JP2005150517A - 電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 コアが固設される固定部材への振動伝播を低減することによって騒音を低減する電圧変換装置を提供する。
【解決手段】 リアクトルＬ１は、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２の下部においてケース２８０と直接接触することによって固定される（Ａ部）。コイル２６６が回巻されるＩ字型ブロックコア２５６，２５８は、ケース２８０と直接接触しない。ケース２８０と直接金属接触するＵ字型ブロックコア２６０，２６２は、磁歪振動の小さい低磁歪材によって構成される。一方、Ｉ字型ブロックコア２５６，２５８は、低コストの高磁歪材によって構成される。
【選択図】 図５

Description

この発明は、電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および車両に関し、特に、磁歪による騒音源となり得るコア（鉄心）を含む電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および車両に関する。

近年ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きく注目されている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。

ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。すなわち、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧をリアクトルなどの電圧変換装置によって変圧（たとえば、昇圧）し、その変圧された直流電圧をインバータに供給することによってモータを駆動する。

そして、ハイブリッド電気自動車または電気自動車においては、車内快適性が求められるところ、上記の電圧変換装置においては、一般に、コア部材の磁歪（「磁気ひずみ」とも称される。）に起因した騒音が発生する。そこで、特開平４−２０６６０９号公報では、コアから発生する磁歪騒音を低減するために、高磁歪材からなる積層を低磁歪材からなる積層で挟み込み、かつ、鋼板の表面に所定の表面粗さを設けたコアに関する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平４−２０６６０９号公報 特開平５−６２８３９号公報 特開平１１−２３８６３０号公報

電圧変換装置が車両に搭載されたときの電圧変換装置による騒音発生メカニズムを種々の観点から調査および検討したところ、そのメカニズムは、コア部材の磁歪により発生するコア自体からの放射による騒音よりも、コア部材の磁歪により発生する振動がコアを固定するケースに伝播してそれが車両全体に伝播することにより発生する騒音の方が支配的であるとの知見が得られた。

上述した特開平４−２０６６０９号公報に開示されたコアは、磁歪による騒音の低減を図ることができるものであるが、上述した騒音発生メカニズムに基づいて、コアを固定収納するケースへの振動伝播を低減するという観点からの考慮はなされておらず、当該コアでは、ケースおよび車両への振動伝播を低減することによって騒音を低減するという課題を解決することはできない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コアが固設される固定部材への振動伝播を低減することによって騒音を低減する電圧変換装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、コアが固設される固定部材への振動伝播を低減することによって騒音を低減する電圧変換装置を備える負荷駆動装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、コアが固設される固定部材への振動伝播を低減することによって騒音を低減する電圧変換装置を備える車両を提供することである。

この発明によれば、電圧変換装置は、第１の部材および第１の部材よりも磁歪の低い第２の部材からなるコアと、コアに回巻されるコイルと、コアを固設する固定部材とを備え、コアは、固定部材との接触部分が第２の部材からなる。

好ましくは、コアは、固定部材と接触する少なくとも１つの第１のブロックコアと、固定部材と接触しない少なくとも１つの第２のブロックコアとを含み、少なくとも１つの第１のブロックコアは、固定部材との接触部分が第２の部材からなる。

好ましくは、少なくとも１つの第１のブロックコアは、第２の部材からなる。

好ましくは、少なくとも１つの第１のブロックコアは、固定部材と接触する面に対して垂直方向に積層された積層型コアであり、少なくとも１つの第１のブロックコアにおける固定部材と接触する面を含む第１の層は、第２の部材からなり、少なくとも１つの第１のブロックコアにおける第１の層以外の第２の層は、第１の部材からなる。

好ましくは、少なくとも１つの第２のブロックコアは、第１の部材からなる。

好ましくは、少なくとも１つの第２のブロックコアは、鉄紛を加圧成形した圧紛材からなる。

また、この発明によれば、負荷駆動装置は、上述した電圧変換装置と、電圧変換装置によって電圧変換された直流電圧を受けて電気負荷を駆動するインバータとを備える。

また、この発明によれば、車両は、直流電源と、モータと、直流電源から受ける直流電圧を電圧変換して出力する上述した電圧変換装置と、電圧変換装置によって電圧変換された直流電圧を受けてモータを駆動するインバータとを備える。

