特許ウォッチ

公開番号2025136889
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035810
出願日2024-03-08
発明の名称磁気部品および電力変換装置
出願人トヨタ自動車株式会社,国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人,個人,個人
主分類H01F 30/10 20060101AFI20250911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】複数のインダクタと複数のトランスの占有体積を削減する。
【解決手段】磁気部品40において、第1コア10aは、第1中脚部12aと、第1中脚部の両側に設けられた一対の第1外脚部14a,16aと、を有する。第2コア10bは、第2中脚部12bと、第2中脚部の両側に設けられた一対の第2外脚部14b,16bと、を有する。第1インダクタ巻線20uは、第1中脚部12aに巻回される。第2インダクタ巻線20vは、第2中脚部12bに巻回される。第1トランス巻線22uは、一方の第1外脚部14aおよび一方の第2外脚部14bに巻回されるとともに、他方の第1外脚部16aおよび他方の第2外脚部16bに巻回される。第2トランス巻線22vは、一方の第1外脚部14aおよび一方の第2外脚部14bに巻回されるとともに、他方の第1外脚部16aおよび他方の第2外脚部16bに巻回される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１中脚部と、当該第１中脚部の両側に設けられた一対の第１外脚部と、を有する第１コアと、
第２中脚部と、当該第２中脚部の両側に設けられた一対の第２外脚部と、を有する第２コアと、
前記第１中脚部に巻回された第１インダクタ巻線と、
前記第２中脚部に巻回された第２インダクタ巻線と、
一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第１トランス巻線と、
一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第２トランス巻線と、
を備えることを特徴とする磁気部品。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記第１トランス巻線は、前記一方の第１外脚部および前記一方の第２外脚部に巻回された第１巻線部と、前記他方の第１外脚部および前記他方の第２外脚部に巻回された第２巻線部と、を含み、
前記第２トランス巻線は、前記一方の第１外脚部および前記一方の第２外脚部に巻回された第３巻線部と、前記他方の第１外脚部および前記他方の第２外脚部に巻回された第４巻線部と、を含み、
前記第１インダクタ巻線に流れる電流により前記第１巻線部と前記第２巻線部のそれぞれに生じる誘導起電力が打ち消し合い、かつ、前記第２インダクタ巻線に流れる電流により前記第１巻線部と前記第２巻線部のそれぞれに生じる誘導起電力が打ち消し合うように、前記第１トランス巻線は巻回されており、
前記第１インダクタ巻線に流れる電流により前記第３巻線部と前記第４巻線部のそれぞれに生じる誘導起電力が打ち消し合い、かつ、前記第２インダクタ巻線に流れる電流により前記第３巻線部と前記第４巻線部のそれぞれに生じる誘導起電力が打ち消し合うように、前記第２トランス巻線は巻回されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気部品。
【請求項３】
前記第１トランス巻線は、前記一方の第１外脚部および前記一方の第２外脚部にｎ（ｎは自然数）回巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部および前記他方の第２外脚部にｎ回巻回され、
前記第２トランス巻線は、前記一方の第１外脚部および前記一方の第２外脚部にｎ回巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部および前記他方の第２外脚部にｎ回巻回され、
前記一方の第１外脚部に２ｎ回巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部に２ｎ回巻回された第１補助巻線と、
前記一方の第２外脚部に２ｎ回巻回されるとともに、前記他方の第２外脚部に２ｎ回巻回された第２補助巻線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気部品。
【請求項４】
第３中脚部と、当該第３中脚部の両側に設けられた一対の第３外脚部と、を有する第３コアと、
前記第３中脚部に巻回された第３インダクタ巻線と、
前記一方の第１外脚部、前記一方の第２外脚部、および一方の前記第３外脚部に巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部、前記他方の第２外脚部、および他方の前記第３外脚部に巻回された第３トランス巻線と、
をさらに備え、
前記第１トランス巻線および前記第２トランス巻線は、それぞれ、前記一方の第１外脚部、前記一方の第２外脚部、および前記一方の第３外脚部に巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部、前記他方の第２外脚部、および前記他方の第３外脚部に巻回されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気部品。
【請求項５】
磁気部品と、
第１交流ノード、第２交流ノード、第１直流ノード、および第２直流ノードを有し、スイッチング素子のスイッチング動作により直流電力と交流電力との間で電力変換するスイッチング回路と、
前記第１直流ノードと前記第２直流ノードとの間に直列接続された第１コンデンサおよび第２コンデンサと、
前記第１直流ノードと前記第２直流ノードとの間に直列接続された第３コンデンサおよび第４コンデンサと、
を備え、
前記磁気部品は、
第１中脚部と、当該第１中脚部の両側に設けられた一対の第１外脚部と、を有する第１コアと、
第２中脚部と、当該第２中脚部の両側に設けられた一対の第２外脚部と、を有する第２コアと、
前記第１中脚部に巻回された第１インダクタ巻線と、
前記第２中脚部に巻回された第２インダクタ巻線と、
一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第１トランス巻線と、
一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第２トランス巻線と、
前記一方の第１外脚部に巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部に巻回された第１補助巻線と、
前記一方の第２外脚部に巻回されるとともに、前記他方の第２外脚部に巻回された第２補助巻線と、
を有し、
前記第１インダクタ巻線と前記第２インダクタ巻線は、それぞれ、前記スイッチング回路に接続され、
前記第１トランス巻線は、前記第１交流ノードに接続され、
前記第２トランス巻線は、前記第２交流ノードに接続され、
前記第１補助巻線は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの接続ノードと、前記第１交流ノードとの間に接続され、
前記第２補助巻線は、前記第３コンデンサおよび前記第４コンデンサの接続ノードと、前記第２交流ノードとの間に接続される、
ことを特徴とする電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気部品および電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＳｉＣやＧａＮなどの次世代半導体パワーデバイスの登場により、従来のシリコンデバイスでは困難であった例えば６００Ｖ以上の高電圧域での高速および高周波スイッチングが可能となっている。そのため、電動車両などに利用される電力変換装置へのＳｉＣやＧａＮデバイスの適用が拡大傾向にある。
【０００３】
このような電力変換装置では、ＳｉＣやＧａＮデバイスの高速性が、スイッチング時に発生するコモンモードノイズのレベルを悪化させやすい。そのため、システムで要求されるノイズレベルの規格値を満たすため、必要なコモンモードフィルター回路のサイズが大型化しやすい。
【０００４】
特許文献１は、磁気コアに巻き回された巻線がディファレンシャルモードインダクタとコモンモードインダクタを構成するフィルタ部品を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－１６４１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コモンモードフィルター回路の１つとして、パッシブコモンモードノイズキャンセラが知られている。例えば、単相の電力変換装置に搭載されるパッシブコモンモードキャンセラは、異なるコアの２つのコモンモードトランスを有する。また、単相の電力変換装置は、異なるコアの２つのインダクタを有するものがある。これらのコモンモードトランスとインダクタを実装すると、部品間のスペースのため、占有体積が大きくなりやすい。
【０００７】
本発明の目的は、複数のインダクタと複数のトランスの占有体積を削減できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の磁気部品は、第１中脚部と、当該第１中脚部の両側に設けられた一対の第１外脚部と、を有する第１コアと、第２中脚部と、当該第２中脚部の両側に設けられた一対の第２外脚部と、を有する第２コアと、前記第１中脚部に巻回された第１インダクタ巻線と、前記第２中脚部に巻回された第２インダクタ巻線と、一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第１トランス巻線と、一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第２トランス巻線と、を備える。
【０００９】
本発明の別の態様は、電力変換装置である。この装置は、磁気部品と、第１交流ノード、第２交流ノード、第１直流ノード、および第２直流ノードを有し、スイッチング素子のスイッチング動作により直流電力と交流電力との間で電力変換するスイッチング回路と、前記第１直流ノードと前記第２直流ノードとの間に直列接続された第１コンデンサおよび第２コンデンサと、前記第１直流ノードと前記第２直流ノードとの間に直列接続された第３コンデンサおよび第４コンデンサと、を備える。前記磁気部品は、第１中脚部と、当該第１中脚部の両側に設けられた一対の第１外脚部と、を有する第１コアと、第２中脚部と、当該第２中脚部の両側に設けられた一対の第２外脚部と、を有する第２コアと、前記第１中脚部に巻回された第１インダクタ巻線と、前記第２中脚部に巻回された第２インダクタ巻線と、一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第１トランス巻線と、一方の前記第１外脚部および一方の前記第２外脚部に巻回されるとともに、他方の前記第１外脚部および他方の前記第２外脚部に巻回された第２トランス巻線と、前記一方の第１外脚部に巻回されるとともに、前記他方の第１外脚部に巻回された第１補助巻線と、前記一方の第２外脚部に巻回されるとともに、前記他方の第２外脚部に巻回された第２補助巻線と、を有する。前記第１インダクタ巻線と前記第２インダクタ巻線は、それぞれ、前記スイッチング回路に接続される。前記第１トランス巻線は、前記第１交流ノードに接続され、前記第２トランス巻線は、前記第２交流ノードに接続される。前記第１補助巻線は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの接続ノードと、前記第１交流ノードとの間に接続される。前記第２補助巻線は、前記第３コンデンサおよび前記第４コンデンサの接続ノードと、前記第２交流ノードとの間に接続される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のインダクタと複数のトランスの占有体積を削減できる技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許