JP2020102913A - 電力変換装置、及び高電圧ノイズフィルタ - Google Patents

電力変換装置、及び高電圧ノイズフィルタ Download PDF

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Abstract

【課題】 磁性体コアの放熱と電磁ノイズの抑制効果の向上とを両立する。【解決手段】 電力変換装置の高電圧ノイズフィルタは、接地された金属筐体と、前記直流電流の電源と前記パワーモジュールとの陽極を接続する陽極バスバと、陰極を接続する陰極バスバと、環状に形成され、その貫通穴に前記陽極バスバ及び前記陰極バスバが貫通された第１の磁性体コアと、一端が前記陽極バスバに接続され、他端が前記陰極バスバに接続されたＸコンデンサと、一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第１のＹコンデンサと、一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第２のＹコンデンサと、前記第１の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第１の冷却部と、を有し、前記陽極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、前記陰極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置されていることを特徴とする。【選択図】 図４

Description

本発明は、電力変換装置、及び高電圧ノイズフィルタに関する。
電気自動車やプラグインハイブリッド車等では、充電効率の向上を目的として、動力駆動用バッテリの高電圧化が進められている。そして、電気自動車等においては、動力駆動用バッテリから出力される直流電流を電力変換装置（インバータ）が交流電流に変換して３相モータに供給し、３相モータが交流電流によって駆動し、タイヤを回転させるようになされている。
電力変換装置においては、電力変換に際して電磁ノイズを発生し、該電磁ノイズが電気自動車等に搭載されている他の電子回路に悪影響を及ぼし、誤動作等が発生し得ることが知られている。また、電力変換装置にて発生する電磁ノイズは、入力される直流電流の高電圧化と出力する交流電流の高周波化に伴って増大することが知られている。
そこで、従来、電力変換装置には、発生した電磁ノイズがケーブル等を介して電力変換装置の外部に伝搬することを抑制するための高電圧ノイズフィルタが設けられている。高電圧ノイズフィルタは、ＬＣフィルタを構成するＬ（インダクタ）となる磁性体コアと、Ｃ（コンデンサ）を有する。
ところで、高電圧ノイズフィルタが有する磁性体コアは、発生した電磁ノイズによって発熱し、電磁ノイズの増大に伴って発熱量が増える。したがって、動力駆動用バッテリの高電圧化が進んだ場合、電磁ノイズが増大して磁性体コアの発熱量が増えるので放熱対策が必要となる。また、増大した電磁ノイズを抑制するための対策も必要となる。
電力変換装置における放熱構造に関しては、例えば特許文献１に、電力変換装置の筐体全体に冷却媒体に循環させる構造が開示されている。
国際公開第２０１５／１３３２０１号
磁性体コアに対する放熱対策としては、例えば、磁性体コアにヒートシンクを設ける方法が考えられる。
また、電磁ノイズを抑制するための対策としては、ＬＣフィルタを構成するコンデンサの容量を大きくする方法が考えられる。
しかしながら、磁性体コアにヒートシンクを設け、さらに、コンデンサの容量を大きくした場合、高電圧ノイズフィルタ全体のサイズが大型化し、重量増となってしまい車載を考慮した場合に好ましくない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、磁性体コアの放熱と、電磁ノイズの抑制効果の向上とを両立できるようにすることを目的とする。
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る電力変換装置は、直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、前記パワーモジュールから生じる電磁ノイズを抑制する高電圧ノイズフィルタと、を備え、前記高電圧ノイズフィルタは、接地された金属筐体と、前記直流電流の電源と前記パワーモジュールとの陽極を接続する陽極バスバと、前記電源と前記パワーモジュールとの陰極を接続する陰極バスバと、環状に形成され、その貫通穴に前記陽極バスバ及び前記陰極バスバが貫通された第１の磁性体コアと、一端が前記陽極バスバに接続され、他端が前記陰極バスバに接続されたＸコンデンサと、一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第１のＹコンデンサと、一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第２のＹコンデンサと、前記第１の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第１の冷却部と、を有し、前記陽極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、前記陰極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、磁性体コアの放熱と、電磁ノイズの抑制効果の向上とを両立することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図１は高電圧バッテリと電力変換装置と３相モータとの接続の例を示す図である。 図２は高電圧ノイズフィルタの従来の構成例を示す図である。 図３は磁性体コアの形状の一例を示す図である。 図４は本発明に係る第１の実施形態である高電圧ノイズフィルタの構成例を示すＸＹ平面図である。 図５は図４に示された高電圧ノイズフィルタのＸＺ側面図である。 図６は高電圧ノイズフィルタによる電磁ノイズの減衰特性効果を示す図である。 図７は本発明に係る第２の実施形態である高電圧ノイズフィルタの構成例を示すＸＹ平面図である。 図８は本発明に係る第３の実施形態である高電圧ノイズフィルタの構成例を示すＸＹ平面図である。 図９は本発明に係る第４の実施形態である高電圧ノイズフィルタの構成例を示すＸＹ平面図である。 図１０（Ａ），（Ｂ）は図９の高電圧ノイズフィルタにおける冷却フィンの形状の一例を示す図であり、図１０（Ａ）は冷却フィン単体を示す図であり、図１０（Ｂ）は冷却フィンを磁性体コアに接続させた状態を示す図である。 図１１は本発明に係る第５の実施形態である高電圧ノイズフィルタの構成例を示すＸＹ平面図である。 図１２は本発明に係る第６の実施形態である高電圧ノイズフィルタの構成例を示すＸＹ平面図である。
以下に説明する各実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、各実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、各実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、各実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、各実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
＜本発明に係る実施の形態の概要＞
はじめに、本発明に係る実施の形態の概要について説明する。
図１は、電気自動車等に搭載される、動力駆動用の高電圧バッテリ１００、電力変換装置１０２、及び３相モータ１０４の接続の例を示している。
高電圧バッテリ１００は、３相モータ１０４の駆動用電源である。高電圧バッテリ１００は、陽極バスバ１０１Ｐ及び陰極バスバ１０１Ｎを介して電力変換装置１０２と接続されており、高電圧（例えば、６００〜８００[Ｖ]）の直流電流を電力変換装置１０２に出力する。高電圧バッテリ１００は、本発明の直流電流の電源に相当する。
電力変換装置１０２は、高電圧バッテリ１００から入力される直流電流を交流電流に変換し、ＵＷＶバスバ１０３を介して３相モータ１０４に供給する。３相モータ１０４は、電力変換装置１０２から供給される交流電流によって駆動し、電気自動車等のタイヤを回転させる。
電力変換装置１０２は、パワーモジュール１１１、平滑化コンデンサ１１２、及び高電圧ノイズフィルタ１１３を有する。
パワーモジュール１１１は、複数の半導体スイッチ等からなり、制御基板等（不図示）からの制御に従ってスイッチングを行うことにより、直流電流を交流電流に変換する。
ただし、パワーモジュール１１１がスイッチングを行った場合、コモンモードノイズ(同相成分ノイズ)及びディファレンシャルモードノイズ(差動成分ノイズ)からなる電磁ノイズが発生する。これらの電磁ノイズは、高電圧バッテリ１００から入力される直流電流が高電圧化されるほど、また、スイッチング周波数が高周波化されるほど大きくなり、電力変換装置１０２の外に漏れて電気自動車等に搭載された他の電子回路に悪影響を及ぼし得る。
平滑化コンデンサ１１２は、高電圧バッテリ１００から入力される直流電流の変動を平滑化する。
高電圧ノイズフィルタ１１３は、パワーモジュール１１１において発生し、陽極バスバ１２５Ｐ（図２）及び陰極バスバ１２５Ｎ（図２）に伝搬する電磁ノイズを抑制するためのものである。
図２は、高電圧ノイズフィルタ１１３の従来の構成例を示している。高電圧ノイズフィルタ１１３は、磁性体コア１２１，１２２、Ｘコンデンサ１２３、及びＹコンデンサ１２４を有する。
図３は、磁性体コア１２１の形状の一例を示している。磁性体コア１２１は、円環状（ドーナツ状）に形成されたＭｎＺｎフェライト、ファインメット（商標）等からなる。なお、磁性体コア１２２の形状についても磁性体コア１２１と同様である。
磁性体コア１２１，１２２には、その内側に形成された貫通穴に、高電圧バッテリ１００とパワーモジュール１１１とを繋ぐ陽極バスバ１２５Ｐ及び陰極バスバ１２５Ｎが貫通されている。磁性体コア１２１，１２２は、それぞれがＬＣフィルタを構成するＬ（インダクタ）として機能する。
Ｘコンデンサ１２３は、その一端が磁性体コア１２２の高電圧バッテリ１００側にて陽極バスバ１２５Ｐに接続され、その他端が陰極バスバ１２５Ｎに接続されている。Ｘコンデンサ１２３は、磁性体コア１２２とともにＬＣフィルタを構成し、パワーモジュール１１１にて発生したディファレンシャルモードノイズを減衰させることができる。
Ｙコンデンサ１２４は、２つのＹコンデンサ１２４Ｐ，１２４Ｎからなる。Ｙコンデンサ１２４Ｐは、その一端が磁性体コア１２２と磁性体コア１２１との間の陽極バスバ１２５Ｐに接続され、その他端がアースＧに接続されている。Ｙコンデンサ１２４Ｎは、その一端が磁性体コア１２２と磁性体コア１２１との間の陰極バスバ１２５Ｎに接続され、その他端がアースＧに接続されている。Ｙコンデンサ１２４は、磁性体コア１２１とともにＬＣフィルタを構成し、パワーモジュール１１１にて発生したコモンモードノイズを減衰させることができる。Ｙコンデンサ１２４は、その容量を大きくした場合、コモンモードノイズの抑制効果を高めることができる。
ところで、高電圧ノイズフィルタ１１３においては、パワーモジュール１１１にて発生したコモンモードノイズによって磁性体コア１２１，１２２が発熱し、特に、パワーモジュール１１１に近い方の磁性体コア１２１の発熱量が大きくなり易い。上述したように、高電圧バッテリ１００からの直流電流が高電圧化され、スイッチング周波数が高周波化された場合、コモンモードノイズが大きくなるので、磁性体コア１２１，１２２の発熱量も増加するので、特に、磁性体コア１２１に対する放熱構造が必要となる。
本実施の形態においては、磁性体コアの放熱と、コモンモードノイズの抑制効果の向上との両立を実現する。
＜本発明に係る第１の実施形態である高電圧ノイズフィルタ１＞
次に図４は、本発明に係る第１の実施形態である高電圧ノイズフィルタ１の構成例を示すＸＹ平面図である。図５は、該高電圧ノイズフィルタ１の構成例を示すＸＺ平面図である。
高電圧ノイズフィルタ１は、電力変換装置１０２（図１）における高電圧ノイズフィルタ１１３（図２）と置換して用いることができる。ただし、図２では図面左側が高電圧バッテリ１００であり、図面右側がパワーモジュール１１１であるが、図４では左右が逆転しており、図面右側が高電圧バッテリ１００であり、図面左側がパワーモジュール１１１である。
高電圧ノイズフィルタ１は、陽極バスバ１１Ｐ、陰極バスバ１１Ｎ、陽極バスバ１２Ｐ、陰極バスバ１２Ｎ、磁性体コア１３、Ｘコンデンサ１４、Ｙコンデンサ１５Ｐ、Ｙコンデンサ１５Ｎ、及び冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎを有し、これらが金属筐体１０に格納されているか、または電力変換装置１０２(図１)の金属筐体(不図示)に設けられた空間に配置されている。
金属筐体１０は、例えば、冷却媒体が循環されている電力変換装置１０２の金属筐体に接続されている。また、金属筐体１０は、電気自動車等の金属ボディに接地されている。
陽極バスバ１１Ｐ、陰極バスバ１１Ｎ、陽極バスバ１２Ｐ、及び陰極バスバ１２Ｎは、銅等の導電性が高い金属から形成された導電棒である。陽極バスバ１１Ｐ、及び陰極バスバ１１Ｎは、高電圧ノイズフィルタ１の高電圧バッテリ１００側に配置されており、Ｘ方向に延伸されたＸＹ面を有する。陽極バスバ１２Ｐ、及び陰極バスバ１２Ｎは、高電圧ノイズフィルタ１のパワーモジュール１１１側から陽極バスバ１１Ｐ、及び陰極バスバ１１ＮまでＸ方向に延伸されており、ＸＺ面を有する。
陽極バスバ１１Ｐは、磁性体コア１３の高電圧バッテリ１００側にて陽極バスバ１２Ｐに接続されている。同様に、陰極バスバ１１Ｎは、磁性体コア１３の高電圧バッテリ１００側にて陰極バスバ１２Ｎに接続されている。
陽極バスバ１２Ｐは、陽極バスバ１１Ｐと磁性体コア１３との間において、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｙ方向に折り曲げられた凸形状の部位を有する。同様に、陰極バスバ１２Ｎは、陰極バスバ１１Ｎと磁性体コア１３との間において、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｙ方向に折り曲げられた凸形状の部位を有する。
磁性体コア１３は、磁性体コア１２１（図３）と同様、円環状に形成されたＭｎＺｎフェライト、ファインメット（商標）等からなり、その中心の貫通穴には、陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎが貫通されている。磁性体コア１３は、本発明の第１の磁性体コアに相当する。
Ｘコンデンサ１４は、その一端が陽極バスバ１１Ｐに接続され、その他端が陰極バスバ１１Ｎに接続されている。Ｘコンデンサ１４は、パワーモジュール１１１にて発生したディファレンシャルモードノイズを減衰させることができる。なお、Ｘコンデンサ１４は、複数のコンデンサによって構成するようにしてもよい。
Ｙコンデンサ１５Ｐは、その一端が磁性体コア１３と陽極バスバ１１Ｐとの間の陽極バスバ１２Ｐに接続され、その他端がアースＧを介して金属筐体１０に接地されている。Ｙコンデンサ１５Ｐは、本発明の第１のＹコンデンサに相当する。Ｙコンデンサ１５Ｎは、その一端が磁性体コア１３と陰極バスバ１１Ｎとの間の陰極バスバ１２Ｎに接続され、その他端がアースＧを介して金属筐体１０に接地されている。Ｙコンデンサ１５Ｎは、本発明の第２のＹコンデンサに相当する。Ｙコンデンサ１５Ｐ，１５Ｎは、パワーモジュール１１１にて発生したコモンモードノイズを減衰させることができる。なお、Ｙコンデンサ１５Ｐ，１５Ｎは、それぞれ複数のコンデンサによって構成するようにしてもよい。
冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎは、例えば、金属等の熱伝導性を有する板状の材料からなり、磁性体コア１３の円環状の平面と金属筐体１０とに接続されている。したがって、冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎは、磁性体コア１３に発生した熱を金属筐体１０に伝導することによって磁性体コア１３を冷却することができる。冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎは、本発明の第１の冷却部、及び第１の平面部位に相当する。
また、冷却フィン１６Ｐは、陽極バスバ１２Ｐの凸形状の一部分と所定の間隔を設けて対向配置されている。同様に、冷却フィン１６Ｎは、陰極バスバ１２Ｎの凸形状の一部分と所定の間隔を設けて対向配置されている。
これにより、金属筐体１０を介して接地されている冷却フィン１６Ｐと、陽極バスバ１２Ｐの凸形状の一部分との間には、Ｙコンデンサ１５Ｐと並列な寄生容量が生じることになる。同様に、金属筐体１０を介して接地されている冷却フィン１６Ｎと、陰極バスバ１２Ｎの凸形状の一部分の間には、Ｙコンデンサ１５Ｎと並列な寄生容量が生じることになる。
このようにして生じた寄生容量は、一般的なコンデンサ部品とは異なりリード線を有していないため寄生インダクタンスが小さくなる。よって、例えば、リード線を有する一般的なコンデンサ部品をＹコンデンサ１５Ｐ，１５Ｎと並列に追加した場合に比較してコモンモードノイズをより減衰させることができる。
次に、高電圧ノイズフィルタ１による電磁ノイズの減衰特性について説明する。
図６は、高電圧ノイズフィルタ１と、高電圧ノイズフィルタ１１３との電磁ノイズの減衰特性の違いを示している。同図の横軸は電磁ノイズの周波数[ＭＨｚ]、縦軸は減衰量[ｄＢ]を示す。また、実線による曲線Ｌ１は高電圧ノイズフィルタ１に対応する減衰特性を示し、破線による曲線Ｌ２は高電圧ノイズフィルタ１１３に対応する減衰特性を示している。
曲線Ｌ１，Ｌ２を比較して明らかなように、高電圧ノイズフィルタ１は、高電圧ノイズフィルタ１１３に比べて、０〜約６０[ＭＨｚ]の範囲で、電磁ノイズの減衰特性が５〜１０[ｄＢ]ほど向上していることがわかる。この減衰特性の向上は、冷却フィン１６Ｐと陽極バスバ１２Ｐとの間に生じた寄生容量、及び冷却フィン１６Ｎと陰極バスバ１２Ｎとの間に生じた寄生容量による効果といえる。
したがって、高電圧ノイズフィルタ１においては、パワーモジュール１１１（図１）にて生じたコモンモードノイズに起因して発熱する磁性体コア１３の熱を冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎを介して金属筐体１０に伝導することによって磁性体コア１３を冷却することができる。また、高電圧ノイズフィルタ１においては、パワーモジュール１１１（図１）にて生じた電磁ノイズのうち、特にコモンモードノイズの抑制効果を向上させることができる。
＜本発明に係る第２の実施形態である高電圧ノイズフィルタ２＞
次に図７は、本発明に係る第２の実施形態である高電圧ノイズフィルタ２の構成例を示すＸＹ平面図である。
該高電圧ノイズフィルタ２は、高電圧ノイズフィルタ１（図４）に対して、陽極端子２１Ｐ、陰極端子２１Ｎ、磁性体コア２２、冷却フィン２３Ｐ，２３Ｎ、陽極端子２４Ｐ、及び陰極端子２４Ｎを追加したものである。なお、高電圧ノイズフィルタ２の構成要素のうち、高電圧ノイズフィルタ１と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
陽極端子２１Ｐ，陰極端子２１Ｎ、陽極端子２４Ｐ、及び陰極端子２４Ｎは、例えば、銅等の導電性が高い金属からなる。陽極端子２１Ｐは、陽極バスバ１２Ｐのパワーモジュール１１１側の端に接続される。陰極端子２１Ｎは、陰極バスバ１２Ｎのパワーモジュール１１１側の端に接続される。
陽極端子２４Ｐは、陽極バスバ１１Ｐの高電圧バッテリ１００側の端に接続される。陰極端子２４Ｎは、陰極バスバ１１Ｎの高電圧バッテリ１００側の端に接続される。これにより、高電圧ノイズフィルタ２は、容易、且つ、確実に高電圧バッテリ１００と電気的に接続することができる。
磁性体コア２２は、磁性体コア２１と同様に形成されている。磁性体コア２２は、陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎそれぞれの凸形状に折り曲げられた部位と陽極バスバ１１Ｐ及び陰極バスバ１１Ｎとの間に配置される。磁性体コア２２の中心の空間には、陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎが貫通されている。磁性体コア２２は、本発明の第２の磁性体コアに相当する。
冷却フィン２３Ｐ，２３Ｎは、冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎと同様の材料によって同様の形状に形成され、磁性体コア２２の円環状の平面と金属筐体１０とに接続されている。したがって、冷却フィン２３Ｐ，２３Ｎは、磁性体コア２２が発熱した場合、その熱を金属筐体１０に伝導することによって磁性体コア２２を冷却することができる。冷却フィン２３Ｐ，２３Ｎは、本発明の第２の冷却部、及び第２の平面部位に相当する。
また、冷却フィン２３Ｐは、陽極バスバ１２Ｐの凸形状の冷却フィン１６Ｐと対向している一部分とは異なる他の一部分と所定の間隔を設けて対向するように配置されている。同様に、冷却フィン２３Ｎは、陰極バスバ１２Ｎの凸形状の冷却フィン１６Ｎと対向している一部分とは異なる他の一部分と所定の間隔を設けて対向するように配置されている。
これにより、金属筐体１０を介して接地されている冷却フィン２３Ｐと、陽極バスバ１２Ｐの凸形状の該他の一部分との間には、Ｙコンデンサ１５Ｐに並列な寄生容量が生じることになる。同様に、金属筐体１０を介して接地されている冷却フィン２３Ｎと、陰極バスバ１２Ｎの凸形状の該他の一部分との間には、Ｙコンデンサ１５Ｎと並列な寄生容量が生じることになる。
このようにして生じた寄生容量は、一般的なコンデンサ部品とは異なりリード線を有していないため寄生インダクタンスが小さいので、リード線を有する一般的なコンデンサ部品をＹコンデンサ１５Ｐ，１５Ｎと並列に追加する場合に比較してコモンモードノイズをより減衰させることができる。
したがって、高電圧ノイズフィルタ２においては、高電圧ノイズフィルタ１に比べて、高電圧ノイズフィルタ全体としての冷却効果をより高めることができるとともに、コモンモードノイズの抑制効果をより向上させることができる。
＜本発明に係る第３の実施形態である高電圧ノイズフィルタ３＞
次に図８は、本発明に係る第３の実施形態である高電圧ノイズフィルタ３の構成例を示すＸＹ平面図である。
該高電圧ノイズフィルタ３は、高電圧ノイズフィルタ２（図７）における冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎを冷却フィン３１に置換するとともに、冷却フィン２３Ｐ，２３Ｎを、冷却フィン３２に置換したものである。なお、高電圧ノイズフィルタ３の構成要素のうち、高電圧ノイズフィルタ１，２と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
冷却フィン３１は、冷却フィン１６Ｐ，１６Ｎを連結、一体化して板状に形成したものである。冷却フィン３１は、磁性体コア１３の円環状の平面と金属筐体１０とに接続されている。冷却フィン３１の中心には、陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎを貫通させるための貫通穴が形成されている。同様に、冷却フィン３２は、冷却フィン２３Ｐ，２３Ｎを連結、一体化して板状に形成したものである。冷却フィン３２は、磁性体コア２３の円環状の平面と金属筐体１０とに接続されている。冷却フィン３２の中心には、陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎを貫通させるための貫通穴が形成されている。
高電圧ノイズフィルタ３は、高電圧ノイズフィルタ２（図７）と同等のコモンモードノイズ抑制効果を有する。
高電圧ノイズフィルタ３においては、磁性体コア１３，２３に接する冷却フィンの面積が高電圧ノイズフィルタ２に比べて増加しているので、磁性体コア１３，２３をより効果的に冷却することができる。
＜本発明に係る第４の実施形態である高電圧ノイズフィルタ４＞
次に図９は、本発明に係る第４の実施形態である高電圧ノイズフィルタ４の構成例を示すＸＹ平面図である。
該高電圧ノイズフィルタ４は、高電圧ノイズフィルタ３（図８）における冷却フィン３１を冷却フィン４１に置換するとともに、冷却フィン３２を、冷却フィン４２に置換したものである。なお、高電圧ノイズフィルタ４の構成要素のうち、高電圧ノイズフィルタ１〜３と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
図１０は、冷却フィン４１の形状の一例を示しており、同図（Ａ）は冷却フィン４１を単体で示し、同図（Ｂ）は冷却フィン４１を磁性体コア１３に接続させた状態を示している。
冷却フィン４１は、冷却フィン３１（図８）と同様に板状に形成された平面部位４１１と、磁性体コア１３と略同じ幅を有する保持部位４１２とが、金属等の熱伝導性を有する材料を用いて一体的に形成されている。平面部位４１１は、陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎを貫通させるための貫通穴４１３が形成されている。平面部位４１１は、磁性体コア１３の円環状の平面と金属筐体１０とに接続される。保持部位４１２は、磁性体コア１３の外周曲面と金属筐体１０とに接続され、磁性体コア１３を保持することができる。なお、保持部位４１２の幅は、上述した例に限らず、より狭くてもよいし、より広くてもよい。なお、冷却フィン４２も、冷却フィン４１と同様の形状を有し、磁性体コア２３と金属筐体１０とに接続されている。
高電圧ノイズフィルタ４は、高電圧ノイズフィルタ３（図８）と同等のコモンモードノイズの減衰効果を有する。
高電圧ノイズフィルタ４においては、高電圧ノイズフィルタ３の冷却フィン３１，３２に比べ、冷却フィン４１，４２が磁性体コア１３，２３により広い面積で接しているので、磁性体コア１３，２３をさらに効果的に冷却することができる。
＜本発明に係る第５の実施形態である高電圧ノイズフィルタ５＞
次に図１１は、本発明に係る第５の実施形態である高電圧ノイズフィルタ５の構成例を示すＸＹ平面図である。
該高電圧ノイズフィルタ５は、高電圧ノイズフィルタ４（図９）における冷却フィン４１を冷却部５１に置換するとともに、冷却フィン４２を冷却部５２に置換したものである。なお、高電圧ノイズフィルタ５の構成要素のうち、高電圧ノイズフィルタ１〜４と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
冷却部５１は、金属等の熱伝導性を有する材料を用い、冷却フィン４１の保持部位４１２（図１０）と同様の形状に形成されている。換言すれば、冷却部５１は、冷却フィン４１から平面部位４１１（図１０）を省略した形状を有する。冷却部５１は、磁性体コア１３の外周曲面と金属筐体１０とに接続されている。冷却部５２は、冷却部５１と同様の形状を有する。冷却部５２は、磁性体コア２３の外周曲面と金属筐体１０とに接続されている。
高電圧ノイズフィルタ５は、高電圧ノイズフィルタ３（図８）と同等のコモンモードノイズの減衰効果を有する。
高電圧ノイズフィルタ５においては、冷却部５１，５２が磁性体コア１３，２３に接しているので、磁性体コア１３，２３を効果的に冷却することができる。
＜本発明に係る第６の実施形態である高電圧ノイズフィルタ６＞
次に図１２は、本発明に係る第６の実施形態である高電圧ノイズフィルタ６の構成例を示すＸＹ平面図である。
該高電圧ノイズフィルタ６は、高電圧ノイズフィルタ１（図４）の冷却フィン１６に対して磁性体コア１３の円環状の反対面に冷却フィン６１を追加するとともに、Ｙコンデンサを複数化してＹコンデンサ６２を追加したものである。なお、高電圧ノイズフィルタ６の構成要素のうち、高電圧ノイズフィルタ１〜５と共通するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
冷却フィン６１は、金属等の熱伝導性を有する材料を用い、冷却フィン１６と同様の形状に形成されている。冷却フィン６１は、磁性体コア１３の円環状の平面と金属筐体１０とに接続されている。
陽極バスバ１２Ｐ及び陰極バスバ１２Ｎにそれぞれ接続されて磁性体コア１３を貫通して陽極端子２１Ｐと陰極端子２１Ｎに至る、陽極バスバ６３Ｐ及び陰極バスバ６３Ｎはそれぞれの凸形状に折り曲げられ、冷却フィン６１Ｐは、前記陽極バスバ６３Ｐの凸形状の冷却フィン６１Ｐと対向している一部分とは異なる他の一部分と所定の間隔を設けて対向するように配置されている。同様に、冷却フィン６１Ｎは、陰極バスバ６３Ｎの凸形状の冷却フィン６１Ｎと対向している一部分とは異なる他の一部分と所定の間隔を設けて対向するように配置されている。
Ｙコンデンサ６２はその一端が磁性体コア１３と陽極端子２１Ｐとの間の陽極バスバ６３Ｐに接続され、その他端がアースＧを介して金属筐体１０に接地されている。Ｙコンデンサ６２Ｐは、本発明の第３のＹコンデンサに相当する。Ｙコンデンサ６２Ｎは、その一端が磁性体コア１３と陰極端子２１Ｎとの間の陰極バスバ６３Ｎに接続され、その他端がアースＧを介して金属筐体１０に接地されている。Ｙコンデンサ６２Ｎは、本発明の第４のＹコンデンサに相当する。Ｙコンデンサ６１Ｐ，６２Ｎは、パワーモジュール１１１にて発生したコモンモードノイズを減衰させることができる。
高電圧ノイズフィルタ６は、高電圧ノイズフィルタ３（図８）と同等ないし同等以上のコモンモードノイズの減衰効果を有する。
高電圧ノイズフィルタ６においては、冷却フィン１６，６１が磁性体コア１３に接しているので、磁性体コア１３を効果的に冷却することができる。
＜まとめ＞
以上に説明した高電圧ノイズフィルタ１〜６によれば、ヒートシンクを設けたり、Ｙコンデンサの容量を大きくしたり、コンデンサ部品を増設したりすることなく、磁性体コア１３，２３の放熱と、パワーモジュール１１１から生じる電磁ノイズ、特にコモンモードノイズの抑制効果の向上とを両立することが可能となる。
また、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜組み合わせる等の様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えたり、追加したりすることが可能である。
１〜５・・・高電圧ノイズフィルタ、１０・・・金属筐体、１１Ｎ・・・陰極バスバ、１１Ｐ・・・陽極バスバ、１２Ｎ・・・陰極バスバ、１２Ｐ・・・陽極バスバ、１３・・・磁性体コア、１４・・・Ｘコンデンサ、１５Ｎ・・・Ｙコンデンサ、１５Ｐ・・・Ｙコンデンサ、１６Ｎ・・・冷却フィン、１６Ｐ・・・冷却フィン、２１・・・磁性体コア、２１Ｎ・・・陰極端子、２１Ｐ・・・陽極端子、２２・・・磁性体コア、２３・・・磁性体コア、２３Ｎ・・・冷却フィン、２３Ｐ・・・冷却フィン、２４Ｎ・・・陰極端子、２４Ｐ・・・陽極端子、３１・・・冷却フィン、３２・・・冷却フィン、４１・・・冷却フィン、４２・・・冷却フィン、５１・・・冷却部、５２・・・冷却部、６１Ｎ・・・冷却フィン、６１Ｐ・・・冷却フィン、６２Ｎ・・・Ｙコンデンサ、６２Ｐ・・・Ｙコンデンサ、６３Ｎ・・・陰極バスバ、６３Ｐ・・・陽極バスバ、１００・・・高電圧バッテリ、１０１Ｎ・・・陰極バスバ、１０１Ｐ・・・陽極バスバ、１０２・・・電力変換装置、１０３・・・ＵＷＶバスバ、１０４・・・３相モータ、１１１・・・パワーモジュール、１１２・・・平滑化コンデンサ、１１３・・・高電圧ノイズフィルタ、１２１・・・磁性体コア、１２２・・・磁性体コア、１２３・・・Ｘコンデンサ、１２４・・・Ｙコンデンサ、１２４Ｎ・・・Ｙコンデンサ、１２４Ｐ・・・Ｙコンデンサ、１２５Ｎ・・・陰極バスバ、１２５Ｐ・・・陽極バスバ、４１１・・・平面部位、４１２・・・保持部位、４１３・・・貫通穴

Claims (20)

  1. 直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、
    前記パワーモジュールから生じる電磁ノイズを抑制する高電圧ノイズフィルタと、
    を備え、
    前記高電圧ノイズフィルタは、
    接地された金属筐体と、
    前記直流電流の電源と前記パワーモジュールとの陽極を接続する陽極バスバと、
    前記電源と前記パワーモジュールとの陰極を接続する陰極バスバと、
    環状に形成され、その貫通穴に前記陽極バスバ及び前記陰極バスバが貫通された第１の磁性体コアと、
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が前記陰極バスバに接続されたＸコンデンサと、
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第１のＹコンデンサと、
    一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第２のＹコンデンサと、
    前記第１の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第１の冷却部と、を有し、
    前記陽極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、
    前記陰極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の冷却部は、前記第１の磁性体コアの環状に形成された平面と接する平面部位を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の冷却部は、前記第１の磁性体コアの外周曲面に接続される保持部位を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の冷却部は、前記第１の磁性体コアの環状に形成された平面と接する平面部位と、前記第１の磁性体コアの外周曲面に接続される保持部位と、を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  5. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の冷却部は、前記陽極バスバの一部分と対向配置された部位と、前記陰極バスバの一部分と対向配置された部位とが分離されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  6. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の冷却部は、前記陽極バスバの一部分と対向配置された部位と、前記陰極バスバの一部分と対向配置された部位とが一体化されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  7. 請求項２に記載の電力変換装置であって、
    前記陽極バスバは凸形状に折り曲げられ、前記陽極バスバの前記凸形状の一部分が前記第１の冷却部の前記平面部位と対向配置され、
    前記陰極バスバは凸形状に折り曲げられ、前記陰極バスバの前記凸形状の一部分が前記第１の冷却部の前記平面部位と対向配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  8. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記高電圧ノイズフィルタは、
    環状に形成され、その貫通穴に前記陽極バスバ及び前記陰極バスバが貫通された第２の磁性体コアと、
    前記第２の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第２の冷却部と、を有し、
    前記陽極バスバの一部分が前記第２の冷却部と対向配置され、
    前記陰極バスバの一部分が前記第２の冷却部と対向配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  9. 請求項８に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の磁性体コアは、前記第１のＹコンデンサ及び前記第２のＹコンデンサの前記パワーモジュール側に配置され、
    前記第２の磁性体コアは、前記第１のＹコンデンサ及び前記第２のＹコンデンサの前記電源側に配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  10. 請求項８に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の冷却部は、前記第１の磁性体コアの環状に形成された平面と接する第１の平面部位を有し、
    前記第２の冷却部は、前記第２の磁性体コアの環状に形成された平面と接する第２の平面部位を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  11. 請求項１０に記載の電力変換装置であって、
    前記陽極バスバは凸形状に折り曲げられ、前記陽極バスバの前記凸形状の一部分が前記第１の冷却部の前記第１の平面部位と対向配置され、前記陽極バスバの前記凸形状の他の一部分が前記第２の冷却部の前記第２の平面部位と対向配置され、
    前記陰極バスバは凸形状に折り曲げられ、前記陰極バスバの前記凸形状の一部分が前記第１の冷却部の前記第１の平面部位と対向配置され、前記陰極バスバの前記凸形状の他の一部分が前記第２の冷却部の前記第２の平面部位と対向配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  12. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記Ｘコンデンサが接続されてない前記第１の磁性体の反対側で
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第３のＹコンデンサと、
    一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第４のＹコンデンサと、
    前記第１の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第１及び第２の冷却部と、を有し、
    前記Ｘコンデンサが配置された側の陽極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、
    前記Ｘコンデンサが配置された側の陰極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、
    前記Ｘコンデンサが配置されていない側の陽極バスバの一部分が前記第２の冷却部と対向配置され、
    前記Ｘコンデンサが配置されていない側の陰極バスバの一部分が前記第２の冷却部と対向配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  13. 請求項１２に記載の電力変換装置であって、
    前記第１及び第２の冷却部は、前記第１の磁性体コアの環状に形成された平面と接する平面部位を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  14. 請求項１２に記載の電力変換装置であって、
    前記第１及び第２の冷却部は、前記第１の磁性体コアの外周曲面に接続される保持部位を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  15. 請求項１２に記載の電力変換装置であって、
    前記第１及び第２の冷却部は、前記第１の磁性体コアの環状に形成された平面と接する平面部位と、前記第１の磁性体コアの外周曲面に接続される保持部位と、を有する
    ことを特徴とする電力変換装置。
  16. 請求項１項２に記載の電力変換装置であって、
    前記第１及び第２の冷却部は、前記陽極バスバの一部分と対向配置された部位と、前記陰極バスバの一部分と対向配置された部位とが分離されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  17. 請求項１２に記載の電力変換装置であって、
    前記第１及び第２の冷却部は、前記陽極バスバの一部分と対向配置された部位と、前記陰極バスバの一部分と対向配置された部位とが一体化されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  18. 請求項１３に記載の電力変換装置であって、
    前記陽極バスバは凸形状に折り曲げられ、前記陽極バスバの前記凸形状の一部分が前記第１及び第２の冷却部の前記平面部位と対向配置され、
    前記陰極バスバは凸形状に折り曲げられ、前記陰極バスバの前記凸形状の一部分が前記第１及び第２の冷却部の前記平面部位と対向配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  19. 接地された金属筐体と、
    直流電流の陽極に接続される陽極バスバと、
    前記直流電流の陰極に接続される陰極バスバと、
    環状に形成され、その貫通穴に前記陽極バスバ及び前記陰極バスバが貫通された第１の磁性体コアと、
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が前記陰極バスバに接続されたＸコンデンサと、
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第１のＹコンデンサと、
    一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第２のＹコンデンサと、
    前記第１の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第１の冷却部と、
    を備え、
    前記陽極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、
    前記陰極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置されている
    ことを特徴とする高電圧ノイズフィルタ。
  20. 接地された金属筐体と、
    直流電流の陽極に接続される陽極バスバと、
    前記直流電流の陰極に接続される陰極バスバと、
    環状に形成され、その貫通穴に前記陽極バスバ及び前記陰極バスバが貫通された第１の磁性体コアと、
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が前記陰極バスバに接続されたＸコンデンサと、
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第１のＹコンデンサと、
    一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第２のＹコンデンサと、
    前記Ｘコンデンサが接続されてない前記第１の磁性体の反対側で
    一端が前記陽極バスバに接続され、他端が接地された第３のＹコンデンサと、
    一端が前記陰極バスバに接続され、他端が接地された第４のＹコンデンサと、
    前記第１の磁性体コアと前記金属筐体とに接続された第１及び第２の冷却部と、を有し、
    前記Ｘコンデンサが配置された側の陽極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、
    前記Ｘコンデンサが配置された側の陰極バスバの一部分が前記第１の冷却部と対向配置され、
    前記Ｘコンデンサが配置されていない側の陽極バスバの一部分が前記第２の冷却部と対向配置され、
    前記Ｘコンデンサが配置されていない側の陰極バスバの一部分が前記第２の冷却部と対向配置され、
    ている
    ことを特徴とする高電圧ノイズフィルタ。
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