WO2013179475A1 - 変圧装置 - Google Patents

変圧装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013179475A1
WO2013179475A1 PCT/JP2012/064263 JP2012064263W WO2013179475A1 WO 2013179475 A1 WO2013179475 A1 WO 2013179475A1 JP 2012064263 W JP2012064263 W JP 2012064263W WO 2013179475 A1 WO2013179475 A1 WO 2013179475A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
secondary windings
voltage
transformer
terminal
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/064263
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
賜基 速水
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2012/064263 priority Critical patent/WO2013179475A1/ja
Publication of WO2013179475A1 publication Critical patent/WO2013179475A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings

Definitions

  • the present invention relates to a transformer, and more particularly, to a transformer that converts a plurality of types of AC voltages into desired voltages.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-139039 is a prior art document that discloses a configuration of a transformer that can convert a different AC voltage into a desired voltage.
  • the transformer device described in Patent Document 1 is a transformer device to be mounted on a vehicle.
  • the transformer device includes a primary winding that receives an AC voltage, a plurality of secondary windings having different numbers of turns, and a voltage conversion circuit that converts the AC voltage induced in the plurality of secondary windings.
  • Each of the plurality of secondary windings has a first terminal and a second terminal whose potential is not fixed. The first terminal and the second terminal are provided separately for each secondary winding.
  • the transformer device includes a switching circuit for selectively connecting the first terminal and the second terminal of each of the plurality of secondary windings to the voltage conversion circuit.
  • a transition voltage in which the surge voltage generated by switching of the converter is transferred to the secondary winding that is not used.
  • insulation dimensions such as the distance between the winding and the iron core can be reduced.
  • the transformer device described in Patent Document 1 has room for further improvement in reducing the size and weight.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a small and lightweight transformer that can convert a plurality of types of AC voltages.
  • the transformer device is a transformer device to be mounted on a vehicle.
  • the transformer device includes a primary winding that receives an AC voltage, and a plurality of secondary windings each having a first terminal and a second terminal that are not fixed in potential and having different numbers of turns.
  • the transformer also selects a voltage conversion circuit for converting the AC voltage induced in the plurality of secondary windings to a desired voltage, and the first terminal and the second terminal of each of the plurality of secondary windings. And a switching circuit for connecting to the voltage conversion circuit.
  • any secondary winding of the plurality of secondary windings a plurality of conductors are concentrically wound with each other insulated from each other, and adjacent to each other so that the plurality of conductors are connected in series.
  • the winding start ends and winding end ends of the conductors to be connected are connected.
  • FIG. 2 is a perspective view of an iron core, a primary winding, and a secondary winding shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is a figure which shows the 1st state of a structure of the rail vehicle which concerns on the embodiment. It is a figure which shows the 2nd state of a structure of the rail vehicle which concerns on the embodiment. It is a wave form diagram which shows operation
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a transformer according to an embodiment of the present invention.
  • the transformer 50 according to an embodiment of the present invention is mounted on a railway vehicle.
  • the transformer 50 includes a primary winding (high voltage side coil) 3, secondary windings (low voltage side coils) 4 a and 4 b, a terminal 9, an iron core 10, and a tank 21. Prepare.
  • the primary winding 3 and the secondary windings 4a and 4b are wound around the iron core 10.
  • the tank 21 accommodates the primary winding 3, the secondary windings 4 a and 4 b and the iron core 10.
  • the inside of the tank 21 is filled with insulating oil (not shown).
  • Each of the secondary windings 4 a and 4 b has a terminal 9.
  • the transformer 50 further includes an electric blower 22, a cooler 23, and a conservator 24.
  • the electric blower 22 sends wind to the cooler 23 to cool the insulating oil in the transformer 50 (tank 21).
  • the cooler 23 cools the insulating oil in the transformer 50 (tank 21).
  • the electric blower 22 can be omitted from the configuration shown in FIG.
  • the conservator 24 expands or contracts due to a change in the volume of the insulating oil.
  • the insulating oil is heated by the heat generated by the primary winding and the secondary winding, the volume of the insulating oil increases. In this case, the conservator 24 is expanded.
  • the temperature of insulating oil falls, the volume of insulating oil becomes small. In this case, the conservator 24 contracts.
