JP2023063060A - トランス用巻線部、トランス及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次コイルとして配置されるコイル同士の高い結合度を確保し、出力側回路に流れる電流のバランスの崩れを抑えるトランス用巻線部、当該トランス用巻線部を備えるトランス及び当該トランスを備える電力変換装置を提供する。【解決手段】トランス用巻線部１０は、巻数が所定のターン数である、例えば２ターンである第２コイル１４ａ、１４ｂを、第２コイル１４ａの各ターンが第２コイル１４ｂの所定のターンに隣接するように重ね合わせた状態で配置して構成された２次コイル１４と、２次コイル１４の第２コイル１４ａ、１４ｂの間に配置され、巻数が所定のターン数である第１コイル１２ａを備えた１次コイル１２と、第１コイル１２ａと第２コイル１４ａ、１４ｂとの間及び重ね合わせた第２コイル１４ａ、１４ｂの隣接し合う各ターンの間に配置された絶縁体である絶縁紙１６と、で構成される積層体を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、１次コイルと２次コイルとを積層配置したトランス用巻線部、及び当該トランス用巻線部を備えるトランス、及び当該トランスを備える電力変換装置に関する。

従来のトランスは、例えば特許文献１に記載されているように、巻数が１ターン以上の１次コイル（入力側）と巻数が１ターンの２次コイル（出力側）とを積層して、２次コイルの少なくとも一部が、１次コイルの始端と終端との積層方向の間に挟まれるよう１次コイルの巻線に沿って配置された単位積層体を備えたトランス用巻線部と、当該トランス用巻線部が装着される磁性体のコア部とを備えている。

そして、当該トランス用巻線部を備えるトランスは、１次コイルを２以上の部品に分けることなく２次コイルの少なくとも一部を挟むことでき、部品点数の少ない簡単な構成で実現でき、かつ１次コイルと２次コイルとの高い結合度を得ることができるものとされている。

特開２０１３－１３１５８９号公報

しかしながら、従来の単位積層体を複数個積層してトランス用巻線部を形成する場合、単位積層体同士の２次コイルとして配置されるコイルは隣り合っていないため、各単位積層体が備える２次コイルとして配置されるコイル間の結合度は低くなってしまう。そして、２次コイルとして配置されるコイル同士の結合度が低い場合には、２次コイルが接続される出力側回路に漏れインダクタンスが発生し、出力側回路のインダクタンスがアンバランスになることにより、出力側回路に流れる電流のバランスが崩れる問題が発生する。

また、従来のトランス用巻線部は、１次コイルの巻数は１ターン以上として、その巻数が任意のターン数のものに適用することができるが、２次コイルについては巻数を１ターンとして固定されている。また、１次コイルの巻線は任意のターン数のものに適用することができるが、一度トランスとして組み立て後はターン数を自由に変更することはできず、トランス用巻線部としての拡張性に欠けるものである。

本発明は、２次コイルとして配置されるコイル同士の高い結合度を確保し、出力側回路に流れる電流のバランスの崩れを抑えることを主な目的とし、加えて拡張性の優れたトランス用巻線部、当該トランス用巻線部を備えたトランス、及び当該トランスを備えた電力変換装置を提供することを目的とする。

（トランス用巻線部）
本発明は、トランス用巻線部であって、
巻数が所定のターン数である第２コイルと別の第２コイルとを、一方の第２コイルの各ターンが他方の第２コイルの所定のターンに隣接するように重ね合わせた状態で配置して構成された２次コイルと、
２次コイルの第２コイル間に配置され、巻数が所定のターン数である第１コイルを備えた１次コイルと、
第１コイルと第２コイルとの間、及び重ね合わせた第２コイルの隣接し合う各ターンの間に配置された絶縁体と、
で構成される積層体を備えたことを特徴とする。

（複数個の積層体）
所定の数の積層体が積層配置される。

（積層体の間に配置された第１コイル）
１次コイルは、更に積層配置された積層体の間に配置された第１コイルを備え、
積層体と積層体の間に配置された第１コイルとの間に絶縁体が配置される。

