电力转换装置和变压器的制作方法

1.本发明涉及电力转换装置和变压器。

背景技术：

2.以往，已知一种具备作为初级绕组的第1线圈和作为次级绕组的第2线圈的变压器。这样的变压器例如公开在日本特开2007－19120号公报中。
3.上述日本特开2007－19120号公报所记载的变压器具备芯，该芯形成线圈的磁路。并且，作为初级绕组的第1线圈和作为次级绕组的第2线圈以卷绕于芯的方式配置。而且，在上述日本特开2007－19120号公报所记载的变压器中，为了提高绝缘强度，第1线圈、第2线圈和芯这三者整体在被装入外壳的状态下被绝缘树脂封入。
4.然而，在上述日本特开2007－19120号公报所记载的变压器中，为了提高绝缘强度，第1线圈(初级绕组)和第2线圈(次级绕组)以及芯这三者整体被绝缘树脂(树脂构件)封入(密封)，因此，变压器整体的冷却性能降低。由此，在对被树脂构件密封的绕组施加高电压的情况下，为了抑制温度的上升，需要增大绕组和芯。因此，在进行高耐压化(施加高电压)的情况下，为了提高绝缘强度且抑制温度上升，存在变压器大型化这样的问题。

技术实现要素：

5.发明要解决的问题
6.本发明是为了解决上述那样的课题而做出的，本发明的1个目的在于，提供能够提高绝缘强度且能够抑制大型化同时抑制温度上升的电力转换装置和变压器。
7.用于解决问题的方案
8.为了实现上述目的，本发明的第1技术方案提供一种电力转换装置，其中，该电力转换装置具备：电力转换部，其将输入的直流电力转换为交流电力；以及变压器，其对来自电力转换部的交流电力进行变压，变压器包含：芯，其具有形成磁路的腿部；以及绕组，其卷绕于芯的腿部，绕组具有作为初级侧的初级绕组和次级侧的次级绕组中的任意一者的高压侧绕组和作为初级绕组和次级绕组中的另一者的低压侧绕组，高压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封，低压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下暴露。
9.在本发明的第1技术方案的电力转换装置中，如上述那样，高压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封。由此，能够利用介电常数较小(绝缘性能较高)的树脂构件来密封高压侧绕组和芯的局部，因此，与高压侧绕组暴露的情况相比，能够提高高压侧绕组的绝缘强度。另外，如上述那样，低压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下暴露。由此，能够自暴露的低压侧绕组和芯的被低压侧绕组卷绕的局部放出热。因此，与高压侧绕组和低压侧绕组这两者与整个芯一起被树脂构件密封的情况相比，能够抑制变压器的温度上升。其结果，不必为了抑制温度上升而使绕组和芯大型化，因此能够提高绝缘强度且能够抑制大型化同时抑制温度上升。
10.在上述第1技术方案的电力转换装置中，优选的是，变压器还包含高压侧绕组用壳体，该高压侧绕组用壳体收纳绕组的高压侧绕组，高压侧绕组在收纳于高压侧绕组用壳体的状态下与芯的局部一起被填充至高压侧绕组用壳体的内部的树脂构件密封。若如此构成，则在将卷绕于芯的腿部的高压侧绕组与芯一起收纳于高压侧绕组用壳体的状态下，能够向高压侧绕组用壳体的内部填充树脂材料。因此，能够利用树脂构件将高压侧绕组与芯的局部一起容易地密封。
11.在上述第1技术方案的电力转换装置中，优选的是，该电力转换装置还具备线圈架，该线圈架保持绕组，以便将绕组卷绕于芯的腿部，高压侧绕组在保持于线圈架且卷绕于芯的腿部的状态下与线圈架和芯的局部一起被树脂构件密封。若如此构成，则通过利用线圈架来保持绕组，能够将绕组容易地配置为卷绕于芯。另外，由于高压侧绕组连同线圈架和芯的局部一起被树脂构件密封，因此能够将高压侧绕组、线圈架、芯一体地密封。因此，例如，能够抑制因在芯与线圈架之间存在空气层而使绝缘强度降低。其结果，能够利用线圈架将绕组容易地配置为卷绕于芯的周围，并且能够通过抑制绝缘性的降低来实现高耐压化。
12.在上述第1技术方案的电力转换装置中，优选的是，高压侧绕组和低压侧绕组以在芯的腿部的延伸方向上相互分割开的状态卷绕于腿部，高压侧绕组在靠向腿部的一侧地卷绕起来的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封，低压侧绕组在靠向腿部的另一侧地卷绕起来的状态下暴露。若如此构成，则由于高压侧绕组靠向腿部的一侧地卷绕起来，因此，通过利用树脂构件来仅密封腿部的一侧，能够一边使靠向另一侧地卷绕起来的低压侧绕组暴露一边更容易地密封高压侧绕组。因此，能够使低压侧绕组暴露同时更加减轻用于密封高压侧绕组的作业负担。
13.在上述第1技术方案的电力转换装置中，优选的是，高压侧绕组具有被分割成两个且卷绕于芯的腿部的第1高压侧绕组和第2高压侧绕组，低压侧绕组以在芯的腿部的延伸方向上被第1高压侧绕组和第2高压侧绕组夹着的方式卷绕于腿部，第1高压侧绕组和第2高压侧绕组分别在以夹着低压侧绕组的方式卷绕于腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封。若如此构成，则由于以利用第1高压侧绕组和第2高压侧绕组夹着低压侧绕组的方式进行卷绕，因此能够提高高压侧的绕组与低压侧的绕组彼此间的磁耦合。因此，能够减少来自绕组的漏电感(漏磁电感)，因此能够减少由漏电感引起的电损失。
14.在该情况下，优选的是，变压器还包含高压侧绕组用壳体，该高压侧绕组用壳体收纳绕组的高压侧绕组，高压侧绕组用壳体具有从腿部的一侧收纳第1高压侧绕组的第1壳体、和以与第1壳体相对的方式从腿部的另一侧收纳第2高压侧绕组的第2壳体，第1高压侧绕组在收纳于第1壳体的状态下与芯的局部一起被填充至第1壳体的内部的树脂构件密封，第2高压侧绕组在收纳于第2壳体的状态下与芯的局部一起被填充至第2壳体的内部的树脂构件密封。若如此构成，则通过在将第1高压侧绕组与芯一起收纳于第1壳体的状态下向第1壳体内部填充树脂材料，能够将第1高压侧绕组与芯的局部一起容易地密封。另外，通过在将第2高压侧绕组与芯一起收纳于第2壳体的状态下向第2壳体内部填充树脂材料，能够将第2高压侧绕组与芯的局部一起容易地密封。因此，即使在配置为利用两个高压侧绕组来夹着1个低压侧绕组的情况下，也能够容易地密封两个高压侧绕组中的各高压侧绕组。
