechten Richtung zu dem plattenartigen Abschnitt 51 vorgesehen sind; und einen säulenförmigen Beinabschnitt 54, der auf vorstehende Weise an dem Zentrum des plattenartigen Abschnitts 51 vorgesehen ist. Der zweite Kern 60 ist in einer flachen Form wie in dem dargestellten Beispiel ausgebildet und ist an der Spitze des säulenförmigen Beinabschnitts 54 des ersten Kerns 50 angeordnet. Alternativ kann ein Kern mit der gleichen Form wie der des ersten Kerns 50 anstatt des zweiten Kerns 60 verwendet werden und ein Satz an Kernen kann durch Kombinieren der beiden Kerne, die dem ersten Kern 50 entsprechen, auf eine solche Weise, dass die Spitzen der säulenförmigen Beinabschnitte 50 einander gegenüberliegen, erhalten werden.
Der säulenförmige Beinabschnitt 54 des ersten Kerns 50 wird in den röhrenförmigen Abschnitt 21 der zweiten Spule 20, um welche die sekundäre Wicklung 40 gewickelt ist, eingeführt, der röhrenförmige Abschnitt 21 wird weiter in den röhrenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10, um welchen die primäre Wicklung 30 gewickelt ist, eingeführt und die erste Spule 10 und die zweite Spule 20 werden teleskopartig angeordnet. Anschließend wird die erste Isolierplatte 13 an dem röhrenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10 befestigt, das Führungsende 31 als dem Wicklungsanfang der primären Wicklung 30 und das Führungsende 41 als dem Wicklungsanfang der sekundären Wicklung 40 werden nach außen gezogen und die zweite isolierende Platte 23 wird an dem röhrenförmigen Abschnitt 21 der zweiten Spule 20 befestigt. Ferner, um den ersten Kern 50 als einen geschlossenen Magnetschaltkreis zu konfigurieren, wird der zweite Kern 60 mit dem ersten Kern an den Spitzen der äußeren Beinabschnitte 52 und 53 und des säulenförmigen Beinabschnitts 54 kombiniert.
Auf diese Weise, da die primäre Wicklung 30 von der sekundären Wicklung 40 durch den Flansch 12 der ersten Spule 10 getrennt wird, können angrenzende Wicklungen voneinander isoliert werden und die Spannungsfestigkeit zwischen den Wicklungen kann sichergestellt werden. Zusätzlich, wenn die Dicken der ersten und zweiten Spulen 10 und 20 so dünn wie möglich sind, so dass die Spannungsfestigkeit sichergestellt werden kann, können die Wicklungen näher aneinander angeordnet werden und daher ist es möglich Magnetflussverluste davon zu reduzieren, welches die Leistung des Transformators 1 (das Koppeln der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 usw.) verbessert. Ferner werden die sekundäre Wicklung 40, der erste Kern 50 und der zweite Kern 60 voneinander durch die zweite Spule 20 und die zweite Isolierplatte 23 getrennt, welches es ermöglicht die Isolierung zwischen der Wicklung und den Kernen sicherzustellen.
Das Führungsende 31 der primären Wicklung 30 wird aus dem Herausziehabschnitt 14 der ersten Isolierplatte 13 herausgezogen und wird ferner in einer Radialrichtung zwischen der ersten Isolierplatte und der zweiten Isolierplatte 23 gezogen, um aus dem Transformator 1 herausgezogen zu werden. Ferner wird das Führungsende 41 der sekundären Wicklung 40, das zwischen den Flanschen 12 und 22 angeordnet ist, aus dem Herausziehabschnitt 15 der ersten Isolierplatte 13 durch den Spalt, der zwischen dem röhrenförmigen Abschnitt 11 und dem röhrenförmigen Abschnitt 21 vorgesehen ist, herausgezogen und wird ferner in der Radialrichtung zwischen der ersten Isolierplatte und der zweiten Isolierplatte 23 gezogen, um aus dem Transformator 1 herausgezogen zu werden. Das Anschlussende 32 der primären Wicklung 30 und das Anschlussende 42 der sekundären Wicklung 40 werden direkt aus dem Transformator 1 herausgezogen. Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist Anschlüsse zum Verbinden der Führungsenden 31 und 41 und der Führungsenden 32 und 42 an den Flanschen der ersten Spule 10 und der zweiten Spule 20 vorzusehen, obwohl die Darstellung davon weggelassen wurde.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Richtung, in der das Führungsende 31 und das Anschlussende 32 der primären Wicklung 30 herausgezogen werden und die Richtung, in der das Führungsende 41 und das Anschlussende 42 der sekundären Wicklung 40 herausgezogen werden, eingestellt, um in der Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts 54 symmetrisch zu sein, wodurch es möglich ist, die Abstände zwischen den Wicklungen zu erhöhen, welches es ermöglicht die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden sicherzustellen.
Ferner kann das elastische Element 70 auch zwischen der zweiten Isolierplatte 23 und dem zweiten Kern 60 angeordnet werden, so dass die primäre Wicklung 30 und die sekundäre Wicklung 40 in Richtung des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 gedrückt werden. Durch das Drücken kann der Raum zwischen dem plattenartigen Abschnitt 51, der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 reduziert werden, so dass bevorzugte Transformatoreigenschaften erhalten werden können. Es sei angemerkt, dass, wenn es konfiguriert wird, dass das elastische Element 70 mit der Funktion der zweiten isolierenden Platte 23 versehen wird, wodurch ein direktes Drücken darauf von dem elastischen Element 70 mit den isolierten Wicklungen ausgeführt wird, die Reduzierung der Anzahl an Bauteilen und die Verkleinerung davon verbessert wird.
Zusätzlich zum Zwecke der Sicherstellung der Feuchtigkeitsfestigkeit, der Spannungsfestigkeit usw. wird der Transformator 1 letztlich mit einem Harz (Lack usw.) imprägniert. Durch diesen Vorgang, da das Harz die erste Spule 10, die zweite Spule 20, die primäre Wicklung 30, die sekundäre Wicklung 40, den ersten Kern 50 und den zweiten Kern 60 fixiert, kann das elastische Element 70 einfach einen Effekt als ein temporäres Positionierelement ausüben. Daher ist eine elastische Kraft mit einem temporären Halteniveau für das elastische Element 70 ausreichend und eine kontinuierliche elastische Kraft wird dafür nicht benötigt. Im Übrigen kann das elastische Element 70 jede Form haben, beispielsweise kann ein doughnutförmiges, elastisches Element 70, wie in 3 gezeigt, vorgesehen werden oder drei oder mehr elastische Elemente 70 können auch in gleichmäßigen Abständen an der zweiten Isolierplatte 23 vorgesehen sein.