（所定ターン数の位置に形成された接続部）
第２コイルは、巻線の始端から終端側に向けて所定のターン数進んだ位置に電気的に接続可能な接続部を備える。

（板部材とした第２コイル）
第２コイルは、導体を材料とする板部材である。

（トランス、電力変換装置）
また本発明は、前述したトランス用巻線部と、トランス用巻線部が装着されるコア部とを備えたトランス、又は前述したトランスを備え、トランス用巻線部の１次コイルが入力側に接続され、２次コイルが出力側に接続された電力変換装置を特徴とするものである。

（トランス用巻線部の効果）
本発明は、トランス用巻線部であって、巻数が所定のターン数である第２コイルと別の第２コイルとを、一方の第２コイルの各ターンが他方の第２コイルの所定のターンに隣接するように重ね合わせた状態で配置して構成された２次コイルと、２次コイルの第２コイル間に配置され、巻数が所定のターン数である第１コイルを備えた１次コイルと、第１コイルと第２コイルとの間、及び重ね合わせた第２コイルの隣接し合う各ターンの間に配置された絶縁体と、で構成される積層体を備えるため、２次コイルを構成する第２コイル同士は絶縁を確保した状態で隣接して配置され、第２コイル同士の結合度を高くすることができる。そのため、電力変換装置にトランスとして実装された場合には、出力側回路に漏れインダクタンスが発生することを抑制し、出力側回路に流れる電流のバランスの崩れを抑制することができる。

また、第１コイルに対する第２コイルの各々の距離は略同一となるため、第１コイルと各第２コイルとの結合度が同程度となり、その点からも出力側回路に流れる電流のバランスの崩れを抑制することができる。

また、２次コイルは同一の第２コイルにより構成されるため、１種類の形状のコイルを準備すればよく、部品費用や金型費等の費用を抑えることができる。

（複数個の積層体の効果）
また、所定の数の積層体が積層配置されるため、積層体間の接続方法を変更することで、１次コイル及び２次コイルの回路構成を並列回路や直流回路等の任意の回路構成にすることができる。

（積層体の間に配置された第１コイルの効果）
また、１次コイルは、更に積層配置された積層体の間に配置された第１コイルを備え、積層体と積層体の間に配置された第１コイルとの間に絶縁体が配置されるため、１次コイルと２次コイルとの結合度を更に高めることができる。

（所定ターン数の位置に形成された接続部の効果）
第２コイルは、巻線の始端から終端側に向けて所定のターン数進んだ位置に電気的に接続可能な接続部を備えるため、２次コイルの回路構成を２次コイルの巻線も含めて更に柔軟に変更することができ、また２次コイルの巻線を変更したい場合に、異なる巻線である２次コイルで構成されるトランス用巻線部を別に用意する必要がなく、各第２コイルが備える接続部に対する接続方法を変更することで対応でき、優れた拡張性を有する。

（板部材とした第２コイルの効果）
第２コイルは、導体を材料とする板部材であるため、２次コイルが接続される出力側回路に大電流が流れる場合であっても、２次コイルの発熱を抑えることができる。

本発明におけるトランス用巻線部を示した説明図である。 図１におけるトランス用巻線部を備えたトランスを示した説明図である。 図２におけるトランスを用いた電力変換回路を示した説明図である。 本発明におけるトランス用巻線部及びトランスの別形態を示した説明図である。 図４におけるトランスを備えた電力変換回路を示した説明図である。

以下に、本発明に係るトランス用巻線部、トランス及び電力変換装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態により、本発明が限定されるものではない。

その内容については、以下のように分けて説明する。
ａ．第１の実施形態のトランス用巻線部
ｂ．第１の実施形態のトランス用巻線部を備えたトランス
ｃ．第１の実施形態のトランスを用いた電力変換装置
ｄ．第２の実施形態のトランス用巻線部及びトランス
ｅ．第２の実施形態のトランスを用いた電力変換装置
ｆ．本発明の変形例

