JP2016197682A - Step-down transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、降圧トランスに関するものである。 The present invention relates to a step-down transformer.
従来、降圧トランスとして、たとえば、特許文献１，２に開示される構成のものが知られている。
Conventionally, as a step-down transformer, for example, the one disclosed in
降圧トランスの２次コイルには、１次コイルに比べて多くの電流が流れる。そのため、２次コイルは発熱し易い。１次コイルと２次コイルの巻数の比が大きくなるほど２次コイルに流れる電流が多くなり発熱温度が高くなる。一方、２次コイルは、高温になるほど電気抵抗が増す。したがって、２次コイルに発生した熱を放熱させ、２次コイルの温度を下げることで電気抵抗の増加を抑えることができ、２次コイルの出力電流を大きくすることができる。 More current flows in the secondary coil of the step-down transformer than in the primary coil. Therefore, the secondary coil tends to generate heat. As the ratio of the number of turns between the primary coil and the secondary coil increases, the current flowing through the secondary coil increases and the heat generation temperature increases. On the other hand, the electrical resistance of the secondary coil increases as the temperature increases. Therefore, the heat generated in the secondary coil is dissipated and the temperature of the secondary coil is lowered, so that an increase in electrical resistance can be suppressed and the output current of the secondary coil can be increased.
そこで、本発明は、２次コイルの放熱の効率化を図ることができる降圧トランスを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a step-down transformer capable of improving the efficiency of heat dissipation of a secondary coil.
上述の目的を達成するため、１次コイルに入力された電力を２次コイルにより降圧させて出力する降圧トランスにおいて、２次コイルは、第１コイル部と、第２コイル部とを有し、２次コイルには、第１コイル部および第２コイル部に接続されるセンタータップ部材が接続され、このセンタータップ部材は、冷却部に接触させることができる放熱部を有することとする。 In order to achieve the above-mentioned object, in the step-down transformer that steps down the electric power input to the primary coil and outputs the electric power by the secondary coil, the secondary coil has a first coil part and a second coil part, A center tap member connected to the first coil portion and the second coil portion is connected to the secondary coil, and the center tap member has a heat radiating portion that can be brought into contact with the cooling portion.
また、上記発明に加え、センタータップ部材は、第１コイル部に接続される第１センタータップ部と、第２コイル部に接続される第２センタータップ部とを有し、第１コイル部および第１センタータップ部と、第２コイル部および第２センタータップ部との間には絶縁部材が配置され、第１コイル部と第２コイル部とは、互いに、電流の流れる方向に沿って、かつ、電流の流れの方向を逆にして並置され、１次コイルは環状のコアを有するトロイダルコイルであり、第１コイル部および第２コイル部は、環状コアの内側に配置されていることとする。 In addition to the above invention, the center tap member has a first center tap portion connected to the first coil portion and a second center tap portion connected to the second coil portion, and the first coil portion and An insulating member is disposed between the first center tap portion, the second coil portion, and the second center tap portion, and the first coil portion and the second coil portion are arranged along the direction of current flow. In addition, the primary coil is a toroidal coil having an annular core, and the first coil portion and the second coil portion are disposed inside the annular core, and are arranged in parallel with the direction of current flow reversed. To do.
また、上記発明に加え、第１センタータップ部は、２次コイルの一端側に接続され、第２センタータップ部は、２次コイルの他端側に接続され、第１センタータップ部および第２センタータップ部は、２次コイルに対して同一の側に向けて突出していることとする。 In addition to the above invention, the first center tap portion is connected to one end side of the secondary coil, the second center tap portion is connected to the other end side of the secondary coil, and the first center tap portion and the second center tap portion The center tap part protrudes toward the same side with respect to the secondary coil.
また、上記発明に加え、第１コイル部および第２コイル部の表面には複数の凹凸部が形成されていることとする。 Further, in addition to the above invention, a plurality of uneven portions are formed on the surfaces of the first coil portion and the second coil portion.
また、上記発明に加え、第１コイル部および第２コイル部は金属塊であることとする。 In addition to the above invention, the first coil portion and the second coil portion are metal blocks.
また、上記発明に加え、センタータップ部材の断面積は、２次コイルの断面積以上であることとする。 In addition to the above invention, the cross-sectional area of the center tap member is equal to or larger than the cross-sectional area of the secondary coil.
また、上記発明に加え、降圧トランスは、放熱部に接続される冷却部を有し、冷却部は、導体であり接地されていることとする。 In addition to the above invention, the step-down transformer has a cooling part connected to the heat dissipation part, and the cooling part is a conductor and is grounded.
