JP2017126650A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】放熱器を備えていても体格の大型化を抑制し得るトランスを提供する。【解決手段】本実施形態のスコットトランス１０では、通電中において発熱するダイオードモジュール３１，３２が取り付けられるヒートシンク４０は、コア１１の上端部１１ｄから下端部１１ｅに亘って複数のレグの並び方向に拡がる平坦部４１ａが複数のコイル１４〜１７（主座１次コイル１４、主座２次コイル１５、Ｔ座１次コイル１６、Ｔ座２次コイル１７）の側方を覆うようにコア１１に固定される。これにより、ヒートシンク４０は、例えば、コア１１の上方に向けて立ち上がるように拡張したり、コイル１４〜１７の巻回径方向に張り出すように拡張したりすることなく、その面積を確保することが可能になる。したがって、ヒートシンク４０を備えていても、スコットトランス１０の体格の大型化を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱器を備えたトランスに関するものである。

放熱器を備えたトランスとして、例えば、下記特許文献１に開示される変圧器がある。この変圧器（トランス）では、コア上部に放熱板（放熱器）を設けるとともに巻線（コイル）の間に挟み込んだ熱伝導板の端部をその放熱板に接続する構成を採る。これにより、変圧器内で発生する熱を外気へ逃がすことで変圧器の温度上昇を抑制可能にしている。

このようにトランスに設けられる放熱器は、トランス自体が発する熱を外部に逃がすことを目的にするものが多いが、コイルに流れる電流量に対してその線径が充分に確保されて銅損が低い場合にはそれによる発熱も小さい。また鉄損が低い場合にも発熱は小さい。そのため、このような場合には、上記の放熱器は必要とされない。

一方、整流用のダイオード等、通電中に発熱する回路部品を実装しているトランスもある。例えば、電力用のトランスの場合には、その出力側に接続される回路部品に流れる電流が大きい。そのため、整流用のダイオード等の回路部品も発熱し得ることから、放熱器に取り付けられることが多い。発熱量に適した大きさの放熱器を設けるスペースが出力側の回路基板にない場合には、例えば、当該回路部品はトランスに設けられた放熱器に実装されることもある。

例えば、特許文献１の変圧器であれば、発熱する回路部品はコア上部の放熱板に取り付けられる。また、下記特許文献２の変圧器であれば、同文献には記載されていないが、例えば、鉄心（コア）の上部に設けられる断面コ字形状の棒状金具を拡張して放熱器として機能し得るその拡張部分に当該回路部品が取り付けられる。これらの放熱板や放熱器は、コアの下部に取り付けられることもある。これにより、整流用のダイオード等、通電中に発熱する回路部品の放熱がこのような放熱器によって可能になる。

特開平１１−１６２７４９号公報 特開２００４−１８６２２０号公報

しかしながら、このようなトランスのコア上部に設けられる放熱器は、放熱に必要な面積を確保する必要上、典型的には、当該トランスの高さ方向（コイルの巻回軸方向）や幅方向（コイルの巻回径方向）に拡大する構成を採ることが多い。例えば、プレート状の放熱板の場合には、コアの上方に向けて立ち上がるように拡張したり、コイルの巻回径方向に張り出すように拡張したりする。

すると、このような放熱器を備えたトランスは、放熱器の拡大に伴ってその体格が大型になってしまう場合がある。その場合、例えば、トランスを設置するスペースについて、当該トランスを搭載する装置側の仕様等に起因する制限があると、放熱器がトランスの搭載の妨げになることがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、放熱器を備えていても体格の大型化を抑制し得るトランスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載された本発明のトランスは、複数の脚部を有するコアと、前記複数の脚部に巻回される複数のコイルと、前記複数の脚部の並び方向に拡がるとともに前記複数のコイルの巻回径方向で同方向の側方を覆うプレート部、このプレート部の一端側から延びて前記複数の脚部の一方のコア端部に固定される第１固定部および前記プレート部の他端側から延びて前記複数の脚部の他方のコア端部に固定される第２固定部を有する放熱器と、を備え、前記プレート部には、通電中において発熱する回路部品が取り付けられることを技術的特徴とする。

通電中において発熱する回路部品が取り付けられる放熱器は、プレート部、第１固定部および第２固定部を有する。プレート部は、複数の脚部の並び方向に拡がるとともに複数のコイルの巻回径方向で同方向の側方を覆う。また、第１固定部は、プレート部の一端側から延びて複数の脚部の一方のコア端部に固定され、第２固定部は、プレート部の他端側から延びて複数の脚部の他方のコア端部に固定される。つまり、放熱器は、一方のコア端部から他方のコア端部に亘って複数の脚部の並び方向に拡がるプレート部が複数のコイルの側方を覆うようにコアに固定される。これにより、放熱器は、例えば、コアの上方に向けて立ち上がるように拡張したり、コイルの巻回径方向に張り出すように拡張したりすることなく、その面積を確保することが可能になる。

