JP2016127685A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体から漏洩するノイズを低減できる電源装置を提供することである。【解決手段】 電源装置において、コイルと、導電性を有し、コイルを冷却する冷却器と、冷却器と電気的に接続された導電性部材と、導電性を有し、コイル、冷却器、及び導電性部材を収容する筐体とを備え、冷却器は筐体と直流的に絶縁した状態で配置され、コイルは、冷却器又は導電性部材のうち少なくともいずれか一方の部材と近接する。【選択図】 図２

Description

本発明は、電源装置に関するものである。

従来より、スイッチング素子を配置する第１基板と、トランスと、交流成分を低減するフィルタ機構と、第１基板、トランス、及びフィルタ機構を収容するケースとを有する電源装置が知られている。この電源装置では、トランスとフィルタ機構が近接に配置し、トランス１３の漏れ磁束を含んだノイズを遮蔽する第１遮蔽部がトランスとフィルタとの間に設けられ、冷却フィンがケース本体に一体形成されている（特許文献１）。

特開２０１３−９０５３３号公報

しかしながら、上記の電源装置では、ケースと冷却器が一体に形成されているため、コイル等、ケース内の発熱する部品からノイズが発生した場合に、当該ノイズがケースから外部に漏れやすいという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、筐体から漏洩するノイズを低減できる電源装置を提供することである。

本発明は、コイル、当該コイルを冷却する冷却器、及び、冷却器に接続された導電性部材を、導電性を持つ筐体で収容し、冷却器を筐体と直流的に絶縁した状態で配置し、冷却器又は導電性部材のうち少なくともいずれか一方の部材とコイルと近接させることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、コイルから筐体までの浮遊容量が低減されるため、コイルで発生したノイズは筐体に伝搬しにくくなり、筐体から漏洩するノイズを低減できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る電源装置（電力変換装置）の回路図である。 図２は、本発明の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図３は、本実施形態の変形例に係る電源装置の断面図である。 図４は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図５は、他の実施形態の変形例に係る電源装置の断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図７は、他の実施形態の変形例に係る電源装置の断面図である。 図８は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図１０は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図１１は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図１２は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。 図１３は、本発明の他の実施形態に係る電源装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》

本実施形態に係る電源装置は、入力側をバッテリ等の電力源に接続されて、負荷等に対して電力を出力する装置である。電源装置は、例えば充電器の構成の一部、又は、モータを駆動させる駆動システムの構成の一部として用いることができる。

電源装置の一例として、電力変換装置を説明する。図１は、電力変換装置の回路図である。なお、以下の説明では、電力変換装置について説明するが、電源装置１００は電力変換装置に限らず、例えばスイッチング素子を備えた装置など他の装置であってもよい。

図１に示すように、電源装置１００は、ＡＣ入力部１と、トランス２、４、８、１１と、コンデンサ３、５、１０と、チョークコイル６と、電力変換回路７、９と、ＤＣ出力部１２とを備えている。電源装置１００は、ＡＣ入力部１から入力された交流電力を直流電力に変換し、直流電力をＤＣ出力部１２から出力する。ＡＣ入力部１は、Ｐ母線及びＮ母線の端部に接続されたコネクタである。ＡＣ入力部１及び電力変換回路７との間には、ＡＣ入力部１から入力された交流電力を整流するためのフィルタとして、トランス２、４、６及びコンデンサ３、５が接続されている。トランス２、４はフィルタ用のトランスである。チョークコイル６は、電力変換用のチョークコイルである。

電力変換回路７は、電力変換用チョークコイル６からの入力電力を変換し、トランス８の１次側のコイルに出力する回路である。トランス８は、絶縁型電力変換用のトランスであって、電力変換回路７と電力変換回路９との間に接続されている。電力変換回路９は、トランス８の２次側コイルからの入力電力を変換し、コンデンサ１０に出力する回路である。

電力変換回路９の出力とＤＣ出力部１２との間には、コンデンサ１０及びトランス１１が接続されている。コンデンサ１０及びトランス１１は、ＬＣフィルタである。トランス１１はフィルタ用のトランスである。ＡＣ出力部１２は、Ｐ母線及びＮ母線の端部に接続されたコネクタである。

なお、電力変換回路９は、図１に示すようなＡＣ−ＤＣコンバータに限らず、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等でもよい。また、トランス２等で構成されるフィルタの回路、及び、電力変換回路７、９の回路は、図１に示す回路に限らず、他の回路でもよい。

次に、図２を用いて、電源装置１００の構造を説明する。図２は電源装置１００の断面図である。なお、図２において、浮遊容量は回路記号で表されている。他の図でも同様に、浮遊容量は回路記号で表されている。電源装置１００は、コイル２０と、冷却器３０と、導電性部材４０と、筐体５０とを備えている。なお、図２は、電源装置１００を構成する部品の一部を示しており、電源装置１００は、図２に示す構成以外に、例えば電力変換回路７に含まれるスイッチング素子等を備えている。

