JP2007035804A - Power conversion transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、比較的大電流を扱う電力変換トランスに関し、特に太陽光発電システムや小型燃料電池発電システム向け直流交流変換インバータに用いられる電力変換用トランスに関する。 The present invention relates to a power conversion transformer that handles a relatively large current, and more particularly to a power conversion transformer used in a DC / AC conversion inverter for a photovoltaic power generation system or a small fuel cell power generation system.
従来から住宅用の小型の太陽電池発電システムや小型の燃料電池発電システムにおいて、例えば、定格が1〜5kW程度のインバータ装置が用いられている。図6は、このようなインバータ装置の概略回路構成例を示す。この回路は、これらの発電システムで発電された電力を、例えば、直流40Vの入力電圧Vinとして入力し、電力変換トランスTFにより昇圧して、例えば、周波数が50/60Hz、出力電圧Voutが200Vの交流電力に電力変換する。入力段の種類や構成仕様がこのような電池のように比較的低電圧の入力電圧を発生するものの場合、一般に、電力変換のためにトランス(電力変換トランス)が用いられる。
Conventionally, in a small solar cell power generation system for a house and a small fuel cell power generation system, for example, an inverter device having a rating of about 1 to 5 kW has been used. FIG. 6 shows a schematic circuit configuration example of such an inverter device. This circuit inputs the power generated by these power generation systems as, for example, a
このようなトランスにおける低電圧の大電流が流れる1次コイルは、コイル製作作業の容易性、材料入手の容易性、コイル特性面の要求などから、帯状の薄銅板をコアやボビンにロール状に巻回して製造されることが多い。図7(a)は、このような従来の電力変換トランスTFを示す。この電力変換トランスTFは、片面又は両面が絶縁された帯状に長い、例えば薄銅板からなる導電体薄板を巻回して成る第1のコイル1と、第1のコイルに電磁結合する第2のコイル2と、これらのコイルに共通のコア4と、を備え、これらのコイル間で電力の伝達を行う。第2のコイル2は、ボビン3に線材を巻回して形成され、第1のコイル1は、絶縁した板材(導電体薄板)を第2のコイル2の上に一周させて形成されている。
In such a transformer, a primary coil through which a low-voltage large current flows is formed by rolling a strip-shaped thin copper plate on a core or bobbin in order to facilitate coil manufacturing work, easy material acquisition, and coil characteristics. Often manufactured by winding. FIG. 7A shows such a conventional power conversion transformer TF. The power conversion transformer TF includes a first coil 1 formed by winding a thin conductive plate made of, for example, a thin copper plate, and a second coil electromagnetically coupled to the first coil. 2 and a
各コイル1,2にはコイルの引出部11,21が形成されている。引出部11は、導電体薄板を巻回して形成した第1のコイルの巻き始め、巻き終わり部分に形成されるものであり、電流容量に見合った断面積を備えると共に、コイル内での短絡や他の導体との短絡の可能性を減らすため幅を狭くする必要がある。図7(b)は、従来行われている引出部11の形成方法を示す。この引出部11は、必要な断面積を有した別部材からなる導線を導電体薄板10に、ハンダ12により電気接続し固定して形成されている。ハンダ12に替えて溶接等により電気接続と固定を行うこともある。
In each of the
上述の第1のコイル1のように帯状の導体を巻いて形成したコイルの引出部の形成に関連して、絶縁被覆した厚さ0.06mm、幅1.2mmの帯状銅箔をロール状に巻回して円環状に形成したコイルから、巻き始め部分と巻き終わり部分の帯状銅箔を折り曲げ、もとの幅のままで引き出すことにより引出部を形成するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した図7(a)(b)に示されるような従来の電力変換トランスTFにおいては、導電体薄板10を用いたコイル1の引出部11の形成に導電体薄板10とは別部材の部品を用いるので、トランス製造に必要な部品点数が増えるという問題がある。また、図7(b)に示したように、引出部11の形成にハンダ12を用いると、ハンダ12が引出部11形成領域以外の導電体薄板10の表面に流れたり付着したりすることにより導電体薄板10の柔軟性が失われる可能性があり、柔軟性が失われる結果、巻線間の隙間の発生とこれに伴う漏れインダクタンスの増加等の電気特性面での悪化が引き起こされる可能性がある。また、導電体薄板の絶縁を行う絶縁フィルムなどが、ハンダや溶接などによる巻き始め部分や巻き終わり部分の引出部形成に際し、熱により損傷して絶縁不良を引き起こす可能性がある。なお、絶縁フィルムを高耐熱性のものにするとコストアップにつながる。
However, in the conventional power conversion transformer TF as shown in FIGS. 7A and 7B described above, a member separate from the conductor
