专利名称：变压器以及变压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器，尤其涉及一种利用线材将缠绕有带状的导体部件的多个 线圈磁性结合的结构的变压器。而且，本发明还涉及将多个这种变压器串联的变压系统。
背景技术：
变压器也被称为变量器或转换器(transformer)，是将在一次线圈流动的电能利 用电磁感应传导到二次线圈的部件，其不仅用于电气产品、电子产品，还被广泛用于电力系 统等。这种变压器一般具备一次线圈、二次线圈以及铁芯，所述一次线圈以及二次线圈均 通过在所述铁芯上缠绕例如具有绝缘被覆的剖面为圆形、角形的软铜线而构成，所述铁芯 例如通过将多个薄的硅(X素)钢板层叠而构成，并作为利用电感将一次线圈和二次线 圈相互结合的磁性电路而发挥作用。对于这种以往的一般变压器，由于为了降低所谓涡电流损失(铁损)而通过层叠 多个薄硅钢板构成铁芯，所以需要组装铁芯的工序，从而在提高生产效率方面已到了极限。 因此，在专利文献1中提出一种小型电源变压器，在该变压器中，为了替代电磁钢带，而将 与电磁钢带同样将硅等进行浸硅添加处理后的方向性硅钢板以及被赋予与钢带同样的磁 性特性的线材用于形成铁芯(core)。所述线材是，将电磁钢带的原始钢材进行轧制和拉拔 加工以成形为线材并且通过反复进行硅等浸硅添加处理以及退火处理等构成的、在轧制拉 拔方向具有良好的磁性特性的方向性电磁钢线。而且，在专利文献1中，对于卷起成圆环状 的圆轮形状并将其一对两侧挤压而形成了直线部分的所述电磁钢线的铁芯，在所述一对两 侧的直线部分分别使用分割为两部分的卷线轴来卷绕线圈而构成所述小型电源变压器。专利文献1 日本特开2008-072070号公报但是，由于这种以往的变压器是通过缠绕具有绝缘被覆的剖面为圆形、角形的软 铜线而构成线圈的，所以其空间利用率低，并且为了保持线圈形状而需要使用线圈线轴 (卷线轴)。
发明内容
本发明是鉴于所述事实而完成的，其目的在于提供一种能够提高空间利用率且不 要线圈线轴的变压器以及将多个该变压器串联连接的变压系统。本发明的发明人经过各种研究，得出了利用如下的发明实现所述目的的结论。即， 根据本发明的一个方面的变压器，其特征在于具备多个线圈；磁性结合部件，其用于将所 述多个线圈磁性结合；所述多个线圈是通过将夹着绝缘材料重叠的带状的多个导体部件卷 绕成该导体部件的宽度方向沿着该线圈的轴向而构成的；所述磁性结合部件为由磁性体材 料构成的线材，并被配置在所述多个线圈的外侧。而且，在这种结构的变压器中，优选所述 多个线圈内置于所述磁性结合部件。另外还优选所述多个线圈的外周遍及整周地被所述 磁性结合部件覆盖。根据这种结构，由于多个线圈由带状的导体部件构成，所以能够提高空间利用率，另外，由于线圈的形状稳定，所以无需线圈线轴。而且，由于磁性结合部件为线材且被配置 在多个线圈的外侧，所以能够通过卷绕线材形成磁性结合部件，从而能够进一步提高生产 效率。另外，当多个线圈内置于磁性结合部件时，由于磁性结合部件被配置成从外部包 围多个线圈以将其包在其内，从而无需在磁性结合部件上卷绕线圈，因此更容易制造并能 够进一步提高生产效率。另外，在其他的形式中，在所述的变压器中，其特征在于，所述磁性结合部件的线 材被配置成其长度方向大致沿着向所述多个线圈中的规定线圈供给交流电时在所述规定 线圈中形成的磁通的方向。磁性结合部件的线材与利用被供给了交流电的线圈而形成的磁通交叉的次数越 多其磁阻越大，其结果是使其磁性结合功能受损。因此，磁性结合部件的线材优选被配置成 其长度方向尽可能沿着所述磁通的方向。