Ferner kann es so konfiguriert sein, dass die erste Spule 10, die zweite Spule 20, der erste Kern 50 oder der zweite Kern 60 mit einem Befestigungselement (nicht gezeigt) versehen ist und dass der Transformator 1 an einem Bauteil mit dem Befestigungselement befestigt wird.
Mit der vorgenannten Anordnung ist der Transformator 1 gemäß Ausführungsform 1 ausgebildet, um aufzuweisen: die erste Spule 10 mit dem röhrenförmigen Abschnitt 11 und dem Flansch 12, der an einem Öffnungsende des röhrenförmigen Abschnitts 11 ausgebildet ist; die erste Isolierplatte 13, die an der anderen Öffnung der ersten Spule 10 vorgesehen ist und dem Flansch 12 der ersten Spule 10 gegenüberliegt; die zweite Spule 20, die den röhrenförmigen Abschnitt 21 aufweist, der kleiner im Durchmesser und länger in der Axialrichtung als der röhrenförmige Abschnitt 11 der ersten Spule 10 ist, und der Flansch 22, der an einem Öffnungsende des röhrenförmigen Abschnitts 21 ausgebildet ist; den ersten Kern 50, der aufweist den plattenartigen Abschnitt 51, das Paar an gegenüberliegenden, äußeren Beinabschnitten 52 und 53, die auf vorstehende Weise in der senkrechten Richtung zu dem plattenartigen Abschnitt 51 vorgesehen sind, und den säulenförmigen Beinabschnitt 54, der auf vorstehende Weise an dem Zentrum des plattenartigen Abschnitts 51 vorgesehen ist, und der auf teleskopartige Weise den röhrenförmigen Abschnitt 21 der zweiten Spule 20, den röhrenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10 und die erste Isolierplatte 13 hält, in welche der säulenförmige Beinabschnitt 54 in dieser Reihenfolge eingeführt wird; den flachen zweiten Kern 60, der mit dem ersten Kern 50 an den Spitzen des säulenförmigen Beinabschnitts 54 und der äußeren Beinabschnitte 52 und 53 kombiniert wird; die primäre Wicklung 30, die die Form eines Blechs aufweist, das um den röhrenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10 gewickelt wird und von dem beide Seiten von dem Flansch 12 der ersten Spule 10 und der ersten Isolierplatte 13 abgestützt werden; und die sekundäre Wicklung 40, die die Form eines Blechs aufweist, das um den röhrenförmigen Abschnitt 21 der zweiten Spule gewickelt wird, die nicht in den röhrenförmigen Abschnitt der ersten Spule eingeführt wird, und von der beide Seiten von dem Flansch 22 der zweiten Spule 20 und dem Flansch 12 der ersten Spule 10 abgestützt werden. Daher wird es möglich den Wicklungsanfang und das Wicklungsende von jeder Wicklung an Positionen anzuordnen, die voneinander beabstandet sind (zentrale Seite und äußere Randseite), welches es ermöglicht die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden der Wicklungen sicherzustellen. Zusätzlich können der plattenartige Abschnitt des Kerns und die Wicklungen getrennt werden und voneinander durch die Flansche der Spulen und der Isolierplatten isoliert werden. Ferner können der säulenförmige Beinabschnitt des Kerns und die Wicklungen getrennt werden und voneinander durch die röhrenförmigen Abschnitte der Spulen isoliert werden.
Zusätzlich ist es so konfiguriert, dass das Führungsende 31 der primären Wicklung 30 aus dem Herausziehabschnitt 14, der auf eine offene Weise in der ersten Isolierplatte 13 vorgesehen ist, in den Spalt zwischen der erste Isolierplatte 13 und der zweiten Isolierplatte 23 herausgezogen wird und das Führungsende 41 der sekundären Wicklung 40 wird aus dem Herausziehabschnitt 15, der auf eine offene Weise in der ersten Isolierplatte 13 vorgesehen ist, in den Spalt zwischen der ersten Isolierplatte 13 und der zweiten Isolierplatte 23 herausgezogen, während es durch den Spalt zwischen den röhrenförmigen Abschnitten 11 und 21 der ersten und zweiten Spule 10 und 20 verläuft. Dadurch wird es möglich das Ende als den Wicklungsanfang durch den Raum zwischen den Spulen herauszuziehen; folglich kann das Ende als der Wicklungsbeginn getrennt werden und von der anderen Wicklung und den Kernen durch die Flansche und die röhrenförmigen Abschnitte der Spulen und der Isolierplatten isoliert werden.
Folglich ist es möglich einen blattartigen Typ von Transformator zur Verfügung zu stellen, in dem die Isolation zwischen der primären Wicklung, der sekundären Wicklung und den Kernen sichergestellt ist. Auch, da die Wicklungen nah zueinander durch Reduzieren der Dicken der Flansche der Spulen, die zum Isolieren der Wicklungen voneinander dienen, angeordnet werden können, ist es möglich den Verlust von magnetischem Fluss davon zu reduzieren, welches es ermöglicht die Leistungsfähigkeit des Transformators zu verbessern.
Ferner, gemäß Ausführungsform 1, da die Richtung, in der das Führungsende 31 und das Anschlussende 32 der Primärwicklung 30 herausgezogen werden und die Richtung, in der das Anschlussende 41 und das Anschlussende 42 der Sekundärwicklung 40 herausgezogen werden, eingestellt sind, um symmetrisch zu der Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts 54 des ersten Kerns 50 zu sein, ist es möglich den Abstand zwischen den Enden von beiden Wicklungen zu erhöhen, welches ermöglicht die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden sicherzustellen.
Ferner, gemäß Ausführungsform 1, da der Transformator 1 ausgebildet ist, um das elastische Element 70, das zum Drücken der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 in Richtung des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 dient, aufzuweisen, ist es möglich, den Raum zwischen den Kernen und den Wicklungen zu reduzieren, welches es ermöglicht bevorzugte Eigenschaften des Transformators zu erhalten.
Ferner, gemäß Ausführungsform 1, da das Flachkabel in der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 verwendet wird, wird der Raumfaktor der Wicklung erhöht, um unnütze Räume zu reduzieren, wodurch der Transformator in seiner Größe verkleinert wird.
Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist eine Drosselspule durch Verwenden des Kerns und der Spule des Transformators 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 zu konfigurieren.
