JP2019187205A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路の大型化を抑制しつつノイズを低減可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、スイッチングデバイスを有するパワーモジュール１３と、一端がパワーモジュール１３と接続される導電性部材からなるケーブル１０Ｎと、パワーモジュール１３及びケーブル１０Ｎを収納する金属製の筐体６と、を備える。ケーブル１０Ｎは、ケーブル１０Ｎの側面にて接続される導電性部材からなる追加導電部材１９を有する。追加導電部材１９は、パワーモジュール１３からケーブル１０Ｎに伝播するノイズに含まれる波長の４分の１の長さである。【選択図】図３

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

電力変換装置は、供給される直流電流を交流電流に変換し、変換した交流電流を電動機などに供給する。電力変換装置が備えるインバータなどの回路モジュール（パワーモジュール）は、複数のパワー半導体素子がモジュール化されて構成されるスイッチ群を有しており、それらのスイッチ群がコントローラによって制御されることで、直流電流から交流電流への変換を行う。しかしながら、回路モジュールにおいては、スイッチ開閉の際に生じる漏れ電流に起因してノイズが発生してしまうことがある。

特許文献１に開示の技術によれば、スイッチング素子の近傍においてインダクタとコンデンサとからなる直列回路を浮遊容量と並列に介挿し、この直列回路と浮遊容量とによって共振回路を構成する技術が開示されている。この技術によれば、共振周波数をノイズの周波数に一致させることによって、アースからフレームへと逆流するノイズが共振回路によって抑制される。

特開平０５−２３６７５２号公報

特許文献１に開示される技術によれば、直列回路が介挿されることによってノイズを低減できる。しかしながら、ノイズの強度や周波数などによっては回路が大型化してしまい製造コストが上昇するおそれがあるという課題がある。

本発明はこのような課題を解決するために発明されたもので、回路の大型化を抑制しつつノイズの低減を図る電力変換装置を提供するものである。

本発明の一態様の電力変換装置は、スイッチングデバイスを有するパワーモジュールと、一端がパワーモジュールと接続される導電性部材からなるケーブルと、パワーモジュール、及び、ケーブルを収納する金属製の筐体と、を有する。ケーブルは、ケーブルの側面にて接続される導電性部材からなる追加導電部材を備える。追加導電部材は、パワーモジュールからケーブルに伝播するノイズに含まれる波長の４分の１の長さである。

本発明によれば、ケーブルにノイズ波長の４分の１の波長を有する追加導電部材を設けることにより、回路の大型化を抑制しつつノイズの低減を図ることができる。

図１は、第１実施形態の電力変換装置に関する回路図である。 図２は、電力変換装置の概略構成図である。 図３は、電力変換装置の要部の概略構成図である。 図４は、第２導電部材によりノイズが抑制される原理の説明図である。 図５は、空洞共振する筐体の概略構成図である。 図６Ａは、変形例の電力変換装置に関する回路図である。 図６Ｂは、変形例の電力変換装置の要部の概略構成図である。 図７は、第２実施形態の電力変換装置の要部の概略構成図である。 図８は、第３実施形態の電力変換装置の要部の概略構成図である。 図９Ａは、第４実施形態の電力変換装置の要部の概略構成図である。 図９Ｂは、図９Ａの縦断面図である。 図１０Ａは、第５実施形態の電力変換装置の要部の概略構成図である。 図１０Ｂは、図１０Ａの縦断面図である。 図１１は、第６実施形態の電力変換装置の要部の概略構成図である。 図１２は、第７実施形態の電力変換装置の回路図である。 図１３は、変形例の電力変換装置の回路図である。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置に関する回路図である。

電力変換装置１は、直流電源２と電動機（回転電機）３との間に設けられている。なお、これらの構成が電動車両などに用いられる場合には、電動機３が駆動源となる。このような電動車両は、三相交流電力モータなどの電動機３を走行駆動源として走行する車両であり、電動機３は電気自動車の車軸に結合されている。電動車両には、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）も含まれている。なお、電力変換装置１は、車両以外の装置に搭載されてもよい。

