DE102018100048A1

DE102018100048A1 - On-Board Fluidmaschine

Info

Publication number: DE102018100048A1
Application number: DE102018100048.0A
Authority: DE
Inventors: Shunsuke AMBO; Fumihiro KAGAWA; Yoshiki Nagata
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2018-07-12
Also published as: KR20180083256A; US10780764B2; JP6942963B2; KR101948468B1; JP2018112148A; US20180194200A1

Abstract

Eine On-Board Fluidmaschine enthält ein Gehäuse, das konfiguriert ist, dass Fluid in das Gehäuse strömen kann, einen Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist, und einen Treiber, der durch eine Gleichstromversorgung versorgt wird, und den Elektromotor antreibt. Der Treiber enthält eine Tiefpassfilterschaltung und eine Inverter-Schaltung. Die Tiefpassfilterschaltung enthält eine Gleichtaktdrosselspule und einen Kondensator. Der Treiber enthält weiter eine Dämpfungseinheit, die an einer Position lokalisiert ist, an welcher Magnetfeldlinien, die durch die Gleichtaktdrosselspule produziert werden, einen Wirbelstrom erzeugen.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine On-Board (an Bord befindliche) Fluidmaschine.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-156271 beschreibt eine On-Board Fluidmaschine mit beispielsweise einem Elektromotor und einem Treiber, der den Elektromotor antreibt. Der Treiber wandelt eine Gleichstromversorgung, welche von einer fahrzeugmontierten Gleichstromversorgung geliefert wird, in eine Wechselstromversorgung um.
Sowohl ein Gleichtaktrauschen/eine Gleichtaktstörung als auch ein Normalbetriebsrauschen/eine Normalbetriebsstörung kann in der dem Treiber zugeführten Gleichstromversorgung vermischt sein. In solch einem Fall können Störungen/kann Rauschen mit dem Treiber interferieren, der den Elektromotor antreibt. Dies wird sich auf den Betrieb der On-Board Fluidmaschine auswirken.
Insbesondere hat das Normalbetriebsrauschen eine Frequenz, die je nach Modell des Fahrzeugs, auf welchen die On-Board Fluidmaschine montiert ist, unterschiedlich ist. Es wird daher bevorzugt, das Normalbetriebsrauschen über einen weiten Frequenzbereich zu reduzieren, sodass die On-Board Fluidmaschine auf viele Fahrzeugmodelle angewendet werden kann. Es ist ebenso bevorzugt, dass dies ohne Vergrößerung der On-Board Fluidmaschine realisiert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine On-Board Fluidmaschine bereitzustellen, die das Gleichtaktrauschen und das Normalbetriebsrauschen reduziert, die in der Gleichstromversorgung enthalten sind, um dem Treiber zugeführt zu werden.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen/lösen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine On-Board Fluidmaschine mit einem Gehäuse, einem Elektromotor und einem Treiber. Das Gehäuse ist so konfiguriert, damit Fluid in das Gehäuse strömen kann. Der Elektromotor ist in dem Gehäuse untergebracht. Der Treiber wird durch eine Gleichstromversorgung versorgt und diese treibt den Elektromotor an. Der Treiber enthält eine Tiefpassfilterschaltung und eine Inverter-Schaltung. Die Tiefpassfilterschaltung ist so konfiguriert, um Gleichtaktrauschen und Normalbetriebsrauschen zu reduzieren, die in der Gleichstromversorgung enthalten sind. Die Inverter-Schaltung ist so konfiguriert, um die Gleichstromversorgung, bei welcher das Gleichtaktrauschen und das Normalbetriebsrauschen reduziert wurde, in eine Wechselstromversorgung umzuwandeln. Die Tiefpassfilterschaltung enthält eine Gleichtaktdrosselspule/stromkompensierte Drosselspule und einen Kondensator. Die Gleichtaktdrosselspule enthält einen Ringkern und ein erste Spule und eine zweite Spule, die um den Ringkern herum gewickelt sind. Der Kondensator ist elektrisch mit der Gleichtaktdrosselspule verbunden. Der Treiber enthält weiter eine Dämpfungseinheit, die sich an einer Stelle befindet, an der Magnetfeldlinien, die von der Gleichtaktdrosselspule erzeugt werden, einen Wirbelstrom erzeugen. Die Dämpfungseinheit ist konfiguriert, um eine Frequenzeigenschaft/-charakteristik/- kennlinie einer Phasendifferenz der Gleichtaktdrosselspule zu ändern. Die Tiefpassfilterschaltung hat eine Resonanzfrequenz, die auf einen Wert in einem Frequenzbereich eingestellt ist, in welchem die Phasendifferenz der Gleichtaktdrosselspule durch die Dämpfungseinheit verringert/gesenkt wurde.
Figurenliste
Die Erfindung sowie Gegenstände und Vorteile davon sind am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen mit den dazugehörigen Zeichnungen zu verstehen:

1 ist eine schematische Darstellung eines motorgetriebenen On-Board Kompressors;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Treibers;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Gleichtaktdrosselspule in zwei Teilen;
4 ist eine Vorderansicht eines Ringkerns, um den zwei Spulen gewickelt sind;
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Treibers;
6 ist eine Vorderansicht der Gleichtaktdrosselspule, die in einer Dämpfungseinheit untergebracht ist;
7 ist eine Querschnittansicht des Treibers entsprechend der Linie 7-7 in 6;
8 ist eine Schaltungsdarstellung des Treibers und eines Elektromotors;
9 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristik der Verstärkung einer Tiefpassfilterschaltung veranschaulicht;
10 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristik der Phasendifferenz der Gleichtaktdrosselspule veranschaulicht; und
11 ist eine Querschnittsansicht einer Dämpfungseinheit in einem modifizierten Beispiel.