［ａ．第１の実施形態のトランス用巻線部］
まず、本発明におけるトランス用巻線部の第１の実施形態について説明する。図１（Ａ）は第１の実施形態のトランス用巻線部を示した図であり、図１（Ｂ）は第１の実施形態のトランス用巻線部の２次コイルを構成する第２コイルを重ね合わせる前の状態を示した図であり、図１（Ｃ）は第２コイルを重ね合わせて２次コイルを構成した状態を示した図である。

本実施形態に於けるトランス用巻線部１０は、図１（Ａ）に示すように、第１コイル１２ａで構成される１次コイル１２と、第２コイル１４ａ、１４ｂで構成される２次コイル１４と、絶縁体である絶縁紙１６と、を１つの積層体とすることで構成されるものである。尚、本実施形態に於いては、１次コイル１２は、第１コイル１２ａのみで構成されるものであるため、１次コイル１２は第１コイル１２ａと同義のものとなる。

第１コイル１２ａは、巻線を渦巻き状に任意のターン数だけ、例えば略円環形状に巻くことで形成されたものであり、巻線の始端及び終端が電気的に接続可能な接続部１２０、１２２として形成されている。巻線として、例えば銅やアルミ等の導体からなる線材を用いているが、コイルとして機能するものであれば、これに限定されるものではない。

２次コイル１４を構成する第２コイル１４ａ、１４ｂは、板部材を渦巻き状に任意のターン数、本実施形態では２ターンとして略円環形状に巻くことで形成されたものであり、板部材の始端に始端接続部１４０ａ、１４０ｂ、終端に終端接続部１４４ａ、１４４ｂ、及び始端から終端側に向けて１ターン進んだ位置に１ターン目接続部１４２ａ、１４２ｂが電気的に接続可能に形成されている。板部材として、例えば銅やアルミ等の導体を材料とする薄板を用いているが、コイルとして機能するものであれば、これに限定されるものではない。また、板部材により形成されたことで、第２コイル１４ａ、１４ｂが接続される出力側回路に大電流が流れる場合であっても、２次コイル１４の発熱することを抑えることができる。

本実施形態では第２コイル１４ａ、１４ｂの巻数を２ターンとしているが、仮に巻数を３ターンとする場合には、１ターン目接続部、２ターン目接続部のように、始端から終端側に向けて任意のターン数だけ進んだ位置に接続部を任意に形成して良い。巻数が４ターン以上の場合も同様である。

尚、第１コイル１２ａ及び第２コイル１４ａ、１４ｂの形状は略円環形状に限られたものではなく、後の説明で登場するコア部の突起部を挿入することが出来るものであれば良く、例えば円環形状の内周円が代わりに矩形状や多角形状であるもの、外周円が代わりに矩形状や多角形状であるものであっても良い。

絶縁紙１６は、隣接し合う第１コイル１２ａ及び第２コイル１４ａ、１４ｂの絶縁を確保するために、隣接するコイルの間に配置される絶縁体であり、第１コイル１２ａ及び第２コイル１４ａ、１４ｂの略円環形状の内周円に対応した開口を有するものである。

尚、必ずしも絶縁体として絶縁紙を用いる必要はなく、隣接し合う第１コイル１２ａ及び第２コイル１４ａ、１４ｂの絶縁を確保できる適宜の手段を取ることができ、例えば第１コイル１２ａを形成する線材及び第２コイル１４ａ、１４ｂを形成する板部材を絶縁材料により被覆することで絶縁を確保するようにしても良い。

これ以降、第２コイル１４ａ、１４ｂの始端（始端接続部１４０ａ、１４０ｂ）から１ターン進んだ位置（１ターン目接続部１４２ａ、１４２ｂ）までを「第１ターン部」として、当該始端から１ターン進んだ位置から終端（接続部１４４ａ、１４４ｂ）までを「第２ターン部」と呼ぶ。

続いて、第１コイル１２ａ、第２コイル１４ａ、１４ｂ、及び絶縁紙１６を１つの積層体とする方法の一例について説明する。尚、図１（Ａ）のトランス用巻線部１０を構成できるのであれば、適宜の方法で１つの積層体を構成すれば良い。

まず、図１（Ｂ）に示すように、第２コイル１４ｂを反転させ、第２コイル１４ａの第１ターン部側に第２コイル１４ｂの第２ターン部が位置し、第２コイル１４ａの第２ターン部側に第２コイル１４ｂの第１ターン部が位置するように、第１コイル１４ａと第２コイル１４ｂを向き合わせて配置する。

