WO2022123699A1 - 車両用変圧器およびそれを備える車両 - Google Patents

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auxiliary winding
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崇之 西村
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三菱電機株式会社
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    • B60L2200/26—Rail vehicles
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings

Definitions

  • This disclosure relates to a vehicle transformer and a vehicle equipped with the transformer.
  • Patent Document 1 As a prior document disclosing the configuration of a transformer for a vehicle, there is International Publication No. 2009/110061 (Patent Document 1).
  • the vehicle transformer described in Patent Document 1 includes a first high voltage side coil, a first low voltage side coil, a second low voltage side coil, and a first switch.
  • the first low-voltage side coil and the second low-voltage side coil pass through the magnetic flux generated by the current flowing through the first low-voltage side coil and the second low-voltage side coil when a voltage is supplied through the first switch. It is provided so that the magnetic flux generated by the flowing current cancels each other out.
  • the vehicle transformer operates as a transformer which is an AC section device in the AC section, and operates as a reactor which is a DC section device in the DC section.
  • leakage inductance is an important factor that affects the magnitude of loss and the degree of interference with other coils.
  • the leakage inductance value is determined by the configuration of the transformer coil and cannot be changed after the transformer is manufactured.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a vehicle transformer capable of selecting a plurality of leakage inductance values, and a vehicle equipped with the transformer.
  • the vehicle transformer based on the present disclosure includes an iron core, a primary winding, a secondary winding, and a secondary auxiliary winding.
  • the primary winding is wound around an iron core.
  • the secondary winding is wound around the iron core along with the primary winding.
  • the secondary side auxiliary winding is wound around an iron core along with the secondary side winding and can be connected in series with the secondary side winding.
  • the secondary side auxiliary winding includes at least one auxiliary winding unit.
  • the auxiliary winding unit includes a first auxiliary winding and a second auxiliary winding.
  • the first auxiliary winding is wound around the iron core in the same direction as the secondary winding.
  • the second auxiliary winding is wound around the iron core in the direction opposite to that of the secondary winding, and is connected in series with the first auxiliary winding.
  • the total number of turns of the second auxiliary winding included in the secondary side auxiliary winding is the sum of the total number of turns of the first auxiliary winding included in the secondary side auxiliary winding and the number of turns of the secondary side winding. be.
  • the vehicle transformer is in a state where the load is connected to both ends of the secondary winding by switching the electrical connection between each of the secondary winding and the secondary auxiliary winding and the load, and the secondary side.
  • a load is connected to both ends of the auxiliary winding, and a load is connected to the secondary winding and the secondary auxiliary winding connected in series with each other. There is.
  • FIG. (A) It is sectional drawing which looked at one window part of the iron core which shows the current and the magnetic flux generated in the vehicle transformer which concerns on Embodiment 1 in the state which the load is connected to both ends of the secondary winding. ..
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a state in which a load is connected to a secondary winding and a secondary auxiliary winding connected in series with each other in the vehicle transformer according to the first embodiment.
  • A An iron core showing a current and a magnetic flux generated in a vehicle transformer according to the first embodiment in a state where a load is connected to a secondary winding and a secondary auxiliary winding connected in series with each other. It is sectional drawing which looked at one window part.
  • FIG. (B) A graph showing the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where the load is connected to the secondary winding and the secondary auxiliary winding connected in series with each other. Is. It is a circuit diagram which shows the state which the load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding in the vehicle transformer which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. (A) A cross-sectional view of one window of the iron core showing the current and magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary auxiliary winding. be.
  • FIG. (B) It is a graph which shows the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer which concerns on Embodiment 1 in the state which the load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding. It is a perspective view which shows the appearance of the transformer for a vehicle which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. (A) It is sectional drawing which looked at one window part of the iron core which shows the current and the magnetic flux generated in the vehicle transformer which concerns on Embodiment 2 in the state which the load is connected to both ends of the secondary winding. ..
  • (B) It is a graph which shows the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer which concerns on Embodiment 2 in the state which the load is connected to both ends of the secondary winding.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a railroad vehicle equipped with a vehicle transformer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the vehicle transformer according to the first embodiment.
  • the railway vehicle 1000 which is an electric vehicle, includes a pantograph 2, a vehicle transformer 100, a converter 7, an inverter 8, a motor 9, and switches SW1 to SW5.
  • the vehicle transformer 100 includes a primary side winding 3, a secondary side winding 4, a secondary side auxiliary winding 5, and an iron core 10.
  • the railroad vehicle 1000 is configured to be capable of traveling in both an AC section in which a single-phase AC voltage is supplied from the overhead wire 1 and a DC section in which a DC voltage is supplied from the overhead wire 1.
  • the pantograph 2 is connected to the overhead wire 1.
  • the primary winding 3 is provided on the first terminal 6a provided on one end side of the primary winding 3 and on the other end side of the primary winding 3 on the ground node to which the ground voltage is supplied. It has a second terminal 6h to be connected.
  • the primary winding 3 is wound around an iron core 10.
  • the iron core 10 has two windows.
  • the secondary winding 4 is magnetically coupled to the primary winding 3. Specifically, the secondary winding 4 is wound around the iron core 10 along with the primary winding 3.
  • the secondary winding 4 has a first terminal 6b provided on one end side of the secondary winding 4 and a second terminal 6c provided on the other end side of the secondary winding 4.
  • the secondary side auxiliary winding 5 includes at least one auxiliary winding unit 5U including the first auxiliary winding 5S and the second auxiliary winding 5T.
  • the secondary side auxiliary winding 5 includes one auxiliary winding unit 5U.
  • the first auxiliary winding 5S is wound around the iron core 10 in the same direction as the secondary winding 4.
