JP7028032B2 - Power supply and transformer - Google Patents
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Description
この発明は、コアを備える電源装置および変圧器に関する。 The present invention relates to a power supply and a transformer comprising a core.
従来、コアを備える電源装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a power supply device including a core is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、コアを備えるDC/DCコンバータ(以下、「コンバータ」とする)が開示されている。このコンバータには、1次巻線と、2次巻線と、1次巻線および2次巻線とが巻回されたコアとを含むトランスと、温度センサと、温度検知回路と、スイッチング制御回路とが設けられている。温度センサは、トランスの上面に配置された第1固定金具と、第1固定金具の上面に配置された感温部と、感温部の上側を覆う第2固定金具とを含む。そして、温度検知回路は、コンパレータ回路を含み、コンパレータ回路は、感温部からの検出信号の電圧値と、基準電圧とを比較するように構成されている。そして、スイッチング制御回路は、コアの温度がキュリー温度以上となったことを示すコンパレータ回路の比較結果に基づいて、1次巻線に流れる1次電流を低減させる(保護動作を行う)制御を行うように構成されている。
The above-mentioned
しかしながら、上記特許文献1のコンバータでは、温度センサは、トランスの上面に配置された第1固定金具と、第1固定金具の上面に配置された感温部と、感温部の上側を覆う第2固定金具とを含むので、トランスが上下方向に大型化するという不都合がある。そこで、トランスが上下方向に大型化するのを抑制するために、1次巻線または2次巻線の巻回内側に温度センサを配置することが考えられる。しかしながら、このように構成すると、温度センサおよび温度センサに接続される配線と、コアおよび1次巻線または2次巻線との絶縁性を確保するための構成が別途必要になるため、コンバータの構造が複雑化する。すなわち、従来のコンバータ(電源装置)では、トランスの温度が上昇した際に保護動作を行うように構成する場合に、トランス(変圧器)が大型化または複雑化するという問題点がある。
However, in the converter of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、変圧器が温度上昇した際に保護動作を行うように構成する場合にも、変圧器が大型化および複雑化するのを抑制することが可能な電源装置および変圧器を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object of the present invention is a transformer even when it is configured to perform a protective operation when the temperature of the transformer rises. Is to provide a power supply and a transformer capable of suppressing the increase in size and complexity.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による電源装置は、1次電流が流れる1次巻線と、2次電流が流れる2次巻線と、1次巻線および2次巻線が巻回され磁気回路を構成する複数のコアとを含む、変圧器と、1次電流と2次電流とに基づいて励磁電流を検出する励磁電流検出部と、励磁電流が大きくなることに基づいて、変圧器に対する保護動作を行う回路である保護回路部とを備え、変圧器は、複数のコア同士の間に充填され、コアの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材を含むとともに、熱膨張部材が熱膨張して複数のコア同士の距離が大きくなることにより、励磁電流が大きくなるように構成されている。 In order to achieve the above object, the power supply device according to the first aspect of the present invention includes a primary winding through which a primary current flows, a secondary winding through which a secondary current flows, a primary winding and a secondary winding. A transformer including a plurality of cores in which a wire is wound to form a magnetic circuit, an exciting current detector that detects an exciting current based on a primary current and a secondary current, and an exciting current that increases the exciting current. Based on this, the transformer is provided with a protection circuit unit which is a circuit that performs a protection operation for the transformer, and the transformer is filled between a plurality of cores and has an insulating resin having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the core. In addition to including a heat-expanding member having an insulating rubber, the heat-expanding member is configured to heat-expand to increase the distance between a plurality of cores, thereby increasing the exciting current.
この発明の第1の局面による電源装置では、上記のように、変圧器に、複数のコア同士の間に充填され、コアの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材を設ける。また、変圧器を、熱膨張部材が熱膨張して複数のコア同士の距離が大きくなることにより、励磁電流が大きくなるように構成する。そして、保護回路部を、励磁電流が大きくなることに基づいて、変圧器に対する保護動作を行うように構成する。これにより、変圧器の温度が上昇した場合に、コアと1次巻線または2次巻線との絶縁性を確保するための部材として機能する熱膨張部材が熱膨張することによって励磁電流が大きくなることに基づいて、変圧器に対する保護動作を行うことができる。すなわち、専用の温度センサを変圧器に設けることなく、熱膨張部材に、絶縁性を確保する部材としての機能と温度センサとしての機能とを兼ね備えさせることができる。このため、専用の温度センサを変圧器の上面に配置する場合と異なり、変圧器が大型化するのを抑制することができる。また、専用の温度センサをコアと1次巻線または2次巻線との間に配置する場合と異なり、変圧器の構造が複雑化するのを抑制することができる。その結果、変圧器が温度上昇した場合に保護動作を行うように構成する場合にも、変圧器が大型化および複雑化するのを抑制することができる。 In the power supply device according to the first aspect of the present invention, as described above, the transformer is filled between a plurality of cores and has an insulating resin or an insulating rubber having a coefficient of thermal expansion larger than the coefficient of thermal expansion of the cores. A thermal expansion member having the above is provided. Further, the transformer is configured so that the exciting current increases as the thermal expansion member thermally expands and the distance between the plurality of cores increases. Then, the protection circuit unit is configured to perform a protection operation for the transformer based on the increase in the exciting current. As a result, when the temperature of the transformer rises, the thermal expansion member that functions as a member for ensuring the insulation between the core and the primary winding or the secondary winding thermally expands, so that the exciting current becomes large. Based on the above, it is possible to perform a protective operation against the transformer. That is, the thermal expansion member can have both a function as a member for ensuring insulation and a function as a temperature sensor without providing a dedicated temperature sensor in the transformer. Therefore, unlike the case where the dedicated temperature sensor is arranged on the upper surface of the transformer, it is possible to prevent the transformer from becoming large in size. Further, unlike the case where the dedicated temperature sensor is arranged between the core and the primary winding or the secondary winding, it is possible to suppress the complicated structure of the transformer. As a result, it is possible to prevent the transformer from becoming large and complicated even when the transformer is configured to perform a protective operation when the temperature rises.
上記第1の局面による電源装置において、好ましくは、熱膨張部材は、1次巻線および2次巻線と複数のコアとの間に充填された熱硬化性樹脂を含む。このように構成すれば、変圧器において、1次巻線および2次巻線と複数のコアとの間に、熱硬化性樹脂を充填して熱硬化させることにより、熱硬化性樹脂をコアと1次巻線および2次巻線との隙間に、絶縁性を確保するための部材として容易に配置させることができるとともに、変圧器の温度上昇に基づいて励磁電流を大きくするように、複数のコア同士の間に容易に配置させることができる。 In the power supply according to the first aspect, preferably, the thermal expansion member includes a thermosetting resin filled between the primary winding and the secondary winding and the plurality of cores. With this configuration, in a transformer, a thermosetting resin is filled between the primary winding and the secondary winding and a plurality of cores and thermoset, thereby forming the thermosetting resin as a core. A plurality of members can be easily arranged in the gap between the primary winding and the secondary winding as a member for ensuring insulation, and the exciting current is increased based on the temperature rise of the transformer. It can be easily placed between the cores.