本発明によれば、２次コイルの放熱の効率化を図ることができる降圧トランスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the step-down transformer which can aim at the efficiency improvement of the thermal radiation of a secondary coil can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
（第１の実施の形態）
図１を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る降圧トランス１の構成について説明する。
(First embodiment)
The configuration of the step-down transformer 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
（降圧トランス１の構成）
図１は、降圧トランス１の構成を示す斜視図である。図２は、後述する２次コイル３を前方から見た構成を示す正面図である。以下の説明において、説明の便宜上、図に示す矢示Ｘ１方向を左方、矢示Ｘ２方向を右方、矢示Ｙ１方向を前方、矢示Ｙ２方向を後方、矢示Ｚ１方向を上方、そして、矢示Ｚ２方向を下方として説明する。降圧トランス１に具現化される発明の構成は、上記矢示の方向に限定されて解釈されるものではない。
(Configuration of step-down transformer 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of the step-down transformer 1. FIG. 2 is a front view showing a configuration in which a
降圧トランス１は、センタータップ型のトランスであり、１次コイル２と、２次コイル３と、センタータップ部材４とを有する。１次コイル２は、第１コイル２Ａと、第２コイル２Ｂとを有する。また、２次コイル３は、第１コイル部３Ａと、第２コイル部３Ｂとを有する。第１コイル部３Ａの左端には、第１電極部３Ｃが接続され、また、第２コイル部３Ｂの右端には、第２電極部３Ｄが接続される。すなわち、２次コイル３の一端に第１電極部３Ｃが接続され、他端に第２電極部３Ｄが接続されている。そして、センタータップ部材４は、２次コイル３の左右方向の中央部にて、第１コイル部３Ａと第２コイル部３Ｂとに接続されている。
The step-down transformer 1 is a center tap type transformer, and includes a
２次コイル３は、第１電極部３Ｃ、第２電極部３Ｄおよびセンタータップ部材４を介して整流回路５および平滑回路６に接続されている。したがって、１次コイル２に入力され、２次コイル３から出力される交流電流は、整流回路５および平滑回路６により全波整流される。降圧トランス１において、１次コイル２の巻数Ｎ１と２次コイル３の巻数Ｎ２は、Ｎ１＞Ｎ２であり、１次コイル２に入力される電流に比べて多くの電流が２次コイル３から出力される。
The
（１次コイル２の構成）
１次コイル２の第１コイル２Ａと第２コイル２Ｂとは互いに同様の構成である。したがって、第１コイル２Ａの構成について説明し、第２コイル２Ｂについては同一の符号を付しその説明を省略する。
(Configuration of primary coil 2)
The
第１コイル２Ａは、コア７と、このコア７の周りに巻き回される絶縁被覆された導線８とを有する。コア７は、環状であり、内側に空間９が形成されている。つまり、第１コイル２Ａは、いわゆるトロイダルコイルとして構成されている。
The
（２次コイル３の構成）
２次コイル３は、上述したように、第１コイル部３Ａと、第２コイル部３Ｂとを有し、第１コイル部３Ａには第１電極部３Ｃが接続され、第２コイル部３Ｂには第２電極部３Ｄが接続されている。２次コイル３は、大きな電流を流すことができるように、全体として導電性の金属（アルミニウム、銅等）塊の形状に形成されている。
(Configuration of secondary coil 3)
As described above, the
２次コイル３が金属塊の形状であるとは、２次コイル３に流れる電流の流れ方向に対して直交する断面の面積が０．２５平方センチ以上であり、また、断面における最大幅と最少幅との比が１倍以上４倍以下であり、そして、電流の流れる方向の長さが１次コイル２の左右方向（第１コイル部３Ａの空間９へ挿通方向）の厚さよりも長い形状をいう。第１コイル部３Ａ、第２コイル部３Ｂ、第１電極部３Ｃおよび第２電極部３Ｄは一体に形成され、全体として金属塊の形状に形成されている。
The
図１，２に示すように、第１コイル部３Ａおよび第２コイル部３Ｂは、一本の金属の柱体として金属塊の形状を呈している。したがって、第１コイル部３Ａおよび第２コイル部３Ｂは、空間９に通された状態で、導線８が多数回巻き回された第１コイル２Ａおよび第２コイル２Ｂに対して、それぞれ一巻のコイルとして機能する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施の形態における第１コイル部３Ａ、第２コイル部３Ｂ、第１電極部３Ｃおよび第２電極部３Ｄのそれぞれの形状は、四角柱の形状になっている。しかしながら、第１コイル部３Ａ、第２コイル部３Ｂ、第１電極部３Ｃおよび第２電極部３Ｄは、四角柱の他、三角柱、五角柱以上の多角形、あるいは円柱とすることもできる。また、断面が星形の柱体とすることもできる。コア７の環の形状は、第１コイル部３Ａおよび第２コイル部３Ｂの形状に合わせることが好ましく、本実施の形態におけるコア７は、四角の枠の形状となっている。仮に、第１コイル部３Ａおよび第２コイル部３Ｂが円柱の形状であるときは、コア７は円輪の形状とすることが好ましい。
Each of the
２次コイル３は、一体の構成であり、２次コイル３の左側半分が第１コイル部３Ａとして構成され、右側半分が第２コイル部３Ｂとして構成される。すなわち、２次コイル３の電流の流れる方向に沿う方向の一方側半分が第１コイル部３Ａとして構成され、他方側半分が第２コイル部３Ｂとして構成されている。
The
２次コイル３の左右方向の中央には、センタータップ部材４の一端が接続されている。すなわち、第１コイル部３Ａおよび第２コイル部３Ｂはセンタータップ部材４に接続されている。センタータップ部材４の他端は、平滑回路６に接続されている。
