專利名稱：變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將一次側(cè)與二次側(cè)絕緣的對(duì)應(yīng)高電壓的片型變壓器(sheettransformer)。
背景技術(shù)：
在削減二氧化碳的排出量的風(fēng)潮中，接受小排出量的要求，增加電動(dòng)汽車的需要并開始普及。在電動(dòng)汽車上設(shè)有現(xiàn)有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車中不存在的被供給例如400V高電壓的電 路。目前為止，高電壓類的電路大多與從交流電線供給來(lái)的電源連接，在該用途中相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)了高效率化及小型化。然而，在設(shè)于電動(dòng)汽車的情況下，要求進(jìn)一步的高效率化及小型化。特別地，在電力類的電路結(jié)構(gòu)中變壓器是大型的零件，因此，要求小型化。目前，作為使變壓器小型化的方法，存在將繞組制成片狀的片型變壓器，其中，作為對(duì)應(yīng)于高電壓的片型變壓器例如存在下述專利文獻(xiàn)1、2。專利文獻(xiàn)I記載的片型變壓器涉及用于產(chǎn)生使冷陰極放電燈亮燈的高電壓的升壓變壓器，通過將產(chǎn)生高電壓的二次繞組的拉出線穿過設(shè)于鐵心的缺口部以引導(dǎo)至端子部，并與其它繞組部分隔開距離，從而確保了耐電壓性。專利文獻(xiàn)2記載的片型變壓器涉及本發(fā)明的相同發(fā)明人提出申請(qǐng)的用于產(chǎn)生使放電燈開始工作的高電壓點(diǎn)火器脈沖的變壓器，通過在埋設(shè)有平板狀的一次繞組的繞線管上卷繞二次繞組，將該二次繞組的拉出線沿軸向拉出至中央的鐵心以與端子連接，并與其它部分隔開距離，從而可確保耐電壓性?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利實(shí)開平7 — 7120號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :國(guó)際公開第2008/53613號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
上述專利文獻(xiàn)1、2的片型變壓器以使用電阻較大的鐵心為前提，因此，在專利文獻(xiàn)I中，采用了二次繞組與鐵心直接接觸的結(jié)構(gòu)。同樣地，在專利文獻(xiàn)2中，也采用了端子與鐵心直接接觸的結(jié)構(gòu)。這樣，目前，以確保耐電壓性的目的，并未采用將位于繞組中心的棒狀鐵心或沿繞組的板狀鐵心與二次繞組的拉出線隔開距離的結(jié)構(gòu)。然而，構(gòu)成高電壓的電力類回路的變壓器處理用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的大電流，因此，必然要必須使用電阻較小的鐵心。因此，需要采用在繞組與鐵心之間設(shè)置足夠的距離或間壁等結(jié)構(gòu)，考慮繞組與鐵心之間的絕緣性。因此，存在如專利文獻(xiàn)1、2那樣沒有繞組與鐵心隔開距離的結(jié)構(gòu)的變壓器不能適用于高電壓的電力類變壓器這樣的技術(shù)問題。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供一種能確保一次繞組、二次繞組及鐵心之間的絕緣性的片型變壓器。
本發(fā)明的變壓器包括磁性構(gòu)件，該磁性構(gòu)件包括板狀部、沿與該板狀部正交的方向突設(shè)在該板狀部的面的邊部的外側(cè)腿部以及突設(shè)在該板狀部的面的中央的柱狀腿部；多個(gè)繞線管，這多個(gè)繞線管形成有供磁性構(gòu)件的該柱狀腿部插通的筒狀部，并在該筒狀部的一個(gè)端部包括凸緣部；以及多個(gè)繞組，這多個(gè)繞組卷繞于繞線管的各個(gè)筒狀部，其中，多個(gè)繞線管中的一部分繞線管的筒狀部呈從凸緣部側(cè)插通其它繞線管的筒狀部的形狀，將配置在插通筒狀部的繞線管與被插通的繞線管之間的繞組的筒狀部側(cè)的端部穿過形成在插通筒狀部的繞線管與被插通的繞線管的筒狀部之間的間隙而朝外部拉出。根據(jù)本發(fā)明，能提供這樣的片型變壓器通過利用繞線管的凸緣部將磁性構(gòu)件的板狀部與繞組之間絕緣并利用其它繞線管的凸緣部將繞組彼此之間絕緣，并利用繞線管的筒狀部將磁性構(gòu)件的柱狀腿部與繞組之間絕緣，此外，還利用繞線管的凸緣部及筒狀部將繞組的靠筒狀部一側(cè)的端部與其它繞組及磁性構(gòu)件絕緣，從而來(lái)確保一次繞組、二次繞組及鐵心之間的絕緣性。