この場合、好ましくは、複数のコアは、環状のコアとして構成されているとともに、環状のコアの一部を構成する一方コアと、一方コアと対向して配置され、環状のコアの他部を構成する他方コアとを含み、熱硬化性樹脂は、環状のコアの内側に充填されており、変圧器は、熱硬化性樹脂が熱膨張して環状のコアの内側から外側に向かって一方コアと他方コアとを押圧することにより、一方コアと他方コアとの距離が大きくなるように構成されている。このように構成すれば、熱硬化性樹脂が熱膨張することにより、熱硬化性樹脂が直接的に一方コアと他方コアとを内側から押圧して、一方コアと他方コアとの距離を大きくすることができる。この結果、熱硬化性樹脂が熱膨張することにより、環状のコアの磁気抵抗を大きくすることができるので、変圧器に流れる励磁電流を容易に大きくすることができる。 In this case, preferably, the plurality of cores are configured as an annular core, and one core that constitutes a part of the annular core and one core that is arranged so as to face the one core and the other part of the annular core. The thermosetting resin is filled inside the annular core, including the other core that constitutes, and the transformer is one core from the inside to the outside of the annular core as the thermosetting resin thermally expands. By pressing the other core and the other core, the distance between the one core and the other core is increased. With this configuration, the thermosetting resin thermally expands, and the thermosetting resin directly presses the one core and the other core from the inside, increasing the distance between the one core and the other core. be able to. As a result, the magnetic resistance of the annular core can be increased by the thermal expansion of the thermosetting resin, so that the exciting current flowing through the transformer can be easily increased.
上記熱硬化性樹脂が熱膨張して一方コアと他方コアとを押圧することにより、一方コアと他方コアとの距離が大きくなる電源装置において、好ましくは、一方コアと他方コアとが互いに近付く方向に、一方コアおよび他方コアのうちの少なくとも一方を付勢する付勢部材をさらに備え、変圧器は、熱硬化性樹脂が熱膨張して環状のコアの内側から外側に向かって一方コアと他方コアとを、付勢部材による付勢力に抗して押圧することにより、一方コアと他方コアとの距離が大きくなるように構成されている。ここで、変圧器の温度が上昇している一方、変圧器の温度が許容温度の上限値未満の場合には、保護動作を行う必要がない。この場合、一方コアと他方コアとの距離を大きくすることにより、励磁電流を大きくすることが好ましくない場合がある。これに対して、本発明では、上記のように付勢部材を設けることにより、一方コアと他方コアとの距離が大きくなる方向の熱硬化性樹脂による押圧力が比較的小さく、保護動作を行う必要がない場合に、付勢部材による付勢力により、一方コアと他方コアとの距離が小さい状態を維持することができる。この結果、不必要に励磁電流を大きくすることなく、適切に変圧器に対する保護動作を行うことができる。 In a power supply device in which the distance between the one core and the other core is increased by thermally expanding the thermosetting resin and pressing the one core and the other core, the direction in which the one core and the other core are preferably close to each other is preferable. Further provided with an urging member for urging one core and at least one of the other cores, the transformer has one core and the other from the inside to the outside of the annular core due to thermal expansion of the thermosetting resin. By pressing the core against the urging force of the urging member, the distance between the one core and the other core is increased. Here, when the temperature of the transformer is rising while the temperature of the transformer is less than the upper limit of the allowable temperature, it is not necessary to perform the protective operation. In this case, it may not be preferable to increase the exciting current by increasing the distance between one core and the other core. On the other hand, in the present invention, by providing the urging member as described above, the pressing force by the thermosetting resin in the direction in which the distance between one core and the other core becomes large is relatively small, and the protective operation is performed. When it is not necessary, the urging force of the urging member can keep the distance between one core and the other core small. As a result, it is possible to appropriately protect the transformer without unnecessarily increasing the exciting current.
上記付勢部材を備える電源装置において、好ましくは、熱硬化性樹脂は、変圧器の許容温度の上限値よりも低い上限値を有する硬化温度範囲を有する樹脂であり、変圧器は、変圧器の温度が硬化温度範囲の上限値以下の場合に、付勢部材による付勢により、一方コアと他方コアとの距離が変化しないように構成されているとともに、変圧器の温度が硬化温度範囲の上限値を超えた場合に、熱硬化性樹脂が一方コアと他方コアとを、付勢部材による付勢力に抗して押圧することにより、一方コアと他方コアとの距離が大きくなるように構成されている。このように構成すれば、変圧器の温度が、変圧器の許容温度の上限値となった場合に、熱硬化性樹脂の硬化温度範囲の上限値を超える温度になる。これにより、変圧器の温度が、変圧器の許容温度の上限値となった時点で、熱硬化性樹脂が一方コアと他方コアとを押圧する状態にすることができる。この結果、変圧器の温度が、変圧器の許容温度の上限値を超えた場合に、一方コアと他方コアとの距離をより確実に大きくすることができる。 In the power supply device including the urging member, the thermosetting resin is preferably a resin having a curing temperature range having an upper limit value lower than the upper limit value of the allowable temperature of the transformer, and the transformer is a transformer. When the temperature is below the upper limit of the curing temperature range, the distance between one core and the other core does not change due to the urging by the urging member, and the temperature of the transformer is the upper limit of the curing temperature range. When the value is exceeded, the thermosetting resin is configured to increase the distance between the one core and the other core by pressing the one core and the other core against the urging force of the urging member. ing. With this configuration, when the temperature of the transformer reaches the upper limit of the allowable temperature of the transformer, the temperature exceeds the upper limit of the curing temperature range of the thermosetting resin. As a result, when the temperature of the transformer reaches the upper limit of the allowable temperature of the transformer, the thermosetting resin can press the one core and the other core. As a result, when the temperature of the transformer exceeds the upper limit of the allowable temperature of the transformer, the distance between one core and the other core can be increased more reliably.
上記第1の局面による電源装置において、好ましくは、保護回路部は、1次巻線に1次電流を供給するスイッチング回路部の駆動を制御するように構成されているとともに、熱膨張部材が熱膨張して複数のコア同士の距離が大きくなることにより、励磁電流の電流値が、変圧器の許容温度の上限値に対応する電流値であるしきい値電流値以上となった場合に、変圧器に対する保護動作として、1次巻線に供給される1次電流の電流値を制限するか、または、1次電流の供給を停止するように、スイッチング回路部の動作を制御するように構成されている。ここで、励磁電流の電流値は、1次電流の電流値と2次電流の電流値とに基づいて、取得(算出)することが可能である。そして、一般的に、電源装置に設けられているスイッチング回路部では、変圧器の1次巻線の1次電流の電流値および2次巻線の2次電流の電流値に基づいて、駆動が制御される。すなわち、スイッチング回路部を備える一般的な電源装置には、1次電流の電流値および2次電流の電流値を取得する構成が設けられている。これに着目して、本発明では、上記のように保護回路部を構成することにより、電源装置の既存の1次電流の電流値および2次電流の電流値を取得する構成により、励磁電流の電流値を取得することができるとともに、既存のスイッチング回路部の動作を制御して、変圧器に対する保護動作を行うことができる。この結果、既存の構成を用いることができる分、保護回路部の構成が複雑化するのを抑制することができる。 In the power supply device according to the first aspect, preferably, the protection circuit unit is configured to control the drive of the switching circuit unit that supplies the primary current to the primary winding, and the thermal expansion member heats up. When the current value of the exciting current becomes equal to or greater than the threshold current value, which is the current value corresponding to the upper limit of the allowable temperature of the transformer, due to the expansion and the increase in the distance between the multiple cores, the transformer is transformed. As a protective operation for the device, it is configured to control the operation of the switching circuit unit so as to limit the current value of the primary current supplied to the primary winding or stop the supply of the primary current. ing. Here, the current value of the exciting current can be acquired (calculated) based on the current value of the primary current and the current value of the secondary current. Then, in general, in the switching circuit section provided in the power supply device, the drive is performed based on the current value of the primary current of the primary winding of the transformer and the current value of the secondary current of the secondary winding. Be controlled. That is, a general power supply device including a switching circuit unit is provided with a configuration for acquiring a current value of a primary current and a current value of a secondary current. Focusing on this, in the present invention, by configuring the protection circuit unit as described above, the exciting current can be obtained by acquiring the current value of the existing primary current and the current value of the secondary current of the power supply device. The current value can be acquired, and the operation of the existing switching circuit unit can be controlled to perform a protective operation against the transformer. As a result, it is possible to prevent the configuration of the protection circuit unit from becoming complicated because the existing configuration can be used.