この発明による電圧変換装置においては、コアにおいて、そのコアが固設される固定部材との接触部分が低磁歪材によって構成される。

したがって、この発明によれば、固定部材に伝播する振動を低減することができ、その結果、振動の伝播によって発生する騒音を低減することができる。

また、この発明による電圧変換装置においては、固定部材と接触する第１のブロックコアと、固定部材と接触しない第２のブロックコアとを含み、第１のブロックコアの固定部材との接触部分が低磁歪材によって構成される。

したがって、この発明によれば、固定部材に伝播する振動を低減することができ、その結果、振動の伝播によって発生する騒音を低減することができる。

また、この発明による電圧変換装置においては、固定部材と接触する第１のブロックコアは、低磁歪材によって構成される。

したがって、この発明によれば、第１のブロックコアにおいて発生する磁歪振動が抑制されるので、固定部材に伝播する振動の低減効果が大きく、その伝播した振動によって発生する騒音の低減効果が大きい。

また、この発明による電圧変換装置においては、固定部材と接触する第１のブロックコアは、積層型コアであり、固定部材との接触部分近傍の第１の層は、低磁歪材によって構成され、その他の層は、高磁歪材によって構成される。

したがって、この発明によれば、固定部材に伝播する振動を低減することができ、その結果、振動の伝播によって発生する騒音を低減することができるとともに、第１のブロックコアがすべて低磁歪材で構成される場合に比べてコストが低減される。

また、この発明による電圧変換装置においては、固定部材と接触しない第２のブロックコアが低磁歪材よりも低コストの高磁歪材によって構成される。

したがって、この発明によれば、低コストの電圧変換装置を実現できる。

また、この発明による電圧変換装置においては、固定部材と接触しない第２のブロックコアが低コストの圧紛材によって構成される。

したがって、この発明によれば、低コストの電圧変換装置が実現でき、さらに、コア形状の自由度が増大する。

また、この発明による負荷駆動装置は、上述した電圧変換装置を備える。

したがって、この発明によれば、低騒音の負荷駆動装置が実現される。

また、この発明による車両は、上述した電圧変換装置を備える。

したがって、この発明によれば、電圧変換装置において固定部材に伝播する振動が低減され、振動の伝播によって発生する車両騒音を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明による負荷駆動装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。

図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、バッテリ１０と、パワーコントロールユニット（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」と称する。）２０と、動力出力装置３０と、ディファレンシャルギア（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｅａｒ、以下「ＤＧ」と称する。）４０と、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０とを備える。

バッテリ１０は、たとえば、リアシート８０の後方に配設される。ＰＣＵ２０は、たとえば、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒの下部に位置するフロア下領域に配設される。動力出力装置３０は、たとえば、ダッシュボード９０の前方のエンジンルームに配設される。そして、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０および動力出力装置３０と電気的に接続される。動力出力装置３０は、ＤＧ４０と連結される。

直流電源であるバッテリ１０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなり、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。

ＰＣＵ２０は、バッテリ１０から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータ（図示せず）を駆動制御する。また、ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。

動力出力装置３０は、図示されないエンジンおよび／またはモータジェネレータによる動力をＤＧ４０へ出力する。また、動力出力装置３０は、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力によって発電し、その発電された電力をＰＣＵ２０に供給する。

ＤＧ４０は、動力出力装置３０から受ける動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力を動力出力装置３０に伝達する。

なお、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０から供給される直流電力によってモータジェネレータを駆動する「負荷駆動装置」を構成する。

図２は、図１に示されるＰＣＵ２０の主要部の構成を示す回路図である。

図２を参照して、ＰＣＵ２０は、コンバータ２１０と、インバータ２２０と、システムメインリレーＳＭＲと、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、制御装置２３０とを含む。コンバータ２１０は、リアクトルＬ１と、昇圧パワーモジュール２１２とからなる。昇圧パワーモジュール２１２は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とからなる。インバータ２２０は、パワートランジスタＱ３〜Ｑ８と、ダイオードＤ３〜Ｄ８とからなる。

