JP2004022721A

JP2004022721A - トランスおよびその製造方法、電力変換装置、並びに、発電装置

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Publication number: JP2004022721A
Application number: JP2002174146A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Toyomura; 豊村　文隆
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】電力変換装置用の昇圧比が極めて大きいスイッチングトランスは、複数の一次巻線間の特性差が大きいと、電力変換効率の低下を招く。
【解決手段】巻芯の巻胴部にほぼ均等に二次巻線１０７を巻回する。そして、巻胴部の両端近傍それぞれに二つの一次巻線１０２および１０３を巻回し、二つの一次巻線をそれぞれ、巻胴部の両外側に配置された、直近の端子へ電気的に接続する。
【選択図】　図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトランスおよびその製造方法、電力変換装置、並びに、発電装置に関し、例えば、太陽電池などによって発電された電力の変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題への取り組みなどから、太陽電池または燃料電池で発電した直流電力を、電力変換装置により、交流電力に変換して家庭内の負荷（以下「負荷」と呼ぶ）および／または商用電力系統（以下「系統」と呼ぶ）に供給する、あるいは、所定の直流電圧に変換して負荷の駆動に利用する、などが行われている。
【０００３】
とくに、太陽電池に接続される電力変換装置は、太陽電池の形状に合うように小型、低背型、かつ、変換効率の高いものが要求される。電力変換装置を構成する主要部品であるトランスにも同様な要求がある。
【０００４】
図１および図２は電力変換装置の主回路が一般的なプッシュプル型スイッチング回路を有する電力変換装置のスイッチングトランスの構成を示す図である。
【０００５】
図１および図２において、一次巻線４０２および４０３はスイッチング素子が接続される側の巻線、二次巻線４０４および４０５は負荷が接続される側の巻線である。なお、負荷へ直流電力を供給する場合、図１に示すトランスでは全波（ブリッジ）型の整流回路が、図２に示すトランスでは全波型または二相半波形の整流回路が用いられる。
【０００６】
図３は、図１および図２に示すトランスの一次巻線の様子を示す図である。一次巻線４０２および４０３が１ターンの場合、図３に示すように、電線の一端をボビン４０９の端子４１０に接続した後、ボビン４０９に電線を一回巻き付け、電線の他端を端子４１１に接続して一次巻線４０２にする。さらに、電線の一端をボビン４０９の端子４１１に接続した後、一次巻線４０２と略並列になるように電線をボビン４０９に一回巻き付け、電線の他端を端子４１２に接続して一次巻線４０３にする。
【０００７】
図４は実用新案登録公報２５３０６１８号に記載された一次巻線の形成方法を示す図である。電線の一端を端子４２１に接続した後、ボビン４０９に電線を一回巻き付け、電線を端子４２２に接続して一次巻線４０２とし、続いて、電線をボビン４０９に一回巻き付け、端子４２３に接続して一次巻線４０３とする。
【０００８】
