專利名稱：變壓器集合體、使用它的電力變換裝置和太陽能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接多個高升壓、低背形的變壓器而成的變壓器集合體、使用它的電力變換裝置以及太陽能發(fā)電裝置，例如，涉及在利用太陽能電池進(jìn)行發(fā)電的電力變換裝置中使用的變壓器集合體。
背景技術(shù)：
近年來，從致力于環(huán)境問題等出發(fā)，進(jìn)行了利用電力變換裝置把使用太陽能電池或燃料電池發(fā)電的直流電力變換成交流電力，向家庭內(nèi)的負(fù)載(下面，在本申請的說明書中只稱為“負(fù)載”)或商用電力系統(tǒng)(下面，在本申請的說明書中只稱為“系統(tǒng)”)供給的，或者變換成規(guī)定的直流電壓在直流負(fù)載的驅(qū)動中利用的嘗試。
在上述情況下利用的電力變換裝置大都具有把太陽能電池的輸出電壓升壓到規(guī)定電壓的功能，升壓后的電力在直流負(fù)載中使用，或輸入到直流-交流變換裝置，變換成交流后與系統(tǒng)連接。
此時，還有把太陽能電池本身串聯(lián)化把太陽能電池的輸出電壓提高到規(guī)定電壓的方法，但是，在太陽能電池的串聯(lián)化中除了作業(yè)工序多、成本高之外，還存在著太陽能發(fā)電裝置的非發(fā)電區(qū)增多，以及部分影子的影響大等的缺點。
因此，開發(fā)了盡量減少太陽能電池的串聯(lián)個數(shù)、對太陽能電池的輸出電壓進(jìn)行高升壓，由此，取出高電壓、小電流的輸出電力的太陽能發(fā)電裝置。
在這樣的太陽能發(fā)電裝置中，由于每一個太陽能電池只能輸出1伏左右的低電壓，故作為直流-直流變換裝置需要很高的升壓裝置，在內(nèi)部需要高升壓變壓器。
作為上述那樣的高升壓的直流-直流變換裝置的電路方式的一個例子，迄今使用推挽電路。
作為上述那樣從低電壓產(chǎn)生高電壓的例子，提出一種逆變器裝置，該裝置利用使用多個變壓器，把各一次線圈并聯(lián)連接、把各二次線圈串聯(lián)連接來實現(xiàn)高升壓的變壓器集合體。此外，還提出實現(xiàn)與此相似的變壓器集合體的結(jié)構(gòu)。
但是，如上所述，為了降低太陽能電池發(fā)電電力的饋電損耗，優(yōu)選地，把與太陽能電池連接而利用的直流-直流變換裝置配置在太陽能電池最近處，要求其形狀與太陽能電池的薄型形狀相符，作成盡可能薄型。
特別是，作為其結(jié)構(gòu)部件的變壓器是對直流-直流變換裝置的厚度造成重大影響的部件，希望減小其厚度，但是，在現(xiàn)有的變壓器結(jié)構(gòu)下，減小厚度是困難的。
此外，圖5示出具有用于在迄今使用的印刷基板上進(jìn)行安裝的引線端子503的推挽變壓器501。在該變壓器中，在卷芯上纏繞一次線圈504、505結(jié)束之后，朝向引線端子503的方向引出，把端部與引線端子503的各端子501a-d連接，由此，來形成輸出端子。
在此，在把低電壓大電流的太陽能電池作為電源使用的情況下，由于大電流在變壓器的一次線圈中流動，故作為一次線圈使用扁平銅線、厚銅箔等是優(yōu)選的，但是，使用這些材料像上述現(xiàn)有的變壓器那樣，在纏繞結(jié)束之后朝向引線端子的方向引出來形成輸出端子，是非常困難的。
此外，圖6A、B示出上述現(xiàn)有的變壓器在印刷基板上并聯(lián)連接(圖6A)或串聯(lián)連接(圖6B)的例子。
在此，圖6A、B中，601-604表示變壓器，605-608表示推挽電路的輸入端子，609表示通孔，用聯(lián)結(jié)變壓器的引線端子或輸入端子的實線包圍起來的部分表示印刷基板表面的接合區(qū)(land)，用虛線包圍起來的部分表示印刷基板背面的接合區(qū)。
此外，圖16、圖17示出各自的變壓器與輸入端子的連接電路的概略圖。
再有，在此，為了簡單起見，在圖6A、B中，省略了圖16、17中描述的，與端子601c、602d、604c、604d連接的開關(guān)元件1601、1602、1701、1702。