続いて、図１（Ｂ）に示す矢印の向きに第２コイル１４ａ、１４ｂをスライドさせ、図１（Ｃ）に示すように、第２コイル１４ａの第１ターン部と第２コイル１４ｂの第２ターン部、及び第２コイル１４ａの第２ターン部と第２コイル１４ｂの第１ターン部が隣接して重ね合わさった状態に配置する。

そして、重ね合わせた第２コイル１４ａ、１４ｂの第２コイル１４ａの第２ターン部と第２コイル１４ｂの第２ターン部との間に、第１コイル１２ａを挿入して配置する。

最後に、第２コイル１４ａの第１ターン部と第２コイル１４ｂの第２ターン部との間、第２コイル１４ｂの第２ターン部と第１コイル１２ａとの間、第１コイル１２ａと第２コイル１４ａの第２ターン部との間、及び第２コイル１４ａの第２ターン部と第２コイル１４ｂの第１ターン部との間の計４箇所に絶縁紙１６を挿入して配置することで、１つの積層体が構成され、当該積層体が第１の実施形態のトランス用巻線部１０となる。

つまり、完成されたトランス用巻線部１０は、図１（Ａ）に於ける上側から、第２コイル１４ａの第１ターン部、絶縁紙１６、第２コイル１４ｂの第２ターン部、絶縁紙１６、第１コイル１２ａ、絶縁紙１６、第２コイル１４ａの第２ターン部、第２コイル１４ｂの第１ターン部の順で積層された構造となっている。

これにより、第１の実施形態のトランス用巻線部１０は、第２コイル１４ａの第１ターン部と第２コイル１４ｂの第２ターン部、及び第２コイル１４ａの第２ターン部と第２コイル１４ｂの第１ターン部が絶縁紙１６を介して隣接し合うように重ね合わせた状態で配置されるため、第２コイル１４ａ、１４ｂ同士の結合度が高くなる。

また、第１コイル１２ａは、第２コイル１４ａの第２ターン部と第２コイル１４ｂの第１ターン部との間に配置されるため、第１コイル１２ａは第２コイル１４ａ、１４ｂにいずれにも隣接する位置にあり、かつ第２コイル１４ａ、１４ｂに対する距離が略同一となり、第１コイル１２ａと第２コイル１４ａの結合度が、第１コイル１２ａと第２コイル１４ｂの結合度と同程度の高い結合度とすることができる。

また、２次コイル１４を構成する２つの第２コイル１４ａ、１４ｂは同じ形状とすることができるため、２次コイル１４を構成するためのコイルの金型は１種類で済み、部品費用や金型費等の費用を抑えることができる。

［ｂ．第１の実施形態のトランス用巻線部を備えたトランス］
続いて、第１の実施形態のトランス用巻線部を備えた第１の実施形態のトランスについて説明する。図２はトランスを分解図で示した図である。

本実施形態に於けるトランス２０は、図２に示すように、前述したトランス用巻線部１０と、２つのコア部２２とにより構成されるものである。

コア部２２は磁性体であり、その形状は任意であるが、本実施形態では略中央に円筒状の突起部が形成され、両端に側壁部が形成され、２つ組合せることで一般的に「ＥＥＲコア」と呼ばれる形状になるコア部としている。

トランス用巻線部１０は、積層体とした第１コイル１２ａ、第２コイル１４ａ、１４ｂ及び絶縁紙１６の略中央の開口に対して、図２に於ける上下双方向からコア部２２の突起部が挿入され、コア部２２同士の突起部及び側壁部を当接させることで、コア部２２に対して装着されることになる。

［ｃ．第１の実施形態のトランスを用いた電力変換装置］
続いて、第１の実施形態のトランスを用いた電力変換装置について説明する。図３は、電力変換装置の回路構成の一例を示した図である。尚、図３では、回路にＦＥＴを実装しているがＦＥＴを制御する回路を省略し、第２コイル１４ａ、１４ｂの１ターン目接続部１４２ａ、１４２ｂについては未接続としているため省略している。