この場合、好ましくは、励磁電流検出部は、1次電流の電流値から、2次電流の電流値に1次巻線の巻数および2次巻線の巻数に関する係数を乗算した値を差分することにより、励磁電流の電流値を取得するように構成されている。このように構成すれば、1次巻線の巻数と2次巻線の巻数とが異なる場合でも、励磁電流検出部により容易に励磁電流の電流値を取得することができる。 In this case, preferably, the exciting current detector differs from the current value of the primary current by the current value of the secondary current multiplied by the number of turns of the primary winding and the coefficient related to the number of turns of the secondary winding. Is configured to acquire the current value of the exciting current. With this configuration, even if the number of turns of the primary winding and the number of turns of the secondary winding are different, the current value of the exciting current can be easily obtained by the exciting current detection unit.
上記第1の局面による電源装置において、好ましくは、熱膨張部材は、熱硬化性シリコーンゴムを含み、1次巻線および2次巻線は、銅またはアルミニウムのうちの一方を含み、複数のコアは、それぞれ、珪素鋼板またはフェライトのうちの一方を含む。このように構成すれば、熱膨張部材の線膨張係数を、1次巻線および2次巻線と複数のコアとの両方の線膨張係数よりも大きくすることができるので、変圧器の温度が上昇することにより、熱膨張部材が1次巻線、2次巻線および複数のコアの熱膨張量よりも大きい熱膨張量になるので、容易に、変圧器の温度上昇に起因して複数のコア同士の距離が大きくなるように、変圧器を容易に構成することができる。 In the power supply according to the first aspect, preferably, the thermal expansion member comprises a thermosetting silicone rubber, and the primary winding and the secondary winding include one of copper or aluminum, and a plurality of cores. Includes one of silicon steel plates or ferrites, respectively. With this configuration, the linear expansion coefficient of the thermal expansion member can be made larger than the linear expansion coefficient of both the primary winding and the secondary winding and the plurality of cores, so that the temperature of the transformer can be increased. As a result, the thermal expansion member becomes a thermal expansion amount larger than the thermal expansion amount of the primary winding, the secondary winding and the plurality of cores, so that the thermal expansion amount is easily increased due to the temperature rise of the transformer. The transformer can be easily configured so that the distance between the cores is large.
この発明の第2の局面による変圧器は、1次電流が流れる1次巻線と、2次電流が流れる2次巻線と、1次巻線および2次巻線が巻回され磁気回路を構成する複数のコアと、複数のコア同士の間に配置され、コアの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材とを備え、熱膨張部材が熱膨張して複数のコア同士の距離が大きくなることにより、励磁電流を大きくするように構成されている。 In the transformer according to the second aspect of the present invention, the primary winding through which the primary current flows, the secondary winding through which the secondary current flows, and the primary winding and the secondary winding are wound to form a magnetic circuit. A plurality of cores constituting the core and a thermal expansion member having an insulating resin or an insulating rubber arranged between the plurality of cores and having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the core are provided, and the thermal expansion member is heated. It is configured to increase the exciting current by expanding and increasing the distance between the plurality of cores.
この発明の第2の局面による変圧器では、上記のように構成することにより、変圧器が温度上昇した場合に保護動作を行うように構成する場合にも、変圧器が大型化および複雑化するのを抑制することが可能な電源装置および変圧器を提供することができる。 In the transformer according to the second aspect of the present invention, by configuring as described above, the transformer becomes larger and more complicated even when it is configured to perform a protective operation when the temperature of the transformer rises. It is possible to provide a power supply device and a transformer capable of suppressing the above.
本発明によれば、上記のように、変圧器が温度上昇した場合に保護動作を行うように構成する場合にも、変圧器が大型化および複雑化するのを抑制することができる。 According to the present invention, as described above, even when the transformer is configured to perform a protective operation when the temperature rises, it is possible to prevent the transformer from becoming large and complicated.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(電源装置の構成)
図1~図4を参照して、第1実施形態による電源装置100の構成について説明する。
[First Embodiment]
(Structure of power supply)
The configuration of the power supply device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
図1に示すように、電源装置100は、たとえば、直流電源101からの入力電力の電圧値を変圧(昇圧または降圧)し、変圧された電力を直流の出力電力として負荷102に出力するように構成されている。すなわち、電源装置100は、電力変換装置(DC/DCコンバータ)として構成されている。直流電源101は、たとえば、商用電源からの交流の電力を直流の電力に変換する装置か、または、直流の電力を出力する蓄電装置(バッテリー)として構成されている。負荷102は、電源装置100からの出力電力を消費して動作する装置等である。