  • FIG. 2 is a perspective view of the iron core, primary winding, and secondary winding shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • the iron core 10 includes a main leg portion 10a and side leg portions 10b and 10c.
  • the side legs 10b and 10c are connected to the main leg 10a.
  • a window portion W1 is formed in the iron core 10 by the main leg portion 10a and the side leg portion 10b.
  • a window portion W2 is formed in the iron core 10 by the main leg portion 10a and the side leg portion 10c.
  • the primary winding 3 and the secondary windings 4a and 4b are wound around the main leg portion 10a and passed through the window portions W1 and W2.
  • the Z direction indicates the winding axis direction of the primary winding 3 and the secondary windings 4a and 4b.
  • a secondary winding 4 a is disposed above the primary winding 3
  • a secondary winding 4 b is disposed below the primary winding 3.
  • Each of primary winding 3 and secondary windings 4a and 4b includes a flat coil 4c constituted by a coil conductor made of aluminum or the like wound in the same plane, for example.
  • FIG. 3 shows a cross section of the iron core 10 in a direction parallel to the winding axis direction of the primary winding 3 and the secondary windings 4a and 4b and perpendicular to the direction penetrating the window portions W1 and W2.
  • the iron core 10 surrounds the primary winding 3 and the secondary windings 4a and 4b. That is, the transformer according to this embodiment is a so-called outer iron type transformer.
  • the tank can be formed to fit the shape of the iron core and winding by adopting the outer iron type transformer as the transformer for railway vehicles. Thereby, the volume of a tank can be made small. By reducing the volume of the tank, it is possible to promote downsizing of the transformer. Further, since the volume of the tank can be reduced, the amount of insulating oil in the tank can be reduced. Thereby, weight reduction of a transformer can be promoted.
  • the direction (Z direction) of the winding axis of the flat coil 4c is the height direction of the vehicle.
  • Each of the secondary windings 4a and 4b has two terminals.
  • the secondary winding 4a has terminals 9a and 9b, and the secondary winding 4b has terminals 9c and 9d.
  • Terminals 9a to 9d correspond to the terminal 9 shown in FIG.
  • the terminals 9a to 9d are provided outside the iron core 10.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first state of the configuration of the railway vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second state of the configuration of the railway vehicle according to the present embodiment.
  • the railway vehicle 100 is an AC train that travels in a plurality of sections with different AC voltages. As shown in FIGS. 4 and 5, the railway vehicle 100 includes the pantograph 2, the transformer device 101, and the motor 7.
  • Transformer 101 includes a transformer 50, a converter 5, an inverter 6, and a switching circuit 8.
  • the transformer 50 includes a primary winding 3, secondary windings 4 a and 4 b, and an iron core 10.
  • the pantograph 2 is connected to the overhead line 1.
  • Primary winding 3 has a first terminal connected to pantograph 2 and a second terminal provided on the opposite side of the first terminal and connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. .
  • Each of the secondary windings 4a and 4b has a separate first terminal and second terminal whose potential is not fixed. More specifically, the secondary winding 4a is magnetically coupled to the primary winding 3, and includes a terminal 9a provided on one end side of the secondary winding 4a and the other end side of the secondary winding 4a. And a terminal 9b. The secondary winding 4b is magnetically coupled to the primary winding 3, and a terminal 9c provided on one end side of the secondary winding 4b and a terminal provided on the other end side of the secondary winding 4b. 9d. The number of turns of the secondary windings 4a and 4b is different from each other.
  • the switching circuit 8 selectively connects the secondary windings 4a and 4b to the converter 5. That is, the switching circuit 8 selectively connects the first terminal and the second terminal of each of the secondary windings 4a and 4b to the converter 5.
  • the switching circuit 8 has a first state in which the terminal 9a and the terminal 9b of the secondary winding 4a are respectively connected to the first input terminal and the second input terminal of the converter 5 as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the second state in which the terminals 9 c and 9 d of the secondary winding 4 b are connected to the first input terminal and the second input terminal of the converter 5 is switched.
  • the single-phase AC voltage supplied from the overhead wire 1 is supplied to the primary winding 3 via the pantograph 2.
  • An AC voltage is induced in the secondary windings 4a and 4b by the AC voltage supplied to the primary winding 3, respectively.
  • the converter 5 converts the AC voltage induced in the secondary winding 4a or the secondary winding 4b connected to the converter 5 by the switching circuit 8 into a DC voltage.
