JP2008294297A - リアクトルおよびリアクトルを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】幅寸法の低減が図られたリアクトルを提供する。
【解決手段】リアクトルＬ１は、コア２９０と、コア２９０の一部に巻回された第１コイル２６６と、コア２９０のうち、第１コイル２６６が巻回された部分と対向する部分に巻回され、第１コイル２６６の一部を受け入れ可能な第１コイル用受入部１１を有する第２コイル２６７とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、リアクトルおよびリアクトルを備えた車両に関し、特に、リアクトルの幅寸法の低減が図られたリアクトル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力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力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。

リアクトルとしては、たとえば、特開２００４−３２７５６９号公報にも記載されているように、２つＵ字コアと、このＵ字コアに巻回された２つのコイルを有している。
特開２００４−３２７５６９号公報 特開２００３−３０９０２５号公報 特開２００６−２１０４６５号公報

しかし、上記従来のリアクトルにおいては、２つのコイルが、リアクトルの幅方向に配列しており、リアクトルの幅寸法が大きくなっていた。

その一方で、ハイブリッド自動車においては、エンジン、モータ、バッテリ、インバータなどの多くの機器が搭載されており、各機器の設置スペースは制限されている。

このため、ハイブリッド自動車においては、リアクトルの幅寸法を低減しなければ搭載できないような場合も多く生じる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リアクトルの幅寸法の低減が図られたリアクトルを提供することである。

本発明に係るリアクトルは、コアと、コアの一部に巻回された第１コイルと、コアのうち、第１コイルが巻回された部分と対向する部分に巻回され、第１コイルの一部を受け入れ可能な第１コイル用受入部を有する第２コイルと備える。

好ましくは、上記第２コイルは、コアの長手方向に間隔を隔てて巻回された分割第２コイルを複数含み、第１コイル用受入部は、分割第２コイル間に規定され、第１コイルの一部が、分割第２コイル間に入り込む。

好ましくは、上記第１コイルは、コアのうち、第１コイルと対向する部分に形成され、第２コイルの一部を受け入れ可能な第２コイル用受入部を有する。好ましくは、上記第１コイルは、コアの軸方向に間隔を隔てて巻回された分割第１コイルを複数含み、第２コイル用受入部は、分割第１コイル間に規定され、第２コイルの一部が、分割第１コイル間に収容される。本発明に係る車両は、上記リアクトルを備える。

本発明に係るリアクトルによれば、リアクトルの幅寸法の低減を図ることができる。

図１を用いて、本実施の形態に係るリアクトルＬ１およびこのリアクトルＬ１を備えたハイブリッド車両について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。

図１は、本実施の形態に係る車両の駆動ユニットの構造の一例を示す概略図である。図１に示される例では、駆動ユニット１は、ハイブリッド車両に搭載される駆動ユニットであり、モータジェネレータ１００と、ハウジング２００と、減速機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト受け部９００と、端子台６００とを含んで構成される。

モータジェネレータ１００は、電動機または発電機としての機能を有する回転電機であり、軸受１２０を介してハウジング２００に回転可能に取付けられた回転シャフト１１０と、回転シャフト１１０に取付けられたロータ１３０と、ステータ１４０とを有する。

モータジェネレータ１００から出力された動力は、減速機構３００からディファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト受け部９００に伝達される。ドライブシャフト受け部９００に伝達された駆動力は、ドライブシャフト（図示せず）を介して車輪（図示せず）に回転力として伝達されて、車両を走行させる。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部９００、ディファレンシャル機構４００および減速機構３００を介してモータジェネレータ１００が駆動される。このとき、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、ＰＣＵ７００におけるインバータを介してバッテリ８００に蓄えられる。

駆動ユニット１にはレゾルバ（図示せず）が設けられている。このゾルバにより、モータジェネレータ１００のロータ１３０の回転角度が検出される。検出された回転角度は、ＰＣＵ７００へ伝達される。ＰＣＵ７００は、検出されたロータ１３０の回転角度と、外部ＥＣＵ（Electrical Control Unit）からのトルク指令値とを用いてモータジェネレータ１００を駆動するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をモータジェネレータ１００へ出力する。

図２は、ＰＣＵ７００の主要部の構成を示す回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０と、制御装置７３０と、コンデンサＣ１、Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン７４０Ｕ、７４０Ｖ、７４０Ｗとを含む。コンバータ７１０は、バッテリ８００とインバータ７２０との間に接続され、インバータ７２０は、出力ライン７４０Ｕ、７４０Ｖ、７４０Ｗを介してモータジェネレータ１００と接続される。