在这种结构中，由于磁性结合部件的线材配置成 其长度方向大致沿着所述磁通的方向，从而降低与所述磁通交叉的次数，因此降低磁阻。所 述“大致沿着”是指，磁性结合部件的线材的长度方向实质上沿着所述磁通的方向，磁性结 合部件的线材的长度方向与所述磁通的方向所成的角度θ满足-10° ^ θ ^+10°的情 况，优选-7°彡Θ彡+7°，更加优选-5°彡θ彡+5°。另外，在另一形式中，这些上述的变压器中，其特征在于，所述变压器还具备中心 部铁芯部件，该中心部铁芯部件由磁性体材料构成，被配置在所述多个线圈的最小内径内 且与所述磁性结合部件磁性结合。根据该结构，由于具备中心部铁芯部件，所以通过将该中心部铁芯部件作为多个 线圈的缠绕芯，并作为所述磁性结合部件的线材的缠绕芯，能够提高生产效率。另外，在其他形式中，在这些上述的变压器中，其特征在于，所述多个线圈为双饼 结构。根据本结构，由于多个线圈为所谓的双饼结构，所以能够将多个线圈的各两端部 整理到一个部位，从而使多个线圈中的每个与电极端子的连接容易。其结果是，能够进一步 提高生产效率。另外，在其他形式中，在这些上述的变压器中，其特征在于，所述磁性结合部件的 线材的线径为相对于被供给到该变压器的交流电的频率的表皮厚度的1/3以下。根据该结构，由于线材的线径为相对于交流电的频率的表皮厚度的三分之一以 下，所以这种结构的变压器能够降低涡电流损失。需要说明的是，在将交流电的角频率设为 ω、将线材的透磁率设为μ、将线材的电导率设为P的情况下，表皮厚度δ —般满足δ =
(2/ω μ ρ )1/20另外，本发明的其他方式的变压系统是具备串联连接的多个变压器的变压系统， 其特征在于，所述多个变压器中的至少一个为上述这些变压器中的任意一个。利用这种结构，能够提供一种具备所述的变压器的变压系统。而且，由于这种结构 的变压系统由多级变压器构成，所以能够利用各变压器逐次变压，从而能够降低施加在一 个变压器上的电压，进而减轻每个变压器的负载。本发明的变压器能够提高空间利用率，并且不需要线圈线轴而且还能够进一步提 高生产效率。另外，根据本发明，能够提供包括这种变压器的变压系统。
图1是表示第一实施方式的变压器的结构的图。图2是用于说明第一实施方式的变压器的制造方法中的中心部铁芯部件的准备 工序的图。图3是用于说明第一实施方式的变压器的制造方法中的多个线圈的形成工序的 图。图4是用于说明第一实施方式的变压器的制造方法中的利用线材的磁性结合部 件的形成工序的图。图5是用于说明图4所示的磁性结合部件的形成工序中的线材的缠绕方式的图。图6是用于说明磁性结合部件的线材的长度方向和磁通方向的关系的图。图7是表示第一实施方式的变压器的中心部铁芯部件的变形形式的图。图8是表示第二实施方式的变压器的结构的图。图9是表示具备双饼(double pancake)结构的多个线圈的变形形式的变压器的 结构的图。附图标记说明Tra至Trc 变压器WL 线材1、11、12 线圈2、21磁性结合部件3、31至；34中心部铁芯部件
具体实施例方式以下，根据
本发明的一个实施方式。需要说明的是，在各图中，被赋予相 同符号的结构表示相同的结构，从而适当省略对其的说明。另外，在本说明书中，在总称的 情况下用省略了附加文字的附图标记表示，而在指代个别构成的情况下用带有附加文字的 附图标记表示。(第一实施方式)图1是表示第一实施方式的变压器的结构的图。图KA)是俯视图，图I(B)是沿 图I(A)所示的A-A线的纵向剖视图。图2至图5是用于说明第一实施方式的变压器的制 造方法的图。图2表示中心部铁芯部件的准备工序，图3表示多个线圈的形成工序，图4表 示利用线材的磁性结合部件的形成工序。