コイル２０は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。コイル２０は、電源装置１００に含まれる各部品のうち、発熱する部品の１つである。コイル２０は、筐体５０と直流的に絶縁した状態で、筐体５０内に設けられている。コイル２０は、筐体５０の側壁に対して、一定の距離を空けて配置されている。筐体５０の側壁は、コイル２０の周囲に位置する、筐体５０の内壁である。

コイル２０は、モジュール化されており、コイル２０の側面（図２に示すｙｚ面）が、筐体５０の側面（ｙｚ面）と対向するように配置されている。また、筐体５０は、導電性をもっている。そのため、コイル２０の側面と筐体５０の側面との間で、浮遊容量Ｃ_ｈが生じる。

冷却器３０は、コイル２０を冷却するための放熱機構である。冷却器３０は、空冷式又は水冷式の冷却機構である。空冷式の場合には、冷却器３０は、放熱フィンを有しており、放熱フィンは冷却面３０ａの裏面に設けられている。冷却面３０ａは、冷却器３０の表面のうち、コイル２０に向けられた面である。水冷式の場合には、冷却器３０は流路が設けられている。そして、水又はＬＬＣが流路を流れることで、冷却面３０ａが冷えるように、冷却器３０は構成されている。冷却器３０は、金属などの導電性をもつ材料で形成されており、冷却器３０は導電性を有している。また、冷却器３０は、筐体５０と直流的に絶縁した状態で、筐体５０内に設けられている。

導電性部材４０は、金属などの導電性の材料によって、板状に形成された部材である。導電性部材４０は、コイル２０で発生するノイズを遮蔽するための遮蔽板としての機能を有する。導電性部材４０は、冷却器３０に接続されている。冷却器３０及び導電性部材４０は、共に導電性を有しているため、冷却器３０と導電性部材４０は電気的に接続されている。導電性部材４０は、冷却面３０ａの法線方向に沿って、冷却器３０から延在するように構成されている。そのため、導電性部材４０は、冷却器３０から突出した形状になっている。

コイル２０は、筐体５０よりも導電性部材４０により近づくように配置されており、コイル２０と導電性部材４０との間の距離は、コイル２０と筐体５０との間の距離よりも短い。コイル２０と導電性部材４０との間の距離は、導電性部材４０と対向するコイル２０の側面と、コイル２０と対向する導電性部材４０の側面との間の距離である。また、コイル２０と筐体５０との間の距離は、筐体５０と対向するコイル２０の側面と、コイル２０と対向する筐体５０の側面との間の距離である。

コイル２０と導電性部材４０は、所定の隙間を空けた状態で配置されている。これにより、コイル２０と導電性部材４０は互いに近接している。そして、コイル２０と導電性部材４０は所定の隙間を空けた状態で近接しているため、コイル２０と導電性部材４０との間には、浮遊容量Ｃ_ｌが生じる。また、導電性部材４０の先端部分は、筐体５０の側壁に対して、一定の距離を空けたところに位置している。すなわち、導電性部材４０は、筐体５０に対して直流的に絶縁の状態となるように、配置されている。そして、導電性部材４０の先端と筐体５０の側壁との間には、浮遊容量Ｃ_ｗが生じる。

次に、筐体５０内で発生するノイズの特性について、説明する。電力変換回路７、９に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により、コイル２０から漏れ電流が流れる。この漏れ電流が、コイル２０から浮遊容量を介して筐体５０に流れることで、コモンモードノイズとなる。コモンモードノイズにより筐体５０が振動することで、ノイズが発生し筐体５０から外部空間に放出される。漏れ電流（ノイズ）の発生源となるコイル２０は、導電性部材４０と筐体５０によって、筐体５０内の他の部品から隔離された状態で配置されている。そのため、コイル２０のノイズが、筐体５０内の他の部品に影響することを防ぐことができる。またコイル２０は、導電性部材４０と近接しており、導電性部材４０は冷却器３０と一体になっている。そのため、コイル２０から導電性部材４０を介して冷却器３０まで、熱経路が形成される。これにより、コイル２０の冷却効果も得ることができる。

コイル２０から流れる漏れ電流の導通経路は、コイル２０から浮遊容量Ｃ_ｈを介して筐体５０までの経路と、コイル２０から、浮遊容量Ｃ_ｌ、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。コイル２０から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ａ）は、コイル２０から筐体５０までの２つの経路上で生じる浮遊容量（Ｃ_ｈ、Ｃ_ｌ、Ｃ_ｗ）を合成した容量であって、下記式（１）で表される。なお、浮遊容量（Ｃ_ａ）は、コイル２０で発生した漏れ電流が筐体５０流れる経路上の電気容量の合成容量に相当する。

