JP2005243805A - リアクトル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】 ブロックコア間に作用する吸引力に起因した騒音を低減するリアクトル装置を提供する。
【解決手段】 リアクトルＬ１は、ブロックコア２５２〜２５８と、２つの直線部に巻回される図示されないコイルからなる。ブロックコア２５２〜２５８は、略トラック形状の環状コアを形成する。各ギャップ２６０〜２６６は、隣接するブロックコア間に作用する吸引力ｆ１〜ｆ４が複数の方向に分散するように直線部の縦軸方向に対して傾斜して設けられる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、リアクトル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、コア（鉄心）に複数のギャップを有するリアクトル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、既に実用化されている。

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や電気自動車においては、高出力のモータを車載バッテリで駆動するため、リアクトルを含む昇圧チョッパ形コンバータなどによって、バッテリから供給される直流電圧を昇圧し、その昇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高出力モータを駆動する。

そして、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両システムにおいては、静粛性が要求されるところ、リアクトルを含む上記のコンバータにおいては、リアクトルにおけるコア部材の磁歪（「磁気ひずみ」とも称される。）などに起因した騒音が発生する。そこで、特開平９−２７５０２１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、直流磁歪の絶対値が１．５×１０^−６以下の低磁歪の無方向性珪素鋼板を積層したコアに関する技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開平９−２７５０２１号公報 特開２００２−２０３７２９号公報 特開２００１−２８４１３６号公報

しかしながら、上記のコンバータにおいては、リアクトルにおけるコア部材の磁歪により発生する騒音のほか、コアを構成するブロックコアに起因した騒音も発生する。

すなわち、リアクトルにおいては、その性能を満足するために、コアを複数のブロックコアで構成し、隣接するブロックコア間にギャップを設けることが行なわれる。そして、コアに巻回されたコイルに電流が流れると、その電流の大きさに依存した磁束がコアに発生し、隣接するブロックコア間にその磁束に依存した吸引力が発生する。すなわち、コイル電流に依存してブロックコア間に作用する吸引力が変化するところ、上記のコンバータにおいては、昇圧チョッパのスイッチング動作に応じてコイル電流が変化し、その電流変化に応じてブロックコア間の吸引力が変化し、その吸引力の変化に応じて各ブロックコアが振動し、その結果、隣接するブロックコアが衝突することによって騒音が発生する。

上述した特開平９−２７５０２１号公報に開示されたコアは、コア部材の磁歪による騒音の低減を図るものであるが、このようなブロックコア間に作用する吸引力に起因した騒音を低減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、ブロックコア間に作用する吸引力に起因した騒音を低減するリアクトル装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、ブロックコア間に作用する吸引力に起因した騒音を低減するリアクトル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、ブロックコア間に作用する吸引力に起因した騒音を低減するリアクトル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、リアクトル装置は、複数のブロックコアからなる環状リアクトルコアと、環状リアクトルコアに巻回されるコイルとを備え、環状リアクトルコアは、対向する略平行な一対の直線部を含み、一対の直線部の各々は、少なくとも１つのギャップを有し、ブロックコアを介して隣接するギャップの少なくとも一方におけるギャップ面の法線方向は、直線部の長手方向に沿った軸に対して傾斜し、隣接するギャップの一方における第１のギャップ面の法線方向は、隣接するギャップの他方における第２のギャップ面の法線方向と異なる。

好ましくは、環状リアクトルコアの平面形状は、略トラック形状である。

好ましくは、一対の直線部の各々は、少なくとも２つのギャップを有し、一対の直線部の各々における２つのギャップ面の各法線方向は、直線部の長手方向に沿った軸に対して対称的に傾斜する。

好ましくは、一対の直線部の各々において隣接するギャップの各ギャップ面の法線方向は、一対の直線部によって形成される面の法線軸回りに傾斜する。

好ましくは、一対の直線部の各々において隣接するギャップの各ギャップ面の法線方向は、一対の直線部によって形成される面に平行であって、かつ、直線部の長手方向に沿った軸に垂直な軸の回りに傾斜する。

また、この発明によれば、負荷駆動装置は、上述したいずれかのリアクトル装置を含むコンバータと、コンバータ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いずれかのリアクトル装置を含むコンバータと、コンバータ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。