圖I是表示本發(fā)明實(shí)施方式一的變壓器的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是將圖I所示的變壓器沿AA線剖開的剖視圖。圖3是圖I所示的變壓器的分解立體圖。圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式二的變壓器的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5是將圖4所示的變壓器沿BB線剖開的剖視圖。圖6是圖4所示的變壓器的分解立體圖。圖7中示出了第一鐵心的變形例，圖7(a)是立體圖，圖7 (b)是沿DD線剖開的剖視圖。圖8中示出了本發(fā)明實(shí)施方式三的變壓器的彈性構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，圖8 (a)是第二繞線管的立體圖，圖8(b)是沿EE線剖開的剖視圖。圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式四的變壓器的使用了板狀導(dǎo)線的一次繞組的立體圖。圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式六的反激式變壓器的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式六的反激式變壓器的另一例的剖視圖。圖12是表示應(yīng)用了本發(fā)明實(shí)施方式七的變壓器的電動(dòng)汽車的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式以下，為了更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，參照附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式一圖I示出了實(shí)施方式一的變壓器I的外觀，圖2示出了沿AA線剖開的截面，圖3示出了除繞組之外的構(gòu)成構(gòu)件的分解狀態(tài)。該變壓器I由第一繞線管10、卷繞于第一繞線管10的片狀的一次繞組(第一繞組)30、第二繞線管20、卷繞于第二繞線管20的片狀的二次繞組(第二繞組)40、將第一繞線管10及第二繞線管20保持成嵌套狀的第一鐵心(磁性構(gòu)件)50、與第一鐵心50抵接的第二鐵心(磁性構(gòu)件)60、對(duì)一次繞組(第一繞組)30進(jìn)行支承并使其與其它構(gòu)件絕緣的第一絕緣板13、使一次繞組(第一繞組)30的端部31及二次繞組(第二繞組)40的端部41與其它構(gòu)件絕緣的第二絕緣板23、彈性構(gòu)件70構(gòu)成。第一繞線管10及第二繞線管20由樹脂等構(gòu)成。第一繞線管10由筒狀部11和形成于該筒狀部11的一端的凸緣部12構(gòu)成。繞筒狀部11形成有卷繞一層導(dǎo)線而形成的片狀的一次繞組30。第二繞線管20由直徑比第一繞線管10的筒狀部11的直徑小且在軸向上較長(zhǎng)的筒狀部21和形成于該筒狀部21的一端的凸緣部22構(gòu)成。繞筒狀部21形成有卷繞一層導(dǎo)線而形成的片狀的二次繞組40。另外，在第一絕緣板13的內(nèi)緣側(cè)開設(shè)用于將一次繞組30的卷繞起始的起始端部31拉出的拉出部14和用于將二次繞組40的卷繞起始的起始端部41拉出的拉出部15。作為一次繞組30及二次繞組40所使用的導(dǎo)線，有截面為圓形的圓導(dǎo)線、截面為正方形的方導(dǎo)線、截面為長(zhǎng)方形的扁平型導(dǎo)線等。若使用圖示例這樣的扁平型導(dǎo)線或方導(dǎo)線，則能提高導(dǎo)線在繞組空間中所占的比例，因而存在能使一次繞組30及二次繞組40變?yōu)樾⌒偷膬?yōu)點(diǎn)。此外，一次繞組30及二次繞組40的卷繞開始的起始端部31、41位于中心側(cè)，·而卷繞結(jié)束的末端部32、42位于外緣側(cè)，兩者遠(yuǎn)離，因此，能確保各繞組的端部間的耐電壓性。第一鐵心50及第二鐵心60由磁性構(gòu)件構(gòu)成。第一鐵心50和第二鐵心60的組合是所謂EIR鐵心，由板狀部51、在與該板狀部51正交的方向上突設(shè)的一對(duì)相對(duì)向的外側(cè)腿部52、53以及突設(shè)在板狀部51中央的柱狀腿部54構(gòu)成。將第二鐵心60如圖示例那樣設(shè)為平板狀，并配置于第一鐵心50的柱狀腿部54的前端側(cè)。或者，也可以使用與第一鐵心50相同形狀的鐵心以代替第二鐵心60，將兩個(gè)相當(dāng)于第一鐵心50的鐵心以使柱狀腿部54的前端側(cè)彼此相互面對(duì)的方式組合以制成一套的鐵心。將第一鐵心50的柱狀腿部54插通卷繞有二次繞組40的第二繞線管20的筒狀部21，此外，還將該筒狀部21插通卷繞有一次繞組30的第一繞線管10的筒狀部11，從而將第一繞線管10和第二繞線管20制成嵌套狀。然后，在第一繞線管10的筒狀部11上安裝第一絕緣板13，將一次繞組30的卷繞開始的起始端部31和二次繞組40的卷繞開始的起始端部41拉出至外部，并在第二繞線管20的筒狀部21上安裝第二絕緣板23。另外，為了將第一鐵心50構(gòu)成為閉合磁路，將第二鐵心60組合在外側(cè)腿部52、53及柱狀腿部54的前端側(cè)。這樣，用第一繞線管10的凸緣部12將一次繞組30與二次繞組40之間隔開，因此，能將相鄰的繞組彼此絕緣，從而能確保各個(gè)繞組間的耐電壓性。另外，通過在可確保耐電壓性的范圍內(nèi)盡量使第一繞線管10及第二繞線管20的厚度變薄，能將各個(gè)繞組靠近配置，因此，能減小漏磁通，以提高變壓器I的性能(一次繞組30與二次繞組40的耦合等)。