如上所述，如圖6A、B所示，在印刷基板上串聯(lián)連接或并聯(lián)連接變壓器時，在把輸入端子605-608與各端子連接的情況下，由于連結(jié)端子間的導(dǎo)體在基板上進(jìn)行交叉，故需要通過通孔607等延伸到基板背面來連接導(dǎo)體之間，這導(dǎo)致布線電阻變得非常大，效率降低。此外，由于連接變壓器的端子間的布線圖形的緣故，印刷基板大型化了。
在此，變更每一個變壓器的一次線圈與引線端子的連接位置時，也產(chǎn)生同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種變壓器集合體，該集合體用多個在卷芯上纏繞有一次線圈和二次線圈的變壓器構(gòu)成，其特征在于把各線圈和各端子配置成上述一次線圈的一個端子和另一端子隔著上述卷芯對置排列，上述二次線圈的一個端子和另一端子隔著上述卷芯對置排列，且使連結(jié)上述一次線圈的一個端子和另一端子的線、與連結(jié)上述二次線圈的一個端子和另一端子的線交叉的變壓器，在上述一次線圈端子的導(dǎo)出方向上并排排列N個、在上述二次線圈端子的導(dǎo)出方向上并排排列M個。
本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點，在下面的結(jié)合附圖所作的詳述中將變得顯而易見，在所有的圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部件。


合并到說明書中并構(gòu)成其一部分的這些附圖，說明本發(fā)明的實施方式，并且，與詳述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1為示出與本發(fā)明實施方式對應(yīng)的變壓器集合體結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖2為示出推挽變壓器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3為示出與本發(fā)明實施方式對應(yīng)的變壓器結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖4為示出把與本發(fā)明實施方式對應(yīng)的變壓器分解時的一個例子的圖。
圖5為現(xiàn)有推挽變壓器的概略圖。
圖6為現(xiàn)有推挽變壓器的連接圖。
圖7為示出與本發(fā)明第1實施方式對應(yīng)的太陽能發(fā)電裝置的一個例子的電路圖。
圖8為示出與本發(fā)明第1實施方式對應(yīng)的電力變換裝置安裝基板的一個例子的部件配置圖。
圖9為示出與本發(fā)明第2實施方式對應(yīng)的變壓器集合體的一個例子的圖。
圖10為示出與本發(fā)明第2實施方式對應(yīng)的太陽能發(fā)電裝置的一個例子的電路圖。
圖11為示出與本發(fā)明第2實施方式對應(yīng)的電力變換裝置安裝基板的一個例子的部件配置圖。
圖12為示出與本發(fā)明第3實施方式對應(yīng)的變壓器集合體的一個例子的圖。
圖13為示出與本發(fā)明第3實施方式對應(yīng)的電力變換裝置安裝基板的一個例子的部件配置圖。
圖14為示出與本發(fā)明第3實施方式對應(yīng)的太陽能發(fā)電裝置的一個例子的電路圖。
圖15為示出多個變壓器連接的例子的圖。
圖16為示出變壓器并聯(lián)連接的例子的圖。
圖17為示出變壓器串聯(lián)連接的例子的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
圖1為示出實施方式的變壓器集合體101的圖。本集合體把作為相同結(jié)構(gòu)的變壓器102和103在二次線圈的導(dǎo)出方向上通過接合區(qū)108連接起來而構(gòu)成。在此，變壓器102、103為推挽電路用變壓器，圖2示出其電路圖。
此外，104-107示出一次線圈，102a-102d、103a-103d示出一次線圈各自的端子，102e、102f、103e、103f示出二次線圈各自的端子。此外，圖3示出變壓器102的詳圖，圖4示出其分解圖。
在此，參照上述圖1、圖3、圖4，交叉描述本實施方式中使用的變壓器的結(jié)構(gòu)和作成方法。