また、コイル２０と筐体５０との間の距離は、コイル２０と導電性部材４０との間の距離より長いため、浮遊容量Ｃ_ｈは、浮遊容量Ｃ_ｌより小さい。そのため、式（１）で示される合成量（Ｃ_ａ）は、より小さくなる。

例えば、本実施形態と異なり、冷却器３０と筐体５０が一体になっている場合には、コイル２０の漏れ電流は、浮遊容量Ｃ_ｌを介して導電性部材４０に流れ、導電性部材４０から冷却器３０を介して筐体５０に流れる。コイル２０の漏れ電流は、浮遊容量（Ｃ_ｗ）を介して筐体５０に流れない。そのため、コイル２０から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ｂ）は、下記式（２）で表される。

コイル２０から筐体５０に流れる漏れ電流は、コイル２０と筐体５０との間で生じる浮遊容量（合成容量）が低いほど、小さくなる。例えば、冷却器３０と筐体５０が一体になっている場合に、コイル２０と筐体５０との間の合成容量Ｃ_ｂを低くするためには、コイル２０と筐体５０との間の距離、及び、コイル２０と導電性部材４０との間の距離を長くすることになる。しかしながら、距離を長くすると、筐体５０の体積が増加するため、電源装置の大型化になる。また、コイル２０と導電性部材４０との間の距離を長くすると、コイル２０の熱が、導電性部材４０を介して冷却器３０まで伝わり難くなり、冷却性能が低下する。

本実施形態では、コイル２０から筐体５０までの、漏れ電流の導通経路上に、浮遊容量Ｃ_ｌと浮遊容量Ｃ_ｗが直列に接続された状態となるため、式（１）の右辺の第１項が、浮遊容量Ｃ_ｌより小さくなる。そのため、浮遊容量（Ｃ_ａ）は浮遊容量（Ｃ_ｂ）よりも小さくなり、冷却器３０と筐体５０が一体になっている場合と比較して、本実施形態に係る電源装置１００では、コイル２０から筐体５０に流れる漏れ電流を小さくすることができる。その結果として、筐体５０から発するノイズを抑制できる。

上記のように本実施形態では、コイル２０、冷却器３０及び導電性部材４０を筐体５０に収容し、冷却器３０を筐体５０と直流的に絶縁した状態で配置し、導電性部材４０とコイル２０とを近接するように、コイル２０及び導電性部材４０を配置している。これにより、コイル２０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ_ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。

また本実施形態では、浮遊容量Ｃ_ｌは、浮遊容量Ｃ_ｈより大きい。これにより、コイル２０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ_ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。

本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、コイル２０は冷却器３０に近接するように、配置されてもよい。図３は、変形例に係る電源装置１００の断面図である。

コイル２０は、周囲に位置する筐体５０の内壁及び導電性部材４０の側面よりも、冷却器３０の冷却面３０ａに近づくように配置されている。そして、コイル２０と冷却器３０は、所定の隙間を空けた状態で配置されており、コイル２０と冷却器３０は互いに近接している。コイル２０と冷却器３０との間には、浮遊容量Ｃ^’ _ｌが生じる。コイル２０から流れる漏れ電流の導通経路は、コイル２０から浮遊容量Ｃ_ｈを介して筐体５０までの経路と、コイル２０から、浮遊容量Ｃ^’ _ｌ、冷却器３０、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。コイル２０から筐体５０までの合成容量（Ｃ^’ _ａ）は、コイル２０から筐体５０までの２つの経路上で生じる浮遊容量（Ｃ_ｈ、Ｃ^’ _ｌ、Ｃ_ｗ）を合成した容量であって、下記式（３）で表される。

上記のように変形例では、冷却器３０とコイル２０とを近接するように、コイル２０及び冷却器３０を配置している。これにより、コイル２０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ^’ _ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。

なお、本実施形態において、コイル２０は、冷却器３０及び導電性部材４０に近接するように、配置されてもよい。

また本実施形態において、冷却器３０と筐体５０との間で生じる浮遊容量が導電性部材４０と筐体５０との間で生じる浮遊容量より大きい場合には、コイル２０から浮遊容量Ｃ_ｌを介して導電性部材４０に流れる漏れ電流は、導電性部材４０と筐体５０との間よりも、冷却器３０と筐体５０との間の方が流れ易くなる。このような場合には、上記の浮遊容量Ｃ_ｗを、冷却器３０と筐体５０との間で生じる浮遊容量に置き換えた上で、上記本実施形態の記載を援用することで、本実施形態に係る電源装置１００を実現できる。

同様に、変形例に係る電源装置１００において、冷却器３０と筐体５０との間で生じる浮遊容量が導電性部材４０と筐体５０との間で生じる浮遊容量より大きい場合には、上記の浮遊容量Ｃ_ｗを、冷却器３０と筐体５０との間で生じる浮遊容量に置き換えた上で、上記本実施形態の記載を援用することで、変形例に係る電源装置１００を実現できる。

《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、誘電体６１を備えている点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