  • Inverter 6 converts the DC voltage received from converter 5 into a three-phase AC voltage and outputs it to motor 7.
  • Motor 7 is driven by a three-phase AC voltage received from inverter 6.
  • the secondary winding to be used is selected by the switching circuit 8 in accordance with the magnitude of the AC voltage supplied from the overhead line 1. As described above, a voltage induced from the primary winding 3 is generated in the secondary winding that is not used in the transformer 50.
  • the unused secondary winding is the secondary winding 4b in the first state shown in FIG. 4 and the secondary winding 4a in the second state shown in FIG.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the converter.
  • the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time.
  • the second state shown in FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the converter.
  • An AC voltage Va as shown in FIG. 6 is induced between the terminal 9c and the terminal 9d of the secondary winding 4b used by being connected to the converter 5 by the switching circuit 8.
  • an induced voltage Vc corresponding to the turn ratio between the primary winding 3 and the secondary winding 4a is generated in the unused secondary winding 4a as shown in FIG. Furthermore, a surge voltage generated by switching of the converter 5 is transferred to the secondary winding 4a that is not used, and a transition voltage Vs is generated.
  • the voltage generated in the secondary winding 4a that is not used is represented by the sum of the induced voltage Vc and the transition voltage Vs. Therefore, by reducing the transition voltage Vs, it is possible to reduce the voltage generated in the secondary winding 4a that is not used.
  • a plurality of conductors are wound concentrically with each other insulated, and the plurality of conductors are connected in series.
  • the winding start ends and winding end ends of the conductors adjacent to each other are connected.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the secondary winding according to the present embodiment.
  • the first conductor is indicated by a solid line and the second conductor is indicated by a dotted line.
  • the coil body 40 constituting the secondary windings 4 a and 4 b includes two conductors of a first conductor 41 and a second conductor 42.
  • the number of conductors included in the coil body 40 is not limited to two and may be plural.
  • the first conductor 41 and the second conductor 42 are wound around the main leg portion 10a of the iron core 10 via an insulating sheet (not shown).
  • the first conductor 41 and the second conductor 42 are formed of a conductive thin plate made of copper or aluminum.
  • the first conductor 41 and the second conductor 42 are electrically connected in series.
  • the ends of the coil body 40 become the winding start end 41 a of the first conductor 41 and the winding end end 42 b of the second conductor 42.
  • the winding start end 41a of the first conductor 41 becomes the terminal 9a
  • the winding end end 42b of the second conductor 42 becomes the terminal 9b.
  • the winding start end 41a of the first conductor 41 becomes the terminal 9c
  • the winding end end 42b of the second conductor 42 becomes the terminal 9d.
  • the potential difference Vg between the first conductor 41 and the second conductor 42 that are adjacent to each other can be reduced. It can be enlarged in comparison. Thereby, the electrostatic capacitance between the secondary windings 4a and 4b can be increased.
  • the transition voltage V 2 generated in the unused secondary winding is the capacitance between the winding and the electrostatic capacitance between the unused secondary winding and ground. It is roughly determined by the ratio with the capacity and is defined by the following equation (1).
  • V 2 V 1 C 12 / (C 12 + C e ) (1)
  • V 1 Average ground potential of secondary winding used
  • C 12 Capacitance between windings
  • C e Capacitance between ground of secondary windings not used
  • equation (1) accordance ground between the capacitance C e of the secondary windings not used increases, migrating the voltage V 2 becomes smaller generated in the secondary winding that are not being used.
  • the secondary winding 4a in the coil body 40 reduces the voltage by increasing the ground between the capacitance C e of the secondary winding 4a, generated in the secondary winding 4a which are not used it can.
  • the insulation dimensions such as the distance between the winding and the iron core can be reduced, and the transformer device 101 that can convert a plurality of types of AC voltages can be reduced in size and weight.
  • both the secondary windings 4 a and 4 b are configured by the coil body 40, but only one of them may be configured by the coil body 40.
  • transformer 50 may include three or more secondary windings.
  • Transformer 101 is not limited to the one including converter 5 and inverter 6, and may include a voltage conversion circuit that converts an alternating voltage induced in the secondary winding into a desired voltage.
  • the secondary winding connected to the converter 5 is switched by the switching circuit 8.
