JP4239749B2 - リアクトル装置 - Google Patents

Description

この発明は、リアクトル装置に関し、特に、騒音を低減可能なリアクトル装置に関するものである。

最近、環境に配慮した自動車として電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、電気自動車は、たとえば、燃料電池を搭載している。

この燃料電池を搭載した電気自動車は、燃料電池からの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によってモータを駆動して動力源を得る。また、燃料電池を搭載した電気自動車は、モータを駆動するための電力を補うためにバッテリと、バッテリからの直流電圧を昇圧するコンバータとを搭載している。

このコンバータは、コアと、コアに巻回されたコイルとからなるリアクトルを含む。そして、コンバータは、コイルに電流が流れると騒音を発生する。この騒音を防止する方法として特許文献１にはコイルをコアに固定する方法が開示されている。

すなわち、リアクトルは、リング形状のコアと、コアに巻回されたコイルとからなり、コイルは、樹脂によりコアに固定される。そして、コアには、リング形状に沿った方向に複数のギャップが形成される。また、コイルは、コアの略全周にわたって巻回される。

コイルを樹脂によりコアに固定しない場合、電流がコイルに流れると、ギャップ部に巻回されたコイルは、ギャップ部に発生した電磁力によりリング形状の周方向に移動される。すなわち、電流がコイルに流れると、コイルは、ギャップが形成されていない領域に集結する。そして、コイルに流れる電流が停止されると、集結したコイルは、元の位置に戻る。その結果、コイルが移動することにより騒音が発生する。

しかし、コイルを樹脂によりコアに固定した場合には、コイルは、ギャップ部に発生した電磁力により移動しないので、騒音の発生が抑制される。
特開２００２−２０３７２９号公報 特開昭５７−１２４４０８号公報 特開昭５０−３５６２１号公報

しかし、特許文献１に開示された方法では、複数のギャップを有するコアの一部が移動することによる騒音を低減することができないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コアの一部が移動することによる騒音を低減可能なリアクトル装置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、コアと、コイルとを備える。コアは、ｎ（ｎは３以上の自然数）個の直線部および湾曲部により形成された環状構造を有する。コイルは、コアに巻回される。そして、ｎ個の直線部の各々は、ギャップを有する。ｎ個の湾曲部の各々は、隣接する２つの直線部の間に配置される。

好ましくは、コイルは、ｎ個の直線部に巻回される。

好ましくは、ｎ個の直線部は、第１、第２および第３の直線部からなる。ｎ個の湾曲部は、第１、第２および第３の湾曲部を含む。第１の湾曲部は、第１の直線部と第２の直線部との間に配置される。第２の湾曲部は、第２の直線部と第３の直線部との間に配置される。第３の湾曲部は、第３の直線部と第１の直線部との間に配置される。

好ましくは、第１から第３の直線部および第１から第３の湾曲部により形成される環状構造の平面形状は、略正三角形である。

この発明によるリアクトル装置においては、コアのｎ個の直線部の各々にギャップを設けることにより、コイルに電流を流したときに発生する吸引力は、ｎ個の湾曲部によってｎ個の方向に分散される。その結果、ｎ個の湾曲部の各々は、隣接する２つの直線部から同じ方向の吸引力を受ける場合に比べ小さい吸引力を受け、振動量が小さくなる。

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できる。

また、この発明によれば、コイルは、ｎ個の直線部に巻回されるので、コイルをコアに巻回し易い。その結果、リアクトル装置の生産性を向上できる。

さらに、コアは、３つの直線部と３つの湾曲部とにより平面形状が略三角形の環状構造からなる。そして、コイルに電流を流すことにより発生する吸引力は、３つの湾曲部により３つの方向に分散される。その結果、３個の湾曲部の各々は、隣接する２つの直線部から同じ方向の吸引力を受ける場合に比べ小さい吸引力を受け、振動量が小さくなる。

