JP6897645B2 - トランス、バッテリ充電装置およびコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、トランス、バッテリ充電装置およびコネクタに関し、特に、トランスが備えるコアおよび巻線の構造に関する。

バッテリの出力電力を利用する技術、あるいは、バッテリを充電する技術につき広く研究が行われている。例えば、近年では、Ｖ２Ｇ（Vehicle to Grid）と呼ばれる技術につき研究が行われている。Ｖ２Ｇでは、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されたバッテリから商用電源システム等の電力系統に電力を供給し、電力系統からバッテリに電力を供給する。Ｖ２Ｇに関連する技術として、電動車両に搭載されたバッテリから一般家庭、オフィス等で用いられる電気機器に電力を供給するＶ２Ｈ（Vehicle to Home）と呼ばれる技術もある。また、自律的にバッテリを充電するロボット等の移動体についても研究が行われている。このような移動体には、自らに搭載されたバッテリの充電電荷量が低下したときに、電力供給装置が設置されている場所に移動し、電力供給装置を接続してバッテリを充電するものがある。

一般に、バッテリを用いる装置では、バッテリから出力された電力を調整して電力供給先の装置に出力し、あるいは、外部から供給された電力を調整してバッテリに出力する電力変換装置が用いられる。電力変換装置には、複数のスイッチング回路に加えて各スイッチング回路を結合させるトランスを用いることで、外部の装置に印加される電圧と、バッテリの出力電圧とを整合させるものがある。また、トランスを用いることで、ユーザが操作する部位をバッテリから絶縁する設計が行われることもある。さらに、トランスのプライマリ巻線が設けられた装置と、トランスのセカンダリ巻線が設けられた装置とを個別に構成し、プライマリ巻線側の装置とセカンダリ巻線側の装置とを着脱自在としたものもある。

以下の特許文献１〜３には、２つのスイッチング回路をトランスによって結合させる電力変換装置が記載されている。これらの引用文献に記載の電力変換装置では、プライマリ巻線を有するコネクタと、セカンダリ巻線を有するコネクタとが結合することでトランスが構成される。

特開２００３−６１２６９号公報 米国特許５３４１０８３２号明細書 米国特許公開公報２０１７−１７９７６５号明細書 米国特許９４６６４２０号明細書

一般に、電力変換装置等に用いられるトランスでは、巻線の巻き数が多くなると、巻線に含まれる抵抗成分によって損失が増加する傾向がある。また、巻線の巻き数が多くなると、プライマリ巻線とセカンダリ巻線との結合が十分でない場合には漏れインダクタンスが増加し、伝送電力が低下することがある。さらに、複数の巻線が近接して配置された場合には、近接効果によって損失が増加することがある。

本発明は、トランスの損失を低減すると共に、漏れインダクタンスを適切な値とすることを目的とする。

本発明は、柱状部を含むコアと、複数のプライマリ巻線と、各前記プライマリ巻線に結合するセカンダリ巻線と、を備えるトランスであって、前記柱状部は、柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、複数の前記プライマリ巻線のそれぞれは、複数の前記分割柱のうちの対応する前記分割柱の周囲に設けられており、前記セカンダリ巻線は、前記柱状部の周囲に設けられており、隣り合う２つの前記分割柱の間の境界領域では、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線が、方向を揃えて交互に並べられていることを特徴とする。

望ましくは、各前記プライマリ巻線は、前記柱状部の周囲にある区間が、前記セカンダリ巻線に対向する。

望ましくは、前記柱状部は、前記柱状部を横切る分離面によってプライマリ部分およびセカンダリ部分に分割されており、前記プライマリ部分の各前記分割柱の周囲に前記プライマリ巻線が設けられており、前記セカンダリ部分の周囲に前記セカンダリ巻線が設けられており、前記プライマリ部分と前記セカンダリ部分とが接近および離反自在である。

また、本発明は、柱状部を含むコアと、複数のプライマリ巻線と、各前記プライマリ巻線に対応して設けられ、各前記プライマリ巻線に結合するセカンダリ巻線と、を備えるトランスであって、前記柱状部は、柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、各前記プライマリ巻線および各前記セカンダリ巻線は、複数の前記分割柱のうちの対応する前記分割柱の周囲に設けられおり、隣り合う２つの前記分割柱の間の境界領域では、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線が、方向を揃えて交互に並べられていることを特徴とする。

望ましくは、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線とが、前記柱状部を横切る配置面上で交互に並べられている。

望ましくは、前記コアは、前記柱状部の両端に位置し、前記柱状部よりも外側に広がる一対のフランジを有し、各前記フランジは、周囲方向に所定角度間隔で前記フランジを複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割フランジを備える。

また、本発明の実施形態に係るバッテリ充電装置は、望ましくは、前記トランスと、各前記プライマリ巻線に接続されたプライマリスイッチング回路と、各前記プライマリスイッチング回路に接続されたバッテリと、前記セカンダリ巻線に接続され、直流電力源に接続されるセカンダリスイッチング回路と、各前記プライマリスイッチング回路および前記セカンダリスイッチング回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、各前記バッテリの充電状態に応じて、各前記プライマリスイッチング回路を個別に制御する。

また、本発明の実施形態に係るバッテリ充電装置は、望ましくは、前記トランスと、各前記プライマリ巻線に接続されたプライマリスイッチング回路と、各前記プライマリスイッチング回路に接続されたバッテリと、各前記セカンダリ巻線に接続され、直流電力源に接続されるセカンダリスイッチング回路と、各前記プライマリスイッチング回路および各前記セカンダリスイッチング回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、各前記バッテリの充電状態に応じて、前記プライマリスイッチング回路およびそれに対応する前記セカンダリスイッチング回路の組を個別に制御する。

また、本発明は、柱状部を含むコアと、複数の巻線と、を備えるコネクタであって、 前記柱状部は、柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、複数の前記巻線のそれぞれは、複数の前記分割柱のうちの対応する前記分割柱の周囲に設けられており、隣り合う２つの前記分割柱の間の境界領域では、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記巻線を形成する導線とが、方向を揃えて交互に並べられていることを特徴とする。

また、本発明の関連技術は、柱状部を含むコアと、巻線と、を備えるコネクタであって、前記柱状部は、柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、前記巻線は、前記柱状部の周囲に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、トランスの損失を低減すると共に、漏れインダクタンスを適切な値とすることができる。

複合トランスの分解斜視図である。 プライマリコアの斜視図である。 セカンダリコアの斜視図である。 複合トランスの断面を示す図である。 プライマリ巻線１１および１２を模式的に示す図である。 プライマリ巻線１１および１２の斜視図である。 複合トランスの等価回路を示す図である。 複合トランスを用いた電力変換装置を示す図である。 複合トランスを用いた電力変換装置を示す図である。 複合トランスを用いた電力変換装置を示す図である。 複合トランスを用いたバッテリ充電システムを示す図である。 ２つのバッテリを充電する場合の制御部の構成を示す図である。 充電制御の例を説明する図である。 変形複合トランスを用いたバッテリ充電システムを示す図である。 変形複合トランスの分解斜視図である。 ４つのプライマリ巻線を備える複合トランスの分解斜視図である。

