(57)【要約】【課題】コア間隔可変リアクトルにおいて、特別な電圧印加回路を必要とすることなく、コイルに流れる電流が増大した場合でも、インダクタンスの過度の低下を防止することである。【解決手段】互いに間隔をあけて対向配置した一対の磁性材製のコア４２，４４と、一対のコア４２，４４に巻装された一対のコイル４６，４８と、一対のコア４２，４４同士の間の間隔を可変に、一対のコア４２，４４の移動を案内するための孔部５８に挿通されたガイド軸６０と、一対のコア４２，４４同士の間に設けられた非磁性の弾性材５２とを備える。各弾性材５２は、各コイル４６，４８に流れる電流が増大した場合に、一対のコア４２，４４間に作用する磁気吸引力の増大により、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌが小さくなることを可能とする。【選択図】図２
2009289769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をあけて対向配置した一対の磁性材製のコアと、
一対のコアの少なくとも一方に巻装されたコイルと、
一対のコア同士の間の間隔を可変に、一対のコアの少なくとも一方のコアの移動を案内する案内部と、
一対のコア同士の間に設けられ、一対のコア間の間隔を可変する非磁性の弾性材であって、コイルに流れる電流が増大した場合に、一対のコア間に作用する磁気吸引力の増大により、一対のコア間の間隔が小さくなることを可能とし、コイルに流れる電流が減少した場合に、一対のコア間に作用する磁気吸引力に抗して、一対のコア間の間隔を弾性力により大きくする弾性材と、を備えることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項２】
請求項１に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
一対のコアは、圧電体を介することなく互いに対向していることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
一対のコアの少なくとも一方のコアと、非磁性の弾性材とは結合されていないことを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
案内部は、一対のコアの少なくとも一方のコアと、固定のガイド部材との間で、ガイド部材に対する一方のコアの摺動変位を可能とする摺動部であることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項５】
請求項４に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
固定のガイド部材は、一対のコアに対向するように設けられた一対の孔部に挿通された非磁性のガイド軸であり、
摺動部は、一対のコアに設けられた一対の孔部とガイド軸の外周面とにより構成していることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項６】
請求項４に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
固定のガイド部材は、コイルの内側に固定された非磁性のコイルボビンであり、
摺動部は、コイルボビンの内周面と、一対のコアの外周面とにより構成していることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項７】
請求項１に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
コイルは一対のコイルであり、
一対の磁性材製のコアは、
それぞれ本体部の両端部に互いに同方向に突出形成した一対の脚部を備え、一対の脚部を一対のコイルの内側に進入させ、一対のコアが備える各脚部を、一対のコア同士で、弾性材を介して対向させていることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項８】
請求項７に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
一対のコアの、一対の脚部にそれぞれ形成された孔部と、
一対のコア同士で対向させた一対の孔部に、一対のコアに掛け渡すように挿通された非磁性の一対のガイド軸と、
一対のガイド軸を結合する連結部と、
一対のガイド軸の端部に設けられて、コイルの軸方向に関するコアの変位を規制する変位規制部と、を備えることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【請求項９】
請求項７に記載のコア間隔可変リアクトルにおいて、
各コイルの内側に固定された非磁性のコイルボビンを備え、
各コイルの内側にコイルボビンを介して各脚部が配置されていることを特徴とするコア間隔可変リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の磁性材製のコアとコイルとを備えるコア間隔可変リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、電気自動車またはハイブリッド車等の回転電機を搭載する車両において、回転電機と二次電池等の電源装置との間にインバータや、昇圧回路を設ける等により、回転電機駆動装置を構成することが考えられている。また、昇圧回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に接続したリアクトルとを含み、リアクトルは、鉄心等の磁性材製のコアと、コアに巻装されたコイルとを備える。昇圧回路は、スイッチング素子のオン時間とオフ時間とを制御することにより、リアクトルにおける電力蓄積を制御して、電源から供給される電圧を任意の電圧に昇圧して、インバータに供給することができる。