As shown in FIG. 1, the power supply device 100 transforms (steps up or down) the voltage value of the input power from the
電源装置100は、変圧器1と、電流検出部2と、スイッチング回路部3と、整流回路部4と、制御部5と、判別回路6と、配線7および8とを備える。スイッチング回路部3は、配線7を介して、変圧器1の直流電源101側(1次側)に接続されている。また、整流回路部4は、配線8を介して、変圧器1の負荷102側(2次側)に接続されている。そして、スイッチング回路部3は、スイッチング素子を含み、制御部5からの制御信号(ゲート駆動信号)に基づいて、直流電源101からの直流の入力電力をオンオフ(導通する状態と遮断する状態との切り替え)を行うことにより、1次電流i1を有する交流の電力を、変圧器1に出力するように構成されている。また、整流回路部4は、変圧器1から出力された2次電流i2を有する交流の電力を、直流の出力電力に整流して、負荷102に出力するように構成されている。なお、整流回路部4には、整流回路のみならず、平滑回路等が設けられていてもよい。また、電流検出部2は、特許請求の範囲の「励磁電流検出部」の一例である。また、制御部5および判別回路6は、特許請求の範囲の「保護回路部」の一例である。
The power supply device 100 includes a
図2に示すように、変圧器1(トランス)は、1次電流i1が流れる1次巻線11と、2次電流i2が流れる2次巻線12と、1次巻線11および2次巻線12が巻回され磁気回路(磁路)を構成する環状コア13とを含む。そして、変圧器1は、1次巻線11に流れる1次電流i1により、生じた磁束が環状コア13(磁路)を通過することにより、環状コア13に巻回されている2次巻線12に誘導起電力が生じて、2次電流i2が2次巻線12に流れる。また、1次巻線11の巻数Npは、2次巻線12の巻数Nsと異なる数である。これにより、巻数Npと巻数Nsとの割合に応じて、1次側の電圧が2次側の電圧に変圧(昇圧または降圧)される。なお、「環状コア」とは、完全に閉じた状態を意味するのみならず、後述するように複数のコアが互いにギャップG1(図4参照)を隔てて配置されている場合をも含む概念として記載している。
As shown in FIG. 2, the transformer 1 (transformer) has a primary winding 11 through which a primary current i1 flows, a secondary winding 12 through which a secondary current i2 flows, and a primary winding 11 and a secondary winding. Includes an
〈電流検出部の構成〉
図1に示すように、電流検出部2は、1次電流i1の電流値I1と2次電流i2の電流値I2とに基づいて、励磁電流i0の電流値I0を検出(取得)するように構成されている。1次電流検出部21と、2次電流検出部22と、乗算器23と、減算器24とを含む。1次電流検出部21は、1次巻線11に接続された配線7の近傍に配置され、1次電流i1の電流値I1を検出するように構成されている。また、2次電流検出部22は、2次巻線12に接続された配線8の近傍に配置され、2次電流i2の電流値I2を検出するように構成されている。たとえば、1次電流検出部21および2次電流検出部22は、カレントトランスとして構成されている。なお、図1では、制御部5、判別回路6、乗算器23、および、減算器24を機能ブロックとして図示しているが、これらを、機能ブロック毎の電気回路(別々のハードウェア)として構成してもよいし、全ての機能ブロックを有する1つの電気回路(1つのハードウェア)として構成されていてもよい。
<Configuration of current detector>
As shown in FIG. 1, the
乗算器23は、2次電流検出部22に接続されており、電流値I2の情報を取得するように構成されている。なお、電流値I2の情報(および後述する電流値I1の情報)とは、たとえば、電流値I2(電流値I1)を示す信号の電圧値(レベル)または電流値I2(電流値I1)を示す信号の電流値である。ここで、第1実施形態では、乗算器23は、2次電流i2の電流値I2に1次巻線11の巻数Npおよび2次巻線12の巻数Nsに関する係数kを乗算した値を示す情報(信号)を出力するように構成されている。すなわち、乗算器23は、信号(k×I2)を減算器24に出力するように構成されている。また、係数kは、NpをNsにより除算した値(k=Np/Ns)である。
The
減算器24は、1次電流検出部21および乗算器23に接続されており、1次電流検出部21から電流値I1の情報を取得するとともに、乗算器23から信号(k×I2)を取得するように構成されている。そして、減算器24は、電流値I1から、電流値I2に係数kを乗算した値(k×I2)を差分することにより、励磁電流i0を取得するように構成されている。減算器24は、励磁電流i0の電流値I0(I0=I1-k×I2)を示す信号を判別回路6に伝達するように構成されている。
The
〈保護動作に関する構成〉
第1実施形態では、制御部5および判別回路6は、励磁電流i0が大きくなることに基づいて、変圧器1に対する保護動作を行うように構成されている。具体的には、判別回路6は、電流検出部2の減算器24から励磁電流i0の電流値I0を示す信号を取得するとともに、励磁電流i0の電流値I0が、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuに対応する電流値であるしきい値電流値It以上となったか否かを判別するように構成されている。たとえば、判別回路6は、比較回路(コンパレータ)を含み、しきい値電流値Itを示す参照情報(たとえば、参照電圧)と、電流値I0を示す信号(電圧値)とを比較するように構成されている。そして、判別回路6は、電流値I0がしきい値電流値It以上となった場合に、保護動作信号S1を制御部5に伝達するように構成されている。
<Configuration related to protection operation>
In the first embodiment, the
制御部5は、1次巻線11に1次電流i1を供給するスイッチング回路部3の駆動を制御するように構成されている。そして、制御部5は、保護動作信号S1を判別回路6から取得した場合に、1次巻線11に供給される1次電流i1の電流値I1を制限するか、または、1次電流i1の供給を停止する制御を行うように構成されている。なお、「電流値I1を制限」とは、たとえば、パルス幅変調のデューティ比を、保護動作信号S1を取得する前の大きさよりも小さくすることにより、電流値I1が低減される。
The
〈環状コアの構成〉
図2に示すように、環状コア13は、複数のコアを含む。第1実施形態では、環状コア13は、環状コア13の一部を構成する一方コア30と、一方コア30と対向して配置され、環状コア13の他部を構成する他方コア40とを含む。具体的には、矢印Y1方向側から見て、一方コア30および他方コア40は、それぞれ、略U字状を有するように形成されている。そして、略U字状の一方コア30の開口部側と他方コア40の開口部側とが、Z方向(たとえば、上下方向)に対向するように配置されている。すなわち、環状コア13は、第1実施形態では、U-U形状のコアとして形成されている。
<Structure of annular core>
As shown in FIG. 2, the
詳細には、一方コア30は、Z方向に延びる第1部分31と、第1部分31から矢印X2方向に離間して配置されている第2部分32と、略U字状の一方コア30の底部を構成するとともに、第1部分31と第2部分32とを接続する接続部分33とを含む。第1部分31は、接続部分33側とは反対側の先端部に先端面31aを有する。また、第2部分32は、接続部分33側とは反対側で、先端面31aと略同一の高さ位置(Z方向の位置)に配置されている先端面32aを有する。
Specifically, the one
そして、他方コア40は、一方コア30の第1部分31の先端面31aに対向して配置されている先端面41aを有する第1部分41と、一方コア30の第2部分32の先端面32aに対向して配置されている先端面42aを有する第2部分42と、第1部分41と第2部分42とを接続する接続部分43とを含む。
The
たとえば、通常時(変圧器1の温度Tが後述する硬化温度範囲Rtの上限値Ru未満の場合)、一方コア30と他方コア40とは、先端面31aと先端面41aとが、互いに近接する(接触する)ように、かつ、先端面32aと先端面42aとが互いに近接する(接触する)ように配置されている。ここで、距離Dは、先端面31aと先端面41aとの距離、または、先端面32aと先端面42aとの距離を意味するものとする。また、距離D1は、たとえば、略0の距離を意味するものとして記載している。
For example, in the normal state (when the temperature T of the
また、一方コア30と他方コア40とは、図示しないケース等に、Z方向に相対移動可能に配置されている。すなわち、一方コア30と他方コア40とは、距離Dの大きさが変更可能に配置されている。
Further, the one
図3に示すように、2次巻線12は、後述する粘着テープ部材14および熱膨張部材50を介して、第1部分31および41、および、第2部分32および42のそれぞれの外周に巻回されている。また、1次巻線11は、巻回された2次巻線12の外側(外周)に巻回されている。