One end of the
（センタータップ部材４の構成）
センタータップ部材４は、２次コイル３と同様に大電流を流すことができるように金属塊の形状に形成されている。センタータップ部材４が金属塊の形状であるとは、断面（電流の流れる方向に対して直交する面）の大きさおよび形状については２次コイル３と同様であり、電流の流れる方向の長さについては２次コイル３の側方（２次コイル３に流れる電流の流れ方向に対して直交する方向）に突出する長さを有する形状をいう。センタータップ部材４が２次コイル３の側方に突出させられることで、センタータップ部材４と後述する冷却部１００とを接触させる構成にし易くすることができる。
(Configuration of center tap member 4)
The
センタータップ部材４の長さは、図１に示すように、第１コイル２Ａおよび第２コイル２Ｂの空間９に２次コイル３を通した状態で、第１コイル２Ａおよび第２コイル２Ｂよりも下方に突出する長さとすることが好ましい。この長さとすることにより、センタータップ部材４の下端部に設けられる放熱部１０を冷却部１００に接触させた状態で、空間９に第１コイル部３Ａを通された第１コイル２Ａが、冷却部１００に接触しない位置に配置される。また、第２コイル２Ｂについても同様に、空間９に第２コイル部３Ｂを通された第２コイル２Ｂが、冷却部１００に接触しない位置に配置される。
As shown in FIG. 1, the length of the
なお、センタータップ部材４の断面については、２次コイル３の断面の面積よりも大きくして電気抵抗を小さくすることで、２次コイル３に発生した電流をスムーズに出力することができる。また、センタータップ部材４の断面の面積を大きくすることで、センタータップ部材４を伝達する熱の伝導性を向上させることができる。
In addition, about the cross section of the
本実施の形態におけるセンタータップ部材４は、四角柱の構成となっている。センタータップ部材４は、２次コイル３と同様に、四角柱の他、円柱等の他の形状の柱体とすることもできる。
The
２次コイル３と、第１電極部３Ｃと、第２電極部３Ｄと、センタータップ部材４とは、たとえば、切削、鋳造、鍛造あるいは打ち抜き等の製法により一体に構成することが好ましい。２次コイル３と、第１電極部３Ｃと、第２電極部３Ｄと、センタータップ部材４とを一体に構成するとで、製造工数が低減されると共に、これらを流れる電流に対する電気抵抗を低減させることができる。
It is preferable that the
図１に示すように、２次コイル３の第１コイル部３Ａは、第１コイル２Ａの空間９に通され、また、２次コイル３の第２コイル部３Ｂは、第２コイル２Ｂの空間９に通されている。したがって、第１コイル２Ａおよび第２コイル２Ｂに交流電流を入力すると、２次コイル３からは交流電流が出力される。
As shown in FIG. 1, the
上述したように、第１コイル部３Ａおよび第２コイル部３Ｂは、導線８が多数回巻き回された第１コイル２Ａおよび第２コイル２Ｂに対して一巻のコイルである。したがって、２次コイル３からは、１次コイル２に入力される電流に比べて多くの電流が出力される。たとえば、第２コイル部３Ｂには、１０００Ａ〜５０００Ａ程度の電流が発生する。
As described above, the
このように２次コイル３に大きな電流が発生すると、これに伴い２次コイル３の発熱量も多くなる。センタータップ部材４には、冷却部１００に接触する放熱部１０が設けられている。放熱部１０が冷却部１００に接触することで、２次コイル３に発生した熱をセンタータップ部材４を介して冷却部１００に放熱することができる。冷却部１００は、たとえば、アルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属の板、あるいは金属塊を用いることができる。また、金属の板、あるいは金属塊にペルチェ素子等の熱伝素子を接触させる構成としてもよい。
When a large current is generated in the
ところで、センタータップ部材４は中性点である。したがって、放熱部１０を冷却部１００に直接接触させることができる。そのため、放熱部１０と冷却部１００との間に絶縁体を介する場合に比べて、放熱部１０から冷却部１００への放熱効果を高いものとすることができる。
By the way, the
（第１の実施の形態の変形例）
図１に示す降圧トランス１は、センタータップ部材４の下端面を放熱部１０とする構成となっている。しかしながら、放熱部１０は、センタータップ部材４の下端面に限らない。たとえば、図３に示すように、冷却部として冷媒（たとえば、水、アンモニア）が流れるタンク１０１を用い、タンク１０１内の冷媒の中に、センタータップ部材４を浸漬させた場合は、センタータップ部材４の冷媒と接触する部分が放熱部１０として機能する。
(Modification of the first embodiment)
The step-down transformer 1 shown in FIG. 1 has a configuration in which the lower end surface of the
（第１の実施の形態に係る降圧トランス１の主な効果）
上述したように、降圧トランス１は、１次コイル２の巻数に比べて２次コイル３の巻数が少なく、１次コイル２に入力される電流に比べて、多くの電流が２次コイル３から出力される。そして、降圧トランス１に備えられる２次コイル３は、第１コイル２Ａと第２コイル２Ｂとを有する。この２次コイル３には、第１コイル部２Ａおよび第２コイル部２Ｂに接続されるセンタータップ部材４が接続されている。さらに、このセンタータップ部材４は、冷却部１００に接触させることができる放熱部１０を有している。
(Main effects of step-down transformer 1 according to the first embodiment)
As described above, the step-down transformer 1 has a smaller number of turns of the
