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公開番号2024152197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023066245
出願日2023-04-14
発明の名称変圧器及び電力変換装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類H01F 27/36 20060101AFI20241018BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】数kHz以上の高周波で駆動しても混触防止材上で渦電流が発生することを抑制できる変圧器を提供する。
【解決手段】1次巻線と、前記1次巻線の周囲に配置された2次巻線と、前記1次巻線と前記2次巻線との間に設けられた接地された導体である混触防止板とを変圧器に備える。前記混触防止板において前記1次巻線に対向する第1対向面と、前記混触防止板において前記2次巻線に対向する第2対向面との少なくとも一方には磁性体層が設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１次巻線と、
前記１次巻線の周囲に配置された２次巻線と、
前記１次巻線と前記２次巻線との間に設けられた接地された導体である混触防止板とを備え、
前記混触防止板において前記１次巻線に対向する第1対向面と、前記混触防止板において前記２次巻線に対向する第２対向面との少なくとも一方には磁性体層が設けられていることを特徴とする変圧器。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記１次巻線と前記２次巻線とが巻回される鉄心をさらに備え、
前記１次巻線と前記２次巻線とは、前記鉄心の軸方向における同じ位置に巻回され、
前記混触防止板は、筒状に形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記１次巻線と前記２次巻線とが巻回される鉄心をさらに備え、
前記１次巻線と前記２次巻線とは、前記鉄心の軸方向における異なる位置に隣接して巻回され、
前記混触防止板は、板状に形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記１次巻線と前記２次巻線とが巻回される鉄心をさらに備え、
前記１次巻線と前記２次巻線とは、前記鉄心の軸方向における異なる位置に隣接して巻回され、
前記１次巻線と前記２次巻線とのうち一方の巻線は、当該一方の巻線が他方の巻線の径方向外側に位置するように巻回された重畳部を有し、
前記混触防止板は、前記１次巻線の軸方向における端面と前記２次巻線の軸方向における端面の間に配置された板部と、前記他方の巻線の外周に配置された筒部とを備えることを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記１次巻線の電位が前記２次巻線の電位に比べて高いことを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記磁性体層が、シート状若しくはリング状の磁性材料、または磁性塗料によって形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記磁性体層が、前記第1対向面と前記第２対向面の全面に設けられていることを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項１に記載の変圧器を備える電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器及び電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は変圧器を内蔵している。変圧器には、１次巻線と、１次巻線の周囲に配置された２次巻線と、１次巻線と２次巻線との間に設けられた接地された導体である混触防止材とを備えるものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－３０７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、様々な分野で電動化が加速している。特に、移動体(自動車、航空機、建設機械、船舶等)の電動化や再生可能エネルギーの導入における電動化の進展が著しく、電力変換装置が搭載される機器が急速に増加している。特にこれらの機器では電力変換装置の設置スペースに限界があることが少なくなく、電力変換装置の小型化が求められている。電力変換装置の小型化にはその構成の一部である変圧器の小型化が有効である。これを実現する変圧器として、ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ（半導体変圧器（以下、ＳＳＴと称する））が提案されている。ＳＳＴは、数ｋＨｚ以上の高周波で駆動される高周波変圧器を内蔵している。高周波変圧器は、従来の商用変圧器（日本では５０Ｈｚ又は６０Ｈｚで駆動される変圧器）に比較し、大幅な小型化・軽量化が可能である。
【０００５】
しかし、混触防止材（電位移行防止板、遮蔽板などとも呼ばれる。）を備える変圧器を数ｋＨｚ以上の高周波で駆動すると、混触防止材上に高周波磁束によって大量の渦電流が発生し、それが変圧器の発熱や電力損失の原因となることが発明者らによって知見された。
【０００６】
本発明の目的は、数ｋＨｚ以上の高周波で駆動しても混触防止材上で渦電流が発生することを抑制できる変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、１次巻線と、前記１次巻線の周囲に配置された２次巻線と、前記１次巻線と前記２次巻線との間に設けられた接地された導体である混触防止板とを変圧器に備える。前記混触防止板において前記１次巻線に対向する第１対向面と、前記混触防止板において前記２次巻線に対向する第２対向面との少なくとも一方には磁性体層が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高周波磁束による渦電流が混触防止板に発生することを抑制でき、発熱や損失を抑制できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１実施形態に係る変圧器のＸＹ面による断面模式図である。
本発明の第１実施形態に係る変圧器の１次巻線と２次巻線の巻き方を模式的に示す断面図である。
本発明の第１実施形態に係る変圧器における磁束の向きを模式的に示す断面図である。
図３における混触防止板の上端部に位置する領域IVの拡大図である。
磁性体層の無い混触防止板を備える変圧器の断面において図３の領域IVと同じ部分の磁束の向きを示した拡大図である。
本発明の第２実施形態に係る変圧器の構成と当該変圧器における磁束の向きを模式的に示す断面図である。
本発明の第３実施形態に係る変圧器の構成と当該変圧器における磁束の向きを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明の第１実施形態～第３実施形態に係る変圧器の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。また、断面図の各々は、互いに直交するＸＹＺ軸により方向を特定し、＋Ｘを「右」、－Ｘを「左」、＋Ｙを「上」、－Ｙを「下」、＋Ｚを「前」、－Ｚを「後」と規定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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