電力変換装置３０の回路は、図３に示すように、前述したトランス２０と、トランス２０のトランス用巻線部１０の１次コイル１２を構成する第１コイル１２ａの接続部１２０、１２２に接続される入力側に、所定電圧の交流電源又は直流電源となる電源３２と、電源３２に直列接続されるＦＥＴ３４、３５と、ＦＥＴ３４、３５の間に接続部１２０を接続する第１コイル１２ａの接続部１２２と電源３２のマイナス側の間に配置されるコンデンサ３９と、を備え、トランス２０のトランス用巻線部１０の２次コイル１４を構成する第２コイル１４ａ、１４ｂに接続される出力側に整流回路を構成している。

出力側に構成される整流回路について、詳しく説明する。第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａと第２コイル１４ｂの終端接続部１４４ｂを接続し、当該接続点を２次コイル１４のセンタータップとして、負荷４２のプラス側に接続する。

第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａと第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂの各々は、負荷４２のマイナス側に接続される。また、第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから出力される電圧を整流するために第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａと負荷４２のマイナス側の間にはＦＥＴ３８が設けられ、同様に第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂから出力される電圧を整流するために第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂと負荷４２のマイナス側の間にはＦＥＴ３６が設けられ、整流された電圧を平滑するために負荷４２のプラス側とマイナス側の間にコンデンサ４０が設けられている。

第２コイル１４ａの１ターン目接続部１４２ａと第２コイル１４ｂの１ターン目接続部１４２ｂは未接続であるため、当該回路を構成するためには、必ずしも第２コイル１４ａ、１４ｂに１ターン目接続部１４２ａ、１４２ｂは形成されていなくても良い。

続いて、電力変換装置の動作の一例について説明する。電源３２によりトランス２０のトランス用巻線部１０の１次コイル１２を構成する第１コイル１２ａに所定の交流電圧が印加されると、第２コイル１４ａと第２コイル１４ｂで構成される２次コイル１４に１次コイル１２と２次コイル１４との巻線比に応じた交流電圧が生じる。

当該２次コイル１４に生じる交流電圧により、第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａ側のセンタータップの電位が第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａの電位に対してプラスとなる半サイクルのときは第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから負荷４２のマイナス側に向けて電流が流れ、第２コイル１４ｂの終端接続部１４４ｂ側のセンタータップの電位が第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂの電位に対してプラスとなる半サイクルのときは第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂから負荷４２のマイナス側に向けて電流が流れる。

そして、本実施形態のトランス用巻線部１０は２次コイル１４を構成する第２コイル１４ａ、１４ｂ同士の結合度が高く、出力側回路の漏れインダクタンスを抑えることができることから、出力側回路の電流バランスの崩れが小さくなる。そのため、電流バランスの崩れによるＦＥＴ３６、３８の何れかが発熱することを抑えることができ、低いＯＮ抵抗のＦＥＴを選定することが必要なくなり、結果として部品費用を抑えることできる。

また、第２コイル１４ａ、１４ｂの各接続部の接続は、第２コイル１４ａ、１４ｂに形成された各接続部が電力変換装置３０の回路基板の所定のパターンと接続するようにトランス２０を電力変換装置３０の回路基板に実装し、接続したい接続部同士が接続されるようにパターン間にジャンパー線等を配線することで実現されるものであるが、その他接続したい接続部同士を接続できるものであれば、その接続方法は任意である。

［ｄ．第２の実施形態のトランス用巻線部及びトランス］
続いて、本発明の別形態となるトランス用巻線部、及び当該トランス用巻線部を備えたトランスの第２の実施形態について説明する。図４は第２の実施形態のトランスを示した図であり、図４（Ａ）にトランスの分解斜視図を示し、図４（Ｂ）に図４（Ａ）に示した矢印の向きから見たトランスの分解正面図を示している。