【０００３】
このような昇圧回路等に使用されるリアクトルとして、一対の磁性材製のコアを間隔をあけて対向させ、一対のコアにコイルを巻装することも考えられている。
【０００４】
また、特許文献１には、インバータによりモータを駆動するモータ駆動装置であって、インバータに供給する入力電圧を発生するためのリアクトルと、モータの運転状態を検出する検出手段と、検出された運転状態に応じてリアクトルを構成するコアの磁気特性を変更する変更手段とを備え、リアクトルは、複数のコア部材から成るコアを含み、変更手段は、運転状態に応じて圧電素子を用いてコア部材を移動させることによりコア部材間のギャップ長を変更するモータ駆動装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、コイルの上下に磁性材料からなる一対のコアが嵌合して閉磁路を形成し、一方のコアの中脚と他方のコアの中脚とが、ボビン内で所定のギャップ長だけ離れて対向し、一対のコアの中脚とボビンとの間に圧電素子からなる圧電体が挿設されており、圧電体の上下端面を一対のコアに接着したトランスが記載されている。また、一対のコアの中脚は、シリコン等の弾性接着材で接着されている。
【０００６】
また、特許文献３には、分圧した電圧を直列接続した共振リアクトルを介して変圧器より取り出すようにしたコンデンサ形計器用変圧器において、共振リアクトルの鉄心は２分した鉄心間にスペーサを介して磁気的に結合して構成し、このスペーサを弾力性のあるスペーサとなし、２分した鉄心間を鉄心締付手段で締め付けるようにしたコンデンサ形計器用変圧器が記載されている。また、スペーサの締付圧力を調整して上部鉄心と下部鉄心との間の空隙の長さを調整し、リアクトルのリアクタンス値を調整するとされている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８９６９７号公報
【特許文献２】特開２０００−３３１８４０号公報
【特許文献３】特開平９−１９９３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一対の磁性材製のコアを、間隔をあけて対向させ、一対のコアにコイルを巻装する、従来から考えられているリアクトルにおいて、一対のコア間の間隔を変化させる構成を備えない場合には、コイルに流れる電流が増大すると、コアの磁気飽和により磁気抵抗が過度に増大して、リアクトルのインダクタンスが過度に低下する可能性がある。このようにインダクタンスが過度に低下すると、昇圧回路の昇圧機能等、リアクトルを含む装置の機能を有効に発揮できなくなる可能性がある。また、この場合には、空隙部からの磁束漏洩が過度に増加し、渦電流によりコイルが発熱しやすくなる。また、この場合には、リアクトルによる電流平滑性が減少し、いわゆるリプル電流が生じて、リアクトル電流の振れにより、リアクトルのコアが振動して騒音が増大する可能性がある。
【０００９】
これに対して、特許文献１に記載されたリアクトルを含むモータ駆動装置によれば、検出したリアクトル電流に応じてリアクトルのコアのギャップ長を調整するため、リアクトル電流の増加に伴いコアのインダクタンスは大きく低下することなく、緩やかに低下しコアの磁気特性を大きく改善できる可能性がある。ただし、特許文献１に記載されたリアクトルの場合、圧電素子を用いてコア部材を移動させることによりコア部材間のギャップ長を変更するため、ギャップ長を変更するための圧電素子と、圧電素子に電圧を印加するための特別な電圧印加回路とが必要になったり、制御が複雑になる可能性がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載されたトランスの場合、圧電体に通電することによりギャップ長を制御し、所望のインダクタンスを得ることができる可能性がないとはいえない。ただし、このトランスの場合には、一対のコアに接着された圧電体を用いてコアを移動させることによりコア間のギャップ長を変更するため、やはりギャップ長を変更するための圧電体と、圧電体に電圧を印加するための特別な電圧印加回路とが必要になったり、制御が複雑になる可能性がある。
【００１１】
また、特許文献３に記載された共振リアクトルの場合、上部鉄心と下部鉄心とスペーサとを、ボルトとナットとにより締め付けており、ボルト及びナットで空隙長を調整する構造であるため、締め付け後に上部鉄心と下部鉄心との間の空隙長を変更することはできない。このため、運転時は、空隙長は固定のままで、上部鉄心と下部鉄心との周囲に設けた巻線に流れる電流が増大した場合に、上部鉄心と下部鉄心との磁気飽和が生じると、磁気抵抗が過度に増大して、共振リアクトルのインダクタンスが過度に低下する可能性がある。また、この場合には、上部鉄心と下部鉄心との間の空隙部からの磁束漏洩が過度に増加し、渦電流により巻線が発熱しやすくなる。また、この場合には、共振リアクトルによる電流平滑性が減少し、いわゆるリプル電流が生じて、リアクトル電流の振れにより、共振リアクトルの鉄心が振動して騒音が増大する可能性がある。