Ausführungsformen der Erfindung
Eine Ausführungsform einer On-Board Fluidmaschine wird nun beschrieben. Die On-Board Fluidmaschine der vorliegenden Ausführungsform ist ein motorgetriebener On-Board Kompressor mit einer Verdichtungseinheit, die das Fluid verdichtet. Der motorgetriebene On-Board Kompressor wird mit einer On-Board Klimaanlage verwendet. Der Verdichtungsgegenstand des motorgetriebenen On-Board Kompressors in der vorliegenden Ausführungsform ist somit ein Kältemittel.
Wie in 1 gezeigt, enthält eine On-Board Klimaanlage 200 einen motorgetriebenen On-Board Kompressor 10 und eine externe Kälte-/Kühlmittelschaltung 201, die den motorgetriebenen On-Board Kompressor 10 mit einem Kältemittel/Kühlmittel versorgt, das als Fluid dient. Die externe Kältemittelschaltung 201 enthält beispielsweise einen Wärmetauscher, ein Expansionsventil und Ähnliches. Die On-Board Klimaanlage 200 kühlt oder erwärmt den Fahrgastraum unter Verwendung des motorgetriebenen On-Board Kompressors 10 zur Verdichtung des Kältemittels und der externen Kältemittelschaltung 201 zum Wärmeaustausch mit dem Kältemittel und zur Erweiterung/Expansion des Kältemittels.
Die On-Board Klimaanlage 200 enthält eine Klimaanlagen ECU 202, die die gesamte On-Board Klimaanlage 200 steuert. Die Klimaanlagen ECU 202 ist konfiguriert, um die eingestellte Temperatur oder Ähnliches der On-Board Klimaanlage 200 zu bestätigen. Basierend auf solchen Parametern sendet die Klimaanlagen ECU 202 verschiedene Befehle, wie zum Beispiel ON/OFF-Befehle, an den motorgetriebenen On-Board Kompressor 10.
Der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 enthält ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 enthält einen Ansauganschluss 11a. Das Kältemittel wird aus der externen Kältemittelschaltung 201 über den Ansauganschluss 11a bezogen.
Das Gehäuse 11 ist aus einem wärmeleitfähigen Material (beispielsweise Metall wie Aluminium) ausgebildet. Das Gehäuse 11 ist mit der Masse des Fahrzeugkörpers verbunden.
Das Gehäuse 11 enthält einen Ansauggehäuseabschnitt 12 und einen Auslassgehäuseabschnitt 13, die miteinander verbunden sind. Der Ansauggehäuseabschnitt 12 ist rohrförmig und enthält eine flache Stirnwand 12a und eine Seitenwand 12b, welche sich vom Umfangsabschnitt der Stirnwand 12a in Richtung des Auslassgehäuseabschnitts 13 erstreckt. Weiter hat der Ansauggehäuseabschnitt 12 eine Öffnung zum Auslassgehäuseabschnitt 13 hin. Die Stirnwand 12a ist beispielsweise flach, und die Seitenwand 12b ist beispielsweise in der Regel röhrenförmig. Der Auslassgehäuseabschnitt 13 ist an den Ansauggehäuseabschnitt 12 gekoppelt und schließt die Öffnung des Ansauggehäuseabschnitts 12. Dies definiert eine Aussparung/Aushöhlung in dem Gehäuse 11.
Der Ansauganschluss 11a ist in der Seitenwand 12b des Ansauggehäuseabschnitts 12 ausgebildet. Im Detail ist der Ansauganschluss 11a in der Seitenwand 12b des Ansauggehäuseabschnitts 12 näher zu der Stirnwand 12a positioniert als der Auslassgehäuseabschnitt 13.
Das Gehäuse 11 enthält einen Auslassanschluss 11b, von welchem das Kühlmittel ausgelassen wird. Genauer gesagt ist der Auslassanschluss 11b in dem Auslassgehäuseabschnitt 13 an einer Stelle ausgebildet, die der Stirnwand 12a des Auslassgehäuseabschnitts 13 zugewandt ist.
Der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 enthält eine Rotationswelle 21, eine Verdichtungseinheit 22 und einen Elektromotor 23, der in dem Gehäuse 11 untergebracht ist.
Die Rotationswelle 21 wird durch das Gehäuse 11 drehbar gelagert. Die axiale Richtung der Rotationswelle 21 stimmt mit der Dickenrichtung der Stirnwand 12a (beispielsweise der axialen Richtung der röhrenförmigen Seitenwand 12b) überein. Die Rotationswelle 21 ist mit der Verdichtungseinheit 22 gekoppelt.
Die Verdichtungseinheit 22 ist in dem Gehäuse 11 näher an den Auslassanschluss 11b positioniert als an den Ansauganschluss 11a (beispielsweise der Stirnwand 12a). Die Verdichtungseinheit 22 dreht die Rotationswelle 21, um das vom Ansauganschluss 11a in das Gehäuse eingesogene Kältemittel zu verdichten und das verdichtete Kältemittel von dem Auslassanschluss 11b abzulassen. Die Verdichtungseinheit 22 kann in beliebiger Bauart ausgeführt sein, beispielsweise als Spiral-, Kolben- oder Schaufelverdichtung.
Der Elektromotor 23 ist in dem Gehäuse 11 zwischen der Verdichtungseinheit 22 und der Stirnwand 12A positioniert. Der Elektromotor 23 dreht die Rotationswelle 21 in dem Gehäuse 11, um die Verdichtungseinheit 22 anzutreiben. Der Elektromotor 23 enthält beispielsweise einen zylindrischen Rotor 24, der an der Rotationswelle 21 fixiert ist, und einen Stator 25, der an dem Gehäuse 11 fixiert ist. Der Stator 25 enthält einen röhrenförmigen Statorkern 26 und Spulen 27, die um die Zähne des Statorkerns 26 gewickelt sind. Der Rotor 24 ist dem Stator 25 in radialer Richtung der Rotationswelle 21 gegenüber. Die Spulen 27 werden unter Spannung gesetzt, um den Rotor 24 und die Rotationswelle 21 zu drehen und das Kältemittel mit der Verdichtungseinheit 22 zu verdichten.
Wie in 1 gezeigt, enthält der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 einen Treiber 30 und ein Abdeckelement 31. Der Treiber 30 wird durch eine Gleichstromversorgung versorgt und treibt den Elektromotor 23 an. Das Abdeckelement 31 definiert eine Aufnahmekammer S0, in der der Treiber 30 untergebracht ist.
Das Abdeckelement 31 ist aus einem wärme- und elektrisch leitfähigen, nichtmagnetischen Material (beispielsweise Metall wie Aluminium) ausgebildet.
Das Abdeckelement 31 ist röhrenförmig und enthält ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende. Die Öffnung des offenen Endes ist dem Gehäuse 11 zugewandt, insbesondere der Stirnwand 12a des Ansauggehäuseabschnitts 12. Das offene Ende des Abdeckelements 31 ist mit der Stirnwand 12a des Gehäuses 11 verbunden und mit Bolzen 32 an der Stirnwand 12a befestigt. Die Stirnwand 12a schließt die Öffnung des Abdeckelements 31. Die Aufnahmekammer S0 ist durch das Abdeckelement 31 und die Stirnwand 12a definiert.
Die Aufnahmekammer S0 ist außerhalb des Gehäuses 11 an der Seite der Stirnwand 12a gegenüber des Elektromotors 23 positioniert. Die Verdichtungseinheit 22, der Elektromotor 23 und der Treiber 30 sind in der axialen Richtung der Rotationswelle 21 ausgekleidet/angeordnet.
Ein Verbindungsstück/Steckverbinder 33 ist auf dem Abdeckelement 31 angeordnet, und der Treiber 30 ist mit dem Verbindungsstück 33 elektrisch verbunden. Das Verbindungsstück 33 verbindet die Klimaanlagen ECU 202 und den Treiber 30 elektrisch miteinander. Darüber hinaus wird der Treiber 30 durch eine Gleichstromversorgung von einem elektrischen On-Board Speichergerät (Batterie) 203 versorgt, das in dem Fahrzeug installiert ist. Das elektrische On-Board Speichergerät 203 ist eine in dem Fahrzeug installierte Gleichstromversorgung, wie zum Beispiel eine wiederaufladbare Batterie oder ein Kondensator.
Wie in 1 gezeigt, enthält der Treiber 30 eine Schaltplatine/Leiterplatte 40, eine Inverter-Schaltung 41, die auf der Schaltplatine 40 angeordnet ist, zwei Verbindungslinien EL1 und EL2, die das Verbindungsstück 33 und die Inverter-Schaltung 41 elektrisch miteinander verbinden, und eine Tiefpassfilterschaltung 42, die auf den Verbindungslinien EL1 und EL2 angeordnet ist.
Die Schaltplatine 40 ist flach und von der Stirnwand 12a durch einen vorbestimmten Abstand in der axialen Richtung der Rotationwelle 21 beabstandet. Die Schaltplatine 40 enthält eine Platinenoberfläche 40a, die der Stirnwand 12a zugewandt ist.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Schaltplatine 40 Anschlussbohrungen/Klemmlöcher 40b und Leitungen 40c, die mit den Anschlüssen verbunden sind, die durch die Anschlussbohrungen 40b geführt sind. Die Leitungen 40c bilden jeweils zumindest einen Abschnitt der zwei Verbindungsleitungen EL1 und EL2. Im Detail werden die Leitungen 40c verwendet, um das Verbindungsstück 33 mit der Tiefpassfilterschaltung 42 elektrisch zu verbinden und um die Tiefpassfilterschaltung 42 mit der Inverter-Schaltung 41 elektrisch zu verbinden.
Die Leitungen 40c können auf der Platinenoberfläche 40a oder auf der gegenüber liegenden Oberfläche der Platinenoberfläche 40a ausgebildet sein. Alternativ können die Leitungen 40c in mehreren Schichten ausgebildet sein. Die Leitungen 40c können von beliebiger Struktur sein. Beispielsweise können die Leitungen 40c Leitungsmuster sein, die auf der Platine geformt oder in die Platine eingebettet sind. Alternativ können die Leitungen 40c als Schienen, wie zum Beispiel Stromschienen oder flach ausgeführt werden.
Die erste Verbindungslinie EL1 ist durch das Verbindungsstück 33 mit einem positiven Anschluss des elektrischen On-Board Speichergeräts 203 und mit der Inverter-Schaltung 41 elektrisch verbunden. Die zweite Verbindungslinie EL2 ist durch das Verbindungsstück 33 mit einem negativen Anschluss des elektrischen On-Board Speichergeräts 203 und der Inverter-Schaltung 41 elektrisch verbunden. Die Gleichstromversorgung/DC-Energie, die von dem elektrischen On-Board Speichergerät 203 dem Verbindungsstück 33 zugeführt wird, wird über die zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 übertragen.
Die Tiefpassfilterschaltung 42, welche auf den zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 angeordnet ist, ist eingangsseitig von der Inverter-Schaltung 41 positioniert. Die Tiefpassfilterschaltung 42 ist konfiguriert, um eine Gleichstromversorgung von dem Verbindungstück 33 zu empfangen. Die Tiefpassfilterschaltung 42 reduziert/vermindert (schwächt ab) Normalbetriebsrauschen und Gleichtaktrauschen, das in der Gleichstromversorgung enthalten ist, die den Treiber 30 versorgt.
Gleichtaktrauschen ist das Rauschen, das durch die zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 in dieselbe Richtung strömt. Gleichtaktrauschen kann produziert werden, wenn beispielsweise der Treiber 30 (zum Beispiel der motorgetriebene On-Board Kompressor 10) und das elektrische On-Board Speichergerät 203 elektrisch mit einem anderen Pfad (zum Beispiel dem Fahrzeugkörper) als den zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 elektrisch verbunden sind.
Normalbetriebsrauschen ist Rauschen, das eine vorbestimmte Frequenz hat und den Gleichstrom überlagert. Des Weiteren ist Normalbetriebsrauschen Rauschen, in welchem Strom vorübergehend durch die zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 in entgegengesetzte Richtungen fließt. Somit kann Normalbetriebsrauschen als eine Anströmwelligkeits-/Zulaufwelligkeitskomponente bezeichnet werden, die in der Gleichstromversorgung enthalten ist, die den Treiber 30 versorgt. Die Tiefpassfilterschaltung 42 wird später genauer beschrieben.
Die Inverter-Schaltung 41 ist durch die Leitungen 40c mit der Ausgangsseite der Tiefpassfilterschaltung 42 verbunden. Der Inverter-Schaltung 41 wird durch die Gleichstromversorgungsausgabe von der Tiefpassfilterschaltung 42 versorgt, das heißt, durch die Gleichstromversorgung, in welcher Normalbetriebsrauschen und Gleichtaktrauschen durch die Tiefpassfilterschaltung 42 reduziert wurden.
Die Inverter-Schaltung 41 wandelt die Gleichstromversorgung in eine Wechselstromversorgung/AC-Energie um. Im Detail ist die Inverter-Schaltung 41 ein Dreiphaseninverter mit Schaltelementen Qu1, Qu2, Qv1, Qv2, Qw1 und Qw2 (nachstehend einfach als die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 bezeichnet). Die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 werden zyklisch/periodisch aktiviert und deaktiviert, um Gleichstromversorgung in eine Wechselstromversorgung umzuwandeln.
Die Inverter-Schaltung 41 ist durch einige der Leitungen 40c und hermetische Anschlüsse (nicht gezeigt), die in der Stirnwand 12a ausgebildet sind, mit den Spulen 27 des Elektromotors 23 elektrisch verbunden. Die Wechselstromversorgung, die durch die Inverter-Schaltung 41 aus der Gleichstromversorgung umgewandelt wurde, wird den Spulen 27 zugeführt, um den Elektromotor 23 anzutreiben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Inverter-Schaltung 41 zwischen der Platinenoberfläche 40a und der Stirnwand 12a positioniert. Stattdessen kann die Inverter-Schaltung 41 auf der gegenüber liegenden Seite der Platinenoberfläche 40a oder neben der Schaltplatine 40 positioniert sein.
Die Konfiguration der Tiefpassfilterschaltung 42 wird nun in Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 bis 7 genauer beschrieben. Zur Veranschaulichung ist die Tiefpassfilterschaltung 42 ohne Isolator 111 in 3 gezeigt.
Gemäß 3 enthält die Tiefpassfilterschaltung 42 eine Gleichtaktdrosselspule 50. Die Gleichtaktdrosselspule 50 enthält einen gewundenen Ringkern 51. Der Ringkern 51 der vorliegenden Ausführungsform ist rechteckig und enthält abgerundete Ecken, um in axialer Sicht auf den Ringkern 51 gewunden (ringförmig) zu sein. Des Weiteren enthält der Ringkern 51 zwei lange Seiten 61 und 71 (Erweiterungen), die sich in axialer Sicht des Ringkerns 51 gerade in Längsrichtung erstrecken, und zwei kurze Seiten 62 und 72, die sich in axialer Sicht des Ringkerns 51 gerade in lateraler Richtung erstrecken.
Die zwei langen Seiten 61 und 71 stehen einander gegenüber und die zwei kurzen Seiten 62 und 72 stehen einander gegenüber. Die Gegenrichtung der zwei langen Seiten 61 und 71 ist rechtwinklig zur Gegenrichtung der zwei kurzen Seiten 62 und 72.
Zum besseren Verständnis wird die Gegenrichtung der langen Seiten 61 und 71 als X-Achsenrichtung bezeichnet, die Gegenrichtung der zwei kurzen Seiten 62 und 72 als die Y-Achsenrichtung bezeichnet und die axiale Richtung des Ringkerns 51 wird als die Z-Achsenrichtung bezeichnet. Die X-Achsenrichtung kann auch als die laterale Richtung des Ringkerns 51 oder die Ausbreitungsrichtung der zwei kurzen Seiten 62 und 72 bezeichnet werden. Die Y-Achsenrichtung kann als die Längsrichtung des Ringkerns 51 oder die Ausbreitungsrichtung der zwei langen Seiten 61 und 71 bezeichnet werden. Die X-Achsenrichtung, die Y-Achsenrichtung und die Z-Achsenrichtung sind senkrecht zueinander.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 1 und 2 gezeigt, stimmt die Z-Achsenrichtung, welche die axiale Richtung des Ringkerns 51 ist, mit der axialen Richtung der Rotationswelle 21 überein. Die Z-Achsenrichtung muss jedoch nicht mit der axialen Richtung der Rotationswelle 21 übereinstimmen, und die Gleichtaktdrosselspule 50 kann in jede Richtung gerichtet sein. Beispielsweise kann die X-Achsenrichtung oder die Y-Achsenrichtung mit der axialen Richtung der Rotationswelle 21 übereinstimmen.
Der Ringkern 51 enthält zwei erste Ecken 63, die an den zwei Enden der ersten langen Seite 61 in der Y-Achsenrichtung positioniert sind, und zwei zweiten Ecken 73, die an den zwei Enden der zweiten langen Seite 71 in der Y-Achsenrichtung positioniert sind. Die zwei ersten Ecken 63 verbinden die erste lange Seite 61 mit den zwei kurzen Seiten 62 und 72. Die zwei zweiten Ecken 73 verbinden die zweite lange Seite 71 mit den zwei kurzen Seiten 62 und 72. Die Ecken 63 und 73 sind jeweils gekrümmt und so geformt, dass sie in der Z-Achsenrichtung gesehen sektorbezogen sind.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, enthält die Gleichtaktdrosselspule 50 eine erste Spule 64 und eine zweite Spule 74, die um den Ringkern 51 gewickelt sind.
Die erste Spule 64 ist um die gesamte erste lange Seite 61, welche einen zentralen Abschnitt 61a der ersten langen Seite 61 in der Y-Achsenrichtung enthält, und die ersten Ecken 63 gewickelt. Die erste lange Seite 61 und die ersten Ecken 63 bilden einen ersten Wicklungsabschnitt aus, um welchen die erste Spule 64 gewickelt ist.
Die erste Spule 64 enthält einen Hochdichteabschnitt 64a und erste Niedrigdichteabschnitte 64b. Der erste Hochdichteabschnitt 64a hat eine Wicklungsdichte, die unterschiedlich von der der ersten Niedrigdichteabschnitte 64b ist. Die Wicklungsdichte ist die Anzahl an Wicklungen pro Längeneinheit in die Wicklungsachsenrichtung. Die Wicklungsdichte des ersten Hochdichteabschnitts 64a ist höher als die Wicklungsdichte der ersten Niedrigdichteabschnitte 64b.
Der erste Hochdichteabschnitt 64a ist auf und um den zentralen Abschnitt 61a auf der ersten langen Seite 61 angeordnet. Die ersten Niedrigdichteabschnitte 64b sind an den zwei gegenüberliegenden Seiten des ersten Hochdichteabschnitts 64a angeordnet. Genauer gesagt sind die ersten Niedrigdichteabschnitte 64b auf den zwei Enden der ersten langen Seite 61 in der Y-Achsenrichtung und auf/an den ersten Ecken 63 angeordnet.
Da die ersten Ecken 64 gekrümmt sind, tendiert die Wicklungsdichte der ersten Spule 64, die um die ersten Ecken 63 gewickelt ist, dazu, geringer zu werden als die der ersten Spule 64, die um die erste lange Seite 61 gewickelt ist.
Die zweite Spule 74 ist um die gesamte zweite lange Seite 71, welche einen zentralen Abschnitt 71a der zweiten langen Seite 71 in der Y-Achsenrichtung enthält, und der zweiten Ecken 73 gewickelt. Die zweite lange Seite 71 und die zweiten Ecken 73 bilden einen zweiten Wicklungsabschnitt aus, um welchen die zweite Spule 74 gewickelt ist.
Die zweite Spule 74 enthält einen zweiten Hochdichteabschnitt 74a und zweite Niedrigdichteabschnitte 74b. Der zweite Hochdichteabschnitt 74a hat eine Wicklungsdichte, die sich von der der zweiten Niedrigdichteabschnitte 74b unterscheidet. Die Wicklungsdichte des zweiten Hochdichteabschnitts 74a ist höher als die Wicklungsdichte der zweiten Niedrigdichteabschnitte 74b.
Der zweite Hochdichteabschnitt 74a ist auf und um den zentralen Abschnitt 71a auf der zweiten langen Seite 71 angeordnet. Die zweiten Niedrigdichteabschnitte 74b sind an den zwei gegenüberliegenden Seiten des zweiten Hochdichteabschnitts 74a angeordnet. Genauer gesagt sind die zweiten Niedrigdichteabschnitte 74b auf den zwei Enden der zweiten langen Seite 71 in der Y-Achsenrichtung und auf/an den zweiten Ecken 73 angeordnet.
Da die zweiten Ecken 73 gekrümmt sind, tendiert die Wicklungsdichte der zweiten Spule 74, die um die zweiten Ecken 73 gewickelt ist, dazu, geringer zu werden als die der zweiten Spule 74, die um die zweite lange Seite 71 gewickelt ist.
Wie in 4 gezeigt, sind die zwei Spulen 64 und 74 nicht um die zwei kurzen Seiten 62 und 72 gewickelt. Die zwei kurzen Seiten 62 und 72 können als Nichtwicklungsabschnitte, um welche die zwei Spulen 64 und 74 nicht gewickelt sind, bezeichnet werden. Somit enthalten die kurzen Seiten 62 und 72 Seitenflächen 62a und 72a, um welche die zwei Spulen 64 und 74 jeweils nicht gewickelt sind. Die Seitenflächen 62a und 72a der kurzen Seiten 62 und 72 definieren die zwei äußeren Endflächen des Ringkerns 51 in der Y-Achsenrichtung. Nachstehend wird die Seitenfläche 62a als die erste Nichtwicklungsseitenfläche 62a der ersten kurzen Seite 62 bezeichnet und die Seitenfläche 72a der zweiten kurzen Seite 72 wird als die zweite Nichtwicklungsseitenfläche 72a bezeichnet. Die zwei Nichtwicklungsseitenflächen 62a und 72a schneiden (insbesondere sind sie orthogonal) die Y-Achsenrichtung, welche die Ausbreitungsrichtung der zwei langen Seiten 61 und 71 ist. In der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich die zwei Nichtwicklungsseitenflächen 62a und 72a in der X-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung. Die zwei Nichtwicklungsseitenflächen 62a und 72a liegen in der Y-Achsenrichtung einander gegenüber.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die nicht-gewickelte Seitenfläche 62a „der ersten Seitenfläche“, und die zweite nicht-gewickelte Seitenfläche 72a entspricht „der zweiten Seitenfläche“. Ferner, entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die erste lange Seite 61 „der ersten Erweiterung/Ausbreitung“, und die zweite lange Seite 71 entspricht „der zweiten Erweiterung/Ausbreitung“. Die Wicklungsachsenrichtung des ersten Hochdichteabschnitts 64a ist die Y-Achsenrichtung und stimmt mit der des zweiten Hochdichteabschnitts 74a überein.
Die zwei Spulen 64 und 74 liegen sich in der X-Achsenrichtung gegenüber, welche orthogonal zur Z-Achsenrichtung ist, die die axiale Richtung des Ringkerns 51 ist. Die Ausbreitungsrichtung der zwei langen Seiten 61 und 71 schneidet (ist bevorzugt orthogonal zu) die entgegengesetzte Richtung der zwei Spulen 64 und 74 und die axiale Richtung des Ringkerns 51.
Die zwei Spulen 64 und 74 sind so eingestellt, um dieselbe Anzahl an Wicklungen zu haben. Die zwei Spulen 64 und 74 sind so gewickelt, dass der von der Spule 64 erzeugte magnetische Fluss und der von der Spule 74 erzeugte magnetische Fluss sich gegenseitig verstärken, wenn Gleichtaktströme, welche Ströme sind, die in die gleiche Richtung fließen, durch die zwei Spulen 64 und 74 fließen, und so der von der Spule 64 erzeugte magnetische Fluss und der von der Spule 74 erzeugte magnetische Fluss sich gegenseitig aufheben, wenn Normalbetriebsströme, welche Ströme sind, die in entgegengesetzte Richtungen fließen, durch die zwei Spulen 64 und 74 fließen.
Wie die einfach gestrichelten Linien in 4 zeigen, tritt ein Teil des magnetischen Flusses sogar dann aus, wenn Normalbetriebsströme durch die zwei Spulen 64 und 74 fließen. Dadurch entsteht ein Streustrom Bx (beispielsweise magnetische Feldlinien) in der Gleichtaktdrosselspule 50. Somit hat die Gleichtaktdrosselspule 50 eine vorgegebene Induktivität gegenüber dem Normalbetriebsstrom. In anderen Worten hat die Gleichtaktdrosselspule 50 eine relativ große Impedanz (im Detail Induktivität) in Bezug auf Gleichtaktströme und eine relativ kleine Impedanz in Bezug auf Normalbetriebsströme.
Die zwei Spulen 64 und 74 sind nicht um die zwei kurzen Seiten 62 und 72 gewickelt. Somit hat der magnetische Fluss eine Tendenz, aus dem Ringkern 51 auszutreten. Als ein Ergebnis hat der Streufluss Bx die Tendenz, verglichen mit einer Struktur groß zu sein, in welcher eine Spule vollständig um den Ringkern 51 gewickelt ist. Des Weiteren enthalten die Spulen 64 und 74 die Niedrigdichteabschnitte 64b und 74b. Somit hat der Streufluss Bx eine Tendenz, verglichen mit einer Struktur groß zu sein, in welcher die Spulen 64 und 74 nur durch die Hochdichteabschnitte 64a und 74a ausgebildet sind.
Wie vorstehend beschrieben hat der Ringkern 51 nicht die Form eines kreisförmigen Ringes, der frei von geraden Abschnitten ist. Vielmehr ist der Ringkern 51 nicht kreisförmig und enthält die langen Seiten 61 und 71, die kurzen Seiten 62 und 72 und die abgerundeten Ecken 63 und 73. Die Wicklungsdichte der Spulen 64 und 74, die um die Ecken 63 und 73 gewickelt sind, haben eine Tendenz, geringer zu sein als Stellen, die gerade ausgebildet sind. In diesem Zusammenhang bildet die Form des Ringkerns 51, der die langen Seiten 61 und 71, die kurzen Seiten 62 und 72 und die abgerundeten Ecken 63 und 73 enthält, die Hochdichteabschnitte 64a und 74a und die Niedrigdichteabschnitte 64b und 74b.
Wie in 4 gezeigt, wird der Streufluss Bx an jeder der zwei Spulen 64 und 74 produziert und hat die Form einer Schleife, die sich von einer der beiden nicht gewickelten Seitenflächen 62a und 72a zur jeweils anderen der beiden nicht gewickelten Seitenflächen 62a und 72a in der Y-Achsenrichtung erstreckt. Der Streufluss Bx hat eine Tendenz, sich stärker auf die beiden nicht gewickelten Seitenflächen 62a und 72a zu konzentrieren, welche die Wicklungsachsenrichtung der Hochdichteabschnitte 64a und 74a schneiden (im Detail sich orthogonal dazu erstrecken), als die Seitenflächen der langen Flächen 61 und 71. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Spulen 64 und 74 um die Ecken 63 und 73 zusätzlich zu den langen Seiten 61 und 71 gewickelt. Somit ist die Steuerung des magnetischen Flusses von den Seitenflächen der Ecken 63 und 73 begrenzt und der Streufluss Bx hat eine Tendenz, sich auf die beiden nicht gewickelten Seitenflächen 62a und 72a zu konzentrieren.
Wie in den 3 und 5 gezeigt, enthält die Gleichtaktdrosselspule 50 einen ersten Eingangsanschluss 65, einen ersten Ausgangsanschluss 66, einen zweiten Eingangsanschluss 75 und einen zweiten Ausgangsanschluss 76. Der erste Eingangsanschluss 65 und der erste Ausgangsanschluss 66 erstrecken sich von der ersten Spule 64 aus. Der zweite Eingangsanschluss 75 und der zweite Ausgangsanschluss 76 erstrecken sich von der zweiten Spule 74 aus. Die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 sind an der Innenseite des Ringkerns 51 lokalisiert und erstrecken sich in der Z-Achsenrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei Eingangsanschlüsse 65 und 75 näher an dem zentralen Teil der Gleichtaktdrosselspule 50 positioniert als die erste nicht-gewickelte Seitenfläche 62a, und die zwei Ausgangsanschlüsse 66 und 76 sind näher an dem zentralen Teil der Gleichtaktdrosselspule 50 positioniert als die zweite nicht-gewickelte Seitenfläche 72a. Wie in 5 gezeigt, werden die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 durch die Anschlusslöcher 74b der Schaltplatine 40 geführt und mit den Leitungen 40c elektrisch verbunden. Dies koppelt die Gleichtaktdrosselspule 50 an die Schaltplatine 40.
Die zwei Eingangsanschlüsse 65 und 75 sind durch die Leitungen 40c mit dem Verbindungsstück 33 elektrisch verbunden und die zwei Eingangsanschlüsse 65 und 75 werden durch eine Gleichstromversorgung von dem elektrischen On-Board Speichergerät 203 versorgt. Die zwei Ausgangsanschlüsse 66 und 76 sind mit der Inverter-Schaltung 41 über die Leitungen 40c elektrisch verbunden.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Tiefpassfilterschaltung 42 einen X-Kondensator 80, der mit der Gleichtaktdrosselspule 50 elektrisch verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Treiber 30 zwei Y-Kondensatoren 81 und 82 zusätzlich zu dem X-Kondensator 80.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gleichtaktdrosselspule 50 und die Kondensatoren 80 bis 82 zwischen der Platinenoberfläche 40a und der Stirnwand 12a positioniert. Stattdessen kann zumindest eine der Gleichtaktdrosselspulen 50 und der Kondensatoren 80 bis 82 auf der Oberfläche der Schaltplatine 40 gegenüber der Platinenoberfläche 40a oder neben der Schaltplatine 40 positioniert sein.
Die Kondensatoren 80 bis 82 enthalten jeweils einen Anschluss, der durch die entsprechenden Anschlusslöcher 40b geführt und an der Schaltplatine 40 fixiert wird. Dies koppelt die Kondensatoren 80 bis 82 an die Schaltplatine 40 in einem Zustand, in dem die Gleichtaktdrosselspule 50 und die Inverter-Schaltung 41 elektrisch verbunden sind. Die elektrische Verbindung mit den Kondensatoren 80 bis 82 wird später detaillierter beschrieben.
Der Treiber 30 enthält eine Dämpfungseinheit 90, die sich an einer Stelle befindet, an der die Magnetfeldlinien (Streufluss Bx), welche von der Gleichtaktdrosselspule 50 erzeugt werden, einen Wirbelstrom Ie erzeugen. Die Lage der Dämpfungseinheit 90 ist so eingestellt, dass die Magnetfeldlinien (Streufluss Bx), welche von der Gleichtaktdrosselspule 50 erzeugt werden, an der Dämpfungseinheit 90 einen Wirbelstrom Ie erzeugen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, enthält die Dämpfungseinheit 90 einen ersten Teil 91 und einen zweiten Teil 101. Die Teile 91 und 101 sind kastenförmig und enthalten jeweils Öffnungen 92 und 102, jede Öffnung in eine Richtung, und Stirnwände 93 und 103 (Bodenwände). Die zwei Teile 91 und 101 sind mit ihren Öffnungen 92 und 102 einander gegenüberliegend angeordnet. Genauer gesagt sind die zwei Öffnungen 72 und 102 gegensätzlich zueinander in der Y-Achsenrichtung, welche die Richtung orthogonal zu der Z-Achsenrichtung ist, und welche die X-Achsenrichtung (bevorzugt orthogonal dazu erstreckt) schneidet. Die zwei Teile 91 und 101 arbeiten zusammen, um die Gleichtaktdrosselspule 50 aufzunehmen. In diesem Fall decken die zwei Teile 91 und 101 den größten Teil der Gleichtaktdrosselspule 50 ab.
Wie in 6 gezeigt, ist die Dämpfungseinheit 90 (das heißt Teile 91 und 101) an einer Stelle positioniert, die von dem Streufluss Bx durchdrungen ist, welcher an der Gleichtaktdrosselspule 50 erzeugt wird, das heißt, an einer Position, die den Streufluss Bx schneidet. Der Streufluss Bx durchdringt die Dämpfungseinheit 90, sodass der Wirbelstrom Ie durch die Dämpfungseinheit 90 fließt und den magnetischen Fluss By in einer Richtung erzeugt, die den Streufluss Bx aufhebt. Die Dämpfungseinheit 90 (das heißt die Teile 91 und 101) ist aus einem nicht magnetischen, leitfähigen Material wie Aluminium oder Messing ausgebildet, und hat eine relative Permeabilität von 0,9 bis 3.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, enthält der erste Teil 91 die erste Stirnwand 93 (Bodenwand), die die erste nicht gewickelte Seitenfläche 62a abdeckt, und eine erste Umfangswand 94 (Seitenwand), die sich von der ersten Stirnwand 93 in Richtung hin zu dem zweiten Teil 101 erstreckt.
Die erste Stirnwand 93 ist flach und etwas größer als die erste nicht-gewickelte Seitenfläche 62a wie in der Y-Achsenrichtung gesehen. Die erste Stirnwand 93 ist gegenüberliegend zu der ersten nicht-gewickelten Seitenfläche 62a in der Y-Achsenrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ersten Stirnwand 93 „dem ersten gegenüberliegenden Abschnitt.“
Die erste Umfangswand 94 ist rahmenförmig und umgibt die Gleichtaktdrosselspule 50 wie in der Y-Achsenrichtung gesehen. Die erste Umfangswand 94 umgibt beide der langen Seiten 61 und 71. Die erste Umfangswand 94 deckt im Wesentlichen eine Hälfte der Gleichtaktdrosselspule 50 ab, das heißt, die Seite entsprechend zu der ersten nicht-gewickelten Seitenfläche 62a. Die erste Umfangswand 94 deckt die Seite von jeder der zwei Spulen 64 und 74 ab, die der ersten nicht-gewickelten Seitenfläche 62a entsprechen. Die erste Umfangswand 94 enthält ein erstes distales Ende 95, das die erste Öffnung 92 definiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Stirnwand 93 rechteckig. Des Weiteren erstreckt sich die erste Umfangswand 94 von der Kante der ersten Stirnwand 93 und hat die Form eines rechteckigen Rahmens wie in der Y-Achsenrichtung gesehen. Die erste Stirnwand 93 und die erste Umfangswand 94 können jedoch irgendeine Form haben. Beispielsweise kann die erste Stirnwand 93 oval sein und die Form einer Ellipse haben.
Wie in 5 gezeigt, enthält die erste Umfangswand 94 eine erste Aussparung 96, die sich von dem ersten distalen Ende 95 in Richtung hin zu der ersten Stirnwand 93 erstreckt. Die erste Aussparung 96 ist in der ersten Umfangswand 94 an einer Stelle entsprechend zu der Schaltplatine 40 ausgebildet und erstreckt sich von dem ersten distalen Ende 95 bis zu einer Zwischenposition in der ersten Umfangswand 94 in der Y-Achsenrichtung.
Die zwei Eingangsanschlüsse 65 und 75 erstrecken sich durch die erste Aussparung 96 und werden durch die Anschlusslöcher 40b geführt. Genauer gesagt erstrecken sich die zwei Eingangsanschlüsse 65 und 75 durch die erste Aussparung 96 in Richtung hin zu der Schaltplatine 40 und sind durch die Anschlusslöcher 40b geführt. Dies vermeidet Interferenzen/Störungen der zwei Eingangsanschlüsse 65 und 75 mit dem ersten Teil 91.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, enthält der zweite Teil 101 die zweite Stirnwand 103 (Bodenwand), die die zweite nicht-gewickelte Seitenfläche 72a abdeckt und eine zweite Umfangswand 104 (Seitenwand), die sich von der zweiten Stirnwand 103 in Richtung hin zu dem ersten Teil 91 erstreckt.
Die zweite Stirnwand 103 und die erste Stirnwand 93 sind identisch geformt. Die zweite Stirnwand 103 ist flach und etwas größer als die zweite nicht-gewickelte Seitenfläche 72a, wie in der Y-Achsenrichtung gesehen. Die zweite Stirnwand 103 ist entgegengesetzt zu der zweiten nicht-gewickelten Seitenfläche 72a in der Y-Achsenrichtung. Die erste Stirnwand 93 und die zweite Stirnwand 103 sind entgegengesetzt zu jeder anderen in der Y-Achsenrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die zweite Stirnwand 103 „dem zweiten gegenüberliegenden Abschnitt.“
