变压器、电力转换器单元和电力转换器的制作方法

本发明涉及变压器、使用它的电力转换器单元和电力转换器。

背景技术：

近年来，作为面向铁路和工业设备等数kv～数十kv的系统并网等中使用的变压器，对固态变压器(以下称为sst)的应用进行了研究。该sst由以数khz～100khz的高频驱动的高频变压器、驱动高频变压器的转换器、和将转换器的输出电压作为电源并转换为与系统的频率相同的数十hz的交流电压的逆变器构成，代替现有的以工频驱动的变压器。

根据sst的结构，对变压器追加转换器和逆变器等电力转换器，通过以数khz～100khz的高频驱动变压器，与现有的变压器相比能够实现大幅的小型、轻量化。

另外，系统并网中使用的变压器中在与系统连接的绕组(以下称为二次绕组)中对于接地叠加数kv的高电压，所以需要在连接至低压侧的绕组(以下称为一次绕组)与高压侧的二次绕组之间确保绝缘耐压。

另外，一般而言，从冷却和结构的观点看来，变压器的磁性体芯体(以下称为芯体)以与接地或低压侧成为相同电位的方式安装。所以，需要确保叠加高电压的二次绕组、与成为接地或低压侧的电位的芯体之间的绝缘耐压。

作为确保该绝缘耐压的方法，有在安装绕组的绕线架与芯体之间设置气隙，通过调整由绕线架的材料特性、绕线架的厚度、气隙的距离决定的静电电容的比而缓和局部的电场集中的方法。

但是，绕线架与芯体之间的气隙产生不均的情况、即绕线架与芯体之间的气隙局部地变小的情况下，存在在绕组与芯体之间的一部分发生电场集中、绝缘性能降低的问题。所以，为了变压器的高耐压化，需要考虑气隙的不均而使绕线架与芯体之间的气隙较大，存在变压器大型化的课题。

对于该课题，在专利文献1中，公开了具有安装了一次绕组的一次侧芯体、安装了二次绕组的二次侧芯体、以及绝缘体，一次侧芯体与二次侧芯体以夹着绝缘体地相对的方式固定、配置在绝缘体上的结构。

根据专利文献1的公开技术，能够在确保一次绕组与二次绕组之间的绝缘的同时减少一次、二次之间的寄生电容。由此，在高耐压的绝缘变压器中，减少一次、二次之间的寄生电容，并且实现了绝缘变压器的小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/154993号

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，专利文献1中公开的技术中，二次侧芯体的电位是浮动电位，所以二次侧芯体的电位因安装变压器的壳体的结构而变动。因此，考虑绝缘的可靠性的情况下，设想二次侧芯体成为低压侧的电位，叠加高电压的二次绕组与芯体之间需要确保与一次、二次之间相同程度的绝缘距离，所以存在变压器难以小型化的课题。

本发明是鉴于上述课题发明的，其课题在于提供一种确保变压器的一次、二次之间和绕组与芯体之间的绝缘(绝缘耐压)、同时实现变压器的小型化、并且具有该变压器的电力转换器单元以及电力转换器。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，使本发明如下所述地构成。

即，本发明的变压器的特征在于，包括：安装有一次绕组的一次侧芯体；安装有二次绕组的二次侧芯体；配置于所述一次侧芯体与所述二次侧芯体的相对面的绝缘间隔件；和将所述一次侧芯体和所述二次侧芯体固定于不同电位的两个电位固定部。

另外，本发明的电力转换器单元的特征在于，包括：所述变压器；和隔着所述变压器具有一次侧电路和二次侧电路的电力转换部，所述一次侧芯体的所述电位固定部与所述一次侧电路的基准电位连接，所述二次侧芯体的所述电位固定部与所述二次侧电路的基准电位连接。

另外，本发明的电力转换器的特征在于：具有多个所述电力转换器单元；多个所述电力转换器单元的多个所述电力转换部的输入被多并联连接，并且输出被多串联连接。

另外，其他技术方案在发明的实施方式中说明。

发明的效果

根据本发明，能够确保变压器的一次、二次之间和绕组与芯体之间的绝缘，同时实现变压器的小型化。

并且能够提供具有上述变压器的电力转换器单元以及电力转换器。

附图说明

图1是将本发明的第一实施方式的变压器的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图2是表示从x轴方向观察本发明的第一实施方式的变压器的图1中的ii-ii截面的截面例的图。

图3是从y轴方向示出本发明的第一实施方式的变压器的侧面的一例的图。

图4是将本发明的第二实施方式的变压器的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图5是表示从x轴方向观察本发明的第二实施方式的变压器的图4中的v-v截面的截面例的图。

图6是从y轴方向示出本发明的第二实施方式的变压器的侧面的一例的图。

图7是将本发明的第三实施方式的变压器的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图8是表示从x轴方向观察本发明的第三实施方式的变压器的图6中的viii-viii截面的截面例的图。

图9是将本发明的第四实施方式的变压器的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图10是表示从x轴方向观察本发明的第四实施方式的变压器的图8中的x-x截面的截面例的图。

图11是将本发明的第五实施方式的变压器的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图12是表示从x轴方向观察本发明的第五实施方式的变压器的图11中的xii-xii截面的截面例的图。

图13是表示本发明的第六实施方式的电力转换器(电力转换器单元)的电路结构例的图。

图14是表示本发明的第七实施方式的电力转换器(电力转换器单元)的电路结构例的图。

图15是表示本发明的第八实施方式的电力转换器的电路模块结构例的图。

图16是表示本发明的第九实施方式的电力转换器的电路模块结构例的图。

具体实施方式

以下，适当参考附图说明用于实施本发明的方式(以下记作“实施方式”)。

《第一实施方式-变压器10》

对于本发明的第一实施方式的变压器10，参考图1～图3进行说明。

＜变压器10的结构＞

图1是将本发明的第一实施方式的变压器10的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图2是表示从x轴方向观察本发明的第一实施方式的变压器10的图1中的ii-ii截面的截面例的图。