二次線圈首先與和線軸303一體成形的端子102e連接，在線軸上纏繞規(guī)定圈數(shù)以便輸出所希望的高電壓之后，與設(shè)置在隔著線軸對置的一側(cè)的端子102f連接。
然后，在纏繞有二次線圈的線軸上纏繞幾圈一次線圈104，以使連結(jié)其兩端端子102a和102c的線與連結(jié)上述二次線圈的兩側(cè)端子102e和102f的線交叉。
此外，另一個一次線圈105也同樣在線軸上與一次線圈104并排纏繞，以使其與上述104不重疊。在此，纏上一次線圈104和105，以使它們相對于線軸的纏繞方向互相不同。進(jìn)而，把鐵心301和鐵心302插入線軸的中孔401中、碰上后用膠帶卷固定，由此構(gòu)成變壓器102。此時，為了一次線圈與鐵心間的絕緣，也可以使絕緣膜、絕緣紙等夾在中間。
把如上所述作成的變壓器102、103，如圖1所示，在印刷基板上兩個并排地，用設(shè)置在印刷基板上的接合區(qū)連接每一個的二次線圈102f和103e，由此構(gòu)成變壓器集合體。
在本實施方式中，說明了在印刷基板上進(jìn)行變壓器互相間的連接的情況，但是，也可以把端子之間直接連接來作成變壓器集合體。此外，也可以用環(huán)氧樹脂等密封直接連接上述變壓器端子之間的變壓器集合體，如一個元件那樣來使用變壓器集合體。此時，也可以對變壓器的端子和開關(guān)元件、二極管等半導(dǎo)體元件或裸芯片等進(jìn)行布線、密封。
此外，在本實施方式中，描述了在二次線圈端子的導(dǎo)出方向上把變壓器兩個并排的變壓器集合體，但是，變壓器的配置不限于此，當(dāng)然也可以構(gòu)成在一次線圈端子的導(dǎo)出方向上把變壓器兩個并排的變壓器集合體，或者，在一次線圈端子的導(dǎo)出方向上把變壓器兩個并排且在二次線圈端子的導(dǎo)出方向上把變壓器兩個并排的變壓器集合體。
有關(guān)這些，在后述的各實施方式中有詳述。在此，還可以考慮，如圖15所示，把二次線圈的導(dǎo)出方向作成在同一側(cè)導(dǎo)出，利用接合區(qū)1508連接端子1502f的1503f，由此構(gòu)成變壓器集合體1501，但是，如果二次線圈端子間的電壓差變大就需要相應(yīng)的空間距離，由于與此相應(yīng)地需要增大每一個變壓器，故優(yōu)選地，二次線圈的端子隔著鐵心對置設(shè)置。
通過利用使用了上述那樣的變壓器的變壓器集合體，可期待下述那樣的作用效果。
由于使一次線圈和二次線圈的端子導(dǎo)出方向交叉以便隔著鐵心對置地設(shè)置端子，故可作成使用了扁平銅線等的除了纏繞方向之外加工就困難的低電阻導(dǎo)體且高效率、高升壓的變壓器。
而且，由于能夠通過把上述變壓器多個排列、把對應(yīng)的端子互相連接而簡單地構(gòu)成高升壓的變壓器集合體，并能夠不使用基板上的通孔等、以最短距離在同一個接合區(qū)上連接各端子之間，故可提高使用了變壓器集合體的電力變換裝置的效率。
而且，由于上述變壓器集合體能夠使用結(jié)構(gòu)完全相同的變壓器，故可省掉對每一個變壓器進(jìn)行管理的工夫。
下面，詳細(xì)地說明構(gòu)成在此使用的一次線圈、二次線圈的繞組、鐵心、作為卷芯使用的線軸。
其次，詳細(xì)地說明本發(fā)明中使用的繞組。對本發(fā)明中使用的繞組沒有特別限定，只要是在變壓器的使用條件、作成條件下具有耐熱性、撓性、耐油性、錫焊性、絕緣耐久性等的繞組就可以使用。
具體地說，可以使用JIS C 3202“漆包線”中列舉的，1類油性漆包銅線、2類油性漆包銅線、0類縮甲醛絕緣銅線、1類縮甲醛絕緣銅線、2類縮甲醛絕緣銅線、0類縮甲醛絕緣鋁線、1類縮甲醛絕緣鋁線、縮甲醛絕緣扁平銅線、0類聚酯銅線、1類聚酯銅線、2類聚酯銅線、1類聚氨基甲酸乙酯銅線、2類聚氨基甲酸乙酯銅線、3類聚氨基甲酸乙酯銅線、0類熔接性聚氨基甲酸乙酯銅線、1類聚氨基甲酸乙酯銅線、2類熔粘性聚氨基甲酸乙酯銅線、0類聚酯亞胺銅線、1類聚酯亞胺銅線、或2類聚酯亞胺銅線。
進(jìn)而，作為本發(fā)明的一次線圈，從流過大電流時呈低損耗、空間效率高等出發(fā)，使用扁平銅線是優(yōu)選的。作為扁平銅線，也可以使用預(yù)先具有絕緣覆蓋膜的扁平銅線，但是，如果考慮到加工制造、尺寸穩(wěn)定性等，也可以使用裸銅線或鍍錫銅線等。