図４は、電源装置１００の構成のうち、コイル２０、導電性部材４０及び誘電体６１の断面図である。誘電体６１は、コイル２０と導電性部材４０との間に配置されている。誘電体６１は板状に形成されており、誘電体６１の両主面のうち、一方の主面はコイル２０の側面に接合されており、他方の主面は導電性部材４０の側面に接合されている。誘電体６１は、浮遊容量（Ｃ_ｌ）を低減するために、コイル２０と導電性部材４０との間に狭持されている。

本実施形態では、誘電体６１がコイル２０と導電性部材４０との間に配置されているため、コイル２０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ_ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。また、コイル２０の熱が、誘電体６１を介して導電性部材４０に伝わりやすくなるため、冷却効果を高めることができる。

本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、誘電体６１の代わりに、コイル２０と導電性部材４０との間に樹脂６２を配置してもよい。図５は、電源装置１００の構成のうち、コイル２０、導電性部材４０及び樹脂６２の断面図である。これにより、コイル２０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ_ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。また、コイル２０の熱が、樹脂６２を介して導電性部材４０に伝わりやすくなるため、冷却効果を高めることができる。

なお、誘電体６１又は樹脂６２は、コイル２０と導電性部材４０との間に限らず、コイル２０と冷却器３０との間に配置してもよい。

《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、絶縁基板６３及びグリース６４を備えている点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

図６は、電源装置１００の構成のうち、コイル２０、導電性部材４０、絶縁基板６３、及びグリース６４の断面図である。絶縁基板６３及びグリース６４は、コイル２０と導電性部材４０との間に配置されている。絶縁基板６３は板状に形成されている。絶縁基板６３の両主面のうち、一方の主面はコイル２０の側面に接合されている。他方の主面は、グリース６４を介して導電性部材４０の側面に接合されている。

本実施形態では、コイル２０と導電性部材４０が、グリース６４を介して接合されているため、コイル２０と筐体５０との間の浮遊容量（Ｃ_ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。また、コイル２０の熱が、グリース６４を介して導電性部材４０に伝わりやすくなるため、冷却効果を高めることができる。

本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、グリース６４の代わりに、コイル２０と導電性部材４０とを、ハンダ６５で接合してもよい。図７は、電源装置１００の構成のうち、コイル２０、導電性部材４０、絶縁基板６３及びハンダ６５の断面図である。図７に示すように、絶縁基板６３の主面が、ハンダ６５により導電性部材４０の側面に接合されている。

これにより、コイル２０と筐体５０との間の浮遊容量（Ｃ_ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。また、コイル２０の熱が、はんだ６５を介して導電性部材４０に伝わりやすくなるため、冷却効果を高めることができる。

なお、図６に示したグリース６４による接合構造は、コイル２０と導電性部材４０との間に限らず、コイル２０と冷却器３０との間に適用してもよい。また、図７に示したはんだ６５による接合構造は、コイル２０と導電性部材４０との間に限らず、コイル２０と冷却器３０との間に適用してもよい。

《第４実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、複数のコイル２１、２２が導電性部材４０に近接している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。図８は、本実施形態に係る電源装置１００の断面図である。

コイル２１は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。また、コイル２２は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。

コイル２１は、導電性部材４０の両側面（両主面）のうち、一方の側面４０ａに対して近接するように配置されている。また、コイル２２は、導電性部材４０の両側面（両主面）のうち、他方の側面４０ｂに対して近接するように配置されている。導電性部材４０は、コイル２１とコイル２２との間に配置されることで、筐体５０内の空間を隔てる隔壁としての機能をもつ。そして、導電性部材４０で区切られた２つの空間のうち、一方の空間にはコイル２１が配置され、他方の空間にはコイル２２が配置されている。

上記のように、本実施形態では、コイル２１とコイル２２との間に導電性部材４０が近接して配置されている。これにより、コイル２１から筐体５０までの浮遊容量、及び、コイル２２から筐体５０までの浮遊容量をそれぞれ低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。また、コイル２１とコイル２２との間は、導電性部材４０で区切られているため、一方のコイルで発生するノイズが他方のコイルに影響を与えることを防止できる。

なお、本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、コイル２１は、冷却器３０の両側面（両主面）のうち、一方の側面３０ａに対して近接するように配置されていてもよい。また、コイル２２は、冷却器３０の両側面（両主面）のうち、他方の側面３０ｂに対して近接するように配置されていてもよい。

《第５実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、複数のコイル２３〜２５が導電性部材４０に近接している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。図９は、本実施形態に係る電源装置１００の断面図である。

コイル２３〜２５は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルにそれぞれ相当する。

コイル２３、２４は、導電性部材４０の両側面（両主面）のうち、一方の側面４０ａに対して近接するように配置されている。また、コイル２５は、導電性部材４０の両側面（両主面）のうち、他方の側面４０ｂに対して近接するように配置されている。導電性部材４０は、コイル２３、２４とコイル２５との間に配置されることで、筐体５０内の空間を隔てる隔壁としての機能をもつ。そして、導電性部材４０で区切られた２空間のうち、一方の空間にはコイル２３、２４が配置され、他方の空間にはコイル２５が配置されている。