图3是从y轴方向示出本发明的第一实施方式的变压器10的侧面的一例的图。

如图1、图2、图3所示，变压器10具有一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组3a、二次绕组3b、绕线架4a、4b、绕线架支承部4a1、4a2、4b1、4b2(图2)、绝缘间隔件5、芯体支承部6b2、6b3、芯体支承部6a2、6a3(图2)、电位固定部7a、7b、电位固定配线71a、71b(图3)、支承部81a～81d。

另外，一次侧芯体2a具有圆柱形状的中央磁芯柱(一次侧芯体)2a1、和两个侧面磁芯柱(一次侧芯体)2a2、2a3。二次侧芯体2b具有圆柱形状的中央磁芯柱(二次侧芯体)2b1和两个侧面磁芯柱(二次侧芯体)2b2、2b3。

中央磁芯柱(一次侧芯体)2a1与侧面磁芯柱(一次侧芯体)2a2、2a3为z轴方向的长度相等的形状。中央磁芯柱(二次侧芯体)2b1与侧面磁芯柱(二次侧芯体)2b2、2b3为z轴方向的长度相等的形状。

中央磁芯柱(一次侧芯体)2a1、侧面磁芯柱(一次侧芯体)2a2、2a3与中央磁芯柱(二次侧芯体)2b1和侧面磁芯柱(二次侧芯体)2b2、2b3隔着绝缘间隔件5使各自的具有磁芯柱的面相对地配置来形成闭磁路。

经由由该一次侧芯体2a和二次侧芯体2b形成的闭磁路，从一次绕组3a向二次绕组3b传输电力。

在绕线架4a上安装有一次绕组3a且在绕线架4b上安装有二次绕组3b。

绕线架4a具有用于确保一次侧芯体2a与一次绕组3a之间的空间距离的绕线架支承部4a1(图2)、和用于确保绝缘间隔件5与一次绕组3a的空间距离的绕线架支承部4a2(图2)。

绕线架4b具有用于确保二次侧芯体2b与二次绕组3b之间的空间距离的绕线架支承部4b2(图2)、和用于确保绝缘间隔件5与二次绕组3b的空间距离的绕线架支承部4b1(图2)。

另外，绕线架4a以包围中央磁芯柱(一次侧芯体)2a1的方式配置(图2)。另外，绕线架4b以包围中央磁芯柱(二次侧芯体)2b1的方式配置(图2)。

绝缘间隔件5具有用于保持一次侧芯体2a和二次侧芯体2b的芯体支承部6a2、6a3、6b2、6b3。通过使一次侧芯体2a和二次侧芯体2b夹着绝缘间隔件5地配置，来决定一次侧芯体2a与二次侧芯体2b的位置关系。

另外，绝缘间隔件5例如由pbt(polybutyleneterephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)或尼龙等树脂材料的绝缘物构成。

另外，在一次侧芯体2a与二次侧芯体2b的各自的相对面与绝缘间隔件5之间分别设置有间隙(未图示)。而且，对该间隙被用树脂材料(未图示)进行了模塑。

另外，绝缘间隔件5在表面具有多个突起部51、52、53。通过采用具有该突起部51、52、53的结构，而使一次、二次之间的绝缘所要求的沿面距离变长。通过成为能够确保该沿面距离较长的形状，易于确保耐压，实现了变压器10的小型化。

电位固定部7a、7b例如由铝或不锈钢等导电性的金属材料构成。而且，电位固定部7a与一次侧芯体2a接触地配置。另外，电位固定部7b与二次侧芯体2b接触地配置。

另外，电位固定部7a、7b通过与支承部81a～81d接合，而将一次侧芯体2a、二次侧芯体2b和绕线架4a、4b固定。

另外，支承部81a～81d由pbt或尼龙等树脂材料的绝缘物、或陶瓷等无机材料的绝缘物构成。

另外，电位固定部7a、7b分别具有螺纹端子8a、8b。而且，电位固定部7a使用汇流条或线缆等，经由螺纹端子8a和电位固定配线71a(图3)，与后述图13所示的电力转换器100的一次侧电路110的基准电位n1连接。另外，电位固定部7b经由螺纹端子8b和电位固定配线71b(图3)，与后述图13所示的电力转换器100的二次侧电路120的基准电位n2连接。

通过该结构，一次侧芯体2a的电位被固定在一次侧电路110(图13)的基准电位n1。另外，二次侧芯体2b的电位被固定在二次侧电路120的基准电位n2。

如上所述，通过使安装了一次绕组3a的一次侧芯体2a和安装了二次绕组3b的二次侧芯体2b夹着绝缘间隔件5地相对配置，将电位固定部7a、7b分别与一次侧电路和二次侧电路各自的基准电位连接，能够使一次侧芯体2a和二次侧芯体2b分别固定在不同的电位(例如基准电位n1、n2)。

通过该结构和连接，能够减小芯体与绕组之间的电场，所以能够在确保芯体与绕组之间的绝缘的同时实现变压器的小型化。

＜第一实施方式的效果＞

通过以上的结构和连接，能够减小芯体与绕组之间的电场。所以，能够确保变压器的一次、二次之间以及绕组与芯体之间的绝缘，同时实现变压器的小型化。

《第二实施方式-变压器20》

对于本发明的第二实施方式的变压器20，参考图4～图6进行说明。

＜变压器20的结构＞

图4是将本发明的第二实施方式的变压器20的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图5是表示从x轴方向观察本发明的第二实施方式的变压器20的图4中的v-v截面的截面例的图。

图6是从y轴方向示出本发明的第二实施方式的变压器20的侧面的一例的图。

如图4、图5、图6所示，变压器20具有一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组32a、二次绕组32b、绕线架4a、4b、绕线架支承部4a1、4a2、4b1、4b2、电位固定部7a、7b、支承部81a～81d。