【００１２】
本発明は、このような事情により発明されたもので、リアクトルのコイルに電流を流すための電圧印加回路以外の特別な電圧印加回路を必要とすることなく、コイルに流れる電流に応じてコア間の間隔を変化させ、コイルに流れる電流が増大した場合でも、インダクタンスの過度の低下を防止することにより、リアクトルを含む装置の正常な機能を有効に発揮できる構造を実現すべく発明した。
【００１３】
本発明の目的は、コア間隔可変リアクトルにおいて、特別な電圧印加回路を必要とすることなく、コイルに流れる電流が増大した場合でも、インダクタンスの過度の低下を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るコア間隔可変リアクトルは、互いに間隔をあけて対向配置した一対の磁性材製のコアと、一対のコアの少なくとも一方に巻装されたコイルと、一対のコア同士の間の間隔を可変に、一対のコアの少なくとも一方のコアの移動を案内する案内部と、一対のコア同士の間に設けられ、一対のコア間の間隔を可変する非磁性の弾性材であって、コイルに流れる電流が増大した場合に、一対のコア間に作用する磁気吸引力の増大により、一対のコア間の間隔が小さくなることを可能とし、コイルに流れる電流が減少した場合に、一対のコア間に作用する磁気吸引力に抗して、一対のコア間の間隔を弾性力により大きくする弾性材と、を備えることを特徴とするコア間隔可変リアクトルである。
【００１５】
上記のコア間隔可変リアクトルによれば、コイルに流れる電流が増大した場合に、一対のコア間に作用する磁気吸引力の増大により、一対のコア間の間隔が小さくなるため、磁気抵抗が減少し、リアクトルでの磁気飽和によるインダクタンスの低下をなくすか、または十分に抑えることができる。このため、昇圧装置等の、リアクトルを含む装置の正常な機能を有効に発揮できる構造を実現できる。また、一対のコア間の間隔を変化させるために圧電体を使用する必要がなくなるため、コイルに電流を流すための電圧印加回路以外の特別な電圧印加回路を設ける必要がなくなる。
【００１６】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、一対のコアは、圧電体を介することなく互いに対向している。
【００１７】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、一対のコアの少なくとも一方のコアと、非磁性の弾性材とは結合されていない。
【００１８】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、案内部は、一対のコアの少なくとも一方のコアと、固定のガイド部材との間で、ガイド部材に対する一方のコアの摺動変位を可能とする摺動部である。
【００１９】
上記のコア間隔可変リアクトルによれば、一対のコアの相対変位をより円滑に行える。
【００２０】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、固定のガイド部材は、一対のコアに対向するように設けられた一対の孔部に挿通された非磁性のガイド軸であり、摺動部は、一対のコアに設けられた一対の孔部とガイド軸の外周面とにより構成している。
【００２１】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、固定のガイド部材は、コイルの内側に固定された非磁性のコイルボビンであり、摺動部は、コイルボビンの内周面と、一対のコアの外周面とにより構成している。
【００２２】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、コイルは一対のコイルであり、一対の磁性材製のコアは、それぞれ本体部の両端部に互いに同方向に突出形成した一対の脚部を備え、一対の脚部を一対のコイルの内側に進入させ、一対のコアが備える各脚部を、一対のコア同士で、弾性材を介して対向させている。
【００２３】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、一対のコアの、一対の脚部にそれぞれ形成された孔部と、一対のコア同士で対向させた一対の孔部に、一対のコアに掛け渡すように挿通された非磁性の一対のガイド軸と、一対のガイド軸を結合する連結部と、一対のガイド軸の端部に設けられて、コイルの軸方向に関するコアの変位を規制する変位規制部と、を備える。
【００２４】
また、本発明に係るコア間隔可変リアクトルにおいて、好ましくは、各コイルの内側に固定された非磁性のコイルボビンを備え、各コイルの内側にコイルボビンを介して各脚部が配置されている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るコア間隔可変リアクトルによれば、特別な電圧印加回路を必要とすることなく、コイルに流れる電流が増大した場合でも、インダクタンスの過度の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の発明の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態のコア間隔可変リアクトルを含む昇圧回路を備えるモータ駆動装置を示す回路図である。