  • a desired voltage can be taken out by one converter provided in common to a plurality of secondary windings. Therefore, the number of converters can be reduced compared to a configuration in which a plurality of converters corresponding to a plurality of secondary windings are provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

　変圧装置は、交流電圧を受ける１次巻線(３)と、電位が固定されていない第１端子(９ａ，９ｃ)および第２端子(９ｂ，９ｄ)を各々別個に有し、互いに巻数が異なる複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)とを備える。また、変圧装置は、複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)に誘起された交流電圧を所望の電圧に変換するための電圧変換回路(５，６)と、複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)の各々の第１端子(９ａ，９ｃ)および第２端子(９ｂ，９ｄ)を選択的に電圧変換回路(５，６)と接続するための切り替え回路(８)とを備える。複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)のうちのいずれかの２次巻線においては、複数の導体(４１，４２)が互いの間を絶縁された状態で同心状に巻回され、複数の導体(４１，４２)が直列に繋がるように互いに隣接する導体(４１，４２)同士の巻始め端(４２ａ)と巻終り端(４１ｂ)とが接続されている。

Description

変圧装置
　本発明は、変圧装置に関し、特に、複数種類の交流電圧を所望の電圧に変換する変圧装置に関する。
　異なる交流電圧を所望の電圧に変換可能な変圧装置の構成を開示した先行文献として、特開２０１１－１３９０３９号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された変圧装置は、車両に搭載するための変圧装置である。
　変圧装置は、交流電圧を受ける１次巻線と、互いに巻数が異なる複数の２次巻線と、複数の２次巻線に誘起された交流電圧を変換するための電圧変換回路とを備える。複数の２次巻線の各々は、電位が固定されていない第１端子および第２端子を有する。第１端子および第２端子は、２次巻線ごとに別個に設けられている。さらに、変圧装置は、複数の２次巻線の各々の第１端子および第２端子を選択的に電圧変換回路と接続するための切り替え回路を備える。
特開２０１１－１３９０３９号公報
　架線電圧の大きさにより使用する２次巻線を切り替える変圧装置においては、使用していない方の２次巻線に、コンバータのスイッチングによって発生するサージ電圧が移行した移行電圧が生ずる。この移行電圧を小さくすることにより、巻線および鉄心の間の距離などの絶縁寸法を小さくすることができる。特許文献１に記載の変圧装置には、小型化および軽量化を図るうえでさらに向上の余地がある。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、複数種類の交流電圧を変換できる小型で軽量な変圧装置を提供することを目的とする。
　本発明に基づく変圧装置は、車両に搭載するための変圧装置である。変圧装置は、交流電圧を受ける１次巻線と、電位が固定されていない第１端子および第２端子を各々別個に有し、互いに巻数が異なる複数の２次巻線とを備える。また、変圧装置は、複数の２次巻線に誘起された交流電圧を所望の電圧に変換するための電圧変換回路と、複数の２次巻線の各々の第１端子および第２端子を選択的に電圧変換回路と接続するための切り替え回路とを備える。複数の２次巻線のうちのいずれかの２次巻線においては、複数の導体が互いの間を絶縁された状態で同心状に巻回され、複数の導体が直列に繋がるように互いに隣接する導体同士の巻始め端と巻終り端とが接続されている。
　本発明によれば、複数種類の交流電圧を変換できる変圧装置の小型化および軽量化を図れる。
本発明の一実施形態に係る変圧器の構成を示す斜視図である。 図１に示した鉄心、１次巻線および２次巻線の斜視図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 同実施形態に係る鉄道車両の構成の第１の状態を示す図である。 同実施形態に係る鉄道車両の構成の第２の状態を示す図である。 コンバータの動作を示す波形図である。 同実施形態に係る２次巻線の構成を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る変圧装置について図面を参照して説明する。なお、図中の同一または相当する部分については同一符号を付してその説明を繰り返さない。