15.在上述第1技术方案的电力转换装置中，优选的是，高压侧绕组具有被分割成多个的部分高压侧绕组，低压侧绕组具有被分割成多个的部分低压侧绕组，多个部分高压侧绕
组和多个部分低压侧绕组在芯的腿部的延伸方向上交替地卷绕于腿部，多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组在与多个部分低压侧绕组交替地卷绕于芯的腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封。若如此构成，则由于多个部分高压侧绕组配置为与多个部分低压侧绕组交替地排列，因此，与配置为利用两个高压侧绕组来夹着1个低压侧绕组的情况相比，能够更加提高高压侧的绕组与低压侧的绕组彼此间的磁耦合。因此，能够更加减少来自绕组的漏电感(漏磁电感)，因此能够更加减少由漏电感引起的电损失。另外，由于高压侧绕组和低压侧绕组分别被分割为多个，因此能够使来自绕组的发热分散。因此，能够更加抑制由来自绕组的发热引起的温度上升。
16.在该情况下，优选的是，变压器还包含高压侧绕组用壳体，该高压侧绕组用壳体收纳绕组的高压侧绕组，高压侧绕组用壳体具有收纳多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组的多个部分壳体，多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组在收纳于多个部分壳体中的各部分壳体的状态下与芯的局部一起被填充至多个部分壳体的各部分壳体的内部的树脂构件密封。若如此构成，则通过在将多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组与芯一起分别收纳于多个部分壳体的状态下向多个部分壳体的各部分壳体的内部填充树脂材料，能够将多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组与芯的局部一起容易地密封。因此，即使在多个部分高压侧绕组配置为与多个部分低压侧绕组交替地排列的情况下，也能够容易地密封多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组。
17.在上述第1技术方案的电力转换装置中，优选的是，该电力转换装置还具备鼓风机，该鼓风机冷却变压器的低压侧绕组。若如此构成，则通过自鼓风机向暴露的低压侧绕组送出冷却风，能够有效地冷却低压侧绕组和芯的腿部中的卷绕有低压侧绕组的部分。因此，能够有效地抑制变压器整体的温度上升。
18.本发明的第2技术方案提供一种变压器，其中，该变压器具备：芯，其具有形成磁路的腿部；以及绕组，其卷绕于芯的腿部，绕组具有作为初级侧的初级绕组和次级侧的次级绕组中的任意一者的高压侧绕组和作为初级绕组和次级绕组中的另一者的低压侧绕组，高压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封，低压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下暴露。
19.在本发明的第2技术方案的变压器中，如上述那样，高压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封。由此，能够利用介电常数较小(绝缘性能较高)的树脂构件来密封高压侧绕组和芯的局部，因此，与高压侧绕组暴露的情况相比，能够提高高压侧绕组的绝缘强度。另外，如上述那样，低压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下暴露。由此，能够自暴露的低压侧绕组和芯的被低压侧绕组卷绕的局部放出热。因此，与高压侧绕组和低压侧绕组这两者与整个芯一起被树脂构件密封的情况相比，能够抑制变压器的温度上升。其结果，不必为了抑制温度上升而使绕组和芯大型化，因此能够提供一种能够提高绝缘强度且能够抑制大型化同时抑制温度上升的变压器。
附图说明
20.图1是表示第1实施方式的电力转换装置的整体结构的图。
21.图2是用于说明第1实施方式的变压器的结构的立体图。
22.图3是将第1实施方式的变压器分解的示意图。
23.图4是沿着图2的110―110线的剖视图。
24.图5是用于说明第1实施方式的树脂材料的填充的图。
25.图6是表示第2实施方式的电力转换装置的整体结构的图。
26.图7是用于说明第2实施方式的变压器的结构的图。
27.图8是用于说明第2实施方式的变压器的组装方法的图。
28.图9是表示第3实施方式的电力转换装置的整体结构的图。
29.图10是用于说明第3实施方式的变压器的结构的图。
30.图11是用于说明第3实施方式的变压器的组装方法的图。
31.图12是表示第1实施方式～第3实施方式的变形例的变压器的图。
具体实施方式
32.以下，基于附图来说明使本发明具体化的实施方式。
33.[第1实施方式]
[0034]
参照图1～图5说明第1实施方式的电力转换装置100的结构。电力转换装置100包含dcdc转换器，该dcdc转换器对所输入的直流电力的电压进行转换并输出电压被转换后的直流电力。电力转换装置100例如用于对来自太阳能电池等电源101的直流电力进行转换的太阳能pcs(功率调节系统)。
[0035]
如图1所示，第1实施方式的电力转换装置100具备变换器部1、变压器2、转换器部3和鼓风机4。此外，电力转换装置100也可以设有平滑电路等。另外，变换器部1是权利要求书中的“电力转换部”的一个例子。
[0036]