図２は、本実施の形態のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が小さい場合を、一部を断面にして示す略図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、本実施の形態のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が大きい場合を、一部を断面にして示す略図である。図５は、本実施の形態による効果を説明するための、コイルに流す電流とコア間隔可変リアクトルのインダクタンスとの関係の１例を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態のコア間隔可変リアクトルであるリアクトル１０を含むモータ駆動装置１２は、図示しないエンジンと走行モータ１４との一方を主駆動源として図示しない車輪を駆動するハイブリッド車両に搭載して使用する。このために、モータ駆動装置１２は、直流電源１６と、システムリレー１８，２０，２２と、第１コンデンサ２４及び第２コンデンサ２６と、昇圧回路を有する昇圧コンバータである、昇圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ２８と、走行モータ用インバータ３０と、発電機用インバータ３２と、走行モータ１４と、発電機３４とを備える。
【００２８】
なお、本実施の形態のリアクトル１０は、このようなハイブリッド車両に搭載するモータ駆動装置１２のＤＣ／ＤＣコンバータ２８に使用するものに限定するものではない。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を備えるモータ駆動装置は、車輪の駆動源として二次電池を使用する電気自動車等に搭載することもできる。また、リアクトル１０は、昇圧コンバータに使用するものに限定せず、例えば、変圧器に直列に接続し、コンデンサとの共振を取るために使用するものでもよい。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、リアクトル１０と２個のトランジスタ等のスイッチング素子３５，３６と２個のダイオード３８，４０とを備える。リアクトル１０は、２個のスイッチング素子３５，３６の間に接続している。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、第１コンデンサ２４から供給された直流電圧を昇圧して、第２コンデンサ２６に供給可能としている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、図示しない制御部から信号を送られ、この信号に対応して、スイッチング素子３５，３６のオン時間に対応して直流電圧を昇圧し、第２コンデンサ２６に供給する機能を有する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、制御部からの信号に対応して、第２コンデンサ２６を介して走行モータ用インバータ３０と発電機用インバータ３２との一方または両方から供給された直流電圧を降圧して直流電圧を直流電源１６に充電する機能を有する。
【００３０】
直流電源１６は、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池である。システムリレー１８，２０，２２は、制御部からの信号によりオンまたはオフされる。すなわち、図示しない起動スイッチのオンに対応して、制御部によりシステムリレー１８（または２０），２２がオンされ、モータ駆動装置１２の回路が接続される。また、起動スイッチのオフに対応して、システムリレー１８（または２０），２２がオフされ、回路が遮断される。
【００３１】
第１コンデンサ２４は、直流電源１６から供給された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２８に供給する。第２コンデンサ２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８からの直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介して走行モータ用インバータ３０と発電機用インバータ３２とに供給する。
【００３２】
走行モータ用インバータ３０と発電機用インバータ３２とのそれぞれは、図示しないＵ、Ｖ，Ｗ各相のアームを備える。それぞれのアームは、直列接続されたＩＧＢＴ，トランジスタ等の２個ずつのスイッチング素子を備え、各アームの中点を走行モータ１４または発電機３４の３相のコイルのそれぞれに接続している。走行モータ用インバータ３０と発電機用インバータ３２とは直流電源１６に対し並列に接続している。
【００３３】
走行モータ用インバータ３０は、第２コンデンサ２６から直流電圧が供給されると、制御部からのトルク指令値に対応する信号に基づいて、直流電圧を交流電圧に変換して走行モータ１４を駆動する。また、走行モータ用インバータ３０は、ハイブリッド車両の回生制動時に、走行モータ１４により発電した交流電圧を制御部からの信号に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、第２コンデンサ２６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２８に供給する。