  • the second auxiliary winding 5T is wound around the iron core 10 in the direction opposite to that of the secondary winding 4.
  • the second auxiliary winding 5T is connected in series with the first auxiliary winding 5S.
  • the total number of turns of the second auxiliary winding 5T included in the secondary side auxiliary winding 5 is the total number of turns of the first auxiliary winding 5S included in the secondary side auxiliary winding 5 and the number of turns of the secondary side winding 4. It is the sum of the number of turns. In the present embodiment, assuming that the number of turns of the secondary winding 4 is N1 and the number of turns of the first auxiliary winding 5S is N2, the number of turns of the second auxiliary winding 5T is (N1 + N2).
  • the secondary side auxiliary winding 5 includes two auxiliary winding units 5U, the number of turns of the secondary side winding 4 is N1 and the total number of turns of the two first auxiliary windings 5S is N2. Then, the total number of turns of the two second auxiliary windings 5T is (N1 + N2).
  • the secondary side auxiliary winding 5 is magnetically coupled to the primary side winding 3. Specifically, the secondary side auxiliary winding 5 is wound around the iron core 10 along with the primary side winding 3. The secondary side auxiliary winding 5 is wound around the iron core 10 along with the secondary side winding 4. The secondary side auxiliary winding 5 is configured to be connectable in series with the secondary side winding 4.
  • a part of the secondary side auxiliary winding 5 is arranged between the primary side winding 3 and the secondary side winding 4.
  • the first auxiliary winding 5S is arranged between the primary side winding 3 and the secondary side winding 4.
  • the second auxiliary winding 5T is arranged on the side opposite to the first auxiliary winding 5S with respect to the primary side winding 3.
  • the secondary side auxiliary winding 5 has a first terminal 6d provided on one end side of the secondary side auxiliary winding 5 and a second terminal 6e provided on the other end side of the secondary side auxiliary winding 5. Have.
  • the first terminal 6d of the secondary side auxiliary winding 5 is electrically connected to the second terminal 6c of the secondary side winding 4.
  • the first terminal 6d of the secondary side auxiliary winding 5 and the second terminal 6c of the secondary side winding 4 may be configured by one shared terminal.
  • the switch SW1 selectively connects the terminal 6p connected to the pantograph 2 to either the first terminal 6a of the primary winding 3 or the first terminal 6b of the secondary winding 4.
  • the switch SW2 selectively connects one of the first input terminal 6q of the converter 7 and the first terminal 6b of the secondary winding 4 and the first terminal 6d of the secondary auxiliary winding 5.
  • the switch SW3 selectively connects one of the second input terminal 6r of the converter 7 and the second terminal 6c of the secondary winding 4 and the second terminal 6e of the secondary auxiliary winding 5.
  • the switch SW4 selectively connects one of the first input terminal 6s of the inverter 8, the second terminal 6e of the secondary auxiliary winding 5, and the first output terminal 6f of the converter 7.
  • the switch SW5 selectively connects the second input terminal 6t of the inverter 8, the second output terminal 6g of the converter 7, or the second terminal 6h of the primary winding 3.
  • the vehicle transformer 100 loads both ends of the secondary winding 4 by switching the electrical connection between each of the secondary winding 4 and the secondary auxiliary winding 5 and the load by switches SW1 to SW5. Is connected, a load is connected to both ends of the secondary auxiliary winding 5, and a load is connected to the secondary winding 4 and the secondary auxiliary winding 5 connected in series with each other. It is configured so that each of them can be selected.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a state in which a load is connected to both ends of the secondary winding in the vehicle transformer according to the first embodiment.
  • the railway vehicle 1000 is supplied with a single-phase AC voltage from the overhead wire 1, and the vehicle transformer 100 functions as a transformer.
  • the terminal 6p connected to the pantograph 2 by the switch SW1 and the first terminal 6a of the primary winding 3 are electrically connected by the switch SW2, and the converter 7 is connected by the switch SW2.
  • the 1 input terminal 6q and the 1st terminal 6b of the secondary winding 4 are electrically connected, and the 2nd input terminal 6r of the converter 7 and the 2nd terminal 6c of the secondary winding 4 are electrically connected by the switch SW3.
  • the switch SW4 electrically connects the first input terminal 6s of the inverter 8 and the first output terminal 6f of the converter 7, and the switch SW5 electrically connects the second input terminal 6t of the inverter 8 and the second of the converter 7.
  • the output terminal 6g is electrically connected.
  • the vehicle transformer 100 is in a state where the load is connected to both ends of the secondary winding 4. Specifically, the load is connected between the first terminal 6b and the second terminal 6c of the secondary winding 4.
  • the load at this time is a converter 7 that converts a single-phase AC voltage into a DC voltage, an inverter 8 that converts a DC voltage converted by the converter 7 into a 3-phase AC voltage, and a 3-phase AC voltage converted by the inverter 8. It is composed of a motor 9 driven by an inverter.
  • FIG. 4A looks at one window of the iron core showing the current and magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary winding. It is a sectional view.
  • FIG. 4B is a graph showing the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary winding.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the magnetomotive force F
  • the horizontal axis corresponds to the position on the iron core shown in FIG. 4A.
  • the leakage flux 3b is generated by the current 3a flowing through the primary winding 3.
  • the leakage flux 4b is generated by the current 4a flowing through the secondary winding 4.
  • the magnetomotive force F as shown in FIG. 4B is generated in the iron core 10, so that a reactance having a leakage inductance value of L1 can be obtained.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a state in which a load is connected to a secondary winding and a secondary auxiliary winding connected in series with each other in the vehicle transformer according to the first embodiment.
  • the railway vehicle 1000 is supplied with a DC voltage from the overhead wire 1, and the vehicle transformer 100 functions as a reactor.