モータジェネレータＭ１は、３相交流同期モータもしくは誘導モータであって、図１に示したＤＧ４０を介してモータジェネレータＭ１の駆動力が前輪５０Ｒ，５０Ｌに伝達される。また、モータジェネレータＭ１は、ハイブリッド自動車１００の減速時には発電機としても使用され、減速時の発電作用（回生発電）により発電された電圧は、コンバータ２１０を用いて降圧され、バッテリ１０や図示されない補機類などに供給される。

システムメインリレーＳＭＲは、バッテリ１０と平滑コンデンサＣ１との間に接続され、バッテリ１０からモータジェネレータＭ１への電力の供給および遮断を行なうメインリレーである。システムメインリレーＳＭＲは、イグニッション・キー（以下、ＩＧキーと称する。）がオンされると、制御装置２３０からの指令に基づいてオンし、バッテリ１０を電源ライン２０２および接地ライン２０６に接続する。また、システムメインリレーＳＭＲは、ＩＧキーがオフされると、制御装置２３０からの指令に基づいてオフし、バッテリ１０から出力される電力を遮断する。

リアクトルＬ１は、システムメインリレーＳＭＲを介してバッテリ１０の正極と接続される電源ライン２０２に一端が接続され、昇圧パワーモジュール２１２におけるパワートランジスタＱ１のエミッタとパワートランジスタＱ２のコレクタとの接続点に他端が接続される。

昇圧パワーモジュール２１２におけるパワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ライン２０４と接地ライン２０６との間に直列に接続される。パワートランジスタＱ１は、電源ライン２０４にコレクタが接続され、パワートランジスタＱ２のコレクタにエミッタが接続される。パワートランジスタＱ２のエミッタは、接地ライン２０６に接続される。また、各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

リアクトルＬ１は、昇圧パワーモジュール２１２におけるパワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じてコイルに流される電流を磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリ１０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ライン２０４に供給する。

平滑コンデンサＣ１は、電源ライン２０２と接地ライン２０６との間に接続され、電圧変動に起因するバッテリ１０およびコンバータ２１０に対しての影響を低減する。

インバータ２２０は、Ｕ相アーム２２２、Ｖ相アーム２２４およびＷ相アーム２２６からなる。Ｕ相アーム２２２、Ｖ相アーム２２４およびＷ相アーム２２６は、電源ライン２０４と接地ライン２０６との間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｖ相アーム２２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６からなり、Ｗ相アーム２２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各パワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭ１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、パワートランジスタＱ３，Ｑ４の接続点にＵ相コイルの他端が接続され、パワートランジスタＱ５，Ｑ６の接続点にＶ相コイルの他端が接続され、パワートランジスタＱ７，Ｑ８の接続点にＷ相コイルの他端が接続されている。

平滑コンデンサＣ２は、電源ライン２０４と接地ライン２０６との間に接続され、電圧変動に起因するインバータ２２０およびコンバータ２１０に対しての影響を低減する。

制御装置２３０は、昇圧パワーモジュール２１２におけるパワートランジスタＱ１，Ｑ２およびインバータ２２０におけるパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング動作を制御し、バッテリ１０から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータＭ１に発生させるため、コンバータ２１０およびインバータ２２０を制御する。また、制御装置２３０は、ＩＧキーのオン／オフに応じてシステムメインリレーＳＭＲの動作を制御する。

このＰＣＵ２０においては、チョッパ式のコンバータ２１０は、システムメインリレーＳＭＲがオンされると、制御装置２３０からの指令に基づいて、バッテリ１０から受ける直流電圧を昇圧して電源ライン２０４に供給する。

そして、インバータ２２０は、平滑コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ライン２０４から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭ１へ出力する。

また、インバータ２２０は、モータジェネレータＭ１によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ライン２０４へ出力する。そして、コンバータ２１０は、平滑コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ライン２０４から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ１０等へ供給する。

