JP7314835B2 - トランス、電力変換装置、および電力変換システム - Google Patents

Description

本発明は、トランス、トランスを備えた電力変換装置、およびそのような電力変換装置を備えた電力変換システムに関する。

電力変換装置では、しばしばトランスが用いられる。例えば、特許文献１には、マトリックストランスが開示されている（例えば、特許文献１）。

米国特許出願公開第２０１８／０２２６１８２号明細書

電力変換装置では、装置サイズを小さくすることが望まれており、トランスにおいても、小型化が期待されている。また、トランスでは、変成比（Transformation Ratio）の設定の自由度が高いことが望まれる。

変成比の設定自由度を高めつつ、サイズを小さくすることができるトランス、電力変換装置、および電力変換システムを提供することが望ましい。

本発明の一実施の形態に係るトランスは、磁気コアと、第１の接続端子と、第２の接続端子と、第３の接続端子と、第４の接続端子と、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線と、第４の巻線とを備えている。磁気コアは、互いに並列に設けられた第１の磁気経路、第２の磁気経路、および第３の磁気経路を有する。第１の巻線は、磁気コアの第１の磁気経路に巻き付けられ、第１の接続端子に接続された一端と、接続ノードに接続された他端とを有する。第２の巻線は、磁気コアの第２の磁気経路に巻き付けられ、接続ノードに接続された一端と、第２の接続端子に接続された他端とを有する。第３の巻線は、磁気コアの第１の磁気経路に巻き付けられ、第３の接続端子に接続された一端と、第４の接続端子に接続された他端とを有する。第４の巻線は、磁気コアの第２の磁気経路に巻き付けられ、第３の接続端子に接続された一端と、第４の接続端子に接続された他端とを有する。第１の接続端子から第２の接続端子に向かう方向における、第１の巻線の巻方向および第２の巻線の巻方向は、互いに異なる。第３の接続端子から第４の接続端子に向かう方向における、第３の巻線の巻方向および第４の巻線の巻方向は、互いに異なる。第１の巻線の巻き数および第２の巻線の巻き数と、第３の巻線の巻き数および第４の巻線の巻き数とのうちの少なくとも一方は互いに異なる。上記少なくとも一方は、第１の磁気経路における磁界の強さおよび第２の磁気経路における磁界の強さが互いに異なるように設定される。

本発明の一実施の形態に係る第１の電力変換装置は、上記トランスと、スイッチング回路と、整流回路と、平滑回路とを備えている。スイッチング回路は、トランスの第１の接続端子および第２の接続端子のうちの少なくとも一方に接続され、１または複数のスイッチング素子を有する。整流回路は、トランスの第３の接続端子に接続された整流素子を有する。平滑回路は、整流回路に接続される。

本発明の一実施の形態に係る第２の電力変換装置は、上記トランスと、スイッチング回路と、整流回路と、平滑回路とを備えている。スイッチング回路は、トランスの第３の接続端子および第４の接続端子のうちの少なくとも一方に接続され、１または複数のスイッチング素子を有する。整流回路は、トランスの第１の接続端子に接続された整流素子を有する。平滑回路は、整流回路に接続される。

本発明の一実施の形態に係る第３の電力変換装置は、上記トランスと、スイッチング回路と、整流回路と、平滑回路とを備えている。上記トランスは、さらに、第５の接続端子と、第５の巻線と、第６の巻線とを有している。第５の巻線は、磁気コアの第１の磁気経路に巻き付けられ、第５の接続端子に接続された一端と、第４の接続端子に接続された他端とを有する。第６の巻線は、磁気コアの第２の磁気経路に巻き付けられ、第５の接続端子に接続された一端と、第４の接続端子に接続された他端とを有する。第５の接続端子から第４の接続端子に向かう方向における、第５の巻線の巻方向および第６の巻線の巻方向は、互いに異なる。第５の巻線の巻き数は、第４の巻線の巻き数と同じであり、第６の巻線の巻き数は、第３の巻線の巻き数と同じである。スイッチング回路は、トランスの第１の接続端子および第２の接続端子のうちの少なくとも一方に接続され、１または複数のスイッチング素子を有する。整流回路は、トランスの第３の接続端子に接続された第１の整流素子、およびトランスの第５の接続端子に接続された第２の整流素子を有する。平滑回路は、整流回路に接続される。

本発明の一実施の形態に係る電力変換システムは、上記第１から第３の電力変換装置のいずれかと、第１のバッテリと、第２のバッテリとを備えている。第１のバッテリは、電力変換装置のスイッチング回路に接続される。第２のバッテリは、電力変換装置の平滑回路に接続される。

本発明の一実施の形態に係るトランス、第１から第３の電力変換装置、および電力変換システムによれば、互いに並列に設けられた第１の磁気経路、第２の磁気経路、および第３の磁気経路を有する磁気コアを設け、第１の巻線の巻き数および第２の巻線の巻き数と、第３の巻線の巻き数および第４の巻線の巻き数とのうちの少なくとも一方は互いに異なるようにしたので、変成比の設定自由度を高めつつ、サイズを小さくすることができる。

本発明の一実施の形態に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。 図１に示したトランスの一構成例を表す説明図である。 図２に示した磁気コアの一構成例を表す説明図である。 図１に示した巻線の一構成例を表す説明図である。 図１に示した電力変換装置における一動作状態を表す説明図である。 図１に示した電力変換装置における他の動作状態を表す説明図である。 図２に示した磁気コアにおける磁界の一例を表す説明図である。 比較例に係るトランスの一構成例を表す説明図である。 変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。 図８に示したトランスの一構成例を表す説明図である。 図９に示した巻線の一構成例を表す説明図である。 図９に示した電力変換装置における一動作状態を表す説明図である。 図９に示した電力変換装置における他の動作状態を表す説明図である。 図９に示した磁気コアにおける磁界の一例を表す説明図である。 図９に示した磁気コアにおける磁界の一例を表す他の説明図である。 図９に示した磁気コアにおける磁界の一例を表す他の説明図である。 他の変形例に係るトランスの一構成例を表す説明図である。 図１４に示した巻線の一構成例を表す説明図である。 他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。 他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。 他の変形例に係るトランスの一構成例を表す説明図である。 他の変形例に係る磁気コアの一構成例を表す説明図である。 他の変形例に係る磁気コアの一構成例を表す説明図である。 変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係るトランスを備えた電力変換装置１の一構成例を表すものである。この電力変換装置１は、直流電力を降圧する絶縁型のスイッチング電源装置である。電力変換装置１は、入力端子Ｔ１１，Ｔ１２と、出力端子Ｔ２１，Ｔ２２とを備えている。入力端子Ｔ１１，Ｔ１２は直流電源ＰＤＣに接続され、出力端子Ｔ２１，Ｔ２２は負荷ＬＤに接続される。電力変換装置１は、直流電源ＰＤＣから供給された直流電力を降圧するように変換し、変換された直流電力を負荷ＬＤに供給するように構成される。