Die zweite Umfangswand 104 und die erste Umfangswand 94 sind identisch geformt. Die zweite Umfangswand 104 ist rahmenförmig und umgibt die Gleichtaktdrosselspule 50, wie in der Y-Achsenrichtung gesehen. Die zweite Umfangswand 104 umgibt beide der zwei langen Seiten 61 und 71. Die zweite Umfangsrichtung 104 deckt im Wesentlichen eine Hälfte der Gleichtaktdrosselspule 50 ab, das heißt, die Seite entsprechend zu der zweiten nicht-gewickelten Seitenfläche 72a. Die zweite Umfangswand 104 deckt die zweite einer jeder der zwei Spulen 64 und 74 ab, die der zweiten nicht-gewickelten Seitenfläche 72a entspricht. Die zweite Umfangswand 104 enthält ein zweites distales Ende 105, das die zweite Öffnung 102 definiert.
Wie in 5 gezeigt, enthält die zweite Umfangswand 104 eine zweite Aussparung 106, die sich von dem zweiten distalen Ende 105 in Richtung hin zu der zweiten Stirnwand 103 erstreckt. Die zweite Aussparung 106 ist in der zweiten Umfangswand 104 an einem Abschnitt entsprechend der Schaltplatine 40 ausgebildet und erstreckt sich von dem zweiten distalen Ende 105 bis zu einer Zwischenposition in der zweiten Umfangswand 104 in der Y-Achsenrichtung.
Zwei Ausgangsanschlüsse 66 und 76 erstrecken sich durch die zweite Aussparung 106 und sind durch die Anschlusslöcher 40b geführt. Genauer gesagt erstrecken sich die zwei Ausgangsanschlüsse 66 und 76 durch die zweite Aussparung 106 in Richtung hin zu der Schaltplatine 40 und sind durch die Anschlusslöcher 40b geführt. Dies verhindert Interferenzen/Störungen der zwei Ausgangsanschlüsse 66 und 76 mit dem Teil 101. Somit erstrecken sich die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 der zwei Spulen 64 und 74 durch eine der zwei Aussparungen 96 und 106 und sind durch die Anschlusslöcher 40b geführt, um sich durch die Schaltplatine 40 zu erstrecken.
Wie in 7 gezeigt, enthält der Treiber 30 den Isolator 111, der die Gleichtaktdrosselspule 50 und die Dämpfungseinheit 90 isoliert. Der Isolator 111 ist beispielsweise eine Isolationsbeschichtung/-ummantelung, welche auf die Oberfläche der Gleichtaktdrosselspule 50 aufgetragen wird, oder ein Isolationsfilm. Der Isolator 111 hat die Funktion, einen Kurzschluss zwischen der Gleichtaktdrosselspule 50 und der Dämpfungseinheit 90 zu verhindern.
Die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 erstrecken sich durch den Isolator 111. Eine Isolationsbeschichtung wird an den Basisenden der Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 angebracht, um einen Kurzschluss der Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 mit den zwei Teilen 91 und 101 zu verhindern.
Der Isolator 111 ist auch zwischen den Stirnwänden 63 und 103 und den entsprechenden nicht-gewickelten Seitenwänden 62a und 72a angeordnet. Die Stirnwände 93 und 103 und die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a stehen mit dem Isolator 111 in Kontakt. In diesem Fall entspricht ein entgegengesetzter Abstand Y1 zwischen den Stirnwänden 93 und 103 und den entsprechenden nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a der Dicke des Isolators 111.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Umfangswand 94 und die zweite Umfangswand 104 etwas größer als die Gleichtaktdrosselspule 50, wie in der Y-Achsenrichtung gesehen, sodass der Isolator 111 von den zwei Umfangswänden 94 und 104 beabstandet ist.
Der Isolator 111 kann jedoch mit den zwei Umfangswänden 94 und 104 in Kontakt stehen. Dadurch wird ermöglicht, die Wärme der Gleichtaktdrosselspule 50 in bevorzugter Weise auf die zwei Teile 91 und 101 zu übertragen und die Wärmeabfuhr der Gleichtaktdrosselspule 50 zu verbessern.
Der Isolator 111 kann jede beliebige Struktur haben. Beispielsweise kann der Isolator 111 eine Isolationsbeschichtung sein, die auf die inneren Flächen der zwei Teile 91 und 101 aufgetragen wird. In 7 ist der Isolator 111 dicker als tatsächlich dargestellt.
Die zwei Teile 91 und 101 sind an die Gleichtaktdrosselspule 50 aus der Y-Achsenrichtung gekoppelt, und sind relativ zu der Gleichtaktdrosselspule 50 in einem Zustand positioniert, in welchem die Stirnwände 93 und 103 und die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a mit dem Isolator 111 in Kontakt stehen. Folglich ist der entgegengesetzte Abstand Y1 (die Dicke des Isolators 111) konstant. In anderen Worten sind die zwei Teile 91 und 101 relativ zu der Gleichtaktdrosselspule 50 positioniert, sodass der entgegengesetzte Abstand Y1 unabhängig von Dimensionsfehlern der zwei Teile 91 und 101 und der Gleichtaktdrosselspule 50 konstant ist.
Die zwei Teile 91 und 101 können relativ zu der Gleichtaktdrosselspule 50 durch eine beliebige Struktur positioniert werden. Beispielsweise kann die Struktur einen Eingriff, eine Passung oder eine Verklebung beinhalten sein. Des Weiteren kann der Treiber 30 eine Klemme enthalten, die die zwei Teile 91 und 101 in Y-Achsenrichtung klemmt. In diesem Fall sind die zwei Teile 91 und 101 auch mit der Gleichtaktdrosselspule 50 in einem Zustand gekoppelt, in welchem die Verschiebung der zwei Teile 91 und 101 in der Y-Achsenrichtung beschränkt ist. Die Klammer kann beispielsweise zwei Vorspann-Elemente enthalten, die die zwei Teile 91 und 101 zueinander drängen.
Wie in 7 gezeigt, sind die zwei Teile 91 und 101 in einem Zustand voneinander beabstandet, in welchem die beiden distalen Enden 95 und 105 sich in Y-Achsenrichtung gegenüber liegen. Somit erstreckt sich ein Spalt 112 zwischen dem ersten distalen Ende 95 und dem zweiten distalen Ende 105. Der Spalt 112 erstreckt sich über einen Abstand, der größer ist als der entgegengesetzte Abstand Y1 von den Stirnwänden 93 und 103 hin zu den entsprechenden nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a. Die Dämpfungseinheit 90 deckt Abschnitte der zwei Spulen 64 und 74 entsprechend zu dem Spalt 112 nicht ab, der sich zwischen den zwei distalen Enden 95 und 105 erstreckt.
Der Spalt 112 und die zentralen Abschnitte 61a und 71a der zwei langen Seiten 61 und 71 sind an entsprechenden Positionen in der Y-Achsenrichtung positioniert. Somit deckt die Dämpfungseinheit 90 die Bereiche der Hochdichteabschnitte 64a und 74a in den zwei Spulen 64 und 74 entsprechend zu dem Spalt 112 nicht ab, das heißt, dass die Bereiche der zwei Spulen 64 und 74 um die zentralen Abschnitte 61a und 71a der zwei langen Seiten 61 und 71 gewickelt sind. Des Weiteren deckt die Dämpfungseinheit 90 den Bereich der zwei Spulen 64 und 74 entsprechend zu den zwei Aussparungen 96 und 106 nicht ab.
Die erste Stirnwand 93 und die erste Umfangswand 94 definieren einen ersten Aufnahmeraumteil S1 in dem ersten Teil 91. Des Weiteren definieren die zweite Stirnwand 103 und die zweite Umfangswand 104 einen zweiten Aufnahmeraumteil S2 in dem zweiten Teil 101. Der erste Aufnahmeraumteil S1 und der zweite Aufnahmeraumteil S2 stehen sich in der Y-Achsenrichtung gegenüber. In diesem Fall ist die Gleichtaktdrosselspule 50 in dem ersten Aufnahmeraumteil S1 und dem zweiten Aufnahmeraumteil S2 untergebracht. Das heißt, die zwei Teile 91 und 101 arbeiten in einem Zustand zusammen, in dem die Öffnungen 92 und 102 einander gegenüber liegen, um die Gleichtaktdrosselspule 50 aufzunehmen. Genauer gesagt nehmen die zwei Teile 91 und 101 die Gleichtaktdrosselspule 50 aus der Y-Achsenrichtung auf, die sich orthogonal zu der Z-Achsenrichtung erstreckt und die Y-Achsenrichtung schneidet (die sich in der vorliegenden Ausführungsform orthogonal dazu erstreckt), welche die entgegengesetzte Richtung der zwei Spulen 64 und 74 ist.
Die zwei Teile 91 und 101 der Dämpfungseinheit 90 stehen mit dem Gehäuse 11 (das heißt der Stirnwand 12a) in Kontakt, um einen Wärmeaustausch zwischen der Dämpfungseinheit 90 und dem Gehäuse 11 zu ermöglichen. Dies kühlt die zwei Teile 91 und 101 mit dem Gehäuse 11.
Die elektrische Konfiguration des Elektromotors 23 und des Treibers 30 wird nun beschrieben.
Wie in 8 gezeigt, formen die Spulen 27 des Elektromotors 23 beispielsweise eine Dreiphasenkonstruktion, die eine U-Phasenspule 27u, eine v-Phasenspule 27v und eine w-Phasenspule 27w enthält. Die u-Phasenspule 27u, die v-Phasenspule 27v, und die w-Phasenspule 27w sind miteinander in beispielsweise einer Y-Verbindung verbunden.
Die Inverter-Schaltung 41 enthält u-Phasen-Schaltelemente Qu1 und Qu2, die der u-Phasenspule 27u entsprechen, v-Phasen-Schaltelemente Qv1 und Qv2, die der V-Phasenspule 27v entsprechen, und w-Phasen-Schaltelemente Qw1 und Qw2, die der w-Phasenspule 27w entsprechen. Die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 sind beispielsweise Leistungsschaltelemente, sowie bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs). Die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 enthalten Freilaufdioden Du1 bis Dw2 (Schutzdioden).
Die u-Phasen-Schaltelemente Qu1 und Qu2 sind durch eine Verbindungsleitung, welche mit der u-Phasenspule 27u verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der in Reihe geschaltete Körper der u-Phasen-Schaltelemente Qu1 und Qu2 ist mit den zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 elektrisch verbunden und der in Reihe geschaltete Körper wird durch einer Gleichstromversorgung von dem elektrischen On-Board Speichergerät 203 versorgt.
Die anderen Schaltelemente Qv1, Qv2, Qw1 und Qw2 sind in derselben Weise wie die u-Phasen Schaltelemente Qu1 und Qu2 verbunden, außer dass die entsprechende Spule unterschiedlich ist. In diesem Fall sind die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 mit den zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 verbunden.
Der Treiber 30 enthält eine Steuerung 113, die die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 steuert. Die Steuerung 113 kann beispielsweise eine oder mehrere zweckbestimmte Hardware-Schaltungen und/oder eine Schaltung sein, die von einem oder mehreren Prozessoren realisiert wird, die auf einem Computerprogramm (Software) laufen. Jeder Prozessor enthält eine CPU und einen Speicher, wie RAM und ROM. Der Speicher speichert beispielsweise Programmcodes oder Befehle, die so konfiguriert sind, dass der Prozessor verschiedene Arten der Verarbeitung ausführt. Der Speicher oder computerlesbare Datenträger ist irgendein Medium, das von einem vielseitigen oder zweckbestimmten Computer zugänglich oder nutzbar ist.
Die Steuerung 113 ist durch das Verbindungsstück 33 mit der Klimaanlagen ECU 202 verbunden und aktiviert und deaktiviert die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 basierend auf Befehlen der Klimaanlagen ECU 202 periodisch. Genauer gesagt führt die Steuerung 113 eine Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM) der Schaltelemente Qu1 bis Qw2 basierend auf Befehlen von der Klimaanlagen ECU 202 durch. Insbesondere verwendet die Steuerung 113 ein Trägersignal (Trägerwellensignal) und ein Steuerspannungssignal (Vergleichssubjektsignal), um ein Steuersignal zu erzeugen. Anschließend verwendet die Steuerung 113 das erzeugte Steuersignal, um die Aktivierung und Deaktivierung der Schaltelemente Qu1 bis Qw2 zu steuern und eine Gleichstromversorgung in eine Wechselstromversorgung umzuwandeln.
Wie in dem Schaltdiagramm von 8 gezeigt, ist die Tiefpassfilterschaltung 42 zwischen dem Verbindungsstück 33 und der Inverter-Schaltung 41 positioniert.
Die Gleichtaktdrosselspule 50 ist auf den zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 angeordnet. Wie vorstehend beschrieben, produziert die Gleichtaktdrosselspule 50 den Streufluss Bx, wenn Normalbetriebsstrom fließt. In diesem Zusammenhang enthält die Gleichtaktdrosselspule 50 die hypothetischen Normalbetriebsspulen L1 und L2 zusätzlich zu den zwei Spulen 64 und 74. Insbesondere enthält die Gleichtaktdrosselspule 50 in einer ähnlichen Schaltung die zwei Spulen 64 und 74 der vorliegenden Ausführungsform und die hypothetischen Normalbetriebsspulen L1 und L2. Die hypothetischen Normalbetriebsspulen L1 und L2 sind jeweils mit den Spulen 64 und 74 in Reihe geschaltet.
Der X-Kondensator 80 ist in einer Stufe nach der Gleichtaktdrosselspule 50 oder auf der Seite entsprechend zu der Inverter-Schaltung 41 angeordnet und ist mit den zwei Verbindungslinien EL1 und EL2 elektrisch verbunden. Die Gleichtaktdrosselspule 50 und der X-Kondensator 80 bilden eine LC-Resonanzschaltung. Das heißt, die Tiefpassfilterschaltung 42 der vorliegenden Ausführungsform ist eine LC-Resonanzschaltung, die die Gleichtaktdrosselspule 50 enthält.
Die Tiefpassfilterschaltung 42 hat eine Grenzfrequenz fc, die niedriger eingestellt ist als eine Trägerfrequenz fp, die die Frequenz des Trägersignals ist. Die Trägerfrequenz fp kann auch als die Schaltfrequenz der einzelnen Schaltelemente Qu1 bis Qw2 bezeichnet werden.
Das Fahrzeug enthält beispielsweise zusätzlich zu dem Treiber 30 eine PCU (Power Control Unit) 204, welche als On-Board Gerät dient. Die PCU 204 verwendet die Gleichstromversorgung, die von dem elektrischen On-Board Speichergerät 203 zugeführt wird, um einen im Fahrzeug eingebauten Fahrmotor oder Ähnliches anzutreiben. In der vorliegenden Ausführungsform sind die PCU 204 und der Treiber 30 parallel mit dem elektrischen On-Board Speichergerät 203 verbunden und das elektrische On-Board Speichergerät 203 wird von der PCU 204 und dem Treiber 30 gemeinsam genutzt.
Die PCU 204 enthält beispielsweise einen Boost-Converter 205 und einen Leistungskondensator 206. Der Boost-Converter 205 enthält ein Boost-Schaltelement, und aktiviert und deaktiviert ein Boost-Schaltelement zyklisch/periodisch, um die Gleichstromversorgung des elektrischen On-Board Speichergeräts 203 zu erhöhen/beschleunigen. Der Leistungskondensator 206 ist parallel zu dem elektrischen On-Board Speichergerät 203 geschaltet. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, enthält die PCU 204 einen Fahr-Inverter (Travelinverter), der die durch den Boost-Inverter 205 erhöhte Gleichstromversorgung in eine Antriebskraft umwandelt, die den Fahrmotor antreiben kann.
Rauschen, das durch das Schalten des Boost-Schaltelements erzeugt wird, kann als Normalbetriebsrauschen in den Treiber 30 eindringen. In diesem Fall enthält das Normalbetriebsrauschen Rauschkomponenten, die der Schaltfrequenz des Boost-Schaltelements entsprechen. Die Schaltfrequenz des Boost-Schaltelements ist je nach Fahrzeugmodell unterschiedlich. Somit ist je nach Fahrzeugmodell die Frequenz des Normalbetriebsrauschens unterschiedlich. Rauschkomponenten, die der Schaltfrequenz des Boost-Schaltelements entsprechen, können neben Rauschkomponenten, die die gleiche Frequenz wie die Schaltfrequenz haben, auch harmonische Komponenten enthalten.
Die zwei Y-Kondensatoren 81 und 82 sind in Reihe geschaltet. Genauer gesagt enthält der Treiber 30 eine Umgehungslinie EL3, die ein Ende des ersten Y-Kondensators 81 und ein Ende des zweiten Y-Kondensators 82 verbindet. Die Umgehungslinie/Bypasslinie EL3 ist über den Fahrzeugkörper/die Fahrzeugkarosserie mit Masse verbunden.
Ein in Reihe geschalteter Körper der zwei Y-Kondensatoren 81 und 82 ist zwischen der Gleichtaktdrosselspule 50 und dem X-Kondensator 80 positioniert und mit der Gleichtaktdrosselspule 50 elektrisch verbunden. Das andere Ende des ersten Y-Kondensators 81 ist mit der ersten Verbindungslinie EL1 verbunden, das heißt, der Bereich der ersten Verbindungslinie EL1, der die erste Spule 64 (erster Ausgangsanschluss 66) und die Inverter-Schaltung 41 verbindet. Das andere Ende des zweiten Y-Kondensators 82 ist mit dem Bereich der zweiten Verbindungslinie EL2 verbunden, die die zweite Spule 64 (zweiter Ausgangsanschluss 76) und die Inverter-Schaltung 41 verbindet.
Die Frequenzcharakteristiken/-eigenschaften der Tiefpassfilterschaltung 42 werden nun in Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristiken der Verstärkung G (Dämpfungsmaß) der Tiefpassfilterschaltung 42 relativ zu dem eintretenden Normalbetriebsrauschen darstellt. Die durchgezogene Linie in 9 veranschaulicht die Frequenzcharakteristiken/Frequenzkennlinien, wenn die Dämpfungseinheit 90 existiert, und die doppelt gestrichelte Linie veranschaulicht die Frequenzcharakteristiken/Frequenzkennlinien, wenn die Dämpfungseinheit 90 nicht existiert. In 9 repräsentiert die horizontale Achse die Frequenz als Logarithmus. Die Verstärkung G ist ein Parameter, der angibt, wie stark das Normalbetriebsrauschen reduziert werden kann.
Wie durch die doppelt gestrichelte Linie in 9 gezeigt, ist der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 (das heißt die LC-Resonanzschaltung, der die Gleichtaktdrosselspule 50 und den X-Kondensator 80 enthält) relativ hoch, wenn die Dämpfungseinheit 90 nicht existiert. Somit ist es schwierig, das Normalbetriebsrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 zu reduzieren. In anderen Worten hat das Normalbetriebsrauschen die Tendenz, bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 zu erhöhen.
In diesem Zusammenhang enthält die vorliegende Ausführungsform die Dämpfungseinheit 90, die an einer Stelle positioniert ist, an der der Wirbelstrom Ie durch Magnetfeldlinien erzeugt wird (der Streufluss Bx), die an der Gleichtaktdrosselspule 50 erzeugt werden. Die Dämpfungseinheit 90 ist an einer Stelle positioniert, die vom Streufluss Bx durchdrungen ist. Die Durchdringung des Streuflusses Bx erzeugt den Wirbelstrom Ie, der den magnetischen Fluss By in einer Richtung erzeugt, die den Streufluss Bx aufhebt. Somit hat die Dämpfungseinheit 90 die Funktion, den Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 zu verringern/senken. Dementsprechend ist, wie durch die durchgezogene Linie in 9 gezeigt, der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 niedrig. Somit verringert die Tiefpassfilterschaltung 42 auch Normalbetriebsrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42.
Die Existenz der Dämpfungseinheit 90 senkt die Induktivität der hypothetischen Normalbetriebsspulen L1 und L2. Somit ist die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 in der vorliegenden Ausführungsform etwas höher als die Resonanzfrequenz f0 ohne Dämpfungseinheit 90.
Wie in 9 gezeigt, wird der tolerierbare Wert der Verstärkung G, der in Übereinstimmung mit der Spezifikation des Fahrzeugs erforderlich ist, als Verstärkung Gth bezeichnet. Der Q-Faktor der Verstärkung G der Tiefpassfilterschaltung 42, der gleich der tolerierbaren Verstärkung Gth wird, wenn die Frequenz des Normalbetriebsrauschens die gleiche ist wie die Resonanzfrequenz f0, wird als spezifischer Q-Faktor bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 wegen der Dämpfungseinheit 90 niedriger als der spezifische Q-Faktor. Somit ist die Verstärkung G der Tiefpassfilterschaltung 42, wenn die Frequenz des Normalbetriebsrauschens gleich der Resonanzfrequenz f0 ist, kleiner als die tolerierbare Verstärkung GTH (größer in absoluten Werten). In anderen Worten ist die Dämpfungseinheit 90 so konfiguriert, um den Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 von dem spezifischen Q-Faktor zu senken/zu verringern.
Eine Spekulation, warum der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 wegen der Dämpfungseinheit 90 niedriger wird, wird nun beschrieben. Die nachstehende Beschreibung ist eine Spekulation und verneint nicht die Gültigkeit der Dämpfungseinheit 90.
Der magnetische Fluss By in der Richtung, die den Streufluss aufhebt, hat die Funktion eines magnetischen Widerstands gegen den Streufluss Bx der Gleichtaktdrosselspule 50. Somit behindert der magnetische Fluss By, der den Streufluss Bx aufhebt, den Fluss des Normalbetriebsstroms durch die Gleichtaktdrosselspule 50, die den Streufluss Bx verursacht. Auf diese Weise hat der magnetische Fluss By in der Richtung, die den Streufluss Bx aufhebt, die Funktion als Widerstandskomponente zum Normalbetriebsstrom.
Der Streufluss Bx in der Richtung, die den magnetischen Fluss By aufhebt, hat eine Tendenz leichter zu zunehmen, wenn der Wirbelstrom Ie, der an der Dämpfungseinheit 90 erzeugt wird, zunimmt. Der Wirbelstrom Ie, der an der Dämpfungseinheit 90 erzeugt wird, hat eine Tendenz, mit zunehmendem Normalbetriebsrauschen leichter zu steigen. Das Normalbetriebsrauschen (Normalbetriebsstrom) hat eine Tendenz, bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 zu steigen. Somit hat der magnetische Fluss By in der Richtung, die den Streufluss Bx aufhebt, eine Tendenz bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 zu steigen. Dementsprechend haben die Widerstandskomponenten der Dämpfungseinheit 90 eine Tendenz, bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 zu steigen. Dadurch verringert sich der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42.
Die Frequenzcharakteristik einer Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 wird nun mit Bezugnahme auf 10 genauer beschrieben. Die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 ist die Differenz zwischen der Phase der an die Gleichtaktdrosselspule 50 angelegten Spannung der Phase des durch die Gleichtaktdrosselspule 50 fließenden Stroms. 10 ist ein Graph, der Änderungen in der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 in Abhängigkeit zu Änderungen der Frequenz von Gleichtaktrauschen (Gleichtaktstrom) zeigt. In 10 repräsentiert die horizontale Achse die Frequenz als Logarithmus.
Wie in 10 gezeigt, variiert die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 entsprechend der Frequenz des Gleichtaktrauschens. Die Anordnung der Dämpfungseinheit 90 auf der Gleichtaktdrosselspule 50 verändert die Frequenzcharakteristik der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50.Das heißt, dass die Dämpfungseinheit 90 (zwei Teile 91 und 101) die Frequenzcharakteristik der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 verändert.
Genauer gesagt, wenn die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 in einem Fall, in welchem keine Dämpfungseinheit 90 vorhanden ist, als erste Phasendifferenz θx definiert ist, wie gemäß der doppelt gestrichelten Linie in 10 dargestellt, nimmt die erste Phasendifferenz θx mit zunehmender Frequenz in einem relativ niedrigen Frequenzbereich schrittweise/allmählich zu. Die erste Phasendifferenz θx ist jedoch im Wesentlichen konstant und bleibt in einem relativ hohen Frequenzbereich.
Wenn die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 in einem Fall, in welchem die Dämpfungseinheit verwendet wird, als die zweite Phasendifferenz θy definiert ist, wird die Frequenzcharakteristik der zweiten Phasendifferenz θy durch die durchgezogene Linie in 10 dargestellt und entlang einer Kurve mit einem Maximalwert θm und einem Minimalwert θn dargestellt. Die zweite Phasendifferenz θy ist die gleiche wir die erste Phasendifferenz θx in einem relativ hohen Frequenzbereich.
Der Frequenzbereich, in welchem die zweite Phasendifferenz θy kleiner ist als die erste Phasendifferenz θx, ist als ein spezifischer Frequenzbereich fb definiert. Der spezifische Frequenzbereich fb ist der Frequenzbereich, in welchem die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 durch die Dämpfungseinheit 90 verringert/gesenkt wird. Wenn der obere Grenzwert des Frequenzbereichs, in welchem die erste und die zweite Phasendifferenz θx und θy gleiche sind, als untere Grenzfrequenz fb0 definiert ist, ist der spezifische Frequenzbereich fb ein Frequenzbereich, der größer ist als die untere Grenzfrequenz fb0.
Die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 ist auf einen Wert in dem spezifischen Frequenzbereich fb eingestellt. Genauer gesagt ist die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 so eingestellt, um höher zu sein als die untere Grenzfrequenz f0. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 auf einen Wert eingestellt, der näher an einer minimalen Frequenz fn entsprechend dem Minimalwert θn ist, als eine maximale Frequenz entsprechend einem Maximalwert θm.
Die vorliegende Ausführungsform hat die nachfolgend beschriebenen Vorteile.
Der motorgetriebene On-Board Kompressor 10, welcher als die On-Board Fluidmaschine dient, enthält das Gehäuse 11, in dem Kältemittel fließen kann, das als Fluid dient, den Elektromotor 23, der in dem Gehäuse 11 untergebracht ist, und den Treiber 30, der den Elektromotor 23 antreibt, und mit einer Gleichstromversorgung versorgt wird. Der Treiber 30 enthält die Tiefpassfilterschaltung 42 und die Inverter-Schaltung 41. Die Tiefpassfilterschaltung 42 reduziert (schwächt ab) das Gleichtaktrauschen und das Normalbetriebsrauschen, das in der Gleichstromversorgung enthalten ist. Die Inverter-Schaltung 41 wandelt die Gleichstromversorgung, von welcher die zwei Rauschen/Rauscharten durch die Tiefpassfilterschaltung 42 reduziert wurden, in eine Wechselstromversorgung um. Die Tiefpassfilterschaltung 42 enthält den gewundenen Ringkern 51, die Gleichtaktdrosselspule 50, die die zwei Spulen 64 und 74 enthält, die um den Ringkern 51 gewickelt sind, und den X-Kondensator 80, der mit der Gleichtaktdrosselspule 50 elektrisch verbunden ist.
Der Treiber 30 enthält weiter die Dämpfungseinheit 90, die an einer Position so eingestellt ist, dass der an der Gleichtaktdrosselspule 50 erzeugte Streufluss Bx (Magnetfeldlinien) den Wirbelstrom Ie an der Dämpfungseinheit 90 erzeugt. Die Dämpfungseinheit 90 verändert die Frequenzcharakteristik der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50. Die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 ist auf einen Wert in dem spezifischen Frequenzbereich fb eingestellt, der ein Frequenzbereich ist, in welchem die Dämpfungseinheit die Phasendifferenz θ verringert/senkt.
Die Gleichtaktdrosselspule 50 reduziert das Gleichtaktrauschen, das in der Gleichspannung, die dem Treiber 30 zugeführt wird, enthalten ist. Weiter fließt Normalbetriebsstrom durch die Gleichtaktdrosselspule 50 und produziert den Streufluss Bx. Dies reduziert das Normalbetriebsrauschen mit der Gleichtaktdrosselspule 50 und der Tiefpassfilterschaltung 42, die den X-Kondensator 80 enthält, die elektrisch miteinander verbunden sind. Dementsprechend ist es nicht notwendig, eine zweckbestimmte Spule zu verwenden, die Normalbetriebsrauschen reduziert. Weiter kann die Inverter-Schaltung 41 mit einer Gleichstromversorgung versorgt werden, von welcher sowohl Gleichtaktrauschen als auch Normalbetriebsrauschen reduziert wird. Somit kann eine Vergrößerung des Treibers vermieden werden. Dies begrenzt die Vergrößerung des motorgetriebenen On-Board Kompressors 10.
Des Weiteren senkt die Dämpfungseinheit 90 den Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42. Genauer gesagt erzeugen die magnetischen Feldlinien (Streufluss) an der Gleichtaktdrosselspule 50 durch die Dämpfungseinheit 90 einen Wirbelstrom und senken den Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42. Dies reduziert das Gleichtaktrauschen der Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42. Somit wird die Vielseitigkeit verbessert, während die Vergrößerung des motorgetriebenen On-Board Kompressors 10 begrenzt ist.
Wie oben stehend beschrieben wird es schwierig, das Normalbetriebsrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 zu reduzieren, wenn die Tiefpassfilterschaltung 42 einen hohen Q-Faktor hat. Somit wird die Tiefpassfilterschaltung, die einen hohen Q-Faktor hat, bei Normalbetriebsrauschen nicht effektiv funktioniert, das Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 aufweist. Dies kann zu Fehlbedienungen des Treibers 30 oder zur Verkürzung der Lebensdauer der Tiefpassfilterschaltung 42 führen. Wenn der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 hoch ist, kann somit die Tiefpassfilterschaltung 42 nicht auf ein Fahrzeugmodell angewendet werden, das Normalbetriebsrauschen mit Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 erzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform senkt die Dämpfungseinheit 90 den Q-Faktor. Dies verringert das Normalbetriebsrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0. Insbesondere kann die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 in den Frequenzbereich einbezogen werden, in welchem die Tiefpassfilterschaltung 42 in der Lage ist, das Normalbetriebsrauschen zu reduzieren, das heißt, der Frequenzbereich, in welchem der Treiber 30 anwendbar ist. Dies erweitert den Frequenzbereich des Normalbetriebsrauschens, das durch die Tiefpassfilterschaltung 42 so reduziert sein kann, dass der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 für eine Vielzahl von Fahrzeugmodellen einsetzbar ist.
Um den Q-Faktor zu verringern, kann beispielsweise ein Dämpfungswiderstand in Serie mit der Gleichtaktdrosselspule 50 geschaltet werden. Ein Dämpfungswiderstand muss jedoch relativ großen Strömen entsprechen und ist daher relativ groß. Dies erhöht die Verlustleistung und erzeugt Wärme. Somit ist die Wärmeabfuhr und Ähnliches zu berücksichtigen, wenn der Dämpfungswiderstand mit der Gleichtaktdrosselspule 50 verbunden wird. Dies kann zu einer Vergrößerung des motorgetriebenen On-Board Kompressors 10 führen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wirbelstrom Ie an der Dämpfungseinheit 90 erzeugt. Der Wirbelstrom Ie ist jedoch kleiner als der Strom, der durch einen Dämpfungswiderstand fließt. Somit erzeugt die Dämpfungseinheit 90 eine geringere Wärmemenge. Dies begrenzt die Vergrößerung des motorgetriebenen On-Board Kompressors 10 und reduziert die zwei Arten von Rauschen während die Vielseitigkeit verbessert wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die Änderung der Frequenzcharakteristiken der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50, welche aus der Dämpfungseinheit 90 resultiert und der Senkung der Phasendifferenz θ, zur Senkung des Q-Faktors der Tiefpassfilterschaltung 42 (nachfolgend als „der Dämpfungseffekt“ bezeichnet) beiträgt. Durch Einstellen des Werts der Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 basierend auf dieser Beobachtung im spezifischen Frequenzbereich, kann die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 gesenkt/verringert werden.
Die Widerstandskomponente der Dämpfungseinheit 90 variiert mit Bezugnahme auf den Streufluss Bx entsprechend der Phasendifferenz θ. Insbesondere nimmt die Widerstandskomponente der Dämpfungseinheit 90 mit abnehmender Phasendifferenz θ zu. Somit kann der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 weiter verringert werden, indem die Resonanzfrequenz f0 auf eine Frequenz eingestellt wird, bei welcher die Phasendifferenz θ klein ist. In diesem Zusammenhang stellt die Dämpfungseinheit 90 der vorliegenden Ausführungsform die Resonanzfrequenz f0 auf einen Wert in dem Spezifischen Frequenzbereich fb ein, in welchem die Phasendifferenz θ klein ist. Dadurch kann der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 weiter reduziert werden.
Die Dämpfungseinheit 90 hat eine erste Frequenzcharakteristik, die einen Wirbelstrom Ie erzeugt, um den Q-Faktor zu senken und eine zweite Frequenzcharakteristik, die die Frequenzcharakteristiken der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 ändert. Nach Betrachtung der zweiten Frequenzcharakteristik kann der Wert der Resonanzfrequenz f0 ein dem spezifischen Frequenzbereich fb eingestellt sein, um den Q-Faktor weiter zu reduzieren.
Der Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 wird abgesenkt, um das Normalbetriebsrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 zu reduzieren. Somit kann der Dämpfungseffekt als Effekt zur Reduzierung des Normalbetriebsrauschens bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 bezeichnet werden.