  • the terminal 6p connected to the pantograph 2 by the switch SW1 and the first terminal 6b of the secondary winding 4 are electrically connected by the switch SW4, and the inverter 8 is connected by the switch SW4.
  • the 1 input terminal 6s and the 2nd terminal 6e of the secondary auxiliary winding 5 are electrically connected, and are connected to the 2nd input terminal 6t of the inverter 8 and the grounding node to which the grounding voltage is supplied by the switch SW5.
  • the second terminal 6h of the primary winding 3 is electrically connected.
  • the vehicle transformer 100 is in a state where the load is connected to the secondary side winding 4 and the secondary side auxiliary winding 5 connected in series with each other.
  • a motor driven by an inverter 8 that converts a DC voltage into a three-phase AC voltage and a three-phase AC voltage converted by the inverter 8 on the secondary side winding 4 and the secondary side auxiliary winding 5.
  • a load consisting of 9 is connected.
  • FIG. 6A shows the current and magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where the load is connected to the secondary winding and the secondary auxiliary winding connected in series with each other. It is sectional drawing which looked at one window part of the iron core which shows.
  • FIG. 6B shows a leakage generated in the iron core of the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where the load is connected to the secondary winding and the secondary auxiliary winding connected in series with each other. It is a graph which shows the magnetic flux.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the magnetomotive force F
  • the horizontal axis corresponds to the position on the iron core shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a state in which a load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding in the vehicle transformer according to the first embodiment.
  • the railway vehicle 1000 is supplied with a single-phase AC voltage from the overhead wire 1, and the vehicle transformer 100 functions as a transformer.
  • the terminal 6p connected to the pantograph 2 by the switch SW1 and the first terminal 6a of the primary winding 3 are electrically connected by the switch SW2, and the converter 7 is connected by the switch SW2.
  • the 1 input terminal 6q and the first terminal 6d of the secondary side auxiliary winding 5 are electrically connected, and the second input terminal 6r of the converter 7 and the second terminal 6e of the secondary side auxiliary winding 5 are connected by the switch SW3.
  • the first input terminal 6s of the inverter 8 and the first output terminal 6f of the converter 7 are electrically connected by the switch SW4, and the second input terminal 6t of the inverter 8 and the converter 7 are electrically connected by the switch SW5.
  • the second output terminal 6g is electrically connected.
  • the vehicle transformer 100 is in a state where the load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding 5. Specifically, the load is connected between the first terminal 6d and the second terminal 6e of the secondary side auxiliary winding 5.
  • the load at this time is a converter 7 that converts a single-phase AC voltage into a DC voltage, an inverter 8 that converts a DC voltage converted by the converter 7 into a 3-phase AC voltage, and a 3-phase AC voltage converted by the inverter 8. It is composed of a motor 9 driven by an inverter.
  • FIG. 8A looks at one window portion of the iron core showing the current and the magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding. It is a cross-sectional view.
  • FIG. 8B is a graph showing the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer according to the first embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the magnetomotive force F
  • the horizontal axis corresponds to the position on the iron core shown in FIG. 8A.
  • the leakage flux 3b is generated by the current 3a flowing through the primary winding 3.
  • the leakage flux 5Sb is generated by the current 5Sa flowing through the first auxiliary winding 5S.
  • the leakage flux 5Tb is generated by the current 5Ta flowing through the second auxiliary winding 5T.
  • the magnetomotive force F as shown in FIG. 8B is generated in the iron core 10, so that a reactance having a leakage inductance value of L2 can be obtained.
  • the first auxiliary winding 5S is wound around the iron core 10 in the same direction as the secondary winding 4, and the second auxiliary winding 5T is wound around the iron core 10 in the opposite direction to the secondary winding 4.
  • the number of turns of the secondary winding 4 is N1 and the number of turns of the first auxiliary winding 5S is N2
  • the number of turns of the second auxiliary winding 5T is (N1 + N2).
  • the current 5Sa flowing through the first auxiliary winding 5S induced by the main magnetic flux generated in the iron core 10 becomes the current 5Ta flowing through the second auxiliary winding 5T induced by the main magnetic flux generated in the iron core 10. Since the current flows in the opposite direction, it is canceled in the secondary side auxiliary winding 5.
  • the voltage induced in the secondary side auxiliary winding 5 by the main magnetic flux generated in the iron core 10 is obtained by subtracting the number of turns N2 of the first auxiliary winding 5S from the number of turns (N1 + N2) of the second auxiliary winding 5T.
  • the voltage corresponds to the ratio of the number of turns N1 to the number of turns of the primary winding 3. That is, the transformation ratio of the secondary side auxiliary winding 5 in the circuit shown in FIG. 7 is the same as the transformation ratio of the secondary side winding 4 in the circuit shown in FIG.
  • a plurality of leakage inductance values can be selected, and reactances having different leakage inductance values can be obtained while maintaining the transformation ratio. Further, as the number of auxiliary winding units 5U included in the secondary side auxiliary winding 5 increases, the number of selectable leakage inductance values can be increased. Further, in the vehicle transformer 100 according to the present embodiment, the vehicle transformer 100 has a secondary side auxiliary winding 5 connected in series with the secondary side winding 4, so that the reactor device can be mounted on the vehicle. Since it is not necessary to arrange the transformer 100 separately from the transformer 100, the size can be reduced.
  • a part of the secondary side auxiliary winding 5 is arranged between the primary side winding 3 and the secondary side winding 4.
  • the distance between the primary winding 3 and the secondary winding 4 can be widened as shown in FIG. 4 (A), so that a large leakage inductance value is secured as shown in FIG. 4 (B). can do.