　図１は、本発明の一実施形態に係る変圧器の構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る変圧器５０は、鉄道車両に搭載される。
　図１に示すように、変圧器５０は、１次巻線(高圧側コイル)３と、２次巻線(低圧側コイル)４ａ，４ｂと、端子９と、鉄心１０と、タンク２１とを備える。
　１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂは、鉄心１０に巻回される。タンク２１は、１次巻線３、２次巻線４ａ，４ｂおよび鉄心１０を収容する。タンク２１の内部は絶縁油(図示せず)で満たされている。２次巻線４ａ，４ｂの各々は、端子９を有する。
　変圧器５０は、さらに、電動送風機２２と、冷却器２３と、コンサベータ２４とを備える。電動送風機２２は、変圧器５０(タンク２１)内の絶縁油を冷却するために冷却器２３に風を送る。冷却器２３は、変圧器５０(タンク２１)内の絶縁油を冷却する。なお、鉄道車両の走行時によって生じる風を冷却器２３に導入してもよい。この場合、図１に示した構成から電動送風機２２を省略することができる。
　コンサベータ２４は、絶縁油の容積の変化により膨張あるいは収縮する。１次巻線および２次巻線の発熱によって絶縁油が加熱された場合には、絶縁油の容積が大きくなる。この場合、コンサベータ２４が膨張する。一方、絶縁油の温度が低下した場合、絶縁油の容積が小さくなる。この場合にはコンサベータ２４が収縮する。
　図２は、図１に示した鉄心、１次巻線および２次巻線の斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図２および図３に示すように、鉄心１０は、主脚部１０ａと、側脚部１０ｂ，１０ｃとを備える。側脚部１０ｂ，１０ｃは、主脚部１０ａに接続される。主脚部１０ａおよび側脚部１０ｂによって鉄心１０に窓部Ｗ１が形成される。同じく主脚部１０ａおよび側脚部１０ｃによって鉄心１０に窓部Ｗ２が形成される。
　１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂは、主脚部１０ａに共通に巻回され、窓部Ｗ１，Ｗ２に通される。図３においてＺ方向は、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの巻軸方向を示す。１次巻線３の上側に２次巻線４ａが配置され、１次巻線３の下側に２次巻線４ｂが配置される。１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの各々は、たとえば、同一平面内で巻かれたアルミニウムなどからなるコイル導体により構成される平板コイル４ｃを含む。
　図３においては、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの巻軸方向に平行であり、かつ、窓部Ｗ１，Ｗ２を貫く方向に垂直な方向での鉄心１０の断面を示す。図３に示すように、鉄心１０は、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂを取り囲む。すなわち、この実施形態に係る変圧器は、いわゆる外鉄型変圧器である。
　鉄道車両用の変圧器として外鉄型変圧器を採用することによって、鉄心および巻線の形状にフィットするように、タンクを形成できる。これにより、タンクの容積を小さくすることができる。タンクの容積を小さくすることで、変圧器の小型化を促進することができる。また、タンクの容積を小さくすることができるので、タンク内の絶縁油の量を少なくすることができる。これにより変圧器の軽量化を促進できる。
　さらに、平板コイル４ｃの巻軸の方向(Ｚ方向)は車両の高さ方向である。複数の平板コイル４ｃを主脚部１０ａに積み重ねることによって、車両の高さ方向の巻線の長さを大幅に増やすことなく１次巻線３あるいは２次巻線４ａ，４ｂの巻数を増やすことができる。
　２次巻線４ａ，４ｂの各々は２つの端子を有する。２次巻線４ａは端子９ａ，９ｂを有し、２次巻線４ｂは端子９ｃ，９ｄを有する。端子９ａ～９ｄは、図１で示した端子９に対応する。端子９ａ～９ｄは、鉄心１０の外側に設けられる。
　図４は、本実施形態に係る鉄道車両の構成の第１の状態を示す図である。図５は、本実施形態に係る鉄道車両の構成の第２の状態を示す図である。
　鉄道車両１００は、交流電圧が異なる複数の区間を走行する交流電車である。図４，５に示すように、鉄道車両１００は、パンタグラフ２と、変圧装置１０１と、モータ７とを備える。変圧装置１０１は、変圧器５０と、コンバータ５と、インバータ６と、切り替え回路８とを含む。変圧器５０は、１次巻線３と、２次巻線４ａ，４ｂと、鉄心１０とを含む。
　パンタグラフ２は、架線１に接続されている。１次巻線３は、パンタグラフ２に接続された第１の端子と、この第１の端子の反対側に設けられ、接地電圧が供給される接地ノードに接続された第２の端子とを有する。
　２次巻線４ａ，４ｂの各々は、電位が固定されていない別個の第１端子および第２端子を有する。より詳細には、２次巻線４ａは、１次巻線３と磁気結合されており、２次巻線４ａの一方端側に設けられた端子９ａと、２次巻線４ａの他方端側に設けられた端子９ｂとを有する。２次巻線４ｂは、１次巻線３と磁気結合されており、２次巻線４ｂの一方端側に設けられた端子９ｃと、２次巻線４ｂの他方端側に設けられた端子９ｄとを有する。２次巻線４ａおよび４ｂの巻数は互いに異なる。