As shown in FIG. 3, the secondary winding 12 is wound around the outer circumferences of the
〈熱膨張により励磁電流を増大させることに関する構成〉
図2に示すように、第1実施形態では、変圧器1は、環状コア13の間(内側)に充填され、環状コア13の熱膨張係数α1よりも熱膨張係数α2が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材50を含むとともに、熱膨張部材50が熱膨張して環状コア13同士の距離Dが大きくなることにより、励磁電流i0の電流値I0が大きくなるように構成されている。
<Structure related to increasing the exciting current by thermal expansion>
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, the
具体的には、第1実施形態では、環状コア13は、珪素鋼板またはフェライトを含み、
環状コア13の熱膨張係数(線膨張係数)α1は、たとえば、10×10-6K以上20×10-6K以下である。また、1次巻線11および2次巻線12は、銅またはアルミニウムからなる導体を含む。たとえば、1次巻線11および2次巻線12は、銅を含み、熱膨張係数(線膨張係数)α3は、10×10-6K以上20×10-6K以下である。熱膨張部材50の熱膨張係数(線膨張係数)α2は、20×10-6Kよりも大きく1000×10-6K未満である。好ましくは、熱膨張係数α2は、α1よりも1桁大きい値である。
Specifically, in the first embodiment, the
The coefficient of thermal expansion (linear expansion coefficient) α1 of the
また、第1実施形態では、熱膨張部材50は、1次巻線11および2次巻線12と環状コア13との間に充填された熱硬化性樹脂として構成されている。たとえば、熱膨張部材50は、絶縁性樹脂または絶縁性ゴムとしてのエラストマー(弾性ゴム)を含む。好ましくは、熱膨張部材50は、熱硬化性シリコーンゴムを含む。具体的には、熱膨張部材50は、環状コア13の内側に充填されている。そして、変圧器1は、熱膨張部材50が熱膨張して環状コア13の内側から外側に向かって一方コア30と他方コア40とを押圧することにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなるように構成されている。
Further, in the first embodiment, the
また、熱膨張部材50は、矢印Y1方向側から見て、環状コア13の内側と1次巻線11および2次巻線12との間(隙間)を満たすように充填されている。具体的には、熱膨張部材50は、一方コア30の第1部分31の内側面31bと第2部分32の内側面32bと接続部分33の内側面33aとに接触(接着)しており、他方コア40の第1部分41の内側面41bと第2部分42の内側面42bと接続部分43の内側面43aとに接触(接着)している。
Further, the
ここで、第1実施形態では、変圧器1は、一方コア30と他方コア40との距離D(複数のコア同士の距離)が大きくなることにより、励磁電流i0が大きくなるように構成されている。詳細には、距離Dが大きくなった分、環状コア13の磁気回路における磁気抵抗が大きくなり、励磁電流i0の電流値I0が大きくなる。ここで、図4に示すように、一方コア30と他方コア40とが対向する方向(Z方向)において、熱膨張部材50の長さ(膨張前の長さ)をLa1とすると、熱膨張部材50(変圧器1)の温度T1から温度T2に上昇した場合、寸法変化ΔLaは、以下の式(1)の関係がある。これにより、先端面31aと41aとの間、および、先端面32aと42aとの間の各々に、ギャップG1が生じる。
すなわち、温度T1における距離DをD1とした場合、温度T2における距離DであるD2は、D1+ΔLaとなる。これにより、変圧器1の励磁インダクタンスL0は、μ0を真空の透磁率、Sを環状コア13の磁路に対する横断面積、Lb1を環状コア13の磁路長、μrを環状コア13の比透磁率、および、Lb2を環状コア13のギャップG1の長さ(距離Dの2倍の大きさ)とすると、以下の式(2)の関係がある。したがって、距離D(ギャップ長Lb2)が大きくなることにより、変圧器1の励磁電流i0のうちの磁化電流成分が大きくなる。すなわち、距離Dが大きくなればなる程、励磁電流i0は大きくなる。
図2に示すように、第1実施形態では、環状コア13の外周(一方コア30から他方コア40に亘って)に環状コア13を覆うように粘着テープ部材14が配置されている。粘着テープ部材14は、たとえば、ビニールテープとして構成されている。たとえば、図4に示すように、粘着テープ部材14は、厚みt1を有する膜状に形成されており、第1部分31および41(第2部分32および42)のX方向の厚みt2よりも小さい。そして、粘着テープ部材14は、弾性変形可能に構成されており、一方コア30を他方コア40側に、付勢力faにより付勢する(引っ張る)ように構成されており、また、他方コア40を一方コア30側に、付勢力faにより付勢する(引っ張る)ように構成されている。すなわち、変圧器1は、粘着テープ部材14により一方コア30と他方コア40とが互いに近付く方向(距離Dが小さくなる方向)に付勢力faにより付勢されるように構成されている。なお、粘着テープ部材14は、特許請求の範囲の「付勢部材」の一例である。
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, the
ここで、第1実施形態では、変圧器1は、変圧器の温度Tが熱膨張部材50の硬化温度範囲Raの上限値Ru以下の場合に、粘着テープ部材14による付勢により、一方コア30と他方コア40との距離Dが変化しないように構成されているとともに、変圧器1の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ruを超えた場合に、熱膨張部材50が一方コア30と他方コア40とを、粘着テープ部材14による付勢力faに抗して押圧することにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなるように構成されている。
Here, in the first embodiment, when the temperature T of the transformer is equal to or less than the upper limit value Ru of the curing temperature range Ra of the
詳細には、熱膨張部材50の硬化温度範囲Raの上限値Ruは、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuよりも低い。そして、熱膨張部材50は、熱膨張部材50の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ruを超えた場合に、熱膨張部材50の外側に向かって応力(熱応力)が生じる。この場合、環状コア13の内側に配置された熱膨張部材50は、環状コア13を外側に向かって押圧する。具体的には、熱膨張部材50は、内側面31b、32b、33a、41b、42b、および、43aを外側に向かって押圧する。ここで、内側面31bおよび32bに対する押圧力は、一体的に形成された一方コア30を矢印X1方向および矢印X2方向に押圧するものであり、互いに打ち消される。また、内側面41bおよび42bに対する押圧力は、一体的に形成された他方コア40を矢印X1方向および矢印X2方向に押圧するものであり、互いに打ち消される。
Specifically, the upper limit value Ru of the curing temperature range Ra of the
これにより、図4に示すように、一方コア30は、内側面33aが熱膨張部材50により矢印Z1方向に押圧力fbで押圧され、他方コア40は、内側面43aが熱膨張部材50により矢印Z2方向に押圧力fbで押圧される。したがって、変圧器1は、熱膨張部材50の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ruを超えた場合に、熱膨張部材50により、一方コア30と他方コア40とが互いに遠ざかる方向(距離Dが大きくなる方向)に押圧力fbにより押圧されるように構成されている。
As a result, as shown in FIG. 4, the
そして、熱膨張部材50による押圧力fbが、粘着テープ部材14による付勢力faを超えた場合に、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなり、先端面31aと41aとの間、先端面32aと42aとの間にギャップG1が生じる。
Then, when the pressing force fb by the
(電源装置の動作)
次に、図2および図4を参照して、第1実施形態による電源装置100の動作について説明する。
(Operation of power supply)
Next, the operation of the power supply device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 4.