另外，变压器20具有绕组中点32an、32bn(图6)、绕组盖41a、41b、绝缘间隔件52a、52b、绝缘板9、芯体支承部62a2、62a3、62b2、62b3(图5)、电位固定配线71a、71b(图6)。

其中，关于一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组32a、二次绕组32b、绕线架4a、绕线架4b、绕线架支承部4a1、4a2、4b1、4b2、电位固定部7a、7b、支承部81a～81d，因为与图1、图2所示的第一实施方式的变压器10相同，所以适当省略重复的说明。

对于与第一实施方式的变压器10不同的第二实施方式的变压器20的绕组中点32an、32bn、绕组盖41a、41b、绝缘间隔件52a、52b、绝缘板9、芯体支承部62a2、62a3、62b2、62b3、电位固定配线71a、72b，以下进行说明。

绕组盖41a、42b由树脂材料构成，分别配置在靠近一次侧芯体2a和二次侧芯体2b、以及一次绕组32a和二次绕组32b的位置。通过配置该绕组盖41a、41b，确保了一次绕组32a与一次侧芯体2a之间、以及二次绕组32b与二次侧芯体2b之间的空间距离。

绝缘间隔件52a和绝缘间隔件52b分别具有芯体支承部62a2、62a3(图5)和芯体支承部62b2、62b3，保持一次侧芯体2a与二次侧芯体2b的位置关系。

另外，绝缘间隔件52a、52b由pbt或尼龙等树脂材料的绝缘物构成。绝缘板9由陶瓷或云母等无机材料构成。

另外，绝缘间隔件52a(第一绝缘层)和绝缘间隔件52b(第三绝缘层)是夹着绝缘板9(第二绝缘层)的夹层结构。绝缘间隔件52a、52b与绝缘板9通过用粘合材料等粘合而构成一体的绝缘间隔件(52a、9、52b)。

其中，将绝缘间隔件52a、52b称为“绝缘间隔件”，同时，如上所述，也将绝缘间隔件52a、52b与绝缘板9一体化得到的产物(52a、9、52b)适当称为“绝缘间隔件”。

另外，绝缘间隔件52a、52b通过采用在表面设置了多个突起(突起部52a1、52a2、52a3、52b1、52b2、52b3)的结构，而确保一次、二次之间的绝缘要求的沿面距离，实现了小型化。

第一实施方式中的变压器10(图1等)中，芯体(2a、2b)与绝缘间隔件5之间存在微小的气隙的情况下，存在因电场在气隙中集中而在芯体(2a、2b)与绝缘间隔件5之间发生局部放电的可能性。

长期反复地发生局部放电的情况下，因绝缘间隔件5的劣化进展而存在一次、二次之间发生绝缘破坏的风险。

与此相对，第二实施方式的变压器20中，是在由树脂材料构成的绝缘间隔件52a、52b之间夹着由陶瓷或云母构成的绝缘板9的夹层结构。

通过该结构，即使在因芯体(2a、2b)与绝缘间隔件(52a、52b)之间发生的局部放电而绝缘间隔件(52a、52b)的劣化进展的情况下，也能够用绝缘板9防止一次、二次之间的绝缘破坏。

另外，第二实施方式的变压器20中，如图6所示，将电位固定配线71a、71b分别与一次绕组32a的中点即绕组中点32an、二次绕组32b的中点即绕组中点32bn连接。

即，第一实施方式中，对于电位固定部7a、7b，例如连接后文叙述的图13所示的电力转换器100的各基准电位(电位中性点)n1、n2，而第二实施方式中，电位固定部7a、7b分别与一次绕组32a的中点即绕组中点32an、二次绕组32b的中点即绕组中点32bn连接。

所以，一次侧芯体2a和二次侧芯体2b的电位分别被固定在一次绕组32a、二次绕组32b的中间电位。

这样，通过将一次绕组32a和二次绕组32b的中点设为芯体的电位，与第一实施方式的变压器10相比，能够缩短电位固定配线71a、71b的配线长度。所以，能够实现变压器20的低成本化和小型化。

＜第二实施方式的效果＞

通过上述结构，第二实施方式的变压器20中，与第一实施方式的变压器10相比能够实现高耐压化。因此能够期待绝缘的高可靠化。

另外，第二实施方式的变压器20中，与第一实施方式的变压器10相比，能够实现低成本化。

《第三实施方式-变压器30》

对于本发明的第三实施方式的变压器30，参考图7、图8进行说明。

＜变压器30的结构＞

图7是将本发明的第三实施方式的变压器30的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图8是表示从x轴方向观察本发明的第三实施方式的变压器30的图6中的viii-viii截面的截面例的图。

如图7、图8所示，变压器30具有一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组3a、二次绕组3b、电位固定部7a、绕组盖41a、41b、绝缘板9、芯体支承部62a2、62a3、62b2、62b3。

另外，变压器30具有固定部73c、电位固定部73b、树脂片91、安装了一次绕组3a的绕线架43a、安装了二次绕组3b的绕线架43b、绝缘间隔件53a、53b。

其中，关于一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组3a、二次绕组3b、电位固定部7a、绕组盖41a、41b、绝缘板9、芯体支承部62a2、62a3、62b2、62b3，因为与图4、图5所示的第二实施方式的变压器20相同，所以适当省略重复的说明。

关于变压器30的固定部73c、电位固定部73b、树脂片91、安装了一次绕组3a的绕线架43a、安装了二次绕组3b的绕线架43b、绝缘间隔件53a、53b，因为与变压器20不同，所以以下进行说明。

固定部73c用于将变压器30固定，并不对其赋予特别的电位。即，不进行如第一实施方式中的变压器10一般与后文叙述的图13所示的转换器单元即电力转换器100的电连接。