図１には、本発明の実施形態に係る複合トランス１００の分解斜視図が模式的に示されている。複合トランス１００は、プライマリトランスコア３０、プライマリ巻線１１〜１６、セカンダリトランスコア４０およびセカンダリ巻線２０を備えている。プライマリトランスコア３０はプライマリコア３１〜３６によって構成され、セカンダリトランスコア４０はセカンダリコア４１〜４６によって構成されている。複合トランス１００は、６個のプライマリ巻線１１〜１６のそれぞれと、１個のセカンダリ巻線２０とが結合するものである。プライマリ巻線１１〜１６は、それぞれ、個別に設けられたプライマリコア３１〜３６に取り付けられ、セカンダリ巻線２０は、６個のセカンダリコア４１〜４６に取り付けられる。

図２には、プライマリコア３ｋ（ｋは正の整数）の斜視図が示されている。プライマリコア３ｋは、鉄、フェライト、ニッケル、コバルト、パーマロイ等の磁性体で形成されている。プライマリコア３ｋは、半径が異なる２つの扇形柱が中心軸（軸方向断面の扇形の頂点が形成する稜線）を共通にして積み重ねられた形状を有している。

すなわち、プライマリコア３ｋは、大径扇形部３ｋ−１および小径扇形部３ｋ−２によって構成されている。大径扇形部３ｋ−１および小径扇形部３ｋ−２のそれぞれは、円柱を周囲方向に６０°の角度間隔で切断して得られる扇形柱の形状を有している。大径扇形部３ｋ−１および小径扇形部３ｋ−２は、これらが切り出される前の円柱の中心軸が共通となるように積み重なって一体化し、プライマリコア３ｋを形成している。

図３には、セカンダリコア４ｋの構成が示されている。セカンダリコア４ｋは、プライマリコア３ｋを形成する磁性体と同様の磁性体で形成されている。セカンダリコア４ｋは、プライマリコア３ｋにおける大径扇形部３ｋ−１および小径扇形部３ｋ−２と同様の形状を有する大径扇形部４ｋ−１および小径扇形部４ｋ−２を含む。セカンダリコア４ｋでは、小径扇形部４ｋ−２の外周面に内壁面が対向するように弧を描く外壁４ｋ−３が、大径扇形部４ｋ−１の外周に形成されている。

図１に示されているように、プライマリコア３１〜３６は、中心軸を中心に向けて回転対称に配置されている。プライマリコア３１〜３６のそれぞれの小径扇形部は、プライマリトランスコア３０の柱状部ＰＬ１の一部である分割柱を形成し、プライマリコア３１〜３６のそれぞれの大径扇形部は、プライマリトランスコア３０のフランジＦ１の一部である分割フランジを形成する。

プライマリコア３１〜３６のそれぞれの小径扇形部の周囲には、それぞれ、複数回に亘って導線が巻き回されたプライマリ巻線１１〜１６が設けられている。図１には、隣接する２つのプライマリ巻線の境界が一点鎖線で示されているが、後述のように、一方のプライマリ巻線を形成する導線と、他方のプライマリ巻線を形成する導線は方向を揃えて交互に配置されている。なお、本願明細書における導線の用語は、線状の導体のみならず、所定方向に電流を導く帯状、板状、角柱状等の立体形状の導体をも意味する。

セカンダリコア４１〜４６は、プライマリコア３１〜３６と同様、中心軸を中心に向けて回転対称に配置されている。セカンダリコア４１〜４６のそれぞれの小径扇形部は、セカンダリトランスコア４０の柱状部ＰＬ２の一部である分割柱を形成し、セカンダリコア４１〜４６のそれぞれの大径扇形部は、セカンダリトランスコア４０のフランジＦ２の一部である分割フランジを形成する。また、セカンダリコア４１〜４６のそれぞれの外壁は、複合トランス１００の外周壁ＳＷを形成する。

セカンダリ巻線２０は、導線を円環状に周回させた形状を有している。セカンダリトランスコア４０の柱状部ＰＬ２の周りには、セカンダリ巻線２０が取り付けられる。すなわち、セカンダリトランスコア４０の外周壁ＳＷと柱状部ＰＬ２との間にセカンダリ巻線２０が固定される。セカンダリトランスコア４０にセカンダリ巻線２０が取り付けられた状態で、セカンダリコア４１〜４６の小径扇形部の端面が、それぞれ、プライマリコア３１〜３６の小径扇形部の端面に所定の距離を隔てて対向するように、複合トランス１００が組み立てられる。

すなわち、図１に示されているセカンダリトランスコア４０は、外周壁ＳＷと柱状部ＰＬ２との間にセカンダリ巻線２０が取り付けられた状態で上下が逆にされ、プライマリ巻線１１〜１６が取り付けられたプライマリトランスコア３０を覆う。これによって、複合トランス１００が構成される。

なお、セカンダリコア４１〜４６の小径扇形部の端面が、それぞれ、プライマリコア３１〜３６の小径扇形部の端面に接合され、セカンダリコア４１〜４６が、それぞれ、プライマリコア３１〜３６と一体化され、１つのトランスコアが形成されてもよい。

複合トランス１００では、各プライマリ巻線を形成する導線が弧を描く弧状部と、セカンダリ巻線２０とが対向する。すなわち、各プライマリ巻線は、柱状部ＰＬ１の周囲にある区間がセカンダリ巻線２０に対向する。これによって、各プライマリ巻線の弧状部から発生した磁束がセカンダリ巻線２０に鎖交し、あるいは、セカンダリ巻線２０から発生した磁束が各プライマリ巻線の弧状部に鎖交し、各プライマリ巻線とセカンダリ巻線２０とが結合する。

図４には、複合トランス１００の断面が示されている。この断面図は、セカンダリコア４２とセカンダリコア４１との間、およびセカンダリコア４４とセカンダリコア４５との間を通る平面で複合トランス１００を切断し、セカンダリコア４２および４４側を眺めたものである。図４には、セカンダリコア４２および４４の各側面と、プライマリコア３２および３４の各側面と、プライマリ巻線１２および１４の断面と、セカンダリ巻線２０の断面が表されている。図４に示されているように、プライマリコア３２の小径扇形部３２−２の端面と、セカンダリコア４２の小径扇形部４２−２の端面とが対向し、これらの間にギャップＧ１が形成されている。また、プライマリコア３２の大径扇形部３２−１の端面と、セカンダリコア４２の外壁４２−３の端面とが対向し、これらの間にギャップＧ２が形成されている。同様に、プライマリコア３４の小径扇形部３４−２の端面と、セカンダリコア４４の小径扇形部４４−２の端面とが対向し、これらの間にギャップＧ１が形成されている。また、プライマリコア３４の大径扇形部３４−１の端面と、セカンダリコア４４の外壁４４−３の端面とが対向し、これらの間にギャップＧ２が形成されている。