直流電源２は、動力源であり、複数の電池などにより構成されている。直流電源２は、正極が正極配線４Ｐを介して、筐体６内においてインバータ１３と接続される正極給電母線１０Ｐと接続されており、負極が負極配線４Ｎを介して、筐体６内においてインバータ１３と接続される負極給電母線１０Ｎと接続される。なお、正極配線４Ｐ、負極配線４Ｎは、メッシュなどに覆われてシールドされていることが多い。なお、負極給電母線１０Ｎは、その側面に後述のスタブ１９を備える。

電動機３は、複数の相（本実施形態では３相：Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相）で動作するものとする。電動機３は、直流電源２からの直流電流を電力変換装置１により変換された交流電流を受けて、回転駆動する。なお、電力変換装置１と電動機３とは、Ｕ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖ、及び、Ｗ相配線５Ｗを介して接続されている。

電力変換装置１は、複数のスイッチングデバイスであるパワー半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃがモジュール化された回路モジュールであるインバータ１３を有する。インバータ１３は、パワーモジュールの一例である。これらのパワー半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、スイッチとして機能し、制御回路１４からの信号に応じてスイッチを開閉することで、直流電力から交流電力への変換がなされる。そして、電動機３にて所望の回転力を得るための交流電力が生成されると、生成された交流電流は電動機３に出力される。なお、以下において、パワー半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを区別しない場合には、単にパワー半導体素子と称するものとする。

上述のように電力変換装置１は３相にて動作しており、パワー半導体素子１１Ａと１２ＡとがＵ相の交流電力を生成し、パワー半導体素子１１Ｂと１２ＢとがＶ相の交流電力を生成し、パワー半導体素子１１Ｃと１２ＣとがＷ相の交流電力を生成する。また、パワー半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、及び、１１Ｃは、正極配線４Ｐ及び正極給電母線１０Ｐを介して、直流電源２の正極と接続されて、それぞれの相における上アームとして動作する。パワー半導体素子１２Ａ、１２Ｂ、及び、１２Ｃは、負極配線４Ｎ及び負極給電母線１０Ｎを介して、直流電源２の負極と接続されて、下アームとして動作する。なお、負極配線４Ｎ及び負極給電母線１０Ｎが筐体６にて結線されるとともに、負極配線４Ｎがアースされていてもよい。

Ｕ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖ、及び、Ｗ相配線５Ｗは、それぞれの一端が電動機３と接続される。そして、Ｕ相配線５Ｕの他端は、パワー半導体素子１１Ａとパワー半導体素子１２Ａとの間に接続されている。Ｖ相配線５Ｖの他端は、パワー半導体素子１１Ｂとパワー半導体素子１２Ｂとの間に接続されている。Ｗ相配線５Ｗの他端は、パワー半導体素子１１Ｃとパワー半導体素子１２Ｃとの間に接続される。Ｕ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖ、及び、Ｗ相配線５Ｗは、電力変換装置１内に設けられる板状の導体（バスバー）を介して、パワー半導体素子と接続されてもよい。

電力変換装置１は、正極給電母線１０Ｐと負極給電母線１０Ｎとの間に、コンデンサ１５を有する。このコンデンサ１５により、直流電源２から電力変換装置１へと供給される電源に含まれるノイズを抑制することができる。

電動機３は、例えば、電気自動車などに用いられる交流電力モータなどであり、電動機３が電気自動車に用いられる場合には、電動機３の出力軸は電気自動車の車軸に結合される。なお、電動機３は、電気自動車に限らず、イブリッド自動車（ＨＥＶ）にも適用することができ、また車両以外の装置にも適用可能である。

図２は、具体的な電力変換装置１の概略構成図である。この図には、図１に対応する構成が示されている。

電力変換装置１は、例えば金属製の筐体６の中に設けられており、筐体６は、直流電源２と正極配線４Ｐ、及び、負極配線４Ｎを介して接続されるとともに、電動機３とＵ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖ、及び、Ｗ相配線５Ｗを介して接続されている。なお、筐体６は、電力変換装置１の一部として構成されてもよい。

また、筐体６内には、正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎが、板状の電極として構成される。また、筐体６内には、Ｕ相配線５Ｕと接続されるＵ相バスバー１６Ｕ、及び、Ｖ相配線５Ｖと接続されるＶ相バスバー１６Ｖ、及び、Ｗ相配線５Ｗと接続されるＷ相バスバー１６Ｗが設けられる。筐体６内では、正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎと、Ｕ相バスバー１６Ｕ、Ｖ相バスバー１６Ｖ、及び、Ｗ相バスバー１６Ｗとが、半導体素子と不図示の配線を介して接続されている。