このように、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧してモータジェネレータＭ１を駆動するとともに、モータジェネレータＭ１によって発電された電力をバッテリ１０等へ供給する。

図３は、図２に示されるリアクトルＬ１の構成を概念的に示す斜視図である。

図３を参照して、リアクトルＬ１は、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８と、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２と、コイル２６６とからなる。コイル２６６の両端は、図２で示した電源ライン２０２およびパワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点にそれぞれ接続される。

Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８およびＵ字型ブロックコア２６０，２６２は、たとえば、電磁特性に優れた珪素鋼板を積層してかしめた積層型のコアである。そして、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２は、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８を構成する珪素鋼板の磁歪特性よりも優れた低磁歪材によって構成される。ここで、磁歪とは、強磁性材が磁化されるときに発生するわずかな変形（ひずみ）であり、たとえば、磁歪が０．１×１０^−６程度の珪素鋼板は、低磁歪材に相当し、磁歪が１×１０^−６を超えるような珪素鋼板は、上記の低磁歪材に対して高磁歪材であるといえる。そして、磁歪特性に優れる低磁歪材は、高磁歪材に比べてコストが高い。

Ｉ字型ブロックコア２５２とＩ字型ブロックコア２５４との間、Ｉ字型ブロックコア２５４とＵ字型ブロックコア２６２との間、Ｕ字型ブロックコア２６２とＩ字型ブロックコア２５８との間、Ｉ字型ブロックコア２５８とＩ字型ブロックコア２５６との間、Ｉ字型ブロックコア２５６とＵ字型ブロックコア２６０との間、およびＵ字型ブロックコア２６０とＩ字型ブロックコア２５２との間には、それぞれギャップ２６４が設けられる。そして、コイル２６６は、Ｉ字型ブロックコア２５２，２５４およびＩ字型ブロックコア２５８，２５６にそれぞれ回巻される。

コイル２６６に矢印で示される方向に直流電流が流されると、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８内部に磁束が発生する。Ｉ字型ブロックコア２５２，２５４において発生した磁束は、ギャップ２６４を介してＵ字型ブロックコア２６０へ伝播し、さらにＩ字型ブロックコア２５６へと伝播する。また、Ｉ字型ブロックコア２５６，２５８において発生した磁束は、ギャップ２６４を介してＵ字型ブロックコア２６２へ伝播し、さらにＩ字型ブロックコア２５４へと伝播する。このように、直流電流がコイル２６６に流されると、磁束は、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８およびＵ字型ブロックコア２６０，２６２によって構成される環状コアの内部を循環する。

上述したように、ＰＣＵ２０がモータジェネレータＭ１を駆動するとき、昇圧パワーモジュール２１０のパワートランジスタＱ２が高周波でオン／オフされる。そして、パワートランジスタＱ２がオンされると、電源ライン２０２、リアクトルＬ１、パワートランジスタＱ２、接地ライン２０６、およびバッテリ１０からなる閉回路に直流電流が流れる。そうすると、リアクトルＬ１の環状コアに磁束が発生する。

この磁束の発生によって、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８およびＵ字型ブロックコア２６０，２６２には磁歪が発生するが、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２は、低磁歪材によって構成されているので、ハイブリッド自動車１００における快適性が阻害されるレベルの騒音を発生させるような磁歪振動は発生しない。一方、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８は、高磁歪材によって構成されているので、磁歪振動は大きいが、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８とＵ字型ブロックコア２６０，２６２との間には、ギャップ２６４が設けられているので、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８において発生した磁歪振動が、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２に直接伝播することはない。

図４は、図３に示されるリアクトルＬ１を内部に備える電圧変換装置の構造を示す平面図である。なお、装置内部を図示する関係上、リアクトルＬ１を収納するケースの上面板は、図示されていない。

図４を参照して、電圧変換装置は、上述したリアクトルＬ１と、それを固定して収納するケース２８０と、ポッティング材２８２とを備える。ケース２８０は、たとえば、アルミによって構成され、リアクトルＬ１を収納するのに十分な強度を備えるとともに、リアクトルＬ１から発生する熱を外部に放熱する。ポッティング材２８２は、たとえば樹脂材からなり、主にリアクトルＬ１を冷却する目的でケース２８０内部に充填される。