变换器部1将自电源101输入的直流电力转换为交流电力。变换器部1包含逆变电路，该逆变电路例如具有igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)或mosfet(metal－oxide－semiconductor field－effect transistor：金属-氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件。变换器部1根据来自未图示的控制部的控制信号(栅极信号)通过开关元件的开关动作来将所输入的直流电力转换为交流电力。然后，变换器部1将转换后的交流电力向变压器2输出。
[0037]
变压器2对来自变换器部1的交流电力进行变压。然后，变压器2将变压后的交流电力向转换器部3输出。变压器2是对高频的交流电力进行变压的高频变压器。此外，在后面叙述变压器2的详细内容。
[0038]
转换器部3将来自变压器2的交流电力转换为直流电力。转换器部3包含例如具有二极管的整流电路(二极管桥式电路)。并且，转换器部3将转换后的直流电力输出。此外，在转换器部3的整流电路中，也可以使用igbt或mosfet等开关元件来替代二极管。
[0039]
鼓风机4冷却变压器2。具体而言，鼓风机4构成为送出用于冷却变压器2的绕组12(参照图2)的冷却风。
[0040]
(变压器的结构)
[0041]
如图2所示，第1实施方式的变压器2包含绕组10、芯20、线圈架30和壳体40。
[0042]
如图3所示，绕组10包含绕组11和绕组12。绕组11是变压器2的初级侧的绕组(线圈)。绕组12是变压器2的次级侧的绕组(线圈)。另外，在变压器2中，绕组11是高压侧，绕组12是低压侧。即，变压器2对所输入的交流电压的电压进行降压。绕组11和绕组12例如是漆
包线或利兹线等。此外，绕组11是权利要求书中的“初级绕组”和“高压侧绕组”的一个例子。另外，绕组12是权利要求书中的“次级绕组”和“低压侧绕组”的一个例子。
[0043]
芯20包含一对芯构件20a、20b。一对芯构件20a、20b包含ee形状的铁氧体芯。芯20在一对芯构件20a、20b被组合起来的状态下具有由于在绕组10中流动的电流而形成磁路的腿部21(参照图4)。即，在芯构件20a和芯构件20b被组合起来的状态下，形成有1根四棱柱状的腿部21。绕组10(绕组11和绕组12)以卷绕于四棱柱状的腿部21的周围的方式配置。在变压器2中，由于在初级侧的绕组11中流动的电流而在腿部21(芯20)产生磁场。然后，由于在腿部21产生的磁场而在次级侧的绕组12产生感应电动势，从而在绕组12中流动电流。
[0044]
另外，芯20是由腿部21和外腿部形成磁气回路(磁路)的环状芯，该腿部21卷绕绕组10，该外腿部分别在腿部21的y1方向侧和y2方向侧配置于绕组10的外侧。在此，“环状芯”是作为以下概念记载的，即，不仅是指完全闭合的状态，而且还包含一对芯构件20a、20b相互隔开间隙地配置的情况。
[0045]
如图3所示，线圈架30具有构件31、32、33。线圈架30通过将构件31～构件33组合而具有绕线状的形状。在第1实施方式中，线圈架30保持绕组10，以便将绕组10(绕组11和绕组12)卷绕于芯20的腿部21。即，绕组10配置为以被线圈架30保持的状态卷绕于芯20的腿部21。另外，线圈架30由介电常数较低且绝缘性较高的树脂材料形成。线圈架30例如由烯烃树脂等热塑性树脂形成。
[0046]
如图4所示，在第1实施方式中，绕组11和绕组12以在芯20的腿部21的延伸方向(z方向)上相互分割开的状态卷绕于腿部21。具体而言，绕组11靠向腿部21的一侧(z2方向侧)地卷绕起来。并且，绕组12靠向腿部21的另一侧(z1方向侧)地卷绕起来。即，绕组11以在线圈架30的下侧(z2方向侧)被构件33部分保持的状态卷绕于芯构件20b侧的腿部21。并且，绕组12以在线圈架30的上侧(z1方向侧)被构件32部分保持的状态卷绕于芯构件20a侧的腿部21。变压器2是初级侧的绕组11和次级侧的绕组12分别分割开的分割卷绕的变压器。此外，绕组11的端部被向x1方向侧(参照图2)引出。并且，绕组12的端部被向x2方向侧(参照图2)引出。
[0047]
壳体40收纳绕组11。具体而言，壳体40收纳：绕组11、包含腿部21的被绕组11卷绕的局部在内的、芯20和线圈架30的下侧一半(芯构件20b侧一半)。即，壳体40在内部收纳变压器2的下侧(z2方向侧)的一半。另外，绕组12和变压器2的上侧(z1方向侧)未被壳体40收纳，而是暴露。
[0048]
在第1实施方式中，绕组11在保持于线圈架30且靠向腿部21的一侧(z2方向侧)地卷绕起来的状态下与线圈架30的局部和芯20的局部(芯构件20b)一起被树脂构件50密封。并且，绕组12在靠向芯20的腿部21的另一侧(z1方向侧)地卷绕起来的状态下暴露。具体而言，在第1实施方式中，绕组11在收纳于壳体40的状态下与线圈架30和作为芯20的局部的芯构件20b一起被填充至壳体40的内部的树脂构件50密封。
[0049]
即，收纳于壳体40内部的绕组11、包含腿部21的被绕组11卷绕的局部在内的、芯20和线圈架30的下侧(z2方向侧)的一半被树脂构件50气密密封。另一方面，绕组12和芯20的上侧(z1方向侧)的一半未被树脂构件50密封，而是暴露。变压器2的暴露的上侧(z1方向侧)构成为被鼓风机4冷却。
[0050]
另外，壳体40和树脂构件50由与线圈架30相同的树脂材料形成。即，线圈架30、壳
体40和树脂构件50这三者的热膨胀率为彼此大致相等的大小。因此，树脂构件50构成为，在用于形成树脂构件50的树脂材料的固化时，能够抑制由热膨胀的龟裂引起的空隙(成形不良)。
[0051]
(第1实施方式的变压器的组装方法)
[0052]
接下来，参照图3和图5来说明第1实施方式的变压器2的组装方法(制造方法)。
[0053]
如图3所示，首先，使绕组10(绕组11和绕组12)保持于线圈架30。具体而言，使绕组11保持于线圈架30的构件33。然后，使绕组12保持于线圈架30的构件32。然后，组合绕组10、芯20和线圈架30。具体而言，一边保持绕组10，一边组合线圈架30的构件31～构件33和芯20的一对芯构件20a、20b。另外，绕组10、芯20和线圈架30在组合起来的状态下利用带等进行固定。