また、上述した特許文献1に示されるようなコイルは、厚さが薄く幅も狭くて電流容量が小さい銅箔を用いるものであり、大電流を流すため、厚みや幅が一桁以上も大きくなるような導電体薄板を用いる場合にそのまま適用できるものではない。 Further, the coil as shown in Patent Document 1 described above uses a copper foil having a small thickness and a narrow width and a small current capacity. Since a large current flows, the thickness and width are larger by one digit or more. When using such a conductor thin plate, it cannot be applied as it is.
本発明は、上記課題を解消するものであって、導電体薄板を用いたコイルの引出部を、別部材を用いることなく、電流容量を確保すると共にコイルの電磁特性を損なうことなく形成して備えた電力変換トランスを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, and forms a coil lead-out portion using a conductive thin plate without using a separate member, ensuring current capacity and without damaging the electromagnetic characteristics of the coil. An object is to provide a power conversion transformer provided.
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、片面又は両面が絶縁された帯状に長い導電体薄板を巻回して成る第1のコイルと、前記第1のコイルに電磁結合する第2のコイルと、これらのコイルに共通のコアと、を備えて前記コイル間で電力の伝達を行わせる電力変換トランスにおいて、前記導電体薄板の巻き始め及び巻き終わり部分に前記導電体薄板の幅を複数に分割するように切れ込みを入れ、分割された導電体薄板部分を長手方向に対して所定の角度を有する方向に折り畳み、かつ、折り畳み後の分割された導電体薄板部分が重なるようにして前記第1のコイルの引出部を形成したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is characterized in that a first coil formed by winding a long thin conductor plate in a strip shape in which one side or both sides are insulated, and a second coil electromagnetically coupled to the first coil. And a core common to these coils, and a power conversion transformer for transmitting power between the coils, the width of the conductor thin plate is set at the winding start and winding end portions of the conductor thin plate. The notch is made so as to be divided into a plurality of parts, the divided conductor thin plate part is folded in a direction having a predetermined angle with respect to the longitudinal direction, and the divided conductor thin plate parts after folding are overlapped with each other. The lead portion of the first coil is formed.
本発明によれば、コイル形成材である導電体薄板そのものを用いて引出部を形成するので、引出部用の別部材を準備する必要がなく、電力変換トランス形成に必要な部品点数の増加を抑えてコストダウンできる。また、引出部の形成にハンダやロウ材などの付加物を導電体薄板に対して用いないので、導電体薄板の柔軟性を引出部の根本近くまで損うことがなく、積層された導電体薄板間の隙間の発生を抑えることができる。従って、隙間発生による漏れインダクタンスの増加などの特性劣化を抑制できる。また、引出部作成時に熱を加えることが無いので、絶縁のためのフィルムやシートを損傷することがなく、高価な耐熱性の絶縁材を使用する必要がなく、コストダウンできる。 According to the present invention, since the lead portion is formed using the conductor thin plate itself that is the coil forming material, there is no need to prepare a separate member for the lead portion, and the number of components necessary for forming the power conversion transformer can be increased. Cost can be reduced. Also, since no additional material such as solder or brazing material is used for the conductor thin plate in forming the lead portion, the flexibility of the conductor thin plate is not lost to the base of the lead portion, and the laminated conductor Generation | occurrence | production of the clearance gap between thin plates can be suppressed. Therefore, characteristic deterioration such as an increase in leakage inductance due to generation of a gap can be suppressed. In addition, since heat is not applied at the time of creating the drawer portion, the film or sheet for insulation is not damaged, it is not necessary to use an expensive heat-resistant insulating material, and the cost can be reduced.