〈変圧器の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ru以下の場合〉
図2に示すように、熱膨張部材50が一方コア30および他方コア40を押圧する押圧力fb(応力)が粘着テープ部材14による付勢力faを超えず、一方コア30と他方コア40との距離Dは、D1の状態となる。この場合、電流検出部2により検出される励磁電流i0は、しきい値電流値It未満となり、判別回路6から制御部5に保護動作信号S1は伝達されない。この場合、スイッチング回路部3は、通常動作される(1次電流i1が制限されない)。
<When the transformer temperature T is less than or equal to the upper limit Ru of the curing temperature range Ra>
As shown in FIG. 2, the pressing force fb (stress) at which the
〈変圧器の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ruよりも大きく許容温度Tcの上限値Tu以下の場合〉
図4に示すように、熱膨張部材50が一方コア30および他方コア40を押圧する押圧力fb(応力)が粘着テープ部材14による付勢力faを超え、一方コア30と他方コア40との距離Dは、D1よりも大きくなる。この場合、電流検出部2により検出される励磁電流i0は、増大する一方、励磁電流i0は、しきい値電流値It未満となり、判別回路6から制御部5に保護動作信号S1は伝達されない。この場合、スイッチング回路部3は、通常動作される(1次電流i1が制限されない)。
<When the temperature T of the transformer is larger than the upper limit Ru of the curing temperature range Ra and equal to or less than the upper limit Tu of the allowable temperature Tc>
As shown in FIG. 4, the pressing force fb (stress) at which the
〈変圧器の温度Tが許容温度Tcの上限値Tuを超えた場合〉
熱膨張部材50が一方コア30および他方コア40を押圧する押圧力fbが粘着テープ部材14による付勢力faを超え、一方コア30と他方コア40との距離Dは、D1よりも大きく(たとえば、D2に)なる。この場合、電流検出部2により検出される励磁電流i0は、しきい値電流値It以上となり、判別回路6から制御部5に保護動作信号S1が伝達される。そして、制御部5によりスイッチング回路部3から出力される1次電流i1の電流値I1の大きさが制限されるか、1次電流i1の出力が停止される。
<When the temperature T of the transformer exceeds the upper limit value Tu of the allowable temperature Tc>
The pressing force fb on which the
[第1実施形態の効果]
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of the first embodiment]
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、上記のように、変圧器1に、環状コア13の複数のコア同士の間に充填され、環状コア13の熱膨張係数α1よりも熱膨張係数α2が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材50を設ける。また、変圧器1を、熱膨張部材50が熱膨張して一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなることにより、励磁電流i0が大きくなるように構成する。そして、制御部5および判別回路6を、励磁電流i0が大きくなることに基づいて、変圧器1に対する保護動作を行うように構成する。これにより、変圧器1の温度Tが上昇した場合に、環状コア13と1次巻線11または2次巻線12との絶縁性を確保するための部材として機能する熱膨張部材50が熱膨張することによって励磁電流i0が大きくなることに基づいて、変圧器1に対する保護動作を行うことができる。すなわち、専用の温度センサを変圧器1に設けることなく、熱膨張部材50に、絶縁性を確保する部材としての機能と温度センサとしての機能とを兼ね備えさせることができる。このため、専用の温度センサを変圧器1の上面に配置する場合と異なり、変圧器1が大型化するのを抑制することができる。また、専用の温度センサを環状コア13と1次巻線11または2次巻線12との間に配置する場合と異なり、変圧器1の構造が複雑化するのを抑制することができる。その結果、変圧器1の温度Tが上昇した場合に保護動作を行うように構成する場合にも、変圧器1が大型化および複雑化するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、熱膨張部材50は、1次巻線11および2次巻線12と環状コア13との間に充填された熱硬化性樹脂を含む。これにより、変圧器1において、1次巻線11および2次巻線12と環状コア13との間に、熱硬化性樹脂を充填して熱硬化させることにより、熱硬化性樹脂を環状コア13と1次巻線11および2次巻線12との隙間に、絶縁性を確保するための部材として容易に配置させることができるとともに、変圧器1の温度Tの上昇に基づいて励磁電流i0を大きくするように、環状コア13との間に容易に配置させることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、環状コア13に、環状コア13の一部を構成する一方コア30と、一方コア30と対向して配置され、環状コア13の他部を構成する他方コア40とを設ける。熱膨張部材50を、環状コア13の内側に充填し、変圧器1を、熱膨張部材50が熱膨張して環状コア13の内側から外側に向かって一方コア30と他方コア40とを押圧することにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなるように構成する。これにより、熱膨張部材50が熱膨張することにより、熱膨張部材50が直接的に一方コア30と他方コア40とを内側から押圧して、一方コア30と他方コア40との距離Dを大きくすることができる。この結果、熱膨張部材50が熱膨張することにより、環状コア13の磁気抵抗を大きくすることができるので、変圧器1に流れる励磁電流i0を容易に大きくすることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、変圧器1に、一方コア30と他方コア40とが互いに近付く方向に、一方コア30および他方コア40のうちの少なくとも一方を付勢する粘着テープ部材14をさらに備える。変圧器1を、熱膨張部材50が熱膨張して環状コア13の内側から外側に向かって一方コア30と他方コア40とを、粘着テープ部材14による付勢力faに抗して押圧することにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなるように構成する。これにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなる方向の熱膨張部材50による押圧力fbが比較的小さく、保護動作を行う必要がない場合に、粘着テープ部材14による付勢力faにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが小さい状態(D1)を維持することができる。この結果、不必要に励磁電流i0を大きくすることなく、適切に変圧器1に対する保護動作を行うことができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the adhesive tape urges the
また、第1実施形態では、上記のように、熱膨張部材50を、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuよりも低い上限値Ruを有する硬化温度範囲Raを有する樹脂として構成し、変圧器1を、変圧器1の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ru以下の場合に、粘着テープ部材14による付勢により、一方コア30と他方コア40との距離Dが変化しないように構成するとともに、変圧器1の温度Tが硬化温度範囲Raの上限値Ruを超えた場合に、熱膨張部材50が一方コア30と他方コア40とを、粘着テープ部材14による付勢力faに抗して押圧することにより、一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなるように構成する。これにより、変圧器1の温度Tが、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuとなった場合に、熱膨張部材50の硬化温度範囲Raの上限値Ruを超える温度になる。このため、変圧器1の温度Tが、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuとなった時点で、熱膨張部材50が一方コア30と他方コア40とを押圧する状態にすることができる。この結果、変圧器1の温度Tが、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuを超えた場合に、一方コア30と他方コア40との距離Dをより確実に大きくすることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、制御部5および判別回路6を、1次巻線11に1次電流i1を供給するスイッチング回路部3の駆動を制御するように構成するとともに、熱膨張部材50が熱膨張して一方コア30と他方コア40との距離Dが大きくなることにより、励磁電流i0の電流値I0が、変圧器1の許容温度Tcの上限値Tuに対応する電流値であるしきい値電流値It以上となった場合に、変圧器1に対する保護動作として、1次巻線11に供給される1次電流i1の電流値を制限するか、または、1次電流i1の供給を停止するように、スイッチング回路部3の動作を制御するように構成する。これにより、電源装置100の既存の1次電流i1の電流値I1および2次電流i2の電流値I2を取得する構成により、励磁電流i0の電流値I0を取得することができるとともに、既存のスイッチング回路部3の動作を制御して、変圧器1に対する保護動作を行うことができる。この結果、既存の構成を用いることができる分、電源装置100の構成が複雑化するのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、電流検出部2を、1次電流i1の電流値I1から、2次電流i2の電流値I2に1次巻線11の巻数Npおよび2次巻線12の巻数Nsに関する係数kを乗算した値(k×I2)を差分(I1-k×I2)することにより、励磁電流i0の電流値I0を取得するように構成する。これにより、1次巻線11の巻数Npと2次巻線12の巻数Nsとが異なる場合でも、電流検出部2により容易に励磁電流i0の電流値I0を取得することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
[第2実施形態]
次に、図1、図5~図7を参照して、第2実施形態の電源装置200の構成について説明する。第2実施形態は、U-U形状の環状コア13が設けられていた変圧器1を備える第1実施形態による構成と異なり、E-I形状の環状コア213が設けられた変圧器201を備える。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the power supply device 200 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5 to 7. The second embodiment is different from the configuration according to the first embodiment in which the