  • Embodiment 2 the vehicle transformer according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. Since the vehicle transformer according to the second embodiment is different from the vehicle transformer 100 according to the first embodiment only in the arrangement of windings, the configuration is the same as that of the vehicle transformer 100 according to the first embodiment. Does not repeat the explanation.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the appearance of the vehicle transformer according to the second embodiment.
  • the secondary side winding 4 is arranged between the primary side winding 3 and the secondary side auxiliary winding 5.
  • the secondary winding 4 is arranged between the primary winding 3 and the first auxiliary winding 5S.
  • the second auxiliary winding 5T is arranged on the side opposite to the secondary winding 4 with respect to the first auxiliary winding 5S.
  • FIG. 10A looks at one window of the iron core showing the current and magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the second embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary winding. It is a sectional view.
  • FIG. 10B is a graph showing the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer according to the second embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary winding.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the magnetomotive force F
  • the horizontal axis corresponds to the position on the iron core shown in FIG. 10A.
  • the leakage flux 3b is generated by the current 3a flowing through the primary winding 3.
  • the leakage flux 4b is generated by the current 4a flowing through the secondary winding 4.
  • the magnetomotive force F as shown in FIG. 10B is generated in the iron core 10, so that a reactance having a leakage inductance value of L3 can be obtained.
  • FIG. 11A shows the current and magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the second embodiment in a state where the load is connected to the secondary winding and the secondary auxiliary winding connected in series with each other. It is sectional drawing which looked at one window part of the iron core which shows.
  • FIG. 11B shows a leak generated in the iron core of the vehicle transformer according to the second embodiment in a state where the load is connected to the secondary winding and the secondary auxiliary winding connected in series with each other. It is a graph which shows the magnetic flux.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the magnetomotive force F
  • the horizontal axis corresponds to the position on the iron core shown in FIG. 11A.
  • the leakage flux 4b is generated by the current 4a flowing through the secondary winding 4.
  • the leakage flux 5Sb is generated by the current 5Sa flowing through the first auxiliary winding 5S.
  • the leakage flux 5Tb is generated by the current 5Ta flowing through the second auxiliary winding 5T.
  • the magnetomotive force F as shown in FIG. 11B is generated in the iron core 10, so that an inductance can be obtained and flows through each of the secondary winding 4 and the secondary auxiliary winding 5.
  • the alternating current component contained in the direct current can be attenuated.