通过使用该固定部73c，不需要第一实施方式的图1和第二实施方式的图4中的支承部81a～81d。

另外，电位固定部73b以在二次侧芯体2b与固定部73c之间夹着树脂片91、与二次侧芯体2b接触的方式配置。电位固定部73b具有螺纹端子8b，通过汇流条或线缆等，与后文叙述的图13所示的转换器单元即电力转换器100的二次侧电路120的基准电位n2连接从而使二次侧芯体2b固定至电位(基准电位n2)。

另外，电位固定部7a与第一实施方式中的变压器10同样地具有螺纹端子8a，通过汇流条和线缆等与后文叙述的图13所示的电力转换器(转换器单元)100的一次侧电路110的基准电位n1连接从而将一次侧芯体2a固定在规定电位。即，电位固定部7a和电位固定部73b分别与图10所示的电力转换器(转换器单元)100的一次侧电路和二次侧电路的基准电位n1、n2连接而使一次侧芯体2a和二次侧芯体2b固定在不同的电位。

电位固定部7a和固定部73c分别与绝缘间隔件53a、53b通过螺栓等接合，由此将一次侧芯体2a、二次侧芯体2b和绕线架43a、43b固定。

另外，电位固定部73b由导电性的金属构成。另外，树脂片91由硅酮树脂等构成。

另外，绕线架43a、43b和绝缘间隔件53a、53b由树脂材料构成。

另外，绝缘间隔件53a、53b与绝缘板9通过粘合材料等粘合，构成一体的绝缘间隔件。

绝缘间隔件53a与一次侧芯体2a被环氧等树脂模塑材料92a(图8)固定。

绝缘间隔件53b与二次侧芯体2b被环氧等树脂模塑材料92b(图8)固定。

另外，在第三实施方式的图8所示的绝缘间隔件53a、53b上，没有特别设置相当于第二实施方式的图4所示的绝缘间隔件52a、52b中的突起部52a1、52a2、52a3和突起部52b1、52b2、52b3的突起。为了确保绝缘耐压和小型化优选设置上述突起部，但突起部不是必需要件。

图7和图8中的绕线架43a、43b分别具有确保绝缘间隔件53a、53b与一次绕组3a、二次绕组3b的空隙用的绕线架支承部43a1、43a2、绕线架支承部43b1、43b2(图8)。

另外，使包括绕线架支承部43a1～43b2的绕线架43a、43b的z轴方向的尺寸与一次侧芯体2a和二次侧芯体2b各自的柱状部分的高度方向的长度相比更大。通过采用该结构，成为树脂模塑材料92a、92b(图8)易于流入一次侧芯体2a和二次侧芯体2b与绝缘间隔件53a和绝缘间隔件53b之间的结构。

另外，在树脂模塑材料92a、92b与绕线架43a、43b之间分别设置气隙(图8)。通过该气隙，缓和了一次绕组3a和二次绕组3b与绕线架43a、43b之间分别存在的微小气隙中的电场集中。

这样，该(第三)实施方式的变压器30中，通过采用使在芯体(2a、2b)与绝缘间隔件(53a、53b)之间设置的间隙部成为树脂模塑部(92a、92b)的结构，能够减少作为局部放电的原因的芯体与绝缘间隔件(53a、53b)之间存在的微小的气隙。

进而，通过缓和绕组(3a、3b)与绕线架(43a、43b)之间的微小气隙中的电场集中，实现了局部放电耐压的提高。通过该结构，与第一实施方式中记载的变压器10相比，能够防止因局部放电而引起的绝缘劣化，所以能够期待变压器的高可靠化。

＜第三实施方式的效果＞

通过在树脂模塑材料92a、92b与绕线架43a、43b之间设置气隙，缓和了在一次绕组3a和二次绕组3b、与绕线架43a、43b之间存在的微小气隙中的电场集中。

另外，通过采用对在芯体(2a、2b)与绝缘间隔件(53a、53b)之间设置的间隙部进行了树脂模塑的结构，能够减少作为局部放电的原因的芯体(2a、2b)与绝缘间隔件(53a、53b)之间的气隙。

进而，通过缓和绕组(3a、3b)与绕线架(43a、43b)之间的微小气隙中的电场集中，实现了局部放电耐压的提高。

通过这些结构，与第一实施方式中记载的变压器10相比，能够防止因局部放电而引起的绝缘劣化，所以能够期待变压器的高可靠化。

《第四实施方式-变压器40》

对于本发明的第四实施方式的变压器40，参考图9、图10进行说明。

＜变压器40的结构＞

图9是将本发明的第四实施方式的变压器40的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图10是表示从x轴方向观察本发明的第四实施方式的变压器40的图9中的x-x截面的截面例的图。

如图9、图10所示，变压器40具有一次侧芯体2a(2a1、2a2、2a3)、二次侧芯体2b(2b1、2b2、2b3)、一次绕组34a、二次绕组34b、电位固定部7a、7b、绝缘板9、绕线架44a、44b、支承部84a～84d。

另外，变压器40具有辅助芯体2a1s～2a3s、2b1s～2b3s、绝缘间隔件54a、54b、芯体固定部64b1～64b3、芯体固定部64a1～64a3(图10)、导电性片94(导电性部件：图10)。

其中，关于一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组34a、二次绕组34b、电位固定部7a、7b、绕线架44a、44b、支承部84a～84d，因为与图1、图2所示的第一实施方式的变压器10相同，所以适当省略重复的说明。

另外，关于绝缘板9，因为与图4、图5所示的第二实施方式的变压器20相同，所以适当省略重复的说明。

对于变压器40中、与上述变压器10(第一实施方式)和变压器20(第二实施方式)不同的辅助芯体2a1s～2a3s、2b1s～2b3s、绝缘间隔件54a、54b、芯体固定部64a1～64a3、64b1～64b3、导电性片94(图10)，以下进行说明。