在图2至图4的各图中，其中㈧是纵向剖视图， 而(B)是俯视图(仰视图)。另外，图5是用于说明磁性结合部件的形成工序中的线材的缠 绕方式的图。另外，图6是用于说明磁性结合部件的线材的长度方向和磁通方向的关系的 图。在图1中，该第一实施方式的变压器Tra具备多个线圈1、用于将所述多个线圈1 磁性结合的磁性结合部件2。多个线圈1是通过将夹着绝缘材料(省略图示)而重叠的带状的多个长条的导体 部件缠绕成该导体部件的宽度方向沿着该线圈1的轴向的方式而构成的。这种带状的长条的导体部件为片(sheet)状、条(ribbon)状或带(tape)状，厚度(厚度方向的长度)t与 宽度(宽度方向的长度)W的比小于1(0 < t/W< 1)。多个线圈1可以为任意个数，例如根据变压器Tra的使用而适当设计的个数。例 如，多个线圈1由夹着绝缘材料地重叠的两个带状的导体部件构成，两个线圈中的一个作 为一次线圈，另一个作为二次线圈。或者，多个线圈1由夹着绝缘材料地重叠的三个带状的 导体部件构成。分别由该三个带状的导体部件构成的第一至第三线圈1的各自的两端部， 作为连接端子被向磁性结合部件2的外部引出，为了用所述第二线圈和所述第三线圈形成 一个线圈，所述第二线圈的另一个端部与所述第三线圈的一个端部电连接。因此，对于这 种由第一线圈至第三线圈构成的线圈1，所述第一线圈被形成为其两端部作为连接端子的 一次线圈(或者二次线圈)，所述第二以及第三线圈被形成为将所述第二线圈的一个端部 以及所述第三线圈的另一个端部作为连接端子的二次线圈(或者一次线圈)。需要说明的 是，在多个线圈1为三个以上的情况下，二次线圈可以为多个，另外也可以设置反馈线圈等 一次以及二次线圈以外的第三线圈。磁性结合部件2为用于将多个线圈1磁性结合的部件，其为由磁性体材料构成的 线材并被配置在多个线圈1的外侧。对于这种结构，磁通向磁性结合部件2的内部空间泄 漏，配置在磁性结合部件2的内侧的多个线圈1能够利用该磁通磁性结合。磁性体材料例 如为纯铁以及铁基合金O^e-Al合金、Fe-Si合金、铁硅铝磁合金、坡莫合金等)等，并通过 轧制加工、拉拔加工等加工成线材。更具体而言，在图1所述的例子中，磁性结合部件2为内置有多个线圈1的结构。 这种结构例如是通过以将多个线圈1包入在其内的方式将磁性结合部件2的线材卷绕(卷 t回t )成线或毛线球(毛球)的方式而形成的。该第一实施方式的变压器Tra成为多个 线圈1整体形成为一体并由磁性结合部件2的线材包围的所谓钵(pot)形。另外，虽然磁性结合部件2的剖面形状可以是任意的规定的形状，但是为了降低 多个线圈1的各导体部件的涡电流损失，包括多个线圈1的轴的剖面形状，优选为如图1所 示的大致矩形。在这种矩形的磁性结合部件2的内部空间中，由于磁通的方向大致沿着轴 向形成，所以多个线圈1的导体部件被配置成大致沿着该内部空间的磁通的方向，这种结 构的变压器Tra能够降低多个线圈1的导体部件的涡电流损失。而且，如图1所示，第一实施方式的变压器Tra进一步具备由磁性体材料构成，被 配置在多个线圈1的最小内径内且与磁性结合部件2的线材磁性结合的中心部铁芯部件3。 该中心部铁芯部件3被形成为具有其两端面(上表面以及底面)面向磁性结合部件2的外 部的长度(高度)的实心圆柱形，并且在其轴向上的两端部的周面形成有绕该周面一周的 剖面为半圆形状的凹部DP。这种中心部铁芯部件3具有例如与规格等对应的规定的磁性特性(透磁率)，从形 成所述的所期望的形状的容易性的观点来看，优选用软磁性体粉末形成。这种结构的变压 器Tra能够容易地形成中心部铁芯部件3，并且也能够降低其铁损。