[0054]
然后，如图5所示，将组合起来的绕组10、芯20和线圈架30收纳于壳体40。具体而言，在绕组10中的绕组12部分暴露的状态下，绕组10中的绕组11部分收纳于壳体40的内部。另外，绕组11的端部被向壳体40之外引出。
[0055]
然后，在将壳体40的用于引出绕组11的孔封堵之后，向壳体40的内部填充树脂材料。即，收纳于壳体40的状态下的绕组11、芯20的局部(芯构件20b部分)和线圈架30(线圈架30的下侧一半)被树脂材料密封。此外，在填充树脂材料的情况下，为了抑制产生空隙等成形不良，也可以进行抽真空。即，也可以在真空气氛下向壳体40内部填充树脂材料。
[0056]
[第1实施方式的效果]
[0057]
在第1实施方式中，能够获得以下那样的效果。
[0058]
在第1实施方式中，如上述那样，绕组11(高压侧绕组)在卷绕于芯20的腿部21的状态下与芯20的局部一起被树脂构件50密封。由此，能够利用介电常数较小(绝缘性能较高)的树脂构件50来密封绕组11和芯20的局部，因此，与绕组11暴露的情况相比，能够提高绕组11的绝缘强度。另外，如上述那样，绕组12(低压侧绕组)在卷绕于芯20的腿部21的状态下暴露。由此，能够自暴露的绕组12和芯20的被绕组12卷绕的局部放出热。因此，与绕组11和绕组12这两者与整个芯20一起被树脂构件50密封的情况相比，能够抑制变压器2的温度上升。其结果，不必为了抑制温度上升而使绕组10(绕组11和绕组12)和芯20大型化，因此能够提高绝缘强度且能够抑制大型化同时抑制温度上升。
[0059]
另外，在第1实施方式中，如上述那样，变压器2包含收纳绕组10的绕组11(高压侧绕组)的壳体40(高压侧绕组用壳体)，绕组11在收纳于壳体40的状态下与芯20的局部一起被填充至壳体40的内部的树脂构件50密封。由此，能够在将卷绕于芯20的腿部21的绕组11与芯20一起收纳于壳体40的状态下向壳体40的内部填充树脂材料。因此，能够利用树脂构件50将绕组11与芯20的局部一起容易地密封。
[0060]
另外，在第1实施方式中，如上述那样，为了将绕组10卷绕于芯20的腿部21，还具备保持绕组10的线圈架30，绕组11(高压侧绕组)在保持于线圈架30同时卷绕于芯20的腿部21的状态下与线圈架30和芯20的局部一起被树脂构件50密封。由此，通过利用线圈架30来保持绕组10，能够将绕组10容易地配置为卷绕于芯20。另外，由于绕组11连同线圈架30和芯20的局部一起被树脂构件50密封，因此能够将绕组11、线圈架30、芯20一体地密封。因此，例如，能够抑制因在芯20与线圈架30之间存在空气层而使绝缘强度降低。其结果，能够利用线圈架30将绕组10容易地配置为卷绕于芯20的周围，并且能够通过抑制绝缘性的降低来实现
高耐压化。
[0061]
另外，在第1实施方式中，如上述那样，绕组11(高压侧绕组)和绕组12(低压侧绕组)以在芯20的腿部21的延伸方向(z方向)上相互分割开的状态卷绕于腿部21，绕组11在靠向腿部21的一侧(z2方向侧)地卷绕起来的状态下与芯20的局部一起被树脂构件50密封，绕组12在靠向腿部21的另一侧(z1方向侧)地卷绕起来的状态下暴露。由此，由于绕组11靠向腿部21的一侧地卷绕起来，因此，通过利用树脂构件50来仅密封腿部21的一侧，能够使靠向另一侧地卷绕起来的绕组12暴露同时更容易地密封绕组11。因此，能够使绕组12暴露同时更加减轻用于密封绕组11的作业负担。
[0062]
另外，在第1实施方式中，如上述那样，还具备冷却变压器2的绕组12(低压侧绕组)的鼓风机4。由此，通过自鼓风机4向暴露的绕组12送出冷却风，能够有效地冷却绕组12和芯20的腿部21中的卷绕有绕组12的部分。因此，能够有效地抑制变压器2整体的温度上升。
[0063]
[第2实施方式]
[0064]
接下来，参照图6～图8来说明第2实施方式的电力转换装置200的结构。在第2实施方式中，以被分割开的初级侧的两个绕组211a、211b夹着的方式卷绕次级侧的绕组212。此外，对于与第1实施方式同样的结构，标注相同的附图标记并省略说明。
[0065]
(第2实施方式的电力转换装置的结构)
[0066]
如图6所示，第2实施方式的电力转换装置200具备变换器部1、变压器202、转换器部3和鼓风机4。并且，与第1实施方式同样地，电力转换装置200包含dcdc转换器，该dcdc转换器对所输入的直流电力的电压进行转换并输出电压被转换后的直流电力。与第1实施方式的变压器2同样地，变压器202对来自变换器部1的交流电力进行变压。并且，变压器202将变压后的交流电力向转换器部3输出。
[0067]
如图7所示，在第2实施方式中，变压器202包含绕组210、芯220、线圈架230、壳体240a和壳体240b。此外，壳体240a是权利要求书中的“高压侧绕组用壳体”和“第1壳体”的一个例子。另外，壳体240b是权利要求书中的“高压侧绕组用壳体”和“第2壳体”的一个例子。
[0068]
在第2实施方式中，绕组210包含绕组211a、绕组211b和绕组212。绕组211a、211b是变压器202的初级侧的绕组(线圈)。并且，绕组212是变压器202的次级侧的绕组(线圈)。另外，在变压器202中，绕组211a和绕组211b是高压侧，绕组212是低压侧。此外，绕组211a是权利要求书中的“初级绕组”、“高压侧绕组”和“第1高压侧绕组”的一个例子。另外，绕组211b是权利要求书中的“初级绕组”、“高压侧绕组”和“第2高压侧绕组”的一个例子。另外，绕组212是权利要求书中的“次级绕组”和“低压侧绕组”的一个例子。
[0069]
与第1实施方式同样地，芯220是将一对e形状的芯构件220a、220b组合而成的ee型铁氧体芯。与第1实施方式的芯20同样地，芯220在一对芯构件220a、220b被组合起来的状态下具有由于在绕组210中流动的电流而形成磁路的腿部221。绕组211a、211b和绕组212以卷绕于四棱柱状的腿部221的周围的方式配置。此外，在图7中，省略了在芯220的绕组210的外侧配置的外腿部的图示。