プライマリ巻線１２から発せられた磁束は、ギャップＧ１、セカンダリコア４２の小径扇形部４２−２、大径扇形部４２−１、外壁４２−３、ギャップＧ２、プライマリコア３２の大径扇形部３２−１、および小径扇形部３２−２を通って、セカンダリ巻線２０に鎖交する。

すなわち、ｋを正の整数として、プライマリ巻線１ｋから発せられた磁束は、ギャップＧ１、セカンダリコア４ｋの小径扇形部４ｋ−２、大径扇形部４ｋ−１、外壁４ｋ−３、ギャップＧ２、プライマリコア３ｋの大径扇形部３ｋ−１、および小径扇形部３ｋ−２を通って、セカンダリ巻線２０に鎖交する。セカンダリ巻線２０から発せられた磁束は、同様の経路を通ってプライマリ巻線１ｋに鎖交する。

プライマリコア３ｋおよびセカンダリコア４ｋは、磁束を集中させる効果を有するため、プライマリ巻線１ｋおよびセカンダリ巻線２０の漏れ磁束が低減される。これによって、プライマリ巻線１ｋおよびセカンダリ巻線２０の漏れインダクタンスが大きくなり過ぎず、適切な値となる。

また、本実施形態に係る複合トランス１００は、柱状の部材が周囲方向に所定角度間隔で分割された形状を有している。そのため、分割によって形成された隙間に空気が流通し、各プライマリ巻線およびセカンダリ巻線２０を空気によって冷却する効果が高まる。

図１〜図４に示されたように、複合トランス１００は、プライマリトランスコア３０と、複数のプライマリ巻線１１〜１ｍ（ｍは２以上の整数）と、各プライマリ巻線に結合するセカンダリ巻線２０と、セカンダリトランスコア４０とを備えている。図１〜図３に示されている例ではｍは６である。プライマリトランスコア３０は柱状部ＰＬ１を含む。柱状部ＰＬ１は、柱形状を周囲方向に所定角度間隔θで複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備えている。各分割柱は、各プライマリコア３ｋの小径扇形部３ｋ−２によって形成されている。図１〜図３に示されている例では、角度間隔θは６０°である。

同様に、セカンダリトランスコア４０は柱状部ＰＬ２を含む。柱状部ＰＬ２は、柱形状を周囲方向に所定角度間隔θで複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備えている。各分割柱は、各セカンダリコア４ｋの小径扇形部４ｋ−２によって形成されている。

各プライマリコア３ｋの小径扇形部３ｋ−２の端面と、各セカンダリコア４ｋの小径扇形部４ｋ−２の端面は、所定の距離を隔てて対向してもよいし、接触していてもよい。さらに、プライマリコア３ｋの小径扇形部３ｋ−２と、セカンダリコア４ｋの小径扇形部４ｋ−２は一体化されていてもよい。すなわち、柱状部ＰＬ１の端面と、柱状部ＰＬ２の端面との間にギャップが形成されていてもよいし、柱状部ＰＬ１および柱状部ＰＬ２が一体化されていてもよい。

複数のプライマリ巻線１１〜１ｍのそれぞれは、プライマリトランスコア３０における複数の分割柱（プライマリコアの小径扇形部）のうちの対応する分割柱の周囲に設けられている。セカンダリ巻線２０は、セカンダリトランスコア４０の柱状部ＰＬ２の周囲に設けられている。

柱状部ＰＬ１およびＰＬ２を１つの柱状部と捉え、プライマリトランスコア３０およびセカンダリトランスコア４０を１つのコアと捉えた場合、このコアは、次のような構造を有するといえる。すなわち、柱状部（ＰＬ１，ＰＬ２）の両端に位置し、柱状部よりも外側に広がる一対のフランジ（Ｆ１，Ｆ２）をコアが有している。フランジは、周囲方向に所定角度間隔θでフランジを複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割フランジを備える。この分割フランジは、プライマリコア３ｋの大径扇形部３ｋ−１またはセカンダリコア４ｋの大径扇形部４ｋ−１によって形成されている。

コアが備える柱状部は、柱状部を横切る分離面によって柱状部ＰＬ１（プライマリ部分）およびＰＬ２（セカンダリ部分）に分割され、柱状部ＰＬ１と柱状部ＰＬ２との間にギャップが形成されてもよい。この構造では、プライマリ部分の各分割柱の周囲にプライマリ巻線が設けられ、セカンダリ部分の周囲にセカンダリ巻線が設けられる。

図５には、プライマリ巻線１１および１２が、プライマリコア３１および３２と共に模式的に示されている。この図は、各プライマリコアの小径扇形部の端面を眺めたものである。プライマリ巻線１１を形成する導線５４の一端は、接続端子５２１に接続されている。導線５４は、接続端子５２１を始点として、プライマリコア３１の周囲を時計回りに２周して終点としての接続端子５２２に至る。同様に、プライマリ巻線１２を形成する導線５８の一端は、接続端子５６１に接続されている。導線５８は、接続端子５６１を始点として、プライマリコア３２を時計回りに２周して終点としての接続端子５６２に至る。

プライマリコア３１とプライマリコア３２との間の境界領域では、プライマリ巻線１１を形成する導線５４と、プライマリ巻線１２を形成する導線５８が方向を揃えて互い違いに配列されている。プライマリ巻線１１の接続端子５２１から電流が流入し、接続端子５２２から電流が流出し、プライマリ巻線１２の接続端子５６１から電流が流入し、接続端子５６２から電流が流出するとき、境界領域では次のように電流が流れる。すなわち、プライマリ巻線１１には図面の右方向に向かって電流が流れ、プライマリ巻線１２には図面の左方向に向かって電流が流れる。プライマリ巻線１１の接続端子５２２から電流が流入し、接続端子５２１から電流が流出し、プライマリ巻線１２の接続端子５６２から電流が流入し、接続端子５６１から電流が流出するとき、各プライマリ巻線に流れる電流は逆向きとなる。

したがって、プライマリ巻線１１の接続端子５２１に流入する電流と、プライマリ巻線１２の接続端子５６１に流入する電流とが同位相であるとき、境界領域で隣接する導線に流れる電流は逆位相である。そのため、隣接する導線によって生じる近接効果が抑制され、各導線で生じる損失が低減される。ここで、近接効果とは、方向を揃えて隣接する２つの導線に同一方向の電流が流れた場合、各導線に流れる電流が発生する磁束によって、各導線の断面における電流分布が不均一となり、損失が増加する効果をいう。