【００３４】
一方、発電機用インバータ３２は、第２コンデンサ２６から直流電圧が供給されると、制御部からのトルク指令値に対応する信号に基づいて、直流電圧を交流電圧に変換して発電機３４を駆動する。発電機用インバータ３２は、図示しないエンジンにより駆動される発電機３４により発電した交流電圧を制御部からの信号に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、第２コンデンサ２６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２８に供給する。
【００３５】
制御部は、モータコントローラであり、ＣＰＵ，メモリ等を有するマイクロコンピュータを含む。制御部は、インバータ３０（または３２）により走行モータ１４または発電機３４を駆動する際に、図示しないモータ電流センサにより検出したモータ電流値、直流電源１６からの直流電圧、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の出力電圧、図示しない外部ＥＣＵからのトルク指令値及びモータ回転数に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を構成するスイッチング素子３５，３６を制御するための信号を生成して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に出力する。このようにしてトルク指令値に応じたモータトルクにより走行モータ１４が駆動され、走行モータ１４に図示しない動力伝達経路を介して連結された車輪が駆動される。この場合、制御部は、トルク指令値及びモータ回転数に基づいてインバータ入力電圧の最適目標値を演算し、この最適目標値と、インバータ入力電圧の検出値と、直流電源１６の電圧検出値とに基づいて、インバータ入力電圧を最適目標値に設定するためのデューティー比を演算し、制御部は、デューティー比に基づいて２個のスイッチング素子３５，３６をオンまたはオフするための信号を生成し、２個のスイッチング素子３５，３６へこの信号を出力する。
【００３６】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の下側のスイッチング素子３６のオンデューティーを大きくすることによりリアクトル１０における電力の蓄積が大きくなり、より高電圧の出力電圧を得られる。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の上側のスイッチング素子３５のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。このため、デューティー比を制御することにより、電源ラインの電圧を直流電源の出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。
【００３７】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８が備えるリアクトル１０の具体的構造を、図２から図４を用いて説明する。図２に示すように、リアクトル１０は、互いに間隔をあけて対向配置した一対の磁性材製のコア４２，４４と、一対のコア４２，４４に巻装された一対のコイル４６，４８と、案内部である摺動部５０（図３）と、弾性材５２とを備える。各コア４２，４４は、略Ｕ字形の複数の珪素鋼等の電磁鋼板等の鋼板を積層することにより構成したり、磁性体圧粉を略Ｕ字形に焼結した圧粉磁心等により構成する。一対のコア４２，４４は、それぞれＩ字形の本体部５４の両端部に互いに同方向に突出形成した一対の脚部５６を備える。一対のコイル４６，４８の内側に一対の脚部５６を、隙間をあけて進入させ、一対のコア４２，４４が備える各脚部５６を、一対のコア４２，４４同士で、非磁性の弾性材５２を介して互いに対向させている。
【００３８】
各コイル４６，４８は、それぞれの一端が引き出しリード線として外部に引き出され、それぞれの他端が一対のコア４２，４４同士で互いに接続されている。各コイル４６，４８の巻き方向は互いに逆になっている。また、各コイル４６，４８の引き出しリード線は、図示しない外部のバスバーに接続され、外部のバスバーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８（図１）の端子を構成する。
【００３９】
また、弾性材５２は、アルミニウム、樹脂等の非磁性の材料により造ったバネや、ゴム等である。弾性材５２は、一対のコア４２，４４を構成し、一対のコア４２，４４同士で互いに対向する脚部５６の一方または両方の端面に結合することもでき、両方の端面のいずれにも結合しないようにすることもできる。このように構成するため、一対のコイル４６，４８は、それぞれ一対のコア４２，４４の片側（図２、図４の左側）の脚部と、他側（図２、図４の右側）の脚部とに、それぞれ隙間をあけて巻装されている。なお、図２、図４では、各弾性材５２がそれぞれ一対のバネであるような図を記載しているが、これは説明の理解の容易化を図るためのもので、実際には、各弾性材５２は、それぞれ１個ずつのバネやゴム等により構成できる（後述する図６、図７で同じである）。
【００４０】