この発明によるリアクトル装置においては、環状リアクトルコアにおいてブロックコアを介して隣接するギャップの少なくとも一方におけるギャップ面の法線方向は、環状リアクトルコアにおける直線部の長手方向に沿った軸に対して傾斜する。そして、ブロックコアを介して隣接するギャップ面の各法線方向は、互いに異なるので、ブロックコア間に作用する吸引力が複数の方向に分散され、特定の一方向のみに吸引力が発生するコアに比べてコアの振動量が低減される。

したがって、この発明によれば、コアの振動による騒音を低減することができる。

また、この発明によるリアクトル装置においては、環状リアクトルコア全体の平面形状は、略トラック形状からなり、環状リアクトルコアの平面形状を特殊な形状とする必要がない。

したがって、この発明によれば、リアクトル装置を低コストで製造することができ、さらにリアクトル装置の搭載性が損なわれることがない。

さらに、この発明によるリアクトル装置においては、各直線部における２つのギャップは、コアの直線部の長手方向に沿った軸に対して各ギャップの法線方向が対称的に傾斜するように設けられるので、ブロックコア間に作用する吸引力は、効率的に複数の方向に分散される。

したがって、この発明によれば、コアの振動による騒音を効果的に低減することができる。

また、さらに、各直線部において隣接するギャップは、一対の直線部によって形成される面の法線軸回りに傾斜するので、ブロックコア間に作用する吸引力は、上記面内において効率的に複数の方向に分散される。

したがって、この発明によれば、コアの振動による騒音を効果的に低減することができる。

また、さらに、各直線部において隣接するギャップは、一対の直線部によって形成される面に平行であって、かつ、直線部の長手方向に沿った軸に垂直な軸の回りに傾斜するので、ブロックコア間に作用する吸引力は、一対の直線部によって形成される面に垂直であって、かつ、直線部の長手方向に沿った軸に平行な面内において、効率的に複数の方向に分散される。

したがって、この発明によれば、コアの振動による騒音を効果的に低減することができる。

また、この発明による負荷駆動装置は、上述したリアクトル装置を備える。

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、上述したリアクトル装置を備える。

したがって、この発明によれば、車内快適性が強く要求される車両において、静粛性に優れた車両が実現される。

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。

［実施の形態１］
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５０Ｒ，５０Ｌと、後輪６０Ｒ，６０Ｌと、フロントシート７０Ｒ，７０Ｌ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７０Ｒ，７０Ｌ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５０Ｒ，５０Ｌ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５０Ｒ，５０Ｌに伝達するとともに、前輪５０Ｒ，５０Ｌ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。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。

コンバータ２１０は、リアクトルＬ１および昇圧パワーモジュール２１２によって構成される昇圧チョッパ形コンバータである。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を構成するパワートランジスタＱ１，Ｑ２は、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。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。そして、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。

このコンバータ２１０においては、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を構成するパワートランジスタＱ３〜Ｑ８は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と同様に、たとえば、ＩＧＢＴからなる。パワートランジスタＱ３，Ｑ４は、Ｕ相アーム２２２を構成し、パワートランジスタＱ５，Ｑ６は、Ｖ相アーム２２４を構成し、パワートランジスタＱ７，Ｑ８は、Ｗ相アーム２２６を構成し、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。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、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、ブロックコア２５２〜２５８と、コイル２６８とからなる。ブロックコア２５２〜２５８は、略トラック形状の環状コアを形成する。すなわち、ブロックコア２５６，２５８は、略トラック形状の曲線部を含み、ブロックコア２５２，２５４は、略トラック形状において対向する２つの直線部の一部をそれぞれ形成する。各ブロックコア２５２〜２５８は、電磁特性に優れた珪素鋼板を積層してかしめることによって形成される。

ブロックコア２５２とブロックコア２５６との間、ブロックコア２５２とブロックコア２５８との間、ブロックコア２５４とブロックコア２５６との間、およびブロックコア２５４とブロックコア２５８との間には、それぞれギャップ２６０〜２６６が設けられる。ギャップ２６０〜２６６は、リアクトルＬ１を所望の性能にするために設けられる。すなわち、リアクトルの性能は、主に、コア材質、コア断面積、コイル巻数およびギャップ幅によって定まり、ギャップ幅が小さいと小電流で大きな磁束が得られるが、電流が大きくなると磁気飽和して磁束が急速に小さくなる。一方、ギャップ幅が大きいと磁気飽和を抑制できるが、発生する磁束は小さくなる。このように、ギャップ幅を調整することによって、リアクトルＬ１の性能を所望の範囲内に調整することができる。