上述のように構成される降圧トランス１は、センタータップ部材４に放熱部１０を有しているため、２次コイル３に発生した熱の冷却部１００への放熱効率を向上させることができる。２次コイル３の冷却については、たとえば、２次コイル３自体に冷却部１００を接触させる構成とすることもできる。しかしながら、２次コイル３は活電部である。そのため、２次コイル３と冷却部１００との間に絶縁体を備える必要があり、絶縁体により放熱効率が低下させられる虞がある。これに対し、降圧トランス１のセンタータップ部材４は中性点であるため、放熱部１０を冷却部１００に直接接触させることができ、放熱効率を向上させることができる。
Since the step-down transformer 1 configured as described above has the
なお、たとえば、２次コイル３にセンタータップ部材４を接続することなく、第１コイル部３Ａと第２コイル部３Ｂからの出力をフルブリッジ回路にて整流することもできる。しかしながら、降圧トランス１のようにセンタータップ部材４を備えることで、フルブリッジ回路を用いる場合に比べて使用するダイオードの数を減らすことができる。これにより、ダイオードにおける電圧降下による電力損失を低減することができる。
In addition, for example, without connecting the
（第２の実施の形態）
図４を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係る降圧トランス２１の構成について説明する。
(Second Embodiment)
The configuration of the step-down
（降圧トランス２１の構成）
図４は、降圧トランス２１の構成を示す斜視図である。図５は、後述する２次コイル２３の斜視図である。図６は、２次コイル２３の分解斜視図である。図に示す矢示については、図１から図３と同様である。また、降圧トランス２１に具現化される発明の構成は、矢示の方向に限定されて解釈されるものではない。
(Configuration of step-down transformer 21)
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the step-down
降圧トランス２１は、１次コイル２２と、２次コイル２３と、センタータップ部材２４と、絶縁部材としての絶縁板２５とを有する。降圧トランス２１も降圧トランス１と同様にセンタータップ型のトランスである。
The step-down
２次コイル２３は、図５，６に示すように、第１コイル部２３Ａと、第２コイル部２３Ｂとを有する。また、センタータップ部材２４は、第１センタータップ部２４Ａと、第２センタータップ部２４Ｂとを有する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
第１コイル部２３Ａの左端（一端）には第１センタータップ部２４Ａが接続され、右端（他端）には第１電極部２３Ｃが接続される。第２コイル部２３Ｂの左端（一端）には、第２電極部２３Ｄが接続され、右端（他端）には、第２センタータップ部２４Ｂが接続される。
The first
第１コイル部２３Ａと第２コイル部２３Ｂとの間、第１電極部２３Ｃと第２センタータップ部２４Ｂとの間、そして第２電極部２３Ｄと第１センタータップ部２４Ａとの間には、絶縁板２５が配置されている。したがって、第１コイル部２３Ａ、第１電極部２３Ｃおよび第１センタータップ部２４Ａ側と、第２コイル部２３Ｂ、第２電極部２３Ｄおよび第２センタータップ部２４Ｂ側とは、絶縁板２５により絶縁されている。
Between the
２次コイル２３は、第１電極部２３Ｃ、第２電極部２３Ｄおよびセンタータップ部材２４を介して整流回路５および平滑回路６に接続されている。したがって。１次コイル２２に入力され、２次コイル２３から出力される交流電流は、整流回路５および平滑回路６により全波整流される。
The
（１次コイル２２の構成）
１次コイル２２は、コア２６と、このコア２６の周りに巻き回される絶縁被覆された導線２７とを有する。コア２６は、環状であり、内側に空間２８が形成されている。つまり、１次コイル２２は、いわゆるトロイダルコイルとして構成されている。
(Configuration of primary coil 22)
The
（２次コイル２３の構成）
２次コイル２３は、上述したように、第１コイル部２３Ａと、第２コイル部２３Ｂとを有し、第１コイル部２３Ａの一端には、第１センタータップ部２４Ａが接続され、他端には第１電極部２３Ｃが接続されている。そして、第２コイル部２３Ｂの一端には、第２電極部２３Ｄが接続され、他端には、第２センタータップ部２４Ｂが接続されている。第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、降圧トランス１と同様に、大電流を流すことができるように、全体として導電性の金属（アルミニウム、銅等）塊の状態に形成されている。
(Configuration of secondary coil 23)
As described above, the
第１コイル部２３Ａ（第２コイル部２３Ｂ）が金属塊の形状であるとは、第１コイル部２３Ａ（第２コイル部２３Ｂ）に流れる電流の流れる方向に対して直交する断面の面積が０．２５平方センチ以上であり、また、断面における最大幅と最少幅の比が１倍以上４倍以下であり、そして、電流の流れる方向の長さが１次コイル２２の左右方向（２次コイル２３の空間２８へ挿通方向）の厚さよりも長い形状をいう。第１コイル部２３Ａ、第１電極部２３Ｃおよび第１センタータップ部２４Ａは一体に形成され、全体として金属塊の形状に形成されている。また、第２コイル部２３Ｂ、第２電極部２３Ｄおよび第２センタータップ部２４Ｂも一体に形成され、全体として金属塊の形状に形成されている。
That the
図５，６に示すように、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、一本の金属の柱体として金属塊の形状を呈している。したがって、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、空間２８に通された状態で、導線２７が多数回巻き回された１次コイル２２に対して、それぞれ一巻のコイルとして機能する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
本実施の形態における第１コイル部２３Ａと第２コイル部２３Ｂとは、絶縁板２５を挟んで、互いに、電流の流れる方向に沿って、かつ、電流の流れの方向を逆にするように並置されている。したがって、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、１次コイル２２の空間２８内に通すことができる。