此外，用第二繞線管20和第二絕緣板23將二次繞組40和第一鐵心50及第二鐵心60之間隔開，因此，能確保繞組與鐵心的絕緣。將一次繞組30的起始端部31從第一絕緣板13的拉出部14拉出，并使該起始端部31沿徑向爬過第一絕緣板13與第二絕緣板23之間以從變壓器I中拉出。另外，將配置于凸緣部12、22之間的二次繞組40的起始端部41穿過設(shè)于筒狀部11與筒狀部21之間的間隙以從第一絕緣板13的拉出部15拉出，并使該起始端部41沿徑向爬過第一絕緣板13與第二絕緣板23之間以從變壓器I中拉出。一次繞組30的末端部32和二次繞組40的末端部42就這樣從變壓器I中拉出。另外，雖未圖示，但也能在第一繞線管10及第二繞線管20的凸緣部上設(shè)置將起始端部31、41及末端部32、42連接的端子。此時(shí)，通過將拉出一次繞組30的起始端部31及末端部32的方向和拉出二次繞組40的起始端部41及末端部42的方向設(shè)為相對(duì)于柱狀腿部54的軸向?qū)ΨQ，能擴(kuò)大各繞組的端部間的間隔，從而能確保兩者間的耐電壓性。此外，也可在第二絕緣板23和第二鐵心60之間配置彈性構(gòu)件70，將一次繞組30及二次繞組40朝第一鐵心50的板狀部51側(cè)按壓。通過按壓，能減小板狀部51和一次繞組30、二次繞組40之間的空間，并能獲得良好的變壓器特性。另外，若采用使彈性構(gòu)件70具有第二絕緣板23的作用，并將繞組一邊絕緣一邊利用彈性構(gòu)件70直接按壓的結(jié)構(gòu)，則可提高零件的削減和小型化的效果。另外，以確保耐濕性、耐電壓性等的目的，使樹脂(漆等)最終浸入變壓器I中。通過該處理使樹脂固定第一繞線管10、第二繞線管20、一次繞組30、二次繞組40、第一鐵心 50及第二鐵心60，因此，彈性構(gòu)件70只要能發(fā)揮出作為臨時(shí)定位用的效果即可。因此，彈性構(gòu)件70無(wú)需具有持續(xù)的彈性力，具有能臨時(shí)固定程度的彈性力就足夠了。另外，將彈性構(gòu)件70的形狀設(shè)定為任意形狀，既可以例如圖3所示設(shè)置一個(gè)圈形形狀的彈性構(gòu)件70，也可以將三個(gè)以上的彈性構(gòu)件70等間隔地配置在第二絕緣板23上。另外，也可采用在第一繞線管10、第二繞線管20、第一鐵心50、或第二鐵心60上設(shè)置固定構(gòu)件(未圖示)并能利用該固定構(gòu)件將變壓器I固定于設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如上所述，實(shí)施方式一的變壓器I包括第一繞線管10，該第一繞線管10具有筒狀部11及形成于該筒狀部11的一個(gè)開口端的凸緣部12 ;第一絕緣板13，該第一絕緣板13設(shè)于該第一繞線管10的另一個(gè)開口部并與該第一繞線管10的凸緣部12相對(duì)；第二繞線管20，該第二繞線管20具有直徑比該第一繞線管10的筒狀部11的直徑小且在軸向上較長(zhǎng)的筒狀部21和形成于該筒狀部21的一個(gè)開口端的凸緣部22 ;第一鐵心50，該第一鐵心50由板狀部51、突設(shè)在與該板狀部51正交的方向上的一對(duì)相對(duì)向的外側(cè)腿部52、53以及突設(shè)在該板狀部51中央的柱狀腿部54構(gòu)成，并保持成使該柱狀腿部54依次插通第二繞線管20的筒狀部21、第一繞線管10的筒狀部11及第一絕緣板13的嵌套狀；平板狀的第二鐵心60，該第二鐵心60組合在第一鐵心50的柱狀腿部54及外側(cè)腿部52、53的前端側(cè)；一次繞組30，該一次繞組30呈卷繞于第一繞線管10的筒狀部11的片狀并使正反面支承于第一繞線管10的凸緣部12、第一絕緣板13 ;以及二次繞組40，該二次繞組40呈卷繞于不插入第一繞線管的筒狀部的第二繞線管的筒狀部21的片狀并使正反面支承于第二繞線管20的凸緣部22和第一繞線管10的凸緣部12。因此，能將各繞組的卷繞開始和卷繞結(jié)束配置于分離的位置(中心側(cè)和外緣側(cè))，從而能確保繞組的端部間的耐電壓性。另外，能用繞線管的凸緣部和絕緣板將鐵心的板狀部與繞組之間隔絕來(lái)絕緣。此外，能用繞線管的筒狀部將鐵心的柱狀腿部與繞組之間隔絕來(lái)絕緣。另外，將一次繞組30的起始端部31從開設(shè)在第一絕緣板13上的拉出部14朝第一絕緣板13與第二絕緣板23之間的間隙拉出，并將二次繞組40的起始端部41穿過第一繞線管10和第二繞線管20的筒狀部11、21間的間隙而從開設(shè)在第一絕緣板13上的拉出部15朝第一絕緣板13與第二絕緣板23間的間隙拉出。因此，能將卷繞開始的端部穿過繞線管之間拉出，并能用繞線管的凸緣部和筒狀部及絕緣板使繞組的卷繞開始的端部與其它繞組及鐵心隔絕來(lái)絕緣。因此，能提供確保一次繞組、二次繞組及鐵心之間的絕緣性的片型變壓器。此外，能使將繞組彼此之間絕緣的繞線管的凸緣部變薄以將繞組彼此靠近配置，因此，能減少漏磁通，并能提高變壓器的性能。另外，根據(jù)實(shí)施方式一，將拉出一次繞組30的起始端部31及末端部32和拉出二次繞組40的起始端部41及末端部42的方向設(shè)為相對(duì)于第一鐵心50的柱狀腿部54的軸向?qū)ΨQ，因此，能擴(kuò)大兩繞組的端部間的間隔，從而能確保端部間的耐電壓性。另外，根據(jù)實(shí)施方式一，變壓器I包括對(duì)一次繞組30及二次繞組40朝第一鐵心50的板狀部51側(cè)進(jìn)行按壓的彈性構(gòu)件70，因此，能減小鐵心與繞組之間的空間，從而能獲得良好的變壓器的特性。另外，根據(jù)實(shí)施方式一，一次繞組30及二次繞組40使用扁平型導(dǎo)線，因此，可提高繞組的占空系數(shù)以減少無(wú)用的空間，并能使變壓器變?yōu)樾⌒汀?br> ·