また、特許請求の範囲の請求項２に記載された本発明のトランスは、請求項１に記載のトランスにおいて、前記放熱器は、前記プレート部において、前記複数のコイルのうち隣接する２つのコイルの間に形成される隙間に沿ってこれらのコイルの巻回軸方向に延びる所定範囲内に、前記複数のコイルの側方に向けてその一部が突出する軸部材が取り付けられることを技術的特徴とする。軸部材の典型例は、ボルト、シャフト等のような棒状部品であるが、当該軸部材の概念には、これらの棒状部品を中心に同心状に構成される柱状の部品およびこれらの棒状部品の軸方向に延設される長尺状の部品も含む。

放熱器から突出する軸部材は、プレート部の所定範囲内に取り付けられる。この所定範囲は、複数のコイルのうち隣接する２つのコイルに間の形成される隙間に沿ってこれらのコイルの巻回軸方向に延びる範囲である。これにより、このような軸部材を放熱器に取り付けても、軸部材の一部が、隣接する２つのコイルの間の隙間に収まるようにこれらのコイルの側方に向けて突出する。そのため、放熱器（のプレート部）から突出する軸部材の突出量が当該隙間に収まるぶんだけ小さくなるので、当該トランスの高さ方向（コイルの巻回軸方向）や幅方向（コイルの巻回径方向）の体格（寸法）を小さくすることが可能になる。

さらに、特許請求の範囲の請求項３に記載された本発明のトランスは、請求項１または２に記載のトランスにおいて、前記第１固定部は、前記複数のコイルのいずれか１つ以上のコイルから前記一方のコア端部の方向にコイル端部を引き出し得る切欠部を有することを技術的特徴とする。

放熱器の第１固定部は、複数のコイルのいずれか１つ以上のコイルから一方のコア端部の方向にコイル端部を引き出し得る切欠部を有する。換言すると、これらのコイルからコイル端部を引き出す範囲を避けて第１固定部を設ける。これにより、放熱器の第１固定部と干渉することなく、これらのコイルから一方のコア端部の方向にコイル端部を引き出すことが可能になるため、当該トランスがこのような放熱器を備える構成を採ってもコイル端部の引き出しの障害になり難い。

また、特許請求の範囲の請求項４に記載された本発明のトランスは、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスにおいて、前記回路部品は、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つのコイルに電気的に接続されており、前記回路部品に接続されるコイル端部は、前記１つのコイルの巻回方向に沿って引き出され、前記複数の脚部の並び方向の前記プレート部の側方から前記回路部品に接続されることを技術的特徴とする。

回路部品に接続されるコイル端部は、１つのコイルの巻回方向に沿って引き出され、複数の脚部の並び方向のプレート部の側方から回路部品に近づく。これにより、コイル端部を一方（または他方）のコア端部の方向から引き出してコイルの軸方向に向けて回路部品に近づける場合に比べて、例えば、Ｕ字形状等の無理な折り曲げ加工をコイル線材に施すことなく、コイル端部を回路部品に接続することが可能になる。

また、特許請求の範囲の請求項５に記載された本発明のトランスは、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスにおいて、前記放熱器は、前記プレート部において、前記複数のコイルのうち隣接する２つのコイルの間に形成される隙間に沿ってこれらのコイルの巻回軸方向に延びる所定範囲内に、貫通孔を備えることを技術的特徴とする。

放熱器は、プレート部の所定範囲内に貫通孔を備える。この所定範囲は、複数のコイルのうち隣接する２つのコイルの間に形成される隙間に沿ってこれらのコイルの巻回軸方向に延びる範囲である。これにより、１つのコイルの巻回方向に沿って引き出されるコイル端部をこの貫通孔を通して回路部品に近づけることが可能になり、最短距離で回路部品にコイル端部を接続することができる。また、このような貫通孔を通して、隣接する２つのコイルの間に空気を流通させることが可能になるので、これらのコイルの空気による冷却効率を高めることができる。

本発明のトランスでは、放熱器は、当該トランスの高さ方向（コイルの巻回軸方向）や幅方向（コイルの巻回径方向）に拡大する構成を採ることなく、放熱器の面積を確保することが可能になる。したがって、放熱器を備えていても、トランスの体格の大型化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るスコットトランスの構成例を示す斜視図である。 本実施形態のスコットトランスの正面図である。 本実施形態のスコットトランスの背面図である。 本実施形態のスコットトランスの平面図である。 本実施形態のスコットトランスの側面図であり、図５(A)は左側面図、図５(B)は右側面図、である。 本実施形態のスコットトランスを構成する放熱器の構成例を示す図であり、図６(A)は平面図、図６(B)は正面図、図６(C)は底面図、図６(D)は右側面図、である。 本実施形態のスコットトランスの結線例を示す回路図である。 図２に示すVIII−VIII線により切断した状態を模式的に表した断面図である。 図２に示すIX−IX線により切断した状態を模式的に表した断面図である。