The
本実施の形態における２次コイル２３は、断面を半円とする柱状の第１コイル部２３Ａと、同じく断面を半円とする柱状の第２コイル部２３Ｂとが絶縁板２５を挟んで配置され、全体として略円柱の形状になっている。第１電極部２３Ｃ，第２電極部２３Ｄ，第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、四角柱の形状になっている。しかしながら、第１コイル部２３Ａ、第２コイル部２３Ｂ、第１電極部２３Ｃ、第２電極部２３Ｄ、第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、上記形状に限ることなく、三角柱、五角柱以上の多角形、円柱等、あるいは断面が星形の柱体とすることもできる。コア２６の環の形状は、２次コイル２３の略円柱の形状に合わせることが好ましい。つまり、本実施の形態におけるコア２６は、円輪の形状となっている。
In the
（センタータップ部材２４の構成）
センタータップ部材２４は、上述したように、第１コイル部２３Ａに接続される第１センタータップ部２４Ａと、第２コイル部２３Ｂに接続される第２センタータップ部２４Ｂとを有する。また、第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、２次コイル２３（第１コイル部２３Ａ，第２コイル部２３Ｂ）と同様に大電流を流すことができるように、金属塊の形状に形成されている。
(Configuration of the center tap member 24)
As described above, the
第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、２次コイル２３に対して同一の側に向けて突出している。図４に示す降圧トランス２１は、長手方向を左右方向に向ける２次コイル２３に対して、同一の側となる下側に向けて第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂを突出させる構成となっている。すなわち、第１センタータップ部２４Ａは、第１コイル部２３Ａの側方（電流の流れる方向に対して直交する方向）に突出する長さを有し、また、第２センタータップ部２４Ｂも、第１コイル部２３Ｂの側方に突出する長さを有する。第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、２次コイル２３に対して同一の側に向けて突出させられることで、冷却部１００に接触させ易くなる。
The first
第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂの長さは、図４に示すように、１次コイル２２の空間２８に２次コイル２３を通した状態で、１次コイル２２よりも下方に突出する長さとすることが好ましい。この長さとすることにより、第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂの下端部に設けられる放熱部２９Ａ，２９Ｂを冷却部１００に接触させた状態で、空間２８に第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂを通された１次コイル２２が、冷却部１００に接触しない位置に配置される。
The lengths of the first
第１センタータップ部２４Ａの断面については、第１コイル部２３Ａの断面の面積よりも大きくし電気抵抗を小さくすることで、第１コイル部２３Ａに発生した電流をスムーズに出力することができる。また、第１センタータップ部２４Ａの断面の面積を大きくすることで、第１センタータップ部２４Ａを伝達する熱の伝導性を向上させることができる。第２センタータップ部２４Ｂの断面についても同様に、第２コイル部２３Ｂの断面の面積よりも大きくすることで電気抵抗を小さくでき、第２コイル部２３Ｂに発生した電流をスムーズに出力することができると共に、第２センタータップ部２４Ｂを伝達する熱の伝導性を向上させることができる。
About the cross section of the 1st
なお、本実施の形態におけるセンタータップ部材４は、四角柱の構成となっているが、四角柱の他、円柱等の他の柱体の構成とすることもできる。
In addition, although the
第１コイル部２３Ａと第１電極部２３Ｃと第１センタータップ部２４Ａとは、たとえば、切削、鋳造、鍛造あるいは打ち抜き等の製法により一体に構成することが好ましい。第１コイル部２３Ａと第１電極部２３Ｃと第１センタータップ部２４Ａとを一体に構成するとで、製造工数が低減されると共に、これらを流れる電流に対する電気抵抗を低減させることができる。第２コイル部２３Ｂと第１電極部２３Ｄと第１センタータップ部２４Ｂとについても、切削、鋳造、鍛造あるいは打ち抜き等の製法により一体に構成することにより、製造工数が低減されると共に、これらを流れる電流に対する電気抵抗を低減させることができる。
The
図４に示すように、２次コイル２３の第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、１次コイル２２の空間２８に通されている。したがって、１次コイル２２に交流電流を入力すると、２次コイル２３からは交流電流が出力される。
As shown in FIG. 4, the
上述したように、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、導線２７が多数回巻き回された１次コイル２２に対して一巻のコイルである。したがって、２次コイル２３（第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂ）からは、１次コイル２２に入力される電流に比べて多くの電流が出力される。たとえば、第２コイル部３Ｂには、１０００Ａ〜５０００Ａ程度の電流が発生する。
As described above, the
このように２次コイル２３に大きな電流が発生するとこれに伴い２次コイル２３の発熱量も多くなる。第１センタータップ部２４Ａおよび第１センタータップ部２４Ｂには、冷却部１００に接触する放熱部２９Ａ，２９Ｂが設けられている。放熱部２９Ａ，２９Ｂが冷却部１００に接触することで、２次コイル２３に発生した熱を第１センタータップ部２４Ａおよび第１センタータップ部２４Ｂを介して冷却部１００に放熱することができる。冷却部１００は、図１に示した構成と同様であり、たとえば、アルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属の板、あるいは金属塊を用いることができ、また、金属の板、あるいは金属塊にペルチェ素子等の熱伝素子を接触させる構成としてもよい。