本実施形態に於けるトランス用巻線部１００は、第１の実施形態のトランス用巻線部１０で示した第１コイル１２ａ、第２コイル１４ａ、１４ｂ、及び絶縁紙１６からなる１つ積層体を所定の複数個重ね合わせて配置したものであり、本実施形態では第１積層体５０と第２積層体５２として積層させた状態で配置したものとし、更に第１積層体５０と第２積層体５２の間に第１コイル１２ａを配置し、第１積層体５０と第１コイル１２ａとの間、及び第２積層体５２と第１コイル１２ａとの間に絶縁紙１６を配置して構成されるものである。

つまり、本実施形態に於いては、１次コイル１２は、第１積層体５０の第１コイル１２ａ、第２積層体５２の第１コイル１２ａ、及び第１積層体５０と第２積層体５２との間に配置される第１コイル１２ａとで構成されるものであり、２次コイル１４は、第１積層体５０の第２コイル１４ａ、１４ｂ、及び第２積層体５２の第２コイル１４ａ、１４ｂで構成されるものである。

尚、第１積層体５０と第１コイル１２ａとの間、及び第２積層体５２と第１コイル１２ａとの間に配置される絶縁紙１６については、図４のトランスの分解図では省略している。

また、第１積層体５０と第２積層体５２との間に配置される第１コイル１２ａは必ずしも配置が必要なものではなく、１次コイル１２と２次コイル１４との結合度を更に高めたい場合に配置されるものである。

第１コイル１２ａ、第２コイル１４ａ、１４ｂ、及び絶縁紙１６は、第１の実施形態のトランス用巻線部１０と同じものであるから、その説明は省略する。

そして、２次コイル１４は、第１積層体５０の第２コイル１４ａ、１４ｂと第２積層体５２の第２コイル１４ａ、１４ｂで構成され、各第２コイルの始端接続部、終端接続部、及び１ターン目接続部の接続方法を変更することで、２次コイル１４としての巻数を任意のターン数にすることができる。

例えば、２次コイル１４の巻数を２ターンとする場合には、第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａと第２積層体５２の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａを接続すると共に、第１積層体５０の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａと第２積層体５２の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａを接続することで、巻数が２ターンとなる経路が２つ並列された状態となる。第２コイル１４ｂについても同様に接続することで、第２コイル１４ｂ側にも巻数が２ターンとなる経路が２つ並列された状態となり、結果として巻線を２ターンとした２次コイル１４とすることができる。

また例えば、２次コイル１４の巻数を３ターンとする場合には、第１積層体５０の第２コイル１４ａの１ターン目接続部１４２ａと第２積層体５２の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａを接続すると共に、第１積層体５０の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａと第２積層体５２の第２コイル１４ａの１ターン目接続部１４２ａを接続することで、巻数が３ターンとなる経路が２つ並列された状態となる。第２コイル１４ｂについても同様に接続することで、第２コイル１４ｂ側にも巻数が３ターンとなる経路が２つ並列された状態となり、結果として巻線を３ターンとした２次コイル１４とすることができる。

ここでいう巻数が３ターンになる経路とは、第２コイル１４ａ側を例に取ると、第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから第１積層体５０の第２コイル１４ａの１ターン目接続部１４２ａまでの１ターン分の経路と、第２積層体５２の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから第２積層体５２の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａまでの２ターン分の経路とを合計した計３ターンとなる経路と、第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから第１積層体５０の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａまでの２ターン分の経路と、第２積層体５２の第２コイル１４ａの１ターン目接続部１４２ａから第２積層体５２の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａまでの１ターン分の経路とを合計した計３ターンとなる経路のことである。

また例えば、２次コイル１４の巻数を４ターンとする場合には、第１積層体５０の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａと第２積層体５２の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａを接続することで、巻数が４ターンとなる経路１つが出来上がる。第２コイル１４ｂについても同様に接続することで、第２コイル１４ｂ側にも巻数が４ターンとなる経路１つが出来上がり、結果として巻線を４ターンとした２次コイル１４とすることができる。

以上のように、第２コイル１４ａ、１４ｂの各接続部の接続方法を変更することで、２次コイル１４の巻数を任意のターン数にすることができるため、巻数の変更したい場合に、別のトランス用巻線部を用意することなく対応することができ、更に優れた拡張性を有することとなる。