したがって、この発明によれば、最も簡単な平面形状のコアを用いてリアクトル装置の騒音を低減できる。

さらに、３つの湾曲部は、コイルに電流を流すことによりコアに発生する吸引力を略均等に３つの方向に分散させる。

したがって、この発明によれば、コアにおける騒音を効果的に低減できる。

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、この発明によるリアクトル装置を搭載した電気自動車の概略ブロック図である。図１を参照して、電気自動車１０は、ボディ１と、ハンドル２と、フロントシート３と、リアシート４と、燃料電池５と、駆動システム６と、ラジエータ７と、配管８と、モータ１１と、ケーブル１２と、前輪１３と、後輪１４とを備える。

燃料電池５は、フロントシート３の下に配置される。駆動システム６は、リアシート４の下に配置される。ラジエータ７は、ボディ１の先端に配置される。モータ１１は、前輪１３側に配置される。このように、燃料電池５および駆動システム６は、電気自動車１０の車室１５内に配置され、ラジエータ７は、車室１５外に配置される。

配管８は、駆動システム６をラジエータ７に連結する。ケーブル１２は、モータ１１を駆動システム６に接続する。モータ１１は、前輪１３に連結される。そして、モータ１１は、前輪１３（駆動輪）を駆動する。

図２は、図１に示す燃料電池５、駆動システム６およびラジエータ７の配置図である。図２を参照して、この発明による駆動システム６は、バッテリ６１と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６２とを含む。

ＰＣＵ６２は、主に燃料電池５から直流電圧を受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してモータ１１を駆動する。そして、ＰＣＵ６２は、燃料電池５からの電力だけでは、モータが指令されたトルクを出力することができない場合、バッテリ６１からも直流電圧を受け、バッテリ６１および燃料電池５からの直流電圧を交流電圧に変換してモータ１１を駆動する。

また、ＰＣＵ６２は、モータ１１が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ６１を充電する。

このように、駆動システム６は、燃料電池５（およびバッテリ６１）からの直流電圧によってモータ１１を駆動するとともに、モータ１１が発電した電力をバッテリ６１に回生する。

ＰＣＵ６２、バッテリ６１、燃料電池５およびラジエータ７は、フレーム２０に搭載される。ウォータポンプ１６は、ＰＣＵ６２をラジエータ７に連結する配管８中に挿入される。また、配管９は、ＰＣＵ６２をラジエータ７に連結する。

ウォータポンプ１６は、配管８，９を介してＰＣＵ６２とラジエータ７との間で冷却水を循環する。これにより、ＰＣＵ６２は、水冷される。また、バッテリ６１は、エアコンによって冷却された車室内の空気によって空冷される。

そして、燃料電池５、ラジエータ７、バッテリ６１およびＰＣＵ６２は、フレーム２０に設置され、フレーム２０を電気自動車１０に搭載することにより一体的に電気自動車１０に搭載される。

図３は、図２に示すＰＣＵ６２の斜視図である。図３を参照して、ＰＣＵ６２は、リアクトル６２１、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）６２２、インバータ６２３、コンデンサＣ１および制御装置６２４から成る。ＩＰＭ６２２は、リアクトル６２１に隣接して配置される。インバータ６２３は、リアクトル６２１およびＩＰＭ６２２に隣接して配置される。コンデンサＣ１は、インバータ６２３の上に配置される。制御装置６２４は、コンデンサＣ１の上に配置される。配管６３は、ＰＣＵ６２の下側に設けられる。そして、冷却水が配管６３を流れることにより、リアクトル６２１、ＩＰＭ６２２、インバータ６２３、コンデンサＣ１および制御装置６２４は、冷却される。

このように、ＰＣＵ６２は、リアクトル６２１、ＩＰＭ６２２、インバータ６２３、コンデンサＣ１および制御装置６２４をコンパクトに格納してフレーム２０に設置され、電気自動車１０または燃料電気自動車に搭載される。

図４は、図３に示すリアクトル６２１の斜視図である。図４を参照して、リアクトル６２１は、コア３０と、コイル４０とを含む。コア３０は、直線部３１〜３３と、湾曲部３４〜３６とから成る。湾曲部３４は、直線部３１と直線部３２との間に配置される。湾曲部３５は、直線部３２と直線部３３との間に配置される。湾曲部３６は、直線部３３と直線部３１との間に配置される。