このリアクトルＬ１においては、各ギャップ２６０〜２６６は、コアを上部から見たときに直線部の軸に垂直な面に対して傾きを有する。具体的には、図に示される角度θ１が９０度よりも小さくなるように各ギャップ２６０〜２６６が設けられる。これによって、後述するように、リアクトルＬ１において発生する各ブロックコア間の吸引力が複数の方向に分散され、各ブロックコアの振動量が小さくなることによって、隣接するブロックコアの衝突により発生する騒音が低減される。

コイル２６８は、略トラック形状の２つの直線部にそれぞれ巻回される。そして、コイル２６８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。

ＰＣＵ２０がモータジェネレータＭ１を駆動するとき、上述したように、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。

そして、リアクトルＬ１において、コイル２６８に矢印で示される方向に直流電流が流れると、コア内部に磁束が発生する。発生した磁束は、ブロックコア２５２からギャップ２６０を介してブロックコア２５６へ伝播し、ブロックコア２５６からギャップ２６４を介してブロックコア２５４へ伝播し、ブロックコア２５４からギャップ２６６を介してブロックコア２５８へ伝播し、ブロックコア２５８からギャップ２６２を介してブロックコア２５２へ伝播する。すなわち、ブロックコア２５２〜２５８によって形成される環状コアの内部を反時計回りに磁束が循環し、磁場エネルギーがリアクトルＬ１に蓄積される。

図４は、図３に示されるリアクトルＬ１のギャップ近傍における磁束の流れを示す図である。なお、図４では、ギャップ２６２の近傍が代表的に示されるが、その他のギャップ２６０，２６４，２６６の近傍においても同様である。

図４を参照して、ギャップ２６２を介してブロックコア２５８からブロックコア２５２に磁束が伝播すると、ブロックコア２５２，２５８間には、磁束の伝播方向に沿った吸引力が発生する。ギャップ２６２において、磁束は、ほぼ最短距離で伝播するので、ブロックコア２５２，２５８間に発生する吸引力は、ほぼギャップ面の法線方向に作用する。すなわち、ブロックコア２５２，２５８間に発生する吸引力の方向は、ブロックコア２５２，２５８内を流れる磁束の方向に対して角度（９０−θ１）だけ傾斜している。

図５は、図３に示されるブロックコア２５２〜２５８間に作用する吸引力を示すリアクトルＬ１の平面図である。なお、図５では、コイル２６８は省略している。

図５を参照して、ブロックコア２５２〜２５８で形成されるリアクトルＬ１のコア内に磁束が流れているとき、ブロックコア２５６，２５２間には、図に示される方向の吸引力ｆ１が作用し、ブロックコア２５６，２５４間には、吸引力ｆ２が作用する。また、ブロックコア２５８，２５４間およびブロックコア２５８，２５２間には、それぞれ吸引力ｆ３，ｆ４が作用する。そして、図示されないコイル２６８に流れる電流の大きさが変化すると、隣接ブロックコア間に作用する吸引力ｆ１〜ｆ４の大きさが変化し、それに伴なって各ブロックコアが振動する。

ここで、このリアクトルＬ１においては、各吸引力ｆ１〜ｆ４は、図に示されるように、いずれも角度θ１に相当する分だけ、図で定義されるｘ軸方向から傾いている。すなわち、リアクトルＬ１のコアにおいて発生する吸引力は、複数の方向（図５においては２つの方向）に分散される。

一方、図６は、コアにおける直線部の縦軸に対して垂直に各ギャップが設けられたリアクトル５００のコアの平面図である。

図６を参照して、このリアクトル５００のコアは、Ｉ字型コア５０２，５０４と、Ｕ字型コア５０６，５０８とからなる。Ｉ字型コア５０２とＵ字型コア５０６との間、Ｉ字型コア５０２とＵ字型コア５０８との間、Ｉ字型コア５０４とＵ字型コア５０６との間、およびＩ字型コア５０４とＵ字型コア５０８との間には、それぞれギャップ５１０〜５１６が設けられる。