图9和图10中，辅助芯体2a1s以对一次侧芯体2a1进行延伸的方式配置。因此，辅助芯体2a1s的磁芯柱的截面形状形成为与一次侧芯体2a1的磁芯柱的截面形状相同。另外，辅助芯体2a2s、2a3s各自的磁芯柱的截面形状形成为与一次侧芯体2a2、2a3各自的磁芯柱的截面形状相同，分别以延伸的方式配置。

同样，辅助芯体2b1s、2b2s、2b3s各自的磁芯柱的截面形状形成为与二次侧芯体2b1、2b2、2b3各自的磁芯柱的截面形状相同，分别以延伸的方式配置。

一次侧芯体2a(2a1、2a2、2a3)与辅助芯体2a1s～2a3s、以及二次侧芯体2b(2b1、2b2、2b3)与辅助芯体2b1s～2b3s通过用粘合材料等粘合而构成一体的一次侧芯体24a和二次侧芯体24b。

通过该一体化的一次侧芯体24a和二次侧芯体24b的结构，第四实施方式的变压器40与第一～第三实施方式的变压器10～30相比，能够扩大安装绕组(34a、34b)的芯体的窗口面积。其中，“芯体的窗口面积”对应于由一次侧芯体和二次侧芯体形成的绕组的收容部的空间的截面的面积。

通过扩大该芯体的窗口面积，能够增大绕组截面的直径即导体的截面积，能够增加变压器的电力容量。

另外，导电性片94(导电性部件：图10)配置在二次绕组34b(图10)与绕线架44b(图10)之间，由此减少绕组(34a、34b：图10)与绕线架(44a、44b：图10)之间存在的微小的气隙。通过减少该气隙能够减少绕组与绕线架之间的局部放电。

另外，在二次绕组34b与绕线架44b之间设置了导电性片94、但没有在一次绕组34a与绕线架44a之间设置，是因为以一般而言对二次绕组(二次侧电路)施加更高的电压作为前提。

绝缘间隔件54a、54b具有芯体固定部64a1～64a3和芯体固定部64b1～64b3。

芯体固定部64a1～64a3(图10)和芯体固定部64b1～64b3(图9、图10)分别将一次侧芯体2a和辅助芯体2a1s～2a3s、二次侧芯体2b和辅助芯体2b1s～2b3s，并且保持一次侧芯体24a和二次侧芯体24b的位置。

进而，芯体固定部64a2、64a3、64b2、64b3通过使绕组一侧的y轴方向的尺寸变长，而确保了绕组与芯体之间的绝缘距离。

通过采用这样的结构，第四实施方式(图9、图10)中不需要表示第二实施方式的图4和表示第三实施方式的图7中记载的绕组盖41a、41b，所以能够削减部件个数。

表示第四实施方式的图9、图10中，支承部84a～84d将其两端与电位固定部74a和电位固定部74b连接，保持芯体(包括辅助芯体)24a、24b、以及绕组(一次绕组34a、二次绕组34b、绕线架44a、44b)。

这样，第四实施方式的变压器40中，通过采用对一次侧芯体和二次侧芯体追加了辅助芯体的结构，能够增大安装绕组的芯体的窗口面积。所以，能够增加变压器的电力容量。

进而，通过改变辅助芯体的数量和尺寸，能够应对不同的电力容量，所以能够在电力容量不同的变压器中实现部件的共用化，能够期待变压器的低成本化。

＜第四实施方式的效果＞

第四实施方式的变压器40中，通过采用对一次侧芯体和二次侧芯体追加了辅助芯体的结构，能够增大安装绕组的芯体的窗口面积，能够增加变压器的电力容量。

进而，通过改变辅助芯体的数量和尺寸，能够应对不同的电力容量，所以能够在电力容量不同的变压器中实现部件的共用化，能够期待变压器的低成本化。

《第五实施方式-变压器50》

对于本发明的第五实施方式的变压器50，参考图11和图12进行说明。

图11是将本发明的第五实施方式的变压器50的结构例分解并从斜上方俯视地示出的图。

图12是表示从x轴方向观察本发明的第五实施方式的变压器50的图11中的xii-xii截面的截面例的图。

如图11、图12所示，变压器50具有一次侧芯体25a1、25a2、二次侧芯体25b1、25b2、一次绕组35a1、35a2、二次绕组35b1、35b2、绕线架45a1、45a2、45b1、45b2、绕线架支承部46a1、46a2、46b1、46b2、47a1、47a2、47b1、47b2(图12)、绝缘间隔件55、芯体支承部65a1～65a4、65b1～65b4(图12)、电位固定部75a、75b、支承部85a～85d。

由构成变压器50的以上构成要素构成了变压器50a和变压器50b这两个变压器。

即，具有一次侧芯体25a1、二次侧芯体25b1、一次绕组35a1、二次绕组35b1、绕线架45a1、45b1、绕线架支承部46a1、46a2、46b1、46b2(图12)、绝缘间隔件55、芯体支承部65a1、65a2、65b1、65b2(图12)、电位固定部75a、75b而构成了变压器50a。

另外，具有一次侧芯体25a2、二次侧芯体25b2、一次绕组35a2、二次绕组35b2、绕线架45a2、45b2、绕线架支承部47a1、47a2、47b1、47b2(图12)、绝缘间隔件55、芯体支承部65a3、65a4、65b3、65b4(图12)、电位固定部75a、75b而构成了变压器50b。

另外，以上之中，绝缘间隔件55和电位固定部75a、75b被变压器50a和变压器50b共用。

图11、图12所示的变压器50a和变压器50b的结构和功能分别与图1、图2所示的变压器10大致对应，所以省略重复的说明。

通过图11、图12所示的变压器50的结构，构成变压器50a和变压器50b这两个变压器。

＜第五实施方式的效果＞

第五实施方式的变压器50中，是变压器50a和变压器50b这两个变压器共用绝缘间隔件55、电位固定部75a、75b、支承部85、85d的结构。通过采用该结构，与使用2组第一实施方式的变压器10的情况相比，能够减小变压器的体积，具有小型/低成本化的效果。

