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公開番号2024163718
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023079564
出願日2023-05-12
発明の名称リアクトルの磁気バイアス制御方法及びリアクトルの磁気バイアス制御装置
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人個人,個人,個人
主分類H01F 27/00 20060101AFI20241115BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リアクトルを双方向の電力変換装置に用いた場合でもリアクトルのコアの磁気飽和を適切に抑制できるようにする。
【解決手段】磁気バイアス制御方法は、コイル33を巻回した磁性材のコア31に挿入された永久磁石32の着磁状態を制御するコントローラ120によって、リアクトル30の磁気バイアスを制御する。コントローラ120は、コイル33に流れる電流72を検出する電流センサ110から、検出したコイル33の電流72を取得する。コントローラ120は、取得した電流72に基づいて、永久磁石32の着磁状態を変更するか否かを判定する。コントローラ120は、着磁状態を変更すると判定した場合に、着磁電流1_80又は着磁電流2_79をコイル33に流して、永久磁石32によるバイアス磁束75とは磁界の向きが反対で、かつ、永久磁石32の保磁力Hcjを超える強さの外部磁界71を、コイル33に一時的に発生させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
コイルを巻回した磁性材のコアに挿入された永久磁石の着磁状態を制御するコントローラによって、リアクトルの磁気バイアスを制御する方法であって、
前記コントローラは、
前記コイルに流れる電流を検出したセンサから、検出した前記コイルの電流を取得し、
取得した前記コイルの電流に基づいて、前記永久磁石の着磁状態を変更するか否かを判定し、
前記着磁状態を変更すると判定した場合に、所定の電流を前記コイルに流して、前記永久磁石によるバイアス磁束とは磁界の向きが反対で、かつ、前記永久磁石の保磁力を超える強さの外部磁界を、前記コイルに一時的に発生させる、
リアクトルの磁気バイアス制御方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記コントローラは、取得した前記コイルの電流と、前記バイアス磁束に対応する所定の閾値との比較に基づいて、前記着磁状態を変更するか否かを判定する、請求項１に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項３】
前記所定の閾値は、前記着磁状態を変更する場合の変更後における前記永久磁石の極性に対応して設定された第１の閾値を含んでおり、
前記コントローラは、取得した前記コイルの電流が、前記変更後における前記永久磁石の極性に対応する符号の値であって、かつ、絶対値において前記第１の閾値を上回る値となった場合に、前記着磁状態を変更すると判定する、請求項２に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項４】
前記所定の閾値は、前記着磁状態を変更する場合の変更前における前記永久磁石の極性に対応して設定された第２の閾値を含んでおり、
前記コントローラは、取得した前記コイルの電流が、前記変更前における前記永久磁石の極性に対応する符号の値であって、かつ、絶対値において所定時間以上連続して前記第２の閾値を下回る値となった場合に、前記着磁状態を変更すると判定する、請求項２に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項５】
前記所定の閾値は、値が異なる２つ以上の判定用閾値を含んでおり、
前記コントローラは、取得した前記コイルの電流と各判定用閾値との比較結果のうち少なくとも１つに基づいて、前記着磁状態を変更するか否かを判定する、請求項２に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項６】
前記リアクトルは、保磁力が異なる２種類以上の前記永久磁石を有しており、
前記コントローラは、前記着磁状態を変更すると判定した場合に、取得した前記コイルの電流により前記コイルに発生する磁束と２種類以上の前記永久磁石によるバイアス磁束の合計との比較に基づいて、前記所定の電流の値を決定し、決定した前記所定の電流を前記コイルに一時的に流して、２種類以上の前記永久磁石の前記着磁状態を、保磁力が低い種類から順に変更させる、請求項１に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項７】
前記リアクトルは、前記コアに発生する主磁束と平行な方向における厚さが異なる２種類以上の前記永久磁石を有しており、
前記コントローラは、
前記着磁状態を変更すると判定した場合に、取得した前記コイルの電流により前記コイルに発生する磁束と２種類以上の前記永久磁石によるバイアス磁束の合計との比較に基づいて、前記所定の電流の値を決定し、
決定した前記所定の電流を前記コイルに一時的に流して、２種類以上の前記永久磁石の前記着磁状態を、前記主磁束と平行な方向における厚さが小さい種類から順に変更させる、請求項１に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項８】
前記コイルを流れる電流は、電動車両のパワートレインの力行状態及び回生状態において双方向ＤＣＤＣコンバータと前記パワートレインとの間を流れる負荷電流である請求項１～７のいずれか１項に記載のリアクトルの磁気バイアス制御方法。
【請求項９】
コイルを巻回した磁性材のコアに永久磁石を挿入したリアクトルの磁気バイアス制御装置であって、
前記コイルに流れる電流を検出するセンサと、
前記センサから取得した前記コイルの電流に基づいて、前記永久磁石の着磁状態を変更するか否かを判定する判定部と、