電力変換装置１は、キャパシタ１１と、スイッチング回路１２と、トランス２０と、整流回路１４と、平滑回路１７とを備えている。キャパシタ１１およびスイッチング回路１２は、電力変換装置１の一次側回路を構成し、整流回路１４および平滑回路１７は、電力変換装置１の二次側回路を構成する。

キャパシタ１１の一端は、入力端子Ｔ１１に導かれた電圧線Ｌ１１に接続され、他端は、入力端子Ｔ１２に導かれた基準電圧線Ｌ１２に接続される。

スイッチング回路１２は、直流電源ＰＤＣから供給された直流電圧を交流電圧に変換するように構成される。スイッチング回路１２は、この例では、いわゆるシングルエンドフォワード型の回路であり、スイッチング素子１３を有している。スイッチング素子１３は、例えば、ＭＯＳ－ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＧａＮ（Gallium Nitride）トランジスタ、ＳｉＣ（Silicon Carbide）トランジスタなどが使用可能である。スイッチング素子１３の一端はトランス２０の接続端子Ｔ２（後述）に接続され、他端は基準電圧線Ｌ１２に接続される。なお、この例では、フォワード型の回路を用いてスイッチング回路１２を構成したが、これに限定されるものではなく、１または複数のスイッチング素子を有する様々な回路を用いることができる。

トランス２０は、１次側回路と２次側回路とを直流的に絶縁するとともに交流的に接続し、１次側回路から供給された交流電圧を、トランス２０の変成比Ｒで変換し、変換された交流電圧を２次側回路に供給するように構成される。この例では、トランス２０の変成比Ｒは“１．５：１”に設定されている。トランス２０は、接続端子Ｔ１～Ｔ４と、１次側巻線２１と、２次側巻線２２とを有している。接続端子Ｔ１は電圧線Ｌ１１に接続され、接続端子Ｔ２はスイッチング回路１２におけるスイッチング素子１３の一端に接続される。接続端子Ｔ３は、出力端子Ｔ２１に導かれる電圧線Ｌ２１に接続され、接続端子Ｔ４は出力端子Ｔ２２に導かれる基準電圧線Ｌ２２に接続される。１次側巻線２１の一端は接続端子Ｔ１に接続され、他端は接続端子Ｔ２に接続される。２次側巻線２２の一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。

整流回路１４は、トランス２０から出力された交流電圧を整流するように構成される。整流回路１４は、ダイオード１５，１６を有している。ダイオード１５は、電圧線Ｌ２１上に設けられ、アノードはトランス２０の接続端子Ｔ３に接続され、カソードは平滑回路１７に接続される。ダイオード１６のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはダイオード１５のカソードおよび平滑回路１７に接続される。

平滑回路１７は、整流回路１４により整流された電圧を平滑化するように構成される。平滑回路１７は、インダクタ１８と、キャパシタ１９とを有している。インダクタ１８は、電圧線Ｌ２１上に設けられ、一端は整流回路１４におけるダイオード１５，１６のカソードに接続され、他端はキャパシタ１９の一端に接続される。キャパシタ１９の一端は、インダクタ１８の他端に接続され、他端は基準電圧線Ｌ２２に接続される。

（トランス２０）
図２は、トランス２０の一構成例を表すものである。なお、図２には、整流回路１４および平滑回路１７をも図示している。トランス２０は、磁気コア１００と、巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂとを有している。巻線２１Ａ，２１Ｂは、図１に示した１次側巻線２１に対応し、巻線２２Ａ，２２Ｂは、図１に示した２次側巻線２２に対応する。

図３は、磁気コア１００の一構成例を表すものである。磁気コア１００は、この例では、いわゆるＥＩコアやＥＥコアなどであり、Ｅ型のコアを用いて構成される。磁気コア１００は、ベース部１０１，１０２と、脚部１１１～１１３とを有している。ベース部１０１，１０２は、Ｙ方向に延伸するように構成され、Ｘ方向に並設される。脚部１１１～１１３は、Ｘ方向に延伸するように構成される。脚部１１１，１１３，１１２は、この順にＹ方向に並設される。この例では、中央に配置された脚部１１３は、脚部１１１，１１２よりも細く構成される。

脚部１１１の一端はベース部１０１の一端に接続され、他端はベース部１０２の一端に接続される。脚部１１２の一端はベース部１０１の他端に接続され、他端はベース部１０２の他端に接続される。脚部１１３の一端はベース部１０１の中央部１０１Ａに接続され、他端はベース部１０２の中央部１０２Ａに接続される。なお、これに限定されるものではなく、例えば、脚部１１１の一端をベース部１０１に接続せず、脚部１１１の一端とベース部１０１との間にギャップを設けてもよい。脚部１１１の他端についても同様であり、脚部１１２，１１３についても同様である。

この構成により、磁気コア１００には、ベース部１０１の中央部１０１Ａと、ベース部１０２の中央部１０２Ａとの間に、３つの磁気経路１２１～１２３が設けられる。磁気経路１２１は、ベース部１０１の中央部１０１Ａと、ベース部１０２の中央部１０２Ａとを、脚部１１１を介して結ぶ経路である。磁気経路１２２は、ベース部１０１の中央部１０１Ａと、ベース部１０２の中央部１０２Ａとを、脚部１１２を介して結ぶ経路である。磁気経路１２３は、ベース部１０１の中央部１０１Ａと、ベース部１０２の中央部１０２Ａとを、脚部１１３を介して結ぶ経路である。

図４は、トランス２０における巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの一構成例を表すものであり、（Ａ）は巻線２１Ａ，２１Ｂの一構成例を示し、（Ｂ）は巻線２２Ａ，２２Ｂの一構成例を示す。

図２，４（Ａ）に示したように、巻線２１Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に１回巻き付けられる。なお、この例では、巻線２１Ａを、磁気コア１００の磁気経路１２１における脚部１１１に巻き付けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えばベース部１０１，１０２の一部など、磁気経路１２１における脚部１１１以外の部分に巻き付けるようにしてもよい。巻線２１Ａの一端は接続端子Ｔ１に接続され、他端はノードＮ３に接続される。