すなわち、直線部３１〜３３および湾曲部３４〜３６は、平面形状が略三角形の環状構造を形成する。

直線部３１は、ギャップ３７，３８を有する。直線部３２は、ギャップ３９，４１を有する。直線部３３は、ギャップ４２，４３を有する。直線部３１〜３３の各々は、平板形状の珪素鋼板を厚さ方向ＤＲ１に積層することにより形成される。また、湾曲部３４〜３６は、円弧形状の珪素鋼板を厚さ方向ＤＲ１に積層することにより形成される。

コイル４０は、直線部３１〜３３に巻回される。すなわち、コイル４０は、３つの直線部３１〜３３に直列に巻回される。そして、電流がコイル４０を矢印の方向に流れるとコア３０中に磁束が発生し、その発生した磁束は、ギャップ３７，３８を矢印４４の方向に通過して湾曲部３６から直線部３１を介して湾曲部３４へ伝搬する。そして、磁束は、ギャップ３９，４１を矢印４５の方向に通過して湾曲部３４から直線部３２を介して湾曲部３５へ伝搬し、さらに、ギャップ４２，４３を矢印４６の方向に通過して湾曲部３５から直線部３３を介して湾曲部３６へ伝搬する。

すなわち、コイル４０に電流を流すことにより発生した磁束は、環状構造のコア３０中を循環する。

図５は、図４に示すコア３０の平面図である。図５を参照して、コア３０は、略正三角形の平面形状を有する。コイル４０に電流を流すと、上述したように、磁束がコア３０中に発生する。そして、発生した磁束がギャップ３７，３８を通過すると、湾曲部３４，３６は、直線部３１のコア部材３１Ａの方向へ吸引される。すなわち、湾曲部３４には、吸引力ｆ１が作用し、湾曲部３６には吸引力ｆ２が作用する。

また、磁束がギャップ３９，４１を通過すると、湾曲部３４，３５は、直線部３２のコア部材３２Ａの方向へ吸引される。すなわち、湾曲部３４には、吸引力ｆ３が作用し、湾曲部３５には、吸引力ｆ４が作用する。

さらに、磁束がギャップ４２，４３を通過すると、湾曲部３５，３６は、直線部３３のコア部材３３Ａの方向へ吸引される。すなわち、湾曲部３５には、吸引力ｆ５が作用し、湾曲部３６には、吸引力ｆ６が作用する。

そうすると、湾曲部３４は、吸引力ｆ１の方向および吸引力ｆ３の方向へ引っ張られ、湾曲部３５は、吸引力ｆ４の方向および吸引力ｆ５の方向へ引っ張られ、湾曲部３６は、吸引力ｆ２の方向および吸引力ｆ６の方向へ引っ張られる。

その結果、湾曲部３４は、全体的には、吸引力ｆ１と吸引力ｆ３との合力ｆ１３（図示せず）の方向へ移動するが、部分的には、湾曲部３４の先端部３４Ａは、吸引力ｆ１の方向へ移動し、湾曲部３４の先端部３４Ｂは、吸引力ｆ３の方向へ移動する。同様に、湾曲部３５は、全体的には、吸引力ｆ４と吸引力ｆ５との合力ｆ４５（図示せず）の方向へ移動するが、部分的には、湾曲部３５の先端部３５Ａは、吸引力ｆ４の方向へ移動し、湾曲部３５の先端部３５Ｂは、吸引力ｆ５の方向へ移動する。また、湾曲部３６は、全体的には、吸引力ｆ２と吸引力ｆ６との合力ｆ２６（図示せず）の方向へ移動するが、部分的には、湾曲部３６の先端部３６Ａは、吸引力ｆ６の方向へ移動し、湾曲部３６の先端部３６Ｂは、吸引力ｆ２の方向へ移動する。

つまり、湾曲部３４は、合力ｆ１３を異なる方向の吸引力ｆ１および吸引力ｆ３に分散し、湾曲部３５は、合力ｆ４５を異なる方向の吸引力ｆ４および吸引力ｆ５に分散し、湾曲部３６は、合力ｆ２６を異なる方向の吸引力ｆ２および吸引力ｆ６に分散する。その結果、湾曲部３４〜３６は、コイル４０に電流を流した場合にコア３０に発生する吸引力を３つの方向（吸引力ｆ１，ｆ２の方向、吸引力ｆ３，ｆ４の方向および吸引力ｆ５，ｆ６の方向）に分散する。