図５は実用新案登録公報２５３０６１８号に記載された一次巻線の形成方法を示す図で、ボビン４０９の巻胴部の中央に端子を有する中鍔部４３０が設けてある。電線の一端を端子４３１に接続した後、ボビン４０９に電線を一回巻き付け、電線を中鍔部４３０の端子４３２に接続して一次巻線４０２とする。続けて、ボビン４０９に電線を一回巻き付けて端子４３３に接続して一次巻線４０３とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電力変換装置の入出力の電圧比が大きい、つまり、昇圧比（一次巻線と二次巻線の巻回比）が極めて大きいスイッチングトランスを用いる場合、トランスの二次巻線に流れる電流に比べて、一次巻線に流れる電流が非常に大きくなり、一次巻線の抵抗値を小さくするために、断面積が大きい電線を一次巻線とすることが要求される。しかし、トランス自体は小型であることが好ましく、以下のような課題がある。
【００１０】
例えば、一次巻線４０２および４０３が各１ターン、二次巻線４０４が２００ターンのトランスを図３に示す方法で作成した場合、二つの一次巻線はボビン４０９に並列に巻回されるため、それら巻線の直流抵抗およびインダクタンスが異なり、各一次巻線が形成する磁界の大きさに差が生じ、変換効率の低下を招く。とくに、１ターンのように一次巻線のターン数が少ない場合は、ターン数が大きい場合に比べて、二つの一次巻線間の特性差が顕著になる。
【００１１】
また、図４に示す方法で作成すれば、二つの一次巻線間の特性差は小さくなるが、一次巻線の長さが長くなる分、直流抵抗およびインダクタンスは増加する。
【００１２】
また、図５に示す方法で作成する場合、まず、二次巻線の半分（１００ターン）を巻線部４３４に巻き付け、残り半分（１００ターン）を巻線部４３５に巻き付けることになるが、少なくとも中鍔部４３０の厚さｔ分、ボビン４０９の巻線部の長さＬが長くなる。従って、二つの一次巻線間の特性差は小さくなるが、一次巻線の長さが長くなる分（図４の方法よりは短いが）、直流抵抗およびインダクタンスが増加する。
【００１３】
図５に示す方法において、二次巻線を巻線部４３４および４３５に多層に巻回することで、巻線部４３４および４３５の長さＬ１およびＬ２を小さくすることも考えられる。しかし、層数を増加させればトランスのサイズが大きくなるとともに、二次巻線の直流抵抗の増加、磁気結合の低下が生じる。勿論、図４に示す形態は、中鍔部４３０とその端子により、トランスのコストを上昇させ、トランスのサイズを大きくする問題もある。
【００１４】
本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するためのもので、電力変換効率を向上させることを目的とする。
【００１５】
また、電力変換装置の小型化、低背化を他の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００１７】
本発明にかかるトランスは、電力変換装置に用いられる、昇圧比が極めて大きいトランスであって、巻芯の巻胴部にほぼ均等に巻回された二次巻線と、前記巻胴部の両端近傍にそれぞれ巻回された二つの一次巻線と、前記巻胴部の両外側に配置された複数の端子とを有し、前記二つの一次巻線はそれぞれ直近の前記端子へ電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明にかかる電力変換装置は、上記のトランス、および、プッシュプルスイッチング回路を構成する複数のスイッチング素子を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる発電装置は、上記の電力変換装置、および、太陽電池を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明にかかる製造方法は、電力変換装置に用いられる、昇圧比が極めて大きいトランスの製造方法であって、巻芯の巻胴部にほぼ均等に二次巻線を巻回し、前記巻胴部の両端近傍それぞれに二つの一次巻線を巻回し、前記二つの一次巻線をそれぞれ、前記巻胴部の両外側に配置された、直近の端子へ電気的に接続することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施形態のトランスを図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