インバータ１３においては、筐体６内にてモジュール化されたパワー半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが制御回路１４からの信号により開閉されることで、電動機３において所望の回転力を得るための交流電力が、直流電力から変換して生成される。なお、制御回路１４は、インバータ１３の上方に設けられているものとする。

インバータ１３は、筐体６の上に設けられる絶縁性部材からなるトレイ１７の第１面（表面）上に設けられている。なお、トレイ１７は、インバータ１３の取付台に相当し、冷却器であってもよい。

図３は、電力変換装置１の要部の概略構成図である。

この図では、電力変換装置１の要部が開示されており、電力変換装置１は、全体が金属性の筐体６の内に設置されている。そして、トレイ１７上に設けられるインバータ１３が概略的に示されている。

負極給電母線１０Ｎは、一端がインバータ１３と接続されている。負極給電母線１０Ｎにおける側面の一部である接続部２０において、負極給電母線１０Ｎの延伸方向に対して略垂直となるように導電性部材により構成される追加導電部材であるスタブ１９が接続される。

スタブ１９の長さは、下記の（１）、（２）式を用いて定められる。

ただし、各パラメータは次の式のとおりである。なお、ｆ_mn及びλは、インバータ１３にて発生するノイズのうちの除去したいノイズの周波数及び波長であるものとする。例えば、ｆ_mn及びλは、ノイズのうちの比較的強度の大きい周波数及び波長となる。

スタブ１９は、その長さが、除去したいノイズの波長λの４分の１である「λ／４」となるように設定される。

例えば、筐体６において、ｆ_mn＝１０００ＭＨｚの平面波のノイズが、比誘電率ε_r＝４，比透磁率μ_r＝１のカバー内を伝播する場合には、伝播速度はｃ＝１．５×１０８（ｍ／ｓ）となるため、λ＝０．１５（ｍ）と定められる。したがって、スタブ１９の長さである「λ／４」が０．０３７５（ｍ）として設定されることで、所望の周波数のノイズを抑制できる。

次に、図４を用いて、スタブ１９によりノイズが抑制される原理について説明する。

この図に示すように、インバータ１３にて発生するノイズが、負極給電母線１０Ｎを介して伝播すると仮定する。このノイズの一部は、接続部２０からスタブ１９へと伝播する。接続部２０からスタブ１９へと伝播したノイズは、接続部２０の反対側の端部である反射端２１に到達すると、反射端２１において反射して、再び接続部２０へと伝播する。

スタブ１９は、その長さが負極給電母線１０Ｎを伝播するノイズの波長λの４分の１に相当する「λ／４」である。そのため、接続部２０から伝播したノイズは、スタブ１９において反射端２１にて反射して往復する間に、「λ／２」だけ位相が遅れるため実質的に相転換が行われる。そのため、接続部２０から再び負極給電母線１０Ｎへと伝播する反射波の位相は、スタブ１９を経由せずに負極給電母線１０Ｎを伝播するノイズとは逆相になるので、負極給電母線１０Ｎを伝播するノイズの一部は反射波により打ち消される。そのため、筐体６には、一部の周波数が反射により打ち消されたノイズが搬送される。

このように、スタブ１９の長さをノイズの波長λに応じて定めることで、負極給電母線１０Ｎを伝播するノイズを抑制することができる。なお、負極給電母線１０Ｎはコモンモードノイズが流れる経路に該当するため、負極給電母線１０Ｎが負極スタブ１９Ｎを備えることにより、コモンモードのノイズを抑制することができる。

ここで、筐体６においては、筐体６の大きさに応じた空洞共振が発生することが知られている。そこで、スタブ１９を空洞共振の波長に応じた長さとすることで、発生するノイズを効率よく低減することができる。以下では、この空洞共振について説明する。

図５は、空洞共振の周波数に関するパラメータを示す図である。

筐体６において発生する空洞共振の共振周波数ｆ_xは、次式により表される。

図５に示されるように、ａ、ｂ及びｃは、筐体６のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に相当する。ｍ、ｎ及びｐは、それぞれ、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向における振動モードを表すパラメータである。

（４）式を（１）、（２）式と組み合わせることにより、共振周波数ｆ_xに応じた共振波長λ_xを求めることができる。そして、スタブ１９の長さを「λ_x／４」とすることで、空洞共振に起因するノイズが低減される。