Ausführungsform 2
4 zeigt ein Aussehen eines Transformators 1 gemäß Ausführungsform 2, 5 zeigt einen Querschnitt, der entlang einer Linie B-B erstellt wurde und 6 zeigt eine Explosionsansicht von Komponenten außer den Wicklungen. In 4 bis 6 werden Teile, die die gleichen oder äquivalent zu denen in 1 bis 3 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Transformator 1 gemäß Ausführungsform 2 weist auf Transformatoren 1a und 1b, die jeweils einen ersten Kern (magnetisches Element) 50 aufweisen, das teleskopartig eine erste Spule 10, um welche eine sekundäre Wicklung (erste Wicklung) 40 gewickelt ist, und eine zweite Spule 20, um welche eine primäre Wicklung (zweite Wicklung) 30 gewickelt ist, hält und der Transformator wird durch Verbinden der Transformatoren 1a und 1b konfiguriert, so dass die ersten Kerne 50 aufeinander zeigen. Es sei angemerkt, dass zwei Paare der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 angeordnet sind, um symmetrisch in Bezug auf eine gegenüberliegende Ebene C zu sein.
Der erste Kern 50 wird als PQ-Kern bezeichnet, Kerben 55 und 56 werden durch Einkerben eines Paars an gegenüberliegenden Seiten des plattenartigen Abschnitts 51 ausgebildet und die Umfangsoberfläche eines säulenförmigen Beinabschnitts 54 erstreckt sich zu dem plattenartigen Abschnitt. Solche verlängerten Oberflächen 57 und 58 sind angeordnet, um symmetrisch in Bezug auf die Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts 54 zu sein.
Die zweite Spule 20 umfasst einen röhrenförmigen Abschnitt 21 und einen Flansch 22, der an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts 21 ausgebildet ist. Zusätzlich sind die verlängerten Abschnitte 24 und 25 in der zweiten Spule ausgebildet, so dass ein Teil des Endes an der flanschlosen Seite des röhrenförmigen Abschnitts 21 verlängert ist. Die verlängerten Abschnitte 24 und 25 decken die verlängerten Oberflächen 57 und 58 ab, in dem sie die Umfangsoberfläche des säulenförmigen Beinabschnitts 54 zu dem plattenartigen Abschnitt verlängern und dienen als Unterteilungen zum Isolieren der Führungsenden 31 und 41 von dem ersten Kern 50.
Das Führungsende 41 der sekundären Wicklung 40 wird aus dem Herausziehabschnitt 14, der auf eine offene Weise in dem Isolierplattenabschnitt 13 vorgesehen ist, zu dem verlängerten Abschnitt 24 herausgezogen. Das Führungsende 31 der primären Wicklung 30 verläuft durch den Spalt, der zwischen den röhrenförmigen Abschnitten 11 und 21 vorgesehen ist, in der Axialrichtung und wird aus dem Herausziehabschnitt 15, der auf eine offene Weise in dem Isolierplattenabschnitt 13 vorgesehen ist, zu dem verlängerten Abschnitt 25 herausgezogen. Das Anschlussende 32 der primären Wicklung 30 und das Anschlussende 42 der sekundären Wicklung 40 werden direkt aus dem Transformator 1 herausgezogen.
An diesem Punkt werden die Richtung, in der das Führungsende 31 und das Anschlussende 32 der primären Wicklung 30 gemeinsam herausgezogen werden, und die Richtung, in der das Führungsende 41 und das Anschlussende 42 der sekundären Wicklung 40 herausgezogen werden, eingestellt, um in Bezug auf die Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts 54 symmetrisch zu sein und es ist dadurch möglich den Abstand zwischen den Enden von jeder Wicklung zu vergrößern, welches es ermöglicht die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden sicherzustellen. Zusätzlich, da die Führungsenden 31 und 41 und die verlängerten Oberflächen 57 und 58, die die Umfangsoberfläche des säulenförmigen Beinabschnitts 54 des ersten Kerns 50 hin zu dem plattenartigen Abschnitt erstrecken, durch die verlängerten Abschnitte 24 und 25 der zweiten Spule 20 unterteilt werden, kann die Isolierung zwischen den Wicklungen und dem Kern sichergestellt werden.
Ein elastisches Element 70 ist zwischen den beiden Paaren an teleskopartigen Strukturen, das heißt, zwischen den Flanschen an den Seiten des Transformators 1a, 1b angeordnet. Auf diese Weise können die beiden Paare an Wicklungen jeweils in Richtung des plattenartigen Abschnitts 51 des entsprechenden ersten Kerns 50 gedrückt werden und daher wird die Positionsbeziehung zwischen den plattenartigen Abschnitten 51, der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 gleich in jedem der Transformatoren 1a, 1b und auch die Eigenschaften davon werden gleich. Auf solch eine Weise können die Lasten der Transformatoren 1a, 1b ausgeglichen werden; ohne Konzentration der Last auf einen der Transformatoren kann vermieden werden, dass nur ein Teil von ihnen mit einer hohen Temperatur beaufschlagt wird. Aus diesem Grund ist es möglich, dass die Transformatoren 1 wirken ohne einem Transformator 1 eine lokale Belastung zu vermitteln, welches es ermöglicht die Zuverlässigkeit des Transformators zu verbessern.
7 zeigt eine Modifikation des ersten Kerns 50: 7(a) ist eine perspektivische Ansicht davon; und 7(b) ist eine Querschnittsansicht davon, die entlang der Linie DD erstellt wurde. In dem plattenartigen Abschnitt 51 des ersten Kerns 50 ist der zentrale Abschnitt, der mit dem säulenartigen Beinabschnitt 54 versehen ist, dicker, während beide Endabschnitte, die mit den äußeren Beinabschnitten 52 und 53 versehen sind, dünner sind. Ein magnetischer Fluss B, der von der primären Wicklung 30 ausgeht, verläuft durch den säulenartigen Beinabschnitt 54 in der Axialrichtung und der magnetische Fluss B/2 erreicht jeden Endabschnitt des plattenartigen Abschnitts 51 über den zentralen Abschnitt davon. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Querschnittsbereich an jeder Position des plattenartigen Abschnitts 51 nicht geringer ist als 1/2 des Querschnittsbereichs des säulenartigen Beinabschnitts, wird der magnetische Fluss nicht gehindert und wenn das Produkt einer Breite 1 und einer Dicke t von jeder Position des plattenartigen Abschnitts 51 die gleiche Größe wie 1/2 des Querschnittsbereichs des säulenartigen Beinabschnitts einnimmt, gibt es kein Problem im Hinblick auf die Eigenschaften des Transformators. Demgemäß, in dem Fall des ersten Kerns 50, da die Breite 1 des plattenartigen Abschnitts 51 allmählich sich von der Seite des säulenförmigen Beinabschnitts 54 in Richtung der äußeren Beinabschnitte 52 und 53 vergrößert, werden die Eigenschaften des Transformators nicht beeinflusst, sogar wenn die Dicke t reduziert wird so wie sich die Breite vergrößert. Folglich, da der plattenartige Abschnitt 51, der der Wicklung gegenüber liegt, mit einem geeigneten, richtigen Betrag des magnetischen Materials an jeder Position des ersten Kerns 50 ausgebildet werden kann, kann das Gewicht des Kerns ohne die Leistungsfähigkeit des Transformators zu verschlechtern, reduziert werden.