  • FIG. 12A shows one window portion of the iron core showing the current and the magnetic flux generated in the vehicle transformer according to the second embodiment in a state where the load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding. It is a cross-sectional view.
  • FIG. 12B is a graph showing the leakage flux generated in the iron core of the vehicle transformer according to the second embodiment in a state where a load is connected to both ends of the secondary side auxiliary winding.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the magnetomotive force F
  • the horizontal axis corresponds to the position on the iron core shown in FIG. 12A.
  • the leakage flux 3b is generated by the current 3a flowing through the primary winding 3.
  • the leakage flux 5Sb is generated by the current 5Sa flowing through the first auxiliary winding 5S.
  • the leakage flux 5Tb is generated by the current 5Ta flowing through the second auxiliary winding 5T.
  • the magnetomotive force F as shown in FIG. 12B is generated in the iron core 10, so that a reactance having a leakage inductance value of L4 can be obtained.
  • the secondary winding 4 is arranged between the primary winding 3 and the secondary auxiliary winding 5.
  • the distance between the primary winding 3 and the secondary auxiliary winding 5 can be widened as shown in FIG. 12 (A), so that the leakage inductance value is increased as shown in FIG. 12 (B). Can be secured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

２次側補助巻線(５)は、２次側巻線(４)と並んで鉄心に巻回され、２次側巻線(４)と直列に接続可能である。第１補助巻線(５Ｓ)は、２次側巻線(４)と同じ向きに鉄心に巻回されている。第２補助巻線(５Ｔ)は、２次側巻線(４)と逆向きに鉄心に巻回され、第１補助巻線(５Ｓ)と直列に接続されている。２次側補助巻線(５)に含まれる第２補助巻線(５Ｔ)の巻数の総数は、２次側補助巻線(５)に含まれる第１補助巻線(５Ｓ)の巻数の総数と２次側巻線(４)の巻数との和である。車両用変圧器は、２次側巻線(４)および２次側補助巻線(５)の各々と負荷との電気的接続を切り替えることにより、２次側巻線(４)の両端に負荷が接続された状態、２次側補助巻線(５)の両端に負荷が接続された状態、および、互いに直列に接続された２次側巻線(４)および２次側補助巻線(５)に負荷が接続された状態の、各々を選択可能に構成されている。

Description

車両用変圧器およびそれを備える車両
　本開示は、車両用変圧器およびそれを備える車両に関する。
　車両用変圧器の構成を開示した先行文献として、国際公開第２００９／１１００６１号(特許文献１)がある。特許文献１に記載された車両用変圧器は、第１の高圧側コイルと、第１の低圧側コイルと、第２の低圧側コイルと、第１のスイッチとを備える。第１の低圧側コイルおよび第２の低圧側コイルは、第１のスイッチを介して電圧が供給された場合に第１の低圧側コイルを通して流れる電流によって発生する磁束と第２の低圧側コイルを通して流れる電流によって発生する磁束とが打ち消し合うように設けられている。車両用変圧器は、交流区間では交流区間用装置である変圧器として動作し、かつ直流区間では直流区間用装置であるリアクトルとして動作する。
国際公開第２００９／１１００６１号
　車両用変圧器において、漏れインダクタンスは損失の大きさおよび他のコイルへの干渉度合いに影響する重要なファクタである。漏れインダクタンス値は変圧器のコイルの構成によって定まり、変圧器の製造後に変更することができない。
　本開示は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、複数の漏れインダクタンス値を選択可能な車両用変圧器、およびそれを備える車両を提供することを目的とする。
　本開示に基づく車両用変圧器は、鉄心と、１次側巻線と、２次側巻線と、２次側補助巻線とを備える。１次側巻線は、鉄心に巻回されている。２次側巻線は、１次側巻線と並んで鉄心に巻回されている。２次側補助巻線は、２次側巻線と並んで鉄心に巻回され、２次側巻線と直列に接続可能である。２次側補助巻線は、少なくとも１つの補助巻線ユニットを含む。補助巻線ユニットは、第１補助巻線および第２補助巻線からなる。第１補助巻線は、２次側巻線と同じ向きに鉄心に巻回されている。第２補助巻線は、２次側巻線と逆向きに鉄心に巻回され、第１補助巻線と直列に接続されている。２次側補助巻線に含まれる第２補助巻線の巻数の総数は、２次側補助巻線に含まれる第１補助巻線の巻数の総数と２次側巻線の巻数との和である。車両用変圧器は、２次側巻線および２次側補助巻線の各々と負荷との電気的接続を切り替えることにより、２次側巻線の両端に負荷が接続された状態、２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態、および、互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態の、各々を選択可能に構成されている。
　本開示によれば、車両用変圧器において、複数の漏れインダクタンス値を選択することが可能となる。