　切り替え回路８は、２次巻線４ａ，４ｂを選択的にコンバータ５と接続する。すなわち、切り替え回路８は、２次巻線４ａ，４ｂの各々の第１端子および第２端子を選択的にコンバータ５と接続する。
　より詳細には、切り替え回路８は、図４に示すように２次巻線４ａの端子９ａおよび端子９ｂをコンバータ５の第１入力端子および第２入力端子にそれぞれ接続する第１の状態と、図５に示すように２次巻線４ｂの端子９ｃおよび端子９ｄをコンバータ５の第１入力端子および第２入力端子にそれぞれ接続する第２の状態とを切り替える。
　架線１から供給される単相交流電圧は、パンタグラフ２を介して１次巻線３に供給される。１次巻線３に供給される交流電圧により、２次巻線４ａおよび４ｂにそれぞれ交流電圧が誘起される。
　コンバータ５は、切り替え回路８によってコンバータ５と接続された２次巻線４ａまたは２次巻線４ｂに誘起された交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ６は、コンバータ５から受けた直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータ７へ出力する。モータ７は、インバータ６から受けた三相交流電圧によって駆動される。
　上記の構成を有する鉄道車両１００においては、架線１から供給される交流電圧の大きさに対応して、切り替え回路８により使用する２次巻線が選択される。上述したように、変圧器５０において使用していない２次巻線には、１次巻線３から誘導された電圧が生じる。この使用していない２次巻線とは、図４に示す第１の状態においては２次巻線４ｂであり、図５に示す第２の状態においては２次巻線４ａである。
　図６は、コンバータの動作を示す波形図である。図６においては、縦軸に電圧、横軸に時間を示している。以下の説明においては、図５に示す第２の状態を例示して説明する。
　切り替え回路８によってコンバータ５に接続されて使用されている２次巻線４ｂの端子９ｃと端子９ｄとの間には、図６に示すような交流電圧Ｖａが誘起される。
　このとき、使用されていない２次巻線４ａには、図６に示すように、１次巻線３と２次巻線４ａとの間の巻数比に応じた誘起電圧Ｖｃが発生する。さらに、使用されていない２次巻線４ａには、コンバータ５のスイッチングによって発生するサージ電圧が移行して移行電圧Ｖｓが発生する。
　使用されていない２次巻線４ａに発生する電圧は、誘起電圧Ｖｃと移行電圧Ｖｓとの和で表される。したがって、移行電圧Ｖｓを小さくすることにより、使用されていない２次巻線４ａに発生する電圧を低減することができる。
　そこで、本実施形態に係る変圧装置１０１の２次巻線４ａ，４ｂにおいては、複数の導体が互いの間を絶縁された状態で同心状に巻回され、複数の導体が直列に繋がるように互いに隣接する導体同士の巻始め端と巻終り端とが接続されている。
　図７は、本実施形態に係る２次巻線の構成を示す図である。図７においては、第１導体を実線、第２導体を点線で示している。
　図７に示すように、本実施形態においては、２次巻線４ａ，４ｂを構成するコイル体４０は、第１導体４１および第２導体４２の２つの導体を含んでいる。ただし、コイル体４０に含まれる導体の数は２つに限られず、複数であればよい。
　第１導体４１および第２導体４２は、相互間に図示しない絶縁シートを介して鉄心１０の主脚部１０ａに巻回されている。第１導体４１および第２導体４２は、銅またはアルミニウムなどからなる導電性薄板から形成されている。
　第１導体４１の巻終り端４１ｂと第２導体４２の巻始め端４２ａとを接続することにより、第１導体４１と第２導体４２とが電気的に直列に繋がれる。その結果、コイル体４０の末端は、第１導体４１の巻始め端４１ａと第２導体４２の巻終り端４２ｂとなる。２次巻線４ａにおいては、第１導体４１の巻始め端４１ａが端子９ａとなり、第２導体４２の巻終り端４２ｂが端子９ｂとなる。２次巻線４ｂにおいては、第１導体４１の巻始め端４１ａが端子９ｃとなり、第２導体４２の巻終り端４２ｂが端子９ｄとなる。
　上記のように２次巻線４ａ，４ｂをコイル体４０で構成することにより、互いに隣接する第１導体４１と第２導体４２との間の電位差Ｖｇを、１つの導体を巻回した場合と比較して大きくすることができる。これにより、２次巻線４ａ，４ｂの対地間静電容量を増加させることができる。
　使用されていない２次巻線に発生する移行電圧Ｖ2は、サージ電圧が急峻で時間の短いものであれば、巻線間静電容量と使用されていない２次巻線の対地間静電容量との比で略決定されて下記の式(１)で規定される。
　Ｖ2＝Ｖ1Ｃ12／(Ｃ12＋Ｃe)・・・(１)
Ｖ1：使用されている２次巻線の平均対地電位
Ｃ12：巻線間静電容量
Ｃe：使用されていない２次巻線の対地間静電容量
　式(１)から分かるように、使用されていない２次巻線の対地間静電容量Ｃeが大きくなるに従って、使用されていない２次巻線に発生する移行電圧Ｖ2が小さくなる。よって、２次巻線４ａをコイル体４０で構成することにより、２次巻線４ａの対地間静電容量Ｃeを増加させて、使用されていない２次巻線４ａに発生する電圧を低減できる。