図６Ａは、第１実施形態の変形例の回路図である。図６Ｂは、変形例の電力変換装置１の要部の概略構成図である。

これらの図では、インバータ１３が、ケーブル１８を介して筐体６と接続されている。そして、ケーブル１８が、スタブ１９を有する。このように構成しても、インバータ１３からケーブル１８へと伝播するノイズを抑制することができる。

第１実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

第１実施形態の電力変換装置１は、インバータ１３と接続するケーブル１８や負極給電母線１０Ｎは、側面に接続される追加電導部材であるスタブ１９を備える。スタブ１９は、その長さが、インバータ１３にて発生するノイズに含まれる周波数ｆ_mnに応じた波長λの４分の１（λ／４）となる。

インバータ１３にて発生するノイズは、負極給電母線１０Ｎを介して搬送される際に、その一部は接続部２０を介してスタブ１９へと伝播する。接続部２０からスタブ１９へと伝播されたノイズは、反射端２１において反射して再び接続部２０へと伝播する。

接続部２０からスタブ１９に伝播したノイズは、スタブ１９において反射端２１にて反射して往復する間にスタブ１９の長手方向の往復距離（「λ／４」×２）だけ伝播経路が長くなるので、「λ／２」だけ位相が遅れ、実質的に相転換が行われる。そのため、反射端２１にて反射した反射波の位相は、インバータ１３から直接負極給電母線１０Ｎ内を伝播するノイズとは逆相になるので、ノイズの一部が反射波により打ち消される。したがって、負極給電母線１０Ｎ内において、スタブ１９の長さに応じた一部の周波数ｆ_mnのノイズが打ち消される。

このようなスタブ１９は、筐体６の内部においてインバータ１３と接続される負極給電母線１０Ｎの側面に備えられる。スタブ１９が筐体６内に位置することにより、筐体６からのノイズの漏出を抑制することができる。したがって、筐体６をモジュールとして扱う場合には、ノイズの漏出対策の必要性を低減できる。

第１実施形態の電力変換装置１によれば、スタブ１９は負極給電母線１０Ｎの側面に設けられる。このように構成されることで、スタブ１９を設けるケーブルを別途設ける必要がなくなるので、電力変換装置１の構成が簡略化され、構成の追加を抑制しながらノイズを低減できる。

第１実施形態の電力変換装置１において、スタブ１９は、その長さが、筐体６が空洞共振する場合の共振波長λ_xの４分の１（λ_x／４）となる。ここで、インバータ１３を覆う筐体６において空洞共振が発生してしまうと、式（４）に示されるような空洞共振周波数ｆ_xにおいて、ノイズが強くなる。そこで、スタブ１９を共振周波数ｆ_xに応じた長さ（λ_x／４）とすることにより、強度の比較的強いノイズを抑制できるので、ノイズ抑制を効率的に行うことができる。

（第２実施形態）
第１実施形態においては、負極給電母線１０Ｎにスタブ１９が設けられる例について説明したが、これに限らない。正極給電母線１０Ｐにスタブ１９が設けられもよい。第２実施形態においては、負極給電母線１０Ｎ及び正極給電母線１０Ｐの双方がスタブ１９を備える例について説明する。

図７は、第２実施形態の電力変換装置１の要部の概略構成図である。

インバータ１３には、正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎが接続されている。なお、正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎは、それぞれにおいて、一端がインバータ１３と接続され、他端が筐体６の内面と接続される。また、正極給電母線１０Ｐの側面に正極スタブ１９Ｐを備え、負極給電母線１０Ｎの側面に負極スタブ１９Ｎを備える。

２つの正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎを介して、直流電源２とインバータ１３との間に閉回路が構成される。

第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第２実施形態の電力変換装置１によれば、インバータ１３にて発生するノイズは、正極給電母線１０Ｐに接続される正極スタブ１９Ｐでの反射波、及び、負極給電母線１０Ｎに接続される負極スタブ１９Ｎでの反射波によって、打ち消される。正極給電母線１０Ｐまたは負極給電母線１０Ｎの何れか一方にスタブを設ければ、ノーマルモードのノイズを抑制することが可能となる。一方、正極給電母線１０Ｐ及び負極給電母線１０Ｎの両方にスタブを設けた場合には、さらに、コモンモードのノイズを抑制することが可能になる。