各ギャップ５１０〜５１６は、Ｉ字型コア５０２，５０４の縦軸方向（図で定義されるｘ軸方向）に対して垂直に設けられている。すなわち、角度θ２は９０度である。そして、Ｉ字型コア５０２，５０４およびＵ字型コア５０６，５０８で形成される環状コア内に磁束が流れると、Ｕ字型コア５０６とＩ字型コア５０２との間には、ｘ軸方向の吸引力Ｆ１が作用し、Ｕ字型コア５０６とＩ字型コア５０４との間には、ｘ軸方向の吸引力Ｆ２が作用する。また、Ｕ字型コア５０８とＩ字型コア５０４との間、およびＵ字型コア５０８とＩ字型コア５０２との間には、それぞれｘ軸方向の吸引力Ｆ３，Ｆ４が作用する。

すなわち、このコアにおいては、吸引力Ｆ１〜Ｆ４は、すべて同一方向のｘ軸方向に作用する。

再び図５を参照して、この実施の形態１におけるリアクトルＬ１においては、上述したように、各ブロックコアに作用する吸引力が複数の方向に分散される。これに対して、図６に示される従来型のリアクトル５００は、一つの方向（ｘ軸方向）のみに吸引力が作用する。したがって、吸引力が複数の方向に分散されるリアクトルＬ１は、特定の一方向のみに吸引力が作用するリアクトル５００よりもブロックコアの振動量（振幅）が低減される。その結果、このリアクトルＬ１においては、ブロックコアの振動により発生する騒音が低減される。

なお、リアクトルＬ１においては、ブロックコア間に発生する吸引力を分散させるために、上述のように直線部に対してギャップを傾斜させたが、ギャップを傾斜させても、隣接するギャップが平行であると、ブロックコア間に発生する吸引力を分散させることはできない。

図７は、コアにおける直線部の縦軸に対して傾斜した各ギャップが平行に設けられたリアクトル６００のコアの平面図である。

図７を参照して、このリアクトル６００のコアは、ブロックコア６０２〜６０８からなる。ブロックコア６０２，６０６の間、ブロックコア６０２，６０８の間、ブロックコア６０４，６０６の間、およびブロックコア６０４，６０８の間には、それぞれギャップ６１０〜６１６が設けられる。そして、各ギャップ６１０〜６１６は、直線部の縦軸に垂直な面に対して傾きを有するが、すべて平行に設けられている。

ブロックコア６０２〜６０８で形成される環状コア内に磁束が流れると、ブロックコア６０６，６０２間、ブロックコア５０６，５０４間、ブロックコア６０８，６０４間、およびブロックコア６０８，６０２間には、それぞれ図に示される吸引力Ｆ５〜Ｆ８が作用する。

このリアクトル６００のコアにおいては、各ギャップ６１０〜６１６は、コアの直線部の軸方向に対して傾斜して設けられているが、すべて平行に設けられているため、図５に示したリアクトルＬ１のコアとは異なり、吸引力Ｆ５〜Ｆ８は、すべて同一方向に作用する。したがって、このリアクトル６００においては、吸引力が分散しないので、ブロックコアの振動量（振幅）は低減せず、騒音は低減しない。

なお、上記においては、リアクトルＬ１におけるギャップ２６０〜２６６の傾斜角は、いずれも同一の角度θ１によって決定されるものとしたが、すべてのギャップにおいてθ１である必要はなく、各ギャップにおいて傾斜角は異なってもよい。

また、上記においては、各ブロックコア２５２〜２５８は、積層コアとしたが、環状に珪素鋼板を巻いた巻型コアをカットすることによって形成してもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、リアクトルＬ１のコアにおいて隣接するギャップは、このコアの平面形状を含む面の法線軸回りに傾斜し、ブロックコア２５２〜２５８間に作用する吸引力ｆ１〜ｆ４が複数の方向に分散される。したがって、特定の一方向のみに吸引力が作用する従来型のコアに比べて振動量が低減され、その結果、コアの振動による騒音が低減される。

そして、ハイブリッド自動車においては、特に車内快適性が強く要求されるところ、この実施の形態１によれば、静粛性に優れたハイブリッド自動車１００が実現される。

さらに、この実施の形態１によれば、リアクトルＬ１のコアの平面形状は、従来より多用されている略トラック形状からなるので、リアクトルＬ１のコア形状を特殊な形状とする必要がない。したがって、リアクトルＬ１を低コストで製造でき、また、リアクトルＬ１をハイブリッド自動車１００に搭載する際の搭載性が損なわれることはない。