以下、本発明のトランスをスコットトランスに適用した実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係るスコットトランス１０の構成を図１〜図８に基づいて説明する。図１〜図５には、スコットトランス１０の構成例を示す斜視図（図１）、正面図（図２）、背面図（図３）、平面図（図４）、左側面図（図５(A)）、右側面図（図５(B)）、がそれぞれ図示されている。また、図７にはスコットトランス１０の結線例を示す回路図が図示されている。図８には、図２に示すVIII−VIII線により切断した状態を模式的に表した断面図が図示されている。

なお、以下、図６，図７を除く各図に表されている座標系において、Ｘ軸方向のことを「スコットトランス１０の短手方向」といい、Ｙ軸方向のことを「スコットトランス１０の長手方向」といい、Ｚ軸方向のことを「スコットトランス１０の高さ方向」という。また、Ｘ軸の負方向のことを「正面方向」といい、Ｘ軸の正方向のことを「背面方向」という。さらに、Ｙ軸の負方向のことを「右側」といい、Ｙ軸の正方向のことを「左側」という。さらに、Ｚ軸の正方向のことを「上側」または「上方」といい、Ｚ軸の負方向のことを「下側」または「下方」という。

図１に示すように、スコットトランス１０は、主に、コア１１、複数のコイル１４〜１７、ヒートシンク４０、ダイオードモジュール３１，３２等により構成されている。スコットトランス１０は、三相交流を２つの単相交流に変換可能に複数のコイル１４〜１７がスコット結線された変圧器である。そのため、コア１１には、主座の１次側のコイル１４、主座の２次側のコイル１５、Ｔ座の１次側のコイル１６およびＴ座の２次側のコイル１７が巻回されている。主座は「Ｍ座」と呼ばれることもある。以下、コイル１４〜１７の個々のコイルを特に区別して説明する場合には、前記のように「主座１次コイル１４」や「Ｔ座１次コイル１６」等と表現することがあるので注意されたい。

具体的には、例えば、図７に示すように、主座１次コイル１４は三相交流のＵ−Ｗ相間に接続されており、主座１次コイル１４の中点とＶ相の間にＴ座１次コイル１６が接続されている。また、主座２次コイル１５は、主座１次コイル１４の巻回層の上に巻回され、Ｔ座２次コイル１７は、Ｔ座１次コイル１６の巻回層の上に巻回されている。以下、主座１次コイル１４と主座２次コイル１５をまとめて「コイル１４等」という。また、Ｔ座１次コイル１６とＴ座２次コイル１７をまとめて「コイル１６等」という。コイル１４等とコイル１６等は、コア１１のレグ部に巻回されている。

コア１１は、本実施形態では、漢字の「日」の字形状を有する鉄心部である。例えば、３本の角柱形状のレグ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有するＥ型鉄心と、これらのレグ部１１ａ〜１１ｃの開放側端（先端）を閉じ得る角柱形状のＩ型鉄心と、を組み合わせることによりコア１１を構成している（図８参照）。そのため、コア１１は、「ＥＩコア」と呼ばれることもある。コア１１は、例えば、Ｅ字形状の電磁鋼板とＩ字形状の電磁鋼板とを数枚ごとにＥ字形状が逆向きになるように交互に向きを変えて積層されており、締結金具５１〜５４により積層方向に加圧されている。なお、コア１１として、２つのＥ型鉄心を組み合わせるＥＥコアを用いてもよい。

即ち、コア１１は、その上端部１１ｄがボルト５５のねじ締結により加圧される長板状の締結金具５１，５２によって挟持されている。締結金具５１には、ボルト５５が螺合可能なねじ孔が形成されている。また、コア１１の下端部１１ｅは、ボルト５７とナット５８のねじ締結により加圧されるＬアングル状の締結金具５３，５４によって挟持されている。これにより、コア１１には積層方向に圧縮荷重が作用する。なお、本実施形態では、これらの締結金具５１〜５４には、図示しないが、当該スコットトランス１０を搭載する装置に取付固定する場合に用いられるボルト用の取付穴や取付溝が形成されている。なお、締結金具５１には、正面方向に突出する２本のボルト４８が固定されており、ヒートシンク４０は、これらのボルト４８によってコア１１の上端部１１ｄに取り付けられる。

このように構成されるコア１１は、その３本のレグ部１１ａ〜１１ｃのうち、外側に位置するレグ部（主座脚部）１１ｂにコイルボビン１２を介して主座のコイル１４等が巻回されており、またその反対の外側に位置するレグ部（Ｔ座脚部）１１ｃにコイルボビン１３を介してＴ座のコイル１６等が巻回されている（図８参照）。なお、内側に位置するレグ部（共通脚部）１１ａには、本実施形態ではコイルは巻回されていない。