《第六实施方式：电力转换器(电力转换器单元)》

对于本发明的第六实施方式的电力转换器(电力转换器单元)100，参考图13进行说明。

＜电力转换器(电力转换器单元)100的结构＞

图13是表示本发明的第六实施方式的电力转换器(电力转换器单元)100的电路结构例的图。其中，电力转换器(电力转换器单元)100构成了固态变压器(sst)。

图13中，电力转换器(电力转换器单元)100具有转换器101、dc-dc转换器(谐振型dc-dc转换器)102和逆变器103而构成。其中，dc-dc转换器102中使用了第一实施方式中说明的变压器10。另外，一次侧电路110与二次侧电路120被变压器10直流绝缘。

《转换器101》

转换器101具有开关元件s11～s14、逆并联二极管d11～d14、和平滑电容器c1a、c1b而构成。

开关元件s11～s14构成为同步整流电路，与电桥结构的逆并联二极管d11～d14一起对从输入端子1001、1002输入的交流电压(交流电力)进行整流，生成直流电压(直流电力)。另外，该生成的直流电压中包含脉动电流成分(交流成分)。串联连接的平滑电容器c1a、c1b使生成的直流电压的脉动电流成分(交流成分)平滑化。

另外，从串联连接的平滑电容器c1a、c1b的中点(连接点)输出基准电位n1。

另外，因为平滑电容器c1a、c1b设置在被转换器101整流后的直流电压的两个直流端子之间，所以平滑电容器c1a、c1b的中点(连接点)处的基准电位n1也适当记作“一次侧电路110的直流端子的中点的电位”。

《dc-dc转换器102》

dc-dc转换器(谐振型转换器)102具有开关元件h1～h4、逆并联二极管dh1～dh4、谐振电容器cr、变压器10、整流二极管dr1～dr4和平滑电容器c2a、c2b而构成。

用开关元件h1～h4、逆并联二极管dh1～dh4和谐振电容器cr将直流电压转换为交流电压，并对变压器10的一次侧输入。

另外，对变压器10的一次侧输入的交流电压的频率通常是与转换器101的输入端子1001、1002中的交流电压的频率相比非常高的频率。

因为以较高的频率使变压器10励磁，所以与低频率的变压器相比，能够使变压器10的芯体的形状小型化。

变压器10对输入的交流的一次侧电压进行升压(或降压)并对二次侧输出交流电压。

另外，图10的变压器10中，标记了一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组3a、二次绕组3b，其分别对应于图1的变压器10中的一次侧芯体2a、二次侧芯体2b、一次绕组3a、二次绕组3b。

变压器10的二次侧的交流电压被电桥结构的整流二极管dr1～dr4整流。

串联连接的平滑电容器c2a、c2b使整流生成的直流电压平滑化。

另外，从串联连接的平滑电容器c2a、c2b的中点(连接点)输出基准电位n2。

另外，因为平滑电容器c2a、c2b设置在被整流二极管dr1～dr4整流后的直流电压的两个直流端子之间，所以平滑电容器c2a、c2b的中点(连接点)处的基准电位n2也适当记作“二次侧电路120的直流端子的中点的电位”。

变压器10的一次侧芯体2a与转换器101中的平滑电容器c1a、c1b的中点(连接点)即基准电位n1连接。

另外，变压器10的二次侧芯体2b与dc-dc转换器102中的平滑电容器c2a、c2b的中点(连接点)即基准电位n2连接。

所以，能够使变压器10的一次侧芯体2a和二次侧芯体2b分别固定在不同的电位(图10的基准电位n1、n2)。

通过以上结构和连接，变压器10能够在一次侧和二次侧减小芯体与绕组之间的电场。

另外，通过以上结构，dc-dc转换器102将从转换器101输入的直流电压(直流电力)转换为电压不同的直流电压(直流电力)，对以下说明的逆变器103输出。

《逆变器103》

逆变器103具有开关元件s21～s24和逆并联二极管d21～d24而构成。

逆变器103将dc-dc转换器102输出的直流电压(直流电力)转换为交流电压(交流电力)，从输出端子2001、2002输出。

逆变器103的输出是电力转换器(电力转换器单元)100的输出。

另外，从逆变器103的输出端子2001、2002输出的交流电压的频率可以是与从转换器101的输入端子1001、1002输入的交流电压的频率大致相同的频率。即，逆变器103输出的交流电压的频率，与使变压器10励磁的频率相比，是更低的频率。

《电力转换器(电力转换器单元)100的补充说明》

如上所述，电力转换器(电力转换器单元)100具有转换器101、dc-dc转换器102和逆变器103而构成，将从输入端子1001、1002输入的交流电压(电力)转换为规定的电压和频率，并从输出端子2001、2002输出。

另外，如上所述，电力转换器(电力转换器单元)100中的变压器10中，以较高的频率使电压从一次侧转换至二次侧。

另外，因为在dc-dc转换器102中，使用了第一实施方式中说明的变压器10，所以能够实现电力转换器(电力转换器单元)100的小型化。

另外，如图13所示，将转换器101和直到对变压器10输入的dc-dc转换器102的一部分定义为一次侧电路110。另外，将逆变器103和从变压器10输出后的dc-dc转换器102的一部分定义为二次侧电路120。

然后，将一次侧电路110与二次侧电路120合并作为电力转换部(110、120)。即，也可以认为电力转换器(电力转换器单元)100具有变压器10和隔着变压器10而具有一次侧电路110和二次侧电路120的电力转换部(110、120)。