［実施の形態１の変形例１］
図８は、実施の形態１の変形例１におけるリアクトルＬ１Ａの平面図である。

図８を参照して、このリアクトルＬ１Ａは、ブロックコア２７２〜２７８と、コアにおける２つの直線部の各々に巻回される図示されないコイルとからなる。ブロックコア２７２，２７６の間、ブロックコア２７２，２７８の間、ブロックコア２７４，２７６の間、およびブロックコア２７４，２７８の間には、それぞれギャップ２８０〜２８６が設けられる。そして、各ギャップ２８０〜２８６は、直線部の縦軸に垂直な面に対して傾きを有する。具体的には、図に示される角度θ４が９０度よりも小さくなるように各ギャップ２８０〜２８６が設けられる。

ブロックコア２７２〜２７８で形成されるリアクトルＬ１Ａのコア内に磁束が流れているとき、ブロックコア２７６，２７２間、ブロックコア２７６，２７４間、ブロックコア２７８，２７４間、およびブロックコア２７８，２７２間には、それぞれ図に示される方向の吸引力ｆ１Ａ〜ｆ４Ａが作用する。

このリアクトルＬ１Ａにおいても、図５に示されたリアクトルＬ１と同様に、各吸引力ｆ１Ａ〜ｆ４Ａは、いずれも角度θ４に相当する分だけ、図で定義されるｘ軸方向から傾いている。すなわち、リアクトルＬ１Ａにおいて発生する吸引力は、複数の方向（図８においては２つの方向）に分散される。

したがって、吸引力が複数の方向に分散されたこのリアクトルＬ１Ａにおいても、特定の一方向のみに吸引力が作用する従来型のリアクトルよりもブロックコアの振動量が低減され、その結果、ブロックコアの振動により発生する騒音が低減される。

なお、上記においては、リアクトルＬ１Ａにおけるギャップ２８０〜２８６の傾斜角は、いずれも同一の角度θ４によって決定されるものとしたが、すべてのギャップにおいてθ４である必要はなく、各ギャップにおいて傾斜角は異なってもよい。

［実施の形態１の変形例２］
図９は、実施の形態１の変形例２におけるリアクトルＬ１Ｂの平面図である。

図９を参照して、このリアクトルＬ１Ｂは、図５に示されたリアクトルＬ１のコアの構成において、ブロックコア２５２に代えてブロックコア２５２Ａ，２５２Ｂからなり、ブロックコア２５４に代えてブロックコア２５４Ａ，２５４Ｂからなる。そして、ブロックコア２５２Ａ，２５２Ｂ間およびブロックコア２５４Ａ，２５４Ｂ間には、それぞれコアの直線部に垂直なギャップ２６８，２７０が設けられる。すなわち、このリアクトルＬ１Ｂのコアは、図５に示されたリアクトルＬ１のコアにおいて、ギャップ２６８，２７０がさらに設けられたものである。

ブロックコア２５２Ａ，２５６，２５４Ａ，２５４Ｂ，２５８，２５２Ｂで形成されるリアクトルＬ１Ｂのコア内に磁束が流れているとき、隣接するブロックコア間には、それぞれ図に示される方向の吸引力ｆ１Ｂ〜ｆ６Ｂが作用する。

したがって、このリアクトルＬ１Ｂにおいても、コアに発生する吸引力は、複数の方向に分散され、ブロックコアの振動により発生する騒音が低減される。

なお、上記においても、すべてのギャップにおいて同一の角度θ１で傾斜角が決定される必要はなく、各ギャップにおける傾斜角は異なってもよい。

［実施の形態１の変形例３］
図１０は、実施の形態１の変形例３におけるリアクトルＬ１Ｃの平面図である。

図１０を参照して、このリアクトルＬ１Ｃは、ブロックコア３１２〜３１８と、コアにおける２つの直線部の各々に巻回される図示されないコイルとからなる。ブロックコア３１２，３１６の間、ブロックコア３１２，３１８の間、ブロックコア３１４，３１６の間、およびブロックコア３１４，３１８の間には、それぞれギャップ３２０〜３２６が設けられる。そして、ギャップ３２０，３２６は、直線部の縦軸に垂直な面に対して垂直に設けられ、ギャップ３２２，３２４は、直線部の縦軸に垂直な面に対して傾きを有する。具体的には、図に示される角度θ１が９０度よりも小さくなるようにギャップ３２２，３２４が設けられる。