実施の形態１に係る車両用変圧器を搭載した鉄道車両の構成を示す回路図である。 実施の形態１に係る車両用変圧器の外観を示す斜視図である。 実施の形態１に係る車両用変圧器における２次側巻線の両端に負荷が接続された状態を示す回路図である。 (Ａ)２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。(Ｂ)２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。 実施の形態１に係る車両用変圧器における互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態を示す回路図である。 (Ａ)互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。(Ｂ)互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。 実施の形態１に係る車両用変圧器における２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態を示す回路図である。 (Ａ)２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。(Ｂ)２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。 実施の形態２に係る車両用変圧器の外観を示す斜視図である。 (Ａ)２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。(Ｂ)２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。 (Ａ)互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。(Ｂ)互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。 (Ａ)２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。(Ｂ)２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。
　以下、各実施の形態に係る車両用変圧器およびそれを備える車両について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る車両用変圧器を搭載した鉄道車両の構成を示す回路図である。図２は、実施の形態１に係る車両用変圧器の外観を示す斜視図である。
　図１および図２に示すように、電動車両である鉄道車両１０００は、パンタグラフ２と、車両用変圧器１００と、コンバータ７と、インバータ８と、モータ９と、スイッチＳＷ１～ＳＷ５とを備える。車両用変圧器１００は、１次側巻線３と、２次側巻線４と、２次側補助巻線５と、鉄心１０とを含む。鉄道車両１０００は、架線１から単相交流電圧が供給される交流区間、および、架線１から直流電圧が供給される直流区間の、両方を走行可能に構成されている。
　パンタグラフ２は、架線１に接続されている。１次側巻線３は、１次側巻線３の一端側に設けられた第１端子６ａと、１次側巻線３の他端側に設けられ、接地電圧が供給される接地ノードに接続される第２端子６ｈとを有する。１次側巻線３は、鉄心１０に巻回されている。鉄心１０は、２つの窓部を有している。
　２次側巻線４は、１次側巻線３と磁気結合される。具体的には、２次側巻線４は、１次側巻線３と並んで鉄心１０に巻回されている。２次側巻線４は、２次側巻線４の一端側に設けられた第１端子６ｂと、２次側巻線４の他端側に設けられた第２端子６ｃとを有する。
　２次側補助巻線５は、第１補助巻線５Ｓおよび第２補助巻線５Ｔからなる少なくとも１つの補助巻線ユニット５Ｕを含む。本実施の形態においては、２次側補助巻線５は、１つの補助巻線ユニット５Ｕを含んでいる。第１補助巻線５Ｓは、２次側巻線４と同じ向きに鉄心１０に巻回されている。第２補助巻線５Ｔは、２次側巻線４と逆向きに鉄心１０に巻回されている。第２補助巻線５Ｔは、第１補助巻線５Ｓと直列に接続されている。
　２次側補助巻線５に含まれる第２補助巻線５Ｔの巻数の総数は、２次側補助巻線５に含まれる第１補助巻線５Ｓの巻数の総数と２次側巻線４の巻数との和である。本実施の形態においては、２次側巻線４の巻数がＮ１、および、第１補助巻線５Ｓの巻数がＮ２とすると、第２補助巻線５Ｔの巻数は(Ｎ１＋Ｎ２)である。
　仮に、２次側補助巻線５が２つの補助巻線ユニット５Ｕを含んでいる場合、２次側巻線４の巻数がＮ１、および、２つの第１補助巻線５Ｓの巻数の総数がＮ２とすると、２つの第２補助巻線５Ｔの巻数の総数は(Ｎ１＋Ｎ２)である。
　２次側補助巻線５は、１次側巻線３と磁気結合される。具体的には、２次側補助巻線５は、１次側巻線３と並んで鉄心１０に巻回されている。２次側補助巻線５は、２次側巻線４と並んで鉄心１０に巻回されている。２次側補助巻線５は、２次側巻線４と直列に接続可能に構成されている。
　本実施の形態においては、２次側補助巻線５の一部は、１次側巻線３と２次側巻線４との間に配置されている。具体的には、第１補助巻線５Ｓは、１次側巻線３と２次側巻線４との間に配置されている。第２補助巻線５Ｔは、１次側巻線３に対して第１補助巻線５Ｓとは反対側に配置されている。
　２次側補助巻線５は、２次側補助巻線５の一端側に設けられた第１端子６ｄと、２次側補助巻線５の他端側に設けられた第２端子６ｅとを有する。２次側補助巻線５の第１端子６ｄは、２次側巻線４の第２端子６ｃと電気的に接続されている。なお、２次側補助巻線５の第１端子６ｄと、２次側巻線４の第２端子６ｃとが、１つの共有端子で構成されていてもよい。
　スイッチＳＷ１は、パンタグラフ２に接続された端子６ｐと、１次側巻線３の第１端子６ａおよび２次側巻線４の第１端子６ｂのいずれか一方とを選択的に接続する。スイッチＳＷ２は、コンバータ７の第１入力端子６ｑと、２次側巻線４の第１端子６ｂおよび２次側補助巻線５の第１端子６ｄのいずれか一方とを選択的に接続する。スイッチＳＷ３は、コンバータ７の第２入力端子６ｒと、２次側巻線４の第２端子６ｃおよび２次側補助巻線５の第２端子６ｅのいずれか一方とを選択的に接続する。スイッチＳＷ４は、インバータ８の第１入力端子６ｓと、２次側補助巻線５の第２端子６ｅおよびコンバータ７の第１出力端子６ｆのいずれか一方とを選択的に接続する。スイッチＳＷ５は、インバータ８の第２入力端子６ｔと、コンバータ７の第２出力端子６ｇおよび１次側巻線３の第２端子６ｈのいずれか一方とを選択的に接続する。
　車両用変圧器１００は、２次側巻線４および２次側補助巻線５の各々と負荷との電気的接続をスイッチＳＷ１～ＳＷ５によって切り替えることにより、２次側巻線４の両端に負荷が接続された状態、２次側補助巻線５の両端に負荷が接続された状態、および、互いに直列に接続された２次側巻線４および２次側補助巻線５に負荷が接続された状態の、各々を選択可能に構成されている。
　図３は、実施の形態１に係る車両用変圧器における２次側巻線の両端に負荷が接続された状態を示す回路図である。この状態においては、鉄道車両１０００が架線１から単相交流電圧を供給されており、車両用変圧器１００は変圧器として機能する。
　具体的には、図３に示すように、スイッチＳＷ１によってパンタグラフ２に接続された端子６ｐと１次側巻線３の第１端子６ａとが電気的に接続され、スイッチＳＷ２によってコンバータ７の第１入力端子６ｑと２次側巻線４の第１端子６ｂとが電気的に接続され、スイッチＳＷ３によってコンバータ７の第２入力端子６ｒと２次側巻線４の第２端子６ｃとが電気的に接続され、スイッチＳＷ４によってインバータ８の第１入力端子６ｓとコンバータ７の第１出力端子６ｆとが電気的に接続され、スイッチＳＷ５によってインバータ８の第２入力端子６ｔとコンバータ７の第２出力端子６ｇとが電気的に接続される。
　これにより、車両用変圧器１００は、２次側巻線４の両端に負荷が接続された状態となる。具体的には、２次側巻線４の第１端子６ｂと第２端子６ｃとの間に負荷が接続された状態となる。このときの負荷は、単相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ７、コンバータ７により変換された直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ８、および、インバータ８により変換された３相交流電圧により駆動するモータ９からなる。