此外，作為一次線圈還優(yōu)選地，使用由多條在上述“漆包線”中列舉的線材合成的線(辮編線)，來降低集膚效應(yīng)所引起的損耗。此外，作為另一個一次線圈的例子，還可以使用把多條上述“漆包線”平行地一體化的多條平行漆包線等。
進(jìn)而，通過使用具有3層絕緣覆蓋層的線材可以省略一次線圈和二次線圈間的絕緣用層間膠帶卷等，可以節(jié)省變壓器作成的工夫，同時，變壓器能夠更加小型化。此外，作為卷芯不使用線軸，而是把二次線圈作成空心線圈，也能夠把變壓器小型化。
對本發(fā)明中使用的線軸沒有限定，但是，其通孔和整體形狀根據(jù)四方、橢圓、園等插入磁芯的剖面形狀來確定。而且，作為線軸的材料，可使用聚對苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、酚或環(huán)氧等樹脂，可根據(jù)需要來使用玻璃填充等級。
此外，通過使用熔接型的繞組，利用二次線圈構(gòu)成插入鐵心的通孔，可作成省略了線軸的變壓器。
對本發(fā)明中使用的鐵心沒有限定，但是，從使用溫度和容易形成所希望的形狀等出發(fā)，Mn-Zn系或Ni-Zn系的鐵淦氧磁心是優(yōu)選的，尤其是導(dǎo)磁率、飽和磁通密度大的鐵心是優(yōu)選的。
而且，優(yōu)選地，是具有插入到線軸通孔中的主磁腳、配置在二次線圈和一次線圈周圍的側(cè)磁腳、以及連結(jié)主磁腳和側(cè)磁腳的橋路部的形狀?？梢允褂美缭贘IS C 2514“E形鐵淦氧磁心”中所述的EE形、EI形、EER形、EIR形等形狀，或者在JIS C 2516“罐形鐵淦氧磁心”中所述的RM形、EP形等形狀。此外，也可以適當(dāng)使用日本TDK株式會社制的鐵淦氧磁心、EEM形、LP形、EPC形等形狀。
下面說明基于上述結(jié)構(gòu)的作為實施本發(fā)明的一個例子的實施方式。
在本實施方式中，說明本發(fā)明的變壓器集合體、使用它的電力變換裝置和太陽能發(fā)電裝置。
圖8為說明本實施方式的在一次線圈輸出端子的導(dǎo)出方向上1個、在二次線圈輸出端子的導(dǎo)出方向上2個，即N＝1、M＝2的變壓器集合體的圖，各變壓器102、103以一次線圈的圈數(shù)為3圈、二次線圈的圈數(shù)為225圈來構(gòu)成高升壓變壓器。這樣，在本實施方式中，一次線圈相互間并聯(lián)連接。
下面，按照順序說明該變壓器的具體作成方法。
在本實施方式中，作為鐵心使用日立鐵淦氧電子株式會社的EE12-17、7-3型鐵心。首先，圖3示出本實施方式中使用的變壓器的詳圖。
在與該鐵心適應(yīng)的線軸303上把直徑0.1mm的1類聚氨基甲酸乙酯電線(1UEW)的一端錫焊到一個端子部102e上，在線軸303的卷體部上把該電線以多層并列纏225圈之后，把該電線的另一端錫焊到另一個端子102f上，構(gòu)成二次線圈304。
此外，如圖4所示，作為一次線圈104、105使用寬1mm×厚0.7mm的扁平導(dǎo)線，在上述二次線圈上以長方形分別改變纏繞方向進(jìn)行繞組加工，作成一次線圈。
其次，把鐵心301、302從線軸303通孔的兩側(cè)分別插入，利用基體材料55μm、粘接劑25μm的日東電工株式會社制的聚酯粘膠帶No.31c粘貼兩層進(jìn)行固定，由此，作成變壓器102和103。
在此，一次線圈從鐵心的外形伸出3mm，通過對前端進(jìn)行焊錫處理，構(gòu)成端子102a-d、103a-d。接著，把上述變壓器配置在圖8所示的電力變換裝置的電路基板801上。
在該基板上預(yù)先設(shè)有用于使上述變壓器落入的孔部802、803，把變壓器102、103落入該孔部，進(jìn)行排列。
在此，把端子102a、102b和端子103a、103b配置到接合區(qū)804上，把端子102c、102d、103c、103d分別配置到所連接的MOSFET 805a-805d被配置的接合區(qū)807-810上。
此外，把端子102e、103f分別配置到接合區(qū)811和813上，把端子102f和103e配置到接合區(qū)812上。在此，通過分別錫焊上述接合區(qū)部分和端子，構(gòu)成本實施方式的變壓器集合體101。