［構成］
図６は実施形態のトランスの構成例を示す図で、巻芯１１３の両端部にそれぞれ一次巻線１０２および一次巻線１０３が巻き付けられていることを特徴とする。
【００２３】
巻芯１１３は、図６に示すように、一次巻線１０２、１０３および二次巻線が巻き付けられる構造体を指し、磁気コアまたはボビンが代表である。
【００２４】
巻芯１１３が磁気コアの場合、その特性は限定されないが、使用温度や、所望の形状を形成し易いなどから、Ｍｎ−Ｚｎ系やＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコアが好ましく、なかでも透磁率、飽和磁束密度が大きい材料が好ましい。この場合、磁気コアの形状は、電線の巻き付けを考慮すると棒形（Ｉ形状）が好ましく、その断面形状は角、楕円および円など適宜選択することができる。さらに、図７に示すように、Ｉコア９１４の両端にコの字形（Ｃ字形状）のコア９１５を突き合わせて閉磁路を形成することが好ましく、突き合わせ面に絶縁テープのような絶縁材を挟むことで磁路にギャップを形成して、巻線のインダクタンスを調整することもできる。
【００２５】
また、巻芯１１３がボビンの場合、図８に一例を示すような構造が好ましく、巻き付けられた電線が巻胴部１０１６から脱落するのを防止する鍔部１０１７および１０１８が巻胴部１０１６の両端にあることが好ましい。さらに、鍔部１０１７および１０１８の外側には、巻胴部１０１６と一体成型された台座部１０１９および１０２０を有し、台座部１０１９および１０２０には複数の端子１０２１および１０２２が設けられていることが好ましい。なお、図８に示すようなピン端子ではなく、プリント基板に表面実装することが可能な表面実装用の端子でも構わない。ただし、複数の端子１０２１および１０２２のそれぞれは、電線の巻回方向に対して、互いに線対称の位置関係に配置されていることが好ましい。
【００２６】
また、ボビンは、図９に示すように、巻胴部１０１６を分割するセパレータ１１２３を有する構造でもよい。その場合、二次巻線も二つの巻線に分割される。なお、一次巻線は、二次巻線の上に重ね巻きする、あるいは、二次巻線の下（二次巻線と巻胴部１０１６の間）に巻くの何れでもよいが、一次巻線の直流抵抗を下げる目的からは後者の方が好ましい。
【００２７】
さらに、ボビンは、図１０に示すように、巻胴部１０１６を三分割するセパレータ１２２６を有する構造でもよい。その場合、二つのセパレータ間に二次巻線を巻き付け、各セパレータ１２２６と鍔部１０１７（または１０１８）の間に二つの一次巻線を巻き付ける。なお、セパレータは、図１０に示すように巻胴部１０１６の外周の一部に設けてもよいし、図９に示すように巻胴部１０１６の全周に亘って設けてもよい。
【００２８】
また、複数の端子を有する場合、一次巻線が接続される端子と、二次巻線が接続される端子とは最も離れた位置に配置されることが好ましい。さらに、図１１に示すように、台座部１０１９および１０２０に一次巻線用の端子と二次巻線用の端子とを離間する空隙１３２７を設けて、一次二次間の絶縁距離を充分にとることが好ましい。さらに、トランスをプリント基板に実装する場合は、一次巻線用の端子と二次巻線用の端子との間の基板に穿孔して絶縁距離をとることもできる。
【００２９】
巻芯１１３が巻胴部１０１６を有するボビンの場合、巻胴部１０１６の内部には磁気コアが挿入される孔が設けられ、この孔に磁気コアを挿入することで磁路が形成される。孔の形状は、四角、楕円、円など、挿入する磁気コアの断面形状に応じて決まる。
【００３０】