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換トランスTFについて、図面を参照して説明する。図1(a)は電力変換トランスTFを示し、図1(b)は導電体薄板10を用いた第1のコイル1の引出部を示し、図2(a)〜(c)は引出部の形成手順を示す。電力変換トランスTFは、図1(a)に示すように、片面又は両面が絶縁された帯状に長い、例えば薄銅板からなる導電体薄板10を巻回して成る第1のコイル1と、第1のコイルに電磁結合する第2のコイル2と、これらのコイルに共通のコア4と、を備え、これらのコイル間で電力の伝達を行う。第2のコイル2は、ボビン3に線材を巻回して形成され、第1のコイル1は、絶縁した導電体薄板10を第2のコイル2の上に一周させて形成されている。各コイル1,2にはコイルの引出部11,21が形成されている。第1のコイル1の引出部11は、図1(b)に示すように、導電体薄板10を巻回して形成した第1のコイルの巻き始め、巻き終わり部分に、導電体薄板10そのものを用いて形成される。
Hereinafter, a power conversion transformer TF according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A shows a power conversion transformer TF, FIG. 1B shows a lead-out portion of the first coil 1 using the conductive
引出部11の形成手順を説明する。導電体薄板10を巻回してなる第1のコイル1の巻き始め、巻き終わり部分は、図2(a)に示すように、導電体薄板10の幅を、例えば3つに分割するように矢印xで示すような切れ込みを入れて、短冊片11a〜11cとされる。そして、図2(b)に示すように、最外の短冊片11aから順番に、点線で示した折り線pに沿って折り畳まれて、最終的に、図2(c)に示すように、短冊片11a〜11cを重ねた状態とされ、これらの短冊片11a〜11cの全体で第1のコイル1の引出部11が形成される。
A procedure for forming the
上述の各短冊片11a〜11cを折り曲げる折り線pは、各短冊片11a〜11cについて同等に設けられており、折り曲げる角度φは、導電体薄板10の長手方向に対して略45゜である。従って、短冊片11a〜11cを重ねて形成した引出部11は、導電体薄板10の長手方向に対して略直角方向に形成される(図中の角度θが略90゜)。引出部11は、このようにして形成された後、所定の任意の方向に屈曲して配線及び電気接続される。
The folding lines p for folding the
上述の引出部11は、もとの導電体薄板10において電流が流れる断面積と等しい断面積を有しており、引出部11は必要十分な電流容量を有することになる。また、引出部11は、短冊片11a〜11cを重ねることにより板形状から形状変換されて幅が狭くなり、より短い周長でその断面積を形成する。従って、引出部11の表面積が引出部11を形成するもとの導電体薄板10の表面積より小さくなり、引出部11の表面の絶縁が容易となって他の導体との短絡の可能性を減らすことができる。また、引出部11は、コイル形成材である導電体薄板10そのものを用いて形成するので、引出部用の別部材を準備する必要がなく、部品点数の増加を抑える効果により、電力変換トランスTFをコストダウンできる。
The above-described
また、引出部11の形成に際し、ハンダやロウ材などの付加物を導電体薄板10に対して用いないので、導電体薄板10の柔軟性を損うことがない。図1(a)に示した第1のコイル1は、一回巻のものを示しているが、これに限らず、多数回巻いて多層構造としたコイル1を形成することもできる。この場合においても、コイル1に対して上述の構造の引出部11を形成することができる。多層構造のコイル1の場合、ハンダやロウ材などを用いることなく引出部11を形成すると導電体薄板10の柔軟性を損なわないので、積層された導電体薄板10間の隙間の発生を抑えることができる。
In addition, since no additional material such as solder or brazing material is used for the conductor
また、第1のコイル1の導電体薄板10を絶縁する方法として、片面又は両面に絶縁剤を塗布して導電体薄板10を絶縁する他に、巻回に際して絶縁のためのフィルムやシートを間に挟んで導電体薄板10絶縁することもできる。上述の形成方法による引出部11の場合、引出部作成時に熱を加えることが無いので、絶縁剤や絶縁用のフィルムやシートを損傷することがなく、高価な耐熱性の絶縁材を使用する必要がなくコストダウンできる。
In addition, as a method of insulating the conductor