(2) Die Dämpfungseinheit 90 ist an einer Stelle positioniert, an der der von der Gleichtaktdrosselspule 50 erzeugte Streufluss Bx eindringt. Die Dämpfungseinheit 90 ist so konfiguriert, dass das Durchdringen des Streuflusses Bx in dem Fluss des Wirbelstroms Ie resultiert, der durch den magnetischen Fluss By in der Richtung erzeugt wird, die den Streufluss Bx aufhebt. Dadurch wird ein Vorteil erzielt (1).
(3) Die zwei Spulen 64 und 74 sind in der X-Achsenrichtung einander gegenüber gestellt, die orthogonal zur axialen Richtung des Ringkerns 51 ist (Z-Achsenrichtung). Der Ringkern 51 enthält die erste nicht-gewickelte Seitenfläche 51a und die zweite nicht-gewickelte Seitenfläche 72a, die die Y-Achsenrichtung schneiden, welche orthogonal zu sowohl der Z-Achsenrichtung als auch der X-Achsenrichtung ist. Die Dämpfungseinheit 90 enthält die erste Stirnwand 93, welche als der erste gegenüberliegende Abschnitt gegenüber der ersten nicht-gewickelten Seitenfläche 62a dient, und die zweite Stirnwand 103, welche als der zweite gegenüberliegende Abschnitt gegenüber der zweiten nicht-gewickelten Seitenfläche 72a dient. In der Gleichtaktdrosselspule 50, in welcher die zwei Spulen 64 und 74 in der X-Achsenrichtung einander gegenüberliegen, tritt an den beiden nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a, welche die Y-Achsenrichtung schneiden, leicht Flussmittel aus. Somit hat der Streufluss Bx eine Tendenz sich an den zwei nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a zu konzentrieren. In diesem Zusammenhang sind die Stirnwände 93 und 103 gegenüber den nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a in der vorliegenden Ausführungsform. Somit durchdringt der Streufluss Bx die zwei Stirnwände 93 und 103 leicht. In anderen Worten kann die Menge des Streuflusses Bx, der die Dämpfungseinheit 90 nicht durchdringt, reduziert werden. Dementsprechend kann der Dämpfungseffekt verbessert werden.
(4) Die Dämpfungseinheit 90 enthält die kastenförmigen Teile 91 und 101. Die Teile 91 und 101 enthalten die Stirnwände 93 und 103 und die jeweiligen Umfangswände 94 und 104. Die Umfangswände 94 und 104 erstrecken sich von den Stirnwänden 93 und 103 und sind so rahmenförmig, um die Gleichtaktdrosselspule 50 wie in Y-Achsenrichtung gesehen zu umgeben, welche die entgegengesetzte Richtung der Stirnwände 93 und 103 ist. Die distalen Enden 95 und 105 der Umfangswände 94 und 104 definieren die jeweiligen Öffnungen 92 und 102. In einem Zustand, in welchem die Öffnungen 92 und 102 einander gegenüberliegen, arbeiten die zwei Teile 91 und 101 zusammen, um die Gleichtaktdrosselspule 50 aufzunehmen.