巻線２１Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に１回巻き付けられる。なお、この例では、巻線２１Ｂを、磁気コア１００の磁気経路１２２における脚部１１２に巻き付けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えばベース部１０１，１０２の一部など、磁気経路１２２における脚部１１２以外の部分に巻き付けるようにしてもよい。巻線２１Ｂの一端はノードＮ３に接続され、他端は接続端子Ｔ２に接続される。

巻線２１Ａ，２１Ｂは、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間で、直列に接続される。接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向において、巻線２１Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２１Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向における、巻線２１Ａの巻方向および巻線２１Ｂの巻方向は互いに異なっている。

図２，４（Ｂ）に示したように、巻線２２Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に１回巻き付けられる。なお、この例では、巻線２２Ａを、磁気コア１００の磁気経路１２１における脚部１１１に巻き付けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えばベース部１０１，１０２の一部など、磁気経路１２１における脚部１１１以外の部分に巻き付けるようにしてもよい。巻線２２Ａの一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。

巻線２２Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に２回巻き付けられる。なお、この例では、巻線２２Ｂを、磁気コア１００の磁気経路１２２における脚部１１２に巻き付けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えばベース部１０１，１０２の一部など、磁気経路１２２における脚部１１２以外の部分に巻き付けるようにしてもよい。巻線２２Ｂの一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。

巻線２２Ａ，２２Ｂは、接続端子Ｔ３と接続端子Ｔ４との間で並列に接続される。巻線２２Ａの巻き数（この例では“１”）と、巻線２２Ｂの巻き数（この例では“２”）とは、互いに異なる。接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向において、巻線２２Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２２Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２２Ａの巻方向および巻線２２Ｂの巻方向は互いに異なっている。

この構成により、脚部１１１において、巻線２２Ａに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線２１Ａに印加される交流電圧の振幅は“１”である。また、脚部１１２において、巻線２２Ｂに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線２１Ｂに印加される交流電圧の振幅は“０．５”である。よって、１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）に印加される交流電圧の振幅は“１．５”（＝１＋０．５）になるので、トランス２０の変成比Ｒは“１．５：１”である。このように、トランス２０では、変成比Ｒを整数比以外にすることができるようになっている。

ここで、スイッチング回路１２は、本開示における「スイッチング回路」の一具体例に対応する。トランス２０は、本開示における「トランス」の一具体例に対応する。整流回路１４は、本開示における「整流回路」の一具体例に対応する。磁気コア１００は、本開示における「磁気コア」の一具体例に対応する。磁気経路１２１は、本開示における「第１の磁気経路」の一具体例に対応する。磁気経路１２２は、本開示における「第２の磁気経路」の一具体例に対応する。磁気経路１２３は、本開示における「第３の磁気経路」の一具体例に対応する。脚部１１１は、本開示における「第１の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１２は、本開示における「第２の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１３は、本開示における「第３の脚部」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ１は、本開示における「第１の接続端子」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ２は、本開示における「第２の接続端子」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ３は、本開示における「第３の接続端子」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ４は、本開示における「第４の接続端子」の一具体例に対応する。巻線２１Ａは、本開示における「第１の巻線」の一具体例に対応する。巻線２１Ｂは、本開示における「第２の巻線」の一具体例に対応する。巻線２２Ａは、本開示における「第３の巻線」の一具体例に対応する。巻線２２Ｂは、本開示における「第４の巻線」の一具体例に対応する。ノードＮ３は、本開示における「接続ノード」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の電力変換装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１を参照して、電力変換装置１の全体動作概要を説明する。電力変換装置１では、スイッチング回路１２において、スイッチング素子１３がスイッチング動作を行うことにより、直流電源ＰＤＣから供給された直流電圧に基づいて交流電圧を生成する。トランス２０は、この交流電圧を変成比Ｒにより変換し、変換された交流電圧を出力する。整流回路１４は、トランス２０により変換された交流電圧を整流し、平滑回路１７は、整流された電圧を平滑化する。そして、電力変換装置１は、平滑化された電圧を負荷ＬＤに供給する。

（詳細動作）
電力変換装置１は、スイッチング素子１３をオン状態にする動作ＯＰＡと、スイッチング素子１３をオフ状態にする動作ＯＰＢとを交互に繰り返す。

図５Ａ，５Ｂは、電力変換装置１の動作を表すものであり、図５Ａは動作ＯＰＡを示し、図５Ｂは動作ＯＰＢを示す。なお、これらの図では、スイッチング素子１３を、その動作状態（オン状態もしくはオフ状態）を表すシンボルで示している。

動作ＯＰＡでは、図５Ａに示したように、スイッチング回路１２のスイッチング素子１３がオン状態になることにより、１次側回路には、接続端子Ｔ１、トランス２０の１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）、接続端子Ｔ２、スイッチング素子１３の順に電流ＩＡ１が流れる。この電流ＩＡ１に応じて、２次側回路では、トランス２０の２次側巻線２２（巻線２２Ａ，２２Ｂ）、接続端子Ｔ３、ダイオード１５、インダクタ１８、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、接続端子Ｔ４の順に電流ＩＡ２が流れる。

図２，４に示したように、この電流ＩＡ１が流れる巻線２１Ａと巻線２１Ｂでは、巻方向が互いに異なる。よって、磁気コア１００では、脚部１１１での磁界の向きと、脚部１１２での磁界の向きとが、互いに異なる。