コンバータ７１０に接続されるバッテリ８００は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池または大容量のキャパシタである。バッテリ８００は、発生した直流電圧をコンバータ７１０に供給し、また、コンバータ７１０から受ける直流電圧によって充電される。

コンバータ７１０は、パワートランジスタＱ１、Ｑ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、リアクトルＬ１とからなる。パワートランジスタＱ１、Ｑ２は、電源ラインＰＬ２、ＰＬ３間に直列に接続され、制御装置７３０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１、Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬ１は、バッテリ８００の正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１、Ｑ２の接続点に他端が接続される。

このコンバータ７１０は、リアクトルＬ１を用いてバッテリ８００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ７１０は、インバータ７２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ８００を充電する。

インバータ７２０は、Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗからなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２、ＰＬ３間に並列に接続される。Ｕ相アーム７５０Ｕ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７５０Ｖ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７５０Ｗは、直列に接続されたパワートランジスタＱ７、Ｑ８からなる。ダイオードＤ３〜Ｄ８は、それぞれパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン７４０Ｕ、７４０Ｖ、７４０Ｗを介してモータジェネレータ１００の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。

ＰＣＵ７００は、インバータ７２０と、リアクトルＬ１とを備える。そして、リアクトルＬ１は、インバータ７２０への電力供給経路に設けられる。

上記のリアクトルＬ１、コンバータ７１０、インバータ７２０、コンデンサＣ２およびインバータ７２０は、格納ケースとしてのＰＣＵケース内に収容される。

図３は、電圧変換装置１５０の断面図であり、この電圧変換装置１５０は、リアクトルＬ１と、このリアクトルＬ１を収容する収容ケース５０２と、この収容ケース５０２内に充填されたポッティング材と呼ばれる熱硬化性のポッティング材２８２とを備えている。この電圧変換装置１５０は、ＰＣＵケースに装着されている。

リアクトルＬ１は、２つのブロックコア（第１コア）２５０、２５１と、このブロックコア２５０、２５１の両側に配置されたＵ字型ブロックコア（第２コア）２６０、２６２とを含み、環状に形成されたコア２９０と、コイル２６６、２６７とを備えている。

ブロックコア２５０は、２つのＩ字型ブロックコア２５２、２５４を有している。そして、Ｉ字型ブロックコア２５２とＩ字型ブロックコア２５４とは互いに離間しており、Ｉ字型ブロックコア２５２とＩ字型ブロックコア２５４との間には、接着剤２７０が充填されている。これにより、Ｉ字型ブロックコア２５２とＩ字型ブロックコア２５４とは一体とされ、ブロックコア（第１コア）２５０を形成している。

ブロックコア２５１は、２つのＩ字型ブロックコア２５６、２５８を有している。そして、Ｉ字型ブロックコア２５６とＩ字型ブロックコア２５８とは互いに離間しており、Ｉ字型ブロックコア２５６とＩ字型ブロックコア２５８との間には、接着剤２７６が充填されている。これにより、Ｉ字型ブロックコア２５６とＩ字型ブロックコア２５８とは一体とされ、ブロックコア２５１を形成している。

そして、Ｕ字型ブロックコア２６２とＩ字型ブロックコア２５４との間には、Ｕ字型ブロックコア２６２とＩ字型ブロックコア２５４とを互いに接着固定する接着剤２６８が充填されている。Ｕ字型ブロックコア２６２とＩ字型ブロックコア２５８との間には、Ｕ字型ブロックコア２６２とＩ字型ブロックコア２５８とを互いに接着固定する接着剤２７４が充填されている。

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、Ｕ字型ブロックコア２６０とＩ字型ブロックコア２５２とを接着固定する接着剤２７２が充填されている。Ｕ字型ブロックコア２６０とＩ字型ブロックコア２５６との間には、Ｕ字型ブロックコア２６０とＩ字型ブロックコア２５６とを接着固定する接着剤２７８が充填されている。

このため、Ｕ字型ブロックコア２６０、ブロックコア２５０、２５１およびＵ字型ブロックコア２６２は、一体とされている。

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、いずれも、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。

ここで、コイル２６６は、ブロックコア２５０に巻回されており、コイル２６７は、ブロックコア２６７に対してリアクトルＬ１の幅方向（ブロックコア２５０とブロックコア２５１とが配列する方向）に対向するブロックコア２５１に巻回されている。