トランス３００は、前述したトランス用巻線部１００と、２つのコア部２２とにより構成されるものであり、第１の実施形態とは１つの積層体に対してコア部２２が装着されるのではなく、積層配置された第１積層体５０、第１コイル１２、及び第２積層体５２を積層配置したものに対してコア部２２が装着される点で異なり、その他については同様となる。

［ｅ．第２の実施形態のトランスを用いた電力変換装置］
続いて、第２の実施形態のトランスを用いた電力変換装置について説明する。図５は、電力変換装置の回路構成の一例を示した図である。尚、図５では、回路にＦＥＴを実装しているがＦＥＴを制御する回路を省略して、２次コイル１４の巻数が３ターンとなる場合の回路で示している。

電力変換装置３００は、図５に示すように、前述したトランス２００と、トランス２００のトランス用巻線部１００の１次コイル１２を構成し、並列接続された積層体５０の第１コイル１２ａ、積層体５２の第１コイル１２ａ、及び積層体の間に配置された第１コイル１２ａの各接続部１２０、１２２に接続される入力側に、所定電圧の交流電源又は直流電源である電源３２と、電源３２に直列接続されるＦＥＴ３４、３５と、ＦＥＴ３４、３５の間に接続部１２０を接続する各第１コイル１２ａの接続部１２２と電源３２のマイナス側の間に配置されるコンデンサ３９と、を備え、トランス２００のトランス用巻線部１００の第１積層体５０及び第２積層体５２の第２コイル１４ａ、１４ｂに接続される出力側に整流回路を構成している。

ここで、図３における２次コイル１４は、左上が第１積層体５０の第２コイル１４ａ、右上が第２積層体５２の第２コイル１４ａ、左下が第２積層体５２の第２コイル１４ｂ、右下が第１積層体５０の第２コイル１４ｂとする。

また、２次コイル１４の巻数を２～４ターンに変更できるように接続点Ａ～Ｃが回路上に設けられ、２次コイル１４の巻数を２ターンとする場合には接続点Ａの箇所を接続し、３ターンとする場合には接続点Ｂの箇所を接続し、４ターンとする場合には接続点Ｃを接続することとなる。図５は２次コイル１４の巻数を３ターンにした場合であるため、接続点Ｂの箇所が接続され、接続点ＡとＣの箇所については未接続となっている。

続いて、出力側に構成される整流回路について、詳しく説明する。第２積層体５２の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａと第２積層体５２の第２コイル１４ｂの終端接続部１４４ｂを接続し、当該接続点を２次コイル１４のセンタータップとして、負荷４２のプラス側に接続する。

第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａと第１積層体の第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂの各々は、負荷４２のマイナス側に接続される。また、第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから出力される電圧を整流するために第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａと負荷４２のマイナス側の間にはＦＥＴ３８が設けられ、同様に第１積層体５０の第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂから出力される電圧を整流するために第１積層体５０の第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂと負荷４２のマイナス側の間にはＦＥＴ３６が設けられ、整流された電圧を平滑するために負荷４２のプラス側とマイナス側の間にコンデンサ４０が設けられている。

続いて、電力変換装置の動作の一例について説明する。電源３２によりトランス２００のトランス用巻線部１００の１次コイル１２を構成する各第１コイル１２ａに所定の交流電圧が印加されると、第２コイル１４ａと第２コイル１４ｂで構成される２次コイル１４に１次コイル１２と２次コイル１４との巻線比に応じた交流電圧が生じる。

当該２次コイル１４に生じる交流電圧により、第２積層体５２の第２コイル１４ａの終端接続部１４４ａ側のセンタータップの電位が第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａの電位に対してプラスとなる半サイクルのときは第１積層体５０の第２コイル１４ａの始端接続部１４０ａから負荷４２のマイナス側に向けて電流が流れ、第２積層体５２の第２コイル１４ｂの終端接続部１４４ｂ側のセンタータップの電位が第１積層体５０の第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂの電位に対してプラスとなる半サイクルのときは第１積層体５０の第２コイル１４ｂの始端接続部１４０ｂから負荷４２のマイナス側に向けて電流が流れる。