另外，也能使用上述實(shí)施方式一的變壓器I的鐵心和繞線管來(lái)構(gòu)成扼流線圈。實(shí)施方式二圖4示出了實(shí)施方式二的變壓器I的外觀，圖5示出了沿BB線剖開的截面，圖6示出了除繞組之外的構(gòu)成構(gòu)件的分解狀態(tài)。在圖4 圖6中，對(duì)與圖I 圖3相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號(hào)。實(shí)施方式二的變壓器I包括由第一鐵心(磁性構(gòu)件)50構(gòu)成的變壓器la、lb，并將第一鐵心50彼此組合成相互面對(duì)以構(gòu)成變壓器，其中上述第一鐵心50將卷繞有二次繞組(第一繞組)40的第一繞線管10和卷繞有一次繞組(第二繞組)30的第二繞線管20保持成嵌套狀。另外，將兩組一次繞組30和二次繞組40配置成相對(duì)于相互面對(duì)的面C對(duì)稱。第一鐵心50是所謂PQ鐵心，將板狀部51的相對(duì)的一對(duì)邊切除以形成缺口部55、56，并使柱狀腿部54的周面延伸至板狀部。將該延伸面57、58配置成相對(duì)于柱狀腿部54的軸向?qū)ΨQ。第二繞線管20由筒狀部21和形成于該筒狀部21的一端的凸緣部22構(gòu)成。另外，在該第二繞線管20上以使筒狀部21的沒有凸緣部的一側(cè)的端部的一部分延伸的方式形成延伸部24、25。該延伸部24、25形成為覆蓋將柱狀腿部54的周面延伸至板狀部的延伸面57,58以將起始端部31、41與第一鐵心50絕緣的間壁。將二次繞組40的起始端部41從開設(shè)在絕緣板部13上的拉出部14朝延伸部24拉出。將一次繞組30的起始端部31沿軸向穿過設(shè)于筒狀部11與筒狀部21之間的間隙，并從開設(shè)在絕緣板部13上的拉出部15朝延伸部25拉出。一次繞組30的末端部32與二次繞組40的末端部42就這樣從變壓器I中拉出。此時(shí)，通過使將一次繞組30的起始端部31及末端部32 —起拉出的方向和將二次繞組40的起始端部41及末端部42拉出的方向相對(duì)于柱狀腿部54的軸向?qū)ΨQ，能擴(kuò)大各繞組的端部間的間隔，從而能確保兩者間的耐電壓性。另外，由于第二繞線管20的延伸部24、25將起始端部31、41與使第一鐵心50的柱狀腿部54的周面延伸至板狀部的延伸面57、58之間隔開，因此，能確保繞組與鐵心的絕緣。將彈性構(gòu)件70配置在兩組嵌套結(jié)構(gòu)之間、即變壓器Ia側(cè)的凸緣部22與變壓器Ib側(cè)的凸緣部22之間。藉此，能將兩組繞組分別朝各第一鐵心50的板狀部51側(cè)按壓，因此，板狀部51、一次繞組30及二次繞組40的位置關(guān)系在變壓器la、lb中都是相同的，特性也相同。藉此，能使變壓器la、lb的負(fù)載平衡化，負(fù)載不會(huì)朝一方集中，從而能避免僅一部分偏移而處于高溫的情況。因此，能以不對(duì)變壓器I施加局部的應(yīng)力的方式使其工作，從而能提高作為變壓器的可靠性。圖7是第一鐵心50的變形例，圖7 (a)是立體圖，圖7 (b)是沿DD線剖開的剖視圖。該第一鐵心50的板狀部51使設(shè)有柱狀腿部54的中央部分變厚，并使設(shè)有外側(cè)腿部52、53的兩端部分變薄。一次繞組30所產(chǎn)生的磁通B沿軸向穿過柱狀腿部54，并從板狀部51的中央部分朝兩端部分各穿出磁通B/2。此時(shí)，若板狀部51的各個(gè)位置的截面積為柱狀腿部的1/2以上的截面積，則不會(huì)阻礙磁通，板狀部51的各處的寬度I與厚度t的積與柱狀腿部的截面積的1/2相同程度的話，就沒有變壓器的特性上的問題。因此，在第一鐵心50的情況下，板狀部51的寬度I從柱狀腿部54側(cè)朝外側(cè)腿部52、53擴(kuò)大，因此，即使厚度t隨著寬度的擴(kuò)大而變薄，也不會(huì)對(duì)變壓器的特性產(chǎn)生影響。由此，第一鐵心50的各個(gè)位置的磁性材料能以沒有過量或不足的適當(dāng)量形成與繞組相對(duì)的板狀部51，因此，能以不使變壓 器的性能劣化的方式將鐵心的重量輕量化。