そして、コイル２６６は、ブロックコア２５０に、リアクトルＬ１の長手方向（Ｕ字型ブロックコア２６０、２６２とブロックコア２５０とが配列する方向）に間隔を隔てて巻回された分割コイル２６６ａを複数含んでいる。コイル２６７も、ブロックコア２５１にリアクトルＬ１の長手方向に間隔を隔てて巻回された分割コイル２６７ａを複数含んでいる。

分割コイル２６６ａ間には、隙間が形成されており、環状の凹部（第２コイル用受入部）１０が形成されている。そして、分割コイル２６７ａは、Ｉ字型ブロックコア２５１のうち、この凹部１０に対してリアクトルＬ１の幅方向に対向する部分に巻回されている。そして、分割コイル２６７の一部が凹部１０内に入り込んでいる。

さらに、分割コイル２６７ａ間にも、環状の凹部（第１コイル用受入部）１１が形成されている。分割コイル２６６ａは、ブロックコア２５０のうち、凹部１１と対向する部分に巻回されている。そして、分割コイル２６６ａの一部が、凹部１１内に収容されている。

このように、分割コイル２６６ａと、分割コイル２６７ａとが互いに、リアクトルＬ１の長手方向に互い違いに巻回されており、分割コイル２６６ａ間の隙間に、分割コイル２６７ａが入り込み、分割コア２６７ａ間の隙間に分割コイル２６６ａが入り込んでいる。

このように、コイル２６６とコイル２６５とが一部重なり合う部分が形成されている。このため、コイル２６６の外周面のうち、リアクトルＬ１の幅方向に位置する部分と、コイル２６７の外周面のうち、リアクトルＬ１の幅方向に位置する部分との距離を低減することができる。これに伴い、リアクトルＬ１の幅が低減されている。

なお、図４は、本実施の形態に係るリアクトルＬ１の変形例を示す断面図であり、この図４に示すように、リアクトルＬ１の長手方向に向けて巻線の巻回回数を変動させることで、コイル２６６およびコイル２６７の表面に環状の凹凸部を形成するようにしてもよい。そして、コイル２６６の環状凸部の一部がコイル２６７の環状凹部内に入り込むようにして、さらに、コイル２６７の環状凸部の一部が、コイル２６６の環状凹部内に入り込むようにしてもよい。

このように、リアクトルＬ１の幅方向の寸法を調整することができるので、リアクトルＬ１を収容する環境に合わせてリアクトルＬ１の幅寸法を変更することができる。

さらに、上記図３に示すように、各コイル２６６、２６７を複数の分割コイル２６６ａ、２６７ａに分割したり、図４に示すように、各コイル２６６、２６７の表面に環状の凹凸部を形成することで、各コイル２６６、２６７の表面積を大きくすることができる。

このため、ポッティング材２８２と、各コイル２６６、２６７との接触面積を向上させることができ、コイル２６６、２６７を良好に冷却することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。

本発明は、リアクトルおよびリアクトルを備えた車両に好適である。

本実施の形態に係る車両の駆動ユニットの構造の一例を示す概略図である。 ＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。 電圧変換装置の断面図である。 本実施の形態に係るリアクトルの変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ 駆動ユニット、１０，１１ 凹部、１００ モータジェネレータ、１１０ 回転シャフト、１２０ 軸受、１３０ ロータ、１４０ ステータ、１５０ 電圧変換装置、２００ ハウジング、２５０ ブロックコア、２５１ ブロックコア、２６５，２６６ コイル、２６６ａ，２６７ａ 分割コイル、２８２ ポッティング材、Ｌ１ リアクトル。

Claims (5)

1. コアと、
   前記コアの一部に巻回された第１コイルと、
   前記コアのうち、前記第１コイルが巻回された部分と対向する部分に巻回され、前記第１コイルの一部を受け入れ可能な第１コイル用受入部を有する第２コイルと、
   を備えた、リアクトル。
2. 前記第２コイルは、前記コアの長手方向に間隔を隔てて巻回された分割第２コイルを複数含み、
   前記第１コイル用受入部は、前記分割第２コイル間に規定され、前記第１コイルの一部が、前記分割第２コイル間に入り込む、請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記第１コイルは、前記コアのうち、前記第１コイルと対向する部分に形成され、前記第２コイルの一部を受け入れ可能な第２コイル用受入部を有する、請求項１または請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記第１コイルは、前記コアの軸方向に間隔を隔てて巻回された分割第１コイルを複数含み、
   前記第２コイル用受入部は、前記分割第１コイル間に規定され、前記第２コイルの一部が、前記分割第１コイル間に収容された、請求項３に記載のリアクトル。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のリアクトルを備えた、車両。

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