由此，變壓器102、103的端子102c、102d、103c、103d分別與分開的日立制作所制MOSFET HTA2164H 805a-d連接。此外，端子102e、103f通過未圖示的布線圖形與二極管橋806連接。
在此，使用圖7示出使用了上面說明的變壓器集合體101的電力變換裝置702、和把太陽能電池703、負(fù)載704與該裝置連接起來的太陽能發(fā)電裝置701的概略電路圖，并說明電力變換裝置702的工作概要。
首先，從太陽能電池703輸入到電力變換裝置702的輸入端子的直流電力被電容器705平滑化，通過變壓器集合體101，向MOSFET等開關(guān)元件805供給。然后，通過使開關(guān)元件805交互地進(jìn)行通/斷，把直流電力變換成交流電力。
輸入到變壓器集合體101的交流電力，根據(jù)變壓器集合體701的變壓比(在本實施方式中，為3∶450)進(jìn)行升壓，被二極管橋406整流，變換成直流電力。
進(jìn)而，直流電力在被電容器706平滑化之后，供給到負(fù)載704。再有，根據(jù)供給到負(fù)載704的直流電力的脈動電流分量或噪聲分量的規(guī)格，在二極管橋806和電容器706之間設(shè)置濾波用的電感器，或者也有省略電感器和電容器此二者的情況。
其次，說明控制電路818的工作。圖7示出的控制電路818由控制用電源部707、基準(zhǔn)波生成部708和驅(qū)動器709構(gòu)成。電力變換裝置702的輸入電壓達(dá)到控制用電源部707起動的電壓時，就從控制用電源部707向基準(zhǔn)波生成部708和驅(qū)動器709供給電力。
基準(zhǔn)波生成部708生成預(yù)先設(shè)定頻率的基準(zhǔn)矩形波，把基準(zhǔn)矩形波供給到驅(qū)動器709。驅(qū)動器709基于基準(zhǔn)矩形波生成使開關(guān)元件805交互地進(jìn)行通/斷的柵極驅(qū)動信號S1和S2，把柵極驅(qū)動信號S1和S2供給到開關(guān)元件805的柵極，進(jìn)行開關(guān)元件的通/斷工作。
在此使用的太陽能電池703是使用太陽仿真器，在1個太陽的照射強(qiáng)度下，在最佳工作電壓1V、最佳工作電流10A下工作的太陽能電池，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整負(fù)載，可從電力變換裝置得到150V、61mA的輸出。這樣，按照第1實施方式變壓器集合體的結(jié)構(gòu)，把夾著鐵心設(shè)置一次線圈的兩端子和二次線圈的兩端子的變壓器在橫向上并排，把它們連接起來，由此，能夠構(gòu)成高效率且薄型的高升壓變壓器集合體，能夠提供使用了該集合體的高效率且薄型的高升壓電力交換裝置。
下面，說明在第2實施方式中使用的變壓器集合體，但是，對于與上述第1實施方式大致一樣的結(jié)構(gòu)，省略其詳細(xì)說明。
圖9為實施方式2的在一次線圈輸出端子的導(dǎo)出方向上2個、在二次線圈輸出端子的導(dǎo)出方向上1個，即N＝2、M＝1的變壓器集合體901的概略圖。在此，以各變壓器902、903以各一次線圈的圈數(shù)為2圈、二次線圈的圈數(shù)為225圈來構(gòu)成高升壓變壓器。這樣，在本實施方式中，一次線圈相互間串聯(lián)連接。
在本實施方式中使用的變壓器902、903除了一次線圈的圈數(shù)之外與第1實施方式中說明的相同，故省略其說明。
在此，把每一個變壓器配置到圖11所示那樣的電力變換裝置的電路基板1101上。在該基板上預(yù)先設(shè)有用于使上述變壓器落入的孔部1102、1103，把變壓器902、903落入該孔部并進(jìn)行排列。
在此，變壓器902和903是完全相同的結(jié)構(gòu)，但是，在落入上述孔部中時把變壓器903相對于變壓器902翻轉(zhuǎn)180°落入，以使端子902c、902d與端子903d、903c面對面。
此外，在此，把端子902a、902b配置到接合區(qū)1104上，把端子903a、903b分別配置到被連接的MOSFET1105a-b所配置的接合區(qū)1113、1112上。