ブロックコア３１２〜３１８で形成されるリアクトルＬ１Ｃのコア内に磁束が流れているとき、隣接するブロックコア間には、それぞれ図に示される方向の吸引力ｆ１Ｃ〜ｆ４Ｃが作用する。そして、このリアクトルＬ１Ｃにおいては、コアに設けられる４つのギャップのうち、２つのギャップ３２２，３２４のみが直線部に対して傾斜しているが、このようなギャップ構成でも、吸引力は複数の方向に分散される。したがって、このリアクトルＬ１Ｃによっても、ブロックコアの振動により発生する騒音が低減される。

なお、上記においても、ギャップ３２２，３２４において同一の角度θ１で傾斜角が決定される必要はなく、各ギャップにおける傾斜角は異なってもよい。

［実施の形態２］
図１１〜図１３は、実施の形態２におけるリアクトルＬ１Ｄの構成を示す図である。図１１は、実施の形態２におけるリアクトルＬ１Ｄの平面図であり、図１２は、図１１に示されるリアクトルＬ１ＤをＡ方向から見た側面図であり、図１３は、図１１に示されるリアクトルＬ１ＤをＢ方向から見た側面図である。

図１１〜図１３を参照して、このリアクトルＬ１Ｄは、ブロックコア２９２〜２９８と、コアにおける２つの直線部の各々に巻回される図示されないコイルとからなる。各ブロックコア２９２〜２９８は、電磁特性に優れた珪素鋼板を巻いて得られる巻型コアをカットすることによって形成される。そして、ブロックコア２９２，２９６の間、ブロックコア２９２，２９８の間、ブロックコア２９４，２９６の間、およびブロックコア２９４，２９８の間には、それぞれギャップ３００〜３０６が設けられる。

ギャップ３００〜３０６は、リアクトルＬ１Ｄを側面から見たときに直線部の縦軸に垂直な面に対して傾きを有する。具体的には、ブロックコア２９２に隣接するギャップ３００，３０２は、リアクトルＬ１Ｄの上部から下部に向かってギャップ３００とギャップ３０２との間隔が広がる方向に傾斜して設けられ、ブロックコア２９４に隣接するギャップ３０４，３０６は、リアクトルＬ１Ｄを側面から見たときにリアクトルＬ１Ｄの上部から下部に向かってギャップ３０４とギャップ３０６との間隔が狭まる方向に傾斜して設けられる。

そして、ブロックコア２９２〜２９８で形成されるリアクトルＬ１Ｄのコア内に磁束が流れているとき、ブロックコア２９６，２９２間およびブロックコア２９８，２９２間には、それぞれ図１２に示される方向の吸引力ｆ１Ｄ，ｆ２Ｄが作用する。また、ブロックコア２９６，２９４間およびブロックコア２９８，２９４間には、それぞれ図１３に示される方向の吸引力ｆ３Ｄ，ｆ４Ｄが作用する。

このリアクトルＬ１Ｄにおいては、図１２，１３で定義されるｘ−ｚ軸平面内で、いずれも図に示される角度θ５に相当する分だけ、各吸引力ｆ１Ｄ〜ｆ４Ｄがｘ軸方向から傾いている。そして、２つの直線部において、その傾斜方向は対称的である。したがって、このリアクトルＬ１Ｄにおいて発生する吸引力は、ｘ−ｚ軸平面内で複数の方向に分散される。

なお、上記においては、リアクトルＬ１Ｄにおけるギャップ３００〜３０６の傾斜角は、いずれも同一の角度θ５によって決定されるものとしたが、すべてのギャップにおいてθ５である必要はなく、各ギャップにおいて傾斜角は異なってもよい。

また、上記においては、各ブロックコア２９２〜２９８は、巻型コアをカットすることによって形成されるものとしたが、積層コアであってもよい。但し、積層コアの場合、サイズの異なる鋼板を積層することになるため、製造コストが増加する。したがって、実施の形態２におけるリアクトルＬ１Ｄにおいては、巻型コアの方が好ましい。

以上のように、この実施の形態２によれば、リアクトルＬ１Ｄのコアにおいて隣接するギャップは、図１１で定義されるｙ軸回りに傾斜し、ブロックコア２９２〜２９８間に作用する吸引力ｆ１Ｄ〜ｆ４Ｄが複数の方向に分散される。したがって、この実施の形態２によっても、特定の一方向のみに吸引力が作用する従来型のコアに比べて振動量が低減され、その結果、コアの振動による騒音が低減される。