Die Stirnwände 93 und 103 decken die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a ab, wo der Streufluss Bx eine Tendenz hat, sich zu konzentrieren. Somit durchdringt der Streufluss Bx die zwei Stirnwände 93 und 103 leicht. Weiter erzeugt der Streufluss Bx, der die zwei Stirnwände 93 und 103 durchdringt, den Wirbelstrom Ie an den Umfangswänden 94 und 104. Der Wirbelstrom Ie fließt in der Umfangsrichtung der rahmenförmigen Umfangswände 94 und 104. Das heißt, der Wirbelstrom Ie bildet einen geschlossenen Regelkreis wie in der Y-Achsenrichtung gesehen aus. Dies bildet den magnetischen Fluss By leicht in einer Richtung aus, die den Streufluss Bx aufhebt, der in der Y-Achsenrichtung (das heißt in der Ausbreitungsrichtung der zweiten langen Seiten 61 und 71) fließt. Somit kann der Dämpfungseffekt weiter verbessert werden.
Bei Aufnahme der Gleichtaktdrosselspule 50 mit den zwei kastenförmigen Teilen, zum Beispiel wenn zwei Teile an die Gleichtaktdrosselspule 50 aus der X-Achsenrichtung gekoppelt sind, ist die Umfangswand rahmenförmig in der X-Achsenrichtung gesehen und nicht rahmenförmig in der Y-Achsenrichtung gesehen. Solch eine Struktur begrenzt die Erzeugung des Wirbelstroms Ie, der einen geschlossenen Regelkreis an der Umfangswand in der Y-Achsenrichtung gesehen ausbildet. Dies senkt den magnetischen Fluss in der Richtung, in der der Streufluss Bx aufgehoben wird.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, wird die Existenz der Umfangswände 94 und 104, die in der Y-Achsenrichtung gesehen rahmenförmig sind, den Wirbelstrom Ie leicht erzeugen, der einen geschlossenen Regelkreis an den Umfangswänden 94 und 104 ausbildet. Dadurch wird der magnetische Fluss By in einer Richtung ausreichend erzeugt, die den Streufluss Bx aufhebt und weiter den Dämpfungseffekt verbessert.
In der vorliegenden Ausführungsform arbeiten die zwei Teile 91 und 101 zusammen, um die Gleichtaktdrosselspule 50 aufzunehmen. Im Vergleich zu einer Struktur, die die Gleichtaktdrosselspule 50 mit einem einzigen Teil unterbringt, kann die Gleichtaktdrosselspule 50 also auf eine relativ einfache Weise untergebracht werden.
Bei der Aufnahme der Gleichtaktdrosselspule 50 mit einem einzigen Teil, kann das Teil eine Öffnung aufweisen, so dass die Gleichtaktdrosselspule 50 von der Öffnung aus eingesetzt werden kann. In diesem Fall wird die Dämpfungseinheit nicht vollständig eine einzige Fläche der Gleichtaktdrosselspule 50 abdecken. Dies wird sich nachteilig auf den Q-Faktor-Senkungseffekt (nachstehend als Dämpfungseffekt bezeichnet) der Tiefpassfilterschaltung 42 auswirken.
Beispielsweise, wenn die Dämpfungseinheit eine Größe hat, die die Aufnahme der gesamten Gleichtaktdrosselspule 50 ermöglicht, und aus einem einzigen Teil ausgebildet ist, das eine in Y-Achsenrichtung gerichtete Öffnung aufweist und das Einführen der Gleichtaktdrosselspule 50 ermöglicht, wird eine der beiden nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a von der Dämpfungseinheit nicht abgedeckt. Somit wird es für den Streufluss Bx schwierig, die Dämpfungseinheit zu durchdringen. Weiter wird beispielsweise, wenn die Dämpfungseinheit eine Größe hat, die die Aufnahme der gesamten Gleichtaktdrosselspule 50 ermöglicht und in einem einzigen Teil ausgebildet ist, das eine Öffnung in X-Achsenrichtung oder Z-Achsenrichtung enthält und das Einführen der Gleichtaktdrosselspule 50 ermöglicht, die Dämpfungseinheit nicht in Y-Achsenrichtung durchgewunden und geschlossen sein, sondern wird U-förmig und einseitig offen sein. Diese wird den Fluss des Wirbelstroms Ie durch die Dämpfungseinheit behindern, welcher in Y-Achsenrichtung gesehen einen geschlossenen Regelkreis bildet. Im Gegensatz dazu ist die Dämpfungseinheit 90 der vorliegenden Ausführungsform durch die zwei Teile 91 und 101 ausgebildet. Somit tritt das vorstehende Problem nicht auf.