（第３実施形態）
第１及び第２実施形態においては、スタブ１９が直線状である例について説明したが、これに限らない。第３実施形態においては、スタブ１９が屈曲する例について説明する。

図８は、第３実施形態の電力変換装置１の要部概略構成図である。

インバータ１３に接続される負極給電母線１０Ｎは、側面に、屈曲したスタブ１９を備える。スタブ１９は、負極給電母線１０Ｎの側面と一端が接続する第１スタブ１９−１と、第１スタブ１９−１の他端と接続される第２スタブ１９−２との２つの部分からなり、第１スタブ１９−１の他端と第２スタブ１９−２の一端とは屈曲部２２において折れ曲がるように構成される。なお、第１スタブ１９−１と第２スタブ１９−２との長さの和が、負極給電母線１０Ｎを伝播するノイズの波長λの４分の１に相当する「λ／４」となる。

負極給電母線１０Ｎの接続部２０から第１スタブ１９−１へと伝播するノイズは、合計長が「λ／４」となる第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２を伝播し、第２スタブ１９−２の反射端２１において反射した後に、再び合計長が「λ／４」となる第２スタブ１９−２及び第１スタブ１９−１を伝播して、接続部２０から負極給電母線１０Ｎへと戻る。

このように構成されても、反射波は、第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２によって「λ／２」だけ経路長が長くなるため、インバータ１３にて発生するノイズに対して位相が反転する。したがって、反射波によってノイズが打ち消されるので、インバータ１３から筐体６へと伝播するノイズにおいて、第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２の全長に応じた周波数ｆ_mnのノイズを打ち消すことができる。

第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第３実施形態の電力変換装置１は、反射波は、第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２によって「λ／２」だけ経路長が長くなるため、インバータ１３にて発生するノイズに対して位相が反転する。したがって、反射波によってノイズが打ち消されるので、インバータ１３から伝播するノイズにおいて、第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２の全長に応じた周波数ｆ_mnのノイズを打ち消すことができる。

さらに、スタブ１９が屈曲部２２を有するため、第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２の長さを設計に応じて変更できるので、電子部品のレイアウトの自由度が向上し、筐体６内のスペースの活用を図ることができる。

（第４実施形態）
第１乃至第３実施形態においては、スタブ１９が筐体６の中において大気中に設けられる例について説明した。第４実施形態においては、スタブ１９がカバーにより覆われている例について説明する。なお、カバーは、誘電体や磁性体などで構成される。

図９Ａは、第４実施形態の電力変換装置１の概略構成図である。

図９Ｂは、図９Ａにおける位置Ａの縦断面図である。

図９Ａに示されるように、インバータ１３に接合される負極給電母線１０Ｎには、下側面に接する中実のカバー２３が設けられている。カバー２３は一面に深さが「λ／４」でありスタブ１９が挿入または圧入可能な凹部を備える。カバー２３の凹部を備える一面と負極給電母線１０Ｎの下側面と接するとともに、カバー２３の凹部に「λ／４」の長さのスタブ１９（不図示）が挿入または圧入される。なお、図９Ｂに示されるように、カバー２３は、筐体６の底面（内面）とも接する。

ここで、式（２）に示されるように、カバー２３が誘電体である場合には比誘電率ε_rが比較的小さいのでノイズの伝播速度（光速）ｃが遅く（小さく）なる。そのため、（１）式に示されるように、抑制したいノイズの周波数ｆ_mnが同じであっても波長λを短くできるため、長さが「λ／４」であるスタブ１９を短く構成することができる。同様に、カバー２３が磁性体である場合には比透磁率μ_rが比較的小さいので、ノイズの伝播速度（光速）ｃが遅くなり、スタブ１９を短く構成することができる。

なお、本実施形態においてはスタブ１９の全てがカバー２３により覆われる例について説明したが、これに限らない。スタブ１９の一部だけがカバー２３に覆われていても、スタブ１９がカバー２３により全く覆われていない場合と比較すると、スタブ１９の全長を短くできる。