如上所述，實(shí)施方式二的變壓器I包括第一繞線管10，該第一繞線管10具有筒狀部11及形成于該筒狀部11的一個(gè)開口端的凸緣部12 ;第一絕緣板13，該第一絕緣板13設(shè)于該第一繞線管10的另一個(gè)開口部并與該第一繞線管10的凸緣12相對(duì)；第二繞線管20，該第二繞線管20具有直徑比該第一繞線管10的筒狀部11的直徑小且在軸向上較長(zhǎng)的筒狀部21、形成于該筒狀部21的一端的凸緣部22以及將該筒狀部21的另一端的一部分延伸而形成的延伸部24、25 ;第一鐵心50,在該第一鐵心50上設(shè)置板狀部51、突設(shè)在與該板狀部51正交的方向上的一對(duì)相對(duì)向的外側(cè)腿部52、53、突設(shè)在該板狀部51中央的柱狀腿部54、以及將該板狀部51的邊切除而使柱狀腿部54的周面的一部分延伸而形成的面57、58，第一鐵心50保持成使該柱狀腿部54依次插通第二繞線管20的筒狀部21、第一繞線管10的筒狀部11的嵌套狀，該柱狀腿部54的周面的一部分延伸形成的面57、58被第二繞線管20的延伸部24、25覆蓋；二次繞組40，該二次繞組40呈卷繞于第一繞線管10的筒狀部11的片狀并使正反面被第一繞線管10的凸緣部12和第一絕緣板13支承；以及一次繞組30，該一次繞組30呈卷繞于不插入第一繞線管10的筒狀部11的第二繞線管20的筒狀部21的片狀并使正反面被第二繞線管20的凸緣部22和第一繞線管10的凸緣部12支承，將二次繞組40的靠筒狀部一側(cè)的端部41從開設(shè)在第一絕緣板13上的一個(gè)拉出部14朝該第一鐵心50的一個(gè)缺口部57側(cè)拉出，并將一次繞組30的靠筒狀部一側(cè)的端部31穿過嵌合著的第一繞線管10和第二繞線管20的筒狀部11、21間的間隙而從開設(shè)在第一絕緣板13上的另一個(gè)拉出部15朝該第一鐵心50的另一個(gè)缺口部58側(cè)拉出。因此，與上述實(shí)施方式一相同，能用繞線管的凸緣部和絕緣板將鐵心的板狀部與繞組之間隔絕來(lái)絕緣，并能用繞線管的筒狀部將鐵心的板狀腿部與繞組之間隔絕來(lái)絕緣。因此，能將各繞組的卷繞開始和卷繞結(jié)束配置于分離的位置(中心側(cè)和外緣側(cè))，從而能確保繞組的端部間的耐電壓性。另外，將二次繞組40的起始端部41從開設(shè)在第一絕緣板13上的拉出部14朝第一鐵心50的缺口部(柱狀腿部的周面的一部分延伸形成的面)57側(cè)拉出，并將一次繞組30的起始端部31穿過第一繞線管10和第二繞線管20的筒狀部11、21間的間隙從開設(shè)在第一絕緣板13上的拉出部15朝第一鐵心50的缺口部(柱狀腿部的周面的一部分延伸形成的面)58側(cè)拉出。因此，能將各繞組的起始端部以不穿過繞線管的凸緣部間的方式朝變壓器的外部拉出，從而能減小鐵心與繞組之間的空間以使它們更加接近，因此，能減少漏磁通，并能提高變壓器的性能。另外，能利用絕緣板和繞線管的延伸部、凸緣部及筒狀部將繞組的卷繞開始的端部與其它繞組及鐵心隔絕來(lái)進(jìn)行絕緣。因此，與上述實(shí)施方式一相同，能提供確保一次繞組、二次繞組及鐵心之間的絕緣性的片型變壓器。另外，能使將繞組彼此之間絕緣的繞線管的凸緣部變薄以將繞組彼此靠近配置，因此，能減少漏磁通，并能提高變壓器的性能。另外，根據(jù)實(shí)施方式二，將拉出一次繞組30的起始端部31及末端部32的方向和拉出二次繞組40的起始端部41及末端部42的方向設(shè)為相對(duì)于第一鐵心50的柱狀腿部54的軸向呈對(duì)稱的方向，因此，能擴(kuò)大兩繞組的端子間的間隔，從而能確保端部間的耐電壓性。另外，根據(jù)實(shí)施方式二，變壓器I包括由將第一繞線管10及第二繞線管20保持成嵌套狀的第一鐵心50構(gòu)成的兩組變壓器la、Ib以作為一套的變壓器，并使兩組第一鐵心50 的柱狀腿部54的前端面彼此相互面對(duì)，將一次繞組30及二次繞組40配置成相對(duì)于該相互面對(duì)的面C對(duì)稱。因此，各個(gè)變壓器la、lb的特性相同，能容易地進(jìn)行繞組的并聯(lián)連接。因此，若將兩根一次繞組30并聯(lián)連接并將兩根二次繞組40并聯(lián)連接，以使各導(dǎo)線的截面積為兩倍，則能使通電電流倍增。另外，若將兩根一次繞組30串聯(lián)連接并將兩根二次繞組40串聯(lián)連接，以使各導(dǎo)線的線匝數(shù)為兩倍，則能增加線匝數(shù)及匝數(shù)比的自由度，從而能提高變壓器的特性(耦合
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寸/ ο 另外，根據(jù)實(shí)施方式二，變壓器I包括對(duì)兩組一次繞組30及二次繞組40朝各第一鐵心50的板狀部51側(cè)進(jìn)行按壓的彈性構(gòu)件70，因此，能減小鐵心與繞組之間的空間，從而能獲得良好的變壓器的特性(耦合等)。另外，也可組合兩個(gè)上述實(shí)施方式一中說(shuō)明的變壓器I以構(gòu)成一個(gè)變壓器。在該情況下，并不是在第一鐵心50上組合第二鐵心60，而是組合兩個(gè)第一鐵心50。即，使將第一繞線管10和第二繞線管20保持成嵌套狀的兩個(gè)第一鐵心50以相互面對(duì)的方式抵接，在相互面對(duì)的第二絕緣板23彼此之間配置彈性構(gòu)件70。在該結(jié)構(gòu)的情況下，也能將兩根一次繞組30并聯(lián)連接并將兩根二次繞組40并聯(lián)連接，以使各導(dǎo)線的截面積為兩倍，從而能使通電電流倍增?；蛘?，也能將兩根一次繞組30串聯(lián)連接并將兩根二次繞組40串聯(lián)連接，以使各導(dǎo)線的線匝數(shù)為兩倍，從而能增加線匝數(shù)及匝數(shù)比的自由度，進(jìn)而能提高變壓器的特性