磁気コアは、図１２に示すように、ボビンの挿入孔１４３１に差し込まれる主磁脚１４２８、ボビンの周りに配置される側磁脚１４２９、並びに、主磁脚１４２８と側磁脚１４２９とを結ぶ橋絡部１４３０を有する形状が好ましい。例えば、ＪＩＳ　Ｃ　２５１４「Ｅ形フェライト磁心」に記載されているＥＥ形、ＥＩ形、ＥＥＲ形、ＥＩＲ形などの形状、あるいは、ＪＩＳ　Ｃ　２５１６「ポット形フェライト磁心」に記載されているＰＰ形、ＲＭ形、ＥＰ形などの形状を用いることができる。また、ＴＤＫ株式会社製のフェライトコア、ＥＥＭ形、ＬＰ形、ＰＱ形、ＥＰＣ形などの形状も適宜用いることができる。
【００３１】
●電線
本実施形態に用いる電線は、とくに限定されないが、トランスの使用条件、作成条件に合う耐熱性、可撓性、耐油性、はんだ付け性、絶縁耐久性などをもつ電線を用いればよい。具体的には、ＪＩＳ　Ｃ　３２０２「エナメル線」に記載されている１種および２種油性エナメル銅線、０種、１種および２種ホルマール銅線、０種および１種ホルマールアルミニウム線、ホルマール平角銅線、０種、１種および２種ポリエステル銅線、１種、２種および３種ポリウレタン銅線、０種、１種および２種融着性ポリウレタン銅線、並びに、０種、１種および２種ポリエステルイミド銅線が使用できる。
【００３２】
一次巻線には、高電流を流したときに低損失である必要から、より断面積が大きくとれる形状が好ましく、スペース効率が高い平角線も好適に使用できる。
【００３３】
また、スイッチング周波数が高い場合は、一次巻線として、上記の線材を複数本より合わせた、所謂リッツ線を用いて、表皮効果による損失を低減することも好ましい。
【００３４】
さらに、上記の線材を複数本平行に一体化した多本平行エナメル線なども使用することができる。
【００３５】
さらに、三層の絶縁被覆を有する線材を使用すれば、一次巻線と二次巻線との間の絶縁材料の配置を省略して、トランスの作成工数を省き、トランスを小型化することができる。
【００３６】
また、本実施形態のトランスにおいては、一次巻線のターン数が少ない方が、その効果は大きく、一次巻線が１ターンの場合に最大の効果が得られる。
【００３７】
【実施例】
以下では様々な実施例を説明する。
【００３８】
【実施例１】
図１３は実施例１のトランスを説明する図で、一次巻線は１ターン、二次巻線は１７５ターンで、図１に示す回路構成をもつ。以下に、このトランスの具体的な作成法を順を追って説明する。
【００３９】
ボビンとしてＴＤＫ株式会社のＢＥＰ−１７−３１８Ｄを使用して、図１４に示すように、端子１０４ｄに電線の一端を絡げ、はんだ付けする。そして、電線を巻胴部１１３に多層で整列に１７５回巻き付けた後、電線の他端を端子１０５ｄに絡げ、はんだ付けして二次巻線１０７とする。なお、二次巻線用に１種ポリウレタン電線（１ＵＥＷ）、直径０．２ｍｍを用いる。
【００４０】
次に、基材５５μｍ、粘着剤２５μｍの日東電工株式会社製のポリエステル粘着テープＮｏ．３１Ｃを二次巻線１０７上に巻き付けて、一次二次間の絶縁層にする。
【００４１】
次に、直径０．１ｍｍの１種ポリウレタン電線（１ＵＥＷ）を２０本束ねたリッツ線（最大仕上がり外径０．６７９ｍｍ）の一端を端子１０４ａに絡げ、はんだ付けする。そして、リッツ線を巻胴部１１３に一回巻き付けた後、リッツ線の他端を端子１０４ｂに絡げ、はんだ付けして一次巻線１０２とする。同様に、同種のリッツ線の一端を端子１０５ａに絡げ、はんだ付けする。そして、リッツ線を巻胴部１１３に一次巻線１０２と同方向に一回巻き付けた後、リッツ線の他端を端子１０５ｂに絡げ、はんだ付けして一次巻線１０３とする。
【００４２】
また、比較例１として、同種の電線を使用して、図３に示した方法によりトランスを作成した。図２５は比較例１のトランスを説明する図である。なお、実施例１、比較例１ともに、磁気コアにはＴＤＫ株式会社製のＰＣ４０ＥＰ１７−Ｚをボビンの両端面の挿入孔から挿入して、層間絶縁に用いたポリエステル粘着テープＮｏ．３１Ｃによって磁気コアを固定し、トランスとして完成させた。