図６は、１次側巻線２１に電流ＩＡ１が流れる場合における、磁気コア１００における磁界の一例を表すものである。図２に示したように、巻線２１Ａは、脚部１１１に巻き付けられているので、この巻線２１Ａに電流ＩＡ１が接続端子Ｔ１からノードＮ３に向かって流れることにより、脚部１１１、ベース部１０１、脚部１１３、ベース部１０２を順に通る磁路Ｍ１が形成される。また、巻線２１Ｂは、脚部１１２に巻き付けられているので、この巻線２１Ｂに電流ＩＡ１がノードＮ３から接続端子Ｔ２に向かって流れることにより、脚部１１２、ベース部１０２、脚部１１３、ベース部１０１を順に通る磁路Ｍ２が形成される。ここで、図２，４に示したように、１次側巻線２１において、巻線２１Ａおよび巻線２１Ｂは直列に接続されており、巻線２１Ａの巻き数は“１”であり、巻線２１Ｂの巻き数は“１”である。また、２次側巻線２２において、巻線２２Ａおよび巻線２２Ｂは並列に接続されており、巻線２２Ａの巻き数は“１”であり、巻線２２Ｂの巻き数は“２”である。よって、図４（Ａ）に示したように、接続端子Ｔ２を基準とした接続端子Ｔ１における電圧を電圧Ｖinとすると、巻線２１Ａに印加される電圧は“（２／３）×Ｖin”で表すことができ、巻線２１Ｂに印加される電圧は“（１／３）×Ｖin”で表すことができる。よって、磁路Ｍ１における磁界の強さは、磁路Ｍ２における磁界の強さの２倍になる。脚部１１３には、磁路Ｍ１に起因する強い磁界と、磁路Ｍ２に起因する弱い磁界が生じる。これらの磁界の向きは互いに異なるので、脚部１１３における磁界は弱まる。このようにして、図４に示したように、脚部１１１～１１３に磁界が生成される。この図４では、脚部１１１～１１３における磁界を記号で示している。記号の大きさは磁界の強さを示している。トランス２０では、このように脚部１１３に弱い磁界が生じるので、脚部１１３を脚部１１１，１１２よりも細くすることができる。これにより、トランス２０を小型化することができる。

動作ＯＰＢでは、図５Ｂに示したように、スイッチング回路１２のスイッチング素子１３がオフ状態になる。よって、１次側回路には電流は流れない。一方、２次側回路では、インダクタ１８に逆起電力が生じ、インダクタ１８、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、ダイオード１６の順に電流ＩＢ２が流れる。

電力変換装置１は、このような動作ＯＰＡおよび動作ＯＰＢを交互に繰り返す。これにより、電力変換装置１は、直流電源ＰＤＣから供給された直流電力を降圧して出力する。電力変換装置１は、動作ＯＰＡを行う時間長と動作ＯＰＢを行う時間長との時比率（デューティ比）をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）により制御することにより、出力電圧が一定になるように制御する。

このように、トランス２０では、図２，３に示したように、接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向における、巻線２１Ａの巻方向および巻線２１Ｂの巻方向が、互いに異なるようにし、接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２２Ａの巻方向および巻線２２Ｂの巻方向が、互いに異なるようにした。また、巻線２２Ａの巻き数と巻線２２Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにした。これにより、トランス２０では、例えば変成比Ｒを整数比以外にすることができるので、変成比Ｒの設定自由度を高めることができる。

また、トランス２０では、互いに並列に設けられた３つの磁気経路１２１～１２３を有する磁気コア１００を用いるようにした。これにより、トランス２０では、以下に、比較例に係るトランス２０Ｒと対比して説明するように、サイズを小型化することができる。

（比較例）
次に、比較例に係るトランス２０Ｒについて説明する。

図７は、トランス２０Ｒの一構成例を表すものである。トランス２０Ｒは、磁気コア１８１Ａ，１８１Ｂ，１８１Ｃと、巻線１９１と、巻線１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃとを有している。巻線１９１は、図１に示した１次側巻線２１に対応し、巻線１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃは、図１に示した２次側巻線２２に対応する。

磁気コア１８１Ａ，１８１Ｂ，１８１Ｃのそれぞれは、トロイダルコアである。磁気コア１８１Ａ，１８１Ｂ，１８１Ｃは、軸方向に、この順に並設されている。

巻線１９１は、３つの磁気コア１８１Ａ，１８１Ｂ，１８１Ｃに１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ１に接続され、他端は接続端子Ｔ２に接続される。

巻線１９２Ａは、磁気コア１８１Ａに２回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線１９２Ｂは、磁気コア１８１Ｂに２回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線１９２Ｃは、磁気コア１８１Ｃに２回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。言い換えれば、巻線１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃは、接続端子Ｔ３と接続端子Ｔ４との間で、並列に接続される。

この構成により、磁気コア１８１Ａにおいて、巻線１９２Ａに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線１９１に印加される交流電圧の振幅は“０．５”である。磁気コア１８１Ｂ，１８１Ｃについても同様である。よって、１次側巻線２１（巻線１９１）に印加される交流電圧の振幅は“１．５”（＝１＋０．５）になるので、トランス２０Ｒの変成比Ｒは“１．５：１”である。すなわち、トランス２０Ｒの変成比Ｒは、本実施の形態に係るトランス２０の変成比Ｒと同じである。

この比較例に係るトランス２０Ｒは、３つの磁気コア１８１Ａ，１８１Ｂ，１８１Ｃを有するので、サイズが大きくなってしまうおそれがある。よって、このようなトランス２０Ｒを用いて電力変換装置を構成した場合には、装置サイズが大きくなってしまうおそれがある。

一方、実施の形態に係るトランス２０では、互いに並列に設けられた３つの磁気経路１２１～１２３を有する磁気コア１００を設けるようにしたので、サイズを小さくすることができる。その結果、電力変換装置１では、装置サイズを小さくすることができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向における、巻線２１Ａの巻方向および巻線２１Ｂの巻方向が、互いに異なるようにし、接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２２Ａの巻方向および巻線２２Ｂの巻方向が、互いに異なるようにした。また、巻線２２Ａの巻き数と巻線２２Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにした。これにより、変成比の設定自由度を高めることができる。

本実施の形態では、互いに並列に設けられた３つの磁気経路を有する磁気コアを設けるようにしたので、装置サイズを小さくすることができる。

[変形例１]
上記実施の形態では、図２に示したように、トランス２０に４つの巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、より多くの巻線を設けてもよい。以下に、本変形例に係るトランス２０Ａについて詳細に説明する。

図８は、トランス２０Ａを備えた電力変換装置１Ａの一構成例を表すものである。電力変換装置１Ａは、いわゆるセンタータップ方式のスイッチング電源装置である。電力変換装置１Ａは、スイッチング回路１２Ａと、トランス２０Ａと、整流回路１４Ａと、平滑回路１７とを備えている。

スイッチング回路１２Ａは、直流電源ＰＤＣから供給された直流電圧を交流電圧に変換するように構成される。スイッチング回路１２Ａは、この例では、いわゆるフルブリッジ型の回路であり、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を有している。スイッチング素子ＳＷ１の一端は電圧線Ｌ１１に接続され、他端はノードＮ１に接続される。スイッチング素子ＳＷ２の一端はノードＮ１に接続され、他端は基準電圧線Ｌ１２に接続される。スイッチング素子ＳＷ３の一端は電圧線Ｌ１１に接続され、他端はノードＮ２に接続される。スイッチング素子ＳＷ４の一端はノードＮ２に接続され、他端は基準電圧線Ｌ１２に接続される。