また、リアクトル１０は、複数の孔部５８と、一対のガイド軸６０と、連結部６２と、ストッパ６４とを備える。すなわち、一対のコア４２，４４の両端部で一対の脚部５６を含む部分に、各コイル４６，４８の巻回中心軸方向である、軸方向に、孔部５８を形成している。一対のコア４２，４４に設けた各孔部５８は、一対のコア４２，４４同士で互いに対向させている。また、一対のコア４２，４４同士で対向させた一対ずつの孔部５８に、一対のコア４２，４４に掛け渡すように、固定の部分に固定のガイド部材である、非磁性の一対のガイド軸６０を挿通している。また、一対のガイド軸６０の一端部（図２、図４の下端部）に、一対のガイド軸６０同士を結合する連結部６２を設けている。さらに、一対のガイド軸６０の他端部（図２、図４の上端部）に、各コイル４６，４８の軸方向に関する、一対のコア４２，４４の片側（図２、図４の上側）のコア４２の変位を規制する変位規制部であるストッパ６４を設けている。なお、連結部６２は、各コイル４６，４８の軸方向に関する一対のコア４２，４４の他側（図２、図４の下側）のコア４４の変位を規制する変位規制部でもある。
【００４１】
図３に示すように、一対のコア４２，４４（４４は図２参照）のそれぞれに設けた一対ずつの孔部５８と、一対のガイド軸６０の外周面とにより摺動部５０を構成している。摺動部５０は、一対のコア４２，４４とガイド軸６０との間で、ガイド軸６０に対する各コア４２，４４の、各コイル４６，４８の軸方向に関する摺動変位を可能とする。このため、摺動部５０は、一対のコア４２，４４同士の間の間隔である、ギャップ長Ｌを可変に、一対のコア４２，４４の移動を案内する。
【００４２】
また、本実施の形態のリアクトル１０では、上記の特許文献１及び特許文献２に記載された構造の場合と異なり、圧電素子や圧電体を設けていない。すなわち、一対のコア４２，４４は、弾性材５２以外の、圧電体等の他の部材を介することなく互いに対向している。このため、一対のコア４２，４４は、連結部６２とストッパ６４とで規制される範囲内での、各コイル４６，４８の軸方向に関する自由変位を可能としている。
【００４３】
また、弾性材５２は、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌを可変し、各コイル４６，４８に流れる電流が増大した場合に、一対のコア４２，４４間に作用する磁気吸引力の増大により、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌが小さくなることを可能とする。また、弾性材５２は、各コイル４６，４８に流れる電流が減少した場合に、弾性力により、一対のコア４２，４４間に作用する磁気吸引力に抗して、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌを大きくする。弾性材５２は、一対のコア４２，４４に、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌを大きくする方向の弾性力を付与する。
【００４４】
すなわち、図４に示すように、運転時に各コイル４６，４８に流れる電流が増大した場合には、各コイル４６，４８内に発生する磁束の増大による、図４の矢印α方向に作用する、磁気吸引力の増大により、一対のコア４２，４４同士が、弾性材５２の図４の矢印β方向に作用する弾性力に抗して互いに吸引され、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌが小さくなる。この場合には、一対のコア４２，４４間に作用する磁気吸引力が弾性材５２の弾性力に打ち勝つ。これに対して、図２に示すように、各コイル４６，４８に流れる電流が減少した場合には、各コイル４６，４８内に発生する磁束が減少して、図２の矢印β方向に作用する弾性材５２の弾性力により、一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌが、一対のコア４２，４４間に図２の矢印α方向に作用する磁気吸引力に抗して大きくなる。弾性材５２の弾性力は、このように、コイル４６，４８に流れる電流の変化により一対のコア４２，４４間のギャップ長Ｌが自動的に変化することを可能とするように設定する。
【００４５】
また、図４に示すように、コイル４６，４８に流れる電流が大きくなった場合に、一対のコア４２，４４と圧縮された弾性材５２とにより構成する部分のコイル４６，４８の軸方向に関する全長Ｌａが、連結部６２とストッパ６４との間隔Ｌｂ、すなわちコア４２，４４の軸方向の移動を規制する部分の全長Ｌｂよりも小さくなるようにしている（Ｌａ＜Ｌｂ）。また、一対のガイド軸６０及び連結部６２は、各コイル４６，４８を固定した図示しない固定部分に固定している。
【００４６】
なお、リアクトル１０は、図示しないケーシング内に格納することもできる。また、この場合に、ケーシング内に、リアクトル１０とともに他の部材、例えば、図１に示したインバータ３０，３２、コンデンサ２４，２６、制御部の少なくともいずれか１を格納することもできる。
【００４７】
このようなリアクトル１０によれば、運転時に各コイル４６，４８に流れる電流が増大した場合に、図４に示すように、一対のコア４２，４４間に作用する磁気吸引力が増大し、弾性材５２の弾性力に打ち勝って、一対のコア４２，４４間の間隔であるギャップ長Ｌが小さくなる。このため、磁気抵抗が減少し、リアクトル１０での磁気飽和によるインダクタンスの低下をなくすか、または十分に抑えることができる。すなわち、各コイル４６，４８に流れる電流の増加に伴って増大するコア４２，４４の磁気飽和による、インダクタンスの磁気抵抗増大分を、ギャップ長Ｌの短縮により十分に小さくすることができ、幅広い電流範囲でインダクタンスの変動を抑えることができる。したがって、リアクトル１０を含む装置である、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の正常な機能を有効に発揮できる構造を実現できる。