ここでは、プライマリ巻線１１および１２について説明したが、隣接するその他の一対のプライマリ巻線についても同様に、近接効果が抑制され、損失が低減されるという効果が得られる。

このように、本実施形態に係る複合トランス１００では、隣り合う２つの分割柱の間の境界領域では、一方の分割柱の周囲に設けられたプライマリ巻線を形成する導線と、他方の分割柱の周囲に設けられたプライマリ巻線を形成する導線とが、柱状部を横切る配置面上で交互に並べられている。これによって、隣接する導線によって生じる近接効果が抑制され、各導線で生じる損失が低減される。

図６には、プライマリ巻線１１および１２の斜視図が示されている。ただし、この図では、各プライマリ巻線の構造を判り易くするため、プライマリコアは描かれていない。プライマリ巻線１１は、中心近傍の接続端子６０１を始点として、１周するごとに中心付近で１ピッチだけ外側へ向かいながら反時計回りに６周し、中心近傍の接続端子（図示せず）に至っている。プライマリ巻線１２は、中心近傍の接続端子（図示せず）を始点として、１周するごとに中心付近で１ピッチだけ外側へ向かいながら反時計回りに６周し、中心近傍の接続端子６２２に至っている。

プライマリ巻線１１とプライマリ巻線１２との間の境界領域Ｂ１２では、各プライマリ巻線を形成する導線は、図の上下方向に広がる導体板となっている。境界領域Ｂ１２では、図の右側から順に、プライマリ巻線１１の第１周目の導線、プライマリ巻線１２の第６周目の導線、プライマリ巻線１１の第２周目の導線、プライマリ巻線１２の第５周目の導線、プライマリ巻線１１の第３周目の導線、プライマリ巻線１２の第４周目の導線、・・・・・プライマリ巻線１１の第６周目の導線、および、プライマリ巻線１２の第１周目の導線が板面を揃えて連なる。

プライマリ巻線１６とプライマリ巻線１１との間の境界領域Ｂ６１、およびプライマリ巻線１２とプライマリ巻線１３との間の境界領域Ｂ２３でもまた、各プライマリ巻線を形成する導線は、図の上下方向に広がる導体板となっている。境界領域Ｂ６１では、プライマリ巻線１６を形成する導体板と、プライマリ巻線１１を形成する導体板とが交互に配置され、境界領域Ｂ２３では、プライマリ巻線１２を形成する導体板と、プライマリ巻線１３を形成する導体板とが交互に配置されている。

プライマリ巻線１１については、境界領域Ｂ６１から境界領域Ｂ１２に至る中心付近の区間で各導線は上側が欠損している。また、プライマリ巻線１２については、境界領域Ｂ１２から境界領域Ｂ２３に至る区間で各導線は下側が欠損している。境界領域Ｂ６１から中心に向けて延び境界領域Ｂ１２に向かう各導線は、境界領域Ｂ１２から境界領域Ｂ２３に至る区間よりも下側を通って、境界領域Ｂ１２に至っている。また、境界領域Ｂ１２から中心に向けて延び境界領域Ｂ２３に向かう各導線は、境界領域Ｂ６１から境界領域Ｂ１２に至る各導線よりも上側を通って、境界領域Ｂ２３に至っている。

プライマリ巻線１１の弧状部Ａ１１では、プライマリ巻線１１を形成する導線が弧を描く。内側から外側に向かって、第１周目の導線、第２周目の導線、・・・・・第６周目の導線が順に並んでいる。

プライマリ巻線１２の弧状部Ａ１２では、プライマリ巻線１２を描く導線が弧を描く。内側から外側に向かって、第１周目の導線、第２周目の導線、・・・・・第６周目の導線が順に並んでいる。

境界領域Ｂ１２の外側では、プライマリ巻線１１を形成する導線の上側半分が欠損しており、厚みが半分となっている。また、境界領域Ｂ１２の外側では、プライマリ巻線１２を形成する導線の下側半分が欠損しており、厚みが半分となっている。境界領域Ｂ１２の外側では、プライマリ巻線１１を形成する導線の上側に、プライマリ巻線１２を形成する導線がある。

境界領域Ｂ１２から外側へ延びるプライマリ巻線１１の第１周目の導線は、プライマリ巻線１２の導線の下側に差し掛かると右側に折れて弧状部Ａ１１において弧を描く。境界領域Ｂ１２から外側へ延びるプライマリ巻線１１の第２周目の導線は、プライマリ巻線１２の導線の下側に差し掛かり、第１周目よりも１ピッチだけ外側へ延びると右側に折れて弧状部Ａ１１において弧を描く。・・・・・境界領域Ｂ１２から外側へ延びるプライマリ巻線１１の第６周目の導線は、プライマリ巻線１２の導線の下側に差し掛かり、第５周目よりも１ピッチだけ外側へ延びると右側に折れて弧状部Ａ１１において弧を描く。

プライマリ巻線１２の弧状部Ａ１２においてプライマリ巻線１１側に向かって弧を描く第１周目の導線は、プライマリ巻線１１の上側に差し掛かると内側に折れて境界領域Ｂ１２を内側に向かって延びる。プライマリ巻線１２の弧状部Ａ１２においてプライマリ巻線１１側に向かって弧を描く第２周目の導線は、プライマリ巻線１１の上側に差し掛かると、第１周目の導線よりも境界領域Ｂ１２の１枚の板厚分だけさらに延びて内側に折れて境界領域Ｂ１２を内側に向かって延びる。・・・・・プライマリ巻線１２の弧状部Ａ１２においてプライマリ巻線１１側に向かって弧を描く第６周目の導線は、プライマリ巻線１１の上側に差し掛かると、第５周目の導線よりも境界領域Ｂ１２の１枚の板厚分だけさらに延びて内側に折れて境界領域Ｂ１２を内側に向かって延びる。

このような構造によれば、隣接する２つのプライマリ巻線のうちの一方の導線と他方の導線とが、境界領域において方向を揃えて交互に並べられる。これによって、同一の周回方向に流れる同位相の電流が各プライマリ巻線に流れる場合には、近接効果が抑制される。また、各プライマリ巻線における弧状部の形状が、平坦な円環形状の一部となり、平坦な円環形状のセカンダリ巻線との結合状態が良好となる。

上記では、プライマリトランスコア３０およびセカンダリトランスコア４０の中心軸の周りで６０°回転させたときに、回転前の構造と同様の構造となる６回対称構造の複合トランス１００について説明した。複合トランスは、使用目的に応じて、Ｌ回対称構造としてもよい。ただし、Ｌは２以上の任意の整数である。