上記のように、本実施形態では、コイル２３、２４とコイル２５との間に導電性部材４０が近接して配置されている。これにより、コイル２３から筐体５０までの浮遊容量、コイル２４から筐体５０までの浮遊容量、及びコイル２５から筐体５０までの浮遊容量をそれぞれ低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。また、コイル２３、２４とコイル２５との間は、導電性部材４０で区切られているため、一方のコイルで発生するノイズが他方のコイルに影響を与えることを防止できる。

なお、本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、コイル２３，２４は、冷却器３０の両側面（両主面）のうち、一方の側面３０ａに対して近接するように配置されていてもよい。また、コイル２５は、冷却器３０の両側面（両主面）のうち、他方の側面３０ｂに対して近接するように配置されていてもよい。

《第６実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、複数のコイル２１、２２が導電性部材４０に近接している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。図１０は、本実施形態に係る電源装置１００の断面図である。

コイル２１は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。また、コイル２２は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。

コイル２１、２２は、導電性部材４０の両側面（両主面）のうち、一方の側面４０ａに対して近接するように配置されている。コイル２１の側面と導電性部材４０の側面４０ａとの間の距離（ｄ_１）は、コイル２２の側面と導電性部材４０の側面４０ａとの間の距離（ｄ_２）よりも長い。そのため、コイル２１と導電性部材４０との間に生じる浮遊容量（Ｃ_ｌ１）は、コイル２２と導電性部材４０との間に生じる浮遊容量（Ｃ_ｌ２）よりも小さい。

導電性部材４０と対向するコイル２１の側面の表面積をＳ_１とし、導電性部材４０と対向するコイル２２の側面の表面積をＳ_２とし、コイル２１、２２と導電性部材４０との間の誘電率をεとすると、浮遊容量（Ｃ_ｌ１）及び浮遊容量（Ｃ_ｌ２）は下記式（４）及び（５）でそれぞれ表される。

コイル２１の側面と筐体５０の側面との間の距離は、コイル２２の側面と筐体５０の側面との間の距離よりも短い。そのため、コイル２１と筐体５０との間に生じる浮遊容量（Ｃ_ｈ１）は、コイル２２と筐体５０との間に生じる浮遊容量（Ｃ_ｈ２）よりも大きい。

コイル２１から流れる漏れ電流の導通経路は、コイル２１から浮遊容量Ｃ_ｈ１を介して筐体５０までの経路と、コイル２１から、浮遊容量Ｃ_ｌ１、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。コイル２１から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ａ１）は、下記式（６）で表される。

コイル２２から流れる漏れ電流の導通経路は、コイル２２から浮遊容量Ｃ_ｈ２を介して筐体５０までの経路と、コイル２２から、浮遊容量Ｃ_ｌ２、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。コイル２２から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ａ２）は、下記式（７）で表される。

そして、図１に示した電源装置１００の回路において、コイル２１に接続された電流経路のインダクタンスをＬ_１として、コイル２２に接続された電流経路のインダクタンスをＬ_２とすると、下記式（８）の条件を満たす場合に、筐体５０から発生されるノイズの抑制効果が高くなる。なお、インダクタンス（Ｌ_１、Ｌ_２）は、コイル２１、２２が電気的に接続されている配線の寄生インダクタンスである。

インダクタンス（Ｌ_１）とインダクタンス（Ｌ_２）が等しい場合には、合成容量（Ｃ_ａ１）と合成容量（Ｃ_ａ２）を等しくすることで、式（８）を満たす。合成容量（Ｃ_ａ１）と合成容量（Ｃ_ａ２）を等しくするためには、上記の表面積（Ｓ_１、Ｓ_２）又は距離（ｄ_１、ｄ_２）を調整すればよい。

なお、インダクタンス（Ｌ_１）及びインダクタンス（Ｌ_２）は、厳密に等しくならなくてもよい。また、インダクタンス（Ｌ_１）及びインダクタンス（Ｌ_２）が等しくならない場合には、式（８）を満たすように、表面積（Ｓ_１、Ｓ_２）又は距離（ｄ_１、ｄ_２）を調整すればよい。

上記の本実施形態では、式（８）を満たすように、コイル２１、２２が筐体５０内に配置されている。これにより、筐体５０から発するノイズをさらに低減することができる。また、式（８）の条件に加えて、インダクタンス（Ｌ_１）とインダクタンス（Ｌ_２）が等しい場合には、表面積（Ｓ_１、Ｓ_２）又は距離（ｄ_１、ｄ_２）を調整して、合成容量（Ｃ_ａ１）と合成容量（Ｃ_ａ２）を等しくする。これにより、浮遊容量の対称性が向上するため、さらにノイズの発生を抑えることができる。