When a large current is generated in the
ところで、第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは中性点である。したがって、放熱部２９Ａ，２９Ｂを冷却部１００に直接接触させることができる。そのため、放熱部２９Ａ，２９Ｂと冷却部１００との間に絶縁体を介する場合に比べて、放熱部２９Ａ，２９Ｂから冷却部１００への放熱効果を高いものとすることができる。
By the way, the first
図４に示す降圧トランス２１は、センタータップ部材２４（第１センタータップ部２４Ａ，第２センタータップ部２４Ｂ）の下端面を放熱部２９Ａ，２９Ｂとする構成となっている。しかしながら、放熱部２９Ａ，２９Ｂは、センタータップ部材２４の下端面に限らない。たとえば、上述の図３と同様に、冷却部として冷媒が流れるタンク１０１を用い、タンク１０１内の冷媒の中に、センタータップ部材２４を浸漬させた場合は、センタータップ部材２４の冷媒と接触する部分が放熱部２９Ａ，２９Ｂとして機能する。
The step-down
（第２の実施の形態の変形例１）
図７，８に第２の実施の形態に係る降圧トランス２１の変形例である降圧トランス３１を示す。図７は、降圧トランス３１の構成を示す斜視図である。図８は、降圧トランス３１に備えられる２次コイル３３の分解斜視図である。降圧トランス２１を構成する部材と同様な構成の部材については同一の符号を付し、その説明を簡略または省略する。
(Modification 1 of the second embodiment)
7 and 8 show a step-down
降圧トランス２１の第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、断面を半円形とする柱体である。これに対し、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂに対応する部材である、第１コイル部３３Ａおよび第２コイル部３３Ｂは四角柱とされている。第１コイル部３３Ａおよび第２コイル部３３Ｂが四角柱とされることで、第１センタータップ部３４Ａ、第１電極部３３Ｃ、第２センタータップ部３４Ｂ、および第２電極部３３についても四角柱の形状とすることができる。したがって、２次コイル３３は、２次コイル２３の製造に比べて製造し易い。また、１次コイル２２に対応する１次コイル３２については、２次コイル３３の形状に対応させて、コア３６を四角の枠状とすることができる。
The
第１コイル部３３Ａ、第１電極部３３Ｃおよび第１センタータップ部３４Ａは、図８に示すように別々に形成されたものを導電性接着剤で接着し一体としてもよく、また、第１コイル部３３Ａ、第１電極部３３Ｃおよび第１センタータップ部３４Ａを切削、鋳造、鍛造あるいは打ち抜き等により一体成型にて形成してもよい。第２コイル部３３Ｂ、第２コイル部３３Ｄおよび第２センタータップ部３４Ｂについても、互いに導電性接着剤で接着し一体としてもよく、また、切削、鋳造、鍛造あるいは打ち抜き等により一体成型にて形成してもよい。
The
（第２の実施の形態に係る降圧トランス２１の主な効果）
上述したように、降圧トランス２１は、１次コイル２２の巻数に比べて巻数の少ない２次コイル２３を備えている。そのため、１次コイル２２に入力される電流に比べて、多くの電流が２次コイル２３から出力される。降圧トランス２１に用いられるセンタータップ部材２４は、第１センタータップ部２４Ａと第２センタータップ部２４Ｂの２つのセンタータップ部を有する。第１センタータップ部２４Ａは第１コイル部２３Ａに接続され、第２センタータップ部２４Ｂは第２コイル部２３Ｂに接続される。第１コイル部２３Ａと第２コイル部２３Ｂとは、互いに、電流の流れる方向に沿って、かつ、電流の流れの方向を逆にして並置されている。そして、第１コイル部２３Ａおよび第１センタータップ部２４Ａと、第２コイル部２３Ｂおよび第２センタータップ部２４Ｂとの間には、絶縁部材としての絶縁板２５が配置されている。１次コイル２２は、環状のコア２６を有するトロイダルコイルであり、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂは、環状コアである１次コイル２２の内側の空間２８内に通されている。
(Main effects of step-down
As described above, the step-down
上述のように構成される降圧トランス２１は、２次コイル２３を構成する第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂが、互いに、電流の流れる方向に沿って、かつ、電流の流れの方向を逆にして並置されている。そのため、降圧トランス２１は、１つの１次コイル２２の空間２８に、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂを通す構成となっている。つまり、上述の降圧トランス１の場合は、１次コイル２として第１コイル２Ａおよび第２コイル２Ｂを備える必要があるが、降圧トランス２１は、１次コイルとして１次コイル２２を一個備えれば足りる。
In the step-down
また、降圧トランス２１は、２つの第１センタータップ部２４Ａと第２センタータップ部２４Ｂとの複数のセンタータップ部を有する。そして、２つの第１センタータップ部２４Ａと第２センタータップ部２４Ｂとは、２次コイル２３を挟んで離間して配置されている。これにより、第１センタータップ部２４Ａに設けられる放熱部２９Ａと、第２センタータップ部２４Ｂに設けられる放熱部２９Ｂとを冷却部１００に対して離間した位置で接触させることができる。放熱部２９Ａと放熱部２９Ｂとを離間させることで、冷却部１００への放熱効率を向上させることができる。
Further, the step-down
なお、たとえば、２次コイル２３にセンタータップ部材２４を接続することなく、第１コイル部２３Ａと第２コイル部２３Ｂからの出力をフルブリッジ回路にて整流することもできる。しかしながら、降圧トランス２１のようにセンタータップ部材２４を備えることで、フルブリッジ回路を用いる場合に比べて使用するダイオードの数を減らすことができる。これにより、ダイオードにおける電圧降下による電力損失を低減することができる。