図1に示すように、第2実施形態では、電源装置200は、変圧器201を備える。図5に示すように、変圧器201は、1次巻線211と、2次巻線212と、環状コア213と、粘着テープ部材214と、熱膨張部材250とを含む。環状コア213は、矢印Y1方向側から見て、略E字状に形成された一方コア230と、一方コア230に対向して配置され、略I字状に形成された他方コア240とを含む。熱膨張部材250は、環状コア213の内側において、1次巻線211および2次巻線212と、環状コア213との間に充填されている。また、粘着テープ部材214は、環状コア213の周囲を覆うように配置されている。
As shown in FIG. 1, in the second embodiment, the power supply unit 200 includes a
一方コア230は、他方コア240側に突出する中央脚部231と、中央脚部231の矢印X1方向に配置され、他方コア240側に突出する第1脚部232と、中央脚部231の矢印X2方向に配置され、他方コア240側に突出する第2脚部233と、中央脚部231と第1脚部232と第2脚部233とを接続する接続部分234とを含む。そして、図6に示すように、1次巻線211および2次巻線212は、それぞれ、中央脚部231に巻回されている。
On the other hand, the
図7に示すように、熱膨張部材250は、変圧器201の温度Tが上昇した場合に、熱膨張することにより、一方コア230の接続部分234を、環状コア213の内側から外側(矢印Z2方向側)に、粘着テープ部材214による付勢力fa1に抗して、押圧力fb1により押圧するとともに、他方コア240の内側面241を、環状コア213の内側から外側(矢印Z1方向側)に、粘着テープ部材214による付勢力fa1に抗して、押圧力fb1により押圧するように構成されている。
As shown in FIG. 7, the
これにより、変圧器201(熱膨張部材250)の温度Tが変圧器201の許容温度Tcの上限値Tuを超えた場合に、中央脚部231の先端面231a、第1脚部232の先端面232a、および、第2脚部233の先端面233aと他方コア240の側面部242との距離D11が、熱膨張部材250の熱膨張によりD12に大きくなり、変圧器201における励磁電流i0の電流値I0が大きくなる。この場合に、制御部5および判別回路6は、変圧器201に対する保護動作を行うように構成されている。また、第2実施形態のその他の構成は、第1実施形態の構成と同様である。
As a result, when the temperature T of the transformer 201 (thermal expansion member 250) exceeds the upper limit value Tu of the allowable temperature Tc of the
[第2実施形態の効果]
第2実施形態では、上記のように、一方コア230を略E字状に形成し、他方コア240を略I字状に形成する。これにより、E-I形状を有する環状コア213を含む変圧器201に対しても、本発明を容易に適用することができる。なお、第2実施形態のその他の効果は、第1実施形態の効果と同様である。
[Effect of the second embodiment]
In the second embodiment, as described above, one
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification example]
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
たとえば、上記実施形態では、変圧器を、U-U形状またはE-I形状を有する環状コアを有する変圧器として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、環状コアを、U-U形状、または、E-I形状以外の形状を有するように形成してもよい。たとえば、環状コアを、円環状、E-E形状、または、U-I形状等に形成してもよい。 For example, in the above embodiment, an example is shown in which the transformer is configured as a transformer having an annular core having a UU shape or an EI shape, but the present invention is not limited thereto. That is, the annular core may be formed so as to have a shape other than the UU shape or the EI shape. For example, the annular core may be formed in an annular shape, an EE shape, a UI shape, or the like.
また、上記実施形態では、環状コアを2つのコア(一方コアおよび他方コア)により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、環状コアを3つ以上の複数のコアにより構成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the annular core is composed of two cores (one core and the other core) is shown, but the present invention is not limited to this. That is, the annular core may be composed of a plurality of cores of three or more.
また、上記実施形態では、保護回路部として、制御部と判別回路とにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流電源とスイッチング回路部との間に遮断器を設けて、判別回路からの保護動作信号に基づいて、遮断器により直流電源とスイッチング回路部との接続を遮断するように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which a control unit and a discrimination circuit are configured as a protection circuit unit is shown, but the present invention is not limited to this. For example, even if a circuit breaker is provided between the DC power supply and the switching circuit section, the connection between the DC power supply and the switching circuit section may be cut off by the circuit breaker based on the protection operation signal from the discrimination circuit. good.
また、上記実施形態では、熱膨張部材として、熱硬化性シリコーンゴムを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、熱膨張部材として、電気絶縁性と、熱膨張する特性とを有していれば、熱硬化性シリコーンゴム以外の材料を用いてもよい。たとえば、熱膨張部材を、熱硬化性樹脂以外の樹脂またはゴムにより構成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which a thermosetting silicone rubber is used as the thermal expansion member is shown, but the present invention is not limited to this. For example, as the thermal expansion member, a material other than thermosetting silicone rubber may be used as long as it has electrical insulation and thermal expansion characteristics. For example, the thermal expansion member may be made of a resin other than a thermosetting resin or rubber.
また、上記実施形態では、熱膨張部材を1次巻線および2次巻線と環状コアとの間に充填して硬化する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、硬化した状態の熱膨張部材を、環状コアの内側に配置してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the thermal expansion member is filled between the primary winding and the secondary winding and the annular core and cured is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the cured thermal expansion member may be placed inside the annular core.
また、上記実施形態では、一方コアと他方コアとの距離が略0のD1(D11)からD2(D12)に変化する例を示したが、本発明はこれに限られない。一方コアと他方コアとの間に予めギャップが形成された環状コアにおいて、距離が略0よりも大きい状態から、熱膨張部材の熱膨張により、距離が大きくなるように変圧器が構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the distance between one core and the other core changes from D1 (D11) to D2 (D12), which is substantially 0, but the present invention is not limited to this. In the annular core in which a gap is formed in advance between one core and the other core, the transformer is configured so that the distance becomes larger due to the thermal expansion of the thermal expansion member from the state where the distance is larger than about 0. May be good.
また、上記実施形態では、付勢部材として粘着テープ部材を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、付勢部材としてクッション材を用いてもよいし、バネ部材を用いてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the adhesive tape member is used as the urging member is shown, but the present invention is not limited to this. For example, a cushion material may be used as the urging member, or a spring member may be used.