此外，把端子902c和903d、端子902d和903c分別配置到接合區(qū)1107、1108上，把端子903e、903f配置到接合區(qū)1109上，把端子902e、903f分別配置到接合區(qū)1111、1110上。在此，通過分別錫焊上述接合區(qū)部分和端子，來構(gòu)成把纏繞方向不同的一次線圈相互間直接連接的本實施方式的變壓器集合體。
然后，變壓器903的端子903a、903b分別與分開的日立制作所制MOSFET HAT2164H 1105a-b連接。此外，端子902e、903f通過未圖示的布線圖形與二極管橋1106連接。
然后，作成利用了使用圖11示出的電路基板作成的變壓器集合體901的電力變換裝置1002、和把太陽能電池1003、負(fù)載1004與該裝置連接起來的、圖10示出的太陽能發(fā)電裝置1001。
在此，對于電路的詳細(xì)工作，由于與在第1實施方式中使用的電力變換裝置大致相同，故省略其說明。
此外，在本實施方式中，太陽能電池1003使用了把pin結(jié)構(gòu)層疊3層的結(jié)構(gòu)的太陽能電池。該太陽能電池與第1實施方式中使用的太陽能電池相比較，每一個的輸出電壓大，即電力變換裝置的輸入電壓變大。
但是，在本實施方式的變壓器集合體中，由于變壓器的一次線圈相互間串聯(lián)連接，故1個變壓器一次線圈上出現(xiàn)的電壓約為輸入電壓的1/2，由于可減少鐵心的使用磁通密度，故與第1實施方式相比，可以把圈數(shù)減少到2/3，并且，能夠減少鐵心損耗。
上述的太陽能電池使用太陽仿真器，在1個太陽的照射強(qiáng)度下，在最佳工作電壓1.4V、最佳工作電流10A下工作，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整負(fù)載根據(jù)變壓器集合體的升壓比進(jìn)行升壓，可從電力變換裝置得到157V、87mA的輸出。
這樣，按照第2實施方式變壓器集合體的結(jié)構(gòu)，把夾著鐵心設(shè)置一次線圈的兩端子和二次線圈的兩端子的變壓器在一次線圈端子的導(dǎo)出方向上并排，并且在變壓器在接合區(qū)1107、1108上連接面對面的纏繞方向不同的一次線圈，在接合區(qū)1109上連接二次線圈，由此，能夠構(gòu)成高效率且薄型的高升壓變壓器集合體，能夠提供使用了該集合體的高效率且薄型的高升壓電子變換裝置。
下面，說明在第3實施方式中使用的變壓器集合體，但是，對于與第1實施方式或第2實施方式大致一樣的結(jié)構(gòu)，省略其詳細(xì)說明。
圖12為本實施方式的在一次線圈輸出端子的導(dǎo)出方向上2個、在二次線圈輸出端子的導(dǎo)出方向上2個，即N＝2、M＝2的變壓器集合體1201的概略圖。在此，各變壓器1202、1203、1204、1205以各一次線圈的圈數(shù)為2圈、二次線圈的圈數(shù)為225圈來構(gòu)成高升壓變壓器。
在本實施方式中使用的變壓器1202-1205由于與第1實施方式中說明的相同，故省略其說明。
在此，把每一個變壓器配置到圖13所示那樣的電力變換裝置的電路基板1301上。在該基板上預(yù)先設(shè)有用于使上述變壓器落入的孔部1302-1305，把變壓器1202-1205落入該孔部并進(jìn)行排列。
在此，變壓器1202-1205是完全相同的結(jié)構(gòu)，但是，在落入上述孔部中時把變壓器1204相對于變壓器1202翻轉(zhuǎn)180°落入，以使端子1202c、1202d與端子1204d、1204c面對面，把變壓器1205相對于變壓器1203翻轉(zhuǎn)180°落入，以使端子1203c、1203d與端子1205d、1205c面對面。
在此，把端子1202a、1202b、1203a、1203b配置到接合區(qū)1306上，把端子1204b、1204a、1205b、1205a分別配置到所連接的MOSFET1307a-d被配置的接合區(qū)1309-1312。
此外，把端子1202c和1204d、端子1202d和1204c、端子1203c和1205d、端子1203d和1205c分別配置到接合區(qū)1313-1316上。