トランス２０Ａは、１次側回路から供給された交流電圧を、トランス２０Ａの変成比Ｒで変換し、変換された交流電圧を２次側回路に供給するように構成される。トランス２０Ａは、接続端子Ｔ１～Ｔ５と、１次側巻線２１と、２次側巻線２２，２３とを有している。接続端子Ｔ３，Ｔ５は、出力端子Ｔ２１に導かれる電圧線Ｌ２１に接続され、接続端子Ｔ４は出力端子Ｔ２２に導かれる基準電圧線Ｌ２２に接続される。２次側巻線２２の一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。２次側巻線２３の一端は接続端子Ｔ５に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。この例では、トランス２０Ａの変成比Ｒは“１．５：１：１”に設定されている。

整流回路１４Ａは、トランス２０Ａから出力された交流電圧を整流するように構成される。整流回路１４Ａは、ダイオード１５Ａ，１６Ａを有している。ダイオード１５Ａは、電圧線Ｌ２１上に設けられ、アノードはトランス２０Ａの接続端子Ｔ３に接続され、カソードは平滑回路１７に接続される。ダイオード１６Ａは、電圧線Ｌ２１上に設けられ、アノードはトランス２０Ａの接続端子Ｔ５に接続され、カソードは平滑回路１７に接続される。

図９は、トランス２０Ａの一構成例を表すものである。トランス２０Ａは、磁気コア１００と、巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂとを有している。巻線２２Ａ，２２Ｂは、図８に示した２次側巻線２２に対応し、巻線２３Ａ，２３Ｂは、図８に示した２次側巻線２３に対応する。

図１０は、トランス２０Ａにおける巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂの一構成例を表すものであり、（Ａ）は巻線２１Ａ，２１Ｂの一構成例を示し、（Ｂ）は巻線２２Ａ，２２Ｂの一構成例を示し、（Ｃ）は巻線２３Ａ，２３Ｂの一構成例を示す。図１０（Ａ），（Ｂ）は、図４（Ａ），（Ｂ）と同様である。

図９，１０（Ｃ）に示したように、巻線２３Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に２回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ５に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２３Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ５に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２３Ａ，２３Ｂは、接続端子Ｔ５と接続端子Ｔ４との間で並列に接続される。巻線２３Ａの巻き数（この例では“２”）は、巻線２２Ｂの巻き数と同じであり、巻線２３Ｂの巻き数は、巻線２２Ａの巻き数（この例では“１”）と同じである。接続端子Ｔ５から接続端子Ｔ４に向かう方向において、巻線２３Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２３Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ５から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２３Ａの巻方向および巻線２３Ｂの巻方向は互いに異なっている。

ここで、トランス２０Ａは、本開示における「トランス」の一具体例に対応する。整流回路１４Ａは、本開示における「整流回路」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ５は、本開示における「第５の接続端子」の一具体例に対応する。巻線２３Ａは、本開示における「第５の巻線」の一具体例に対応する。巻線２３Ｂは、本開示における「第６の巻線」の一具体例に対応する。

電力変換装置１Ａは、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオン状態にする動作ＯＰＡと、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオン状態にする動作ＯＰＢとを交互に繰り返す。

図１１Ａ，１１Ｂは、電力変換装置１Ａの動作を表すものであり、図１１Ａは、動作ＯＰＡを示し、図１１Ｂは動作ＯＰＢを示す。図１２，１３Ａ，１３Ｂは、磁気コア１００における磁界の一例を表すものであり、図１２（Ａ），１３Ａは動作ＯＰＡにおける一例を示し、図１２（Ｂ），１３Ｂは動作ＯＰＢにおける一例を示す。図１２（Ａ）は、図６と同様であり、図１３Ａは、図４と同様である。

動作ＯＰＡでは、図１１Ａに示したように、スイッチング回路１２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオン状態になるとともに、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオフ状態になる。これにより、１次側回路には、スイッチング素子ＳＷ１、接続端子Ｔ１、トランス２０Ａの１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）、接続端子Ｔ２、スイッチング素子ＳＷ４の順に電流ＩＡ１が流れる。この電流ＩＡ１に応じて、２次側回路では、トランス２０Ａの２次側巻線２２（巻線２２Ａ，２２Ｂ）、接続端子Ｔ３、ダイオード１５Ａ、インダクタ１８、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、接続端子Ｔ４の順に電流ＩＡ２が流れる。

図９に示したように、巻線２１Ａは、脚部１１１に巻き付けられているので、図１２（Ａ）に示したように、この巻線２１Ａに電流ＩＡ１が接続端子Ｔ１からノードＮ３に向かって流れることにより、脚部１１１、ベース部１０１、脚部１１３、ベース部１０２を順に通る磁路Ｍ１が形成される。また、巻線２１Ｂは、脚部１１２に巻き付けられているので、この巻線２１Ｂに電流ＩＡ１がノードＮ３から接続端子Ｔ２に向かって流れることにより、脚部１１２、ベース部１０２、脚部１１３、ベース部１０１を順に通る磁路Ｍ２が形成される。このようにして、上記実施の形態の場合と同様に、図１３Ａに示したように、脚部１１１～１１３に磁界が生成される。

動作ＯＰＢでは、図１１Ｂに示したように、スイッチング回路１２のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオン状態になるとともに、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオフ状態になる。これにより、１次側回路には、スイッチング素子ＳＷ３、接続端子Ｔ２、トランス２０の１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）、接続端子Ｔ１、スイッチング素子ＳＷ２の順に電流ＩＢ１が流れる。この電流ＩＢ１に応じて、２次側回路では、トランス２０Ａの２次側巻線２３（巻線２３Ａ，２３Ｂ）、接続端子Ｔ５、ダイオード１６Ａ、インダクタ１８、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、接続端子Ｔ４の順に電流ＩＢ２が流れる。