コイルボビン１２，１３は、耐熱樹脂からなる成形部品であり、角柱形状のレグ部１１ｂ，１１ｃを挿通可能な角筒部１２ａ，１３ａとこの角筒部の両端に形成される鍔部１２ｂ，１３ｂとにより構成されている（図８参照）。コイルボビン１２，１３は、例えば、その軸方向に二分割したコ字形状の２つの部品により構成されている。本実施形態では、コイルボビン１２，１３に巻回されているコイル１４等，１６等は、絶縁ワニス等が塗布された絶縁紙１８，１９に覆われている。なお、図１〜図５および図９においては、図面表現上の便宜から、絶縁紙１８，１９の部分およびコイル１４〜１７の巻線のうちコイルボビン１２，１３の鍔部１２ｂ，１３ｂに隠れていない部分については灰色に着色していることに注意されたい。

このように本実施形態では、コイル１４等，１６等は、コイルボビン１２，１３の角筒部１２ａ，１３ａにそれぞれ巻回される。そのため、図８に示すように、コイルボビン１２に巻回されたコイル１４等やコイルボビン１３に巻回されたコイル１６等は、ＸＹ平面による断面形状（コイルの径方向断面形状）がいずれも丸角部を有する矩形状になる。したがって、コイル１４等，１６等は、いずれも巻回径方向に向く４つの側面を有する。これら４つの側面のうち、スコットトランス１０の正面方向（Ｘ軸の負方向）に向くものをコイル側面αといい、隣り合うコイル１４等とコイル１６等同士で対向するものをコイル側面βという（図８参照）。

ヒートシンク４０は、放熱プレート４１とこれに固定されるボルト４５，４６とにより構成されている。ヒートシンク４０は、通電中に発熱し得るダイオードモジュール３１，３２を放熱する冷却器であり、本実施形態ではコイル１４等，１６等のコイル側面αを覆うようにコア１１に取り付けられている。放熱プレート４１は、平坦部４１ａ、上側フランジ部４１ｂおよび下側フランジ部４１ｃにより構成されており、例えば、アルミニウム板を曲げ加工等して形成される。ヒートシンク４０は、その構成が図６に図示されているので、ここからは、主に図６を参照しながら説明する。

放熱プレート４１の平坦部４１ａは、レグ１１ａ〜１１ｃの並び方向、即ちスコットトランス１０の長手方向および高さ方向（ＹＺ平面）に拡がるとともにコイル１４等，１６等のコイル側面αを覆う平らなプレートである。本実施形態では、平坦部４１ａは、コイル１４等，１６等の正面方向を向くコイル側面αのほぼ全面を覆い得る広さに設定されている（図１，２参照）。この平坦部４１ａには、ダイオードモジュール３１，３２を当該平坦部４１ａの両側付近に取り付けるためのボルト４５，４６がスコットトランス１０の高さ方向に２本ずつ正面方向に突出するように固定されている。

平坦部４１ａの長手方向（Ｙ軸方向）の中央（またはほぼ中央）には、後述するように、正面方向に突出する端子台２１，２２がスコットトランス１０の高さ方向に並べられて取り付けられる。そのため、平坦部４１ａの同中央には、上方から下方に向けて、丸孔４３ａが２箇所に形成されている。なお、端子台２１，２２が取り付けられる範囲は、隣接する２つのコイル１４等とコイル１６等の間に形成される隙間Ｓに沿ってこれらのコイル１４等，１６等の巻回軸方向に延びる所定範囲である（図２，８参照）。

平坦部４１ａには、このような所定範囲の両側においても、上方から下方に向けて長く延びる長孔４２ａ，４２ｂがそれぞれ形成されている。これらの長孔４２ａ，４２ｂは、放熱プレート４１（ヒートシンク４０）をコア１１に取り付けた状態において正面からスコットトランス１０を見た場合に、当該長孔４２ａ，４２ｂを通してコイル１４〜１７の丸角部（コイル側面αよりレグ部１１ａ側に位置する丸角部）またはレグ部１１ａが見える位置に形成されている。なお、長孔４２ａ，４２ｂに代えて、長孔４２ａ，４２ｂの長手方向に線条に並ぶ複数の丸孔（長孔の短径とほぼ同径）を形成しても良い。

上側フランジ部４１ｂは、平坦部４１ａの上側（一端側）から背面方向に向けて折れ曲がるとともに再び上方に向けて立ち上がるＬアングル状に形成されるフランジである。この上側フランジ部４１ｂは、平坦部４１ａの上側全体から延びるのではなく、前述した所定範囲を含む平坦部４１ａの中央部分だけについてＬアングル状に上側フランジ部４１ｂが形成される。これにより、上側フランジ部４１ｂと干渉することなく、コイルボビン１２に巻回されるコイル１４等から主座２次コイル１５の一端部１５ａを上方に引き出したり、コイルボビン１３に巻回されるコイル１６等からＴ座２次コイル１７の一端部１７ａを上方に引き出したりすることが可能になる。