【００４８】
また、ギャップ長Ｌを変化させるために圧電体を使用する必要がなくなるため、各コイル４６，４８に電流を流すための、直流電源１６を含む電圧印加回路以外の特別な電圧印加回路を設ける必要がなくなる。このため、特別な電圧印加回路を必要とすることなく、比較的単純な構成で、ギャップ長Ｌを変化させることができ、各コイル４６，４８に流れる電流が増大した場合でも、インダクタンスの過度の低下を防止できる。このように、一対のコア４２，４４間の間隔であるギャップ長Ｌを各コイル４６，４８に流れる電流量に応じて縮小させることができ、幅広い電流範囲でインダクタンスを良好に保持できるリアクトル１０を実現できる。
【００４９】
図５は、本実施の形態による効果を説明するための、電流とインダクタンスとの関係の１例を示す図である。なお、以下の説明では、図１から図４に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付して説明する。図５において、実線ａは、本実施の形態のリアクトル１０の場合を表し、一点鎖線ｂは、比較例のリアクトルの場合を表している。比較例のリアクトルは、本実施の形態で、すべての弾性材５２（図２、図４参照）を省略し、一対のコア４２，４４間の間隔が固定である、例えば、一対のコア４２，４４間に非磁性材のギャップ長保持用のスペーサを配置した構成を有する。また、図５において、矢印ｃは、リアクトルにおいて、設計上要求されるインダクタンスの適正範囲を表している。図５から明らかなように、一点鎖線ｂで示した比較例の場合には、コイル４６，４８に流れる電流の増大にしたがってインダクタンスは過度に低下する。このため、比較例では、インダクタンスの適正範囲で使用できる電流範囲は、図５に矢印ｄで示す小さい範囲に制限される。これに対して、本実施の形態によれば、コイル４６，４８に流れる電流が大きく変化する場合でも、インダクタンスを常に適正範囲内に保持することができ、幅広い電流範囲でインダクタンスを良好に保持できる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、ギャップ長Ｌの縮小により、一対のコア４２，４４間からの磁束漏洩が過度に増加することを防止でき、渦電流により各コイル４６，４８が発熱するのを抑制できる。また、リアクトル１０による電流平滑性を良好に確保でき、リプル電流を抑えて、各コア４２，４４が積層した鋼板により構成される場合でも、各コア４２，４４の振動を防止し、騒音の減少を図れる。
【００５１】
また、上記のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に使用されるリアクトル１０、特に本実施の形態のように、ハイブリッド車両等の車両の駆動のために使用されるモータ駆動装置１２を構成するＤＣ／ＤＣコンバータ２８に使用されるリアクトル１０の場合、大きな電流変化にかかわらずインダクタンスの変化量を十分に小さくする、いわゆるフラットに近い直流重畳特性を有する電流−インダクタンス特性が求められる。これに対して、本実施の形態のリアクトル１０によれば、幅広い電流範囲でインダクタンスの変動を抑えることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８及びＤＣ／ＤＣコンバータ２８を含むモータ駆動装置１２の性能向上を図れる。
【００５２】
また、摺動部５０は、一対のコア４２，４４と、固定のガイド軸６０との間で、ガイド軸６０に対する各コア４２，４４の摺動変位を可能とするので、一対のコア４２，４４の相対変位をより円滑に行える。
【００５３】
また、図６は、第１の実施の形態の別例のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が小さい場合を示す略図である。別例のコア間隔可変リアクトルである、リアクトル１０ａの場合、連結部６２（図２、図４参照）を設けず、一対のガイド軸６０を互いに分離して配置している。また、各ガイド軸６０の両端部に変位規制部であるストッパ６４を設けて、各コイル４６，４８の軸方向に関する各コア４２，４４の移動を規制している。各ガイド軸６０は、それぞれ図示しない固定部分に固定されている。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００５４】
［第２の発明の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図７は、本実施の形態のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が大きい場合を、一部を断面にして示す略図である。本実施の形態のコア間隔可変リアクトルである、リアクトル１０ｂの場合、上記の第１の実施の形態の場合と異なり、一対のコア４２，４４の変位を案内するためのガイド軸６０（図２等参照）を設けていない。このため、各コア４２，４４にガイド軸６０を挿通するための孔部も設けていない。その代わりに、本実施の形態では、リアクトル１０ｂを構成する一対のコイル４６，４８の内側にそれぞれ樹脂等の非磁性の材料製の、固定の部分に固定のガイド部材である、コイルボビン６６を固定している。各コイル４６，４８は、図示しないケーシング等、固定の部分に固定されている。