本発明の実施形態に係る複合トランス１００において、プライマリトランスコア３０と、セカンダリトランスコア４０との間にギャップ（図４）が設けられている場合、プライマリトランスコア３０と、セカンダリトランスコア４０とを近接および離反自在としてもよい。この場合、プライマリトランスコア３０および各プライマリ巻線によってプライマリ側のコネクタを形成してもよい。さらに、セカンダリトランスコア４０およびセカンダリ巻線２０によってセカンダリ側のコネクタを形成してもよい。プライマリ側のコネクタからは、各プライマリ巻線に接続されたケーブルが引き出されてもよい。同様に、セカンダリ側のコネクタからもセカンダリ巻線２０に接続されたケーブルが引き出されてもよい。プライマリ側のコネクタとセカンダリ側のコネクタとが接近し、または接触することで複合トランスが形成される。

このようなコネクタは、充電装置が設置された場所に自律的に移動して、自らのバッテリを自律的に充電するロボット等の移動体に用いられてもよい。充電装置にはセカンダリ側のコネクタが設けられ、移動体にはプライマリ側のコネクタが設けられる。移動体は、自らのバッテリの充電電荷量が低下すると、自律的に充電装置が設置されている場所に移動する。そして、自らのコネクタが充電装置のコネクタに接近する位置で停止する。充電装置は、セカンダリ側のコネクタおよびプライマリ側のコネクタによって構成される複合トランスを介して、移動体に電力を供給する。

なお、以下に説明する各実施形態に係る複合トランスにおいても、プライマリトランスコアとセカンダリトランスコアとを近接および離反自在とし、プライマリ側のコネクタとセカンダリ側のコネクタを形成してもよい。

図７には、本実施形態に係る複合トランス１００の等価回路が示されている。図１に示されたプライマリ巻線１１〜１６は、それぞれ、図７の等価回路に示されたプライマリ巻線１１〜１６に対応する。ただし、プライマリ巻線の数を表す整数ｍは６である。また、図１に示されたセカンダリ巻線２０は、図７の等価回路に示されたセカンダリ巻線２０に対応する。

プライマリ巻線１１〜１ｍのそれぞれと、セカンダリ巻線２０は磁気的に結合する。各プライマリコアは個別に形成されているため、隣接する２つのプライマリ巻線の一方から発生し、他方に鎖交する磁束は小さい。各プライマリ巻線の巻き数をｎ、セカンダリ巻線２０の巻き数をＮとしたとき、セカンダリ巻線２０の端子間電圧Ｖ２と、プライマリ巻線１１〜１ｍの端子間電圧Ｖ１１〜Ｖ１ｍとの間には次のような関係がある。

（数１）Ｖ２＝Ｎ・（Ｖ１１＋Ｖ１２＋・・・・・＋Ｖ１ｍ）／ｎ

Ｖ１１〜Ｖ１ｍが等しい値Ｖ１であるときは、Ｖ２は次のように表される。

（数２）Ｖ２＝ｍ・Ｎ・Ｖ１／ｎ

プライマリ巻線１１〜１ｍのそれぞれの巻き数を同一とした場合、セカンダリ巻線２０の端子間電圧Ｖ２は、プライマリ巻線の数ｍが多いほど大きくなる。特に、プライマリ巻線１１〜１ｍのそれぞれの巻き数および端子間電圧を同一とした場合には、セカンダリ巻線２０の端子間電圧Ｖ２は、プライマリ巻線の数ｍに比例する。また、セカンダリ巻線２０の端子間電圧Ｖ２は、セカンダリ巻線２０の巻き数Ｎに比例する。

したがって、プライマリ巻線１１〜１ｍのそれぞれの巻き数を同一とし、セカンダリ巻線２０の端子間電圧Ｖ２を同一とするという条件の下では、プライマリ巻線の数ｍが大きい程、セカンダリ巻線２０の巻き数Ｎが小さくなる。この場合、プライマリ巻線の数ｍを増加させることで、セカンダリ巻線２０の巻き数Ｎを減少させ、セカンダリ巻線２０を形成する導線を短くし得る。これによって、セカンダリ巻線２０の抵抗値が小さくなり、セカンダリ巻線２０で発生する電力損失が低減される。

図８〜図１１および図１４に示される装置またはシステムは、本発明の実施形態に係る複合トランスのプライマリ巻線にプライマリスイッチング回路が接続され、複合トランスのセカンダリ巻線にセカンダリスイッチング回路が接続され、プライマリスイッチング回路とセカンダリスイッチング回路との間で電力伝送を行うものである。

図８には、本実施形態に係る複合トランス１００を用いた電力変換装置１が示されている。電力変換装置１は、複合トランス１００、ダブルブリッジスイッチング回路（プライマリスイッチング回路）７０１〜７０ｍ、ダブルブリッジスイッチング回路（セカンダリスイッチング回路）７００および制御部１０を備えている。

複合トランス１００のプライマリ巻線１１〜１ｍには、それぞれ、ダブルブリッジスイッチング回路７０１〜７０ｍが接続されている。また、複合トランス１００のセカンダリ巻線２０には、ダブルブリッジスイッチング回路７００が接続されている。各ダブルブリッジスイッチング回路の回路構成は同一であるため、ここでは、ダブルブリッジスイッチング回路７０１の回路構成について説明する。

ダブルブリッジスイッチング回路７０１は、ハーフブリッジＨ１およびＨ２を備えている。ハーフブリッジＨ１は、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１およびＳ２によって構成されている。ハーフブリッジＨ２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ３およびＳ４によって構成されている。図８に示されている例では、各スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子Ｓ１としてのＭＯＳＦＥＴのソース端子が、スイッチング素子Ｓ２としてのＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に接続されている。また、スイッチング素子Ｓ３としてのＭＯＳＦＥＴのソース端子が、スイッチング素子Ｓ４としてのＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に接続されている。各ハーフブリッジは、各ＭＯＳＦＥＴに接続されたダイオードＤを備えている。すなわち、各ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子とソース端子との間には、ソース端子の側をアノード端子としてダイオードＤが接続されている。各スイッチング素子には、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等、その他の半導体素子が用いられてもよい。

ハーフブリッジＨ１およびＨ２は並列に接続されている。ハーフブリッジＨ１およびＨ２の図の上側の接続点は正極端子Ｐ１に接続され、図の下側の接続点は負極端子Ｍ１に接続されている。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点と、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４の接続点との間には、プライマリ巻線１１が接続されている。

スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、制御部１０によってオフからオン、または、オンからオフに制御される。スイッチング素子Ｓ１がオフからオンに切り替わったときには、スイッチング素子Ｓ２はオンからオフに切り替わり、スイッチング素子Ｓ１がオンからオフに切り替わったときには、スイッチング素子Ｓ２はオフからオンに切り替わる。すなわち、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２は交互にオンオフする。同様に、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４もまた、交互にオンオフする。