即ち、コイル１４等，１６等からコイルの一端部１５ａ，１７ａを引き出す範囲を避けて上側フランジ部４１ｂの両側（切欠部４１ｂ’）を切り欠くように、平坦部４１ａから上側フランジ部４１ｂが形成される。上側フランジ部４１ｂには、後述するように、上方に向けて突出するように端子台２３，２４がスコットトランス１０の長手方向の所定範囲（隣接する２つのコイル１４等とコイル１６等の間に形成される隙間Ｓ）に並べられて取り付けられる。そのため、上側フランジ部４１ｂには、長手方向に丸孔４３ｂが２箇所に形成されている。また、上側フランジ部４１ｂには、締結金具５１から突出する２本のボルト４８が挿通可能な丸孔４４ａが２箇所に形成されている。これにより、ボルト４８とそのナットのねじ締結によって、放熱プレート４１の上端（上側フランジ部４１ｂ）をコア１１の上端部１１ｄに固定することが可能になる。なお、上側フランジ部４１ｂと締結金具５１の間における電気的な絶縁を確保するため、これらの間に絶縁紙等の絶縁プレートを介在させても良い。これにより、放熱プレート４１（ヒートシンク４０）を通る漏れ磁束についても抑制することが可能になる。

下側フランジ部４１ｃは、平坦部４１ａの下側（他端側）から背面方向に向けて折れ曲がるとともに再び下方に向けて立ち下がるＬアングル状に形成されるフランジである。この下側フランジ部４１ｃは、上側フランジ部４１ｂと異なって平坦部４１ａの下側全体から延びるように形成される。下側フランジ部４１ｃには、前述した締結金具５３，５４をねじ締結するボルト５７を挿通可能な丸孔４３ｃが形成されている。これにより、ボルト５７とナット５８のねじ締結によって下側フランジ部４１ｃを締結金具５３，５４と一緒に共締めすることで、放熱プレート４１の下端をコア１１の下端部１１ｅに固定することが可能になる。なお、下側フランジ部４１ｃと締結金具５３の間における電気的な絶縁を確保するため、これらの間においても絶縁紙等の絶縁プレートを介在させても良い。これにより、放熱プレート４１（ヒートシンク４０）を通る漏れ磁束も、さらに抑制することが可能になる。

ダイオードモジュール３１は、直列に接続された２素子分のダイオード３１ａ，３１ｂを樹脂モールドでパッケージした半導体モジュールである（図７参照）。ダイオードモジュール３１の外形は、両端にボルト４５，４６を挿通可能な丸孔を有する角柱形状を呈している。そして、その表面には、一端側から他端側に向けて、回路配線を接続する端子として、中点（ダイオード３１ａのアノードとダイオード３１ｂのカソードの接続点）端子、ダイオード３１ａのカソード端子、ダイオード３１ｂのアノード端子の順番に並んで設けられている。また、ダイオードモジュール３１の裏面には、図略のヒートスプレッダが樹脂から露出するように設けられている。ダイオードモジュール３２についても、ダイオードモジュール３１と同様に構成されている。本実施形態では、ダイオードモジュール３１は、ボルト４５とそのナットにより放熱プレート４１の右側に取り付けられ、ダイオードモジュール３２はボルト４６とそのナットにより左側に取り付けられる。

ダイオードモジュール３１，３２には、接続コード２７等が接続されている。本実施形態では、ダイオードモジュール３１の中点端子に主座２次コイル１５の他端部１５ｂ、また同カソード端子に接続コード２７の一端側、さらに同アノード端子に接続コード２９の一端側、がそれぞれ接続されている。同様に、ダイオードモジュール３２の中点端子にＴ座２次コイル１７の他端部１７ｂ、また同カソード端子に接続コード２８の一端側、さらに同アノード端子に接続コード２９の他端側、がそれぞれ接続されている。接続コード２７と接続コード２８のそれぞれの他端側は、いずれも端子台２２に接続されている。この端子台２２には、電流ヒューズ３３の一端側が接続されており、電流ヒューズ３３の他端側は端子台２１に接続されている。端子台２１は、主に、樹脂性のスリーブ２１ａ、ボルト２１ｂ、ナット２１ｃにより構成されている（図４，５参照）。スリーブ２１ａには、端子台２１が取り付けられる放熱プレート４１から、ボルト２１ｂおよびナット２１ｃを電気的な絶縁を確保する役割がある。端子台２２やこれから説明する端子台２３，２４も、端子台２１と同様に構成されている（図２参照）。