リアクトルＬ１の各ギャップには、たとえばセラミックからなる部材２６８〜２７８がそれぞれ設けられる。この部材２６８〜２７８は、後述するようにケース２８０に固設されないＩ字型ブロックコア２５２〜２５８を拘持するために設けられる。

図５は、図４に示される電圧変換装置の構造を示す側面図である。なお、装置内部を図示する関係上、ケース２８０の前面に位置する側面板は、図示されていない。

図５を参照して、リアクトルＬ１は、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２の下部においてケース２８０と直接接触することによって固定される（図のＡ部）。また、リアクトルＬ１は、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２の上部においても、金属部材２８４によって固定されている（図のＢ部）。そして、ケース２８０は、冷却器２８６に固設され、リアクトルＬ１から発生する熱は、ケース２８０を介して冷却器２８６へ放熱される。

ケース２８０と直接接触するＵ字型ブロックコア２６０，２６２は、上述したように、磁歪の低い低磁歪材によって構成されている。したがって、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２から発生する磁歪振動は小さく、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２からケース２８０に直接伝播される振動は小さい。

また、低コストの高磁歪材によって構成されているＩ字型ブロックコア２５６，２５８は、ケース２８０と直接接触しないので、Ｉ字型ブロックコア２５６，２５８から発生する磁歪振動が、ケース２８０に直接伝播されることはない。さらに、Ｉ字型ブロックコア２５６，２５８から発生する磁歪振動は、Ｉ字型ブロックコア２５６，２５８とＵ字型ブロックコア２６０，２６２との間に設けられるギャップによって、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２への伝播が低減される。

また、磁歪により発生する騒音は、上述したように、ケース２８０およびそれが固設される車両に磁歪振動が伝播することによる影響が大きく、高磁歪材からなるＩ字型ブロックコア２５６，２５８自体の放射による騒音は、ハイブリッド自動車１００における快適性を阻害するほど問題にならない。したがって、この電圧変換装置においては、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８にコストの高い低磁歪材を用いることなく、低コストの高磁歪材が用いられている。

なお、上記において、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８は、「少なくとも１つの第２のブロックコア」を構成し、Ｕ字型ブロックコア２６０，２６２は、「少なくとも１つの第１のブロックコア」を構成し、ケース２８０は、「固定部材」を構成する。

上記においては、積層型コアであるＵ字型ブロックコア２６０，２６２は、すべて低磁歪材の珪素鋼板によって構成されているが、ケース２８０との接触面（Ａ部およびＢ部）からの表層部においてのみ低磁歪材を用いるだけでも騒音低減効果がある。

図６は、この発明による電圧変換装置の他の構成を示す側面図である。

図６を参照して、この電圧変換装置は、図４，５に示された電圧変換装置において、リアクトルＬ１に代えてリアクトルＬ１Ａを備える。リアクトルＬ１Ａは、上述したリアクトルＬ１の構成において、低磁歪材からなる層２６０Ａおよび高磁歪材からなる層２６０ＢによってＵ字型ブロックコア２６０が構成され、低磁歪材からなる層２６２Ａおよび高磁歪材からなる層２６２ＢによってＵ字型ブロックコア２６２が構成される。

図６に示される電圧変換装置のその他の構成は、図４，５に示された電圧変換装置と同じである。

低磁歪材からなる層２６０Ａ，２６２Ａは、各Ｕ字型ブロックコアの表層に位置し、高磁歪材からなる層２６０Ｂ，２６２Ｂは、それぞれ低磁歪材からなる層２６０Ａ，２６２Ａによって挟み込まれる。

ケース２８０と直接接触するＵ字型ブロックコアをこのような構成としても、リアクトルＬ１Ａは、ケース２８０および金属部材２８４との接触部（Ａ部およびＢ部）が低磁歪材からなるので、ケース２８０に伝播される磁歪振動が低減され、その結果、磁歪振動による車両騒音を低減することができる。