前記着磁状態を変更すると判定した場合に、所定の電流を前記コイルに流して、前記永久磁石によるバイアス磁束とは磁界の向きが反対で、かつ、前記永久磁石の保磁力を超える強さの外部磁界を、前記コイルに一時的に発生させる制御部と、
を備えるリアクトルの磁気バイアス制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルの磁気バイアス制御方法及びリアクトルの磁気バイアス制御装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、コアのギャップ部に磁気バイアス用の永久磁石を配置したリアクトルが提案されている。このリアクトルでは、コアに巻回したコイルに発生する磁束と永久磁石に発生するバイアス磁束との打ち消し合いによってコア内の磁束を減らすことで、コアの磁気飽和の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平８－３１６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のリアクトルは、磁気飽和の抑制に対応できる方向が、永久磁石の磁極の配置に対応する一方向に限られる。例えば、モータが力行状態と回生状態とを繰り返す電動車両で用いる双方向ＤＣＤＣコンバータに接続して用いるリアクトルでは、モータの力行状態と回生状態との両方でコアの磁気飽和に対策する必要がある。仮に、特許文献１のリアクトルを双方向ＤＣＤＣコンバータに接続すると、モータの力行状態と回生状態とのうちどちらか一方の状態では、直流リアクトルがコアの磁気飽和を助長する方向に機能してしまう。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、リアクトルを双方向の電力変換装置に接続した場合でもリアクトルのコアの磁気飽和を適切に抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一つの態様に係るリアクトルの磁気バイアス制御方法では、コイルを巻回した磁性材のコアに挿入された永久磁石の着磁状態を制御するコントローラによって、リアクトルの磁気バイアスを制御する。コントローラは、コイルに流れる電流を検出するセンサから、検出したコイルの電流を取得する。コントローラは、取得したコイルの電流に基づいて、永久磁石の着磁状態を変更するか否かを判定する。コントローラは、着磁状態を変更すると判定した場合に、所定の電流をコイルに流して、永久磁石によるバイアス磁束とは磁界の向きが反対で、かつ、永久磁石の保磁力を超える強さの外部磁界を、コイルに一時的に発生させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リアクトルを双方向の電力変換装置に接続した場合でもリアクトルのコアの磁気飽和を適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係るリアクトルの磁気バイアス制御装置を有する、電動車両のパワートレインに対する電力供給部の概略的な構成の一例を示す図である。
図２は、第１実施形態に係るリアクトルの磁気バイアス制御装置が磁気バイアスを制御するリアクトルの構成の一例を示す図である。
図３は、図２の永久磁石のＪ－Ｈ曲線を示す図である。
図４は、図１のパワートレインに流れる負荷電流と、電流センサが検出したコイルの電流と、コイルに流れる電流によりコイルに発生する磁束と、永久磁石のバイアス磁束との関係の一例を時系列で示す図である。
図５は、図１の判定部が永久磁石の着磁状態の要否を判定する対象のイベントと電流制御部が行う永久磁石の着磁状態の変更内容との関係の一例を示す図である。
図６は、図１のコントローラが行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
図７は、第２実施形態に係るリアクトルの磁気バイアス制御装置が磁気バイアスを制御するリアクトルの構成の一例を示す図である。
図８は、図７の厚さが小で低保磁力の永久磁石のＪ－Ｈ曲線の一部を示す図である。
図９は、図７の厚さが中で低保磁力の永久磁石のＪ－Ｈ曲線の一部を示す図である。
図１０は、図７の厚さが大で高保磁力の永久磁石のＪ－Ｈ曲線の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照して、本発明の実施形態に係るリアクトルの磁気バイアス制御装置の概略的な構成を説明する。以下、「リアクトルの磁気バイアス制御装置」を「磁気バイアス制御装置」と略して呼ぶことがある。実施形態に係る磁気バイアス制御装置１０は、不図示の電動車両のパワートレイン２０に対する電力供給部で用いるリアクトル３０の磁気バイアスを制御する。電力供給部は、電動車両の電源４０から供給される高電圧の直流電源を双方向ＤＣＤＣコンバータ５０で変圧し、負荷駆動回路６０により交流電圧に変換してパワートレイン２０に供給する。
【００１０】
双方向ＤＣＤＣコンバータ５０は、ハイサイド及びローサイドの半導体スイッチ５１、５２を有している。半導体スイッチ５１、５２は、所謂パワートランジスタである。半導体スイッチには、例えば、バイポーラトランジスタであるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ユニポーラトランジスタであるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いることができる。本実施形態では、ＩＧＢＴを半導体スイッチ５１、５２に用いている。パワートレイン２０は、例えば、三相交流モータを有していてもよい。パワートレイン２０が三相交流モータを有する場合、負荷駆動回路６０は、例えば、所謂三相インバータ回路を有するものとすることができる。双方向ＤＣＤＣコンバータ５０が電源４０の直流電源を変圧するために行う半導体スイッチ５１、５２のスイッチングは、例えば、磁気バイアス制御装置１０の後述するコントローラ１２０によって制御することができる。コントローラ１２０とは別の装置が、電源４０の直流電源を変圧するための半導体スイッチ５１、５２のスイッチングを制御してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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