なお、Ｔ座２次コイル１７の他端部１７ｂは、放熱プレート４１の平坦部４１ａに形成される長孔４２ａを通ってダイオードモジュール３２に接続されている。そのため、このような長孔４２ａが形成されていない場合には、例えば、他端部１７ｂを上方に立ち上げた後、平坦部４１ａの上端部を跨いでから下方に立ち下げるように他端部１７ｂを引き回す必要があることから、ダイオードモジュール３２に到達するまでの距離が長くなる。それに比べて、他端部１７ｂが長孔４２ａを通る構成を採ることにより、短い距離でダイオードモジュール３２に到達することが可能になる。つまり、最短距離でダイオードモジュール３２にＴ座２次コイル１７の他端部１７ｂを接続することができる。また、主座２次コイル１５の他端部１５ｂは、その巻回方向に沿って引き出されて、放熱プレート４１の平坦部４１ａの右側端からダイオードモジュール３１に近づいてダイオードモジュール３１に接続されている。そのため、他端部１５ｂを巻回方向に沿って引き出すことなくコア１１の上端部方向から引き出した場合に比べて、例えば、Ｕ字形状等の無理な折り曲げ加工をコイル線材に施したり、接続コードを用いたりせずに他端部１５ｂをダイオードモジュール３１に接続することができる。

図７に示す回路図から解るように、電流ヒューズ３３が接続されている端子台２１は、プラス側の出力端子（＋）になる。主座２次コイル１５の一端部１５ａは、接続コード２５を介して端子台２３に接続されている。この端子台２３は、主座の中点電位が出力される中点端子（Ｍ）になる。これに対して、Ｔ座２次コイル１７の一端部１７ａは、接続コード２６を介して端子台２４に接続されている。この端子台２４は、Ｔ座の中点電位が出力される中点端子（Ｔ）になる。マイナス側の出力端子（−）は、ダイオードモジュール３１のアノード端子にあたる。

主座１次コイル１４およびＴ座１次コイル１６には、端子３７〜３９が接続されており、これらを介して三相交流電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が入力される。即ち、図４に示すように、主座１次コイル１４の一端部１４ａに接続される端子３７にＵ相、また主座１次コイル１４の他端部１４ｂに接続される端子３９にＷ相、Ｔ座１次コイル１６の他端部１６ｂに接続される端子３８にＶ相、がそれぞれ接続されて、三相交流電力が入力される。なお、本実施形態では、主座２次コイル１５の一端部１５ａと接続コード２５との接続部が絶縁カバー３５により覆われており、またＴ座２次コイル１７の一端部１７ａと接続コード２６との接続部が絶縁カバー３６により覆われている。そのため、これらの接続部については図示されていない。また、主座１次コイル１４の中点とＴ座１次コイル１６の一端部とを接続する配線については、図７の回路図には表されているが、その他の図においては図示されていないことに注意されたい。

このようにコイル１４等，１６等、ダイオードモジュール３１，３２や電流ヒューズ３３等が配線されるスコットトランス１０では、例えば、その一方の出力側（出力端子（＋）、中点端子（Ｍ）、出力端子（−））が図略の第１インバータ回路の入力側に接続され、また他方の出力側（出力端子（＋）、中点端子（Ｔ）、出力端子（−））が図略の第２インバータ回路の入力側に接続される。

スコットトランス１０の主座１次コイル１４やＴ座１次コイル１６に三相交流電圧が入力されると、主座２次コイル１５やＴ座２次コイル１７からダイオードモジュール３１，３２を介して単相交流電圧が出力される。このときダイオードモジュール３１，３２のダイオード３１ａ，３１ｂやダイオード３２ａ，３２ｂは、所定周期ごとに通電状態になり、流れる電流によっては発熱量が大きくなる。そのため、本実施形態では、ダイオードモジュール３１，３２の発熱をヒートシンク４０の放熱プレート４１により放熱する。放熱プレート４１は、前述したように、その平坦部４１ａが、スコットトランス１０の長手方向および高さ方向（ＹＺ平面）に拡がるとともにコイル１４等，１６等のコイル側面αを覆う。これにより、放熱プレート４１は、ダイオードモジュール３１，３２を取り付けるスペースとその放熱に必要な面積を平坦部４１ａにより確保することが可能になる。

また、放熱プレート４１の平坦部４１ａには、正面からスコットトランス１０を見た場合にコイル１４等，１６等の丸角部またはレグ部１１ａが見える位置に長孔４２ａ，４２ｂを形成している。即ち、長孔４２ａ，４２ｂは、隣接する２つのコイル１４等とコイル１６等の間に形成される隙間Ｓに沿ってこれらのコイル１４等，１６等の巻回軸方向に延びる平坦部４１ａの範囲（所定範囲）に形成される。これにより、これらの長孔４２ａ，４２ｂを通して、コイル１４等とコイル１６等の間やこれらのコイル側面βとコア１１のレグ部１１ａとの間に強制空冷等による送風（空気）を通すことが可能になる。例えば、図８に示す矢印付き破線のように、正面から背面に向けて長孔４２ａ，４２ｂを介して空気が通る。そのため、これらのコイル１４等，１６等をこのように流通する空気により冷却することができ、コイル１４等，１６等の冷却効率を高めることができる。