進(jìn)而，把端子1203f和1205e配置到接合區(qū)1317上，把端子1205f和1204e、端子1203e和1202f分別配置到接合區(qū)1318、1319上，把端子1202e配置到接合區(qū)1325上，把端子1204f配置到接合區(qū)1326上。
在此，通過分別錫焊上述接合區(qū)部分和端子，來構(gòu)成本實施方式的變壓器集合體。然后，變壓器1204、1205的端子1204b、1204a、1205b、1205a分別與分開的日立制作所制MOSFET HAT2164H 1307a-d連接。
此外，端子1202e、1204f與二極管橋1308連接。然后，作成圖14那樣的利用了使用圖13示出的電路基板作成的變壓器集合體1301的電力變換裝置1402、和把太陽能電池1403、負(fù)載1404與該裝置連接起來的、圖14示出的太陽能發(fā)電裝置1401。
在此，對于電路的詳細(xì)工作，由于與在第1實施方式中使用的電力變換裝置大致相同，故省略其說明。此外，在本實施方式中，太陽能電池1403使用與實施方式2中使用的一樣的太陽能電池，使用太陽仿真器，在1個太陽的照射強(qiáng)度下，在最佳工作電壓1.4V、最佳工作電流10A下工作，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整負(fù)載根據(jù)變壓器集合體的升壓比進(jìn)行升壓，可從電力變換裝置得到315V、43mA的輸出。
這樣，按照第3實施方式的變壓器集合體的結(jié)構(gòu)，把夾著鐵心設(shè)置一次線圈的兩端子和二次線圈的兩端子的變壓器在一次線圈端子的導(dǎo)出方向和二次線圈端子的導(dǎo)出方向上各并排2個，并且，在一次線圈端子的導(dǎo)出方向上排列的變壓器1202和1204、1203和1205間在接合區(qū)1313-1316上連接面對面的纏繞方向不同的一次線圈，在二次線圈端子的導(dǎo)出方向上排列的變壓器1202和1203、1204和1205間在接合區(qū)1318、1319上連接二次線圈，由此，能夠構(gòu)成高效率且薄型的高升壓變壓器集合體，能夠提供使用了該集合體的高效率且薄型的高升壓電力變換裝置。
在上面說明的本發(fā)明實施方式中，描述了在電力變換裝置的推挽電路中使用的變壓器，但是，本發(fā)明的變壓器和變壓器集合體當(dāng)然也能應(yīng)用于其它電路方式。
此外，在本實施方式中，描述了用一臺太陽能發(fā)電裝置與電阻負(fù)載聯(lián)結(jié)的情況，但是，也可以把多臺同樣的太陽能發(fā)電裝置并聯(lián)連接，連接系統(tǒng)聯(lián)結(jié)逆變器，把從太陽能電池輸出的直流電力變換成交流電力，來構(gòu)成與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)的系統(tǒng)。
正如上面說明了的那樣，按照上述的與實施方式對應(yīng)的本發(fā)明，可容易地作成使用了高升壓、低背形的變壓器，且由于使一次線圈和二次線圈的端子導(dǎo)出方向交叉以便隔著鐵心對置設(shè)置端子，從而可使用扁平銅線等除了纏繞方向之外加工就困難的低電阻導(dǎo)體作成高效率、高升壓的變壓器。
此外，由于能夠通過把上述變壓器多個排列、把對應(yīng)的端子相互間連接而簡單地形成高升壓的變壓器集合體，并能夠不使用基板上的通孔等，以最短距離在同一個接合區(qū)上連接各端子間，故可提高使用了變壓器集合體的、高升壓的電力變換裝置的效率。
進(jìn)而，由于上述變壓器集合體能夠使用結(jié)構(gòu)完全相同的變壓器，故可省掉對每一個變壓器進(jìn)行管理的工夫。
正如上面說明了的那樣，按照本發(fā)明，在降低變壓器厚度的同時，能夠防止變壓器端子間連接中的布線電阻引起的效率降低。