なお、この場合、高磁歪材からなる層２６０Ｂ，２６２Ｂから発生する磁歪振動が、多少なりとも低磁歪材からなる層２６０Ａ，２６２Ａを介してケース２８０に伝播するので、Ｕ字型ブロックコアがすべて低磁歪材によって構成される場合よりも騒音が多少大きくなる可能性があるが、Ｉ字型ブロックコアのみならずＵ字型ブロックコアの一部も低コストの高磁歪材を用いることができるので、コスト低減効果は大きい。

以上のように、この実施の形態による電圧変換装置によれば、ケース２８０と接触するＵ字型ブロックコアにおいて、少なくともケース２８０との接触部分を低磁歪材で構成するようにしたので、ケース２８０に伝播する振動を低減することができ、その伝播した振動によって発生する騒音を低減することができる。

また、この実施の形態による電圧変換装置によれば、Ｉ字型ブロックコアを低コストの高磁歪材で構成するようにしたので、コストを低減することができる。

そして、上記の低騒音化は、一般に、電圧変換装置に対する要求性能の１つであり、また、電圧変換装置が車両に搭載されるときは、特に低コスト化も求められるところ、この実施の形態による電圧変換装置によれば、電圧変換装置に対する他の要求性能を損なうことなく、低騒音化および低コスト化を実現することができる。

すなわち、一般に、電圧変換装置には、高インダクタンス、低損失、低騒音などの性能が要求され、車両に搭載されるときには、上記要求性能のほか、車両振動に対する信頼性や冷却性などの性能がさらに要求され、低コストや小型化などもさらに求められる。

電圧変換装置が車両に搭載されたときの低騒音特性を改善するためには、上述したように、コアが固定収納されるケースへの振動伝播を低減することが効果的であるところ、その１つの方法として、コアとケースとの接触部分に緩衝材を設けることも考えられる。しかしながら、このような緩衝材は、動作時に高温となる電圧変換装置からケースへの放熱を阻害し、また、ケースとコアとの一体性も低下させるため、車両に搭載される電圧変換装置としての冷却性や車両振動に対する信頼性の低下を招く。

これに対して、この実施の形態による電圧変換装置によれば、コアとケースとの接触部分に緩衝材を設けることなく、また、コアの断面積、コイルの巻数、コアのギャップ長なども従来のものと大きく変えることなく、少なくともケース２８０との接触部分を低磁歪材で構成し、さらに、Ｉ字型ブロックコアを低コストの高磁歪材で構成するようにしたので、電圧変換装置に要求される他の性能を損なうことなく、低騒音化および低コスト化を実現することができる。

なお、上記においては、電圧変換装置のコアは、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８およびＵ字型ブロックコア２６０，２６２からなる複数のブロックコアによって構成され、隣接するブロックコア間にギャップが設けられるものとしたが、この発明の適用範囲は、必ずしもコアにギャップを有するものに限定されるものではない。すなわち、ギャップの存在しないコアであっても、固定部材との接触部分が低磁歪材で構成されていれば、固定部材に伝播する振動が低減し、振動の伝播によって発生する騒音が低減する。

また、上記においては、Ｉ字型ブロックコア２５２〜２５８は、積層型のブロックコアで構成されるものとしたが、鉄紛を加圧成形した圧紛鉄心（「ダストコア」とも称される）でＩ字型ブロックコアを構成してもよい。このダストコアは、珪素鋼板を積層した積層型コアに比べて低コストであり、かつ、形状の自由度も大きいことから、近年注目されているコアである。さらに、許容範囲よりも磁歪が小さければ、Ｕ字型ブロックコアをダストコアで構成してもよい。

また、上記においては、振動源となるリアクトルとしてコンバータ内のリアクトルＬ１を代表的に例示して説明したが、この発明の適用は、このような場合に限定されるものではなく、スイッチングされた電流の通過等によって振動源となるリアクトルやトランスについて共通に上記の構造を適用することが可能である。