なお、本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、コイル２１、２２は、冷却器３０と近接するように、配置されてもよい。このとき、コイル２１と筐体５０との間に生じる浮遊容量、コイル２１と冷却器３０との間に生じる浮遊容量、コイル２１と筐体５０との間に生じる浮遊容量、及び、コイル２２と冷却器３０との間に生じる浮遊容量が、上記式（８）を満たすように、コイル２１、２２の側面の表面積、コイル２１、２２と冷却器３０との間の距離、及び、コイル２１、２２と筐体５０との間の距離が調整されればよい。

《第７実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、複数のコイル２１、２２が導電性部材４０に近接している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。

コイル２１は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。また、コイル２２は、トランス２、トランス４、チョークコイル６、トランス８、トランス１１のうち少なくとも１つのコイルに相当する。

コイル２１、２２は、導電性部材４０の両側面（両主面）のうち、一方の側面４０ａに対して近接するように配置されている。コイル２１と筐体５０との間には浮遊容量（Ｃ_ｈ３）が生じ、コイル２１と導電性部材４０との間には浮遊容量（Ｃ_ｌ３）が生じ、コイル２２と筐体５０との間には浮遊容量（Ｃ_ｈ４）が生じ、コイル２２と導電性部材４０との間には浮遊容量（Ｃ_ｌ４）が生じる。

コイル２１から流れる漏れ電流の導通経路は、コイル２１から浮遊容量Ｃ_ｈ３を介して筐体５０までの経路と、コイル２１から、浮遊容量Ｃ_ｌ３、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。コイル２１から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ａ３）は、下記式（９）で表される。

コイル２２から流れる漏れ電流の導通経路は、コイル２１から浮遊容量Ｃ_ｈ３を介して筐体５０までの経路と、コイル２２から、浮遊容量Ｃ_ｌ４、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。コイル２２から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ａ４）は、下記式（１０）で表される。

そして、合成容量（Ｃ_ａ３）と合成容量（Ｃ_ａ４）が等しくなるように、浮遊容量（Ｃ_ｌ３、Ｃ_ｌ４、Ｃ_ｈ３、Ｃ_ｈ４）を形成するコイル２１、２２の側面の表面積、コイル２１、２２と筐体５０との間の距離、コイル２１、２２と導電性部材４０との間の距離が調整されている。これにより、浮遊容量の対称性が向上するため、ノイズの発生を抑えることができる。

《第８実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置１００を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、半導体素子７０を備えている点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第７実施形態の記載を適宜、援用する。図１２は、電源装置１００の断面図である。

電源装置１００は、電源装置１００は、半導体素子７０と、冷却器３０と、導電性部材４０と、筐体５０とを備えている。なお、図１２は、電源装置１００を構成する部品の一部を示しており、電源装置１００は、図１２に示す構成以外に、コイル２０を備えている。なお、筐体５０内におけるコイル２０の位置は、第１〜第７実施形態で示したコイル２０の位置と同様である。

半導体素子７０は、電力変換回路７、９に含まれるスイッチング素子（トランジスタ）に相当する。また、半導体素子７０は、電源装置１００に含まれる各部品のうち、発熱する部品の１つである。半導体素子７０は、筐体５０と直流的に絶縁した状態で、筐体５０内に設けられている。半導体素子７０は、筐体５０の側壁に対して、一定の距離を空けて配置されている。筐体５０の側壁は、半導体素子７０の周囲に位置する、筐体５０の内壁である。

半導体素子７０は、モジュール化されており、半導体素子７０の側面（図１２に示すｙｚ面）が、筐体５０の側面（ｙｚ面）と対向するように配置されている。また、筐体５０は、導電性をもっている。そのため、半導体素子７０の側面と筐体５０の側面との間で、浮遊容量Ｃ_ｉが生じる。

半導体素子７０と導電性部材４０は、所定の隙間を空けた状態で配置されている。これにより、半導体素子７０と導電性部材４０は互いに近接している。そして、半導体素子７０と導電性部材４０は所定の隙間を空けた状態で近接しているため、半導体素子７０と導電性部材４０との間には、浮遊容量Ｃ_ｍが生じる。

半導体素子７０から流れる漏れ電流の導通経路は、半導体素子７０から浮遊容量Ｃ_ｉを介して筐体５０までの経路と、半導体素子７０から、浮遊容量Ｃ_ｍ、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。半導体素子７０から筐体５０までの合成容量（Ｃ_ｐ）は、コイル２０から筐体５０までの２つの経路上で生じる浮遊容量（Ｃ_ｉ、Ｃ_ｍ、Ｃ_ｗ）を合成した容量であって、下記式（１１）で表される。なお、浮遊容量（Ｃ_ｐ）は、半導体素子７０で発生した漏れ電流が筐体５０流れる経路上の電気容量の合成容量に相当する。