さらに、隣接する２つのコイル１４等とコイル１６等の間に形成される隙間Ｓに沿ってこれらのコイル１４等，１６等の巻回軸方向に延びる平坦部４１ａの範囲（所定範囲）に端子台２１，２２等の軸部品（軸部材）を取り付ける。このような軸部品は、図８に示すように、放熱プレート４１の平坦部４１ａから、正面方向に突出するとともにその一部が背面方向にも突出するが、このような所定範囲に端子台２１等を位置させたことによって、これらの背面方向に突出する部分は隙間Ｓ内に収まる。ここで、このような所定範囲において、スコットトランス１０を上下方向に切断した断面図、即ち図２に示すIX−IX線により切断した状態を模式的に表した図９を参照して説明する。

図９に示すように、端子台２１は、スリーブ２１ａ、ボルト２１ｂ、ナット２１ｃにより構成されており、平坦部４１ａから背面方向に、ボルト２１ｂのボルトヘッドとスリーブ２１ａの一部が突出する。同様に端子台２２も、スリーブ２２ａ、ボルト２２ｂ、ナット２２ｃにより構成されており、平坦部４１ａから背面方向に、ボルト２２ｂのボルトヘッドとスリーブ２２ａの一部が突出する。そのため、これらの背面方向に突出する部分が隙間Ｓ内に収まる突出量だけ、正面方向に突出する端子台２１等の突出長さを小さくすることができるので、スコットトランス１０の短手方向の体格（寸法）を小さくすることができる。

また、スリーブ２３ａ、ボルト２３ｂ、ナット２３ｃにより構成される端子台２３についても、上側フランジ部４１ｂから下方に向けて、ボルト２３ｂのボルトヘッドとスリーブ２３ａの一部が突出する。切断面に対して端子台２３の反対側に位置するため、図８には図示されていないが、端子台２４についても同様にそのボルトヘッドとスリーブの一部が突出する。これらの端子台２３，２４は、前述したように、隣接する２つのコイル１４等とコイル１６等の間に形成される隙間Ｓに位置している。そのため、これらの下方に突出する部分が隙間Ｓ内に収まる突出量だけ、上方に突出する端子台２４等の突出長さを小さくすることができるので、スコットトランス１０の高さ方向の体格（寸法）を小さくすることができる。

なお、本実施形態では、ヒートシンク４０を構成する放熱プレート４１をアルミニウム板で構成するとともに放熱プレート４１をコア１１の上端部１１ｄと下端部１１ｅの間に機械的に接続した。そのため、コア１１以外にヒートシンク４０を経由する磁束は皆無ではないが、アルミニウムは非磁性物質であることから、ヒートシンク４０を通る漏れ磁束の発生が抑えられてトランスの変換効率に与える影響を少なくすることができる。ヒートシンク４０は、非磁性物質（反磁性体を含む）であれば、例えば、銅、鉛、銀、熱伝導率の高い合成樹脂等でも良い。また、ヒートシンクや放熱プレートを通る漏れ磁束がトランスの変換効率等に与える影響に対して問題にならない場合には、製品コストの削減を優先させた構成として、例えば、ヒートシンク等を鉄板等の強磁性体で構成しても良い。

以上説明したように本実施形態のスコットトランス１０では、通電中において発熱するダイオードモジュール３１，３２が取り付けられるヒートシンク４０の放熱プレート４１は、平坦部４１ａ、上側フランジ部４１ｂおよび下側フランジ部４１ｃを有する。平坦部４１ａは、複数のレグ１１ａ〜１１ｃの並び方向に拡がるとともに複数の主座１次コイル１４、主座２次コイル１５、Ｔ座１次コイル１６、Ｔ座２次コイル１７（以下「複数のコイル１４〜１７」という）の巻回径方向で同方向の側方を覆う。また、上側フランジ部４１ｂは、平坦部４１ａの一端側から延びて複数のレグ１１ａ〜１１ｃの上端部１１ｄに固定され、下側フランジ部４１ｃは、平坦部４１ａの他端側から延びて複数のレグ１１ａ〜１１ｃの下端部１１ｅに固定される。

つまり、ヒートシンク４０は、コア１１の上端部１１ｄから下端部１１ｅに亘って複数のレグ１１ａ〜１１ｃの並び方向に拡がる平坦部４１ａが複数のコイル１４〜１７の側方を覆うようにコア１１に固定される。これにより、ヒートシンク４０は、例えば、コア１１の上方に向けて立ち上がるように拡張したり、コイル１４〜１７の巻回径方向に張り出すように拡張したりすることなく、平坦部４１ａ、上側フランジ部４１ｂおよび下側フランジ部４１ｃによって放熱面積を確保することが可能になる。したがって、ヒートシンク４０を備えていても、スコットトランス１０の体格の大型化を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、ヒートシンク４０をコア１１に固定する構成として、締結金具５１を介在させて放熱プレート４１の上端から延びる上側フランジ部４１ｂをコア１１の上端部１１ｄに固定し、また締結金具５３を介在させて放熱プレート４１の下端から延びる下側フランジ部４１ｃをコア１１の下端部１１ｅに固定したが、このような締結金具５１，５３を介することなく、上側フランジ部４１ｂや下側フランジ部４１ｃを直接、コア１１の上端部１１ｄや下端部１１ｅに固定する構成を採っても良い。