＜第六实施方式的效果＞

图10所示的电力转换器(电力转换器单元)100使用了图1所示的变压器10。所以，使图1所示的变压器10中的安装了一次绕组3a的一次侧芯体2a、安装了二次绕组3b的二次侧芯体2b夹着绝缘间隔件5地相对配置，将电位固定部7a、7b分别与一次侧电路和二次侧电路的基准电位连接，由此能够使一次侧芯体2a和二次侧芯体2b分别固定在不同的电位(图10的基准电位n1、n2)。

通过该结构和连接，能够减小芯体与绕组之间的电场，所以能够在确保芯体与绕组之间的绝缘的同时实现变压器10的小型化、电力转换器(电力转换器单元)100的小型化。

《第七实施方式：电力转换器(电力转换器单元)》

对于本发明的第七实施方式的电力转换器(电力转换器单元)500，参考图14进行说明。

图14是表示本发明的第七实施方式的电力转换器(电力转换器单元)500的电路结构例的图。

图14中，电力转换器(电力转换器单元)500具有转换器101、dc-dc转换器502和逆变器103而构成。其中，dc-dc转换器502中，使用了第五实施方式中说明的图11、图12所示的变压器50。

图14中的转换器101和逆变器103与图12中的转换器101和逆变器103是相同的结构，因此省略重复的说明。

图14中的dc-dc转换器502具有变压器50。

图14中，变压器50具有变压器50a和变压器50b而构成。

变压器50a的一次绕组35a1与变压器50b的一次绕组35a2串联地连接。另外，变压器50a的二次绕组35b1与变压器50b的二次绕组35b2串联地连接。

如上所述，变压器50a和变压器50b的一次绕组和二次绕组分别串联地连接，所以易于确保变压器50a和变压器50b的耐压。

＜第七实施方式的效果＞

图14所示的电力转换器(电力转换器单元)500使用了图11所示的变压器50。所以，通过将电位固定部75a、75b分别与一次侧电路和二次侧电路的基准电位连接，能够使一次侧芯体25a1、25a2和二次侧芯体25b1、25b2分别固定在不同的电位(图14的基准电位n1、n2)。

通过该结构和连接，能够减小芯体与绕组之间的电场，所以能够在确保芯体与绕组之间的绝缘的同时实现变压器50的小型化、电力转换器(电力转换器单元)500的小型化。

《第八实施方式：电力转换器1u》

对于本发明的第八实施方式的电力转换器1u，参考图15进行说明。

图15是表示本发明的第八实施方式的电力转换器1u的电路模块结构例的图。

图15中，电力转换器1u使图13所示的电力转换器(电力转换器单元)100成为3级的串联结构。

然后，电力转换器1u从单相的交流电源(或三相交流电源的一相)3101输入单相的交流电压(交流电力)，用电力转换器1u对电压(交流电压)或频率进行转换并对负载(m)3102供给。

＜第八实施方式的效果＞

图15所示的电力转换器1u使用了图13所示的电力转换器(电力转换器单元)100，所以能够实现电力转换器1u的小型化。

《第九实施方式：电力转换器330》

对于本发明的第七实施方式的电力转换器330，参考图16进行说明。

图16是表示本发明的第九实施方式的电力转换器330的电路模块结构例的图。

图16中，电力转换器330使用相当于图15所示的电力转换器1u的电力转换器，具有3台电力转换器1u、1v、1w而构成。

电力转换器330中的电力转换器1u、1v、1w分别输入三相交流电源3301的三相交流电压的u相、v相、w相。

另外，电力转换器1u、1v、1w各自的输入侧的一端共同连接，接地至地(接地)3300。

电力转换器330中的电力转换器1u、1v、1w分别对电压和频率进行转换，并且作为三相交流电压的u相、v相、w相分别输出。

从电力转换器330输出的三相交流电压(三相交流电力)的u相、v相、w相被提供给三相负载(m：例如三相电动机)3302。

另外，电力转换器1u、1v、1w各自的输出侧的一端共同连接至中性点3330。

通过以上结构，电力转换器330从三相交流电源3301输入三相交流电压(电力)，转换为规定的三相交流电压和频率的三相交流电压(电力)，驱动三相负载(例如三相电动机)。

＜第九实施方式的效果＞

图16所示的电力转换器330使用了图15所示的电力转换器1u，所以能够实现电力转换器330的小型化。

《其他实施方式》

另外，本发明不限定于以上说明的实施方式，进而包括各种变形例。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具有说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构的一部分，也能够对于某个实施方式的结构追加、删除、置换其他实施方式的结构的一部分或全部。

以下，对于其他实施方式和变形例，进一步进行说明。

《一次绕组3a和二次绕组3b》

表示第一实施方式的图1～图3中，一次绕组3a和二次绕组3b标记为单线，但也可以使用绞线。另外，其他实施方式也是同样的。

《芯体的形状》

表示第一实施方式～第四实施方式的图1～图12中，将一次侧芯体2a和二次侧芯体2b记载为eer型的芯体进行了说明，但不限定于eer型。

使用pq型、e型、uu芯体等构成也可以获得同样的效果。

《绝缘间隔件5的形状》

表示第一实施方式的图1中，绝缘间隔件5采用设置了突起部51、52、53的结构，但也可以由不存在突起部的平面板构成。

相反，也可以使突起部的突起的个数增加。另外，突起的形状不限定于长方体。另外，突起部的突起的间隔和高度不需要一律相同。也可以根据绝缘间隔件5的场所改变突起部分的大小和间隔。

《绝缘间隔件的结构》

表示第二实施方式的图5中，示出了在绝缘间隔件52a(第一绝缘层)与绝缘间隔件52b(第三绝缘层)之间夹着绝缘板9(第二绝缘层)的夹层结构。如上所述，一体化为该夹层结构的结构物也称为“绝缘间隔件”，但该多个绝缘层一体化而成的“绝缘间隔件”不限定于图5所示的结构物。