　その結果、巻線および鉄心の間の距離などの絶縁寸法を小さくでき、複数種類の交流電圧を変換できる変圧装置１０１の小型化および軽量化を図れる。
　本実施形態においては、２次巻線４ａ，４ｂの両方をコイル体４０で構成したが、いずれか一方のみコイル体４０で構成してもよい。なお、誘起電圧Ｖｃが大きくなる巻数の最も多い２次巻線をコイル体４０で構成することにより、当該巻線において移行電圧Ｖｓを低減して発生する電圧を抑制することが好ましい。
　なお、変圧器５０は、２次巻線を３つ以上含んでいてもよい。また、変圧装置１０１は、コンバータ５およびインバータ６を含むものに限定されず、２次巻線に誘起された交流電圧を所望の電圧に変換する電圧変換回路を含んでいればよい。
　また、本実施形態によれば、切り替え回路８によって、コンバータ５に接続される２次巻線が切換えられる。これにより、複数の２次巻線に共通に設けられた１つのコンバータによって所望の電圧を取り出すことができる。したがって、複数の２次巻線にそれぞれ対応する複数のコンバータを設ける構成に比べてコンバータの数を削減することができる。
　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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。
　１　架線、２　パンタグラフ、３　１次巻線、４ａ，４ｂ　２次巻線、４ｃ　平板コイル、５　コンバータ、６　インバータ、７　モータ、８　切り替え回路、９，９ａ～９ｄ　端子、１０　鉄心、１０ａ　主脚部、１０ｂ，１０ｃ　側脚部、２１　タンク、２２　電動送風機、２３　冷却器、２４　コンサベータ、４０　コイル体、４１　第１導体、４１ａ，４２ａ　巻始め端、４１ｂ，４２ｂ　巻終り端、４２　第２導体、５０　変圧器、１００　鉄道車両、１０１　変圧装置。

Claims (5)

  1. 　車両に搭載するための変圧装置(１０１)であって、
    　交流電圧を受ける１次巻線(３)と、
    　電位が固定されていない第１端子(９ａ，９ｃ)および第２端子(９ｂ，９ｄ)を各々別個に有し、互いに巻数が異なる複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)と、
    　前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)に誘起された交流電圧を所望の電圧に変換するための電圧変換回路(５，６)と、
    　前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)の各々の前記第１端子(９ａ，９ｃ)および前記第２端子(９ｂ，９ｄ)を選択的に前記電圧変換回路(５，６)と接続するための切り替え回路(８)と
    を備え、
    　前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)のうちのいずれかの２次巻線においては、複数の導体(４１，４２)が互いの間を絶縁された状態で同心状に巻回され、前記複数の導体(４１，４２)が直列に繋がるように互いに隣接する前記導体(４１，４２)同士の巻始め端(４２ａ)と巻終り端(４１ｂ)とが接続されている、変圧装置。
  2. 　前記いずれかの２次巻線が、前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)のうち最も巻数が多い２次巻線である、請求項１に記載の変圧装置。
  3. 　前記車両は、交流電圧が異なる複数の区間を走行する車両であり、
    　前記変圧装置(１０１)は、鉄心(１０)をさらに備え、
    　前記鉄心(１０)は、
    　前記１次巻線(３)および前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)が巻回された主脚部(１０ａ)と、
    　前記１次巻線(３)および前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)を囲むように前記主脚部(１０ａ)に接続された側脚部(１０ｂ，１０ｃ)とを含む、請求項１または２に記載の変圧装置。
  4. 　前記１次巻線(３)および前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)ならびに前記鉄心(１０)を収納するタンク(２１)をさらに備える、請求項３に記載の変圧装置。
  5. 　前記複数の２次巻線(４ａ，４ｂ)は、第１および第２の２次巻線(４ａ，４ｂ)を含み、
    　前記第１および第２の２次巻線(４ａ，４ｂ)は、前記１次巻線(３)を挟むように、前記主脚部(１０ａ)に巻回されている、請求項３に記載の変圧装置。
PCT/JP2012/064263 2012-06-01 2012-06-01 変圧装置 WO2013179475A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/064263 WO2013179475A1 (ja) 2012-06-01 2012-06-01 変圧装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/064263 WO2013179475A1 (ja) 2012-06-01 2012-06-01 変圧装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013179475A1 true WO2013179475A1 (ja) 2013-12-05