なお、上記においては、リアクトルのコアは、４つまたは６つのギャップを有するものとしたが、この発明の適用範囲は、ギャップの数がこれらの数に限定されるものではなく、複数個のギャップを有するリアクトル装置すべてに適用することができる。

また、上記においては、各ブロックコアは、積層コアで構成されるか、または巻型コアをカットして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）で各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コアや巻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。

また、上記においては、騒音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、この場合に限定されるものではなく、コイル電流が変化または断続し、かつ、複数のギャップをコアに有する全てのリアクトル装置についてこの発明を適用することができる。

また、上記においては、リアクトルのコア形状として、略トラック形状のものを代表的に例示して説明したが、コア形状は、必ずしも略トラック形状に限定されるものではない。

また、上記においては、この発明によるリアクトル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の車両にもこの発明を適用することができる。なお、この発明によるリアクトル装置は、車載用に限定されず固定放置型のリアクトル装置としても適用できるが、静粛性が強く要求される車両に搭載されたときに特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のギャップ近傍における磁束の流れを示す図である。 図３に示されるブロックコア間に作用する吸引力を示すリアクトルの平面図である。 コアにおける直線部の縦軸に対して垂直に各ギャップが設けられたリアクトルの平面図である。 コアにおける直線部の縦軸に対して傾斜した各ギャップが平行に設けられたリアクトルのコアの平面図である。 実施の形態１の変形例１におけるリアクトルの平面図である。 実施の形態１の変形例２におけるリアクトルの平面図である。 実施の形態１の変形例３におけるリアクトルの平面図である。 実施の形態２におけるリアクトルの平面図である。 図１１に示されるリアクトルをＡ方向から見た側面図である。 図１１に示されるリアクトルをＢ方向から見た側面図である。

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、５０Ｒ，５０Ｌ 前輪、６０Ｒ，６０Ｌ 後輪、７０Ｒ，７０Ｌ 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、２５２，２５２Ａ，２５２Ｂ，２５４，２５４Ａ，２５４Ｂ，２５６，２５８，２７２〜２７８，２９２〜２９８，３１２〜３１８，５０２〜５０８，６０２〜６０８ ブロックコア、２６０〜２７０，２８０〜２８６，３００〜３０６，３２０〜３２６，５１０〜５１６，６１０〜６１６ ギャップ、２６８ コイル、ＳＭＲ システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｌ１，Ｌ１Ａ〜Ｌ１Ｄ，５００，６００ 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、ｆ１〜ｆ４，Ｆ１〜Ｆ８，ｆ１Ａ〜ｆ４Ａ，ｆ１Ｂ〜ｆ６Ｂ，ｆ１Ｃ〜ｆ４Ｃ，ｆ１Ｄ〜ｆ４Ｄ 吸引力。

Claims (7)

1. 複数のブロックコアからなる環状リアクトルコアと、
   前記環状リアクトルコアに巻回されるコイルとを備え、
   前記環状リアクトルコアは、対向する略平行な一対の直線部を含み、
   前記一対の直線部の各々は、少なくとも１つのギャップを有し、
   前記ブロックコアを介して隣接するギャップの少なくとも一方におけるギャップ面の法線方向は、前記直線部の長手方向に沿った軸に対して傾斜し、
   前記隣接するギャップの一方における第１のギャップ面の法線方向は、前記隣接するギャップの他方における第２のギャップ面の法線方向と異なる、リアクトル装置。
2. 前記環状リアクトルコアの平面形状は、略トラック形状である、請求項１に記載のリアクトル装置。
3. 前記一対の直線部の各々は、少なくとも２つのギャップを有し、
   前記一対の直線部の各々における２つのギャップ面の各法線方向は、前記直線部の長手方向に沿った軸に対して対称的に傾斜する、請求項１または請求項２に記載のリアクトル装置。
4. 前記一対の直線部の各々において隣接するギャップの各ギャップ面の法線方向は、前記一対の直線部によって形成される面の法線軸回りに傾斜する、請求項３に記載のリアクトル装置。
5. 前記一対の直線部の各々において隣接するギャップの各ギャップ面の法線方向は、前記一対の直線部によって形成される面に平行であって、かつ、前記直線部の長手方向に沿った軸に垂直な軸の回りに傾斜する、請求項３に記載のリアクトル装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル装置を含むコンバータと、
   前記コンバータ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。
7. 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５のいずれか１項に記載のリアクトル装置を含むコンバータと、
   前記コンバータ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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