　図４(Ａ)は、２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。図４(Ｂ)は、２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。図４(Ｂ)においては、縦軸に起磁力Ｆの大きさ示し、横軸は図４(Ａ)に示す鉄心上の位置に対応している。
　図４(Ａ)に示すように、１次側巻線３に電流３ａが流れることにより、漏れ磁束３ｂが発生する。２次側巻線４に電流４ａが流れることにより、漏れ磁束４ｂが発生する。その結果、図４(Ｂ)に示すような起磁力Ｆが鉄心１０内に発生することにより、漏れインダクタンス値がＬ１であるリアクタンスを得ることができる。
　図５は、実施の形態１に係る車両用変圧器における互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態を示す回路図である。この状態においては、鉄道車両１０００が架線１から直流電圧を供給されており、車両用変圧器１００はリアクトルとして機能する。
　具体的には、図５に示すように、スイッチＳＷ１によってパンタグラフ２に接続された端子６ｐと２次側巻線４の第１端子６ｂとが電気的に接続され、スイッチＳＷ４によってインバータ８の第１入力端子６ｓと２次側補助巻線５の第２端子６ｅとが電気的に接続され、スイッチＳＷ５によってインバータ８の第２入力端子６ｔと、接地電圧が供給される接地ノードに接続された１次側巻線３の第２端子６ｈとが電気的に接続される。
　これにより、車両用変圧器１００は、互いに直列に接続された２次側巻線４および２次側補助巻線５に負荷が接続された状態となる。具体的には、２次側巻線４および２次側補助巻線５に、直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ８、および、インバータ８により変換された３相交流電圧により駆動するモータ９からなる、負荷が接続された状態となる。
　図６(Ａ)は、互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。図６(Ｂ)は、互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。図６(Ｂ)においては、縦軸に起磁力Ｆの大きさ示し、横軸は図６(Ａ)に示す鉄心上の位置に対応している。
　２次側巻線４および２次側補助巻線５の各々に直流電流が流れているときには、インダクタンスは発生しない。しかしながら、２次側巻線４および２次側補助巻線５の各々を流れる直流電流に脈流成分すなわち交流成分が含まれている場合は、漏れ磁束が鉄心内に発生することにより、インダクタンスを得ることができる。具体的には、図６(Ａ)に示すように、２次側巻線４に電流４ａが流れることにより、漏れ磁束４ｂが発生する。第１補助巻線５Ｓに電流５Ｓａが流れることにより、漏れ磁束５Ｓｂが発生する。第２補助巻線５Ｔに電流５Ｔａが流れることにより、漏れ磁束５Ｔｂが発生する。その結果、図６(Ｂ)に示すような起磁力Ｆが鉄心１０内に発生することにより、インダクタンスを得ることができ、２次側巻線４および２次側補助巻線５の各々を流れる直流電流に含まれる交流成分を減衰させることができる。
　図７は、実施の形態１に係る車両用変圧器における２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態を示す回路図である。この状態においては、鉄道車両１０００が架線１から単相交流電圧を供給されており、車両用変圧器１００は変圧器として機能する。
　具体的には、図７に示すように、スイッチＳＷ１によってパンタグラフ２に接続された端子６ｐと１次側巻線３の第１端子６ａとが電気的に接続され、スイッチＳＷ２によってコンバータ７の第１入力端子６ｑと２次側補助巻線５の第１端子６ｄとが電気的に接続され、スイッチＳＷ３によってコンバータ７の第２入力端子６ｒと２次側補助巻線５の第２端子６ｅとが電気的に接続され、スイッチＳＷ４によってインバータ８の第１入力端子６ｓとコンバータ７の第１出力端子６ｆとが電気的に接続され、スイッチＳＷ５によってインバータ８の第２入力端子６ｔとコンバータ７の第２出力端子６ｇとが電気的に接続される。
　これにより、車両用変圧器１００は、２次側補助巻線５の両端に負荷が接続された状態となる。具体的には、２次側補助巻線５の第１端子６ｄと第２端子６ｅとの間に負荷が接続された状態となる。このときの負荷は、単相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ７、コンバータ７により変換された直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ８、および、インバータ８により変換された３相交流電圧により駆動するモータ９からなる。
　図８(Ａ)は、２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。図８(Ｂ)は、２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態１に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。図８(Ｂ)においては、縦軸に起磁力Ｆの大きさ示し、横軸は図８(Ａ)に示す鉄心上の位置に対応している。
　図８(Ａ)に示すように、１次側巻線３に電流３ａが流れることにより、漏れ磁束３ｂが発生する。第１補助巻線５Ｓに電流５Ｓａが流れることにより、漏れ磁束５Ｓｂが発生する。第２補助巻線５Ｔに電流５Ｔａが流れることにより、漏れ磁束５Ｔｂが発生する。その結果、図８(Ｂ)に示すような起磁力Ｆが鉄心１０内に発生することにより、漏れインダクタンス値がＬ２であるリアクタンスを得ることができる。
　なお、第１補助巻線５Ｓは、２次側巻線４と同じ向きに鉄心１０に巻回されており、第２補助巻線５Ｔは、２次側巻線４と逆向きに鉄心１０に巻回されており、２次側巻線４の巻数がＮ１、および、第１補助巻線５Ｓの巻数がＮ２とすると、第２補助巻線５Ｔの巻数は(Ｎ１＋Ｎ２)である。
　これにより、鉄心１０内に発生した主磁束によって誘起された第１補助巻線５Ｓを流れる電流５Ｓａは、鉄心１０内に発生した主磁束によって誘起された第２補助巻線５Ｔを流れる電流５Ｔａとは逆向きに流れるため、２次側補助巻線５内において打ち消される。その結果、鉄心１０内に発生した主磁束によって２次側補助巻線５に誘起される電圧は、第２補助巻線５Ｔの巻数(Ｎ１＋Ｎ２)から第１補助巻線５Ｓの巻数Ｎ２を減じた巻数Ｎ１と、１次側巻線３の巻数との比に応じた電圧となる。すなわち、図７に示す回路における２次側補助巻線５の変圧比は、図３に示す回路における２次側巻線４の変圧比と同一となる。
　上記のように、本実施の形態に係る車両用変圧器１００においては、複数の漏れインダクタンス値を選択可能であり、変圧比を維持しつつ漏れインダクタンス値の異なるリアクタンスを得ることができる。また、２次側補助巻線５が含む補助巻線ユニット５Ｕの数が多くなるにしたがって、選択可能な漏れインダクタンス値の数を増やすことができる。さらに、本実施の形態に係る車両用変圧器１００においては、車両用変圧器１００が２次側巻線４と直列に接続される２次側補助巻線５を有することにより、リアクトル装置を車両用変圧器１００とは別に単体で配置する必要がないため小型化を図ることができる。
　本実施の形態に係る車両用変圧器１００においては、２次側補助巻線５の一部は、１次側巻線３と２次側巻線４との間に配置されている。これにより、図４(Ａ)に示すように１次側巻線３と２次側巻線４との間隔を広げることができるため、図４(Ｂ)に示すように漏れインダクタンス値を大きく確保することができる。