また、上記実施形態では、励磁電流の電流値を、1次電流の電流値から2次電流の電流値に1次巻線の巻数および2次巻線の巻数に関する係数を乗算した値を差分することにより取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、1次電流の電流値および2次電流の電流値と、励磁電流の電流値とが関連付けられたテーブル等を用いて、励磁電流の電流値を取得してもよい。 Further, in the above embodiment, the current value of the exciting current is different from the value obtained by multiplying the current value of the primary current by the current value of the secondary current and the coefficient related to the number of turns of the primary winding and the number of turns of the secondary winding. Although the example obtained by the above is shown, the present invention is not limited to this. For example, the current value of the exciting current may be obtained by using a table or the like in which the current value of the primary current and the current value of the secondary current and the current value of the exciting current are associated with each other.
また、上記実施形態では、変圧器の温度が硬化温度範囲の上限値以下の場合に、一方コアと他方コアとの距離が変化しないように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、励磁電流が増大することに問題が少なければ、変圧器の温度が硬化温度範囲の上限値以下の場合に、一方コアと他方コアとの距離が変化するように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the distance between one core and the other core does not change when the temperature of the transformer is equal to or less than the upper limit of the curing temperature range, but the present invention is limited to this. I can't. For example, if there is little problem in increasing the exciting current, the distance between one core and the other core may be changed when the temperature of the transformer is equal to or less than the upper limit of the curing temperature range.
また、上記実施形態では、保護動作として、1次電流の電流値を制限するか、または、1次電流の供給を停止する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、変圧器の2次側に遮断器等を設けて、2次電流の出力を停止するように電源装置を構成してもよい。 Further, in the above embodiment, as a protection operation, an example of limiting the current value of the primary current or stopping the supply of the primary current has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, a circuit breaker or the like may be provided on the secondary side of the transformer to configure the power supply device so as to stop the output of the secondary current.
1、201 変圧器
2 電流検出部(励磁電流検出部)
3 スイッチング回路部
5 制御部(保護回路部)
6 判別回路(保護回路部)
11、211 1次巻線
12、212 2次巻線
13、213 環状コア
14、214 粘着テープ部材(付勢部材)
30、230 一方コア
40、240 他方コア
50、250 熱膨張部材
100、200 電源装置
1,201
3
6 Discrimination circuit (protection circuit section)
11,211 Primary winding 12,212 Secondary winding 13,213 Circular core 14,214 Adhesive tape member (urgency member)
30, 230 One
Claims (9)
前記1次電流と前記2次電流とに基づいて励磁電流を検出する励磁電流検出部と、
前記励磁電流が大きくなることに基づいて、前記変圧器に対する保護動作を行う回路である保護回路部とを備え、
前記変圧器は、前記複数のコア同士の間に充填され、前記コアの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材を含むとともに、前記熱膨張部材が熱膨張して前記複数のコア同士の距離が大きくなることにより、前記励磁電流が大きくなるように構成されている、電源装置。 A transformer including a primary winding through which a primary current flows, a secondary winding through which a secondary current flows, and a plurality of cores in which the primary winding and the secondary winding are wound to form a magnetic circuit. With a vessel
An exciting current detection unit that detects an exciting current based on the primary current and the secondary current,
A protection circuit unit, which is a circuit that performs a protection operation for the transformer based on the increase in the exciting current, is provided.
The transformer is filled between the plurality of cores, includes a thermal expansion member having an insulating resin or an insulating rubber having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the core, and the thermal expansion member includes the thermal expansion member. A power supply device configured to increase the exciting current by thermally expanding and increasing the distance between the plurality of cores.
前記熱硬化性樹脂は、前記環状のコアの内側に充填されており、
前記変圧器は、前記熱硬化性樹脂が熱膨張して前記環状のコアの内側から外側に向かって前記一方コアと前記他方コアとを押圧することにより、前記一方コアと前記他方コアとの距離が大きくなるように構成されている、請求項2に記載の電源装置。 The plurality of cores are configured as an annular core, and one core constituting a part of the annular core and the one core arranged opposite to the one core form the other part of the annular core. On the other hand, including the core
The thermosetting resin is filled inside the annular core and is filled.
In the transformer, the thermosetting resin thermally expands and presses the one core and the other core from the inside to the outside of the annular core, so that the distance between the one core and the other core is reached. The power supply device according to claim 2, wherein the power supply device is configured to be large.
前記変圧器は、前記熱硬化性樹脂が熱膨張して前記環状のコアの内側から外側に向かって前記一方コアと前記他方コアとを、前記付勢部材による付勢力に抗して押圧することにより、前記一方コアと前記他方コアとの距離が大きくなるように構成されている、請求項3に記載の電源装置。 Further provided with an urging member for urging at least one of the one core and the other core in a direction in which the one core and the other core approach each other.
In the transformer, the thermosetting resin thermally expands and presses the one core and the other core from the inside to the outside of the annular core against the urging force of the urging member. The power supply device according to claim 3, wherein the distance between the one core and the other core is increased.
前記変圧器は、前記変圧器の温度が前記硬化温度範囲の上限値以下の場合に、前記付勢部材による付勢により、前記一方コアと前記他方コアとの距離が変化しないように構成されているとともに、前記変圧器の温度が前記硬化温度範囲の上限値を超えた場合に、前記熱硬化性樹脂が前記一方コアと前記他方コアとを、前記付勢部材による付勢力に抗して押圧することにより、前記一方コアと前記他方コアとの距離が大きくなるように構成されている、請求項4に記載の電源装置。 The thermosetting resin is a resin having a curing temperature range having an upper limit value lower than the upper limit value of the allowable temperature of the transformer.
The transformer is configured so that the distance between the one core and the other core does not change due to the urging by the urging member when the temperature of the transformer is equal to or lower than the upper limit of the curing temperature range. At the same time, when the temperature of the transformer exceeds the upper limit of the curing temperature range, the thermosetting resin presses the one core and the other core against the urging force of the urging member. The power supply device according to claim 4, wherein the distance between the one core and the other core is increased.
前記1次巻線および前記2次巻線は、銅またはアルミニウムのうちの一方を含み、
前記複数のコアは、それぞれ、珪素鋼板またはフェライトのうちの一方を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の電源装置。 The thermal expansion member contains a thermosetting silicone rubber and contains.
The primary winding and the secondary winding include one of copper or aluminum.
The power supply device according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of cores each include one of a silicon steel plate and a ferrite.
2次電流が流れる2次巻線と、
前記1次巻線および前記2次巻線が巻回され磁気回路を構成する複数のコアと、
前記複数のコア同士の間に配置され、前記コアの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい絶縁性樹脂または絶縁性ゴムを有する熱膨張部材とを備え、
前記熱膨張部材が熱膨張して前記複数のコア同士の距離が大きくなることにより、励磁電流を大きくするように構成されている、変圧器。 With the primary winding through which the primary current flows,
The secondary winding through which the secondary current flows and the secondary winding
A plurality of cores in which the primary winding and the secondary winding are wound to form a magnetic circuit,
It is provided with a thermal expansion member arranged between the plurality of cores and having an insulating resin or an insulating rubber having a coefficient of thermal expansion larger than the coefficient of thermal expansion of the core.
A transformer configured to increase the exciting current by thermally expanding the thermal expansion member and increasing the distance between the plurality of cores.
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