また、上記においては、リアクトルのコア形状として、Ｉ字型ブロックコアおよびＵ字型ブロックコアによって構成される環状のものを代表的に例示して説明したが、コア形状は、このような形状に限定されるものではなく、リアクトルを固定するケースと接触するブロックコアが低磁歪材で構成されるか、もしくは、その接触部分が少なくとも低磁歪材で構成されるものであればよい。

また、上記においては、この発明による電圧変換装置および負荷駆動装置が搭載される車両としてハイブリッド自動車の場合を代表的に例示して説明したが、この発明の適用範囲は、ハイブリッド自動車に限られるものではなく、電気自動車や電車などにもこの発明を適用することができる。なお、この発明による電圧変換装置は、車載用に限定されず固定放置型の電圧変換装置としても適用できるが、特に、車両において要求される振動に対する信頼性や冷却性などの観点から、車両に搭載されたときにその効果を発揮する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明による負荷駆動装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。 図１に示されるＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。 図２に示されるリアクトルの構成を概念的に示す斜視図である。 図３に示されるリアクトルを内部に備える電圧変換装置の構造を示す平面図である。 図４に示される電圧変換装置の構造を示す側面図である。 この発明による電圧変換装置の他の構成を示す側面図である。

符号の説明

１０ バッテリ、２０ パワーコントロールユニット、３０ 動力出力装置、４０ ディファレンシャルギア、５０Ｌ，５０Ｒ 前輪、６０Ｌ，６０Ｒ 後輪、７０Ｌ，７０Ｒ フロントシート、８０ リアシート、１００ ハイブリッド自動車、２０２，２０４ 電源ライン、２０６ 接地ライン、２１０ コンバータ、２１２ 昇圧パワーモジュール、２２０ インバータ、２２２ Ｕ相アーム、２２４ Ｖ相アーム、２２６ Ｗ相アーム、２３０ 制御装置、２５２〜２５８ Ｉ字型ブロックコア、２６０，２６２ Ｕ字型ブロックコア、２６４ ギャップ、２６６ コイル、２６８〜２７８ 部材、２８０ ケース、２８２ ポッティング材、２８４ 金属部材、２８６ 冷却器、ＳＭＲ システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｌ１，Ｌ１Ａ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８ パワートランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｍ１ モータジェネレータ。

Claims (8)

1. 第１の部材および前記第１の部材よりも磁歪の低い第２の部材からなるコアと、
   前記コアに回巻されるコイルと、
   前記コアを固設する固定部材とを備え、
   前記コアは、前記固定部材との接触部分が前記第２の部材からなる、電圧変換装置。
2. 前記コアは、
   前記固定部材と接触する少なくとも１つの第１のブロックコアと、
   前記固定部材と接触しない少なくとも１つの第２のブロックコアとを含み、
   前記少なくとも１つの第１のブロックコアは、前記固定部材との接触部分が前記第２の部材からなる、請求項１に記載の電圧変換装置。
3. 前記少なくとも１つの第１のブロックコアは、前記第２の部材からなる、請求項２に記載の電圧変換装置。
4. 前記少なくとも１つの第１のブロックコアは、前記固定部材と接触する面に対して垂直方向に積層された積層型コアであり、
   前記少なくとも１つの第１のブロックコアにおける前記固定部材と接触する面を含む第１の層は、前記第２の部材からなり、
   前記少なくとも１つの第１のブロックコアにおける前記第１の層以外の第２の層は、前記第１の部材からなる、請求項２に記載の電圧変換装置。
5. 前記少なくとも１つの第２のブロックコアは、前記第１の部材からなる、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
6. 前記少なくとも１つの第２のブロックコアは、鉄紛を加圧成形した圧紛材からなる、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電圧変換装置と、
   前記電圧変換装置によって電圧変換された直流電圧を受けて電気負荷を駆動するインバータとを備える負荷駆動装置。
8. 直流電源と、
   モータと、
   前記直流電源から受ける直流電圧を電圧変換して出力する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電圧変換装置と、
   前記電圧変換装置によって電圧変換された直流電圧を受けて前記モータを駆動するインバータとを備える車両。

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