Mit der vorgenannten Anordnung ist der Transformator 1 gemäß Ausführungsform 2 ausgebildet, um aufzuweisen: die erste Spule 10 mit dem röhrenförmigen Abschnitt 11 und dem Flansch 12, der an einem Öffnungsende des röhrenförmigen Abschnitts 11 ausgebildet ist; die erste Isolierplatte 13, die an der anderen Öffnung der ersten Spule 10 vorgesehen ist und dem Flansch 12 der ersten Spule 10 gegenüber liegt; die zweite Spule 20, die den röhrenförmigen Abschnitt 21 aufweist, der kleiner im Durchmesser und länger in der Axialrichtung als der röhrenförmige Abschnitt 11 der ersten Spule 10 ist, der Flansch 22, der an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts 21 ausgebildet ist, und die verlängerten Abschnitte 24 und 25, die einen Abschnitt des anderen Endes des röhrenförmigen Abschnitts 21 verlängern; den ersten Kern 50, der aus dem magnetischen Element ausgebildet ist, das mit dem plattenartigen Abschnitt 51 versehen ist, das Paar an gegenüberliegenden äußeren Beinabschnitten 52 und 53, das auf vorstehende Weise in der Richtung vorgesehen ist, die senkrecht zu dem plattenartigen Abschnitt 51 ist, der säulenförmige Beinabschnitt 54, der auf vorstehende Weise an dem Zentrum des plattenartigen Abschnitts 51 vorgesehen ist, und die Oberflächen 57 und 58 durch Einkerben der Seiten des plattenartigen Abschnitts 51 und durch Verlängern eines Teils der Umfangsoberfläche des säulenförmigen Beinabschnitts 54 und der teleskopartig den röhrenförmigen Abschnitt 21 der zweiten Spule 20 und den röhrenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10, in den der säulenförmige Beinabschnitt 54 eingeführt wird, hält und die Oberflächen 57 und 58 aufweist, die einen Abschnitt der Umfangsoberfläche des säulenförmigen Beinabschnitts 54 verlängern, der mit den verlängerten Abschnitten 24 und 25 der zweiten Spule 20 bedeckt ist; die sekundäre Wicklung 40, die die Form eines Blechs aufweist, das um den röhrenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10 gewickelt ist und von der beide Seiten von dem Flansch 12 der ersten Spule 10 und der ersten Isolierplatte 13 abgestützt werden; und die primäre Wicklung 30, die die Form eines Blechs aufweist, das um den röhrenförmigen Abschnitt 21 der zweiten Spule 20 gewickelt ist, welche nicht in den säulenförmigen Abschnitt 11 der ersten Spule 10 eingeführt wird und von der beide Seiten von dem Flansch 22 der zweiten Spule 20 und dem Flansch 12 der ersten Spule 10 abgestützt werden, wobei das Ende 41 an der Seite des röhrenförmigen Abschnitts der sekundären Wicklung 40 aus dem einen Herausziehabschnitt 14 herausgezogen wird, der auf eine geöffnete Weise in der ersten Isolierplatte 13 in Richtung der einen Kerbe 57 des ersten Kerns 50 vorgesehen ist und das Ende 31 an der Seite des röhrenförmigen Abschnitts der primären Wicklung 30 verläuft durch den Spalt zwischen den röhrenförmigen Abschnitten 11 und 21 der ersten und zweiten Spulen 10 und 20, die aneinander befestigt werden, und wird aus dem anderen Herausziehabschnitt 15, der auf eine geöffnete Weise in der ersten Isolierplatte 13 vorgesehen ist, in Richtung der anderen Kerbe 58 des ersten Kerns 50 herausgezogen. Daher können ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform 1 der plattenartige Abschnitt des Kerns und die Wicklungen getrennt werden und zueinander durch die Flansche der Spulen und die Isolierplatten isoliert werden und der säulenförmige Beinabschnitt des Kerns und die Wicklungen können isoliert werden und voneinander durch die röhrenförmigen Abschnitte der Spulen isoliert werden. Folglich wird es möglich den Wicklungsanfang und das Wicklungsende von jeder Wicklung an Positionen anzuordnen, die voneinander beabstandet sind (zentrale Seite und äußere Randseite), welches es ermöglicht die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden der Wicklungen sicherzustellen.
Zusätzlich ist es so konfiguriert, dass das Führungsende 41 der sekundären Wicklung 40 aus dem Herausziehabschnitt 14, der auf eine geöffnete Weise in der ersten Isolierplatte 13 vorgesehen ist, in Richtung der Kerbe 57 des ersten Kerns herausgezogen wird (die Oberfläche, die einen Teil der Umfangsoberfläche des säulenförmigen Beinabschnitts verlängert), und dass das Führungsende 31 der primären Wicklung 30 durch den Spalt zwischen den röhrenförmigen Abschnitten 11 und 21 der ersten und zweiten Spule 10 und 20 verläuft und aus dem Herausziehabschnitt 15, der auf eine geöffnete Weise in der ersten Isolierplatte 13 vorgesehen ist, in Richtung der Kerbe 58 des ersten Kerns 50 herausgezogen wird (die Oberfläche, die einen Teil der Umfangsoberfläche des säulenförmigen Beinabschnitts verlängert). Aus diesem Grund wird es möglich das Führungsende von jeder Wicklung aus dem Transformator herauszuziehen ohne das Führungsende dazu zu bringen durch den Raum zwischen den Flanschen der Spulen zu verlaufen; folglich kann der Raum zwischen dem Kern und der Wicklung reduziert werden und der Kern und die Wicklung können näher zueinander gebracht werden und daher ist es möglich die Leckage des magnetischen Flusses davon zu reduzieren, welches es ermöglicht die Leistungsfähigkeit des Transformators zu verbessern. Zusätzlich kann das Ende als der Wicklungsbeginn der Wicklung getrennt werden und von der anderen Wicklung und den Kernen durch die Isolierplatten und die verlängerten Abschnitte, die Flansche und die röhrenförmigen Abschnitte der Spulen isoliert werden.