また、半導体素子７０と筐体５０との間の距離は、半導体素子７０と導電性部材４０との間の距離より長いため、浮遊容量Ｃ_ｉは、浮遊容量Ｃ_ｍより小さい。そのため、式（１１）で示される合成量（Ｃ_ｐ）は、より小さくなる。

上記のように本実施形態では、半導体素子７０、冷却器３０及び導電性部材４０を筐体５０に収容し、冷却器３０を筐体５０と直流的に絶縁した状態で配置し、導電性部材４０と半導体素子７０とを近接するように、半導体素子７０及び導電性部材４０を配置している。これにより、半導体素子７０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ_ｐ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。

また本実施形態では、浮遊容量Ｃ_ｍは、浮遊容量Ｃ_ｉより大きい。これにより、半導体素子７０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ_ｐ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。

本実施形態に係る電源装置１００の変形例として、半導体素子７０は冷却器３０に近接するように、配置されてもよい。図１３は、変形例に係る電源装置１００の断面図である。

半導体素子７０は、周囲に位置する筐体５０の内壁及び導電性部材４０の側面よりも、冷却器３０の冷却面３０ａに近づくように配置されている。そして、半導体素子７０と冷却器３０は、所定の隙間を空けた状態で配置されており、半導体素子７０と冷却器３０は互いに近接している。半導体素子７０と冷却器３０との間には、浮遊容量Ｃ^’ _ｍが生じる。半導体素子７０から流れる漏れ電流の導通経路は、半導体素子７０から浮遊容量Ｃ_ｉを介して筐体５０までの経路と、半導体素子７０から、浮遊容量Ｃ^’ _ｍ、冷却器３０、導電性部材４０、及び浮遊容量Ｃ_ｗを介して筐体５０までの経路である。半導体素子７０から筐体５０までの合成容量（Ｃ^’ _ｐ）は、コイル２０から筐体５０までの２つの経路上で生じる浮遊容量（Ｃ_ｉ、Ｃ^’ _ｍ、Ｃ_ｗ）を合成した容量であって、下記式（１２）で表される。

上記のように変形例では、冷却器３０と半導体素子７０とを近接するように、半導体素子７０及び冷却器３０を配置している。これにより、半導体素子７０から筐体５０までの浮遊容量（Ｃ^’ _ａ）を低減し、筐体５０から発するノイズを低減することができる。

なお、本実施形態において、半導体素子７０は、冷却器３０及び導電性部材４０に近接するように、配置されてもよい。

なお、本実施形態において、半導体素子７０と導電性部材４０との間、又は、半導体素子７０と冷却器３０の間には、第２実施形態と同様の誘電体６１又は樹脂６２を配置してもよい。また、本実施形態において、半導体素子７０と導電性部材４０との間、又は、半導体素子７０と冷却器３０の間は、第３実施形態と同様に、グリース６４又はハンダ６５により接合されていてもよい。

また、本実施形態において、半導体素子７０は複数の半導体素子を有し、複数の半導体素子７０が導電性部材４０又は冷却器３０に近接してもよい。複数の半導体素子７０が導電性部材４０又は冷却器３０に近接する場合に、複数の半導体素子７０の位置は、第４実施形態における複数のコイル２１、２２の位置に対応させればよい。

また本実施形態において、半導体素子７０は３つ以上の半導体素子を有し、３つ以上の半導体素子７０が導電性部材４０又は冷却器３０に近接してもよい。３つ以上の半導体素子７０が導電性部材４０又は冷却器３０に近接する場合に、３つ以上の半導体素子７０の位置は、第５実施形態における複数のコイル２３〜２５の位置に対応させればよい。

また本実施形態において、半導体素子７０が複数の半導体素子を有する場合に、複数の半導体素子７０は、所定の条件を満たすように、配置されてもよい。所定の条件は、第６実施形態のコイル２１、２２をそれぞれ半導体素子７０に置き換えた上で、式（８）で表される条件式である。ただし、合成容量（Ｃ_ａ１、Ｃ_ａ２）は、コイル２１、２２をそれぞれ半導体素子７０に置き換えたときの容量に相当し、インダクタンス（Ｌ_１、Ｌ_２）は、複数の半導体素子７０に接続される、それぞれの電流経路のインダクタンスである。

また本実施形態において、半導体素子７０が複数の半導体素子を有する場合に、複数の半導体素子７０は、合成容量（Ｃ_ａ３）と合成容量（Ｃ_ａ４）が等しくなるように、配置されてもよい。ただし、合成容量（Ｃ_ａ３、Ｃ_ａ４）は、第７実施形態において、コイル２１、２２をそれぞれ半導体素子７０に置き換えたときの容量に相当する。