而且，该中心部铁芯部 件3更优选用软磁性体粉末和非磁性体粉末的混合物形成。由于能够比较容易地调整软磁 性体粉末和非磁性体粉末的混合比率，所以通过适当地调整所述混合比率，能够容易地实 现中心部铁芯部件3的所述规定的磁性特性。该软磁性体粉末是强磁性的金属粉末，更具体而言，例如可以能够列举出纯铁粉、铁基合金粉末O^e-Al合金、Fe-Si合金、铁硅铝磁合金、坡莫合金等)以及无定形粉末、另 外还有在表面形成有磷酸系化学合成皮膜等的电气绝缘皮膜的铁粉等。这些软磁性体粉末 能够利用公知的手段例如基于雾化(atomize)法等微粒化的方法、将氧化铁等微粉碎后将 其还原的方法等制造。另外，一般情况下，在透磁率相同时饱和磁通密度大，所以软磁性粉 末特别优选为例如所述纯铁粉、铁基合金粉末以及无定形粉末等金属系材料。基于这种软磁性体粉末的中心部铁芯部件3例如能够通过压粉成形等公知的常 规手段形成。而且，从小型化的观点来看，中心部铁芯部件3优选由比磁性结合部件2的线材的 透磁率高的透磁率的材料形成。这种变压器Tra例如能够通过如下的各工序制造。首先，如图2所示，准备在两端 部的各周面具有所述凹部DP(DP-l、DP-2)的实心圆柱形状的中心部铁芯部件3。另外，按 线圈个数准备具有规定的厚度t且被绝缘被覆的带状的导体部件，并且将这些被绝缘被覆 的多个导体部件逐次重叠。以下，说明用于制造图1所示的例子中的变压器Tra的导体部 件为两个的情况。当然，即使导体部件的个数为任意个，也同样能够实施各工序。作为这种 带状的导体部件的一个例子，例如能够列举出利用聚酰亚胺带进行绝缘的厚度t为0. 2mm、 宽度为19mm的铜带。然后，在导体部件(重叠导体部件)的宽度方向与中心部铁芯部件3的轴向对齐 的状态下，该重叠的两个导体部件(重叠导体部件)的一端安装在中心部铁芯部件3的由 所述两凹部DP-l、DP-2所夹的周面并被开始缠绕，如图3所示，在中心部铁芯部件3上卷绕 规定的圈数。由此，卷绕在中心部铁芯部件3上，从而形成以各导体部件的宽度方向沿着线 圈1的轴向的方式被卷绕的两个线圈1。而且，在重叠导体部件的所述一端分别从各个导体 部件引出省略图示的连接用的导体线。接下来，如图4所示，磁性结合部件2的线材WL被卷绕成线、毛线球(毛球)状， 以将多个线圈1包入。更具体而言，例如如图5所示，在一面(上表面)，磁性结合部件2的 线材WL从多个线圈1的最外周的规定的第一位置大致沿径向向中心部延伸(1)，在该中心 部附近，线材WL被卡在中心部铁芯部件3的凹部DP-I上并以规定的角度例如大致90°弯 曲，然后从中心部大致沿径向向所述最外周的规定的第二位置延伸O)，沿着多个线圈1的 最外周面向另一面(下表面)延伸。然后，在另一面(下表面)，与所述一面(上表面)相 同，磁性结合部件2的线材WL从多个线圈1的最外周的规定的第二位置(与所述一面的规 定的第二位置对应的所述另一面的位置)大致沿径向向中心部延伸O)，在其中心部附近 被卡在中心部铁芯部件3的凹部DP-2上并以规定的角度例如大致90°弯曲，然后从中心 部大致沿径向向所述最外周的规定的第三位置延伸(3)，沿着多个线圈1的最外周面向一 面(上表面)延伸。以下同样也是，在一面和另一面，磁性结合部件2的线材WL遍及多个 线圈1的最外周的整周地卷绕在该最外周上。优选磁性结合部件2的线材WL卷绕到在该 磁性结合部件2的线材WL的作用下无法从外部看到多个线圈1为止。该线材1可以重叠。 另外，为了更可靠地与中心部铁芯部件3磁性结合，磁性结合部件2的线材WL不是以点与 中心部铁芯部件3接触(点接触)，而是优选以规定的长度用线段与之接触(线接触)。