次に、引出部11の変形例を説明する。図3(a)に示す引出部11は、図3(b)に示すように、導電体薄板10の端部に矢印xで示すような切れ込みを入れると共に、矢印yで示すように、短冊片11a〜11cの端部を切り落として階段状として形成される。各短冊片11a〜11cの長さを予め所定長に切断しておくことにより、重ね合わされた引出部11の端部を揃えることができる。
Next, a modified example of the
図4(a)に示す引出部11は、電流を分散して流すことができる。この引出部11は、図4(b)に示すように、導電体薄板10の端部を、例えば4つの短冊片11a〜11dに分断して、短冊片11a,11bを図の下方へ、また、短冊片11c、11dを図の上方にそれぞれ折り畳んで形成される。
The
図5(a)に示す引出部11は、切れ込みを入れない点が、上述の何れの引出部11とも異なっている。この引出部11は、図5(b)に示すように、導電体薄板10の巻き始めや巻き終わり部分の全体を、角度φが略45゜の折り線pに沿って折り畳み、図5(c)に示すように、導電体薄板10の端部をもとの方向に対して略直角方向に持っていく(図中の角度θが略90゜)。さらに、この端部を折り線qに沿って折り畳むことにより、図5(b)(a)に示すように、導電体薄板10のもとの幅の半分の幅の引出部11が形成される。引出部11の幅は、折り線qの位置と折り畳み回数によって変えることができる。このようにして形成された引出部11は、上述した引出部11と同様に、必要十分な電流容量を有すると共に、何らの別部材を用いることなく、導電体薄板10から形成される。
The pull-out
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、引出部11の幅は、もとの導電体薄板10の幅や、電力変換トランスTFにおける引出部11の配置や用い方によって変更でき、その変更は、切れ込みの形成位置や形成箇所数を調整することによって行われる。また、電力変換トランスTFにおけるコイル1,2の積層順序は、電力変換トランスTFの仕様に基づいて、何れを上層にしてもよい。なお、導電体薄板10を用いると共に上述の引出部11を備えたコイルは、電力変換トランスTFに限らずに、フィルタ用リアクトルやチョークコイル等として用いることができる。
The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, the width of the
1 第1のコイル
2 第2のコイル
4 コア
10 導電体薄板
11 引出部
TF 電力変換トランス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記導電体薄板の巻き始め及び巻き終わり部分に前記導電体薄板の幅を複数に分割するように切れ込みを入れ、分割された導電体薄板部分を長手方向に対して所定の角度を有する方向に折り畳み、かつ、折り畳み後の分割された導電体薄板部分が重なるようにして前記第1のコイルの引出部を形成したことを特徴とする電力変換トランス。
A first coil formed by winding a long conductive thin plate in a strip shape with one or both sides insulated; a second coil electromagnetically coupled to the first coil; and a core common to these coils. In the power conversion transformer that transmits power between the coils,
The conductor thin plate is cut at the start and end of winding to divide the width of the conductor thin plate into a plurality of portions, and the divided conductor thin plate portion is folded in a direction having a predetermined angle with respect to the longitudinal direction. And the lead-out part of said 1st coil was formed so that the divided | segmented conductor thin-plate part after folding might overlap, The power conversion transformer characterized by the above-mentioned.
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