２０…コイル
２１〜２５ コイル
３０…冷却器
３０ａ…冷却面
４０…導電性部材
５０…筐体
６１…誘電体
６２…樹脂
６３…絶縁基板
６４…グリース
６５…ハンダ
７０…半導体素子
１００…電源装置

Claims (18)

1. コイルと、
   導電性を有し、前記コイルを冷却する冷却器と、
   前記冷却器と電気的に接続された導電性部材と、
   導電性を有し、前記コイル、前記冷却器、及び前記導電性部材を収容する筐体とを備え、
   前記冷却器は前記筐体と直流的に絶縁した状態で配置され、
   前記コイルは、前記冷却器又は前記導電性部材のうち少なくともいずれか一方の部材と近接する
   電源装置。
2. 前記コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記コイルとの間で生じる第１浮遊容量は、前記コイルと前記筐体との間で生じる第２浮遊容量より大きい
   請求項１記載の電源装置。
3. 前記コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記コイルとの間に配置された誘電体を備える
   請求項１又は２記載の電源装置。
4. 前記コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記コイルとの間に配置された樹脂を備える
   請求項１又は２記載の電源装置。
5. 前記コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記コイルは、グリースを介して接合されている
   請求項１又は２記載の電源装置。
6. 前記コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記コイルは、ハンダを介して接合されている
   請求項１又は２記載の電源装置。
7. 前記コイルは複数のコイルを有し、
   前記冷却器又は前記導電部材が、前記複数のコイルの間に近接して配置されている
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の電源装置。
8. 前記コイルは第１コイル及び第２コイルを有し、
   第１合成容量（Ｃ_１）、第２合成容量（Ｃ_２）、前記第１コイルに接続された電流経路の第１インダクタンス（Ｌ_１）、及び、前記第２コイルに接続された電流経路の第２インダクタンス（Ｌ_２）が下記式（１）を満たす
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源装置。
   

   

   ただし、前記第１合成容量は、
   前記第１コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第１コイルとの間で生じる浮遊容量、前記第１コイルと前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量であり、
   前記第２合成容量は、
   前記第２コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第２コイルとの間で生じる浮遊容量、前記第２コイルと前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量である。
9. 前記コイルは第１コイル及び第２コイルを有し、
   第３合成容量と第４合成容量が等しく、
   前記第３合成容量は、
   前記第１コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第１コイルとの間で生じる浮遊容量、前記第１コイルと前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体とを合成した容量であり、
   前記第４合成容量は、
   前記第２コイルに対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第２コイルとの間で生じる浮遊容量、前記第２コイルと前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量である
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源装置。
10. 前記筐体内に収容された半導体素子を備え、
    前記半導体素子は、前記冷却器又は前記導電性部材のうち少なくともいずれか一方の部材と近接する
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の電源装置。
11. 前記半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記半導体素子との間で生じる第３浮遊容量は、前記半導体素子と前記筐体との間で生じる第４浮遊容量より大きい
    請求項１０記載の電源装置。
12. 前記半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記半導体素子との間に配置された誘電体を備える
    請求項１０又は１１記載の電源装置。
13. 前記半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記半導体素子との間に配置された樹脂を備える
    請求項１０又は１１記載の電源装置。
14. 前記半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記半導体素子は、グリースを介して接合されている
    請求項１０又は１１記載の電源装置。
15. 前記半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記半導体素子は、ハンダを介して接合されている
    請求項１０又は１１記載の電源装置。
16. 前記半導体素子は複数の半導体素子を有し、
    前記冷却器又は前記導電部材が、前記複数の半導体素子の間に近接して配置されている
    請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の電源装置。
17. 前記半導体素子は第１半導体素子及び第２半導体素子を有し、
    第５合成容量（Ｃ_５）、第６合成容量（Ｃ_６）、前記第１半導体素子に接続された電流経路の第３インダクタンス（Ｌ_３）、及び、前記第２半導体素子に接続された電流経路の第４インダクタンス（Ｌ_４）が下記式（２）を満たす
    請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の電源装置。
    

    

    ただし、前記第５合成容量は、
    前記第１半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第１半導体素子との間で生じる浮遊容量、前記第１半導体素子と前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量であり、
    前記第６合成容量は、
    前記第２半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第２半導体素子との間で生じる浮遊容量、前記第２半導体素子と前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量である。
18. 前記半導体素子は第１半導体素子及び第２半導体素子を有し、
    第７合成容量と第８合成容量が等しく、
    前記第７合成容量は、
    前記第１半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第１半導体素子との間で生じる浮遊容量、前記第１半導体素子と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量であり、
    前記第８合成容量は、
    前記第２半導体素子に対して近接する前記冷却器又は前記導電部材と前記第２半導体素子との間で生じる浮遊容量、前記第２半導体素子と前記筐体との間で生じる浮遊容量、及び、前記冷却器又は前記導電部材と前記筐体との間で生じる浮遊容量を合成した容量である
    請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の電源装置。

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