(5) Die Umfangswände 94 und 104 sind rahmenförmig und enthalten keine Spalten oder Schlitze wie in der Y-Achsenrichtung gesehen wird. Somit wird der Wirbelstrom Ie, der durch die Umfangswände 94 und 104 fließt, nicht durch Spalten oder Schlitze behindert. Dies erhöht den Wirbelstrom Ie, was wiederum den Dämpfungseffekt erhöht.
(6) Der Spalt 112 ist zwischen den zwei distalen Enden 95 und 105 ausgebildet. Dies begrenzt die Variationen des entgegengesetzten Abstands Y1 der nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a von den Stirnwänden 93 und 103, die durch Dimensionsfehler der zwei Teile 91 und 101 und der Gleichtaktdrosselspule 50 verursacht werden. Somit sind die Schwankungen/Variationen in dem Dämpfungseffekt der zwei Teile 91 und 101 begrenzt.

Insbesondere variiert der Dämpfungseffekt der zwei Teile 91 und 101 entsprechend dem entgegengesetzten Abstand Y1 der nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a von den Stirnwänden 93 und 103. Somit ist es notwendig, den entgegengesetzten Abstand Y1 konstant zu halten, um einen stabilen Dämpfungseffekt zu erzielen.
Wenn die zwei Teile 91 und 101 so ausgebildet sind, dass die zwei distalen Enden 95 und 105 nicht durch den Spalt 102 beabstandet sind, können die zwei Teile 91 und 101 positioniert werden, wenn die zwei distalen Enden 95 und 105 miteinander in Kontakt treten. In diesem Fall kann der entgegengesetzte Abstand Y1 aufgrund von Dimensionsfehlern der zwei Teile 91 und 101 und der Gleichtaktdrosselspule 50 variieren.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Spalt 112 zwischen den zwei distalen Enden 95 und 105 ausgebildet. Somit sind die zwei Teile 91 und 101 nicht durch Kontakt der beiden distalen Enden 95 und 105 positioniert. Dadurch kann der Spalt 112 entsprechend den vorstehend beschriebenen Dimensionsfehlern variieren, um den entgegengesetzten Abstand Y1 konstant zu halten. Dadurch können die vorstehend beschriebenen Vorteile erzielt werden.