Folglich, ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform 1, ist es möglich den Transformator vom Blatttyp zur Verfügung zu stellen, in dem die Isolierung zwischen der primären Wicklung, der sekundären Wicklung und den Kernen sichergestellt ist. Zusätzlich, da es möglich ist die Dicke des Flansches der Spule zum Isolieren der Wicklungen zueinander zu reduzieren, um die Wicklungen nahe zueinander anzuordnen, kann die Leckage des magnetischen Flusses reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des Transformators verbessert wird.
Zusätzlich, gemäß Ausführungsform 2, da die Richtung, in der das Führungsende 31 und das Anschlussende 32 der primären Wicklung 30 herausgezogen werden, und die Richtung, in der das Führungsende 41 und das Anschlussende 42 der sekundären Wicklung 40 herausgezogen werden, eingestellt werden, um symmetrisch zu der Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts 54 des ersten Kerns 50 zu sein, ist es möglich den Abstand zwischen den Enden von beiden Wicklungen zu vergrößern, welches es ermöglicht die Spannungsfestigkeit zwischen den Enden sicherzustellen.
Ferner, gemäß Ausführungsform 2, ist es so konfiguriert, dass der Transformator 1 aufweist die zwei Paare an Transformatoren 1a und 1b, die jeweils den ersten Kern 50 aufweisen, der teleskopartig die erste und zweite Spule 10 und 20 als einen Satz an Transformatoren hält, und dass die Spitzenoberflächen der säulenförmigen Beinabschnitte 54 der beiden Paare der ersten Kerne 50 einander gegenüberliegen und die primären Wicklungen 30 und die sekundären Wicklungen 40 angeordnet sind, um symmetrisch in Bezug auf die gegenüberliegende Ebene C zu sein. Aus diesem Grund werden die Eigenschaften des Transformators 1a und des Transformators 1b zueinander gleich, wodurch eine parallele Verbindung der Wicklungen vereinfacht wird. Demgemäß, wenn die zwei primären Wicklungen 30 parallel verbunden werden und auch die zwei sekundären Wicklungen 30 parallel verbunden werden, wodurch die Querschnittsfläche von jedem Kabel verdoppelt wird, kann ein dort hindurchfließender Strom verdoppelt werden.
Ferner, wenn die beiden primären Wicklungen 30 in Reihe verbunden werden, und auch die zwei sekundären Wicklungen 40 in Reihe verbunden werden, wodurch die Anzahl an Windungen von jedem Kabel verdoppelt wird, kann der Freiheitsgrad der Anzahl an Windungen und das Windungsverhältnis erhöht werden, um so die Eigenschaften (das Koppeln und dergleichen) des Transformators zu verbessern.
Ferner, gemäß Ausführungsform 2, da sie konfiguriert ist, so dass der Transformator 1 das elastische Element 70 aufweist, das die beiden Paare der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 in Richtung der plattenartigen Abschnitte 51 der ersten Kerne 50 drückt, ist es möglich den Abstand zwischen den Kernen und den Wicklungen zu reduzieren, welches es ermöglicht vorteilhafte Eigenschaften (das Koppeln und dergleichen) des Transformators zu erhalten.
Es sei angemerkt, dass der Transformator auch durch Kombinieren der zwei Transformatoren 1, die in Ausführungsform 1, die oben beschrieben wurde, dargestellt sind, konfiguriert werden kann. In diesem Fall wird der zweite Kern 60 nicht mit dem ersten Kern 50 kombiniert, sondern die ersten beiden Kerne 50 werden miteinander kombiniert. Im Speziellen liegen die beiden ersten Kerne 50, die teleskopartig die erste und zweite Spule 10 und 20 halten, einander gegenüber und werden in Kontakt miteinander gebracht und das elastische Element 70 ist zwischen den einander gegenüberliegenden zweiten Isolierplatten 23 angeordnet. Sogar in dem Fall solch einer Konfiguration, wenn die beiden primären Wicklungen 30 parallel verbunden werden und auch die zwei sekundären Wicklungen 40 parallel verbunden werden, wodurch die Querschnittsfläche von jedem Kabel verdoppelt wird, kann ein dort hindurchfließender Strom verdoppelt werden. Alternativ, wenn die beiden primären Wicklungen 30 in Reihe verbunden werden und auch die sekundären Wicklungen 40 in Reihe verbunden werden, wodurch die Anzahl an Windungen von jedem Kabel verdoppelt wird, kann der Freiheitsgrad bei der Anzahl an Windungen und das Windungsverhältnis erhöht werden, um so die Eigenschaften (das Koppeln und dergleichen) des Transformators zu verbessern.
Es sei angemerkt, dass in Ausführungsform 2, die oben beschrieben wurde, obwohl der eine Transformator 1 durch Kombinieren der Transformatoren 1a und 1b, die jeweils den eingekerbten Kern verwenden, konfiguriert wird, es auch möglich ist den Transformator 1 nur durch die Transformatoren 1a und 1b mit einem Paar an Wicklungen zu konfigurieren. In diesem Fall, um den Kern als einen geschlossenen Magnetschaltkreis auszubilden, kann beispielsweise der erste Kern 50 des Transformators 1a in Kontakt mit einem PQ-Kern gebracht werden, der die gleiche Form aufweist, oder kann in Kontakt mit einem flachen zweiten Kern 60, wie in 1 bis 3 gezeigt gebracht werden.
Ausführungsform 3
Obwohl die obigen Ausführungsformen 1 und 2 die Konfiguration aufweisen, bei der das separate elastische Element 70 verwendet wird, kann das elastische Element auch einstückig mit der Spule, wie in der vorliegenden Ausführungsform 3 dargestellt, ausgebildet werden.
8 zeigt eine Konfiguration der elastischen Elemente 71 und 72 eines Transformators gemäß Ausführungsform 3: 8(a) ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Spule 20 und Figur 8(b) ist eine Querschnittsansicht davon, die entlang der Linie EE erstellt wurde. Es sei angemerkt, dass, da der Transformator der vorliegenden Ausführungsform 3 dieselbe Konfiguration wie die des Transformators 1, der in 4 bis 6 gezeigt ist, außer der Konfiguration des elastischen Elements aufweist, eine Beschreibung im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 bis 6 erfolgt.