図９に示したように、巻線２１Ｂは、脚部１１２に巻き付けられているので、図１２（Ｂ）に示したように、この巻線２１Ｂに電流ＩＢ１が接続端子Ｔ２からノードＮ３に向かって流れることにより、脚部１１２、ベース部１０１、脚部１１３、ベース部１０２を順に通る磁路Ｍ３が形成される。また、巻線２１Ａは、脚部１１１に巻き付けられているので、この巻線２１Ａに電流ＩＡ１がノードＮ３から接続端子Ｔ１に向かって流れることにより、脚部１１１、ベース部１０２、脚部１１３、ベース部１０１を順に通る磁路Ｍ４が形成される。ここで、図９，１３Ｂに示したように、巻線２１Ａおよび巻線２１Ｂは直列に接続されており、巻線２１Ａの巻き数は“１”であり、巻線２１Ｂの巻き数は“１”である。また、２次側巻線２３において、巻線２３Ａおよび巻線２３Ｂは並列に接続されており、巻線２３Ａの巻き数は“２”であり、巻線２３Ｂの巻き数は“１”である。よって、図１３Ｂ（Ａ）に示したように、接続端子Ｔ１を基準とした接続端子Ｔ２における電圧を電圧Ｖinとすると、巻線２１Ａに印加される電圧は“（１／３）×Ｖin”で表すことができ、巻線２１Ｂに印加される電圧は“（２／３）×Ｖin”で表すことができる。よって、磁路Ｍ３における磁界の強さは、磁路Ｍ４における磁界の強さの２倍である。脚部１１３には、磁路Ｍ３に起因する強い磁界と、磁路Ｍ４に起因する弱い磁界が生じる。これらの磁界の向きは互いに異なるので、脚部１１３における磁界は弱まる。このようにして、図１３Ｂに示したように、脚部１１１～１１３に磁界が生成される。

電力変換装置１Ａは、このような動作ＯＰＡおよび動作ＯＰＢを交互に繰り返す。これにより、電力変換装置１Ａは、直流電源ＰＤＣから供給された直流電力を降圧して出力する。電力変換装置１Ａは、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオン状態になる動作ＯＰＡおよびスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオン状態になる動作ＯＰＢを行う時間長と、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の全てがオフ状態になる時間長との時比率をＰＷＭにより制御することにより、出力電圧が一定になるように制御する。

[変形例２]
上記実施の形態では、図２，３等に示したように、３つの脚部１１１～１１３のうちの、両側の脚部１１１，１１２に巻線を巻き付け、中央の脚部１１３に巻線を巻き付けないようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、両側の脚部のいずれか一方と、中央の脚部に巻線を巻き付けてもよい。以下に、本変形例に係るトランスを備えた電力変換装置１Ｂについて詳細に説明する。

本変形例に係る電力変換装置１Ｂは、上記実施の形態に係る電力変換装置１（図１）と同様に、キャパシタ１１と、スイッチング回路１２と、トランス２０Ｂと、整流回路１４と、平滑回路１７とを有している。

図１４は、トランス２０Ｂの一構成例を表すものである。トランス２０Ｂは、磁気コア２００と、巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂとを有している。トランス２０Ｂの変成比Ｒは、上記実施の形態に係るトランス２０の変成比Ｒと同じであり、“１．５：１”である。

磁気コア２００は、脚部２１１～２１３を有している。脚部２１１，２１２，２１３は、この順に並設される。この例では、端に配置された脚部２１３は、脚部２１１，２１２よりも細く構成される。

図１５は、トランス２０Ｂにおける巻線２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの一構成例を表すものであり、（Ａ）は巻線２１Ａ，２１Ｂの一構成例を示し、（Ｂ）は巻線２２Ａ，２２Ｂの一構成例を示す。

図１４，１５（Ａ）に示したように、巻線２１Ａは、磁気コア２００の脚部２１１に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ１に接続され、他端はノードＮ３に接続される。巻線２１Ｂは、磁気コア２００の脚部２１２に１回巻き付けられ、一端はノードＮ３に接続され、他端は接続端子Ｔ２に接続される。巻線２１Ａ，２１Ｂは、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間で、直列に接続される。接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向において、巻線２１Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２１Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向における、巻線２１Ａの巻方向および巻線２１Ｂの巻方向は互いに異なっている。

図１４，１５（Ｂ）に示したように、巻線２２Ａは、磁気コア２００の脚部２１１に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２２Ｂは、磁気コア２００の脚部２１２に２回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２２Ａ，２２Ｂは、接続端子Ｔ３と接続端子Ｔ４との間で並列に接続される。巻線２２Ａの巻き数（この例では“１”）と、巻線２２Ｂの巻き数（この例では“２”）とは、互いに異なる。接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向において、巻線２２Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２２Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２２Ａの巻方向および巻線２２Ｂの巻方向は互いに異なっている。

ここで、トランス２０Ｂは、本開示における「トランス」の一具体例に対応する。磁気コア２００は、本開示における「磁気コア」の一具体例に対応する。脚部２１１を含む磁気経路は、本開示における「第１の磁気経路」の一具体例に対応する。脚部２１２を含む磁気経路は、本開示における「第２の磁気経路」の一具体例に対応する。脚部２１３を含む磁気経路は、本開示における「第３の磁気経路」の一具体例に対応する。脚部２１１は、本開示における「第１の脚部」の一具体例に対応する。脚部２１２は、本開示における「第２の脚部」の一具体例に対応する。脚部２１３は、本開示における「第３の脚部」の一具体例に対応する。

上記実施の形態の場合（図５Ａ）と同様に、動作ＯＰＡでは、スイッチング回路１２のスイッチング素子１３がオン状態になる。これにより、１次側回路には、接続端子Ｔ１、トランス２０Ａの１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）、接続端子Ｔ２、スイッチング素子１３の順に電流ＩＡ１が流れる。この電流ＩＡ１に応じて、２次側回路では、トランス２０Ａの２次側巻線２２（巻線２２Ａ，２２Ｂ）、接続端子Ｔ３、ダイオード１５、インダクタ１８、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、接続端子Ｔ４の順に電流ＩＡ２が流れる。これにより、上記実施の形態の場合と同様に、図１５に示したように、脚部２１１～２１３に磁界が生成される。

[変形例３]
上記実施の形態では、トランス２０の変成比Ｒを“１．５：１”にしたが、これに限定されるものではない。以下に、いくつか例を挙げて、本変形例について詳細に説明する。

図１６は、変成比が“３：１”であるトランス２０Ｃの一構成例を表すものであり、（Ａ）は巻線２１Ａ，２１Ｂの一構成例を示し、（Ｂ）は巻線２２Ａ，２２Ｂの一構成例を示す。