[0070]
与第1实施方式的线圈架30同样地，线圈架230保持绕组210(绕组211a、211b和绕组212)，以便将绕组210卷绕于芯220的腿部221。
[0071]
在第2实施方式中，绕组211a和绕组211b被分割成两个且卷绕于芯220的腿部221。并且，绕组212以在芯220的腿部221的延伸方向(z方向)上被绕组211a和绕组211b夹着的方
式卷绕于腿部221。具体而言，绕组211a在线圈架230的上侧(z1方向侧)以被线圈架230保持的状态卷绕于腿部221。并且，绕组211b在线圈架230的下侧(z2方向侧)以被线圈架230保持的状态卷绕于腿部221。并且，绕组212在z方向上的中央以被线圈架230保持的状态卷绕于腿部221。
[0072]
另外，在第2实施方式中，壳体240a从腿部221的一侧(z1方向侧)收纳绕组211a。并且，壳体240b以与壳体240a相对的方式从腿部221的另一侧(z2方向侧)收纳绕组211b。具体而言，壳体240a收纳：绕组211a、包含腿部221的被绕组211a的卷绕的局部在内、的芯220和线圈架230的部分。并且，壳体240b收纳：绕组211b、包含腿部221的被绕组211b卷绕的局部在内的、芯220和线圈架230的部分。
[0073]
并且，在第2实施方式中，绕组211a、211b分别在以夹着绕组212的方式卷绕于腿部221的状态下与芯220的局部一起被树脂构件250密封。具体而言，绕组211a在收纳于壳体240a的状态下与芯220的局部一起被填充至壳体240a的内部的树脂构件250密封。并且，绕组211b在收纳于壳体240b的状态下与芯220的局部一起被填充至壳体240b的内部的树脂构件250密封。
[0074]
即，绕组211a、线圈架230中的保持绕组211a的部分、芯220的被绕组211a卷绕的局部(z1方向侧的部分)在配置于壳体240a的内部的状态下被树脂构件250一体地密封。并且，绕组211b、线圈架230中的保持绕组211b的部分、芯220的被绕组211b卷绕的局部(z2方向侧的部分)在配置于壳体240b的内部的状态下被树脂构件250一体地密封。此外，绕组212是未收纳于壳体240a和壳体240b而暴露的状态。即，绕组212未被树脂构件250密封，而是暴露。
[0075]
另外，第2实施方式的其他结构与第1实施方式相同。
[0076]
(第2实施方式的变压器的组装方法)
[0077]
接下来，参照图8来说明第2实施方式的变压器202的组装方法(制造方法)。
[0078]
如图8所示，在第2实施方式中，首先，将作为初级侧的线圈的绕组211a和绕组211b配置为与线圈架230一起卷绕于芯220。例如，将下侧(z2方向侧)的绕组211b连同线圈架230的局部和芯构件220b一起收纳于壳体240b。然后，对在内部收纳有绕组211b、线圈架230和芯构件220b的状态下的壳体240b填充树脂材料。对于绕组211a，也与绕组211b同样地，将绕组211a连同线圈架230和芯构件220a一起收纳于壳体240a。然后，对在内部收纳有绕组211a、线圈架230的局部和芯构件220a的状态下的壳体240a填充树脂材料。
[0079]
然后，利用树脂构件250来分别密封初级侧的绕组211a、211b，之后，以在两个初级侧的绕组211a、211b之间夹着次级侧的绕组212的方式进行组合。
[0080]
[第2实施方式的效果]
[0081]
在第2实施方式中，能够获得以下那样的效果。
[0082]
在第2实施方式中，如上述那样，电力转换装置200具有被分割成两个且卷绕于芯220的腿部221的绕组211a(第1高压侧绕组)和绕组211b(第2高压侧绕组)，绕组212(低压侧绕组)以在芯220的腿部221的延伸方向(z方向)上被绕组211a和绕组211b夹着的方式卷绕于腿部221，绕组211a和绕组211b分别在以夹着绕组212的方式卷绕于腿部221的状态下与芯220的局部一起被树脂构件250密封。由此，由于以利用绕组211a和绕组211b夹着绕组212的方式进行卷绕，因此能够提高高压侧的绕组与低压侧的绕组彼此间的磁耦合。因此，能够减少来自绕组210的漏电感(漏磁电感)，因而能够减少由漏电感引起的电损失。
[0083]
另外，在第2实施方式中，如上述那样，变压器202具有从腿部221的一侧(z1方向侧)收纳绕组211a(第1高压侧绕组)的壳体240a(第1壳体)、和以与壳体240a相对的方式从腿部221的另一侧(z2方向侧)收纳绕组211b(第2高压侧绕组)的壳体240b(第2壳体)，绕组211a在收纳于壳体240a的状态下与芯220的局部一起被填充至壳体240a的内部的树脂构件250密封，绕组211b在收纳于壳体240b的状态下与芯220的局部一起被填充至壳体240b的内部的树脂构件250密封。由此，通过在将绕组211a与芯220一起收纳于壳体240a的状态下向壳体240a内部填充树脂材料，能够将绕组211a与芯220的局部一起容易地密封。另外，通过在将绕组211b与芯220一起收纳于壳体240b的状态下向壳体240b内部填充树脂材料，能够将绕组211b与芯220的局部一起容易地密封。因此，即使在配置为利用两个绕组211a、211b来夹着1个绕组212(低压侧绕组)的情况下，也能够容易地密封两个绕组211a、211b中的各绕组。
[0084]
另外，第2实施方式的其他效果与第1实施方式相同。
[0085]
[第3实施方式]
[0086]
接下来，参照图9～图11来说明第3实施方式的电力转换装置300的结构。在第3实施方式中，在芯320的腿部321的延伸方向上交替地配置初级侧的多个绕组311a～绕组311c和次级侧的多个绕组312a～绕组312c。此外，对于与第1实施方式同样的结构，标注相同的附图标记并省略说明。
[0087]
(第3实施方式的电力转换装置的结构)
[0088]