【００５５】
また、一対のコア４２，４４が備える各脚部５６の先端部を各コイルボビン６６に進入させ、各コイルボビン６６に進入させた一対の脚部５６を、弾性材５２を介して互いに対向させている。すなわち、各コイル４６，４８の内側に、コイルボビン６６を介して各脚部５６を配置している。各脚部５６は、各コイルボビン６６に対する摺動変位を可能としている。すなわち、各コイルボビン６６の内周面と各脚部５６の外周面とにより、案内部である摺動部６８を構成している。また、各コア４２，４４の互いに反対側面となる外側面７０を、図示しない固定の部分に空間をあけて対向させている。したがって、各コア４２，４４は、固定の部分により規制される範囲内で、各コイル４６，４８の軸方向に関する自由変位を可能としている。
【００５６】
このような本実施の形態の場合も、運転時に各コイル４６，４８に流れる電流が増大した場合に、一対のコア４２，４４間に作用する磁気吸引力が増大し、弾性材５２の弾性力に打ち勝って、一対のコア４２，４４間の間隔であるギャップ長Ｌが小さくなる。このため、磁気抵抗が減少し、リアクトル１０ｂでの磁気飽和によるインダクタンスの低下をなくすか、または十分に抑えることができ、幅広い電流範囲でインダクタンスの変動を抑えることができる。また、ギャップ長Ｌを変化させるために圧電体を使用する必要がなくなるため、特別な電圧印加回路を必要とすることなく、比較的単純な構成で、ギャップ長Ｌを変化させることができる。また、ギャップ長の短縮により、一対のコア４２，４４間からの磁束漏洩が過度に増加することを防止でき、渦電流により各コイル４６，４８が発熱するのを抑制できる。その他の構成及び作用については、上記の第１の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する図示及び説明を省略する。
【００５７】
なお、上記の各実施の形態においては、一対の脚部５６を備えるコア４２，４４を一対のコイル４６，４８に進入させ、各コイル４６，４８の内側で各脚部５６を、弾性材５２を介して互いに対向させる場合を説明した。ただし、本発明は、このような構造に限定するものではなく、例えば、一対のコアをそれぞれ棒状等、直線状に形成し、１個のコイルの内側に一対のコアの端部を進入させ、コイルに進入させた一対のコアの端部を、弾性材を介して互いに対向させることもできる。この場合には、一対のコアを軸方向の摺動可能に案内するガイド軸の外周面と、ガイド軸を挿通するために一対のコアに設けた孔部の内周面との間の摺動部、または、コイルに固定したコイルボビンの内周面と一対のコアの外周面との間の摺動部により、一対のコア同士の間の間隔を可変に、一対のコアの移動を案内する案内部を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態のコア間隔可変リアクトルを含む昇圧回路を備えるモータ駆動装置を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が小さい場合を、一部を断面にして示す略図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第１の実施の形態のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が大きい場合を、一部を断面にして示す略図である。
【図５】第１の実施の形態による効果を説明するための、コイルに流す電流とコア間隔可変リアクトルのインダクタンスとの関係の１例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の別例のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が小さい場合を示す略図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のコア間隔可変リアクトルで、コイルに流す電流が大きい場合を、一部を断面にして示す略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１０ａ，１０ｂ  リアクトル、１２  モータ駆動装置、１４  走行モータ、１６  直流電源、１８，２０，２２  システムリレー、２４  第１コンデンサ、２６  第２コンデンサ、２８  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３０  走行モータ用インバータ、３２  発電機用インバータ、３４  発電機、３５，３６  スイッチング素子、３８，４０  ダイオード、４２，４４  コア、４６，４８  コイル、５０  摺動部、５２  弾性材、５４  本体部、５６  脚部、５８  孔部、６０  ガイド軸、６２  連結部、６４  ストッパ、６６  コイルボビン、６８  摺動部、７０  外側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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