スイッチング素子Ｓ１およびＳ２がオンオフする周期と、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４がオンオフする周期は同一の時間長である。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２のオンオフの位相と、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４のオンオフの位相にはズレがあり、この位相ずれは、例えば１８０°である。

ダブルブリッジスイッチング回路７０１〜７０ｍのスイッチングは同期してもよい。すなわち、ダブルブリッジスイッチング回路７０１〜７０ｍが備えるスイッチング素子Ｓｉ（ｉは１〜４のうちいずれかの整数）は、同一のタイミングでオンオフしてもよい。

各ダブルブリッジスイッチング回路のスイッチングによって、ダブルブリッジスイッチング回路７０ｋの正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１から入力された電力は、プライマリ巻線１ｋおよびセカンダリ巻線２０を介して、ダブルブリッジスイッチング回路７００の正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２から出力される。あるいは、ダブルブリッジスイッチング回路７００の正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２から入力された電力は、セカンダリ巻線２０およびプライマリ巻線１ｋを介して、ダブルブリッジスイッチング回路７０ｋの正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１から出力される。

正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１から、正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２に伝送される電力は、ダブルブリッジスイッチング回路７０ｋのスイッチングと、ダブルブリッジスイッチング回路７００のスイッチングの位相差を変化させることで調整される。

図９には、本実施形態に係る複合トランス１００を用いた電力変換装置２が示されている。この電力変換装置２は、図８に示されているダブルブリッジスイッチング回路７０１〜７０ｍおよびダブルブリッジスイッチング回路７００を、それぞれ、ハーフブリッジスイッチング回路７２１〜７２ｍおよびハーフブリッジスイッチング回路７２０に置き換えたものである。ハーフブリッジスイッチング回路７２１〜７２ｍがプライマリスイッチング回路に相当し、ハーフブリッジスイッチング回路７２０がセカンダリスイッチング回路に相当する。

ハーフブリッジスイッチング回路７２ｋおよび７００は、ダブルブリッジスイッチング回路７０ｋのスイッチング素子Ｓ３およびＳ４を、それぞれ、コンデンサＣ１およびＣ２に置き換えたものである。ハーフブリッジスイッチング回路７２ｋおよび７２０では、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２が交互にオンオフされる。正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１から、正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２に伝送される電力は、ハーフブリッジスイッチング回路７２ｋのスイッチングと、ハーフブリッジスイッチング回路７２０のスイッチングの位相差を変化させることで調整される。

図１０には、本実施形態に係る複合トランス１０２を用いた電力変換装置３が示されている。この電力変換装置３は、図９に示されているハーフブリッジスイッチング回路７２１〜７２ｍおよび７２０を、それぞれ、変形ブリッジスイッチング回路７３１〜７３ｍおよび７３０に置き換えたものである。変形ブリッジスイッチング回路７３１〜７３ｍがプライマリスイッチング回路に相当し、変形ブリッジスイッチング回路７３０がセカンダリスイッチング回路に相当する。

変形ブリッジスイッチング回路７３ｋおよび７３０は、図９に示されているハーフブリッジスイッチング回路７２ｋにおけるプライマリ巻線１ｋを取り外して２つに分割し、分割によって得られた一方の巻線１ｋ−１をハーフブリッジＨ１の上側の一端とコンデンサＣ１の上側の一端との間に接続し、分割によって得られた他方の巻線１ｋ−２をハーフブリッジＨ１の下側の一端とコンデンサＣ２の下側の一端との間に接続し、さらに、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点と、コンデンサＣ１およびＣ２の接続点との間を短絡したものである。プライマリ巻線１ｋの分割は、プライマリ巻線１ｋを形成する導線を中途の位置（中途点）で切断し、一対の接続端子とすることによって行われる。例えば、図５に示されるプライマリ巻線１１については、境界領域Ｂ６１またはＢ１２におけるいずれか１枚の導体板を上下方向に延びるギャップで分割されたものとし、分割されている２枚の導体板のそれぞれから上方または下方に接続端子が引き出された構造とする。

同様に、変形ブリッジスイッチング回路７３０は、図９に示されているハーフブリッジスイッチング回路７２０におけるセカンダリ巻線２０を取り外して２つに分割し、分割によって得られた一方の巻線２０−１をハーフブリッジＨ１の上側の一端とコンデンサＣ１の上側の一端との間に接続し、分割によって得られた他方の巻線２０−２をハーフブリッジＨ１の下側の一端とコンデンサＣ２の下側の一端との間に接続し、さらに、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点と、コンデンサＣ１およびＣ２の接続点との間を短絡したものである。

変形ブリッジスイッチング回路７３ｋおよび７３０では、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２が交互にオンオフされる。正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１から、正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２に伝送される電力は、変形ブリッジスイッチング回路７３ｋのスイッチングと、変形ブリッジスイッチング回路７３０のスイッチングの位相差を変化させることで調整される。

図１１には、図１０に示される電力変換装置３を用いたバッテリ充電システム４が示されている。変形ブリッジスイッチング回路７３１〜７３ｍの正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１には、それぞれバッテリ７４１〜７４ｍが接続されている。変形ブリッジスイッチング回路７３０の正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２には、直流電力源７６が接続されている。

バッテリ充電システム４は、直流電力源７６からバッテリ７４１〜７４ｍに電力を供給し、各バッテリを充電するシステムである。各バッテリは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された車載バッテリであり、直流電力源７６は、例えば、サービスステーション等に設置された充電装置である。

制御部１０は、変形ブリッジスイッチング回路７３１〜７３ｍおよび７３０を個別に制御し、バッテリ７４１〜７４ｍを個別に充電する。例えば、バッテリの充電状態を表すＳｏＣ（State of Charge）が小さい程、バッテリに供給する電力を大きくする制御が、バッテリ７４１〜７４ｍに対して個別に行われてもよい。

図１２には、２つのバッテリ７４１および７４２を充電する場合の制御部１０の構成が示されている。制御部１０が各バッテリの充電制御をするに際して、指令生成部８０には、使用履歴、温度計測値、および充電スケジュールが入力される。また、バッテリ７４１のＳｏＣがＳｏＣ１として測定され、バッテリ７４２のＳｏＣがＳｏＣ２として測定される。

使用履歴は、各バッテリの完成時からの経過時間、過去において充電または放電された総電荷量等の情報であってもよい。充電スケジュールは、充電開始からの経過時間に対してバッテリに供給する電力を対応付けた情報や、充電時間の上限等を示す情報であってもよい。

指令生成部８０は、バッテリ７４１に対して入力された使用履歴、温度計測値、および充電スケジュールに基づいて、ＳｏＣ１に対する指令値ＳｏＣ１^＊を求める。減算器８２は、指令値ＳｏＣ１^＊から測定値ＳｏＣ１を減算し第１誤差を求め、第１比例積分部８４に出力する。第１比例積分部８４は、第１誤差に対する比例積分によって、位相差Δφ１を求める。制御部１０は、変形ブリッジスイッチング回路７３１のスイッチングと、変形ブリッジスイッチング回路７３０のスイッチングの位相差を、Δφ１に近付け、または一致させる。