(規(guī)A坐、
\不內(nèi)口寸/ O另外，在上述實(shí)施方式二中，將使用有缺口的鐵心的變壓器la、lb組合以構(gòu)成一個(gè)變壓器1，但也能僅由一對(duì)繞組所構(gòu)成的變壓器la、lb中的任一方構(gòu)成變壓器I。在該情況下，為了將鐵心構(gòu)成為閉合磁路，既可以使例如變壓器Ia的第一鐵心50與相同形狀的PQ鐵心抵接，也可以使第一鐵心50與如圖I 圖3所示的平板狀的第二鐵心60抵接。實(shí)施方式三在上述實(shí)施方式一、二中，采用了使用分體的彈性構(gòu)件70的結(jié)構(gòu)，但也可如本實(shí)施方式三中說(shuō)明的那樣將彈性構(gòu)件一體形成于繞線管。圖8中示出了實(shí)施方式三的變壓器的彈性構(gòu)件71、72的結(jié)構(gòu)，圖8 (a)是第二繞線管20的立體圖，圖8(b)是沿EE線剖開的剖視圖。另外，除了彈性構(gòu)件的結(jié)構(gòu)以外，本實(shí)施方式三的變壓器具有與圖4 圖6所示的變壓器I的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，因此，以下沿用圖4 圖6進(jìn)行說(shuō)明。彈性構(gòu)件71、72是將第二繞線管20的凸緣部22切起而形成的板簧狀的突起。利用板簧狀的彈性構(gòu)件71、72將第二繞線管20自身和與其相互面對(duì)地抵接的另一個(gè)第二繞線管20朝第一鐵心50側(cè)按壓。通過切開第二繞線管20的凸緣部22的一部分，會(huì)在該部分上形成使一次繞組30露出的開口，但在與其相互面對(duì)地抵接的另一個(gè)第二繞線管20上也卷繞有相同的一次繞組30，因此，兩者為相同電位，不會(huì)產(chǎn)生電方面的問題。另外，如上所述，變壓器I最終浸入有樹脂，因此，彈性構(gòu)件71、72不需要具有持續(xù)的彈性力，具有能臨時(shí)固定程度的彈性力就足夠了。另外，在上述實(shí)施方式一的變壓器I中，也可以在第二絕緣板23上形成彈性構(gòu)件71、72以代替彈性構(gòu)件70。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式三，將彈性構(gòu)件71、72設(shè)為形成于第二繞線管20的凸緣部22的突起，因此，能省去將各繞組按壓到鐵心的板狀部的專用構(gòu)件，因而加工簡(jiǎn)單，并能·降低成本。實(shí)施方式四 在上述實(shí)施方式一、二中，采用了一次繞組30及二次繞組40的繞組使用扁平型導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)，但如本實(shí)施方式四中說(shuō)明的那樣也可使用其它形狀的導(dǎo)線。例如，一次繞組30及二次繞組40也可以使用將多根導(dǎo)線捆扎在一起而形成的線材(絞合線)或?qū)⒍喔鶎?dǎo)線并聯(lián)排列而形成的線材。在該情況下，能降低集膚效應(yīng)引起的損失，因此，能降低高頻波通電時(shí)的損失，并能提高變壓器的工作頻率。藉此，能減少繞組的線匝數(shù)，從而能使變壓器變?yōu)樾⌒??；蛘?，一次繞組30及二次繞組40也可以使用導(dǎo)電性的平板、例如形成為螺旋狀的板狀導(dǎo)線。圖9是表示使用板狀導(dǎo)線的一次繞組30的立體圖。能通過例如沖裁加工容易地形成螺旋狀的板材。另外，將端部沿規(guī)定的拉出方向折曲，以形成起始端部31及末端部32。雖未圖示，但也能同樣地形成二次繞組40。通過使用這種沖裁成螺旋狀的板材，能減少為增加繞組的截面積而并聯(lián)卷繞的繞組的根數(shù)，從而能使變壓器變?yōu)樾⌒汀Ａ硗?，若使用較厚的板材，則能擴(kuò)大繞組的截面積以進(jìn)行大電流通電，因此，能構(gòu)成大電力用的變壓器。實(shí)施方式五如圖I 圖7所示，在第一鐵心50的板狀部51側(cè)配置二次繞組40，將變壓器I用作正激式變壓器(forward transformer)。下述(I) (4)是正激式變壓器的一次繞組中流動(dòng)的電流和產(chǎn)生的磁通及二次繞組中流動(dòng)的電流的概要。(I)使電流向一次繞組30進(jìn)行通電(2)對(duì)應(yīng)于一次繞組30的通電在一次繞組30的附近產(chǎn)生磁場(chǎng)(3)產(chǎn)生對(duì)一次繞組30產(chǎn)生的磁通進(jìn)行抵消的磁通的方向上的電流向二次繞組40中通電(4) 一次繞組30產(chǎn)生的磁通與二次繞組40產(chǎn)生的磁通平衡