【００４３】
実施例１および比較例１のトランスとしてそれぞれ１０個を作成し、低抵抗計（ＨＩＯＫＩ　３２２０　ＨｉＴＥＳＴＥＲ）によって各一次巻線の抵抗値を測定し、ＬＣＲメータ（ＨＩＯＫＩ　３５２０　ＬＣＲ　ＨｉＴＥＳＴＥＲ）によって各一次巻線の１ｋＨｚにおけるインダクタンスを測定した。なお、磁気コアの特性ばらつきを考慮して、測定には、一組の磁気コアだけを使用した。
【００４４】
図１５および図１６に測定結果を示す。比較例１のトランスの、二つの一次巻線間の抵抗値の差（平均０．４５ｍΩ）は、二つの一次巻線の平均抵抗値（４．６０ｍΩおよび５．０５ｍΩ）の約９％である。これに対して、実施例１のトランスの、二つの一次巻線間の抵抗値の差（平均０．０１ｍΩ）は、二つの一次巻線の平均抵抗値（４．５７ｍΩ）の約０．２％であり、非常に小さい。
【００４５】
また、実施例１および比較例１のトランスで、二つの一次巻線間のインダクタンスの差にほとんど違いないことを考慮すると、実施例１のトランスは、二つの一次巻線の間の直流抵抗の差を極めて低減することができたといえる。
【００４６】
続いて、上記のトランスを、図１７に示す回路構成の電力変換装置２０２に組み込み、電力変換装置２０２に太陽電池２０９および負荷２１０を接続して、電力変換効率を測定した。
【００４７】
図１８はトランスを搭載するためのプリント基板２３１のパターンを示す図で、トランスは図の奥側から搭載される。なお、プリント基板２３１には、図１７に示す電力変換装置２０２を構成する部品を搭載するランドおよびパターンが存在するが、図１８ではトランスの搭載に必要なランドおよびパターン以外は省略する。そして、トランスの端子をプリント基板２３１の穴に挿入し、はんだ付けすることでトランスをプリント基板２３１に装着する。
【００４８】
端子１０４ａおよび１０５ｂが挿入される穴はパターン２３８によって接続されていて、図１７に示すトランス２０１の一次側のセンタタップが形成される。また、図１７に示すスイッチング素子２０３および２０４と接続されるパターン２３４および２３５は、端子１０５ａおよび１０４ｂが挿入される穴に接続されている。さらに、端子１０４ｄおよび１０５ｄが挿入される穴に接続されたパターン２３７および２３６は、図１７に示す整流器（ダイオードブリッジ）２０５の端子へ接続されている。
【００４９】
なお、一次巻線とスイッチング素子とを接続する二つのパターン２３４および２３５のインピーダンスは同一にすることが好ましい。
【００５０】
次に、図１７に示す電力変換装置２０２の動作の概要を説明する。
【００５１】
太陽電池２０９から電力変換装置２０２の入力端子へ入力される直流電力は、キャパシタ２０７によって平滑化され、トランス２０１を介してＭＯＳ　ＦＥＴなどのスイッチング素子２０３および２０４へ供給される。そして、スイッチング素子２０３および２０４を交互にオン／オフすることで直流電力を交流電力に変換する。
【００５２】
トランス２０１に入力される交流電力は、トランス２０１の変圧比（本実施例では１：１７５）に応じて昇圧され、整流器２０５によって整流されて直流電力に変換される。さらに、直流電力は、キャパシタ２０６によって平滑化された後、負荷２１０へ供給される。なお、負荷２１０へ供給される直流電力の脈流分やノイズ分の仕様によっては、整流器２０５とキャパシタ２０６との間にフィルタ用のインダクタを設けたり、インダクタおよびキャパシタ２０６の双方を省略する場合もある。
【００５３】
さらに、図１７にはスイッチング素子を二つしか示さないが、実際には三菱電機製ＦＳ１００ＵＭＪをそれぞれ四並列で使用した。この場合、スイッチング素子のゲートに５Ｖを加えるとスイッチング素子のドレイン−ソース間の抵抗値は約０．７ｍΩまで低下する。従って、トランス２０１の一次巻線の抵抗値は電力変換装置２０２の変換効率に大きな影響を及ぼすことになる。