したがって、吸引力ｆ１，ｆ４，ｆ２の方向がそれぞれ吸引力ｆ３，ｆ５，ｆ６の方向と同じ場合に比べ、湾曲部３４〜３６の先端部３４Ａ，３４Ｂ；３５Ａ，３５Ｂ；３６Ａ，３６Ｂの移動量は少ない。

図６は、平面形状がトラック形状であるコアの平面図である。図６を参照して、コア１００は、直線部１１０，１２０と、湾曲部１３０，１４０とを有する。そして、直線部１１０と湾曲部１３０との間には、ギャップ１１１が形成され、直線部１１０と湾曲部１４０との間には、ギャップ１１２が形成される。また、直線部１２０と湾曲部１３０との間には、ギャップ１２１が形成され、直線部１２０と湾曲部１４０との間には、ギャップ１２２が形成される。コア１００においては、直線部１１０およびギャップ１１１，１１２と直線部１２０およびギャップ１２１，１２２とにコイルが巻回され、コイルに電流が流れると、コア１００に磁束が発生する。そして、発生した磁束は、トラック形状のコア１００中を伝搬し、ギャップ１１１，１１２，１２１，１２２に吸引力が発生する。その結果、湾曲部１３０は、吸引力Ｆ１によって直線部１１０の方向へ吸引され、吸引力Ｆ２によって直線部１２０の方向へ吸引される。また、湾曲部１４０は、吸引力Ｆ３によって直線部１１０の方向へ吸引され、吸引力Ｆ４によって直線部１２０の方向へ吸引される。

この場合、吸引力Ｆ１の方向は、吸引力Ｆ２の方向と同じであり、吸引力Ｆ３の方向は、吸引力Ｆ４の方向と同じであるので、湾曲部１３０は、吸引力Ｆ１およびＦ２によって同じ方向へ引っ張られ、湾曲部１４０は、吸引力Ｆ３およびＦ４によって同じ方向へ引っ張られる。

すなわち、湾曲部１３０は、吸引力Ｆ１＋Ｆ２を紙面左から紙面右方向へ受け、湾曲部１４０は、吸引力Ｆ３＋Ｆ４を紙面右から紙面左方向へ受ける。

再び、図５を参照して、直線部３１が直線部３２と成す角、直線部３２が直線部３３と成す角および直線部３３が直線部３１と成す角は、相互に等しく、その角をθとすると、湾曲部３４は、吸引力ｆ３＋ｆ１ｃｏｓθで水平方向ＤＲ１へ引かれ（先端部３４Ａが吸引力ｆ１ｃｏｓθで水平方向ＤＲ１へ引かれ、先端部３４Ｂが吸引力ｆ３で水平方向ＤＲ１へ引かれる）、吸引力ｆ１ｓｉｎθで垂直方向ＤＲ２へ引かれる（先端部３４Ｂは垂直方向ＤＲ２へ吸引力を受けない）。また、湾曲部３５は、吸引力ｆ４＋ｆ５ｃｏｓθで水平方向ＤＲ１へ引かれ（先端部３５Ａが吸引力ｆ４で水平方向ＤＲ１へ引かれ、先端部３５Ｂが吸引力ｆ５ｃｏｓθで水平方向ＤＲ１へ引かれる）、吸引力ｆ５ｓｉｎθで垂直方向ＤＲ２へ引かれる（先端部３５Ａは垂直方向ＤＲ２へ吸引力を受けない）。さらに、湾曲部３６は、吸引力ｆ２ｓｉｎ（θ／２）＋ｆ６ｓｉｎ（θ／２）で垂直方向ＤＲ２へ引かれる（先端部３６Ａに作用する水平方向ＤＲ１の吸引力ｆ６ｃｏｎ（θ／２）は、先端部３６Ｂに作用する水平方向ＤＲ１の吸引力ｆ２ｃｏｎ（θ／２）と打ち消し合うので、先端部３６Ａおよび３６Ｂは、水平方向ＤＲ１に吸引力を受けない）。