因此，在一次繞組30中流動(dòng)的電流的大小由在二次繞組40中流動(dòng)的電流的大小確定。如上述(3)所示，在正激式變壓器中，一次繞組30和二次繞組40所產(chǎn)生的磁通彼此抵消，因此，一次繞組30所產(chǎn)生的較大的磁通不會(huì)泄漏至外部。因此，較大的磁通也不會(huì)到達(dá)第一鐵心50，因此，第一鐵心50不易磁飽和。由此，能使用截面積較小的第一鐵心50及第二鐵心60。如上所述，在將變壓器I用作正激式變壓器的情況下，將電能從一次繞組30經(jīng)由一次繞組30及二次繞組40所產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞至二次繞組40，因此，如圖5所示，采用以下結(jié)構(gòu)是較為理想的以不阻礙兩者的磁通的方式將一次繞組30配置于中央，在該一次繞組30的兩側(cè)配置二次繞組40，此外還在二次繞組40的外側(cè)配置第一鐵心50。與此相對(duì)，當(dāng)將一次繞組30配置在第一鐵心50的板狀部51側(cè)，并使圖5所示的一次繞組30和二次繞組40的位置關(guān)系反轉(zhuǎn)(參照?qǐng)D11的反激式變壓器(flybacktransformer)的結(jié)構(gòu))時(shí),一次繞組30在第一鐵心50的板狀部51側(cè)產(chǎn)生的磁通不易被二次繞組40產(chǎn)生的磁通抵消。因此，一次繞組30在第一鐵心50的板狀部51中產(chǎn)生的磁通穿過第一鐵心50，在較小的截面積的第一鐵心50中產(chǎn)生磁飽和，不能期待理想的特性。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式五，變壓器I在第一鐵心50的板狀部51側(cè)配置二次繞組40以用作正激式變壓器，因此，通過在一次繞組與鐵心之間配置二次繞組，能減少流入鐵心的磁通，并能減小鐵心的截面積。由此，能構(gòu)成小型的變壓器。實(shí)施方式六與上述實(shí)施方式五相反地，在第一鐵心50的板狀部51側(cè)配置一次繞組30，將變壓器I用作反激式變壓器。圖10及圖11是通過使圖2及圖5所示的變壓器I的一次繞組30和二次繞組40的位置關(guān)系反轉(zhuǎn)而構(gòu)成的反激式變壓器的剖視圖。 下述(I) (5)是反激式變壓器的一次繞組中流動(dòng)的電流和產(chǎn)生的磁通及二次繞組中流動(dòng)的電流的概要。(I)使電流向一次繞組30進(jìn)行通電(2)對(duì)應(yīng)于一次繞組30的通電在一次繞組30的附近產(chǎn)生磁場(chǎng)(3)將一次繞組30所產(chǎn)生的磁通貯存于第一鐵心50以作為磁能(4)停止一次繞組30的通電(5)貯存于第一鐵心50的磁能轉(zhuǎn)換為電能并出現(xiàn)在一次繞組30和二次繞組40中在反激式變壓器中，通過取出上述(5)中出現(xiàn)的電能來(lái)進(jìn)行能量(電能)的傳遞。如上述(3)所述，為了將流入一次繞組30的電能暫時(shí)貯存于第一鐵心50以作為磁能，第一鐵心50需要確保能保持該磁能的足夠的截面積。另外，若在第一鐵心50的附近配置一次繞組30并使其間的間隙狹小，則一次繞組30所產(chǎn)生的磁通不易泄漏，可使較多的磁通流入第一鐵心50，因此，一次繞組30所產(chǎn)生的磁通能高效地作為磁能貯存于第一鐵心50，從而提高了變壓器I的特性。與此相對(duì)，如圖5 (正激式變壓器的結(jié)構(gòu))所示，在一次繞組30與第一鐵心50之間配置二次繞組40的結(jié)構(gòu)中，利用經(jīng)由雜散電容流動(dòng)的二次繞組40的正向電流將一次繞組30所產(chǎn)生的磁通的一部分抵消，一部分磁通并不會(huì)到達(dá)第一鐵心50，因而不會(huì)被貯存為磁能，因此，不能期待理想的特性。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式六，變壓器I在第一鐵心50的板狀部51側(cè)配置一次繞組30并用作反激式變壓器，因此，鐵心能高效地貯存供給至一次繞組的電能以作為磁能，從而能提高變壓器的特性。實(shí)施方式七圖12是表示電動(dòng)汽車100的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。具有主電池102和電動(dòng)機(jī)104的電動(dòng)汽車100包括將電能從交流電源供給至主電池102的充電器101 ;將電能從主電池102供給至電動(dòng)機(jī)104的逆變器103 ;以及從主電池102對(duì)副電池106進(jìn)行充電并將電能供給至車載電氣元件107的降壓轉(zhuǎn)換器105。上述實(shí)施方式一至實(shí)施方式六中示出的變壓器I能確保一次繞組、二次繞組及鐵心之間的絕緣性并能實(shí)現(xiàn)小型化、高效率化，因此，適于在設(shè)于交流電源與主電池102之間以將交流電源與電動(dòng)汽車絕緣的交流/直流轉(zhuǎn)換器(充電器101)和設(shè)于主電池102與副電池之間以將兩電池絕緣的直流/直流轉(zhuǎn)換器(降壓轉(zhuǎn)換器)中使用。 工業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的變壓器使用片狀的一次繞組和二次繞組并確保兩者與鐵心的絕緣性，因此，適于在要求小型高效率化的電動(dòng)汽車用電池的充電器、產(chǎn)生供給至車載電氣元件的電壓的降壓轉(zhuǎn)換器等中使用。
權(quán)利要求