【００５４】
図１７に示す制御回路２０８は、制御用電源部２０９、基準波生成部２１０およびドライバ２１１から構成される。電力変換装置２０２の入力電圧が制御用電源部２０９が起動する電圧に達すると、制御用電源部２０９から基準波生成部２１０およびドライバ２１１に電力が供給される。基準波生成部２１０は、予め設定された周波数の基準矩形波を生成し、基準矩形波をドライバ２１１へ供給する。ドライバ２１１は、基準矩形波に基づき、スイッチング素子２０３および２０４を交互にオン／オフするゲートドライブ信号Ｓ１およびＳ２を生成し、ゲートドライブ信号Ｓ１およびＳ２をスイッチング素子２０３および２０４のゲートへ供給する。
【００５５】
図１９は筐体に内蔵された電力変換装置２０２が太陽電池２０９に取り付けられた太陽光発電装置を示す図である。太陽電池２０９は、ソーラシミュレータを使用して、１ｓｕｎの照射強度において、最適動作電圧１Ｖ、最適動作電流１０Ａで動作させた。そして、実施例１および比較例１のトランスを電力変換装置２０２に搭載した場合の電力変換効率ηを測定した。なお、電力変換効率ηは次式で表される。
η＝　電力変換装置の出力電力／電力変換装置の入力電力×１００％
【００５６】
図２０は電力変換効率の測定結果を示す図である。図２０は、比較例１のトランスを使用した場合に比べて、実施例１のトランスを用いた電力変換効率が平均で１ポイント弱高いことを示す。
【００５７】
このように、実施例１のトランスによれば、二つの一次巻線間の直流抵抗の違いが低減され、電力変換装置の電力変換効率を向上することができる。
【００５８】
【実施例２】
以下、実施例２のトランスを説明するが、実施例２において、実施例１と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００５９】
図２１および図２２は実施例２のトランスを説明する図である。なお、一次および二次巻線のターン数、ボビン、磁気コアは実施例１と同様である。また、二次巻線１０７の電線種および構成方法、一次二次間の絶縁方法も実施例１と同様である。
【００６０】
実施例２の一次巻線は、実施例１と異なり、直径０．１ｍｍの１種ポリウレタン電線（１ＵＥＷ）を３７本束ねたリッツ線（最大仕上外径１．０３２ｍｍ）を使用する。このリッツ線の一端を端子１０４ａに絡げてはんだ付けし、巻胴部に一回巻き付けるが、その際、リッツ線を解ぐして巻胴部の約半分の領域に巻き付けるようにする。そして、リッツ線の他端を端子１０４ｂに絡げ、はんだ付けして、一次巻線１０２にする。
【００６１】
ここで、上述したポリエステル粘着テープＮｏ．３１Ｃを巻胴部に一回巻き付ける。そして、一次巻線１０２と同じリッツ線の一端を端子１０５ａに絡げてはんだ付けし、巻胴部に一次巻線１０２と同方向に、同様に一回巻き付けた後、リッツ線の他端を端子１０５ｂに絡げ、はんだ付けして、一次巻線１０３にする。なお、一次巻線１０２の抵抗値は３．６２ｍΩ、一次巻線１０３の抵抗値は３．５７ｍΩになり、実施例１に比べ一次巻線抵抗値を下げることができた。
【００６２】
実施例２のトランスを、実施例１と同様に、電力変換装置２０２に組み込み、太陽電池２０９と組み合わせて、実施例１と同じ条件で電力変換効率ηを測定したところ９０．３％が得られ、実施例１のトランスに比べて１ポイント、電力変換効率が向上する結果が得られた。
【００６３】
このように、個々の電線の断面積は同じでも素線数が多いリッツ線を一次巻線１０２および１０３として巻胴部に幅広く巻き付けることで、実施例１のトランスよりも一次巻線の抵抗値を下げることができ、電力変換効率を向上させることができる。さらに、リッツ線を解して巻回することで、抵抗値を下げるだけでなく、巻線部の高さ（大きさ）を小さくすることもでき、トランスの小型化、さらには電力変換装置の小型化が可能になる。
