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公開番号2025122472
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-21
出願番号2024017991
出願日2024-02-08
発明の名称変圧器ユニット、および電力変換装置
出願人本田技研工業株式会社,学校法人東京理科大学
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】変圧器の直流磁束を低減して変圧器を小型化することが可能な技術を提案する。
【解決手段】変圧器ユニットは、第1柱部および第2柱部を有するコアと、前記第1柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第1変圧器と、前記第2柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第2変圧器と、を備え、前記コアは、前記第1変圧器により生成される第1直流磁束と前記第2変圧器により生成される第2直流磁束とを共通に通すための共通磁路として、前記第1柱部および前記第2柱部の少なくとも一方と隙間をあけて配置された共通柱部を有し、前記第1変圧器および前記第2変圧器の各巻線は、前記共通柱部における前記第1直流磁束の向きと前記第2直流磁束の向きとが互いに逆になるように前記コアに設けられている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１柱部および第２柱部を有するコアと、
前記第１柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第１変圧器と、
前記第２柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第２変圧器と、
を備え、
前記コアは、前記第１変圧器により生成される第１直流磁束と前記第２変圧器により生成される第２直流磁束とを共通に通すための共通磁路として、前記第１柱部および前記第２柱部の少なくとも一方と隙間をあけて配置された共通柱部を有し、
前記第１変圧器および前記第２変圧器の各巻線は、前記共通柱部における前記第１直流磁束の向きと前記第２直流磁束の向きとが互いに逆になるように前記コアに設けられている、ことを特徴とする変圧器ユニット。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１柱部における前記第１変圧器の巻線の巻き方向と前記第２柱部における前記第２変圧器の巻線の巻き方向とが互いに対して逆である、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器ユニット。
【請求項３】
前記第１柱部および前記第２柱部の各々の一端が前記共通柱部の一端に磁気的に結合され、前記第１柱部および前記第２柱部の各々における他端が前記共通柱部の他端に磁気的に結合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器ユニット。
【請求項４】
前記第１柱部および前記第２柱部の少なくとも一方の一端と前記共通柱部の一端との間、および、前記一方の他端と前記共通柱部の他端との間に、それぞれ前記隙間が設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の変圧器ユニット。
【請求項５】
前記第１柱部および前記第２柱部の各々は、漏れインダクタンスとして機能させるための突起部を、一次側巻線が巻かれた部分と二次側巻線が巻かれた部分との間に有する、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器ユニット。
【請求項６】
前記第１変圧器と前記第２変圧器とにおいて、一次側巻線と二次側巻線との巻数比が互いに異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器ユニット。
【請求項７】
前記コアは、第３柱部を更に有し、
前記変圧器ユニットは、前記第３柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第３変圧器を更に備え、
前記共通柱部は、前記第３柱部により生成される第３直流磁束を通すように前記第３柱部と隙間をあけて配置され、
前記第３変圧器の各巻線は、前記共通柱部における前記第３直流磁束の向きが前記第１直流磁束の向き又は前記第２直流磁束の向きと逆になるように前記コアに設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器ユニット。
【請求項８】
一次側巻線と二次側巻線との巻数比は、前記第１変圧器よりも前記第２変圧器の方が大きく、且つ、前記第２変圧器よりも前記第３変圧器の方が大きく、
前記第１変圧器、前記第２変圧器および前記第３変圧器の各巻線は、前記共通柱部において前記第２直流磁束の向きが前記第１直流磁束および前記第３直流磁束の向きと逆になるように前記コアに設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の変圧器ユニット。
【請求項９】
第１機器と第２機器との間での電力変換を行う電力変換装置であって、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の変圧器ユニットを備える、ことを特徴とする電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器ユニット、および電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。リチウムイオンバッテリなどの二次電池を用いて電力伝送を行う場合、コンバータ（電力変換装置）が必要となる。リチウムイオンバッテリは、充電状態によって開放電圧が大きく変化する特性を有する。そのため、コンバータには、幅広い入出力電圧比で高効率に電力変換することが求められている。非特許文献１には、非対称な巻数比を有する三相変圧器を用いたCurrent-fed Dual Active Bridgeコンバータが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
陳一宇、太田涼介、星伸一著、「非対称な三相変圧器を用いたCurrent-fed Dual Active Bridgeコンバータ」、電気学会研究会資料、2022.12.1-2、EDD-22-046、SPC-22-186、p.87-92
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンバータには、幅広い入出力電圧比で高効率に電力変換することに加えて、小型化も求められている。そして、コンバータを小型化するためには、変圧器（変圧器ユニット）の小型化が重要となる。しかしながら、非特許文献１に提案されているように変圧器の一次側回路に昇圧チョッパが用いられる場合などでは、変圧器に直流磁束が生成されるため、高周波化による変圧器の小型化には限界がある。
【０００５】
そこで、本発明は、変圧器の直流磁束を低減して変圧器を小型化することが可能な技術を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての変圧器ユニットは、第１柱部および第２柱部を有するコアと、前記第１柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第１変圧器と、前記第２柱部に設けられた一次側巻線および二次側巻線を有する第２変圧器と、を備え、前記コアは、前記第１変圧器により生成される第１直流磁束と前記第２変圧器により生成される第２直流磁束とを共通に通すための共通磁路として、前記第１柱部および前記第２柱部の少なくとも一方と隙間をあけて配置された共通柱部を有し、前記第１変圧器および前記第２変圧器の各巻線は、前記共通柱部における前記第１直流磁束の向きと前記第２直流磁束の向きとが互いに逆になるように前記コアに設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、変圧器の直流磁束を低減して変圧器を小型化することが可能な技術を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態の電力変換装置の構成例を示す回路図
第１実施形態の変圧器ユニットの構成例を示す概略図
第１実施形態の変圧器ユニットのコア内に生成される直流磁束および励磁磁束を説明するための図
第２実施形態の電力変換装置の構成例を示す回路図
第２実施形態の変圧器ユニットの構成例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内での構成の変更や変形も含む。また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の電力変換装置１００Ａについて説明する。本実施形態の電力変換装置１００Ａは、第１機器Ｄ１と第２機器Ｄ２との間で電力を伝送（供給）するための電力変換を行う絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、第１機器Ｄ１と第２機器Ｄ２との間で双方向に電力を伝送可能な双方向絶縁型コンバータとして構成されうる。つまり、電力変換装置１００Ａは、第１機器Ｄ１から第２機器Ｄ２への電力の伝送（供給）と、第２機器Ｄ２から第１機器Ｄ１への電力の伝送（供給）とを実行可能に構成されている。第１機器Ｄ１は、例えばリチウムイオンバッテリなどの充放電可能なバッテリでありうる。第２機器Ｄ２は、第１機器Ｄ１としてのバッテリから電力が供給される負荷、あるいは、第１機器Ｄ１としてのバッテリに電力を供給する電源（例えば充電器）でありうる。
（【００１１】以降は省略されています）

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