Die elastischen Elemente 71 und 72 sind flache federartige Vorsprünge und werden durch Einstechen des Flansches 22 der zweiten Spule 20 ausgebildet. Durch die flachen federartigen elastischen Elemente 71 und 72 werden die zweite Spule 20 selbst und die andere zweite Spule 20, die aufeinander zeigen und in Kontakt miteinander kommen, in Richtung des ersten Kerns 50 gedrückt. Wenn ein Abschnitts des Flansches 22 der zweiten Spule 20 aufgeschnitten wird, wird eine Öffnung, an der die primäre Wicklung 30 exponiert ist, an dem eingeschnittenen Abschnitt ausgebildet; jedoch, da dieselbe primäre Wicklung 30 um die andere zweite Spule 20, die aufeinander zeigt und in Kontakt miteinander kommt, gewickelt wird, werden die beiden primären Wicklungen an demselben Potenzial angeordnet, so dass kein elektrisches Problem auftritt. Zusätzlich, wie oben erwähnt, da der Transformator 1 zuletzt mit dem Harz imprägniert wird, ist eine elastische Kraft mit einem temporären Halteniveau ausreichend für die elastischen Elemente 71 und 72 und eine kontinuierliche elastische Kraft wird nicht dafür benötigt.
Im Übrigen, auch in dem Transformator 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 können die elastischen Elemente 71 und 72 auch in der zweiten isolierenden Platte 23 anstatt des elastischen Elements 70 ausgebildet werden.
Wie oben erwähnt, gemäß Ausführungsform 3, da die elastischen Elemente 71 und 72 durch die Vorsprünge vorgesehen werden, die in dem Flansch 22 der zweiten Spule 20 ausgebildet sind, ist es möglich das Element wegzulassen, das nur zum Pressen jeder Wicklung in Richtung des plattenartigen Abschnitts des Kerns verwendet wird, was zu einer vereinfachten Arbeitsweise davon führt und dadurch die Kosten senkt.
Ausführungsform 4
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 die Konfiguration aufweisen, so dass das Flachkabel als Kabel der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 verwendet wird, wie in der vorliegenden Ausführungsform 4 beschrieben, kann ein Kabel, das eine andere Form aufweist, auch verwendet werden.
Beispielsweise kann ein Walzdraht, in dem eine Vielzahl an Kabeln gebündelt ist (Litzenkabel) oder ein Walzdraht, in dem eine Vielzahl an Kabeln parallel angeordnet ist, auch in der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich einen Verlust aufgrund von Hauteffekten zu vermeiden und dadurch ist es möglich einen Verlust während der Beaufschlagung mit Energie mit einer hohen Frequenz zu vermeiden, welches es ermöglicht die Betriebsfrequenz des Transformators zu erhöhen.
Auf diese Weise wird es möglich die Anzahl an Windungen der Wicklung zu reduzieren, welches es ermöglicht den Transformator in seiner Größe zu verringern.
Alternativ kann eine leitende flache Platte, beispielsweise ein plattenartiges Kabel, das in einer spiralförmigen Form ausgebildet ist, auch in der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 verwendet werden. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine primäre Wicklung 30 verwendend ein plattenartiges Kabel zeigt. Das spiralförmige Plattenmaterial kann einfach ausgebildet werden, beispielsweise durch ein Stanzverfahren. Auf der anderen Seite werden die Enden in einer vorgegebenen Ziehrichtung gebogen, um ein Führungssende 31 und ein Anschlussende 32 auszubilden. Die sekundäre Wicklung 40 kann auch auf die gleiche Weise ausgebildet werden, obwohl die Darstellung davon weg gelassen ist.
Wenn solch ein Plattenmaterial, das in der spiralförmigen Form herausgeschnitten wurde, verwendet wird, wird es möglich die Anzahl an Kabeln zu reduzieren, die parallel gewickelt werden, um den Querschnittsbereich der Wicklung zu erhöhen, so dass der Transformator in seiner Größe verringert werden kann. Es sei angemerkt, dass, wenn ein dickes Plattenmaterial verwendet wird, es möglich ist den Querschnittsbereich der Wicklung zu erhöhen, um das Hindurchfließen eines großen Stroms zu gestatten, so dass ein Transformator für hohe Leistung konstruiert werden kann.
Ausführungsform 5
Wie in 1 bis 7 gezeigt, wird die sekundäre Wicklung 40 an der Seite des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 angeordnet und der Transformator 1 wird als ein Vorwärtstransformator verwendet.
Die folgenden (1) bis (4) beschreiben eine Übersicht eines Stroms, der durch die primäre Wicklung verläuft, einen magnetischen Fluss, der erzeugt wird, und einen Strom, der durch die sekundäre Wicklung des Vorwärtstransformators verläuft:

(1) Ein Strom verläuft durch die primäre Wicklung 30;
(2) ein magnetisches Feld wird in der Umgebung der primären Wicklung 30 als Antwort auf das Hindurchfließen des Stroms durch die primäre Wicklung 30 erzeugt;
(3) ein Strom in einer Richtung, die einen magnetischen Fluss aussendet, der einen magnetischen Fluss aufhebt, der von der primären Wicklung 30 ausgesendet wird, verläuft durch die sekundäre Wicklung 40; und
(4) der magnetische Fluss, der von der primären Wicklung 30 ausgesendet wurde, wird mit dem magnetischen Fluss ausgeglichen, der von der sekundären Wicklung 40 ausgesendet wurde.

Folglich wird die Größe des Stroms, der durch die primäre Wicklung 30 verläuft, durch die Größe des Stroms, der durch die sekundäre Wicklung 40 verläuft, ermittelt.
Gemäß dem obigen (3), da die magnetischen Flüsse, die von der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 ausgesendet werden, einander in dem Vorwärtstransformator aufheben, leckt der große magnetische Fluss, der von der primären Wicklung 30 ausgesendet wurde, nicht nach außen. Daher erreicht der große magnetische Fluss nicht einmal den ersten Kern 50, so dass der erste Kern 50 weniger wahrscheinlich magnetisch gesättigt ist. Daher ist es möglich den ersten Kern 50 und den zweiten Kern 60 mit einer kleinen Querschnittsfläche zu verwenden.