そして、本実施形態のトランス用巻線部１００は、第１の実施形態のトランス用巻線部１０と同様に、２次コイル１４を構成する第２コイル１４ａ、１４ｂ同士の結合度が高く、出力回路側の漏れインダクタンスを抑えることができることから、出力側の電流バランスの崩れが小さくなる。そのため、電流バランスの崩れによるＦＥＴ３６、３８の何れかが発熱することを抑えることができ、低いＯＮ抵抗のＦＥＴを選定することが必要なくなり、結果として部品費用を抑えることできる。

また、２次コイル１４の第１積層体５０及び第２積層体５２の第２コイル１４ａ、１４ｂの各接続部は、電力変換装置３０の回路基板の所定のパターンと接続するように実装され、２次コイル１４の巻数に合わせて接続したい接続部同士が接続されるようにパターン間にジャンパー線等を配線して、接続点Ａ～Ｃの何れかを接続するものであるが、接続点Ａ～Ｃの接続方法についてはこれに限らず、その接続方法は任意であり、例えば各接続点に切替スイッチ等を設け、スイッチの切り替えにより接続を切り替えられるようにしても良い。

［ｆ．本発明の変形例］
本発明によるトランス用巻線部、トランス及び電力変換装置の変形例について、より詳細に説明する。本発明のトランス用巻線部、トランス及び電力変換装置は、上記の実施形態以外に、以下の変形を含むものである。

（電力変換装置）
上記の実施形態の電力変換装置は、ＬＬＣ共振回路を例にとっているが、ＬＬＣ共振回路に限らずトランスを用いる電力変換装置を適用できるものである。

（その他）
また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０、１００：トランス用巻線部
１２：１次コイル
１２ａ：第１コイル
１２０、１２２：接続部
１４：２次コイル
１４ａ、１４ｂ：第２コイル
１４０ａ、１４０ｂ：始端接続部
１４２ａ、１４２ｂ：１ターン目接続部
１４４ａ、１４４ｂ：終端接続部
１６：絶縁紙
２０、２００：トランス
２２：コア部
３０、３００：電力変換装置
３２：電源
３４、３５、３６、３８：ＦＥＴ
３９、４０：コンデンサ
４２：負荷
５０：第１積層体
５２：第２積層体

Claims (7)

1. 巻数が所定のターン数である第２コイルと別の前記第２コイルとを、一方の第２コイルの各ターンが他方の第２コイルの所定のターンに隣接するように重ね合わせた状態で配置して構成された２次コイルと、
   前記２次コイルの前記第２コイル間に配置され、巻数が所定のターン数である第１コイルを備えた１次コイルと、
   前記第１コイルと前記第２コイルとの間、及び重ね合わせた第２コイルの隣接し合う各ターンの間に配置された絶縁体と、
   で構成される積層体を備えたことを特徴とするトランス用巻線部。
   
2. 請求項１記載のトランス用巻線部であって、
   所定の数の前記積層体が積層配置されたことを特徴とするトランス用巻線部。
   
3. 請求項２記載のトランス用巻線部であって、
   前記１次コイルは、更に積層配置された前記積層体の間に配置された前記第１コイルを備え、
   前記積層体と前記積層体の間に配置された第１コイルとの間に絶縁体が配置されたことを特徴とするトランス用巻線部。
   
4. 請求項１乃至３何れかに記載のトランス用巻線部であって、
   前記第２コイルは、巻線の始端から終端側に向けて所定のターン数進んだ位置に電気的に接続可能な接続部を備えたことを特徴とするトランス用巻線部。
   
5. 請求項１乃至４何れかに記載のトランス用巻線部であって、
   前記第２コイルは、導体を材料とする板部材であることを特徴とするトランス用巻線部。
   
6. 請求項１乃至５何れかに記載のトランス用巻線部と、
   前記トランス用巻線部が装着されるコア部と、
   を備えたことを特徴とするトランス。
   
7. 請求項６記載のトランスを備え、
   前記トランス用巻線部の前記１次コイルが入力側に接続され、前記２次コイルが出力側に接続されたことを特徴とする電力変換装置。

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