线 接触的所述线段的长度越长，磁性结合部件2的线材WL与中心部铁芯部件3的磁性结合越 强。而且，在重叠导体部件的另一端部，从各个导体部件分别引出省略图示的连接用的导体线，并进一步将其向磁性结合部件2的外部引出。由此，以将多个线圈1包入在内的方式，制成将磁性结合部件2的线材WL卷绕成 线、毛线球(毛球)的所谓钵形的变压器Tra。而且，在这样制成的变压器Tra中，两个线圈 1中的一个作为一次线圈，而另一个作为二次线圈。在这样构成的变压器Tra中，当一次线圈被供给交流电时，利用一次线圈产生磁 场，该磁场的磁通通过磁性结合部件2，然后向磁性结合部件2的内部空间漏出。漏出到该 磁性结合部件2的内部空间的磁通通过多个线圈1。因此，二次线圈利用磁性结合部件2与 一次线圈磁性结合，并利用电磁感应传导一次线圈的交流电，从而感应出规定的电压。利用 该一次线圈产生的磁场中的磁通，可以如上所述地从磁性结合部件2泄漏，但是即使磁通 从磁性结合部件2泄漏，由于二次线圈内置于磁性结合部件2内，所以二次线圈能够利用磁 性结合部件2与一次线圈磁性结合。而且，所述磁场的方向是根据在一次线圈中流动的电 流方向而决定的。在此，当如上所述地向一次线圈供给交流电时，利用该一次线圈形成的磁场的磁 通B如图6的箭头所示那样在线圈1的轴向上沿着该轴向，并且在线圈1的径向上沿着该 径向。磁性结合部件2的线材WL与利用被供给交流电的一次线圈形成的磁通交叉的次数 越多，其磁阻越大，其结果是使其磁性结合功能受损。因此，磁性结合部件2的线材WL优选 其长度方向尽可能地沿着所述磁通B的方向。在以所述方式卷绕磁性结合部件2的线材WL 的情况下，优选根据多个线圈1的直径(外径)的大小、中心部铁芯部件3的直径(外径、 在图1所示的例子中为所述凹部DP部分的外径)的大小以及线材WL的线径的大小，以磁 性结合部件2的线材WL的长度方向尽可能沿着所述磁通B的方向的方式，设定用中心部铁 芯部件3使线材WL弯曲的所述规定的角度。当然，在这种情况下也是优选线材WL如上所 述与中心部铁芯部件3线接触。这样，在第一实施方式的变压器Tra中，通过按照所述方式 进行卷绕，磁性结合部件2的线材WL被配置成其长度方向大致沿着向多个线圈1中的规 定的线圈供给交流电时在所述规定的线圈形成的磁通的方向。这样，在本实施方式的变压 器Tra中，磁性结合部件2的线材WL与所述磁通B交叉的次数降低，磁阻降低。所述“大致 沿着”是指，磁性结合部件2的线材WL的长度方向实质上沿着所述磁通B的方向，磁性结合 部件2的线材WL的长度方向与所述磁通B的方向所成的角度θ满足-10° ( θ ^+10° 的情况，优选-7°彡θ彡+7°，更加优选-5°彡θ彡+5°。如以上说明的那样，本实施方式的变压器Tra由于多个线圈1由带状的导体部件 构成，所以能够提高空间利用率，另外由于线圈形状稳定，所以不需要线圈线轴。而且，磁性 结合部件2为线材并被配置在多个线圈1的外侧，所以能够通过卷绕线材形成磁性结合部 件2，从而利用本实施方式的变压器Tra能够进一步提高生产效率。另外，在本实施方式的变压器Tra中，磁性结合部件2被配置成从外部包围多个线 圈1以将其包在其内，所以没有必要在磁性结合部件2上卷绕线圈1，因此更容易制造，从而 本实施方式的变压器Tra能够更进一步提高生产效率。另外，对于本实施方式的变压器Tra，考虑到在磁性结合部件2上产生磁致伸缩振 动，但是由于磁性结合部件2由线材WL形成并且线材WL在整个变压器Tra上朝各个方向 卷绕，所以作为磁性结合部件2整体能够减弱所述磁致伸缩振动。另外，在本实施方式的变压器Tra中，由于具备中心部铁芯部件3，所以通过将该中心部铁芯部件3作为多个线圈1的缠绕芯以及磁性结合部件2的线材WL的缠绕芯，能够