Wie oben beschrieben wurde, wenn der Transformator 1 als der Vorwärtstransformator verwendet wird, wird elektrische Energie von der primären Wicklung 30 an die sekundäre Wicklung 40 über die magnetischen Felder, die von der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 ausgesendet werden, übertragen; folglich, wie in 5 gezeigt, um die magnetischen Flüsse der beiden Wicklungen nicht zu hemmen, wird die folgende Anordnung bevorzugt: die primären Wicklungen 30 werden in dem Zentrum angeordnet, die sekundären Wicklungen 40 werden an beiden Seiten der primären Wicklungen 30 angeordnet, und die ersten Kerne 50 werden weiter außerhalb der sekundären Wicklungen 40 angeordnet.
Im Gegensatz dazu, wenn die primäre Wicklung 30 an der Seite des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 angeordnet wird, so dass die Positionsbeziehung zwischen der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40, die in 5 gezeigt ist, umgekehrt wird (siehe die Konfiguration eines Flyback-Transformators von 11), ist es weniger wahrscheinlich, dass sich der magnetische Fluss, der von der primären Wicklung 30 in Richtung des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 ausgesendet wird, von dem magnetischen Fluss, der von der sekundären Wicklung 40 ausgesendet wird, aufhebt. Daher verläuft der magnetische Fluss, der von der primären Wicklung 30 in Richtung des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 ausgesendet wurde, durch den ersten Kern 50, so dass eine magnetische Sättigung in dem ersten Kern 50 mit einer kleinen Querschnittsfläche auftritt; folglich können bevorzugte Eigenschaften davon nicht erwartet werden.
Mit der vorgenannten Anordnung, gemäß Ausführungsform 5, da der Transformator 1 als der Vorwärtstransformator verwendet wird, so dass die sekundäre Wicklung 40 an der Seite des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 angeordnet wird, wird der magnetische Fluss, der in den Kern fließt, durch eine Anordnung der sekundären Wicklung zwischen der primären Wicklung und dem Kern reduziert und dadurch kann die Querschnittsfläche des Kerns reduziert werden. Folglich ist es möglich einen kompakten Transformator zu konstruieren.
Ausführungsform 6
Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform 5 ist die primäre Wicklung 30 an der Seite des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 angeordnet und der Transformator 1 wird als ein Flyback-Transformator verwendet. 10 und 11 sind Querschnittsansichten des Flyback-Transformators, der so konfiguriert ist, dass die Positionsbeziehung zwischen der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40 des Transformators 1, der in 2 und 5 gezeigt ist, invertiert ist.
Das folgende (1) bis (5) beschreibt einen Überblick über einen Strom, der durch die primäre Wicklung verläuft, einen zu erzeugenden magnetischen Fluss und einen Strom, der durch die sekundäre Wicklung des Flyback-Transformators verläuft:

(1) Ein Strom verläuft durch die primäre Wicklung 30;
(2) ein magnetisches Feld wird in der Umgebung der primären Wicklung 30 als Antwort auf das Hindurchfließen des Stroms durch die primäre Wicklung 30 erzeugt;
(3) der magnetische Fluss, der von der primären Wicklung 30 ausgesendet wurde, wird als eine magnetische Energie in dem ersten Kern 50 gespeichert;
(4) das Hindurchfließen des Stroms durch die primäre Wicklung 30 wird angehalten; und
(5) die in dem ersten Kern 50 gespeicherte magnetische Energie entwickelt sich zur elektrischen Energie in der primären Wicklung 30 und der sekundären Wicklung 40.

In dem Flyback-Transformator wird die Übertragung von Energie (elektrische Leistung) durchgeführt, wenn die in (5) sich entwickelnde elektrische Energie, die oben erwähnt wurde, extrahiert wird.
Gemäß der obigen (3) wird die elektrische Energie, die in die primäre Wicklung 30 geflossen ist, temporär als die magnetische Energie in dem ersten Kern 50 gespeichert und daher muss der erste Kern 50 eine Querschnittsfläche aufweisen, die ausreichend ist, um die magnetische Energie zu halten.
Zusätzlich, wenn die primäre Wicklung 30 in der Umgebung des ersten Kerns 50 angeordnet ist, um den Spalt zu schmälern, ist es weniger wahrscheinlich, dass der an die primäre Wicklung 30 ausgesendete magnetische Fluss ausleckt und ein großer Betrag des magnetischen Flusses kann durch den ersten Kern 50 strömen; folglich ist es möglich effizient den magnetischen Fluss, der von der primären Wicklung 30 ausgesendet wurde, in dem ersten Kern 50 als der magnetischen Energie zu speichern, welches die Eigenschaften des Transformators 1 verbessert.
Im Gegensatz dazu, wie in 5 (die Konfiguration des Vorwärtstransformators) gezeigt, in der Konfiguration, in der die sekundäre Wicklung 30 zwischen der primären Wicklung 30 und dem ersten Kern 50 angeordnet ist, hebt sich ein Teil des magnetischen Flusses, der von der primären Wicklung 30 ausgesendet wurde, durch einen Vorwärtsstrom der sekundären Wicklung 40, der über eine Streukapazität fließt, auf und ein Teil des magnetischen Flusses erreicht den ersten Kern 50 nicht und kann nicht als die magnetische Energie gespeichert werden; folglich können bevorzugte Eigenschaften davon nicht erwartet werden.
Mit der vorgenannten Anordnung, gemäß Ausführungsform 6, da der Transformator 1 als der Flyback-Transformator verwendet wird, so dass die primäre Wicklung 30 an der Seite des plattenartigen Abschnitts 51 des ersten Kerns 50 angeordnet ist, kann der Kern effizient die der primären Wicklung als der magnetischen Energie bereitgestellte Leistung speichern, welches es ermöglicht die Eigenschaften des Transformators zu verbessern.
Ausführungsform 7
12 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Leistungssystems eines elektrischen Fahrzeugs 100 zeigt. Das elektrische Fahrzeug 100, das mit einer Hauptbatterie 102 und einem Motor 104 versehen ist, weist auf: eine Ladeeinrichtung 101, die elektrische Leistung an die Hauptbatterie 102 von einer Wechselstromleistungsversorgungseinheit bereitstellt; einen Umrichter 103, der die elektrische Leistung dem Motor 104 der Hauptbatterie 102 bereitstellt; und einen Herabsetztransformator 105, der eine Nebenbatterie 106 mit der Hauptbatterie 102 auflädt und die elektrische Leistung den an dem Fahrzeug angeordneten elektrischen Bauteilen 107 bereitstellt.