図１６（Ａ）に示したように、巻線２１Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ１に接続され、他端はノードＮ３に接続される。巻線２１Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に２回巻き付けられ、一端はノードＮ３に接続され、他端は接続端子Ｔ２に接続される。巻線２１Ａ，２１Ｂは、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間で、直列に接続される。巻線２１Ａの巻き数（この例では“１”）と、巻線２１Ｂの巻き数（この例では“２”）とは、互いに異なる。接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向において、巻線２１Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２１Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向における、巻線２１Ａの巻方向および巻線２１Ｂの巻方向は互いに異なっている。

図１６（Ｂ）に示したように、巻線２２Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２２Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２２Ａ，２２Ｂは、接続端子Ｔ３と接続端子Ｔ４との間で並列に接続される。接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向において、巻線２２Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２２Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２２Ａの巻方向および巻線２２Ｂの巻方向は互いに異なっている。

この構成により、脚部１１１において、巻線２２Ａに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線２１Ａに印加される交流電圧の振幅は“１”である。また、脚部１１２において、巻線２２Ｂに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線２１Ｂに印加される交流電圧の振幅は“２”である。よって、１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）に印加される交流電圧の振幅は“３”（＝１＋２）になるので、トランス２０Ｃの変成比Ｒは“３：１”である。このように、変成比Ｒを整数比にしてもよい。

この例では、１次側巻線２１における、巻線２１Ａの巻き数と巻線２１Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにした。すなわち、上記実施の形態では、２次側巻線２２における、巻線２２Ａの巻き数と巻線２２Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにしたが、本変形例では、１次側巻線２１における、巻線２１Ａの巻き数と巻線２１Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにした。このようにしても、変成比Ｒの設定自由度を高めることができる。

図１７は、変成比が“２．５：１”であるトランス２０Ｄの一構成例を表すものであり、（Ａ）は巻線２１Ａ，２１Ｂの一構成例を示し、（Ｂ）は巻線２２Ａ，２２Ｂの一構成例を示す。

図１７（Ａ）に示したように、巻線２１Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ１に接続され、他端はノードＮ３に接続される。巻線２１Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に２回巻き付けられ、一端はノードＮ３に接続され、他端は接続端子Ｔ２に接続される。巻線２１Ａ，２１Ｂは、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間で、直列に接続される。巻線２１Ａの巻き数（この例では“１”）と、巻線２１Ｂの巻き数（この例では“２”）とは、互いに異なる。接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向において、巻線２１Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２１Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ１から接続端子Ｔ２に向かう方向における、巻線２１Ａの巻方向および巻線２１Ｂの巻方向は互いに異なっている。

図１７（Ｂ）に示したように、巻線２２Ａは、磁気コア１００の脚部１１１に２回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２２Ｂは、磁気コア１００の脚部１１２に１回巻き付けられ、一端は接続端子Ｔ３に接続され、他端は接続端子Ｔ４に接続される。巻線２２Ａ，２２Ｂは、接続端子Ｔ３と接続端子Ｔ４との間で並列に接続される。巻線２２Ａの巻き数（この例では“２”）と、巻線２２Ｂの巻き数（この例では“１”）とは、互いに異なる。接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向において、巻線２２Ａの巻方向は時計回りであり、巻線２２Ｂの巻方向は反時計回りである。すなわち、接続端子Ｔ３から接続端子Ｔ４に向かう方向における、巻線２２Ａの巻方向および巻線２２Ｂの巻方向は互いに異なっている。

この構成により、脚部１１１において、巻線２２Ａに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線２１Ａに印加される交流電圧の振幅は“０．５”である。また、脚部１１２において、巻線２２Ｂに生じる交流電圧の振幅を“１”とすると、この交流電圧を生じさせるために巻線２１Ｂに印加される交流電圧の振幅は“２”である。よって、１次側巻線２１（巻線２１Ａ，２１Ｂ）に印加される交流電圧の振幅は“２．５”（＝０．５＋２）になるので、トランス２０Ｄの変成比Ｒは“２．５：１”である。

この例では、１次側巻線２１における、巻線２１Ａの巻き数と巻線２１Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにするとともに、２次側巻線２２における、巻線２２Ａの巻き数と巻線２２Ｂの巻き数とが、互いに異なるようにした。このようにしても、変成比Ｒの設定自由度を高めることができる。

[変形例４]
上記実施の形態では、電力変換装置１は、直流電力を降圧するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば直流電圧を昇圧してもよい。以下に、本変形例に係る電力変換装置１Ｅについて詳細に説明する。

電力変換装置１Ｅは、上記実施の形態に係る電力変換装置１（図１）と同様に、キャパシタ１１と、スイッチング回路１２と、トランス２０Ｅと、ダイオード１３と、平滑回路３０とを有している。

図１８は、トランス２０Ｅの一構成例を表すものである。トランス２０Ｅは、磁気コア１００と、巻線２２Ａ，２２Ｂ，２１Ａ，２１Ｂとを有している。巻線２２Ａ，２２Ｂは、図１に示した１次側巻線２１に対応し、巻線２１Ａ，２１Ｂは、図１に示した２次側巻線２２に対応する。すなわち、上記実施の形態に係るトランス２０（図２）では、巻線２１Ａ，２１Ｂを１次側巻線２１として用い、巻線２２Ａ，２２Ｂを２次側巻線２２として用いたが、本変形例に係るトランス２０Ｅは、巻線２２Ａ，２２Ｂ巻線を１次側巻線２１として用い、巻線２１Ａ，２１Ｂを２次側巻線２２として用いている。

ここで、トランス２０Ｅは、本開示における「トランス」の一具体例に対応する。ダイオード１３は、本開示における「整流回路」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ３は、本開示における「第１の接続端子」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ４は、本開示における「第２の接続端子」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ１は、本開示における「第３の接続端子」の一具体例に対応する。接続端子Ｔ２は、本開示における「第４の接続端子」の一具体例に対応する。

この構成により、脚部１１１において、巻線２２Ａに印加される交流電圧の振幅を“１”とすると、これにより巻線２１Ａに生じる交流電圧の振幅は“１”である。また、脚部１１２において、巻線２２Ｂに印加される交流電圧の振幅を“１”とすると、これにより巻線２１Ｂに印加される交流電圧の振幅は“０．５”である。よって、２次側巻線２２（巻線２１Ａ，２１Ｂ）に生じる交流電圧の振幅は“１．５”（＝１＋０．５）になるので、トランス２０Ｅの変成比Ｒは“１：１．５”である。