提高生产效率。 另外，在本实施方式的变压器Tra中，由于多个线圈1通过将夹着绝缘材料重叠的 带状的多个导体部件卷绕而构成，所以能够利用一次卷绕工序形成多个线圈1，从而这样构 成的变压器Tra容易制造。 需要说明的是，在所述的变压器Tra中，中心部铁芯部件3不仅仅是所述的在两端 部的周面具有凹部DP的圆柱形状，还可以是其他各种形状。图7是表示第一实施方式的变 压器的中心部铁芯部件的变形形式的图。图7(A)表示其第一变形形式的结构，图7(B)表 示其第二变形形式的结构，图7 (C)表示其第三变形形式的结构，图7 (D)表示其第四变形形 式的结构。如图7(A)所示，第一变形形式的中心部铁芯部件31具备实心的圆柱部件311和 在该圆柱部件311的两端部分别形成的法兰部件312，所述法兰部件312分别具有规定的厚 度，并且在其最外周面上形成有绕该周面一周的剖面为半圆形状的凹部。对于这样构成的 中心部铁芯部件31，磁性结合部件2的线材WL以被卡在所述法兰部件312的各凹部的方式卷绕。另外，如图7(B)所示，第二变形形式的中心部铁芯部件32具备实心的圆柱部件 321和在该圆柱部件311的两端面形成的直径比圆柱部件321小的第一圆板部件322。所 述第一圆板部件322可以为任意个数，在图7(B)所示的例子中为两个。这两个第一圆板部 件322-1、322-2的直径互不相同且被层叠，其直径向层叠方向(轴向)的外侧(从圆柱部 件321的端面离开的方向)逐次地减小。需要说明的是，所述第一圆板部件322也可以与 圆柱部件321 —体地形成。对于这样构成的中心部铁芯部件32，磁性结合部件2的线材WL 以被卡在第一圆板部件322上的方式卷绕。另外，如图7(C)所示，第三变形形式的中心部铁芯部件33具备实心的圆柱部件 331和在该圆柱部件331的两端面形成的直径比圆柱部件331大的第二圆板部件332。所 述第二圆板部件332可以为任意个数，在图7(C)所示的例子中为两个。这两个第二圆板部 件332-1、332-2的直径互不相同且被层叠，其直径向层叠方向(轴向)的外侧(从圆柱部 件331的端面离开的方向)逐次地增大。需要说明的是，所述第二圆板部件322也可以与 圆柱部件331 —体地形成。对于这样构成的中心部铁芯部件33，磁性结合部件2的线材WL 以被卡在所述第二圆板部件332上的方式卷绕。在这样构成的中心部铁芯部件31至33中，由于具备法兰部件312、第一圆板部件 322、第二圆板部件332，所以能够改变卡住磁性结合部件2的线材WL的中心部铁芯部件31 至33的直径，从而用于使所述线材WL的长度方向大致沿着所述磁通的方向的设计容易。另外，在中心部铁芯部件33中，由于第二圆板部件332的直径朝层叠方向的外侧 逐次增大，所以能够利用外侧的第二圆板部件332(在所述例子中为第二圆板部件332-2) 按压(保持)卡在内侧的第二圆板部件332(例如第二圆板部件332-1)上的线材WL，从而 能够稳定地维持磁性结合部件2的形状。另外，如图7(D)所示，第四变形形式的中心部铁芯部件34是其两端面(上表面以 及底面)不面向磁性结合部件2的外部的长度(高度)的实心圆柱形状。例如，中心部铁 芯部件34的高度与多个线圈1的宽度方向的长度大致相等。