　実施の形態２．
　以下、実施の形態２に係る車両用変圧器について図面を参照して説明する。実施の形態２に係る車両用変圧器は、巻線の配置のみ、実施の形態１に係る車両用変圧器１００と異なるため、実施の形態１に係る車両用変圧器１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
　図９は、実施の形態２に係る車両用変圧器の外観を示す斜視図である。図９に示すように、実施の形態２に係る車両用変圧器２００においては、２次側巻線４は、１次側巻線３と２次側補助巻線５との間に配置されている。具体的には、２次側巻線４は、１次側巻線３と第１補助巻線５Ｓとの間に配置されている。第２補助巻線５Ｔは、第１補助巻線５Ｓに対して２次側巻線４とは反対側に配置されている。
　図１０(Ａ)は、２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。図１０(Ｂ)は、２次側巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。図１０(Ｂ)においては、縦軸に起磁力Ｆの大きさ示し、横軸は図１０(Ａ)に示す鉄心上の位置に対応している。
　図１０(Ａ)に示すように、１次側巻線３に電流３ａが流れることにより、漏れ磁束３ｂが発生する。２次側巻線４に電流４ａが流れることにより、漏れ磁束４ｂが発生する。その結果、図１０(Ｂ)に示すような起磁力Ｆが鉄心１０内に発生することにより、漏れインダクタンス値がＬ３であるリアクタンスを得ることができる。
　図１１(Ａ)は、互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。図１１(Ｂ)は、互いに直列に接続された２次側巻線および２次側補助巻線に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。図１１(Ｂ)においては、縦軸に起磁力Ｆの大きさ示し、横軸は図１１(Ａ)に示す鉄心上の位置に対応している。
　図１１(Ａ)に示すように、２次側巻線４に電流４ａが流れることにより、漏れ磁束４ｂが発生する。第１補助巻線５Ｓに電流５Ｓａが流れることにより、漏れ磁束５Ｓｂが発生する。第２補助巻線５Ｔに電流５Ｔａが流れることにより、漏れ磁束５Ｔｂが発生する。その結果、図１１(Ｂ)に示すような起磁力Ｆが鉄心１０内に発生することにより、インダクタンスを得ることができ、２次側巻線４および２次側補助巻線５の各々を流れる直流電流に含まれる交流成分を減衰させることができる。
　図１２(Ａ)は、２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器に発生する電流および磁束を示す、鉄心の一方の窓部を見た断面図である。図１２(Ｂ)は、２次側補助巻線の両端に負荷が接続された状態で実施の形態２に係る車両用変圧器の鉄心内に発生する漏れ磁束を示すグラフである。図１２(Ｂ)においては、縦軸に起磁力Ｆの大きさ示し、横軸は図１２(Ａ)に示す鉄心上の位置に対応している。
　図１２(Ａ)に示すように、１次側巻線３に電流３ａが流れることにより、漏れ磁束３ｂが発生する。第１補助巻線５Ｓに電流５Ｓａが流れることにより、漏れ磁束５Ｓｂが発生する。第２補助巻線５Ｔに電流５Ｔａが流れることにより、漏れ磁束５Ｔｂが発生する。その結果、図１２(Ｂ)に示すような起磁力Ｆが鉄心１０内に発生することにより、漏れインダクタンス値がＬ４であるリアクタンスを得ることができる。
　本実施の形態に係る車両用変圧器２００においては、２次側巻線４は、１次側巻線３と２次側補助巻線５との間に配置されている。これにより、図１２(Ａ)に示すように１次側巻線３と２次側補助巻線５との間隔を広げることができるため、図１２(Ｂ)に示すように漏れインダクタンス値を大きく確保することができる。
　なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本開示の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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。
　１　架線、２　パンタグラフ、３，４　次側巻線、３ａ，４ａ，５Ｓａ，５Ｔａ　電流、３ｂ，４ｂ，５Ｓｂ，５Ｔｂ　漏れ磁束、５　次側補助巻線、５Ｓ　第１補助巻線、５Ｔ　第２補助巻線、５Ｕ　補助巻線ユニット、６　００、６ａ，６ｂ，６ｄ　第１端子、６ｃ，６ｅ，６ｈ　第２端子、６ｆ　第１出力端子、６ｇ　第２出力端子、６ｐ　端子、６ｑ，６ｓ　第１入力端子、６ｒ，６ｔ　第２入力端子、７　コンバータ、８　インバータ、９　モータ、１０　鉄心、１００，２００　車両用変圧器、１０００　鉄道車両、Ｆ　起磁力、Ｎ１，Ｎ２　巻数、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５　スイッチ。

Claims (6)

  1. 　鉄心と、
    　前記鉄心に巻回された１次側巻線と、
    　前記１次側巻線と並んで前記鉄心に巻回された２次側巻線と、
    　前記２次側巻線と並んで前記鉄心に巻回され、前記２次側巻線と直列に接続可能な２次側補助巻線とを備え、
    　前記２次側補助巻線は、前記２次側巻線と同じ向きに前記鉄心に巻回された第１補助巻線、および、前記２次側巻線と逆向きに前記鉄心に巻回され、前記第１補助巻線と直列に接続された第２補助巻線からなる、少なくとも１つの補助巻線ユニットを含み、
    　前記２次側補助巻線に含まれる前記第２補助巻線の巻数の総数は、前記２次側補助巻線に含まれる前記第１補助巻線の巻数の総数と前記２次側巻線の巻数との和であり、
    　前記２次側巻線および前記２次側補助巻線の各々と負荷との電気的接続を切り替えることにより、前記２次側巻線の両端に前記負荷が接続された状態、前記２次側補助巻線の両端に前記負荷が接続された状態、および、互いに直列に接続された前記２次側巻線および前記２次側補助巻線に前記負荷が接続された状態の、各々を選択可能に構成されている、車両用変圧器。
  2. 　前記２次側補助巻線の一部は、前記１次側巻線と前記２次側巻線との間に配置されている、請求項１に記載の車両用変圧器。
  3. 　前記２次側巻線は、前記１次側巻線と前記２次側補助巻線との間に配置されている、請求項１に記載の車両用変圧器。
  4. 　前記２次側巻線の両端に前記負荷が接続された状態、および、前記２次側補助巻線の両端に前記負荷が接続された状態の、各々において、前記負荷は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ、該コンバータにより変換された直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ、および、該インバータにより変換された３相交流電圧により駆動するモータからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
  5. 　互いに直列に接続された前記２次側巻線および前記２次側補助巻線に前記負荷が接続された状態において、前記負荷は、直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータ、および、該インバータにより変換された３相交流電圧により駆動するモータからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用変圧器を備える、車両。
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