よって、電力変換装置１Ｅは、直流電源ＶＤＣから供給された直流電力を昇圧することができる。

[変形例５]
上記実施の形態では、図３に示した構成の磁気コア１００を用いてトランス２０を構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば図１９に示した磁気コア３００を用いてトランス２０Ｆを構成してもよい。この磁気コア３００は、脚部３１１，３１２，３１３を有している。上記実施の形態の場合（図２）と同様に、例えば巻線２１Ａ，２２Ａを脚部３１１に巻き付け、巻線２１Ｂ，２２Ｂを脚部３１２に巻き付けることにより、トランス２０Ｆを構成することができる。

また、例えば、図２０に示した磁気コア４００を用いてトランス２０Ｇを構成してもよい。この磁気コア４００は、脚部４１１，４１２，４１３を有している。上記実施の形態の場合（図２）と同様に、例えば巻線２１Ａ，２２Ａを脚部４１１に巻き付け、巻線２１Ｂ，２２Ｂを脚部４１２に巻き付けることにより、トランス２０Ｇを構成することができる。

［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、ダイオード１５，１６を用いて整流動作を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、スイッチング素子を設け、同期整流により整流動作を行うようにしてもよい。

例えば、上記実施の形態等では直流電源ＰＤＣから供給された直流電力を変換し、変換された直流電力を負荷ＬＤに供給するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば図２１に示す電力変換システム９０のように、バッテリ９１，９２を設け、電力変換装置１が、バッテリ９１から供給された直流電力を変換し、変換された直流電力をバッテリ９２に供給してもよい。

１，１Ａ…電力変換装置、１１…キャパシタ、１２…スイッチング回路、１３…スイッチング素子、１４…整流回路、１５，１６…ダイオード、１７…平滑回路、１８…インダクタ、１９…キャパシタ、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…トランス、２１…１次側巻線、２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ…巻線、２２，２３…２次側巻線、９０…電力変換システム、９１，９２…バッテリ、１００，２００，３００，４００…磁気コア、１０１，１０２…ベース部、１０１Ａ，１０２Ａ…中央部、１１１～１１３，３１１～３１３，４１１～４１３…脚部、１２１～１２３…磁気経路、ＬＤ…負荷、Ｌ１１，Ｌ２１…電圧線、Ｌ１２，Ｌ２２…基準電圧線、ＰＤＣ…直流電源、ＳＷ１～ＳＷ４…スイッチング素子、Ｔ１～Ｔ５…接続端子、Ｔ１１，Ｔ１２…入力端子、Ｔ２１，Ｔ２２…出力端子。

Claims (9)

1. 互いに並列に設けられた第１の磁気経路、第２の磁気経路、および第３の磁気経路を有する磁気コアと、
   第１の接続端子、第２の接続端子、第３の接続端子、および第４の接続端子と、
   前記磁気コアの前記第１の磁気経路に巻き付けられ、前記第１の接続端子に接続された一端と、接続ノードに接続された他端とを有する第１の巻線と、
   前記磁気コアの前記第２の磁気経路に巻き付けられ、前記接続ノードに接続された一端と、前記第２の接続端子に接続された他端とを有する第２の巻線と、
   前記磁気コアの前記第１の磁気経路に巻き付けられ、前記第３の接続端子に接続された一端と、前記第４の接続端子に接続された他端とを有する第３の巻線と、
   前記磁気コアの前記第２の磁気経路に巻き付けられ、前記第３の接続端子に接続された一端と、前記第４の接続端子に接続された他端とを有する第４の巻線と
   を備え、
   前記第１の接続端子から前記第２の接続端子に向かう方向における、前記第１の巻線の巻方向および前記第２の巻線の巻方向は、互いに異なり、
   前記第３の接続端子から前記第４の接続端子に向かう方向における、前記第３の巻線の巻方向および前記第４の巻線の巻方向は、互いに異なり、
   前記第１の巻線の巻き数および前記第２の巻線の巻き数と、前記第３の巻線の巻き数および前記第４の巻線の巻き数とのうちの少なくとも一方は、互いに異なり、
   前記少なくとも一方は、前記第１の磁気経路における磁界の強さおよび前記第２の磁気経路における磁界の強さが互いに異なるように設定された
   トランス。
2. 前記磁気コアは、前記第１の磁気経路に設けられた第１の脚部と、前記第２の磁気経路に設けられた第２の脚部と、前記第３の磁気経路に設けられた第３の脚部とを有し、
   前記第３の脚部は、前記第１の脚部よりも細く、前記第２の脚部よりも細い
   請求項１に記載のトランス。
3. 前記磁気コアは、Ｅ型コアを含む
   請求項２に記載のトランス。
4. 前記第１の脚部、前記第３の脚部、前記第２の脚部は、この順に並設された
   請求項２または請求項３に記載のトランス。
5. 第５の接続端子と、
   前記磁気コアの前記第１の磁気経路に巻き付けられ、前記第５の接続端子に接続された一端と、前記第４の接続端子に接続された他端とを有する第５の巻線と、
   前記磁気コアの前記第２の磁気経路に巻き付けられ、前記第５の接続端子に接続された一端と、前記第４の接続端子に接続された他端とを有する第６の巻線と
   をさらに備え、
   前記第５の接続端子から前記第４の接続端子に向かう方向における、前記第５の巻線の巻方向および前記第６の巻線の巻方向は、互いに異なり、
   前記第５の巻線の巻き数は、前記第４の巻線の巻き数と同じであり、
   前記第６の巻線の巻き数は、前記第３の巻線の巻き数と同じである
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトランス。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトランスと、
   前記トランスの前記第１の接続端子および前記第２の接続端子のうちの少なくとも一方に接続され、１または複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
   前記トランスの前記第３の接続端子に接続された整流素子を有する整流回路と、
   前記整流回路に接続された平滑回路と
   を備えた電力変換装置。
7. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトランスと、
   前記トランスの前記第３の接続端子および前記第４の接続端子のうちの少なくとも一方に接続され、１または複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
   前記トランスの前記第１の接続端子に接続された整流素子を有する整流回路と、
   前記整流回路に接続された平滑回路と
   を備えた電力変換装置。
8. 請求項５に記載のトランスと、
   前記トランスの前記第１の接続端子および前記第２の接続端子のうちの少なくとも一方に接続され、１または複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
   前記トランスの前記第３の接続端子に接続された第１の整流素子、および前記トランスの前記第５の接続端子に接続された第２の整流素子を有する整流回路と、
   前記整流回路に接続された平滑回路と
   を備えた電力変換装置。
9. 請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
   前記電力変換装置の前記スイッチング回路に接続された第１のバッテリと、
   前記電力変換装置の前記平滑回路に接続された第２のバッテリと
   を備えた電力変換システム。

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