したがって、湾曲部３４〜３６の各々は、同じ方向の吸引力Ｆ１＋Ｆ２またはＦ３＋Ｆ４を受ける場合よりも小さい吸引力ｆ３＋ｆ１ｃｏｓθ；ｆ４＋ｆ５ｃｏｓθ；ｆ２ｓｉｎ（θ／２）＋ｆ６ｓｉｎ（θ／２）を同じ方向に受ける。その結果、湾曲部３４〜３６の移動量は、少なくなる。

そして、コイル４０に流れる電流が停止されると、吸引力ｆ１〜ｆ６は、消滅するので、湾曲部３４〜３６は、元の位置に戻る。

そうすると、コイル４０に流れる電流が断続されると、湾曲部３４は、矢印４４および矢印４５の方向に振動し、湾曲部３５は、矢印４５および矢印４６の方向に振動し、湾曲部３６は、矢印４６および矢印４４の方向に振動する。すなわち、湾曲部３４〜３６は、全体的には、矢印４４〜４６の方向、つまり、３つの方向に分散して振動する。これに対し、コア１００の場合、湾曲部１３０，１４０は、１つの方向、つまり、水平方向にのみ振動する。そして、湾曲部３４〜３６の振動幅は、上述したように小さくなる。その結果、コア３０で発生する騒音が低減される。

この発明によるリアクトル装置は、図７に示すリアクトル装置６２１Ａであってもよい。図７は、この発明によるリアクトル装置の他の平面図である。図７を参照して、リアクトル装置６２１Ａは、リアクトル装置６２１のコア３０をコア５０に代えたものであり、その他は、リアクトル装置６２１と同じである。

コア５０は、平面形状が略正五角形である。そして、コア５０は、直線部５１〜５５と、湾曲部５６〜６０とを含む。湾曲部５６は、直線部５１と直線部５５との間に配置され、湾曲部５７は、直線部５１と直線部５２との間に配置され、湾曲部５８は、直線部５２と直線部５３との間に配置される。

また、湾曲部５９は、直線部５３と直線部５４との間に配置され、湾曲部６０は、直線部５４と直線部５５との間に配置される。

直線部５１は、ギャップ６４，６５を有し、直線部５２は、ギャップ６６，６７を有し、直線部５３は、ギャップ６８，６９を有する。また、直線部５４は、ギャップ７０，７１を有し、直線部５５は、ギャップ７２，７３を有する。

なお、コイル４０は、直線部５１〜５５に直列に巻回される。

リアクトル装置６２１Ａにおいては、コイル４０に電流を流したときに発生する吸引力は、湾曲部５６〜６０によって矢印７４〜７８の方向、つまり、５つの方向に分散される。

したがって、湾曲部５６〜６０の振動量は、湾曲部５６〜６０が同じ方向の吸引力を受ける場合よりも小さくなり、リアクトル装置６２１Ａにおける騒音が低減される。

また、この発明によるリアクトル装置は、図８に示すリアクトル装置６２１Ｂであってもよい。図８は、この発明によるリアクトル装置のさらに他の平面図である。図８を参照して、リアクトル装置６２１Ｂは、リアクトル装置６２１のコア３０をコア８０に代えたものであり、その他は、リアクトル装置６２１と同じである。

コア８０は、平面形状が略正六角形である。そして、コア８０は、直線部８１〜８６と、湾曲部８７〜９２とを含む。湾曲部８７は、直線部８１と直線部８６との間に配置され、湾曲部８８は、直線部８１と直線部８２との間に配置され、湾曲部８９は、直線部８２と直線部８３との間に配置される。

また、湾曲部９０は、直線部８３と直線部８４との間に配置され、湾曲部９１は、直線部８４と直線部８５との間に配置され、湾曲部９２は、直線部８５と直線部８６との間に配置される。