指令生成部８０は、バッテリ７４２に対して入力された使用履歴、温度計測値、および充電スケジュールに基づいて、ＳｏＣ２に対する指令値ＳｏＣ２^＊を求める。減算器８６は、指令値ＳｏＣ２^＊から測定値ＳｏＣ２を減算し第２誤差を求め、第２比例積分部８８に出力する。第２比例積分部８８は、第２誤差に対する比例積分によって、位相差Δφ２を求める。制御部１０は、変形ブリッジスイッチング回路７３２のスイッチングと、変形ブリッジスイッチング回路７３０のスイッチングの位相差を、Δφ２に近付け、または一致させる。

このような制御によって、バッテリ７４１のＳｏＣはＳｏＣ１^＊に、バッテリ７４２のＳｏＣはＳｏＣ２^＊にそれぞれ近付き、または一致する。

図１３には、充電制御の例が示されている。図１３（ａ）は、ＳｏＣ１およびＳｏＣ２を時間に対応付けたものである。図１３（ｂ）は、変形ブリッジスイッチング回路７３０のスイッチングの位相を基準とした、変形ブリッジスイッチング回路７３１および７３２のスイッチングの位相差Δφ１およびΔφ２を時間に対応付けたものである。図１３（ｃ）は、バッテリ７４１および７４２に供給される電力Ｗ１およびＷ２を時間に対応付けたものである。この充電制御では、時間０〜時間ｔ１の間、ＳｏＣ１とＳｏＣ２とを一致させる制御が行われている。この時間帯では、図１３（ａ）に示されているように、ＳｏＣ１の方がＳｏＣ２よりも大きい。そのため、図１３（ｂ）に示されているように、変形スイッチング回路７３２に対する位相差Δφ２を、変形スイッチング回路７３１に対する位相差Δφ１よりも大きくする。これによって、図１３（ｃ）に示されているように、時間０〜時間ｔ１の間、バッテリ７４２に供給される電力Ｗ２の方がバッテリ７４１に供給される電力Ｗ１よりも大きくなる。時間ｔ１〜時間ｔ２の間は、図１３（ｂ）に示されているように、位相差Δφ１およびΔφ２が同一とされ、供給電力Ｗ１およびＷ２は等しくなる。図１３（ａ）に示されているように、ＳｏＣ１およびＳｏＣ２は同一値となり、同一の時間変化率で増加して、時間ｔ２以降に目標値に達する。図１３（ｂ）および（ｃ）に示されているように、時間ｔ２以降は、位相差Δφ１およびΔφ２は０とされ、供給電力Ｗ１およびＷ２は０となる。

図１４には、変形複合トランス１０４を用いたバッテリ充電システム５が示されている。変形複合トランス１０４は、プライマリ側の構成とセカンダリ側の構成とを同一としたものである。すなわち、変形複合トランス１０４には、各プライマリ巻線１ｋ−１および１ｋ−２に対応するセカンダリ巻線２ｋ−１および２ｋ−２が設けられており、各プライマリ巻線１ｋ−１および１ｋ−２に対し、セカンダリ巻線２ｋ−１および２ｋ−２が結合する。

バッテリ充電システム５では、図１１に示されているバッテリ充電システム４における複合トランス１０２が変形複合トランス１０４に置き換えられ、各セカンダリ巻線２ｋ−１および２ｋ−２に変形ブリッジスイッチング回路７８ｋが接続されている。

変形ブリッジスイッチング回路７８１〜７８ｍのそれぞれの正極端子Ｐ２は共通に接続され、変形ブリッジスイッチング回路７８１〜７８ｍのそれぞれの負極端子Ｍ２は共通に接続されている。正極端子Ｐ２と負極端子Ｍ２との間には、直流電力源７６が接続されている。

制御部１０は、変形ブリッジスイッチング回路７３１〜７３ｍおよび７８１〜７８ｍを、変形ブリッジスイッチング回路７３ｋおよび７８ｋの組ごとに個別に制御し、バッテリ７４１〜７４ｍを個別に充電する。変形ブリッジスイッチング回路７８ｋの正極端子Ｐ２および負極端子Ｍ２から、変形ブリッジスイッチング回路７３ｋの正極端子Ｐ１および負極端子Ｍ１に伝送される電力は、変形ブリッジスイッチング回路７８ｋのスイッチングと、変形ブリッジスイッチング回路７３ｋのスイッチングの位相差を変化させることで調整される。

図１５には、変形複合トランス１０４の分解斜視図が示されている。セカンダリコア４１〜４６のそれぞれには、セカンダリ巻線が取り付けられている。すなわち、セカンダリコア４ｋの小径扇形部にセカンダリ巻線２ｋ−１および２ｋ−２が取り付けられている。

図１５に示されているセカンダリトランスコア４０は、各セカンダリコア４ｋにセカンダリ巻線２ｋ−１および２ｋ−２が取り付けられた状態で上下が逆にされ、プライマリ巻線１１〜１６が取り付けられたプライマリトランスコア３０を覆う。これによって、セカンダリコア４１〜４６の小径扇形部の端面が、それぞれ、プライマリコア３１〜３６の小径扇形部の端面に所定の距離を隔てて対向し、変形複合トランス１０４が構成される。

なお、セカンダリコア４１〜４６の小径扇形部の端面が、それぞれ、プライマリコア３１〜３６の小径扇形部の端面に接合され、セカンダリコア４１〜４６が、それぞれ、プライマリコア３１〜３６と一体化されてもよい。

図１６には、４つのプライマリ巻線を備える複合トランス１０６の分解斜視図が示されている。複合トランス１０６は、プライマリトランスコア１０８、プライマリ巻線１２１〜１２４、セカンダリトランスコア１４０およびセカンダリ巻線１３０を備えている。プライマリトランスコア１０８は、プライマリコア１１１〜１１４を備えている。プライマリコア１１ｊ（ｊは１〜４の整数）は、図１に示されているプライマリコア３ｋ（ｋは１〜６の整数）の軸方向に垂直な断面形状を扇形から矩形に変更したものに相当する。ただし、各プライマリコア１１ｊの外周には、外壁１５０が設けられている。図１に示されている各プライマリコア３ｋの分割柱の形状が扇形柱であるのに対し、各プライマリコア１１ｊの分割柱の形状は四角柱である。プライマリコア１１１〜１１４のそれぞれに形成された分割柱の周囲には、それぞれ、矩形状のプライマリ巻線１２１〜１２４が取り付けられる。