在这种结构的中心部铁芯部件34中，在中心部铁芯部件34的两端面上也配置有 磁性结合部件2。在磁性结合部件2的线材WL被紧密地卷绕的情况下，磁性结合部件2能 够将多个线圈1完全内置。以下，说明其他的实施方式。(第二实施方式)图8是表示第二实施方式的变压器的结构的图。图8(A)是俯视图，图8(B)是沿 图8(A)所示的A-A线的纵向剖视图。对于第一实施方式的变压器Tra，多个第一线圈1被 磁性结合部件2包入，但是第二实施方式的变压器Trb如图8所示那样，多个线圈11的与 其卷绕方向正交的剖面的外周遍及整周地被磁性结合部件2覆盖。与第一实施方式的变压器Tra的多个线圈1同样，多个线圈11通过将夹着绝缘材 料(省略图示)地重叠的带状的多个长条的导体部件卷绕成该导体部件的宽度方向沿着该 线圈1的轴向而构成。与第一实施方式的磁性结合部件2同样，磁性结合部件21为用于将多个线圈11 磁性结合的部件，是由磁性体材料构成的线材，并被配置在多个线圈11的外侧。而且，第二实施方式的变压器Trb的磁性结合部件21是通过将多个线圈11的与 卷绕方向正交的剖面的外周遍及其整周地例如向所述卷绕方向呈螺旋状地卷绕而形成的。 在图8所示的例子中，如图8(A)所示，多个线圈11被卷绕成从轴向观察到的俯视图为矩形 的环状，磁性结合部件21由缠在所述矩形的各边上的四个第一至第四磁性结合部件21-1 至21-4构成。由于多个线圈1也由带状的半导体部件构成，所以这种结构的第二实施方式的变 压器Trb也能够提高空间利用率，另外由于线圈形状稳定，所以不需要线圈线轴。需要说明的是，对于这些所述的变压器Tr，如图9所示，所述多个线圈1、11也可以 是将重叠的带状的多个导体部件卷起为上部线圈12-1以及下部线圈12-2的双层的所谓双 饼结构(平面线圈结构)的线圈12。通过这样将多个线圈1、11形成所谓双饼结构的线圈 12，这种结构的变压器Trc能够将多个线圈12的各两端部整理到一个部位，从而多个线圈 12的各自与电极端子容易连接。其结果是，能够进一步提高生产效率。需要说明的是，图9 表示将第一实施方式的变压器Tra的线圈1形成为双饼结构的线圈12的情况下的变压器 Trc0另外，在这些所述的变压器Tr (Tra、Trb、Trc)中，所述磁性结合部件2的线材WL 的线径优选是相对于向该变压器Tr供电的交流电的频率的表皮厚度的1/3以下。对于这种 结构，由于线材WL的线径为相对于交流电的频率的表皮厚度的1/3以下，所以这种结构的 变压器Tr能够减低涡电流损失。需要说明的是，在将交流电的角频率设为ω、将线材的透 磁率设为μ、将线材的电导率设为P的情况下，表皮厚度δ 一般满足δ = (2/ω μ ρ)1/2。另外，在这些所述的变压器Tr中，中心部铁芯部件3也可以是其壁厚为相对于向 该变压器Tr供电的交流电的频率的表皮厚度以上的中空的圆筒铁芯部件。对于这种中空 的圆筒铁芯部件，通过在其中空部分流动冷却用的例如空气、油等介质能够冷却变压器Tr。另外，在这些所述的变压器Tr中，中空部铁芯部件3也可以是沿其周向被分割为 多个的多个分割铁芯部件。即使采用这种结构，也能够构成本实施方式的变压器Tr。另外，在这些所述的变压器Tr中，所述磁性结合部件2的线材WL可以是一根，也可以被分割成多根。当利用这种多根的线材WL形成所述磁性结合部件2时，能够通过第一 方法、第二方法形成所述磁性结合部件2，其中所述第一方法是指，以所述方式卷绕一根线 材WL (WLl)，然后在该卷绕中途换为另一根线材WL (WL2)并以所述方式进行卷绕；所述第二 方法是指，以所述方式卷绕多根线材WL(WL3)。在所述第二方法中，能 够使用例如将多根线 材WL3整理成平行并且用树脂固定或松弛地捻成的结构。