【００６４】
【実施例３】
以下、実施例３のトランスを説明するが、実施例３において、実施例１または２と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００６５】
図２３および図２４は実施例３のトランスを説明する図である。なお、一次および二次巻線のターン数、磁気コアは実施例１と同様である。
【００６６】
実施例３では、図１０に示したセパレータ１２２６をもつボビンを使用する。まず、直径０．１ｍｍの１種ポリウレタン電線（１ＵＥＷ）を２０本束ねたリッツ線を端子１０４ａに絡げ、はんだ付けする。そして、リッツ線を巻胴部に一回巻き付けた後、リッツ線の他端を端子１０４ｂに絡げ、はんだ付けして一次巻線１０２とする。同様に、同種のリッツ線の一端を端子１０５ａに絡げ、はんだ付けする。そして、リッツ線を巻胴部に一次巻線１０２と同方向に一回巻き付けた後、リッツ線の他端を端子１０５ｂに絡げ、はんだ付けして一次巻線１０３とする。
【００６７】
次に、端子１０４ｄに電線の一端を絡げ、はんだ付けする。そして、電線を巻胴部に多層（または単層）で整列に１７５回巻き付けた後、電線の他端を端子１０５ｄに絡げ、はんだ付けして二次巻線１０７とする。なお、二次巻線用に１種ポリウレタン電線（１ＵＥＷ）、直径０．２ｍｍを用いる。なお、端子近傍の一次巻線と二次巻線とが交差する部分では、二次巻線に絶縁チューブを被せて絶縁を図る。なお、一次巻線１０２の抵抗は３．６１ｍΩ、一次巻線１０３の抵抗値は３．６０ｍΩになった。
【００６８】
そして、実施例３のボビンの形状、大きさに合致するように加工したＴＤＫ株式会社製のＰＣ４０材の磁気コアをボビン両側面の挿入孔に挿入して、ポリエステル粘着テープＮｏ．３１Ｃにより磁気コアを固定し、トランスとして完成させた。
【００６９】
このようにして作成した実施例３のトランスは、一次巻線１０２および１０３をボビンの巻胴部に直接巻き付けることができるので、二次巻線１０７および絶縁層の上に一次巻線１０２および１０３を巻き付ける実施例１および２に比べて、一次巻線１０２および１０３の長さが短くなり抵抗値を下げることができる。従って、実施例３のトランスを電力変換装置２０２に組み込んで、その電力変換効率ηを測定すると９０．４％が得られ、実施例１のトランスに比べて１．１ポイント、実施例２のトランスに比べて０．１ポイント、電力変換効率が向上した。
【００７０】
なお、実施例３のトランスは、実施例２のトランスと同様に、抵抗値を下げるだけでなく、巻線部の高さ（大きさ）を小さくすることができ、トランスの小型化、さらには電力変換装置の小型化が可能になる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電力変換効率を向上させることができる。
【００７２】
また、電力変換装置を小型化、低背化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力変換装置の主回路が一般的なプッシュプル型スイッチング回路を有する電力変換装置のスイッチングトランスの構成を示す図、
【図２】電力変換装置の主回路が一般的なプッシュプル型スイッチング回路を有する電力変換装置のスイッチングトランスの構成を示す図、
【図３】図１および図２に示すトランスの一次巻線の様子を示す図、
【図４】実用新案登録公報に記載された一次巻線の形成方法を示す図、
【図５】実用新案登録公報に記載された一次巻線の形成方法を示す図、
【図６】実施形態のトランスの構成例を示す図、
【図７】磁気コアの形状例を示す図、
【図８】ボビンの形状例を示す図、
【図９】ボビンの形状例を示す図、
【図１０】ボビンの形状例を示す図、
【図１１】ボビンの形状例を示す図、
【図１２】磁気コアの形状例を示す図、
【図１３】実施例１のトランスを説明する図、