(7) Der Isolator 111 ist zwischen den Stirnwänden 93 und 103 und den nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a positioniert. Die zwei Teile 91 und 101 sind in einem Zustand positioniert, in welchem die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a und die Stirnwände 93 und 103 mit dem Isolator 111 in Kontakt treten. Dadurch kann der entgegengesetzte Abstand Y1 verringert und der Dämpfungseffekt verbessert werden.
(8) Die Dämpfungseinheit 90 deckt den Abschnitt der Gleichtaktdrosselspule 50 nicht ab, der dem Spalt 112 entspricht. Dies kann den Dämpfungseffekt vermindern. In diesem Zusammenhang ist in der vorliegenden Ausführungsform der Spalt 112 an einer Stelle entsprechend der zentralen Abschnitte 61a und 71a in der Ausbreitungsrichtung der langen Seiten 61 und 71 des Ringkerns 51 positioniert. Die zentralen Abschnitte 61a und 71a der langen Seiten 61 und 71 sind da, wo die Spulen 64 und 74 (das heißt, Hochdichteabschnitte 64a und 74a) existieren. An solchen Abschnitten ist die Streuung des magnetischen Flusses begrenzt. Diese Begrenzung verringert den Dämpfungseffekt sogar wenn der Spalt 112 zwischen den zwei distalen Enden 95 und 105 ausgebildet ist.
(9) Der Treiber 30 ist mit der Schaltplatine 40 vorgesehen, die die Inverter-Schaltung 41 und die Tiefpassfilterschaltung 42 enthält. Die Umfangswände 94 und 104 enthalten die Aussparungen 96 und 106, die sich von den distalen Enden 95 und 105 in Richtung hin zu den Stirnwänden 93 und 103 bis zu den Zwischenpositionen der Umfangswände 94 und 104 erstrecken. Der erste Eingangsanschluss 65 und der erste Ausgangsanschluss 66, die sich von der ersten Spule 64 erstrecken, und der zweite Eingangsanschluss 75 und der zweite Ausgangsanschluss 76, die sich von der zweiten Spule 74 erstrecken, werden durch eine der zwei Aussparungen 96 und 106 verlängert und in die Anschlusslöcher 40b der Schaltplatine 40 eingeführt. Dies verbindet die Gleichtaktdrosselspule 50 und die Schaltplatine 40 elektrisch.

Wenn nur die Gleichtaktdrosselspule 50 und die Schaltplatine 40 elektrisch verbunden werden, können die Umfangswände 94 und 104 Schlitze enthalten, die sich von den distalen Enden 95 und 105 zu den Stirnwänden 93 und 103 erstrecken. Wenn die Umfangswände 94 und 104 solche Schlitze enthalten, wird es jedoch schwierig, eine Schleife zu bilden, die in den zwei Teilen 91 und 101 wie in der Y-Achsenrichtung gesehen, geschlossen ist. Dies begrenzt die Erzeugung des Wirbelstroms Ie in den zwei Teilen 91 und 101. In diesem Zusammenhang erstrecken sich in der vorliegenden Ausführungsform die Aussparungen 96 und 106 bis zu einer Zwischenposition der Umfangswände 94 und 104. Somit haben zumindest die Abschnitte der Umfangswände 94 und 104, die der Seite der Stirnwände 93 und 103 entsprechen, die Form eines geschlossenen Rahmens. Dies bildet einen geschlossenen Regelkreis, durch welchen der Wirbelstrom in die Umfangswände 94 und 104 fließt und der Dämpfungseffekt erreicht wird.
Die Abschnitte der zwei Umfangswände 94 und 104 an den Seiten entsprechend zu den distalen Enden 95 und 105 tragen weniger zu dem Dämpfungseffekt bei, als die zwei Abschnitte der Umfangswände 94 und 104 an den Seiten entsprechend zu den Stirnwänden 93 und 103 und den Stirnwänden 93 und 103 der zwei Teile 91 und 101. Somit nimmt der Dämpfungseffekt nicht ab, sogar wenn die Umfangswände 94 und 104 die Aussparung 96 und 106 enthalten. Dementsprechend können die Gleichtaktdrosselspule 50 und die Schaltplatine 40 elektrisch verbunden sein, während der Dämpfungseffekt vermindert wird.

(10) Die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 sind mehr an dem zentralen Teil der Gleichtaktdrosselspule 50 positioniert, als die zwei nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a. Dies ermöglicht den Aussparungen 96 und 106 kleinere Dimensionen zu haben. Somit kann die Querschnittsfläche des Wirbelstroms Ie erhöht werden, welcher in Umfangsrichtung der Umfangswände 94 und 104 fließt. Diese Begrenzung verringert den Dämpfungseffekt, der durch die Aussparung 96 und 106 verursacht wird.
(11) Die Inverter-Schaltung 41 enthält die Schaltelemente Qu1 bis Qw2, und die Schaltelemente Qu1 bis Qw2 sind PWM-gesteuert, um eine Gleichstromversorgung in eine Wechselstromversorgung umzuwandeln. Weiter ist die Grenzfrequenz fc der Tiefpassfilterschaltung 42 niedriger eingestellt als die Trägerfrequenz fp, welche die Frequenz des Trägersignals ist, das für die PWM-Steuerung der Schaltelemente Qu1 bis Qw2 verwendet wird. Dies reduziert (schwächt ab) ein Welligkeitsrauschen, welches durch das Schalten der Schaltelemente Qu1 bis Qw2 mit der Tiefpassfilterschaltung 42 entsteht, und das Welligkeitsrauschen begrenzt, das von dem motorgetriebenen On-Board Kompressor 10 abgegeben wird. Genauer gesagt funktioniert die Tiefpassfilterschaltung 42, um das Normalbetriebsrauschen und das Gleichtaktrauschen zu reduzieren, das in den motorgetriebenen On-Board Kompressor 10 während dem Betrieb der PCU 204 eintritt, und funktioniert, um das Welligkeitsrauschen zu reduzieren, das während des Betriebs des motorgetriebenen On-Board Kompressors 10 abgegeben wird.

Bei der Erweiterung des Frequenzbereichs des Normalbetriebsrauschens, das durch die Tiefpassfilterschaltung 42 reduziert werden kann, kann die Resonanzfrequenz f0 höher eingestellt werden als der erwartete Frequenzbereich des Normalbetriebsrauschens, um das Auftreten von Schwingungen zu vermeiden. Dadurch wird aber auch die Grenzfrequenz fc der Tiefpassfilterschaltung 42 erhöht. Daher wird es schwierig, dass die Grenzfrequenz fc niedriger ist als die Trägerfrequenz fp. Weiter ist eine Situation, in welcher die Trägerfrequenz fp mit steigender Grenzfrequenz fc zunimmt, nicht vorzuziehen, da dies die Schaltmuster der Schaltelemente Qu1 bis Qw2 erhöhen wird.
In der vorliegenden Ausführungsform reduziert die Dämpfungseinheit 90 das Normalbetriebsrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0. Somit ist es also nicht notwendig, die Resonanzfrequenz f0 entsprechend dem erwarteten Frequenzbereich des Normalbetriebsrauschens zu erhöhen. Dementsprechend kann die Grenzfrequenz fc niedriger sein als die Trägerfrequenz fp, ohne die Trägerfrequenz fp übermäßig zu erhöhen. Dadurch wird das Auslöse- oder Welligkeitsrauschen begrenzt, welches durch das Schalten der Schaltelemente Qu1 bis Qw2 vom motorgetriebenen On-Board Kompressor 10 entsteht, ohne die Verlustleistung der Inverter-Schaltung 41 zu erhöhen.

(12) Die Frequenzcharakteristiken der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50, die durch die Dämpfungseinheit verändert wurden, enthalten den Maximalwert θm und den Minimalwert θn. In dieser Konfiguration ist die Resonanzfrequenz f0 der Tiefpassfilterschaltung 42 auf einen Wert näher der minimalen Frequenz fn eingestellt, welche dem Minimalwert θn entspricht, als der maximalen Frequenz fm, welche dem Maximalwert θm entspricht. Dies senkt die Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50 auf Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0. Somit kann Gleichtaktrauschen bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz f0 auf eine weitere geeignete Weise gesenkt werden.

Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen verwirklicht werden kann, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Ausführungsformen verkörpert werden kann.
Die zwei Teile 91 und 101 können die Gleichtaktdrosselspule 50 aus einer diagonalen Richtung aufnehmen, die sich orthogonal zu der Z-Achsenrichtung erstreckt und sowohl die X-Achsenrichtung als auch die Y-Achsenrichtung schneidet. Die zwei Teile 91 und 101 können auch die Gleichtaktdrosselspule 50 aus der Z-Achsenrichtung oder aus der X-Achsenrichtung aufnehmen. Die Gegenrichtung, in welcher die Öffnungen 92 und 102 einander gegenüber liegen, ist nicht auf die Y-Achsenrichtung begrenzt, und kann jede beliebige Richtung sein.
Die erste Spule 64 muss nicht um die ersten Ecken 63 gewickelt werden und kann nur um die erste lange Seite 61 gewickelt sein. Es ist nur notwendig, dass zumindest ein Abschnitt der ersten Spule 64 um die erste lange Seite 61 gewickelt ist. Dasselbe gilt für die zweite Spule 74.
Die erste Spule 64 kann um die erste kurze Seite 62 gewickelt sein anstatt um die erste lange Seite 61. In derselben Weise kann die zweite Spule 74 um die zweite kurze Seite 72 gewickelt sein anstatt um die zweite lange Seite 71. In diesem Fall können die zwei Teile der Dämpfungseinheit mit der Gleichtaktdrosselspule 50 aus der X-Achsenrichtung gekoppelt sein.
Die zwei Spulen 64 und 74 können um den vollständigen Ringkern 51 gewickelt sein. Insbesondere können die nicht-gewickelten Abschnitte, um welche die Spulen nicht gewickelt sind, aus dem Ringkern 51 weggelassen werden. In anderen Worten können die zwei Spulen 64 und 74 um die Seitenflächen 62a und 72a der kurzen Seiten 62 und 72 gewickelt sein, die Ebenen sind, die die Y-Achsenrichtung schneiden, welche orthogonal zu sowohl der axialen Richtung des Ringkerns 51 als auch der Gegenrichtung der zwei Spulen 64 und 74 ist. In diesem Fall hat der Streufluss Bx eine Tendenz, sich an der Seitenfläche 62a und 72a zu konzentrieren.
Der Ringkern 51 kann kreisförmig und ohne die Ecken 63 und 73 ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Wicklungsdichte der zwei Spulen 64 und 74 festgelegt sein. Das heißt, die Spulen 64 und 74 müssen nicht notwendigerweise sowohl die Hochdichteabschnitte 64a und 74a und die Niedrigdichteabschnitte 64b und 74b enthalten.
Die Stirnwände 93 und 103 und die Umfangswände 94 und 104 können Spalte, Schlitze oder Durchgangslöcher enthalten. Weiter können die zwei Teile 91 und 101 zumindest teilweise verzahnt, vertieft, geprägt oder gelocht sein. Auf diese Weise müssen die Umfangswände 94 und 104 nicht die Form eines vollständig geschlossenen Rahmens haben.
Die zwei Teile 91 und 101 sind identisch geformt. Stattdessen können zum Beispiel die zwei Umfangswände 94 und 104 unterschiedliche Dimensionen in der Y-Achsenrichtung haben.
Die zwei Teile 91 und 101 können überlappende Abschnitte enthalten. Beispielsweise können sich die distalen Enden 95 und 105 der zwei Teile 91 und 101 überlappen. In diesem Fall kann die Umfangswand eines der zwei Teile 91 und 101 größer sein als die des anderen, sodass die zwei distalen Enden 95 und 105 nicht aneinander stoßen. Somit ist der Spalt 102 nicht notwendig.
Der Spalt 112 muss nicht an einer Stelle positioniert sein, die der Stelle entspricht, an der sich die zentralen Abschnitte 61a und 71a der langen Seiten 61 und 71 in der Y-Achsenrichtung befinden, und kann näher an den zentralen Abschnitten 61a und 71a, als die zwei nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a, oder an einer anderen Stelle positioniert sein.
Anstelle der Aussparungen 96 und 106 können die Stirnwände 93 und 103 oder die Umfangswände 94 und 104 Durchgangslöcher enthalten. In diesem Fall können die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 durch die Durchgangslöcher verlängert, und durch die Anschlusslöcher 40b der Schaltplatine 40 eingeführt werden. Weiter können die Aussparungen 96 und 106 weggelassen werden und die Anschlüsse 65, 66, 75 und 76 können durch den Spalt 112 verlängert werden.
Die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a und die Stirnflächen 93 und 103 müssen nicht mit dem Isolator 111 in Kontakt stehen. Beispielsweise können die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a von dem Isolator 111 beabstandet sein. Alternativ können die Stirnwände 93 und 103 von dem Isolator 111 beabstandet sein.
Wie in 11 gezeigt, kann eine Dämpfungseinheit 120 durch zwei Erweiterungsabschnitte 121 und 122 definiert sein, die sich von dem Gehäuse 11 (das heißt, der Stirnwand 12a) in Richtung hin zur Schaltungsplatine 40 erstrecken. In der gleichen Weise wie das Gehäuse 11 sind die zwei Erweiterungsabschnitte 121 und 122 aus einem nicht magnetischen Material (beispielsweise Aluminium) geformt und einstückig/ganzheitlich mit dem Gehäuse 11 ausgebildet.
Die zwei Erweiterungsabschnitte 121 und 122 sind einander in Y-Achsenrichtung gegenüberliegend. Der erste Erweiterungsabschnitt 121 ist gegenüber der ersten nicht-gewickelten Seitenfläche 62a. Die Isolator 111 ist zwischen dem ersten Erweiterungsabschnitt 121 und der ersten nicht-gewickelten Seitenfläche 62a positioniert. Des Weiteren stehen der erste Erweiterungsabschnitt 121 und die erste nicht-gewickelte Seitenfläche 62a mit dem Isolator 111 in Kontakt. Der zweite Erweiterungsabschnitt 122 ist gegenüber der zweiten nicht-gewickelten Seitenfläche 72a. Der Isolator 111 ist zwischen dem ersten Erweiterungsabschnitt 122 und der zweiten nicht-gewickelten Seitenfläche 72a positioniert. Des Weiteren stehen der zweite Erweiterungsabschnitt 122 und die zweite nicht-gewickelte Seitenfläche 72a mit dem Isolator 111 in Kontakt. Die nicht-gewickelten Seitenflächen 62a und 72a werden durch die Erweiterungsabschnitte 121 und 122 abgedeckt. In diesem Fall durchdringt der Streufluss Bx die zwei Erweiterungsabschnitte 121 und 122 und erzeugt den Wirbelstrom Ie, der mit dem Streufluss Bx an den Erweiterungsabschnitten 121 und 122 interfiert. Dies senkt den Q-Faktor der Tiefpassfilterschaltung 42 und ändert die Frequenzcharakteristiken der Phasendifferenz θ der Gleichtaktdrosselspule 50, um den spezifischen Frequenzbereich fb zu erreichen. Somit wird der Vorteil (1) erreicht. Auf diese Weise benötigt die Dämpfungseinheit 90 die Umfangwände 94 und 104 nicht, und die zwei Teile müssen nicht kastenförmig sein.
Die zwei Teile 91 und 101 können röhrenförmig und ohne die Stirnwände 93 und 103 ausgebildet sein. Der Streufluss Bx durchdringt die Teile 91 und 101 teilweise. Dennoch ist es bevorzugt, dass die Teile 91 und 101 die Stirnwände 93 und 103 enthalten, um den Dämpfungseffekt zu erhöhen.
Die Dämpfungseinheit kann einen Kupplungsabschnitt enthalten, der die zwei Teile 91 und 101 miteinander verbindet. In anderen Worten muss die Dämpfungseinheit nicht durch zwei Teile ausgebildet sein und kann durch ein Einzelteil ausgebildet sein. In diesem Fall enthält die Dämpfungseinheit vorzugsweise eine Öffnung, die das Einfügen/Einsetzen der Gleichtaktdrosselspule 50 ermöglicht. Dennoch ist es bevorzugt, dass die Dämpfungseinheit durch zumindest zwei Teile so ausgebildet ist, dass die Gleichtaktdrosselspule 50 leicht in der Dämpfungseinheit untergebracht werden kann.
Das Abdeckungselement 31 muss nicht eine Röhrenform aufweisen. Wenn beispielsweise der Ansauggehäuseabschnitt 12 eine ringförmige Rippe aufweist, die sich von der Stirnwand 12a in einer der Seitenwand entgegengesetzten Richtung erstreckt, kann das Abdeckungselement 31 mit dem Ansauggehäuseabschnitt 12 in einem die Rippe berührenden Zustand gekoppelt werden. In diesem Fall definieren die Stirnwand 12a, die Rippe und das Abdeckungselement 31 die Aufnahmekammer S0. Auf diese Weise kann die Aufnahmekammer S0 durch eine beliebige Struktur definiert werden.
Der Ringkern 51 kann eine beliebige Form haben und beispielsweise ein UU-Kern, ein EE-Kern oder ein Toroidalkern sein. Der Ringkern 51 muss nicht die Form eines vollständig geschlossenen Ringes haben und kann einen Spalt enthalten.
Die Schaltungskonfiguration der Tiefpassfilterschaltung 42 ist nicht auf die der vorstehenden Ausführungsform begrenzt. Beispielsweise kann die Tiefpassfilterschaltung 42 zwei X-Kondensatoren 80 enthalten. Weiter kann die Tiefpassfilterschaltung von jedem Typ sein, wie zum Beispiel einem O-Typ oder einem T-Typ.
Die Y-Kondensatoren 81 und 82 können weggelassen werden. Das heißt, der Treiber 30 muss nicht notwendigerweise Y-Kondensatoren enthalten. Dennoch ist es bevorzugt, dass die Y-Kondensatoren mit einbezogen werden, da das übliche Rauschen in geeigneter Weise reduziert werden kann.
Der Boost-Konverter 205 kann weggelassen werden. In diesem Fall ist das Normalbetriebsrauschen beispielsweise das Rauschen, das sich aus der Schaltfrequenz der Schaltelemente eines Bar-Inverters ergibt.
Das On-Board Gerät ist nicht auf die PCU 204 beschränkt und kann jedes Gerät mit einem Schaltelement sein, dass zyklisch aktiviert und deaktiviert wird. Das On-Board Gerät kann beispielsweise ein Inverter oder ähnliches sein, der vom Treiber 30 getrennt ist.
Der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 ist von einem Inline-Typ, kann aber auch beispielsweise ein Camelback-Kompressor sein, bei welchem der Treiber 30 auf der Außenseite des Gehäuses 11 in der radialen Richtung der Rotationswelle 21 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Treiber 30 an jedem beliebigen Ort positioniert sein.
Der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 wird mit der On-Board Klimaanlage 200 verwendet. Stattdessen kann, beispielsweise wenn beim Einbau einer Brennstoffzelle in ein Fahrzeug, der motorgetriebene On-Board Kompressor 10 mit einer Luftversorgungseinrichtung betrieben werden, die die Brennstoffzelle mit Luft versorgt. Auf diese Weise ist das komprimierte Objekt nicht auf Kältemittel beschränkt und kann jedes Fluid, wie beispielsweise Luft, sein.
Die On-Board Fluidmaschine ist nicht auf den motorgetriebenen On-Board Kompressor 10 beschränkt, der die Verdichtungseinheit 22 enthält und ein beliebiges Gerät sein kann. Beispielsweise kann, wenn das Fahrzeug mit der On-Board Fluidmaschine vorgesehen ist, ein Brennstoffzellenfahrzeug ist, die On-Board Fluidmaschine eine On-Board elektrische Pumpe sein, die die Brennstoffzelle mit Wasserstoff versorgt.
Die modifizierten Beispiele können miteinander oder mit den vorstehenden Ausführungsformen kombiniert werden.
Ein Aspekt, der aus der vorstehenden Ausführungsform und den modifizierten Beispielen zu erkennen ist, wird nun beschrieben.

(A) Eine On-Board Fluidmaschine enthält:
- ein Gehäuse, das so konfiguriert ist, dass Fluid in das Gehäuse strömen kann;
- ein Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist; und
- ein Treiber, der durch eine Gleichstromversorgung versorgt wird und den Elektromotor antreibt, wobei der Treiber Folgendes enthält:
  - eine Tiefpassfilterschaltung, die so konfiguriert ist, um Gleichtaktrauschen und Normalbetriebsrauschen zu reduzieren, die in der Gleichstromversorgung enthalten sind, und
  - eine Inverter-Schaltung, die so konfiguriert ist, um die Gleichstromversorgung, von der das Gleichtaktrauschen und das Normalbetriebsrauschen reduziert wurden, in eine Wechselstromversorgung umzuwandeln, wobei die Tiefpassfilterschaltung Folgendes enthält:
  - eine Gleichtaktdrosselspule mit einem Ringkern und einer ersten Spule und einer zweiten Spule, die um den Ringkern gewickelt sind, und
  - einen Kondensator, der mit der Gleichtaktdrosselspule elektrisch verbunden ist,

Die Formulierung „die Dämpfungseinheit ist so konfiguriert, dass das Durchdringen des Streuflusses durch die Dämpfungseinheit ein Fluss eines Wirbelstroms erzeugt“ deutet darauf hin, dass beispielsweise der erste Teil und der zweite Teil aus einem nichtmagnetischen, leitfähigen Material gebildet sind.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind als Veranschaulichung und nicht einschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die hierin gemachten Angaben zu beschränken, sondern kann im Rahmen des Umfangs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

On-Board Fluidmaschine enthält: ein Gehäuse, das so konfiguriert ist, dass Fluid in das Gehäuse strömen kann; einen Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist; und einen Treiber, der durch eine Gleichstromversorgung versorgt wird und den Elektromotor antreibt, wobei der Treiber Folgendes enthält: eine Tiefpassfilterschaltung die konfiguriert ist, um Gleichtaktrauschen und Normalbetriebsrauschen zu reduzieren, die in der Gleichstromversorgung enthalten sind, und eine Inverter-Schaltung, die konfiguriert ist, um eine Gleichstromversorgung, von der das Gleichtaktrauschen und das Normalbetriebsrauschen reduziert wurden, in eine Wechselstromversorgung umzuwandeln, wobei die Tiefpassfilterschaltung Folgendes enthält: eine Gleichtaktdrosselspule mit einem Ringkern und einer ersten Spule und einer zweiten Spule, die um den Ringkern gewickelt sind, und einen Kondensator, der mit der Gleichtaktdrosselspule elektrisch verbunden ist, wobei der Treiber weiter eine Dämpfungseinheit enthält, die an einer Stelle positioniert ist, an welcher Magnetfeldlinien einen Wirbelstrom erzeugen, die durch die Gleichtaktdrosselspule erzeugt werden, und wobei die Dämpfungseinheit so konfiguriert ist, um eine Frequenzcharakteristik einer Phasendifferenz der Gleichtaktdrosselspule zu ändern, und die Tiefpassfilterschaltung eine Resonanzfrequenz hat, die auf einen Wert in einem Frequenzbereich eingestellt ist, in welchem die Phasendifferenz der Gleichtaktdrosselspule durch die Dämpfungseinheit gesenkt wurde.
On-Board Fluidmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die erste Spule und die zweite Spule in einer ersten Richtung einander gegenüber liegen, die orthogonal zu einer axialen Richtung des Ringkerns ist, der Ringkern eine ersten Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche enthält, die ein zweite Richtung schneiden, die orthogonal zu sowohl der axialen Richtung als auch der ersten Richtung ist, und die Dämpfungseinheit einen ersten gegenüberliegenden Abschnitt, der der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, und einen zweiten gegenüberliegenden Abschnitt enthält, der der zweiten Seitenfläche gegenüberliegt.
On-Board Fluidmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die Dämpfungseinheit folgendes enthält: ein kastenförmiges erstes Teil, das eine erste Stirnwand enthält, die der erste gegenüberliegende Abschnitt ist und eine erste Umfangswand ist enthält, die sich von der ersten Stirnwand aus erstreckt, wobei die erste Umfangswand rahmenförmig ist und die Gleichtaktdrosselspule in einer Richtung gesehen, in welcher der erste und zweite gegenüberliegende Abschnitt einander gegenüberliegen, umgibt, und die erste Umfangswand ein distales Ende enthält, dass ein erstes distales Ende einer ersten Öffnung definiert; und ein kastenförmiges zweites Teil, das eine zweite Stirnwand enthält, die der zweite gegenüberliegende Abschnitt ist und eine zweite Umfangswand enthält, die sich von der zweiten Stirnwand aus erstreckt, wobei die zweite Umfangswand rahmenförmig ist und die Gleichtaktdrosselspule in einer Richtung gesehen, in welcher der erste und zweite gegenüberliegende Abschnitt einander gegenüberliegen, umgibt, und die zweite Umfangswand ein distales Ende enthält, dass ein zweites distales Ende einer zweiten Öffnung definiert, wobei das erste Teil und das zweite Teil zusammenwirken, um die Gleichtaktdrosselspule in einem Zustand aufzunehmen, in welchem die erste Öffnung und die zweite Öffnung einander gegenüberliegen.
On-Board Fluidmaschine gemäß Anspruch 3, wobei das erste distale und das zweite distale Ende durch einen Spalt beabstandet sind.
On-Board Fluidmaschine gemäß Anspruch 4, wobei der Ringkern eine erste Erweiterung und eine zweite Erweiterung enthält, die sich in der zweiten Richtung erstrecken, die erste Spule zumindest teilweise um die erste Erweiterung gewickelt ist, die zweite Spule zumindest teilweise um die zweite Erweiterung gewickelt ist, und der Spalt an der Stelle entsprechend zentraler Abschnitte der ersten und zweiten Erweiterung in der Ausbreitungsrichtung positioniert ist.
On-Board Fluidmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, wobei der Treiber weiter einen Isolator enthält, der die Gleichtaktdrosselspule und die Dämpfungseinheit isoliert, das erste Teil in einem Zustand positioniert ist, in welchem die erste Seitenfläche und die erste Stirnwand mit dem Isolator in Kontakt stehen, und der zweite Teil in einem Zustand positioniert ist, in welchem die zweite Seitenfläche und die zweite Stirnwand mit dem Isolator in Kontakt stehen.
On-Board Fluidmechanismus gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Frequenzcharakteristik der Phasenverschiebung der Gleichtaktdrosselspule , die durch die Dämpfungseinheit geändert wird, einen Maximalwert und einen Minimalwert enthält, und die Resonanzfrequenz der Tiefpassfilterschaltung auf einen Wert näher an einer minimalen Frequenz entsprechend dem Minimalwert eingestellt ist, als an einer maximalen Frequenz entsprechend dem Maximalwert.
On-Board Fluidmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dämpfungseinheit an einer Position lokalisiert ist, an welcher Streufluss, der an der Gleichtaktdrosselspule produziert wird, durchdringt, und der Streufluss die Dämpfungseinheit durchdringt, um einen Wirbelstromfluss zu erzeugen.
On-Board Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die On-Board Fluidmaschine ein motorgetriebener On-Board Kompressor ist, der eine Verdichtungseinheit enthält, die durch den Elektromotor angetrieben wird und so konfiguriert ist, um das Fluid, das in das Gehäuse eintritt, zu verdichten.