例如，绝缘间隔件52a(第一绝缘层)与绝缘板9(第二绝缘层)一体化而成的结构的“绝缘间隔件”也是有效的。另外，绝缘间隔件52b(第三绝缘层)与绝缘板9(第二绝缘层)一体化而成的结构的“绝缘间隔件”也是有效的。

另外，将多个绝缘间隔件(第一绝缘层或第三绝缘层)与多个绝缘板9(第二绝缘层)组合、由4个以上绝缘层一体化而成的结构的“绝缘间隔件”也是有效的。

《绕组与树脂模塑材料之间的空隙的结构》

第一实施方式中，对于在一次侧芯体2a与二次侧芯体2b的各个相对面与绝缘间隔件5之间分别设置间隙、并对该间隙用树脂材料进行模塑进行了说明。

该结构中，也可以在上述模塑层与分别安装了一次绕组3a和二次绕组3b的绕线架之间分别设置气隙。

《电位固定部73的应用》

表示第三实施方式的图7中，与固定部83相比形状更小型的电位固定部73仅在z轴上的上部使用，下部使用了与固定部83大致相同形状的电位固定部7a。但是，不限定于该结构。

也可以在下部使用与第三实施方式中的上部的固定部83、树脂片91、电位固定部73相同的结构。

《导电性片94》

表示第四实施方式的图10中，示出了导电性片94(导电性部件)在二次绕组34b与绕线架44b之间设置、没有在一次绕组34a与绕线架44a之间设置的例子，但不限定于图10。也存在在一次绕组34a与绕线架44a之间设置导电性片(94)的方法，有助于进一步减少局部放电。

《变压器的构成数量》

表示第五实施方式的结构的图12中，示出了由两个变压器50a和变压器50b构成了变压器50的例子。但是，一个变压器(50)内部包括的变压器(50a、50b)不限定于两个(2台)。

也能够共用图12所示的绝缘间隔件55、电位固定部75a、75b、支承部85、85d地构成3台以上变压器。

《变压器的串联、并联结构》

表示第七实施方式的电路结构的图14中，使变压器50a与变压器50b的连接成为一次侧串联、二次侧串联结构，但不限定于该连接方法。

例如，采用一次侧串联、二次侧并联结构、或者一次侧并联、二次侧串联结构、或者一次侧并联、二次侧并联结构是有效的。

《变压器的应用》

图13所示的第六实施方式的电力转换器(电力转换器单元)100中，说明了作为变压器(10)使用第一实施方式的图1～图3所示的结构的变压器10。但是，图13中的变压器(10)不限定于变压器10。

也可以使用图4～图6所示的第二实施方式的变压器20、图7～图8所示的第三实施方式的变压器30、图9～图10所示的第四实施方式的变压器40、图11～图12所示的第五实施方式的变压器50。

《电力转换器单元的个数》

图15所示的第八实施方式的电力转换器1u中，示出了将电力转换器(电力转换器单元)100的串联的级数设为3级的情况，但不限定于3级。也可以构成为2级以下或4级以上。

《电力转换器单元的连接》

图15所示的第八实施方式的电力转换器1u中，示出了电力转换器(电力转换器单元)100的输入侧和输出侧都是串联连接的结构，但不限定于该连接方法。

例如，也可以是3台电力转换器(电力转换器单元)100的输入侧并联地输入来自单相的交流电源3101的交流电压，在输出侧串联地输出。

即，也存在将3台电力转换器(电力转换器单元)100的输入侧(电力转换部)多并联连接、将输出侧(电力转换部)多串联连接的方法。该情况下，具有易于在输出侧获得较高的电压的效果。

另外，按3台电力转换器(电力转换器单元)100的情况进行了说明，但也可以构成为4台以上。

《电力转换器的相数》

图16所示的第九实施方式的电力转换器330中，对于三相(u相、v相、w相)的情况进行了说明，但不限定于三相。例如，也可以由四相以上构成电力转换器。

附图标记说明

10、20、30、40、50、50a、50b变压器

1u、1v、1w、330电力转换器

100、500电力转换器(电力转换器单元)

101转换器

102、502dc-dc转换器(谐振型dc-dc转换器)

103逆变器

110一次侧电路(电力转换部)

120二次侧电路(电力转换部)

2a、24a、25a1、25a2一次侧芯体

2b、24b、25b1、25b2二次侧芯体

2a1中央磁芯柱(一次侧芯体)

2b1中央磁芯柱(二次侧芯体)

2a2、2a3侧面磁芯柱(一次侧芯体)

2b2、2b3侧面磁芯柱(二次侧芯体)

2a1s～2a3s、2b1s～2b3s辅助芯体

3a、32a、34a、35a1、35a2一次绕组

3b、32b、34b、35b1、35b2二次绕组

32an、32bn绕组中点(中点)

4a、4b、43a、43b、44a、44b、45a1、45a2、45b1、45b2绕线架

4a1、4a2、4b1、4b2、43a1、43a2、43b1、43b2、46a1、46a2、46b1、46b2、47a1、47a2、47b1、47b2绕线架支承部

41a、41b绕组盖

5、55绝缘间隔件

52a、53a、54a绝缘间隔件(第一绝缘层)

51～53、52a1～52a3、52b1～52b3突起部

52b、53b、54b绝缘间隔件(第三绝缘层)

6a2、6a3、6b2、6b3、62a2、62a3、62b2、62b3、65a1～65a4、65b1～65b4芯体支承部

64a1～64a3、64b1～64b3芯体固定部

7a、7b、73b、75a、75b电位固定部

71a、71b电位固定配线

73c固定部

8a、8b螺纹端子

81a～81d、84a～84d、85a～85d支承部

9绝缘板(第二绝缘层)

92a、92b树脂模塑材料

91树脂片

94导电性片(导电性部件)

n1、n2基准电位。