In dem Transformator 1, der in Ausführungsform 1 bis 6 gezeigt wurde, die oben beschrieben wurden, da die Isolierung zwischen der primären Wicklung, der sekundären Wicklung und dem Kern sichergestellt ist und auch eine Größenreduzierung und ein Anstieg der Effizienz geplant sind, ist der Transformator 1 geeignet zur Verwendung in einem AC/DC-Umwandler (Ladeeinheit 101), der zwischen der AC-Leistungsversorgung und der Hauptbatterie 102 vorgesehen ist und die AC-Leistungsversorgung zu dem Fahrzeug isoliert und einem DC/DC-Umwandler (Herabsetzumwandler) der zwischen der Hauptbatterie 102 und der Nebenbatterie vorgesehen ist und die Batterien voneinander isoliert.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben wurde, da in dem Transformator gemäß der vorliegenden Erfindung die plattenartige primäre Wicklung und die sekundäre Wicklung verwendet werden und die Isolierung zwischen den Wicklungen und dem Kern sichergestellt wird, ist der Transformator geeignet zur Verwendung in einem Ladegerät für eine Batterie eines elektrischen Fahrzeugs, die eine Reduzierung in der Größe und einen Anstieg der Effizienz benötigt, einem Herabsetztransformator, der eine Spannung erzeugt, die einem an einem Fahrzeug angeordneten elektrischen Bauteil bereitgestellt wird usw.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 7-7120 [0006]
WO 2008/53613 [0006]

Claims

Transformator, aufweisend: ein magnetisches Element aufweisend einen plattenartigen Abschnitt, einen äußeren Beinabschnitt, der auf vorstehende Weise an einer Seite an einer Oberfläche des plattenartigen Abschnitts in einer senkrechten Richtung zu dem plattenartigen Abschnitt vorgesehen ist, und einen säulenförmigen Beinabschnitt, der auf vorstehende Weise an einem Zentrum der Oberfläche des plattenartigen Abschnitts vorgesehen ist; eine Vielzahl an Spulen, die jeweils einen röhrenförmigen Abschnitt ausbilden, in welchen der säulenförmige Beinabschnitt des magnetischen Elements eingeführt wird und die einen Flansch an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts aufweisen; und eine Vielzahl an Wicklungen, die um die entsprechenden röhrenförmigen Abschnitte der Vielzahl an Spulen gewickelt werden; wobei der röhrenförmige Abschnitt einer Spule als ein Teil der Vielzahl an Spulen eine Form aufweist, um in den röhrenförmigen Abschnitt einer weiteren Spule davon von der Seite des Flansches davon eingeführt zu werden, und wobei ein Ende der Wicklung an der Seite des röhrenförmigen Abschnitts, der zwischen der Spule, in die der röhrenförmige Abschnitt eingeführt wird, und der Spule, die dorthinein eingeführt wird, angeordnet ist, nach außen durch einen Spalt zwischen den röhrenförmigen Abschnitten der Spule, in die der röhrenförmige Abschnitt einführt wird, und der Spule, die dorthinein einzuführen ist, gezogen wird.
Transformator nach Anspruch 1, bei dem eine Kerbe an einer Position in Kontakt mit dem säulenförmigen Beinabschnitt des plattenartigen Abschnitts des magnetischen Elements vorgesehen ist, und wobei in dem röhrenförmigen Abschnitt der einen Spule als einem Abschnitt, der den Flansch an dem einen Ende aufweist, ein verlängerter Abschnitt, der die Kerbe des magnetischen Elements abdeckt, an dem anderen Ende des röhrenförmigen Abschnitts vorgesehen ist.
Transformator nach Anspruch 1, bei dem eine Kerbe des magnetischen Elements an zwei Orten in einer symmetrischen Richtung in Bezug auf eine Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts des magnetischen Elements vorgesehen ist.
Transformator nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein plattenartiges magnetisches Element, das in Kontakt mit den Spitzen des säulenförmigen Beinabschnitts und des äußeren Beinabschnitts des magnetischen Elements kommt.
Transformator nach Anspruch 1, aufweisend zwei Sätze des magnetischen Elements, die Vielzahl an Spulen und die Vielzahl an Wicklungen, wobei zwischen den zwei Sätzen die Spitzen der säulenförmigen Beinabschnitte der magnetischen Elemente in Kontakt miteinander gebracht werden, Spitzen der äußeren Beinabschnitte der magnetischen Elemente in Kontakt miteinander gebracht werden, und die Wicklungen angeordnet werden, um symmetrisch in Bezug auf eine Kontaktoberfläche davon zu sein.
Transformator nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein elastisches Element zum Drücken der Wicklungen in Richtung des plattenartiges Abschnitts des magnetischen Elements.
Transformator nach Anspruch 6, bei dem das elastische Element ein Vorsprung ist, der an dem Flansch der Spule ausgebildet ist.
Transformator nach Anspruch 1, bei dem ein Teil der Vielzahl an Wicklungen ein Paar aus einer primären Wicklung und einer sekundären Wicklung ist.
Transformator nach Anspruch 8, bei dem ein Ende der primären Wicklung und ein Ende der sekundären Wicklung in einer entgegengesetzten Richtung in Bezug auf eine Axialrichtung des säulenförmigen Beinabschnitts des magnetischen Elements herausgezogen werden.
Transformator nach Anspruch 8, bei dem ein quadratisches Kabel oder ein Flachkabel in zumindest einer der Vielzahl an Wicklungen verwendet wird.
Transformator nach Anspruch 8, bei dem ein Walzkabel, in dem eine Vielzahl an Kabeln gebündelt ist, in zumindest einer der Vielzahl an Wicklungen verwendet wird.
Transformator nach Anspruch 8, bei dem ein plattenartiges Kabel, das eine leitende flache Platte in einer spiralförmigen Form ausbildet, in zumindest einer der Vielzahl an Wicklungen verwendet wird.
Transformator nach Anspruch 8, bei dem die sekundäre Wicklung an der Seite des plattenartigen Abschnitts des magnetischen Elements angeordnet ist, um einen Vorwärtstransformator auszubilden.
Transformator nach Anspruch 8, bei dem die primäre Wicklung an der Seite des plattenartigen Abschnitts des magnetischen Elements angeordnet ist, um einen Flyback-Transformator auszubilden.
Transformator nach Anspruch 1, bei dem der Transformator in einem an einem Fahrzeug angeordneten Bauteil verwendet wird.