Family

ID=49672726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/064263 WO2013179475A1 (ja) 2012-06-01 2012-06-01 変圧装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013179475A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61135105A (ja) * 1984-12-06 1986-06-23 Toshiba Corp 変圧器巻線
JPH10135047A (ja) * 1996-10-24 1998-05-22 I Kiyuu For:Kk コンデンサトランス
JP2006294803A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 変圧器
JP2009177979A (ja) * 2008-01-25 2009-08-06 West Japan Railway Co 補償用変圧器
JP2011139039A (ja) * 2009-12-04 2011-07-14 Mitsubishi Electric Corp 変圧装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61135105A (ja) * 1984-12-06 1986-06-23 Toshiba Corp 変圧器巻線
JPH10135047A (ja) * 1996-10-24 1998-05-22 I Kiyuu For:Kk コンデンサトランス
JP2006294803A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 変圧器
JP2009177979A (ja) * 2008-01-25 2009-08-06 West Japan Railway Co 補償用変圧器
JP2011139039A (ja) * 2009-12-04 2011-07-14 Mitsubishi Electric Corp 変圧装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2251878B1 (en) Electric transformer
JP7432077B2 (ja) 中周波変圧器のための一体構造の一部分としての巻線構成
EP2509083B1 (en) Voltage transformer
JP5159984B1 (ja) 変圧器およびそれを含む変圧装置
Dzhankhotov et al. A new passive hybrid air-core foil filter for modern power drives
CN111937286A (zh) Llc谐振转换器
EP0551555B1 (en) Transformer for mounting in a vehicle
JP5766383B1 (ja) 車載用変圧装置
WO2013179475A1 (ja) 変圧装置
JP4750903B2 (ja) 変圧装置
US9859713B2 (en) Parallel inverters connected to one inductor
US9406431B2 (en) Transformer and voltage transforming apparatus comprising the same
JP6167269B2 (ja) リアクトル
TWI416554B (zh) 變壓裝置
JP6512600B2 (ja) 非接触電力伝送回路および非接触給電システム
JP7448746B2 (ja) 平行な巻線を有する中周波変圧器
US12040124B2 (en) Transformer and DC-DC converter including same
JP2014072318A (ja) 高周波高圧変圧器
CN112955986B (zh) 电气部件
JP2019102739A (ja) 静止誘導電器
CN109346291B (zh) 一种绕组结构及变压器
KR102067389B1 (ko) 변압기의 권선과 정전링의 결선구조
CN112635171A (zh) 一种动车组用壳式牵引变压器
JP5977926B2 (ja) 変圧器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12877810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12877810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP