DE112016001383T5

DE112016001383T5 - Energieumwandlungsleiterplatte und elektrischer kompressor

Info

Publication number: DE112016001383T5
Application number: DE112016001383.3T
Authority: DE
Inventors: Hiroto Higuchi; Makoto Hattori; Hiroyuki Kamitani
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-12-14
Also published as: CN107567678A; CN112202349A; WO2016152313A1; US20180076733A1; JP2016181989A; JP6571358B2; US10707769B2

Abstract

Eine Energieumwandlungsleiterplatte (1) ist eine Platte, auf welcher eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist, welche einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt. Eine Niederspannungsschaltung (10b), an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und eine Hochspannungsschaltung (10a), an welcher eine Hochspannung angelegt ist, sind in unterschiedlichen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet. Außerdem ist in der Hochspannungsschaltung (10a) ein Teil einer Verdrahtung auf der Plattenoberfläche ausgebildet, und eine andere Verdrahtung umfasst eine Stromschiene, welche mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieumwandlungsleiterplatte und einen elektrischen Kompressor.
Die Priorität der am 24. März 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-060840 wird in Anspruch genommen, deren Inhalt hier unter Bezugnahme enthalten ist.
Hintergrund der Erfindung
Es ist beispielsweise aufgrund der Erforderlichkeit, verschiedene Konfigurationsvorrichtungen in einem begrenzten Raum im Inneren des Fahrzeugs unterzubringen, erforderlich, dass eine fahrzeugeigene Klimaanlage eine hohe platzsparende Eigenschaft aufweist. Aus diesem Grund ist in den letzten Jahren zum Zwecke der Verbesserung der platzsparenden Eigenschaft ein integrierter elektrischer Kompressor vorgeschlagen worden, bei welchem ein Kompressor, der eine fahrzeugeigene Klimaanlage bildet, ein Motor zum Antreiben des Kompressors und eine Leiterplatte zum Steuern des Kompressors integral konfiguriert sind (s. z. B. Patentschriften 1 und 2).
Patentliteratur

Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2008-099480
Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2011-229397

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Herkömmlicherweise ist in einem fahrzeugeigenen elektrischen Kompressor eine Spannung von mehreren hundert Volt als eine Energiequelle verwendet worden, und eine maximal 1000 V überschreitende Spannung ist hinsichtlich Ausgestaltungsgründen nicht erforderlich. Allerdings besteht aufgrund umweltbedingter Veränderungen in den letzten Jahren basierend auf neuen technischen Entwicklungen die Möglichkeit, dass eine Eingabe von 1000 V oder mehr als eine Spannungsenergiezufuhr erforderlich ist. Unterdessen ist es erwünscht, den Einfluss von elektromagnetischem Rauschen, das von dem elektrischen Kompressor bezüglich einer externen Vorrichtung erzeugt werden kann, weiter zu verringern.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine Energieumwandlungsleiterplatte und einen elektrischen Kompressor vorzusehen, die den Einfluss von elektromagnetischem Rauschen bezüglich einer externen Vorrichtung verringern können, und außerdem einen hohen Durchschlagswiderstand erzielen können.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energieumwandlungsleiterplatte, auf welcher eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist, die konfiguriert ist, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln, wobei eine Niederspannungsschaltung, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und eine Hochspannungsschaltung, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, in unterschiedlichen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet sind, und die Hochspannungsschaltung eine Reihenkondensatorgruppe aufweist, die eine Vielzahl von Kondensatorelementen umfasst, die zwischen einer Energiezufuhrverdrahtung und einer Masseverdrahtung in Reihe geschaltet sind.
Auf diese Weise kann, da die an einem Kondensatorelement angelegte Spannung aufgeteilt und verringert ist, die Spannungswiderstandsleistung wie bei der Hochspannungsschaltung verbessert werden. Außerdem kann jedes Kondensatorelement, das die Reihenkondensatorgruppe bildet, wie gewünscht ausgewählt werden, die Impedanzeigenschaft der Reihenkondensatorgruppe insgesamt kann gemäß dem elektromagnetischen Rauschen, das für das Produkt spezifisch ist, in geeigneter Weise gesteuert werden. Somit kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen bezüglich einer externen Vorrichtung verringert werden, und es kann eine hohe Durchschlagsspannung weiter erzielt werden.
Außerdem weist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung jedes der Kondensatorelemente, welche die Reihenkondensatorgruppe ausbilden, unterschiedliche Impedanzeigenschaften auf, welche eine Verringerung von elektromagnetischem Rauschen bei einer Vielzahl von Frequenzen korrespondierend zu der Vielzahl von Frequenzen bewirken, bei welchen das elektromagnetische Rauschen gleich oder größer als ein spezifizierter Wert ist.
Außerdem ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Reihenkondensatorgruppe an derselben Position an einer Vorderoberflächenseite und einer Rückoberflächenseite der Platte angebracht, und zwei Sätze der Reihenkondensatorgruppen, die an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite angebracht sind, sind so angebracht, dass Anordnungsmuster der Vielzahl von Kondensatorelementen identisch zueinander sind.
Auf diese Weise können die Kapazitätswerte der Reihenkondensatorgruppe an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite einschließlich der Fließkapazität gemäß dem Anordnungsmuster abgestimmt werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Kompressor, welcher die vorstehend beschriebene Energieumwandlungsleiterplatte und einen Motor umfasst, welcher auf Basis des von der Energieumwandlungsleiterplatte zugeführten Wechselstroms betrieben wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte und dem elektrischen Kompressor kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen bezüglich der externen Vorrichtung verringert werden, und es kann ferner ein hoher Durchschlagswiderstand erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Energieumwandlungsleiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 ist eine Draufsicht einer Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist eine untere Ansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
4 ist eine Seitenansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
5 ist eine Vorderansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
6A ist ein erstes Diagramm, das die Eigenschaften einer Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
6B ist ein zweites Diagramm, das die Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
7 ist ein Diagramm, das Betriebseffekte basierend auf der Struktur der Hochspannungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird die Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
Gesamtstruktur
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 2 eine Draufsicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 3 eine untere Ansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 4 eine Seitenansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 5 eine Vorderansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Leiterplatte, welche einen Inverter bzw. Wechselrichter bildet, der einen von außen durch einen Eingangsanschluss (nachstehend beschrieben) zugeführten Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom umwandelt. Hier ist die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf dem elektrischen Kompressor integral zusammen mit einem Wechselstrommotor angebracht, der basierend auf dem Dreiphasen-Wechselstrom, welcher von der Energieumwandlungsleiterplatte 1 ausgegeben wird, betrieben wird.
Der elektrische Kompressor wird z. B. in einer Klimaanlage (Fahrzeugklimaanlage) verwendet, die in einem Fahrzeug angebracht ist. In diesem Fall empfängt der elektrische Kompressor (die Energieumwandlungsleiterplatte 1) die Eingabe der Gleichspannung von einer Batterie oder dergleichen, die in dem Fahrzeug angebracht ist.
Wie in 1 bis 5 dargestellt, umfasst die Energieumwandlungsleiterplatte 1 einen Plattenhauptkörperabschnitt 10 und ein Stromschienentragelement 20.
Der Plattenhauptkörperabschnitt 10 ist eine Leiterplatte, auf welcher verschiedene Schaltungselemente zum Konfigurieren einer Energieumwandlungsschaltung (Inverter bzw. Wechselrichter) angebracht sind, welche einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt. Wie in 1 und dergleichen dargestellt, sind ein Teil einer Hochspannungsschaltung 10a, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, und einer Niederspannungsschaltung 10b, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 (einschließlich sowohl einer Oberfläche an einer +Z-Richtungsseite als auch einer Oberfläche an einer –Z-Richtungsseite) in unterschiedlichen Gebieten getrennt angeordnet.
Die Hochspannungsschaltung 10a ist eine Schaltung eines Hochenergiesystems, an welchem eine zum Antreiben eines Wechselstrommotors (nicht dargestellt) erforderliche hohe Spannung angelegt ist. Insbesondere ist eine hohe Gleichspannung, welche von einer Batterie oder dergleichen, die in einem Fahrzeug angebracht ist, eingegeben ist, an der Hochspannungsschaltung 10a angelegt. Die eingegebene hohe Gleichspannung wird durch ein Umschaltelement SW in Dreiphasen-Wechselstrom zum Antreiben des Wechselstrommotors umgewandelt.
Jedes Umschaltelement SW wird in einen EIN-Zustand, in welchem ein Strom fließt, und einen AUS-Zustand, in welchem ein Strom unterbrochen ist, auf Basis eines Antriebsignals (Gate-Eingabe) von der Niederspannungsschaltung 10b (welche nachstehend beschrieben wird) umgeschaltet. Jedes von zwei Umschaltelementen SW ist vorgesehen, um zu jeder einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, welche einen Dreiphasen-Wechselstrom ausbilden, zu korrespondieren. Deshalb sind insgesamt sechs Umschaltelemente SW auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht. Drei Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) von Wechselstrom werden dem Wechselstrommotor zugeführt, indem mit einer vorgeschriebenen Zeitsteuerung unter Verwendung jedes Umschaltelements SW wiederholt ein-/ausgeschaltet wird.
Als das Umschaltelement SW wird z. B. ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT: ”insulated gate bipolar transistor”) verwendet, aber stattdessen können ein Bipolartransistor, ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET: ”metal-oxide-semiconductor field effect transistor”) oder dergleichen verwendet werden.
Unterdessen ist die Niederspannungsschaltung 10b eine Schaltung eines Kleinsignalsystems, welche mit einer niedrigeren Spannung als die Hochspannungsschaltung 10a betrieben wird. Insbesondere sind ein Steuerungschip, wie etwa ein Mikrocomputer, oder verschiedene Arten von Sensoren, wie etwa ein Stromsensor an der Niederspannungsschaltung 10b angebracht, und die Niederspannungsschaltung 10b wird durch Anlegen einer niedrigen Gleichspannung betrieben. Ein auf der Niederspannungsschaltung 10b angebrachter Mikrocomputer führt eine Steuerung so durch, dass ein gewünschter Dreiphasen-Wechselstrom situationsbedingt erzeugt wird, z. B. indem ein vorbestimmtes Antriebssignal in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis von verschiedenen Sensoren zu jedem Umschaltelement SW ausgegeben wird.
Außerdem ist der Plattenhauptkörperabschnitt 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine durch Laminieren einer Vielzahl von Schichten ausgebildete Mehrschichtverdrahtungsplatte. In einem Gebiet des Plattenhauptkörperabschnitts 10, auf welchem die Hochspannungsschaltung 10a angebracht ist, sind zumindest eine mit der Energiezufuhrverdrahtung gemusterte Energiezufuhrmusterschicht, an welcher die Hochspannung angelegt ist, und eine Masse(GND: ”ground”)-Musterschicht, auf welcher ein zu erdendes Massemuster gemustert ist, gestapelt.
Struktur von Hochspannungsschaltung
Im Folgenden wird die Struktur der Hochspannungsschaltung 10a mit Bezug auf 1 bis 5 detaillierter beschrieben.
Wie in 1 bis 5 dargestellt, sind in der Hochspannungsschaltung 10a ein Hochspannungseingangsanschluss 10a1, eine RC-Schaltung 10a2, ein Umschaltelement SW, ein Stromschienentragelement 20, ein Kondensator C und eine Spule L elektrisch miteinander verbunden.
In der folgenden Beschreibung wird die Energieumwandlungsleiterplatte 1 hauptsächlich mit Bezug auf 3 bei Betrachtung von der unteren Seite (die –Z-Richtungsseite) beschrieben. Hier wird eine +X-Richtungsseite in 3 als eine linke Seite (eine linke Endseite) bezeichnet, eine –X-Richtungsseite wird als eine rechte Seite (eine rechte Endseite) bezeichnet, eine +Y-Richtungsseite wird als eine obere Seite (eine obere Endseite) bezeichnet, und eine –Y-Richtungsseite wird als eine untere Seite (eine untere Endseite) und dergleichen bezeichnet.
Der Hochspannungseingangsanschluss 10a1 ist an der Plattenoberfläche an der Rückseite (–Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 und an der linken Endseite (+X-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht (s. 3). Eine separat angebrachte Batterie ist mit dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 elektrisch verbunden, und eine hohe Gleichspannung wird von der Batterie angelegt. Ein Kondensator C und eine Spule L für eine hohe Spannung sind an der Plattenoberfläche an der gegenüberliegenden Seite (+Z-Richtungsseite) der Oberfläche angebracht, auf welcher der Hochspannungseingangsanschluss 10a1 angebracht ist (s. 2). Die hohe Gleichspannung von der Batterie kann durch den Kondensator C und die Spule L für eine hohe Spannung stabilisiert werden.
Die hohe Gleichspannung, welche von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 eingegeben ist, wird in die an der rechten Endseite angebrachten sechs Umschaltelemente SW über die RC-Schaltung 10a2 eingegeben, die an der rechten Endseite (die –X-Richtungsseite) der Hochspannungsschaltung 10a in ähnlicher Weise angeordnet ist.
Die RC-Schaltung 10a2 ist eine Schaltung, in welcher ein Widerstandselement und ein Kondensatorelement elektrisch miteinander verbunden sind, und welche als ein Tiefpassfilter fungiert, das Hochfrequenzkomponenten entfernt. Zumindest ein Teil der RC-Schaltung 10a2 ist auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 in einem Raum zwischen dem Stromschienentragelement 20 und dem nachstehend zu beschreibenden Plattenhauptkörperabschnitt 10 (s. 3 und dergleichen) angebracht.
Die sechs Umschaltelemente SW sind an der unteren Seite (die –Y-Richtungsseite) der RC-Schaltung 10a2 in dem Plattenhauptkörperabschnitt 10 angebracht.
Das Stromschienentragelement 20 ist auf der Plattenoberfläche der Rückoberflächenseite (die –Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angeordnet, um neben der linken Seite (+X-Richtungsseite) des Gebiets zu liegen, in welchem die sechs Umschaltelemente SW angebracht sind.
Das Stromschienentragelement 20 ist an einer Position angeordnet, die von der Plattenoberfläche an der Rückoberflächenseite des Plattenhauptkörperabschnitts 10 um eine vorbestimmte Entfernung beabstandet ist (s. 4). Drei Stromschienen, die zu jeder der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase korrespondieren, sind im Inneren des Stromschienentragelements 20 angebracht.
Die drei im Inneren des Stromschienentragelements 20 angebrachten Stromschienen erstrecken sich von den an der unteren Endseite (die –Y-Richtungsseite) des Stromschienentragelements 20 angeordneten Stromschienenverbindungsanschlüsse 20a zu dem an der oberen Endseite (+Y-Richtungsseite) des Stromschienentragelements 20 angeordneten Hochspannungsausgangsanschluss 20b, während eine bestimmte Entfernung von der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 aufrechterhalten wird. In der vorstehenden Anordnung sind die drei Stromschienen angeordnet, um die von der linken Endseite zu der rechten Endseite der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebrachte Hochspannungsschaltung 10a zu überqueren.
Die drei im Inneren des Stromschienentragelements 20 angebrachten Stromschienen sind mit der auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebrachten Verdrahtung an dem Stromschienenverbindungsanschluss 20a elektrisch verbunden. Der durch den Ein-/Aus-Betrieb des Umschaltelements SW erzeugte Wechselstrom von jeder Phase wird in die korrespondierende Stromschiene über den Stromschienenverbindungsanschluss 20a eingegeben. Der zu jeder der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase korrespondierende Wechselstrom wird von dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b von jeder Phase über eine sich von dem Stromschienenverbindungsanschluss 20a, der an der unteren Endseite des Stromschienentragelements 20 angeordnet ist, zu der oberen Endseite erstreckenden Stromschiene ausgegeben.
Auf diese Weise ist bei Betrachtung der Energieumwandlungsleiterplatte 1 von der unteren Seite die an der Energieumwandlungsleiterplatte 1 angebrachte Hochspannungsschaltung 10a derart angeordnet, dass eine Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 der Hochspannungsschaltung 10a zu dem Umschaltelement SW, und eine Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b einander kreuzen.
Der Plattenhauptkörperabschnitt 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl von Reihenkondensatorgruppen 10a3 auf, welche Kondensatorelemente sind, die zum Zwecke der Verringerung des elektromagnetischen Rauschens vorgesehen sind, und welche zwischen einer Energiezufuhrverdrahtung, an welcher eine Hochspannung in der Hochspannungsschaltung 10a angelegt ist, und einer Masseverdrahtung, welche zu erden ist, geschaltet sind. Die Reihenkondensatorgruppe 10a3 ist durch Verbinden einer Vielzahl von (z. B. fünf) Kondensatorelementen (z. B. in der Größenordnung von mehreren tausend pF pro Element) in Reihe (s. 2 und 3) ausgebildet. Jedes Kondensatorelement kann z. B. ein allgemeiner keramischer Kondensator oder dergleichen sein.
Wie in 2, 3 und dergleichen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, sind die Reihenkondensatorgruppen 10a3 an derselben Position (die bei Betrachtung aus der +Z-Richtungsseite oder der –Z-Richtungsseite einander überlappenden Positionen) an der Vorderoberflächenseite (die Oberfläche an der +Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 und der Rückoberflächenseite (die Oberfläche an der –Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht. Außerdem sind die zwei Sätze an Reihenkondensatorgruppen 10a3, die an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite angebracht sind, so angebracht, dass die Anordnungsmuster der Vielzahl von Kondensatorelementen dieselben sind.
In dem Plattenhauptkörperabschnitt 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Befestigungsloch 11 zum Anbringen an einem Gehäuse eines elektrischen Kompressors (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Energieumwandlungsleiterplatte 1 ist an dem Gehäuse des elektrischen Kompressors durch das Befestigungsloch 11 geschraubt.
Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 11 ist auch in der Nähe der Mitte des Plattenhauptkörperabschnitts 10 (s. 2 und 3) zusätzlich zu jeder der vier Ecken des Plattenhauptkörperabschnitts 10 vorgesehen. An dem Rand des Befestigungslochs 11 ist eine mit der Masseverdrahtung verbundene Masseanschlussfläche vorgesehen. Demzufolge ist die Energieumwandlungsleiterplatte 1 durch die an dem Rand des Befestigungslochs 11 vorgesehene Masseanschlussfläche geerdet, wenn das Befestigungsloch 11 geschraubt ist.
Außerdem ist die Reihenkondensatorgruppe 10a3 in der Umgebung der Befestigungslöcher 11 angebracht, um zu jedem der Befestigungslöcher 11 zu korrespondieren (s. 2 und 3).
Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe
6A ist ein erstes Diagramm, das die Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
6B ist ein zweites Diagramm, das die Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Das in 6A dargestellte Diagramm stellt ein Beispiel der Frequenzeigenschaften von elektromagnetischem Rauschen dar, das von der Energieumwandlungsleiterplatte 1 erzeugt ist (eine vertikale Achse stellt die Rauschintensität [dB] dar, und eine horizontale Achse stellt die Frequenz [Hz] dar). Außerdem stellt das in 6B dargestellte Diagramm ein Beispiel der Frequenzeigenschaften der Impedanz von jedem Kondensatorelement dar, das die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bildet (eine vertikale Achse stellt die Impedanz [Ω] dar, und die horizontale Achse stellt die Frequenz [Hz] dar).
Hier weist das elektromagnetische Rauschen, das von der Energieumwandlungsleiterplatte 1 abgestrahlt ist, eine Frequenzeigenschaft auf, die für das Produkt aufgrund der Eigenschaften des anzubringenden Elements, seines Schaltungsmusters, angelegter Spannung, Betriebsfrequenz und dergleichen charakteristisch ist. Beispielsweise weist, wie in 6A dargestellt, das elektromagnetische Rauschen der Energieumwandlungsleiterplatte 1 eine Intensität auf, die bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen f1 und f2 größer als ein vorbestimmter Wert TH ist.
In diesem Fall werden die fünf Kondensatorelemente, welche die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bilden, ausgewählt, um das elektromagnetische Rauschen bei der Vielzahl von Frequenzen f1 und f2 verringern zu können, um zu der Vielzahl von Frequenzen f1 und f2 zu korrespondieren, bei welchen das elektromagnetische Rauschen gleich oder größer als der spezifizierte Wert TH ist.
Insbesondere weist die Impedanz (Ω) des Kondensatorelements eine in 6B dargestellte Frequenzeigenschaft auf. D. h., aufgrund der Resonanzeigenschaft liegt ein Frequenzband vor, in welchem die Impedanz lokal abnimmt.
Die Frequenzeigenschaften der Impedanz des Kondensatorelements unterscheiden sich in Abhängigkeit von dem Typ oder dergleichen des auszuwählenden Kondensatorelements. Deshalb kann bei den Impedanzen jedes Kondensatorelements, das die Reihenkondensatorgruppe bildet, durch Kombinieren der Frequenzeigenschaften von unterschiedlichen Impedanzen, um zu den Frequenzen f1 und f2 mit starkem elektromagnetischen Rauschen zu korrespondieren, das elektromagnetische Rauschen der gewünschten Frequenz (Frequenzen f1, f2 usw.) effektiv verringert werden.
Betriebseffekt
7 ist ein Diagramm, das den Betriebseffekt basierend auf der Struktur der Hochspannungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels, wie in 7 dargestellt, sind die Niederspannungsschaltung 10b, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und die Hochspannungsschaltung 10a, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, eine nach der anderen in unterschiedlichen Gebieten derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet.
Auf diese Weise kann, da die Hochspannungsschaltung 10a und die Niederspannungsschaltung 10b getrennt angeordnet sind, der Interferenzgrad des von der Hochspannungsschaltung 10a zu der Niederspannungsschaltung 10b abgestrahlten elektromagnetischen Rauschens verringert werden. Außerdem kann, da die Hochspannungsschaltung 10a und die Niederspannungsschaltung 10b auf derselben Plattenoberfläche angeordnet sind, ein Platzsparen erzielt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen verringert werden, während die platzsparende Eigenschaft aufrechterhalten wird.
Außerdem ist bei der Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 7 dargestellt, in der Hochspannungsschaltung 10a eine Verdrahtung (Verdrahtung, durch welche der Gleichstrom Id fließt) von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 ausgebildet, und die Verdrahtung (Verdrahtung, durch welche der Wechselstrom Ia fließt) von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b weist eine Stromschiene auf, welche mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird elektromagnetisches Rauschen (Überschwingungsrauschen oder dergleichen), das durch Antreiben des Umschaltelements SW erzeugt ist, zwischen der auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 ausgebildeten Verdrahtung und der mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehenen Stromschiene zusätzlich zu der RC-Schaltung 10a2 absorbiert. Somit kann verhindert werden, dass elektromagnetisches Rauschen nach außen abgestrahlt wird.
Außerdem sind gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und die Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b angeordnet, um einander zu kreuzen. Anders ausgedrückt, die Verdrahtung (die auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10a angebrachte Verdrahtung) der Hochspannungsschaltung 10a, durch welche der Gleichstrom Id fließt, und die Verdrahtung der Hochspannungsschaltung 10a, durch welche der Wechselstrom Id fließt (die durch das Stromschienentragelement 20 getragene Stromschiene) sind konfiguriert, um einander dreidimensional zu kreuzen.
Auf diese Weise kann, da das durch Antreiben des Umschaltelements SW erzeugte elektromagnetische Rauschen durch die Abschnitte, in welchen das elektromagnetische Rauschen einander kreuzt, effektiv absorbiert wird, ferner effektiv verhindert werden, dass das elektromagnetische Rauschen nach außen abgestrahlt wird.
Außerdem kann durch Übernehmen der dreidimensional kreuzenden Struktur das mit der Hochspannungsschaltung 10a belegte Gebiet der Energieumwandlungsleiterplatte 1 in einem kompakt integriert werden. Deshalb kann die gesamte Energieumwandlungsleiterplatte 1 weiter verkleinert werden (Platzsparen).
Außerdem ist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels zumindest ein Teil der RC-Schaltung 10a2 in dem zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und der Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehenen Raum vorgesehen.
Auf diese Weise kann ein Effekt zum Entfernen von elektromagnetischem Rauschen auf Basis der Funktion der RC-Schaltung 10a2 als Tiefpassfilter erhalten werden. Zum Gewährleisten des zum Anbringen der RC-Schaltung 10a2 erforderlichen Raums kann der zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und der Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehene Raum effektiv verwendet werden. Deshalb kann ein weiteres Platzsparen der Energieumwandlungsleiterplatte 1 erzielt werden.
Außerdem weist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels die Hochspannungsschaltung 10a eine Reihenkondensatorgruppe 10a3 auf, die eine Vielzahl von Kondensatorelementen umfasst, die zwischen der Energiezufuhrverdrahtung und der Masseverdrahtung in Reihe geschaltet sind.
Da auf diese Weise die an einem Kondensatorelement angelegte Spannung aufgeteilt und verringert ist, kann die Spannungswiderstandsleistung der Hochspannungsschaltung 10a verbessert werden. Sogar falls eines der Kondensatorelemente kaputt und kurzgeschlossen ist, kann verhindert werden, dass die Energiezufuhrverdrahtung und die Masseverdrahtung durch die in Reihe geschalteten anderen Kondensatorelemente kurzgeschlossen werden.
Außerdem kann auf diese Weise, da jedes Kondensatorelement, das die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bildet, wie gewünscht ausgewählt werden kann, die Impedanzeigenschaft der Reihenkondensatorgruppe 10a3 insgesamt gemäß dem elektromagnetischen Rauschen, das zu dem Produkt spezifisch ist, in geeigneter Weise gesteuert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen bezüglich einer externen Vorrichtung verringert werden, und eine hohe Durchschlagsspannung kann weiter erzielt werden.
Außerdem weist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels jedes Kondensatorelement, das die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bildet, unterschiedliche Impedanzeigenschaften (Frequenzeigenschaften der Impedanz) auf, welche eine Verringerung von elektromagnetischem Rauschen bei der Vielzahl von Frequenzen bewirken, um zu der Vielzahl von Frequenzen zu korrespondieren, bei welchen das elektromagnetische Rauschen gleich oder größer als der spezifizierte Wert TH ist (6A).
Auf diese Weise kann das elektromagnetische Rauschen einer gewünschten Frequenz durch Kombinieren der Frequenzeigenschaften von unterschiedlichen Impedanzen effektiv verringert werden, um zu den Frequenzen mit starkem elektromagnetischem Rauschen (Frequenzen f1 und f2 von 6A) zu korrespondieren.
Außerdem ist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Reihenkondensatorgruppe 10a3 an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht.
Außerdem sind zwei Sätze an Reihenkondensatorgruppen 10a3, die an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht sind, so angebracht, dass die Anordnungsmuster der Vielzahl von Kondensatorelementen einander entsprechen.
Es wird angenommen, dass eine Fließkapazität korrespondierend zu jeder Positionsbeziehung zwischen den Kondensatorelementen ausgebildet ist. Deshalb können, indem das Anordnungsmuster einander entspricht, die Kapazitätswerte der Reihenkondensatorgruppe 10a3 an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite einschließlich der Fließkapazität gemäß dem Anordnungsmuster abgeglichen werden.
Modifiziertes Beispiel von erstem Ausführungsbeispiel
Obwohl die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorstehend detailliert beschrieben worden ist, sind die spezifischen Aspekte der Energieumwandlungsleiterplatte 1 nicht auf die vorstehend beschriebenen Aspekte begrenzt, und verschiedene Ausgestaltungsänderungen und dergleichen können innerhalb des Umfangs, der nicht von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht, hinzugefügt werden.
Beispielsweise ist in dem ersten Ausführungsbeispiel die Energieumwandlungsleiterplatte 1 als derart angeordnet beschrieben worden, dass die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und die Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsaungangsanschluss 20b einander kreuzen. Allerdings ist in den anderen Ausführungsbeispielen die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt.
D. h., bei der Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel müssen die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und die Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b nicht notwendigerweise einander kreuzen. Beispielsweise kann ein Aspekt übernommen werden, bei welchem sich zumindest ein Teil von beiden erstreckt, während sie einander überlappen.
Obwohl der Aspekt beschrieben worden ist, bei welchem die RC-Schaltung 10a2 mit der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels zum Zwecke der Verringerung von elektromagnetischem Rauschen gemäß dem Antreiben des Umschaltelements SW verbunden ist, sind andere Ausführungsbeispiele darauf nicht beschränkt.
D. h., die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Aspekt sein, welcher die RC-Schaltung 10a2 nicht umfasst. In diesem Fall kann die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ein Aspekt sein, bei welchem lediglich die Anschlussflächen, an welchen die RC-Schaltung 10a2 angebracht werden kann, ausgebildet sind.
Indem lediglich das Gebiet zum Anbringen der RC-Schaltung 10a2 auf diese Weise vorgesehen ist, kann ausgewählt werden, ob die RC-Schaltung 10a2 gemäß den Anforderungen eines Nutzers (Grad von zu verringerndem elektromagnetischem Rauschen) angebracht wird oder nicht.
Während verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft dargestellt worden und beabsichtigen nicht, den Umfang der Erfindung zu begrenzen. Diese Ausführungsbeispiele können in verschiedenen anderen Formen vorgesehen sein, und verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können innerhalb des Umfangs gemacht werden, der von dem Wesen der Erfindung nicht abweicht. Diese Ausführungsbeispiele und Modifikationen derselben sind in dem Umfang oder dem Wesen der Erfindung enthalten, und sind innerhalb der in den Patentansprüchen beschriebenen Erfindung und des äquivalenten Umfangs derselben enthalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte und dem elektrischen Kompressor kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen bezüglich der externen Vorrichtung verringert werden, und es kann ferner eine hohe Durchschlagsspannung erzielt werden.
Bezugszeichenliste

1: Energieumwandlungsleiterplatte
10: Plattenhauptkörperabschnitt
10a: Hochspannungsschaltung
10a1: Hochspannungseingangsanschluss
10a2: RC-Schaltung
10a3: Reihenkondensatorgruppe
10b: Niederspannungsschaltung
11: Befestigungsloch
20: Stromschienentragelement
20a: Stromschienenverbindungsanschluss
20b: Hochspannungsausgangsanschluss
SW: Umschaltelement
C: Kondensator
L: Spule

Claims

Energieumwandlungsleiterplatte, auf welcher eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist, die konfiguriert ist, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln, wobei eine Niederspannungsschaltung, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und eine Hochspannungsschaltung, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, in unterschiedlichen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet sind, und die Hochspannungsschaltung eine Reihenkondensatorgruppe aufweist, die eine Vielzahl von Kondensatorelementen umfasst, die zwischen einer Energiezufuhrverdrahtung und einer Masseverdrahtung in Reihe geschaltet sind.
Energieumwandlungsleiterplatte nach Anspruch 1, wobei jedes der Kondensatorelemente, das die Reihenkondensatorgruppe ausbildet, unterschiedliche Impedanzeigenschaften aufweist, welche eine Verringerung von elektromagnetischem Rauschen bei einer Vielzahl von Frequenzen korrespondierend zu der Vielzahl von Frequenzen bewirken, bei welchen das elektromagnetische Rauschen gleich oder größer als ein spezifizierter Wert ist.
Energieumwandlungsleiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reihenkondensatorgruppe an derselben Position an einer Vorderoberflächenseite und einer Rückoberflächenseite der Platte angebracht ist, und zwei Sätze der Reihenkondensatorgruppen, die an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite angebracht sind, so angebracht sind, dass Anordnungsmuster der Vielzahl von Kondensatorelementen identisch zueinander sind.
Elektrischer Kompressor, aufweisend: die Energieumwandlungsleiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und einen Motor, welcher auf Basis des von der Energieumwandlungsleiterplatte zugeführten Wechselstroms betrieben wird.