1.一種變壓器，包括 磁性構(gòu)件，該磁性構(gòu)件包括板狀部、沿與該板狀部正交的方向突設(shè)在該板狀部的面的邊部的外側(cè)腿部、突設(shè)在該板狀部的面的中央的柱狀腿部； 多個(gè)繞線管，這多個(gè)繞線管形成有供所述磁性構(gòu)件的所述柱狀腿部插通的筒狀部，并在該筒狀部的一個(gè)端部包括凸緣部；以及 多個(gè)繞組，這多個(gè)繞組卷繞于所述繞線管的各個(gè)筒狀部， 其特征在于， 所述多個(gè)繞線管中的一部分繞線管的筒狀部呈從凸緣部側(cè)插通其它繞線管的筒狀部的形狀， 將配置在插通所述筒狀部的繞線管與被插通的繞線管之間的繞組的筒狀部側(cè)的端部穿過下述間隙而朝外部拉出，該間隙是插通所述筒狀部的繞線管與所述被插通的繞線管的筒狀部之間的間隙。
2.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于， 在所述磁性構(gòu)件的板狀部的與柱狀腿部接觸的部位包括缺口部， 在所述一個(gè)端部包括凸緣部的一部分繞線管的筒狀部的另一個(gè)端部設(shè)有將所述磁性構(gòu)件的缺口部覆蓋的延伸部。
3.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于， 所述磁性構(gòu)件的缺口部相對(duì)于該磁性構(gòu)件的柱狀腿部的軸向在對(duì)稱方向上設(shè)于兩處。
4.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于， 所述變壓器包括與所述磁性構(gòu)件的柱狀腿部及外側(cè)腿部的前端抵接的板狀的磁性構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于， 所述磁性構(gòu)件包括兩組所述多個(gè)繞線管及所述多個(gè)繞組， 使各個(gè)磁性構(gòu)件的柱狀腿部及外側(cè)腿部的前端抵接，并相對(duì)于該抵接面將各個(gè)所述繞組對(duì)稱配置。
6.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于， 所述變壓器包括對(duì)所述繞組朝所述磁性構(gòu)件的板狀部側(cè)進(jìn)行按壓的彈性構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求6所述的變壓器，其特征在于， 所述彈性構(gòu)件是形成于繞線管的凸緣部的突起。
8.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于， 所述多個(gè)繞組的一部分是一對(duì)一次繞組和二次繞組。
9.如權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于， 將所述一次繞組的端部和二次繞組的端部在相對(duì)于磁性構(gòu)件的柱狀腿部的軸向相對(duì)的方向上拉出。
10.如權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于， 所述多個(gè)繞組中的至少一方使用方導(dǎo)線或扁平型導(dǎo)線。
11.如權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于， 所述多個(gè)繞組中的至少一方使用將多根導(dǎo)線捆扎在一起而形成的線材。
12.如權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于，所述多個(gè)繞組中的至少一方使用將導(dǎo)電性的平板形成為螺旋狀的板狀的導(dǎo)線。
13.如權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于，將二次繞組配置于磁性構(gòu)件的板狀部側(cè)以構(gòu)成正激式變壓器。
14.如權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于，將一次繞組配置于磁性構(gòu)件的板狀部側(cè)以構(gòu)成反激式變壓器。
15.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，在車載用設(shè)備中使用所述變壓器。
全文摘要
將第一鐵心(50)的柱狀腿部(54)插通在卷繞有二次繞組(40)并在一側(cè)包括凸緣部(22)的第二繞線管(20)的筒狀部(21)中，并將該第一鐵心(50)的柱狀腿部(54)和第二繞組(20)的筒狀部(21)插通在卷繞有一次繞組(30)并在一側(cè)包括凸緣部(12)的第一繞線管(10)的筒狀部(11)中。通過將二次繞組(40)的卷繞開始的起始端部(41)穿過筒狀部(11、21)之間以朝變壓器的外部拉出，從而來(lái)使二次繞組(40)的卷繞開始的起始端部(41)與一次繞組(30)及第一鐵心(50)隔絕來(lái)進(jìn)行絕緣。
文檔編號(hào)H01F30/00GK102971811SQ20108006767
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者大澤孝 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社