第４実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第４実施形態の電力変換装置１によれば、スタブ１９は、誘電体または磁性体からなるカバー２３により覆われている。スタブ１９が誘電体からなるカバー２３により覆われる場合には、比誘電率ε_sが大きくなり、式（２）により示される光速ｃが遅くなる。そのため、式（３）に示すように抑制したいノイズの周波数ｆ_mnが同じであれば波長λを短くできる。カバー２３が磁性体からなる場合には、比透磁率μ_sが大きくなり光速ｃが遅くなるので、波長λを短くできる。そのため、長さが「λ／４」であるスタブ１９を短く構成することができるので、筐体６を含む電力変換装置１の全体の小型化を図ることができる。

第４実施形態の電力変換装置１によれば、カバー２３は筐体６の内面に接するように設けられる。このようにすることで、インバータ１３における発熱は、ケーブルである負極給電母線１０Ｎを介して筐体６へと排熱されるだけでなく、スタブ１９及びカバー２３を介しても筐体６へと排熱されるので、冷却効率が向上し電力変換装置１の温度上昇を抑制することができる。

（第５実施形態）
第４実施形態では、直線状のスタブ１９がカバー２３に覆われる例について説明したが、これに限らない。本実施形態においては、第３実施形態に示した屈曲するスタブ１９がカバー２３に覆われる例について説明する。

図１０Ａは、第５実施形態の電力変換装置１の要部の概略構成図である。

図１０Ｂは、図１０Ａにおける位置Ｂの縦断面図である。

図１０Ａに示されるように、スタブ１９と接続される負極給電母線１０Ｎの大部分が、カバー２３に覆われている。そして、図１０Ｂに示されるように、負極給電母線１０Ｎの側面にスタブ１９が接続されており、スタブ１９は、第１スタブ１９−１と第２スタブ１９−２との間に屈曲部２２を有し、屈曲したスタブ１９がカバー２３により覆われている。このように構成される場合でも、第１スタブ１９−１と第２スタブ１９−２との長さが「λ／４」である限り、インバータ１３にて発生するノイズを抑制することができる。

第５実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第５実施形態の電力変換装置１によれば、第１スタブ１９−１及び第２スタブ１９−２を有するスタブ１９における反射波によって、インバータ１３から伝播するノイズの一部が抑制される。

さらに、第３実施形態と同様に、スタブ１９が屈曲部２２を有するため、電子部品のレイアウトの自由度が向上する。その上、第４実施形態と同様に、スタブ１９がカバー２３により覆われることで、比誘電率ε_sまたは比透磁率μ_sが大きくなり、波長λを短くできるので、スタブ１９を短く構成することができるので、電力変換装置１の小型化を図ることができる。

（第６実施形態）
第１乃至第５実施形態においては、１つの負極給電母線１０Ｎに対して、１つのスタブ１９を設ける例について説明したが、これに限らない。第６実施形態においては、１つの負極給電母線１０Ｎに対して、２つのスタブ１９が接続される例について説明する。

図１１は、第６実施形態の電力変換装置１の概略構成図である。

この図に示されるように、インバータ１３に接続される負極給電母線１０Ｎに対して、２つのスタブ１９Ａ、１９Ｂが接合されている。なお、スタブ１９Ａ、１９Ｂは、例えば、複数の周波数（ｆ_mn1、ｆ_mn2）に対応した長さ（λ_mn1／４、λ_mn2／４）であるものとする。なお、周波数（ｆ_mn1、ｆ_mn2）として、共振振動のノイズのうちの強度が比較的強い周波数を選択する。このように構成することで、複数の周波数のノイズを抑制できるので、ノイズ抑制の周波数帯域が拡大され、ノイズ抑制効果を向上させることができる。なお、スタブ１９Ａ、１９Ｂは、同じ長さであっても、複数のスタブ１９が設けられることにより、ノイズ抑制効果を向上させることができる。

第６実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第６実施形態の電力変換装置１は、１つの負極給電母線１０Ｎに対して複数のスタブ１９を有する。例えば、インバータ１３において発生するノイズのうち最大の強度の周波数ｆ_mn1、及び、２番目に大きな強度の周波数ｆ_mn2とすると、スタブ１９は、周波数ｆ_mn1、及び、ｆ_mn2に応じた、長さ「λ₁／４」、「λ₂／４」とする。このように構成することにより、スタブ１９によって比較的強度の大きなノイズが抑制されることになり、インバータ１３において発生するノイズを効率よく抑制することができる。また、スタブ１９Ａ、１９Ｂは、同じ長さであっても、複数のスタブ１９が設けられることにより、負極給電母線１０Ｎ全体におけるノイズ抑制効果を向上させることができる。