如图9所示，第3实施方式的电力转换装置300具备变换器部1、变压器302、转换器部3和鼓风机4。并且，与第1实施方式同样地，电力转换装置300包含dcdc转换器，该dcdc转换器对所输入的直流电力的电压进行转换并输出电压被转换后的直流电力。与第1实施方式的变压器2同样地，变压器302对来自变换器部1的交流电力进行变压。并且，变压器302将变压后的交流电力向转换器部3输出。
[0089]
如图10所示，在第3实施方式中，变压器302包含绕组310、芯320、线圈架330a、330b、330c和壳体340a、340b、340c。此外，壳体340a～壳体340c是权利要求书中的“高压侧绕组用壳体”和“多个部分壳体”的一个例子。
[0090]
在第3实施方式中，绕组310包含变压器302的被分割成多个的初级侧的绕组(线圈)即绕组311a、绕组311b和绕组311c。另外，绕组310包含变压器302的被分割成多个的次级侧的绕组(线圈)即绕组312a、绕组312b和绕组312c。另外，在变压器302中，初级侧的绕组311a～绕组311c是高压侧，次级侧的绕组312a～绕组312c是低压侧。此外，绕组311a～绕组311c是权利要求书中的“初级绕组”、“高压侧绕组”和“多个部分高压侧绕组”的一个例子。另外，绕组312a～绕组312c是权利要求书中的“次级绕组”、“低压侧绕组”和“多个部分低压侧绕组”的一个例子。
[0091]
芯320是将e形状的芯构件320a和i形状的芯构件320b组合而成的ei型铁氧体芯。与第1实施方式的芯20同样地，芯320在两个芯构件320a、320b被组合起来的状态下具有由于在绕组310中流动的电流而形成磁路的腿部321。绕组311a～绕组311c和绕组312a～绕组312c以卷绕于四棱柱状的腿部321的周围的方式配置。此外，在图10中，省略了在芯320的绕组310的外侧配置的外腿部的图示。
[0092]
与第1实施方式的线圈架30同样地，线圈架330a～线圈架330c保持绕组310，以便
将绕组310卷绕于芯320的腿部321。具体而言，线圈架330a保持绕组311a和绕组311b。线圈架330b保持绕组311b和绕组312b。并且，线圈架330c保持绕组311c和绕组312c。
[0093]
在第3实施方式中，多个绕组311a～绕组311c和多个绕组312a～绕组312c在芯320的腿部321的延伸方向(z方向)上交替地卷绕于腿部321。具体而言，绕组311a、绕组312a、绕组311b、绕组312b、绕组311c和绕组312c自腿部321的z2方向侧以依次沿腿部321的延伸方向(z方向)排列的方式配置。
[0094]
另外，在第3实施方式中，壳体340a～壳体340c收纳多个绕组311a～绕组311c中的各绕组。具体而言，壳体340a收纳绕组311a、线圈架330a的局部和芯320(芯构件320a)的局部。同样地，壳体340b收纳绕组311b、线圈架330b的局部和芯320(芯构件320a)的局部。并且，壳体340c收纳绕组311c、线圈架330c的局部和芯320(芯构件320a)的局部。此外，壳体340a的z方向上的长度(厚度)大于壳体340b的z方向上的长度(厚度)和壳体340c的z方向上的长度(厚度)。
[0095]
并且，在第3实施方式中，绕组311a～绕组311c中的各绕组在与绕组312a～绕组312c交替地卷绕于芯320的腿部321的状态下与芯320的局部一起被树脂构件350(参照图11)密封。具体而言，绕组311a～绕组311c中的各绕组在收纳于壳体340a～壳体340c中的各壳体的状态下与芯320的局部一起被填充至壳体340a～壳体340c的各壳体的内部的树脂构件350密封。
[0096]
即，绕组311a、线圈架330a中的保持绕组311a的部分和芯320的被绕组311a卷绕的局部在配置于壳体340a的内部的状态下被树脂构件350一体地密封。同样地，绕组311b、线圈架330b中的保持绕组311b的部分、芯320的被绕组311b卷绕的局部在配置于壳体340b的内部的状态下被树脂构件350一体地密封。并且，绕组311c、线圈架330c中的保持绕组311c的部分、芯320的被绕组311c卷绕的局部在配置于壳体340c的内部的状态下被树脂构件350一体地密封。
[0097]
另外，第3实施方式的其他结构与第1实施方式相同。
[0098]
(第3实施方式的变压器的组装方法)
[0099]
接下来，参照图11来说明第3实施方式的变压器302的组装方法(制造方法)。
[0100]
如图11所示，在第3实施方式中，首先，将由线圈架330a保持的状态下的绕组311a和绕组312a配置为卷绕于芯320(芯构件320a)的腿部321。然后，将绕组311a和芯320(芯构件320a)的局部收纳于壳体340a。
[0101]
然后，对在内部收纳有绕组311a、线圈架330a和芯构件320a的状态下的壳体340a填充树脂材料。
[0102]
接下来，将由线圈架330b保持的状态下的绕组311b和绕组312b以与绕组311a和绕组312a重叠的方式配置为卷绕于芯320(芯构件320a)的腿部321。在此，将绕组311b和芯320的局部配置为收纳于壳体340b。然后，对在内部收纳有绕组311b、线圈架330b和芯构件320a的状态下的壳体340b填充树脂材料。
[0103]
然后，将由线圈架330c保持的状态下的绕组311c和绕组312c以与绕组311b和绕组312b重叠的方式配置为卷绕于芯320(芯构件320a)的腿部321。与绕组311b同样地，将绕组311c和芯320的局部配置为收纳于壳体340c。然后，对在内部收纳有绕组311c、线圈架330c和芯构件320a的状态下的壳体340c填充树脂材料。然后，通过组合i形状的芯构件320b，从
而由芯构件320a和芯构件320b形成芯320的磁路。
[0104]
[第3实施方式的效果]
[0105]
在第3实施方式中，能够获得以下那样的效果。
[0106]