【図１４】実施例１のトランスを説明する図、
【図１５】実施例１および比較例１のインダクタンスの測定結果を示す図、
【図１６】実施例１および比較例１の抵抗値の測定結果を示す図、
【図１７】電力変換効率の測定に用いる電力変換装置の回路構成を示す図、
【図１８】トランスを搭載するためのプリント基板のパターンを示す図、
【図１９】太陽光発電装置を示す図、
【図２０】電力変換効率の測定結果を示す図、
【図２１】実施例２のトランスを説明する図、
【図２２】実施例２のトランスを説明する図、
【図２３】実施例３のトランスを説明する図、
【図２４】実施例３のトランスを説明する図、
【図２５】比較例１のトランスを説明する図である。

Claims

電力変換装置に用いられる、昇圧比が極めて大きいトランスであって、
巻芯の巻胴部にほぼ均等に巻回された二次巻線と、
前記巻胴部の両端近傍にそれぞれ巻回された二つの一次巻線と、
前記巻胴部の両外側に配置された複数の端子とを有し、
前記二つの一次巻線はそれぞれ直近の前記端子へ電気的に接続されていることを特徴とするトランス。
前記巻芯は棒形の磁気コアであることを特徴とする請求項１に記載されたトランス。
さらに、前記棒形の磁気コアの長手方向の両端面それぞれに磁気的に結合され、磁路を形成する一組のコの字形の磁気コアを有することを特徴とする請求項２に記載されたトランス。
前記巻芯は、筒状の前記巻胴部を有するボビンであることを特徴とする請求項１に記載されたトランス。
前記ボビンは、前記巻胴部の両外側に台座部を有し、前記複数の端子は、前記台座部に巻回方向と略平行に配置されていることを特徴とする請求項４に記載されたトランス。
前記複数の端子は、前記台座部に埋設された複数のピン端子であることを特徴とする請求項５に記載されたトランス。
前記一次巻線が電気的に接続される端子と、前記二次巻線が電気的に接続される端子との間の前記台座部には空隙が設けられていることを特徴とする請求項５に記載されたトランス。
前記ボビンは、前記巻胴部の両端に鍔部を有することを特徴とする請求項４に記載されたトランス。
前記ボビンは、前記巻胴部を分割する二つのセパレータを有し、そのセパレータの一つと前記鍔部との間に前記一次巻線が巻回され、前記二つのセパレータ間に前記二次巻線が巻回されていることを特徴とする請求項８に記載されたトランス。
前記巻胴部の内部には、磁気コアを挿入するための孔があることを特徴とする請求項４に記載されたトランス。
前記磁気コアは、前記孔に挿入される主磁脚と、前記ボビンの外側に配置される側磁脚と、前記主磁脚および前記側磁脚とを磁気的に結合する橋絡部とを有することを特徴とする請求項１０に記載されたトランス。
前記一次または二次巻線として複数の絶縁被覆電線を束ねた電線を使用することを特徴とする請求項１に記載されたトランス。
前記一次巻線は、複数の絶縁被覆電線を束ねた電線を解して巻回されていることを特徴とする請求項１に記載されたトランス。
前記一次または二次巻線として平角電線を使用することを特徴とする請求項１に記載されたトランス。
請求項１から請求項１４の何れかに記載されたトランス、および、プッシュプルスイッチング回路を構成する複数のスイッチング素子を有することを特徴とする電力変換装置。
前記複数のスイッチング素子はそれぞれ、複数のスイッチング素子が並列接続されていることを特徴とする請求項１５に記載された電力変換装置。
請求項１５または請求項１６に記載された電力変換装置、および、太陽電池を有することを特徴とする発電装置。
電力変換装置に用いられる、昇圧比が極めて大きいトランスの製造方法であって、
巻芯の巻胴部にほぼ均等に二次巻線を巻回し、
前記巻胴部の両端近傍それぞれに二つの一次巻線を巻回し、
前記二つの一次巻線をそれぞれ、前記巻胴部の両外側に配置された、直近の端子へ電気的に接続することを特徴とする製造方法。