For example, the output from the
降圧トランス２１に備えられる第１センタータップ部２４Ａは、第１コイル部２３Ａ（２次コイル２３）の一端（左端）に接続され、また第２センタータップ部２４Ｂは、第２コイル部２３Ｂの他端（右端）に接続されている。そして、第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、２次コイル２３に対して同一の側となる下側に向けて突出している。
The first
上述のように第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂは、２次コイル２３に対して同一の側となる下側に向けて突出されている。したがって、第１センタータップ部２４Ａおよび第２センタータップ部２４Ｂが突出されている側に冷却部１００を配置することで、互いに異なる位置に配置される放熱部２９Ａと放熱部２９Ｂとを冷却部１００に接触させ易い。
As described above, the first
（２次コイル３、２次コイル２３、２次コイル３３の形状の変形例）
降圧トランス１においては、入力電力のスイッチング速度が速くなるほど、２次コイル３に流れる電流抵抗（交流抵抗）が表皮効果により高くなるという問題がある。そこで、図９の上段（Ａ）に示すように、２次コイル３の表面に、凹凸部として複数の溝３Ｅを形成することが好ましい。２次コイル３の表面に複数の溝３Ｅを形成することで、２次コイル３の表面積を大きくでき、表皮効果による電流抵抗の増大を抑えることができる。電気抵抗の増大を抑えることで、２次コイル３の発熱を抑えることができる。
(Modification of shape of
The step-down transformer 1 has a problem that the current resistance (AC resistance) flowing through the
降圧トランス２１の２次コイル２３についても同様な問題がある。そこで、図９の中段（Ｂ）に示すように、第１コイル部２３Ａおよび第２コイル部２３Ｂの表面に複数の溝２３Ｅを形成することが好ましい。これにより、２次コイル２３における表皮効果による電流抵抗の増大とこれに伴う発熱を抑えることができる。
The
降圧トランス３１の２次コイル３３についても同様な問題がある。そこで、図９の中段（Ｃ）に示すように、第１コイル部３３Ａおよび第２コイル部３３Ｂの表面に複数の溝３３Ｅを形成することが好ましい。これにより、２次コイル３３における表皮効果による電流抵抗の増大とこれに伴う発熱を抑えることができる。
The
なお、複数の溝３Ｅ，２３Ｅ，３３Ｅに換えて、凹凸部として、複数のディンプル（くぼみ）あるいは放熱フィンを各２次コイルの表面に形成してもよい。
In place of the plurality of
図１０は、降圧トランス２１をトランス収納用の筐体４０内に収納した状態を示す。筐体４０内には、冷却部１００が収納されている。この冷却部１００内には、冷媒（たとえば、水、アンモニアン）が流れる流路１０２が設けられ、冷媒流入部１０３から流入した冷媒は、冷却部１００内を流れ、冷媒流出部１０４から流出する。冷媒流出部１０４から流出した冷媒は、図示外の放熱部で放熱され冷却された後、再び冷媒流入部１０３から冷却部１００に流れる。
FIG. 10 shows a state where the step-down
第１電極部２３Ｃには端子板１０５Ａが接続され、第１電極部２３Ｄには端子板１０５Ｂが接続される。平滑回路６の一端には、端子板１０６が接続されている。そして、端子板１０５Ａと端子板１０６とは、複数のダイオード１０７を介して接続され、また、端子板１０５Ｂと端子板１０６とも、複数のダイオード１０７を介して接続されている。つまり、２次コイル２３は、複数のダイオード１０７を備える整流回路５に接続される。端子板１０５Ａ，１０５Ｂ、および端子板１０６をそれぞれ板状体とすることで、複数のダイオード１０７の配置と接続を行い易い。端子板１０５Ａ，１０５Ｂ、および端子板１０６は、板状に限らず、棒状体としてもよい。つまり、端子板１０５Ａ，１０５Ｂ、および端子板１０６を複数のダイオード１０７の配列方向に長い形状とされることで、ダイオード１０７の配置と接続が行い易くなる。
A
なお、降圧トランス２１において、絶縁板２５に換えて、第１コイル部２３Ａ、第１電極部２３Ｃおよび第１センタータップ部２４Ａ側と、第２コイル部２３Ｂ、第２電極部２３Ｄおよび第２センタータップ部２４Ｂ側との間に空気層を設け、この空気層により絶縁を行う構成としてもよい。降圧トランス３１においても同様に、絶縁板２５に換えて、絶縁部材として空気層を設けても良い。
In step-down
降圧トランス１，２１，３１は、冷却部１００を備えたトランスとして構成してもよい。なお、本実施の形態では、降圧トランス１，２１，３１は、ＡＣ／ＤＣ変換用に用いられているが、ＡＣ／ＡＣの降圧トランスとして用いることもできる。
The step-down
１，２１，３１ … 降圧トランス
２，２２，３２ … １次コイル
３，２３，３３ … ２次コイル
３Ａ，２３Ａ，３３Ａ … 第１コイル部
３Ｂ，２３Ｂ，３３Ｂ … 第２コイル部
３Ｅ，２３Ｅ，３３Ｅ … 溝（凹凸部）
４，２４ … センタータップ部材
１０，２９Ａ，２９Ｂ … 放熱部
２４Ａ，３４Ａ … 第１センタータップ部
２４Ｂ，３４Ｂ … 第２センタータップ部
２５ … 絶縁板（絶縁部材）
１００ … 冷却部
1, 2, 31 ... Step-down
4, 24 ...
100 ... Cooling section
Claims (7)
前記２次コイルは、
第１コイル部と、
第２コイル部と、
を有し、
前記２次コイルには、前記第１コイル部および前記第２コイル部に接続されるセンタータップ部材が接続され、
前記センタータップ部材は、冷却部に接触させることができる放熱部を有する、
ことを特徴とする降圧トランス。 In a step-down transformer that steps down the power input to the primary coil and outputs it by the secondary coil.
The secondary coil is
A first coil part;
A second coil part;
Have
A center tap member connected to the first coil portion and the second coil portion is connected to the secondary coil,
