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公開番号2024057271
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-24
出願番号2022163884
出願日2022-10-12
発明の名称トランスおよび電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H01F 30/10 20060101AFI20240417BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高い放熱性を備えたトランスを得ることを目的とする。
【解決手段】トランス3は、磁気回路を形成するコアとコアに巻回された1次巻線3aおよび2次巻線3b、3dを備え、1次巻線3aおよび2次巻線3b、3dは、それぞれ少なくとも1つの巻線部材を備え、巻数が少ない方の1次巻線3aまたは2次巻線3b、3dを構成する巻線部材のうちの一つを巻回軸100方向の最も外側の層の一方に備え、金属板40を巻回軸方向の最も外側の層の他方に備えた積層配置を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
磁気回路を形成するコアと前記コアに巻回された１次巻線および２次巻線を備えるトランスであって、
前記１次巻線および前記２次巻線は、それぞれ少なくとも１つの巻線部材を備え、
巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線を構成する前記巻線部材のうちの一つを巻回軸方向の最も外側の層の一方に備え、
金属板を前記巻回軸方向の最も外側の層の他方に備えた積層配置を有するトランス。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
少なくとも２つの前記巻線部材を備え、それぞれの前記巻線部材の巻数が２以上である前記１次巻線または前記２次巻線は、
前記巻回軸に遠い側から近い側に向かって右回りに巻回された少なくとも１つの第一巻線部材と、
前記巻回軸に遠い側から近い側に向かって左回りに巻回された少なくとも１つの第二巻線部材と、
によって構成される請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
少なくとも２つの前記巻線部材を備える前記１次巻線または前記２次巻線は、
少なくとも１つの第一巻線部材と少なくとも１つの第二巻線部材が前記巻回軸に近い側もしくは遠い側で接続されて１つの巻線を構成する請求項１に記載のトランス。
【請求項４】
前記１次巻線および前記２次巻線は、それぞれ複数の巻線部材を備え、
巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線を構成する前記巻線部材の内の一つを前記巻回軸方向の最も外側の層の一方に備え、他方の最も外側の層に前記金属板を備え、
前記１次巻線と前記２次巻線のそれぞれの前記巻線部材が前記巻回軸方向に交互に積層配置されている請求項１に記載のトランス。
【請求項５】
巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線は少なくとも１つの前記巻線部材を備え、
巻数が多い方の前記１次巻線または前記２次巻線は、前記巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線より１つ以上多く前記巻線部材を備え、
前記巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線の前記巻線部材の内の一つを最も外側の層の一方に備え、前記金属板を他方の最も外側の層に備え、
前記１次巻線と前記２次巻線のそれぞれの前記巻線部材が前記巻回軸方向に積層配置されている請求項１に記載のトランス。
【請求項６】
巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線を構成する前記巻線部材と前記金属板の一部が放熱部材を介して、または直接、冷却器に接続されている請求項１に記載のトランス。
【請求項７】
巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線の最も下の層の前記巻線部材と前記金属板の少なくとも一部とが接続されており、
前記巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線の一部が前記金属板と並列接続となり一つの巻線となる請求項１に記載のトランス。
【請求項８】
前記金属板は、前記コアに巻き回された巻回部を備え、
前記巻回部に前記巻回軸に近い方から外側に向けてつながる切り欠き部を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のトランス。
【請求項９】
巻数が少ない方の前記１次巻線または前記２次巻線の断面積は、巻数が多い方の前記１次巻線または前記２次巻線の断面積より大きい請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のトランス。
【請求項１０】
前記１次巻線および前記２次巻線はそれぞれ巻回された巻回部の最外形から外側に向けて延設された拡張部を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のトランス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、トランスおよび電力変換装置に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車又はハイブリッド自動車のように駆動源にモータが用いられている電動化車両には、複数の電力変換器が搭載されている。電力変換器としては、商用の交流電源から直流電源に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリの直流電源から補助機器用のバッテリの電圧（例えば１２Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータ等が挙げられる。近年、電動化車両の普及及び車室空間拡大のため、電力変換器の小型化及び低コスト化が求められている。
【０００３】
電力変換器に使用されるトランスとして、例えば、磁気回路を構成するコアと、高電圧側の一次巻線と、低電圧側の二次巻線を持ち、１次巻線と２次巻線が同軸に積層配置されて構成されるトランスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２０７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トランスは、その動作時に１次巻線及び２次巻線に電流が流れて発熱する。この発熱に対して、トランスは、金属製のケースに固定され、トランスの外面からの放熱経路が形成される。しかし、トランスのすべての外面に均等に放熱経路を設けることは、難しく小型化の弊害となる。また、１次巻線と２次巻線が複数に分割されて、同軸に積層配置されて構成されるトランスにおいて、放熱面から離れている層に配置されている巻線の放熱は難しく、特に巻数が多い巻線は、発熱密度が高く、放熱がより難くなる。
【０００６】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、高い放熱性を備えたトランスおよび電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に開示されるトランスは、磁気回路を形成するコアとコアに巻回された１次巻線および２次巻線を備えるトランスであって、１次巻線および２次巻線は、それぞれ少なくとも１つの巻線部材を備え、巻数が少ない方の１次巻線または２次巻線を構成する巻線部材のうちの一つを巻回軸方向の最も外側の層の一方に備え、金属板を巻回軸方向の最も外側の層の他方に備えた積層配置を有するものである。
本願に開示される電力変換装置は、上記トランスを備え、１次側回路から２次側回路に電力伝送を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示されるトランスによれば、高い放熱性を備えたトランスが得られる。
本願に開示される電力変換装置によれば、高い放熱性を備えた電力変換装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１による電力変換装置の回路図である。
実施の形態１によるトランスの構成を示す斜視図である。
実施の形態１によるトランスの巻線の構成を示す斜視展開図である。
実施の形態１によるトランスの１次巻線の構成を示す斜視図である。
実施の形態１によるトランスの１次巻線の構成を示す斜視図である。
実施の形態１によるトランスの２次巻線の構成を示す斜視図である。
実施の形態１によるトランスの２次巻線の構成を示す斜視図である。
実施の形態１によるトランスの金属板の構成を示す斜視図である。
実施の形態１によるトランスの樹脂部の構成の説明図である。
図１０Ａは実施の形態１によるトランスの構成を説明する断面図である。図１０Ｂは実施の形態１によるトランスの構成を説明する断面図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す斜視展開図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す斜視展開図である。
実施の形態２による電力変換装置の２次側回路の変形例を示す回路図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す斜視展開図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す斜視展開図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す回路図である。
実施の形態２による電力変換装置の２次側回路の変形例を示す回路図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す回路図である。
実施の形態２によるトランスの巻線の構成の変形例を示す斜視展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
実施の形態１は、磁気回路を形成するコアとコアに巻回された１次巻線および２次巻線を備えるトランスにおいて、１次巻線および２次巻線は、それぞれ少なくとも１つの平板状の巻線部材を備え、巻数が少ない２次巻線を構成する巻線部材のうちの一つを巻回軸方向の最も外側の層の一方に備え、金属板を巻回軸方向の最も外側の層の他方に備えた積層配置を有するトランス、およびこのトランスを備えた電力変換装置に関するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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