直線部８１は、ギャップ９３，９４を有し、直線部８２は、ギャップ９５，９６を有し、直線部８３は、ギャップ９７，９８を有する。また、直線部８４は、ギャップ９９，１０１を有し、直線部８５は、ギャップ１０２，１０３を有し、直線部８６は、ギャップ１０４，１０５を有する。

なお、コイル４０は、直線部８１〜８６に直列に巻回される。

リアクトル装置６２１Ｂにおいては、コイル４０に電流を流したときに発生する吸引力は、湾曲部８７〜９２によって直線部８１〜８６と平行な方向、つまり、６つの方向に分散される。

したがって、湾曲部８７〜９２の振動量は、湾曲部８７〜９２が同じ方向の吸引力を受ける場合よりも小さくなり、リアクトル装置６２１Ｂにおける騒音が低減される。

図５に示すコア３０は、３つの直線部３１〜３３と、３つの湾曲部３４〜３６とからなり、湾曲部３４〜３６は、それぞれ、直線部３１と直線部３２との間、直線部３２と直線部３３との間、および直線部３３と直線部３１との間に配置される。

また、図７に示すコア５０は、５つの直線部５１〜５５と、５つの湾曲部５６〜６０とからなり、湾曲部５６〜６０は、それぞれ、直線部５１と直線部５５との間、直線部５１と直線部５２との間、直線部５２と直線部５３との間、直線部５３と直線部５４との間、および直線部５４と直線部５５との間に配置される。

さらに、図８に示すコア８０は、６つの直線部８１〜８６と、６つの湾曲部８７〜９２とからなり、湾曲部８７〜９２は、それぞれ、直線部８１と直線部８６との間、直線部８１と直線部８２との間、直線部８２と直線部８３との間、直線部８３と直線部８４との間、直線部８４と直線部８５との間、および直線部８５と直線部８６との間に配置される。

そして、この発明によるリアクトル装置は、図５に示す平面形状が略正三角形のコア３０、図７に示す平面形状が略正五角形のコア５０および図８に示す平面形状が略正六角形のコア８０に限らず、平面形状が四角形または七角形以上の多角形のコアを含んでいてもよい。

したがって、この発明によるリアクトル装置は、一般的には、ｎ（ｎは３以上の自然数）個の直線部および湾曲部からなる環状構造のコアと、コアに巻回されたコイルとから構成されていればよい。そして、ｎ個の直線部の各々は、ギャップを有し、コイルを巻回される。また、ｎ個の湾曲部の各々は、隣接する２つの直線部の間に配置される。

そうすると、電流がコイルに流れると、ｎ個の湾曲部は、コアに発生する吸引力をｎ個の方向に分散させる。その結果、ｎ個の湾曲部の振動量は少なくなり、リアクトル装置における騒音が低減される。

このように、この発明によるリアクトル装置においては、ｎ個の直線部とｎ個の湾曲部とにより環状構造のコアを作製し、ｎ個の直線部の各々にギャップを設けることにより、コイルに電流を流したときに発生する吸引力をｎ個の湾曲部によってｎ個の方向に分散させることを特徴とする。

図９は、図２に示す燃料電池５、バッテリ６１およびＰＣＵ６２（：リアクトル６２１、ＩＰＭ６２２、インバータ６２３、コンデンサＣ１および制御装置６２４）の電気回路図である。

図９を参照して、燃料電池５は、昇圧コンバータ６３０の出力とインバータ６２３の入力との間のノードＮ１，Ｎ２に接続される。そして、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、燃料電池５とノードＮ１，Ｎ２との間に設けられる。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置６２４からの信号ＳＥ１によりオン／オフされる。

システムリレーＳＲ３，ＳＲ４は、バッテリ６１と昇圧コンバータ６３０の入力との間に設けられる。システムリレーＳＲ３，ＳＲ４は、制御装置６２４からの信号ＳＥ２によりオン／オフされる。

補機類１７は、システムリレーＳＲ３，ＳＲ４とリアクトル６２１との間に接続される。補機類１７は、エアコンプレッサ用のモータおよびインバータ、水素ポンプ用のモータおよびインバータ、およびクーラントポンプ用のモータおよびインバータ等からなる。

ＩＰＭ６２２は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトル６２１は、一方端がバッテリ６１の電源ラインに接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。

ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、インバータ６２３の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、各ＮＰＮ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ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

なお、リアクトル６２１およびＩＰＭ６２２は、昇圧コンバータ６３０を構成する。

インバータ６２３は、Ｕ相アーム６２５、Ｖ相アーム６２６およびＷ相アーム６２７からなる。Ｕ相アーム６２５、Ｖ相アーム６２６およびＷ相アーム６２７は、インバータ６２３の電源ラインとアースラインとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム６２５は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム６２６は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム６２７は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮ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。

各相アームの中間点は、モータ１１の各相コイルの各相端に接続されている。

燃料電池５は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされると直流電圧を駆動システム６へ供給する。電圧センサー６１０は、燃料電池５から出力される直流電圧Ｖｆｃを検出し、その検出した直流電圧Ｖｆｃを制御装置６２４へ出力する。バッテリ６１は、システムリレーＳＲ３，ＳＲ４がオンされると直流電圧を昇圧コンバータ６３０へ供給する。電圧センサー６２０は、バッテリ６１から出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置６２４へ出力する。

昇圧コンバータ６３０は、バッテリ６１からの直流電圧Ｖｂを制御装置６２４からの信号ＰＷＭＵによって昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ１に供給する。また、昇圧コンバータ６３０は、駆動システム６が搭載された電気自動車１０の回生制動時、インバータ６２３から供給された直流電圧を制御装置６２４からの信号ＰＷＭＤによって降圧し、その降圧した直流電圧をバッテリ６１に供給する。

コンデンサＣ１は、昇圧コンバータ６３０または燃料電池５からの直流電圧を平滑化してインバータ６２３へ供給する。電圧センサー６４０は、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置６２４へ出力する。インバータ６２３は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を制御装置６２４からの信号ＰＷＭＩによって交流電圧に変換してモータ１１を駆動する。また、インバータ６２３は、駆動システム６が搭載された電気自動車１０の回生制動時、モータ１１が発電した交流電圧を制御装置６２４からの信号ＰＷＭＣによって直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ１を介して昇圧コンバータ６３０へ供給する。

電流センサー６５０は、モータ１１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置６２４へ出力する。

制御装置６２４は、信号ＳＥ１によりシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフし、信号ＳＥ２によりシステムリレーＳＲ３，ＳＲ４をオン／オフする。

また、制御装置６２４は、駆動システム６の外部に設けられた外部ＥＣＵからモータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲを受ける。そして、制御装置６２４は、直流電圧Ｖｂ、直流電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲに基づいて信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤをＩＰＭ６２２へ出力する。より具体的には、制御装置６２４は、モータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲに基づいて、昇圧コンバータ６３０の出力電圧の目標値である電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、直流電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するようにＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチングするときのデューティー比を演算して信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成する。信号ＰＷＭＵは、直流電圧Ｖｂを昇圧するための信号であり、信号ＰＷＭＤは、インバータ６２３からの直流電圧を降圧するための信号である。

なお、制御装置６２４は、モータ１１の動作モードが力行モードであるとき信号ＰＷＭＵを生成し、モータ１１の動作モードが回生モードであるとき信号ＰＷＭＤを生成する。

さらに、制御装置６２４は、直流電圧Ｖｍ（インバータ６２３への入力電圧に相当）、モータ電流ＭＣＲＴおよびトルク指令値ＴＲに基づいて信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成してインバータ６２３へ出力する。より具体的には、制御装置６２４は、直流電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴおよびトルク指令値ＴＲに基づいて、モータ１１の各相のコイルに印加する電圧を演算し、その演算した電圧に基づいて、実際にインバータ６２３のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成する。信号ＰＷＭＩは、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を交流電圧に変換するための信号であり、信号ＰＷＭＣは、モータ１１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号である。