在第3实施方式中，如上述那样，变压器302具有被分割成多个的绕组311a～绕组311c(部分高压侧绕组)和被分割成多个的绕组312a～绕组312c(部分低压侧绕组)，多个绕组311a～绕组311c和多个绕组312a～绕组312c在芯320的腿部321的延伸方向上交替地卷绕于腿部32，多个绕组311a～绕组311c中的各绕组在与多个绕组312a～绕组312c交替地卷绕于芯320的腿部321的状态下与芯320的局部一起被树脂构件350密封。由此，多个绕组311a～绕组311c配置为与多个绕组312a～绕组312c交替地排列，因此，与配置为利用两个绕组来夹着1个绕组的情况相比，能够更加提高高压侧的绕组与低压侧的绕组彼此间的磁耦合。因此，能够更加减少来自绕组310的漏电感(漏磁电感)，因此能够更加减少由漏电感引起的电损失。另外，由于绕组311a～绕组311c和绕组312a～绕组312c分别被分割为多个，因此能够使来自绕组310的发热分散。因此，能够更加抑制由来自绕组310的发热引起的温度上升。
[0107]
另外，在第3实施方式中，变压器302具有收纳多个绕组311a～绕组311c中的各绕组的多个壳体340a～壳体340c(部分壳体)，多个绕组311a～绕组311c中的各绕组在收纳于多个壳体340a～壳体340c的各壳体的状态下与芯320的局部一起被填充至多个壳体340a～壳体340c的各壳体的内部的树脂构件350密封。由此，在将多个绕组311a～绕组311c中的各绕组与芯320一起分别收纳于多个壳体340a～壳体340c的状态下，通过向多个壳体340a～壳体340c的各壳体的内部填充树脂材料，能够将多个绕组311a～绕组311c中的各绕组与芯320的局部一起容易地密封。因此，即使在多个绕组311a～绕组311c以与多个绕组312a～绕组312c交替地排列的方式配置的情况下，也能够将多个绕组311a～绕组311c中的各绕组容易地密封。
[0108]
另外，第3实施方式的其他效果与第1和第2实施方式相同。
[0109]
[变形例]
[0110]
此外，本技术的实施方式的所有的方面均为例示，而不应认为限定本发明。本发明的范围并不由上述实施方式的说明表示，而是由权利要求书表示，其还包括在与权利要求书均等的含义和范围内进行的所有的变更(变形例)。
[0111]
例如，在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了利用一对芯构件20a、20b(220a和220b、320a和320b)来构成芯20(220、320)的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，如图12所示的变形例的变压器402和502那样，并不限于一对，也可以构成为使3个以上的多个芯相连结。
[0112]
另外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，示出了芯20(220)具有ee形状的例子，在上述第3实施方式中，示出了芯320具有ei形状的例子，但本发明并不限于此。例如，芯也可以具有eer形状、pq形状、uu形状、或者ui形状等形状。
[0113]
另外，在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了高压侧的绕组11(211a和211b、311a～311c)在收纳于壳体40(240a和240b、340a～340c)的状态下与芯20(220、320)的局部一起被填充至壳体40(240a和240b、340a～340c)的内部的树脂构件50(250、350)密封的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以是，不在变压器设置壳体，而利用树脂构件50
(250、350)将绕组11(211a和211b、311a～311c)和芯20(220、320)的局部一体地密封。
[0114]
另外，在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了具备保持绕组10(210、320)的线圈架30(230、330a～330c)以便将绕组10(210、320)卷绕于芯20(220、320)的腿部21(221、321)的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以是，不利用线圈架，而是利用板状的绝缘构件等使绕组彼此绝缘或使绕组与芯之间绝缘。在该情况下，也可以利用树脂材料将高压侧的绕组、绝缘构件和芯的局部一体地密封。
[0115]
另外，在上述第2实施方式中，示出了绕组211a、211b(高压侧绕组)分别在夹着绕组212(低压侧绕组)的方式卷绕于腿部221的状态下与芯220的局部一起被树脂构件250密封的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以是，被分割成两个的低压侧的绕组以夹持1个高压侧的绕组的方式配置。
[0116]
另外，在上述第3实施方式中，示出了初级侧的绕组311a～绕组311c和次级侧的绕组312a～绕组312c分别被分割成三个的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以将初级侧的绕组和次级侧的绕组分割成4个以上。另外，也可以使初级侧的分割个数和次级侧的分割个数构成为不同的个数。
[0117]
另外，在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了具备冷却绕组12(212、312a～312c)的鼓风机4的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以是，不是基于鼓风机4的空冷式的冷却，而是进行水冷式的冷却。另外，也可以将散热片等散热构件设于芯20(220、320)的暴露的部分等。
[0118]