The center tap member has a heat dissipating part that can be brought into contact with the cooling part.
A step-down transformer characterized by that.
前記センタータップ部材は、前記第１コイル部に接続される第１センタータップ部と、前記第２コイル部に接続される第２センタータップ部とを有し、
前記第１コイル部および前記第１センタータップ部と、前記第２コイル部および前記第２センタータップ部との間には、絶縁部材が配置され、
前記第１コイル部と前記第２コイル部とは、互いに、電流の流れる方向に沿って、かつ、電流の流れの方向を逆にして並置され、
前記１次コイルは環状のコアを有するトロイダルコイルであり、前記第１コイル部および前記第２コイル部は、前記環状コアの内側に配置されている、
ことを特徴とする降圧トランス。 The step-down transformer according to claim 1,
The center tap member has a first center tap portion connected to the first coil portion, and a second center tap portion connected to the second coil portion,
An insulating member is disposed between the first coil portion and the first center tap portion, and the second coil portion and the second center tap portion,
The first coil portion and the second coil portion are juxtaposed with each other along the direction of current flow and with the direction of current flow reversed.
The primary coil is a toroidal coil having an annular core, and the first coil portion and the second coil portion are disposed inside the annular core.
A step-down transformer characterized by that.
前記第１センタータップ部は、前記２次コイルの一端側に接続され、
前記第２センタータップ部は、前記２次コイルの他端側に接続され、
前記第１センタータップ部および前記第２センタータップ部は、前記２次コイルに対して同一の側に向けて突出している、
ことを特徴とする降圧トランス。 The step-down transformer according to claim 2,
The first center tap portion is connected to one end side of the secondary coil,
The second center tap portion is connected to the other end side of the secondary coil,
The first center tap portion and the second center tap portion protrude toward the same side with respect to the secondary coil,
A step-down transformer characterized by that.
前記第１コイル部および前記第２コイル部の表面には複数の凹凸部が形成されている、
ことを特徴とする降圧トランス。 The step-down transformer according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of concave and convex portions are formed on the surfaces of the first coil portion and the second coil portion.
A step-down transformer characterized by that.
前記第１コイル部および前記第２コイル部は金属塊である、
ことを特徴とする降圧トランス。 The step-down transformer according to any one of claims 1 to 4,
The first coil part and the second coil part are metal blocks,
A step-down transformer characterized by that.
前記センタータップ部材の断面積は、前記２次コイルの断面積以上である、
ことを特徴とする降圧トランス。 The step-down transformer according to any one of claims 1 to 5,
The cross-sectional area of the center tap member is not less than the cross-sectional area of the secondary coil.
A step-down transformer characterized by that.
前記放熱部に接続される冷却部を有し、
前記冷却部は、導体であり接地されている、
ことを特徴とする降圧トランス。 The step-down transformer according to any one of claims 1 to 6,
A cooling unit connected to the heat dissipation unit;
The cooling part is a conductor and grounded,
A step-down transformer characterized by that.
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