因為在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以作出很多不同的實施方式，故應(yīng)該理解，除了在所附的權(quán)利要求中所限定的方式外，本發(fā)明并不限于具體的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種變壓器集合體，是用多個在卷芯上纏繞有一次線圈(104、904、1206)和二次線圈的變壓器構(gòu)成的變壓器集合體(101、901、1201)，其特征在于如下構(gòu)成在上述一次線圈的端子的導(dǎo)出方向上并排排列N個變壓器，在上述二次線圈的端子的導(dǎo)出方向上并排排列M個變壓器，上述變壓器的各線圈和各端子配置成上述一次線圈的一個端子(102a、902a、1202a)和另一端子(102c、902c、1202c)隔著上述卷芯對置排列，上述二次線圈的一個端子(102e、902e、1202e)和另一端子(102f、902f、1202f)隔著上述卷芯對置排列，且使連結(jié)上述一次線圈的一個端子和另一端子的線、與連結(jié)上述二次線圈的一個端子和另一端子的線交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器集合體，其特征在于上述多個變壓器具有基本上相同的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器集合體，其特征在于上述一次線圈向卷芯上的纏繞方向和上述一次線圈的端子的導(dǎo)出方向大致相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器集合體，其特征在于在上述一次線圈的端子的導(dǎo)出方向上排列上述多個變壓器時，在上述相鄰排列的各變壓器之間，分別連接上述一次線圈的纏繞方向彼此相反的一次線圈(圖11、圖13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器集合體，其特征在于在上述連接中，各端子通過印刷基板(1101、1301)上的接合區(qū)(1107、1108、1313、1314、1315、1616)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的變壓器集合體，其特征在于上述變壓器是推挽變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器集合體，其特征在于上述變壓器具有至少2個一次線圈，上述一次線圈向上述變壓器的上述卷芯上的纏繞方向相互不同(圖3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器集合體，其特征在于在上述一次線圈的端子的導(dǎo)出方向上排列上述多個變壓器時，上述變壓器每隔1個翻轉(zhuǎn)180°來排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器集合體，其特征在于上述一次線圈和二次線圈的各端子在同一個面上形成，上述變壓器落入到在印刷基板上形成的孔部(802、1102、1302)中，該端子分別與印刷基板上的接合區(qū)連接。
10.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器集合體的電力變換裝置(702、1002、1402)。
11.一種使用根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力變換裝置和太陽能電池的太陽能發(fā)電裝置(701、1001、1401)。
全文摘要
提供一種變壓器集合體、使用它的電力變換裝置和太陽能發(fā)電裝置。該變壓器集合體用多個在卷芯上纏繞有一次線圈和二次線圈的變壓器構(gòu)成，把各線圈和各端子配置成上述一次線圈的一個端子和另一端子隔著上述卷芯對置排列，上述二次線圈的一個端子和另一端子隔著上述卷芯對置排列，且使連結(jié)上述一次線圈的一個端子和另一端子的線、與連結(jié)上述二次線圈的一個端子和另一端子的線相交叉的變壓器，在上述一次線圈端子的導(dǎo)出方向上并排排列N個、在上述二次線圈端子的導(dǎo)出方向上并排排列M個。
文檔編號H02M3/337GK1551256SQ20041004214
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者豐村文隆 申請人:佳能株式會社