另外，在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了初级侧的绕组11(211a和211b、311a～311c)是高压侧且次级侧的绕组12(212、312a～312c)是低压侧的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以构成为，初级侧是低压，次级侧是高压。在该情况下，构成为，利用树脂构件将作为高压侧的次级侧的绕组与芯的局部一起密封，且使作为低压侧的初级侧的绕组暴露。
[0119]
另外，在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了绕组10(210、310)是圆形形状的漆包线或利兹线等的例子，但本发明并不限于此。例如，绕组10(210、310)也可以是扁平线或编织线等平板型(edgewise)的绕组。另外，变压器2(202、302)也可以是绕组10(210、310)由印刷电路板的导体图案构成的平面变压器。

技术特征：

1.一种电力转换装置，其中，该电力转换装置具备：电力转换部，其将输入的直流电力转换为交流电力；以及变压器，其对来自所述电力转换部的交流电力进行变压，所述变压器包含：芯，其具有形成磁路的腿部；以及绕组，其卷绕于所述芯的所述腿部，所述绕组具有作为初级侧的初级绕组和次级侧的次级绕组中的任意一者的高压侧绕组和作为所述初级绕组和所述次级绕组中的另一者的低压侧绕组，所述高压侧绕组在卷绕于所述芯的所述腿部的状态下与所述芯的局部一起被树脂构件密封，所述低压侧绕组在卷绕于所述芯的所述腿部的状态下暴露。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，所述变压器还包含高压侧绕组用壳体，该高压侧绕组用壳体收纳所述绕组的所述高压侧绕组，所述高压侧绕组在收纳于所述高压侧绕组用壳体的状态下与所述芯的局部一起被填充至所述高压侧绕组用壳体的内部的所述树脂构件密封。3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，该电力转换装置还具备线圈架，该线圈架保持所述绕组，以便将所述绕组卷绕于所述芯的所述腿部，所述高压侧绕组在保持于所述线圈架且卷绕于所述芯的所述腿部的状态下与所述线圈架和所述芯的局部一起被所述树脂构件密封。4.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，所述高压侧绕组和所述低压侧绕组以在所述芯的所述腿部的延伸方向上相互分割开的状态卷绕于所述腿部，所述高压侧绕组在靠向所述腿部的一侧地卷绕起来的状态下与所述芯的局部一起被所述树脂构件密封，所述低压侧绕组在靠向所述腿部的另一侧地卷绕起来的状态下暴露。5.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，所述高压侧绕组具有被分割成两个且卷绕于所述芯的所述腿部的第1高压侧绕组和第2高压侧绕组，所述低压侧绕组以在所述芯的所述腿部的延伸方向上被所述第1高压侧绕组和所述第2高压侧绕组夹着的方式卷绕于所述腿部，所述第1高压侧绕组和所述第2高压侧绕组分别在以夹着所述低压侧绕组的方式卷绕于所述腿部的状态下与所述芯的局部一起被所述树脂构件密封。6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其中，所述变压器还包含高压侧绕组用壳体，该高压侧绕组用壳体收纳所述绕组的所述高压侧绕组，所述高压侧绕组用壳体具有从所述腿部的一侧收纳所述第1高压侧绕组的第1壳体、和以与所述第1壳体相对的方式从所述腿部的另一侧收纳所述第2高压侧绕组的第2壳体，
所述第1高压侧绕组在收纳于所述第1壳体的状态下与所述芯的局部一起被填充至所述第1壳体的内部的所述树脂构件密封，所述第2高压侧绕组在收纳于所述第2壳体的状态下与所述芯的局部一起被填充至所述第2壳体的内部的所述树脂构件密封。7.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，所述高压侧绕组具有被分割成多个的部分高压侧绕组，所述低压侧绕组具有被分割成多个的部分低压侧绕组，多个所述部分高压侧绕组和多个所述部分低压侧绕组在所述芯的所述腿部的延伸方向上交替地卷绕于所述腿部，所述多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组在与所述多个部分低压侧绕组交替地卷绕于所述芯的所述腿部的状态下与所述芯的局部一起被所述树脂构件密封。8.根据权利要求7所述的电力转换装置，其中，所述变压器还包含高压侧绕组用壳体，该高压侧绕组用壳体收纳所述绕组的所述高压侧绕组，所述高压侧绕组用壳体具有收纳所述多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组的多个部分壳体，所述多个部分高压侧绕组中的各部分高压侧绕组在收纳于所述多个部分壳体中的各部分壳体的状态下与所述芯的局部一起被填充至所述多个部分壳体的各部分壳体的内部的所述树脂构件密封。9.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其中，该电力转换装置还具备鼓风机，该鼓风机冷却所述变压器的所述低压侧绕组。10.一种变压器，其中，该变压器具备：芯，其具有形成磁路的腿部；以及绕组，其卷绕于所述芯的所述腿部，所述绕组具有作为初级侧的初级绕组和次级侧的次级绕组中的任意一者的高压侧绕组和作为所述初级绕组和所述次级绕组中的另一者的低压侧绕组，所述高压侧绕组在卷绕于所述芯的所述腿部的状态下与所述芯的局部一起被树脂构件密封，所述低压侧绕组在卷绕于所述芯的所述腿部的状态下暴露。

技术总结

本发明提供电力转换装置和变压器。该电力转换装置具备变压器，该变压器包含：芯，其具有形成磁路的腿部；以及绕组，其卷绕于芯的腿部。绕组具有高压侧绕组和低压侧绕组。并且，高压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下与芯的局部一起被树脂构件密封。另外，低压侧绕组在卷绕于芯的腿部的状态下暴露。于芯的腿部的状态下暴露。于芯的腿部的状态下暴露。