なお、制御装置６２４は、モータ１１の動作モードが力行モードであるとき信号ＰＷＭＩを生成し、モータ１１の動作モードが回生モードであるとき信号ＰＷＭＣを生成する。

駆動システム６は、モータ１１の動作モードが力行モードであるとき、主に燃料電池５からの直流電圧Ｖｆｃによってモータ１１を駆動し、電気自動車１０の加速時等、燃料電池５からの直流電圧Ｖｆｃだけではモータ１１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力できないとき、バッテリ６１からの直流電圧Ｖｂによってモータ１１を駆動する。また、駆動システム６は、電気自動車１０の回生制動時、モータ１１が発電した電力をバッテリ６１に蓄積する。

このように、電気自動車１０においては、走行モードに応じてバッテリ６１の電力が適宜使用され、昇圧コンバータ６３０は、バッテリ６１からの直流電圧を昇圧する。昇圧コンバータ６３０が直流電圧を昇圧する場合、ＮＰＮトランジスタＱ２がスイッチング制御され、リアクトル６２１のコイル４０に流れる電流が断続する。そして、リアクトル６２１のコア３０には、吸引力が発生するが、上述したように、コア３０の湾曲部３４〜３６は、発生した吸引力を３つの方向に分散するので、湾曲部３４〜３６の振動量が少なく、リアクトル６２１における騒音を低減できる。

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。

この発明は、コアの一部が移動することによる騒音を低減可能なリアクトル装置に適用される。

この発明によるリアクトル装置を搭載した電気自動車の概略ブロック図である。 図１に示す燃料電池、駆動システムおよびラジエータの配置図である。 図２に示すＰＣＵの斜視図である。 図３に示すリアクトルの斜視図である。 図４に示すコアの平面図である。 平面形状がトラック形状であるコアの平面図である。 この発明によるリアクトル装置の他の平面図である。 この発明によるリアクトル装置のさらに他の平面図である。 図２に示す燃料電池、バッテリおよびＰＣＵの電気回路図である。

符号の説明

１ ボディ、２ ハンドル、３ フロントシート、４ リアシート、５ 燃料電池、６ 駆動システム、７ ラジエータ、８，９，６３ 配管、１０ 電気自動車、１１ モータ、１２ ケーブル、１３ 前輪、１４ 後輪、１５ 車室、１６ ウォータポンプ、１７ 補機類、２０ フレーム、３０，５０，８０，１００ コア、３１〜３３，５１〜５５，８１〜８６，１１０，１２０ 直線部、３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ コア部材、３４〜３６，５６〜６０，８７〜９２，１３０，１４０ 湾曲部、３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ 先端部、３７〜３９，４１〜４３，６４〜７３，９３〜９９，１０１〜１０５，１１１，１１２，１２１，１２２ ギャップ、４０ コイル、４４〜４６，７４〜７８ 矢印、６１ バッテリ、６２ ＰＣＵ、６１０，６２０，６４０ 電圧センサー、６２１ リアクトル、６２２ ＩＰＭ、６２３ インバータ、６２４ 制御装置、６２５ Ｕ相アーム、６２６ Ｖ相アーム、６２７ Ｗ相アーム、６３０ 昇圧コンバータ、６５０ 電流センサー、Ｃ１ コンデンサ、ＳＲ１〜ＳＲ４ システムリレー、Ｑ１〜Ｑ８ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｎ１，Ｎ２ ノード。

Claims (3)

1. ｎ（ｎは３以上の自然数）個の直線部および湾曲部により形成された環状構造を有するコアと、
   前記コアに巻回されたコイルとを備え、
   前記ｎ個の直線部の各々は、ギャップを有し、
   前記ｎ個の湾曲部の各々は、隣接する２つの直線部の間に配置され、
   前記コイルは、前記ｎ個の直線部のすべてに巻回される、リアクトル装置。
2. 前記ｎ個の直線部は、第１、第２および第３の直線部からなり、
   前記ｎ個の湾曲部は、
   前記第１の直線部と前記第２の直線部との間に配置された第１の湾曲部と、
   前記第２の直線部と前記第３の直線部との間に配置された第２の湾曲部と、
   前記第３の直線部と前記第１の直線部との間に配置された第３の湾曲部とを含む、請求項１に記載のリアクトル装置。
3. 前記第１から第３の直線部および前記第１から第３の湾曲部により形成される環状構造の平面形状は、略正三角形である、請求項２に記載のリアクトル装置。

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