（第７実施形態）
第１乃至第６実施形態においては、負極給電母線１０Ｎに対してスタブ１９を設ける例について説明したが、これに限らない。第１実施形態の変形例に示したように、負極給電母線１０Ｎ以外のケーブル１８がスタブ１９を有してもよい。第７実施形態においては、負極給電母線１０Ｎ以外のケーブル１８がスタブ１９を有する他の例について説明する。

図１２は、第７実施形態の電力変換装置１の回路図である。

この図に示されるように、インバータ１３に接続される負極給電母線１０Ｎは接地されており、さらに、負極給電母線１０Ｎとは別に接地されるケーブル１８を備える。このように構成される場合には、浮遊容量などを介して接地面へと漏れるノイズが、負極給電母線１０Ｎ、ケーブル１８、及び、接地面を経由して、電力変換装置１へと還流することが知られている。

ケーブル１８の側面にスタブ１９を備えることで、この電流の還流経路の一部を構成するケーブル１８がスタブ１９を備えることになる。これにより、筐体６から接地面に向かってケーブル１８を流れるノイズを抑制できる。それに伴い、接地面から電力変換装置１へと還流するノイズも低減することができる。

また、図１３に示すような、変形例のように電力変換装置１を構成してもよい。

この図に示されるように、インバータ１３に接続される負極給電母線１０Ｎは接地されており、さらに、負極給電母線１０Ｎとは別に接地されるケーブル１８を備える。そして、正極給電母線１０Ｐが正極スタブ１９Ｐを有し、負極給電母線１０Ｎが負極スタブ１９Ｎを有してもよい。このように構成しても、接地面を介したノイズの還流経路の一部を構成する負極給電母線１０Ｎがスタブ１９を備えることになる。

負極給電母線１０Ｎが負極スタブ１９Ｎを有することで、負極給電母線１０Ｎ、ケーブル１８、及び、接地面を経由して、電力変換装置１へと還流するノイズが低減できる。さらに、正極給電母線１０Ｐと負極給電母線１０Ｎとの両者がスタブ１９を有することで、閉回路におけるノーマルモードのノイズも低減できる。

第７実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第７実施形態の電力変換装置１によれば、ケーブル１８や負極給電母線１０Ｎは接地されるとともに、さらに、インバータ１３と接続されている。また、ケーブル１８や負極給電母線１０Ｎはスタブ１９を備える。接地面からの還流経路である負極給電母線１０Ｎまたはケーブル１８にスタブ１９を設けることで、接地面から還流されるノイズを低減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ 電力変換装置
３ 電動機
６ 筐体
４Ｎ 負極配線
１０Ｎ 負極給電母線
１３ インバータ
１９ スタブ
２２ 屈曲部
２３ 誘電体

Claims (9)

1. スイッチングデバイスを有するパワーモジュールと、
   一端が前記パワーモジュールと接続される導電性部材からなるケーブルと、
   前記パワーモジュール、及び、前記ケーブルを収納する金属製の筐体と、を有する電力変換装置であって、
   前記ケーブルは、該ケーブルの側面にて接続される導電性部材からなる追加導電部材を備え、
   前記追加導電部材は、前記パワーモジュールから前記ケーブルに伝播するノイズに含まれる波長の４分の１の長さである、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、
   前記ケーブルは、前記パワーモジュールに電力を供給する電源ケーブルである、
   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、
   前記ケーブルは、前記パワーモジュールにて発生するコモンモードのノイズが流れる経路の一部を構成する、
   電力変換装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記ノイズの波長は、前記筐体が空洞共振する場合の共振波長である、
   電力変換装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記追加導電部材は、屈曲部を有する、電力変換装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記追加導電部材の少なくとも一部は、誘電体または磁性体からなるカバーにより覆われる、電力変換装置。
7. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記カバーは、前記筐体の内面と接するように配置される、電力変換装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記ケーブルは、２つのケーブルからなり、それぞれが前記パワーモジュールに電力供給する電源の正極及び負極と接続される、電力変換装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
   １つの前記ケーブルの側面には、複数の前記追加導電部材が接続され、
   前記追加導電部材は、それぞれが、前記ノイズに含まれる波長の４分の１の長さである、電力変換装置。

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