セカンダリトランスコア１４０は、セカンダリコア１４１〜１４４を備えている。セカンダリコア１４１〜１４４は、それぞれ、プライマリコア１１１〜１１４と上下対称構造、または、上下対称構造に近似した構造を有している。上下対称構造に近似した構造には、例えば、外壁の高さや、分割柱の高さがプライマリコア１１ｊと異なる構造がある。セカンダリコア１４１〜１４４のそれぞれの分割柱が形成する柱状部の周囲には、矩形状のセカンダリ巻線１３０が取り付けられる。

プライマリトランスコア１０８にプライマリ巻線１２１〜１２４が取り付けられ、セカンダリトランスコア１４０にセカンダリ巻線１３０が取り付けられた状態で、プライマリトランスコア１０８の柱状部（分割柱）の端面と、セカンダリトランスコア１４０の柱状部（分割柱）の端面とが対向するように、プライマリトランスコア１０８およびセカンダリトランスコア１４０が配置されることで、複合トランス１０６が構成される。この構造においても、プライマリコア１１１〜１１４の柱状部の端面が、それぞれ、セカンダリコア１４１〜１４４の柱状部の端面に接合され、プライマリコア１１１〜１１４が、それぞれ、セカンダリコア１４１〜１４４と一体化されてもよい。

１，２，３ 電力変換装置、４，５ バッテリ充電システム、１０ 制御部、１１〜１ｍ,１１−１〜１ｍ−１，１１−２〜１ｍ−２，１２１〜１２４ プライマリ巻線、２０，２０−１〜２ｍ−１，２０−２〜２ｍ−２，１３０ セカンダリ巻線、３０，１０８ プライマリトランスコア、３１〜３６，１１１〜１１４ プライマリコア、３ｋ−１，４ｋ−１ 大径扇形部、３ｋ−２,４ｋ−２ 小径扇形部、４ｋ−３，１５０ 外壁、４０，１４０ セカンダリトランスコア、４１〜４６，１４１〜１４４ セカンダリコア、５２１，５２２，５６１，５６２，６０１，６２２ 接続端子、５４，５８ 導線、７００〜７０ｍ ダブルブリッジスイッチング回路、７２０〜７２ｍ ハーフブリッジスイッチング回路、７３０〜７３ｍ，７８１〜７８ｍ 変形ブリッジスイッチング回路、７４１〜７４ｍ バッテリ、７６ 直流電力源、８０ 指令生成部、８２，８６ 減算器、８４ 第１比例積分部、８８ 第２比例積分部、１００，１０２，１０６ 複合トランス、１０４ 変形複合トランス、ＰＬ１，ＰＬ２ 柱状部、Ｆ１，Ｆ２ フランジ、ＳＷ 外周壁、Ａ１１，Ａ１２ 弧状部、Ｂ１２，Ｂ２３，Ｂ６１ 境界領域、Ｇ１，Ｇ２ ギャップ。

Claims (9)

1. 柱状部を含むコアと、
   複数のプライマリ巻線と、
   各前記プライマリ巻線に結合するセカンダリ巻線と、を備えるトランスであって、
   前記柱状部は、
   柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、
   複数の前記プライマリ巻線のそれぞれは、
   複数の前記分割柱のうちの対応する前記分割柱の周囲に設けられており、
   前記セカンダリ巻線は、
   前記柱状部の周囲に設けられており、
   隣り合う２つの前記分割柱の間の境界領域では、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線が、方向を揃えて交互に並べられていることを特徴とするトランス。
2. 請求項１に記載のトランスにおいて、
   各前記プライマリ巻線は、
   前記柱状部の周囲にある区間が、前記セカンダリ巻線に対向することを特徴とするトランス。
3. 請求項１または請求項２に記載のトランスにおいて、
   前記柱状部は、
   前記柱状部を横切る分離面によってプライマリ部分およびセカンダリ部分に分割されており、
   前記プライマリ部分の各前記分割柱の周囲に前記プライマリ巻線が設けられており、前記セカンダリ部分の周囲に前記セカンダリ巻線が設けられており、
   前記プライマリ部分と前記セカンダリ部分とが接近および離反自在であることを特徴とするトランス。
4. 柱状部を含むコアと、
   複数のプライマリ巻線と、
   各前記プライマリ巻線に対応して設けられ、各前記プライマリ巻線に結合するセカンダリ巻線と、を備えるトランスであって、
   前記柱状部は、
   柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、
   各前記プライマリ巻線および各前記セカンダリ巻線は、
   複数の前記分割柱のうちの対応する前記分割柱の周囲に設けられおり、
   隣り合う２つの前記分割柱の間の境界領域では、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線が、方向を揃えて交互に並べられていることを特徴とするトランス。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトランスにおいて、
   一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記プライマリ巻線を形成する導線とが、前記柱状部を横切る配置面上で交互に並べられていることを特徴とするトランス。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトランスにおいて、
   前記コアは、
   前記柱状部の両端に位置し、前記柱状部よりも外側に広がる一対のフランジを有し、
   各前記フランジは、
   周囲方向に所定角度間隔で前記フランジを複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割フランジを備えることを特徴とするトランス。
7. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトランスと、
   各前記プライマリ巻線に接続されたプライマリスイッチング回路と、
   各前記プライマリスイッチング回路に接続されたバッテリと、
   前記セカンダリ巻線に接続され、直流電力源に接続されるセカンダリスイッチング回路と、
   各前記プライマリスイッチング回路および前記セカンダリスイッチング回路を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   各前記バッテリの充電状態に応じて、各前記プライマリスイッチング回路を個別に制御することを特徴とするバッテリ充電装置。
8. 請求項４に記載のトランスと、
   各前記プライマリ巻線に接続されたプライマリスイッチング回路と、
   各前記プライマリスイッチング回路に接続されたバッテリと、
   各前記セカンダリ巻線に接続され、直流電力源に接続されるセカンダリスイッチング回路と、
   各前記プライマリスイッチング回路および各前記セカンダリスイッチング回路を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   各前記バッテリの充電状態に応じて、前記プライマリスイッチング回路およびそれに対応する前記セカンダリスイッチング回路の組を個別に制御することを特徴とするバッテリ充電装置。
9. 柱状部を含むコアと、複数の巻線と、を備えるコネクタであって、
   前記柱状部は、
   柱形状を周囲方向に所定角度間隔で複数に分割して得られる形状をそれぞれが有する複数の分割柱を備え、
   複数の前記巻線のそれぞれは、
   複数の前記分割柱のうちの対応する前記分割柱の周囲に設けられており、
   隣り合う２つの前記分割柱の間の境界領域では、一方の前記分割柱の周囲に設けられた前記巻線を形成する導線と、他方の前記分割柱の周囲に設けられた前記巻線を形成する導線とが、方向を揃えて交互に並べられていることを特徴とするコネクタ。

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