在本实施方式的变压器Tr中，磁性结合部件2的线材WL被配置成其长度方向大 致沿着向多个线圈1中的规定的线圈供给交流电时在所述规定的线圈形成的磁通的方向， 但是，当所述线材WL的长度方向与所述磁通的方向不完全一致时，在所述线材WL中因所述 磁通而产生感应电动势，但是在这样利用多根线材WL构成所述磁性结合部件2的情况下， 能够使基于在所述线材WL产生的所述感应电动势而产生的所述线材WL的两端部的电位差 较小。而且，也可以形成包含这些上述变压器Tr中的至少一个的具备串联的多个变压 器的变压系统。由于这种结构的变压系统由多级变压器构成，所以能够利用各变压器逐次 变压，从而能够降低施加在一个变压器上的电压，进而有利于防止绝缘破损并减轻每个变 压器的负载。为了表现本发明，在上述内容中，参照附图并利用实施方式适当且充分地说明了 本发明，但是本领域技术人员应当知道对上述的实施方式进行变更和/或改进是能够容易 完成的。因此，本领域技术人员实施的变形形式或改进形式只要不是脱离权利要求书所记 载的权利要求的范围，这些变形形式或改进形式应被解释为包含在上述权利要求的保护范 围内。
权利要求
1.一种变压器，其特征在于，具备 多个线圈；磁性结合部件，其用于将所述多个线圈磁性结合，所述多个线圈是通过将夹着绝缘材料重叠的带状的多个导体部件卷绕成该导体部件 的宽度方向沿着该线圈的轴向而构成的，所述磁性结合部件是由磁性体材料构成的线材，并被配置在所述多个线圈的外侧。
2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁性结合部件的线材被配置成其长度方向大致沿着向所述多个线圈中的规定线 圈供给交流电时由所述规定线圈形成的磁通的方向。
3.如权利要求1或2所述的变压器，其特征在于， 所述多个线圈内置于所述磁性结合部件中。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的变压器，其特征在于，该变压器还具备中心部铁芯部件，该中心部铁芯部件由磁性体材料构成，被配置在所 述多个线圈的最小内径内且与所述磁性结合部件磁性结合。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的变压器，其特征在于， 所述多个线圈为双饼结构。
6.如权利要求1或2所述的变压器，其特征在于，所述多个线圈的外周遍及整周地被所述磁性结合部件覆盖。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的变压器，其特征在于，所述磁性结合部件的线材的线径为相对于被供给到该变压器的交流电的频率的表皮 厚度的1/3以下。
8.一种变压系统，具备串联连接的多个变压器，其特征在于，所述多个变压器中的至少一个为权利要求1至7中的任意一个所述的变压器。
全文摘要
本发明提供一种能够提高空间利用率且无需线圈线轴的变压器以及将多个变压器串联连接的变压系统。本发明的变压器(Tra)具备多个线圈(1)；磁性结合部件(2)，其用于将多个线圈(1)磁性结合；多个线圈(1)是通过将夹着绝缘材料重叠的带状的多个导体部件卷绕成该导体部件的宽度方向沿着该线圈的轴向而构成的；磁性结合部件(2)为由磁性体材料构成的线材，并被配置在多个线圈(1)的外侧。
文档编号H01F27/30GK102136351SQ20101060595
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月23日 优先权日2009年12月28日
发明者井上宪一, 后藤有一郎, 宫崎隆好, 桥本裕志, 福本吉人, 财津享司 申请人:株式会社神户制钢所