また、上述した実施形態では、当該スコットトランス１０を搭載する装置からの配線７０をダイオードモジュール３２に直接接続することによってマイナス側の出力を得る構成を採ったが、プラス側の出力端子である端子台２１と同様に、マイナス側の出力端子として端子台を放熱プレート４１の平坦部４１ａに設ける構成を採っても良い。この場合についても、前述した所定範囲内において、例えば、端子台２２の下側にマイナス側の端子台を設ける。上述した実施形態では、軸部材として端子台２１，２２で例示する構成を採ったが、軸部材として、例えば、所定温度を検出するとそれが備える端子間を遮断する機能部品（温度スイッチ、温度ヒューズ等）を、さらに設ける構成を採っても良い。

さらに、上述した実施形態では、トランスとして、スコットトランス１０を例示して説明したが、これに限られることはなく、複数の脚部を有するコアと、これら複数の脚部に巻回される複数のコイルとを有するトランスであれば、他の結線方式の相変換トランスについても適用することができ、また単相や多相の電圧変換トランスにも適用することができる。また、上述した実施形態では、３本のレグ部を有するコアにコイルを巻回する構成を例示して説明したが、レグ部の本数は２本や４本以上でも良く、またこれらのレグ部に巻回されるコイルの数も２以上であれば良い。さらに、レグ部に巻回されるコイルの径方向断面形状は、丸角の矩形状のほかに楕円状や円状であっても良い。

また、上述した実施形態では、発熱する回路部品として、ダイオードモジュール３１，３２を例示して説明したが、これに限られることはなく、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の電力用トランジスタ、サイリスタ、トライアック等、様々な種類のパワーデバイス（電力用半導体素子）であっても良い。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した具体例を様々に変形または変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。さらに、本明細書または図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つ。なお、[符号の説明]の欄における括弧内の記載は、上述した各実施形態で用いた用語と、特許請求の範囲に記載の用語との対応関係を明示するものである。

１０…スコットトランス（トランス）
１１…コア
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…レグ部（複数の脚部）
１１ｄ…上端部（一方のコア端部）
１１ｅ…下端部（他方のコア端部）
１２，１３…コイルボビン
１４…主座１次コイル（複数のコイル）
１５…主座２次コイル（複数のコイル）
１５ａ…一端部（一方のコア端部の方向に引き出されるコイル端部）
１６…Ｔ座１次コイル（複数のコイル）
１７…Ｔ座２次コイル（複数のコイル）
１７ａ…一端部（一方のコア端部の方向に引き出されるコイル端部）
１７ｂ…他端部（回路部品に接続されるコイル端部）
１８，１９…絶縁紙
２１，２２，２３，２４…端子台（軸部材）
２５，２６，２７，２８，２９…接続コード
３１，３２…ダイオードモジュール（回路部品）
３３…電流ヒューズ
３７，３８，３９…端子
４０…ヒートシンク（放熱器）
４１…放熱プレート
４１ａ…平坦部（プレート部）
４１ｂ…上側フランジ部（第１固定部）
４１ｂ’…切欠部
４１ｃ…下側フランジ部（第２固定部）
４２ａ，４２ｂ…長孔（貫通孔）
５１，５２，５３，５４…締結金具
Ｓ…隙間
α…コイル側面（複数のコイルの巻回径方向で同方向の側方）

Claims (5)

1. 複数の脚部を有するコアと、
   前記複数の脚部に巻回される複数のコイルと、
   前記複数の脚部の並び方向に拡がるとともに前記複数のコイルの巻回径方向で同方向の側方を覆うプレート部、このプレート部の一端側から延びて前記複数の脚部の一方のコア端部に固定される第１固定部および前記プレート部の他端側から延びて前記複数の脚部の他方のコア端部に固定される第２固定部を有する放熱器と、を備え、
   前記プレート部には、通電中において発熱する回路部品が取り付けられることを特徴とするトランス。
2. 前記放熱器は、前記プレート部において、前記複数のコイルのうち隣接する２つのコイルの間に形成される隙間に沿ってこれらのコイルの巻回軸方向に延びる所定範囲内に、前記複数のコイルの側方に向けてその一部が突出する軸部材が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記第１固定部は、前記複数のコイルのいずれか１つ以上のコイルから前記一方のコア端部の方向にコイル端部を引き出し得る切欠部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
4. 前記回路部品は、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つのコイルに電気的に接続されており、
   前記回路部品に接続されるコイル端部は、前記１つのコイルの巻回方向に沿って引き出され、前記複数の脚部の並び方向の前記プレート部の側方から前記回路部品に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランス。
5. 前記放熱器は、前記プレート部において、前記複数のコイルのうち隣接する２つのコイルの間に形成される隙間に沿ってこれらのコイルの巻回軸方向に延びる所定範囲内に、貫通孔を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランス。