JP2021180375A - フィルタ装置及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化・小型化を両立して高周波ノイズ減衰性能を向上させたフィルタ装置及び電力変換装置を提供する。
【解決手段】
フィルタ装置は、パイ型ノイズフィルタと、第１接地点と第２接地点が形成されている金属ケースと、を備え、前記パイ型ノイズフィルタは、直流配線を囲む磁性体コアと、前記磁性体コアの前段の第１コンデンサと、後段の第２コンデンサと、を有し、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサは、それぞれ前記第１接地点と前記第２接地点と接続され、その間には互いに対向する第１隔壁と第２隔壁が形成され、その間には、所定の隙間がある。電力変換装置は、前記フィルタ装置と電力変換部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、フィルタ装置及び電力変換装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されている電力変換装置は、漏れ電流により発生する伝導性ノイズの対応について、国際規格に追加された高電圧伝導ノイズ規格に基づき各カーメーカが制定した独自規格を満たす必要がある。それと同時に、電力変換装置は搭載される電気自動車の発展に合わせて、近年、小型化と低コスト化の要求が高まっている。そのため、電力変換装置に備わるフィルタ装置は、高周波ノイズ減衰性能を向上させつつ、低コスト化及び小型化を実現することが強く求められている。

本願発明の背景技術として、下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、コモンモードチョークコイルの入力側及び出力側にそれぞれ接続された線間コンデンサと、接地コンデンサと、をスイッチ追加で切り離し可能とする構成について開示されている。また、特許文献２には、パワー半導体素子を実装する絶縁基板に寄生する容量を意図的に用い、インダクタと並列共振器を形成する構成で、コモンモード電流に起因する電磁界放射を抑制できる装置について開示されている。

特開２０１７−１１８３８７公報 特開２００４−０８８９３６公報

特許文献１の技術は、追加部品によって実現される技術であるため、高周波ノイズ減衰性能の向上を図ることはできるが、低コスト化及び小型化を実現できるものではない。また、特許文献２の技術は、高周波ノイズ減衰性能を十分に向上させることができず、そのため規格上の要求を満たすことができないおそれがある。

これを鑑みて、本発明の課題は、高周波ノイズ減衰性能を向上させつつ、低コスト化及び小型化を実現可能なフィルタ装置および電力変換装置を提供することである。

本発明におけるフィルタ装置は、パイ型ノイズフィルタと、第１接地点と第２接地点が形成されている金属ケースと、を備え、前記パイ型ノイズフィルタは、正極配線及び負極配線を含んだ直流配線を囲む磁性体コアと、前記磁性体コアの前段において前記直流配線と接続される第１コンデンサと、前記磁性体コアの後段において前記直流配線と接続される第２コンデンサと、を有し、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサは、それぞれ前記第１接地点と前記第２接地点と接続され、前記金属ケースにおいて、前記第１接地点と前記第２接地点との間には互いに対向する第１隔壁と第２隔壁が形成され、前記第１隔壁と前記第２隔壁の間には、所定の隙間がある。電力変換装置は、前記フィルタ装置を介して入力される直流電圧を交流電圧に変換する電力変換部と、を備える。

本発明によれば、高周波ノイズ減衰性能を向上させつつ、低コスト化及び小型化を実現可能なフィルタ装置及び電力変換装置を提供することができる。

電力変換装置の構成を示すブロック図である。 パイ型ノイズフィルタの等価回路を示す回路図である。 パイ型ノイズフィルタの挿入ロスを示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。 図４のパイ型ノイズフィルタの等価回路を示す回路図である。 図５のパイ型ノイズフィルタの挿入ロスを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。また、図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

（電力変換装置の構成）
図１は、本発明に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。

電力変換装置１（以下、インバータ１）は種々の回路ブロックおよび素子が格納されている。また、インバータ１は、直流高電圧を給電する高電圧バッテリ２と、インバータ１で直流電圧から変換された交流電圧によって駆動される電気モータ６と、接続されている。

インバータ１の筐体は金属ケースであり、国際規格ＣＩＳＰＲ２５に準拠して、ＧＮＤストラップ８を介してＧＮＤプレーン９に接続しており、高さが５ｍｍの絶縁物７の上に置かれている構成である。

インバータ１は、直流電圧を交流電圧に変換するために、スイッチング回路１４を有している。スイッチング回路１４は、互いに同じ構成を有する３個の単位スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３を備えており、これらを周期的にスイッチングしている。また、単位スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、それぞれ絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、トランジスタ）ＴＲ１，ＴＲ２、およびダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。なお、図示しないが、インバータ１は、スイッチング回路１４の制御信号を生成する制御回路基板を備えている。

トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のそれぞれのコレクタ−エミッタ間にダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。トランジスタＴＲ１のコレクタは、直流配線である正極配線１１に電気的に接続され、トランジスタＴＲ２のエミッタは、おなじく直流配線である負極配線１２に電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のエミッタは、トランジスタＴＲ２のコレクタに接続されている。また、このエミッタとコレクタとの間に接続されている接続ノードは出力ノードであり、各単位スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３から高電圧ＡＣケーブル５を介して、電気モータ６のコイル６−Ｕ〜６−Ｗにそれぞれ接続されている。

インバータ１の制御信号の流れを説明する。図示しない制御回路基板からのスイッチ制御信号が、単位スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３のトランジスタＴＲ１およびＴＲ２のゲートに供給される。このスイッチ制御信号によってトランジスタＴＲ１とＴＲ２は、相補的にオン状態／オフ状態となるようにスイッチング制御される。さらに、トランジスタＴＲ１とＴＲ２とが相補的にオン状態／オフ状態となることによって、出力ノードには、周期的に正極電圧と負極電圧、つまり交流電圧が出力される。

なお、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の周期的なオン／オフによる出力部の電圧変動によって、スイッチング回路１４とインバータ１の筐体との間に、浮遊容量（寄生容量）が発生する。図１では、この浮遊容量を、浮遊容量１−Ｃｓとして示している。

高電圧電源インピーダンス安定回路網（ＬＩＳＮ）３について説明する。高電圧バッテリ２は、高電圧電源インピーダンス安定回路網（ＬＩＳＮ）３を介して、インバータ１に給電する。筐体３は、高電圧バッテリ２の正極電極端子ＨＶＰに接続される正極ＬＩＳＮ回路部３１と、高電圧バッテリ２の負極電極端子ＨＶＮに接続される負極ＬＩＳＮ回路部３２と、を有しており、これらが金属製の筐体に格納されている。ＬＩＳＮ３の筐体は、ＧＮＤプレーン９に接続されている。正極ＬＩＳＮ回路部３１と負極ＬＩＳＮ回路部３２は、高電圧ＤＣケーブル４を介して、インバータ１の直流配線である正極配線１１及び負極配線１２に、電気的に接続されている。

電気モータ６について説明する。電気モータ６は３相電気モータによって構成されており、図示しない回転子と固定子を備えている。また、電気モータ６の筐体はＧＮＤプレーン９と接続されている。この電気モータ６は、高電圧ＡＣケーブル５を介してインバータ１によって生成された３相の交流電圧を、固定子に配置されたＵ，Ｖ，Ｗの３相のコイル６−Ｕ，６−Ｖ，６−Ｗへ供給させている。これにより、三相のコイル６−Ｕ，６−Ｖ，６−Ｗが、それぞれ３相の交流電圧に応じた磁界を発生させ、回転子が回転することになる。なお、図１では三相のコイル６−Ｕ，６−Ｖ，６−Ｗとモータ６の筐体との間に発生する浮遊容量（寄生容量）を、浮遊容量６−Ｃｓとして示している。

インバータ１において、正極配線１１と負極配線１２との間には、直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサＣｘと、ＣＬＣパイ型ノイズフィルタ１３を備えている。平滑コンデンサＣｘは、スイッチング回路１４のスイッチング動作時に、直流高電圧と接続するバスバである直流配線１１，１２において発生するリプル電圧やリプル電流を抑制する。

ＣＬＣパイ型ノイズフィルタ１３は、正極配線１１及び負極配線１２を含んだ直流配線を囲む磁性体コアＬｃと、磁性体コアＬｃの前段において直流配線１１，１２と接続される第１接地コンデンサＣｙ１と、磁性体コアＬｃの後段において直流配線１１，１２と接続される第２接地コンデンサＣｙ２とを有している。

インバータ１の筐体の底部には、正極配線１１と負極配線１２を接地するための第１接地点Ｇ１および第２接地点Ｇ２が形成されている。第１接地コンデンサＣｙ１は、正極配線１１と第１接地点Ｇ１との間に接続される接地コンデンサＣｙ１１と、負極配線１２と第１接地点Ｇ１との間に接続される接地コンデンサＣｙ１２と、から構成される。同様に、第２接地コンデンサＣｙ２は、正極配線１１と第２接地点Ｇ２との間に接続される接地コンデンサＣｙ２１と、負極配線１２と第２接地点Ｇ２との間に接続される接地コンデンサＣｙ２２と、から構成される。

ＣＬＣパイ型ノイズフィルタ１３は、高電圧バッテリ２から供給される直流高電圧のノイズを減衰させつつ、電力変換部であるスイッチング回路１４に直流高電圧を入力する。ノイズを引き起こすノイズ電流は、直流高電圧バッテリ２とインバータ１との間に接続する電源配線またはケーブルに漏れている電流であり、ＧＮＤ間に流れているためコモンモード電流である。

コモンモード電流は、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２が、周期的にオン状態／オフ状態となるスイッチング動作時に発生する、対地電圧変動によるものである。このスイッチング回路１４の出力部に発生した電圧変動により、スイッチング回路１４とインバータ１の筐体との間に寄生する浮遊容量１−Ｃｓや、モータ６のコイル６−Ｕ〜Ｗと筐体との間に存在する浮遊容量６−Ｃｓを通して、インバータ１およびモータ６の筐体間にコモンモード電流が流れ、その電流により高電圧伝導ノイズが発生する。よって、高電圧伝導ノイズを低減するためには、コモンモード電流を低減する必要がある。インバータ１では、ＣＬＣパイ型ノイズフィルタ１３の構成を用いることにより、高電圧伝導ノイズの主な発生要因であるノイズ電流に対応させ、高電圧伝導ノイズ規格にも対応しながらノイズを減衰させている。

高電圧伝導ノイズ規格についての説明をする。ノイズ規格は、一般的に０．１５ＭＨｚから１０８ＭＨｚまでの周波数帯での規制値を規定するものである。高電圧伝導ノイズ規格は、２０１６年１０月に国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）が作成した国際規格であるＣＩＳＰＲ２５ Ｅｄ４において追加された規格である。これは、特に種々の用途で用いられているＦＭ放送周波数帯域（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）のノイズを、他の周波数帯域に比べて低くするように規制する内容である。

前述のように発生した高電圧伝導ノイズは、車載電気電子機器の誤動作を引き起こす恐れがある。そのため、出荷前の段階においてインバータ１で発生する高電圧伝導ノイズ量を実測し、そのノイズ発生量が、各国法規制及び顧客要求仕様で規定される規制値以下にならなければならない。そこで、インバータ１では高電圧伝導ノイズ規格に適合させ、効果的なフィルタ構成にするためにＣＬＣパイ型ノイズフィルタ１３が採用されている。

図２は、比較例に係るパイ型ノイズフィルタ１３の等価回路を示す回路図である。図２では、パイ型ノイズフィルタ１３において本発明の構造を適用しない場合の等価回路図を比較例として示している。

図２の等価回路図は、パイ型ノイズフィルタの挿入ロスを計算するためのものであり、前述した高電圧電源インピーダンス安定回路網（ＬＩＳＮ）３およびスイッチング回路１４も含めた等価回路としている。

電源Ｇｎはスイッチング回路１４で発生するノイズ電圧を模したＡＣ電圧源であり、Ｖ１は電源Ｇｎを計測する電圧計である。なお、図１のＬＩＳＮ３は、高周波帯域では内部抵抗で等価することができるため、図２では抵抗Ｒ４として示している。Ｖ２は、抵抗Ｒ４の電圧を計測する電圧計である。

インバータ１の直流配線ＢＳＢには、第１接地コンデンサＣｙ１と第２接地コンデンサＣｙ２とが電気的に接続されている。なお、ノイズの主要因であるコモンモードノイズ電流の場合、等価的には直流配線と筐体の間に並列接続されることになるため、等価回路図では、第１接地コンデンサＣｙ１と第２接地コンデンサＣｙ２が、直流配線と筐体との間に接続されるように描かれている。

図２において、Ｌｃは磁性体コアＬｃのインダクタンスを示している。Ｌｇ１，Ｌｇ２，Ｌｇ３はそれぞれ、接地点Ｇ１とインバータ１の筐体との間においてのインダクタンス、接地点Ｇ２とインバータ１の筐体との間においてのインダクタンス、接地点Ｇ１と接地点Ｇ２との間においてのインダクタンスを示している。Ｌｇ１とＬｇ２の＊印は、磁界の発生方向を示している。また、ｋ２はインダクタＬｇ１とＬｇ２との相互結合係数（以下、単に結合係数とする）を示している。なお、配線やケーブルを含めたＬＩＳＮ３までの配線の寄生インダクタンスや、容量素子Ｃｙ１１，１２，２１，２２のリード線の寄生インダクタンス、インバータ１の筐体からＬＩＳＮ３までの配線を含めた経路のインダクタンスの表示は、省略する。

図３は、図２に示したパイ型ノイズフィルタが小型化した場合の挿入ロスを示す図である。横軸は周波数Ｆを示し、縦軸は図２に示した電圧Ｖ２とＶ１の比をデシベル（ｄＢＶ）で表している。

前述のように、パイ型ノイズフィルタ１３はコモンモード電流の低減に効果がある。その低減効果または減衰性能は、一般的にフィルタの挿入ロスで表現される。パイ型ノイズフィルタ１３においてのコモンモード電流の低減メカニズムは、第１接地コンデンサＣｙ１と第２コンデンサＣｙ２により、正極配線１１および負極配線１２とＧＮＤプレーン９の間に低インピーダンス経路を設けることにある。これによって、コモンモード電流を正極配線１１および負極配線１２からＧＮＤプレーン９にバイパスさせ、インバータ１およびモータ６の筐体間に漏れていく電流量を低減する。一方、上記の低インピーダンス経路に流れる電流により磁束が発生し、それらの磁束がお互いに鎖交することにより誘導結合が発生する。誘導結合の度合いは前述の結合係数ｋ２で表される。

図３では、電圧Ｖ２とＶ１の比が小さくなるほどフィルタの挿入ロスが高くなり、ノイズ減衰性能が良くなることを意味している。特性曲線ＧＬｂ１は、インダクタＬｇ１とＬｇ２との結合係数ｋ２＝０．０８の場合で、そのときの周波数Ｆの変化に伴う挿入ロスの変化を示している。一方、特性曲線ＧＬｂ０は、電力変換装置の小型化に伴い接地点Ｇ１と接地点Ｇ２を近接に配置する場合で、インダクタＬｇ１とＬｇ２との結合係数ｋ２＝０．２５６としたときの挿入ロスの変化を示している。なお、特性曲線ＧＬｂ０とＧＬｂ１を求めるときのｋ２以外の回路素子のパラメータは、同じものとする。

図３に示すように、インダクタＬｇ１とＬｇ２との結合係数ｋ２＝０．０８のときの特性曲線ＧＬｂ１よりも、結合係数ｋ２＝０．２５６のときの特性曲線ＧＬｂ１の方が、電圧Ｖ２とＶ１の比の値が高くなっている。ここで、接地点Ｇ１と接地点Ｇ２が離れて配置される場合は誘導結合が極めて弱く、結合係数ｋ２も０．１以下など小さくなるが、インバータ１の小型化に伴い、パイ型ノイズフィルタ１３の第１接地コンデンサＣｙ１と第２接地コンデンサＣｙ２の配置が近接すると、それに伴って結合係数ｋ２が増加する。よって、インバータ１の小型化に伴うパイ型ノイズフィルタ１３の小型化によって、ＦＭ帯を含めた高周波帯域でのフィルタ挿入ロスが低下し、ノイズ減衰性能が悪化していることがわかる。

そこで本発明では、以下の各実施形態で説明するような構造を採用することで、パイ型ノイズフィルタ１３を小型化しても、高周波帯域でのフィルタ挿入ロスの低下を抑えてノイズ減衰性能の悪化を防ぐようにしている。

（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタ１３の構造を示す図である。なお、図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るパイ型ノイズフィルタの構造の概要を示す図である。また、図４（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパイ型ノイズフィルタ１３の斜視図であり、３次元構造の一例を示している。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示す通り、本実施形態ではインバータ１の筐体の底部において、接地点Ｇ１とＧ２との間に、互いに対向する隔壁Ｗ１とＷ２が所定の隙間を介して形成されている。なお、インバータ１の筐体に格納されている回路ブロックおよび部品のうち、正極直流配線１１、負極直流配線１２、磁性体コアＬｃ、第１接地コンデンサＣｙ１、第２接地コンデンサＣｙ２のみを図示し、他の部分は省略する。

本実施形態のパイ型ノイズフィルタ１３は、図４に示すように、互いに対向し合う第１隔壁Ｗ１と第２隔壁Ｗ２とを含むことを特徴とする。第１隔壁Ｗ１および第２隔壁Ｗ２は、導電性の金属からなる筐体を切削等で加工することにより形成しても良いし、鋳造により筐体を形成する際に一体的に形成してもよい。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る図４のパイ型ノイズフィルタの等価回路を示す回路図である。なお、図５は図２と同様にノイズフィルタの挿入ロスを計算するための等価回路であり、容量Ｃｐは第１隔壁Ｗ１と第２隔壁Ｗ２の間に寄生する浮遊容量である。他の回路素子、回路図の内容は図２と同じである。

図５に示すように、隔壁Ｗ１と隔壁Ｗ２を設けることによって、隔壁間に寄生する容量を意図的に用い、接地面の寄生インダクタンスＬｇ１，Ｌｇ２，Ｌｇ３と並列共振器を形成する。このようにすることで、パイ型ノイズフィルタのノイズ減衰性能を向上させることができる。

図６は、図５に示したパイ型ノイズフィルタの挿入ロスを示す図である。図６は、図３と同様に、横軸は周波数Ｆを示し、縦軸は図５に示した電圧Ｖ２とＶ１の比をデシベル（ｄＢＶ）で表している。電圧Ｖ２とＶ１の比が小さくなるほどフィルタの挿入ロスが高くなり、ノイズ減衰性能が良くなることを意味している。

特性曲線ＧＬｂ２は、隔壁Ｗ１，Ｗ２に寄生する浮遊容量Ｃｐ＝５０ｐＦとしたときの周波数Ｆの変化に伴う挿入ロスの変化を示している。一方で、特性曲線ＧＬｂ０は、隔壁Ｗ１，Ｗ２に寄生する浮遊容量Ｃｐがない（図３のＧＬｂ０と同じ）場合での挿入ロスの変化を示している。なお、特性曲線ＧＬｂ０とＧＬｂ２とを求めるときの浮遊容量Ｃｐ以外の回路素子のパラメータは、同じである。

前述したように、隔壁に寄生する容量Ｃｐを意図的に用い、第１接地点Ｇ１から第２接地点Ｇ２までの経路の寄生インダクタンスで並列共振器を形成することで、高周波帯域でのノイズ減衰性能を向上することが可能である。共振周波数ｆｐは、式（１）によって求めることができる。

式（１）において、前述のとおり浮遊容量Ｃｐは隔壁Ｗ１，Ｗ２に寄生する浮遊容量のキャパシタンスを示し、Ｌｇ１〜Ｌｇ３は第１接地点Ｇ１から第２接地点Ｇ２までの経路の寄生インダクタンスを示し、ｋ２はインダクタＬｇ１とＬｇ２との結合係数を示している。

この式（１）のように、浮遊容量Ｃｐと寄生インダクタンスの値Ｌｇ１，Ｌｇ２，Ｌｇ３とにより共振周波数ｆｐを求められる。さらに、隔壁Ｗ１と隔壁Ｗ２との間の距離、隔壁Ｗ１と隔壁Ｗ２とが互いに対向する壁面の面積、あるいは、隔壁Ｗ１と隔壁Ｗ２との間の誘電率によって、浮遊容量Ｃｐの値を調整することができる。これによって、フィルタの減衰性能を向上させたい周波数帯域に、共振周波数ｆｐをシフトさせることが可能である。

つまり、インバータ１の筐体の底部に隔壁Ｗ１，Ｗ２を設けることで、特定の対象周波数帯域に対して、浮遊容量Ｃｐと寄生インダクタンスの値の調整により減衰性能の最大効果を得ることができ、小型化も実現させるとともに追加部品も不要になる。さらに、これにより、製品の設計段階において減衰性能の最大効果が得られるような事前設計が可能となる。よって、フィルタ装置の低コスト化および小型化が実現されるため、電力変換装置の低コスト化および小型化も実現される。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）フィルタ装置は、パイ型ノイズフィルタ１３と、第１接地点Ｇ１と第２接地点Ｇ２が形成されている金属ケース１と、を備え、パイ型ノイズフィルタ１３は、正極配線１１及び負極配線１２を含んだ直流配線を囲む磁性体コアＬｃと、磁性体コアＬｃの前段において直流配線１１，１２と接続される第１コンデンサＣｙ１と、磁性体コアＬｃの後段において直流配線１１，１２と接続される第２コンデンサＣｙ２と、を有し、第１コンデンサＣｙ１と第２コンデンサＣｙ２は、それぞれ第１接地点Ｇ１と第２接地点Ｇ２と接続され、金属ケース１において、第１接地点Ｇ１と第２接地点Ｇ１との間には互いに対向する第１隔壁Ｗ１と第２隔壁Ｗ２が形成され、第１隔壁Ｗ１と第２隔壁Ｗ２の間には、所定の隙間がある。このようにしたので、低コスト化・小型化を両立して高周波ノイズ減衰性能を向上させたフィルタ装置を提供することができる。

（２）電力変換装置は、フィルタ装置と、フィルタ装置を介して入力される直流電圧を交流電圧に変換する電力変換部と、を備える。このようにしたので、高周波ノイズ減衰性能を向上させたフィルタ装置を備えた電力変換装置の低コスト化・小型化を両立できる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタ１３の構造を示す図である。

本実施形態は、インバータ１Ａにおいて互いに対向し合う第１隔壁Ｗ１Ａと第２隔壁Ｗ２Ａとの間に、絶縁部材１００を有する構造である。絶縁部材１００は、樹脂部材などの誘電体である。絶縁部材１００の誘電率が空気より高いため、第１隔壁Ｗ１Ａと第２隔壁Ｗ２Ａとの間に寄生する浮遊容量の可変範囲は、絶縁部材１００を隔壁Ｗ１ＡとＷ２Ａとの間に入れない場合よりも大きくなる。また、式（１）を適用することで、浮遊容量Ｃｐと寄生インダクタンスの値を調整して、浮遊容量の可変範囲をさらに拡大することにより、共振周波数ｆｐの可変範囲も広げることができる。

このような構成をしているため、設計の自由度を高めることが可能である。例えば、隔壁Ｗ１ＡとＷ２Ａとの間に配置する誘電体１００は、予め金属筐体１Ａと一体的に埋め込むようにしてもよいし、後付けで挿入するようにしてもよい。また、絶縁部材１００は、樹脂以外の絶縁物を使用した場合にも適用することができる。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（３）フィルタ装置は、第１隔壁Ｗ１Ａと第２隔壁Ｗ２Ａとの間に絶縁部材１００を有する。このようにしたので、絶縁部材１００を使わない場合よりも、パイ型ノイズフィルタの減衰性能を向上させることができる。

（第３〜第６の実施形態）
図８〜図１１は、本発明の第３〜第６の実施の形態に係る、パイ型ノイズフィルタの構造を示す図である。

図８は、互いに対向し合う第１隔壁Ｗ１Ｂと第２隔壁Ｗ２Ｂの対向する面の一部が突出している。このように、隔壁同士は、互いに対向し合う面の面積が同じであれば、どのような形状をしていても、同様の効果を発揮する。よって、図８にはその一部突出部を９０度で屈曲するように図示しているが、他の形状にしても良い。

例えば、図９に示すように、第１隔壁Ｗ１Ｃと第２隔壁Ｗ２Ｃは、互いに平行となる平行平板状に設けて、それぞれの隔壁の厚さを異なるように配置しても良い。あるいはこの隔壁を曲面状に設けても良い。また、必ずしも平行である必要はなく、所望の容量値が得られれば、図１０のように互いに対向し合う第１隔壁Ｗ１Ｄと第２隔壁Ｗ２Ｄの対向する面のどちらか一方が、勾配を形成する形になってもよい。

また、図１１に示すように互いに対向し合う第１隔壁Ｗ１Ｅと第２隔壁Ｗ２Ｅの対向する面がテーパ状に形成されていてもよい。この場合、鋳造で隔壁Ｗ１ＥとＷ２Ｅとを形成する際に、金型を抜いて勾配を残すことによってテーパ形状を構成することが可能である。

以上説明した本発明の第３〜第６の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（４）フィルタ装置の第１隔壁Ｗ１Ｂ〜Ｅと第２隔壁Ｗ２Ｂ〜Ｅは、互いに対向し合う面の面積が同じである。このようにしたので、隔壁形成の過程において設計の自由度が高まる。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態では、ハイブリッド自動車又は電気自動車等の車両に搭載される電力変換装置を例に説明したが、本発明はこれらに限らず、建設機械や鉄道の車両等に用いられる電力変換装置にも適用することができる。また、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能であり、その態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…電力変換装置（インバータ）
２…高電圧バッテリ
３…高電圧電源インピーダンス安定回路網（ＬＩＳＮ）
３１…正極ＬＩＳＮ回路部
３２…負極ＬＩＳＮ回路部
４…高電圧ＤＣケーブル
５…高電圧ＡＣケーブル
６…電気モータ
６−Ｕ…Ｕ相コイル
６−Ｖ…Ｖ相コイル
６−Ｗ…Ｗ相コイル
６−Ｃｓ…コイル・筐体間浮遊容量
７…絶縁物
８…ＧＮＤストラップ
９…ＧＮＤプレーン
１１…正極直流配線
１２…負極直流配線
１３…パイ型ノイズフィルタ
１４…スイッチング回路
１−Ｃｓ…スイッチング回路・筐体間浮遊容量
１００…誘電体
ＳＷ１〜ＳＷ３…単位スイッチング回路
ＴＲ１、ＴＲ２…絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
Ｄ１、Ｄ２…ダイオード
Ｃｘ…平滑コンデンサ
Ｌｃ…磁性体コア
Ｃｙ１…第１接地コンデンサ
Ｃｙ２…第１接地コンデンサ
Ｃｙ１１、Ｃｙ２１…正極直流配線・筐体間の接地コンデンサ
Ｃｙ１２、Ｃｙ２２…負極直流配線・筐体間の接地コンデンサ
Ｇ１…第１接地点
Ｇ２…第２接地点
ＢＳＢ…直流配線
Ｗ１〜Ｗ３…隔壁

Claims (4)

1. パイ型ノイズフィルタと、
   第１接地点と第２接地点が形成されている金属ケースと、を備え、
   前記パイ型ノイズフィルタは、正極配線及び負極配線を含んだ直流配線を囲む磁性体コアと、前記磁性体コアの前段において前記直流配線と接続される第１コンデンサと、前記磁性体コアの後段において前記直流配線と接続される第２コンデンサと、を有し、
   前記第１コンデンサと前記第２コンデンサは、それぞれ前記第１接地点と前記第２接地点と接続され、
   前記金属ケースにおいて、前記第１接地点と前記第２接地点との間には互いに対向する第１隔壁と第２隔壁が形成され、
   前記第１隔壁と前記第２隔壁の間には、所定の隙間があるフィルタ装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ装置であって、
   前記第１隔壁と前記第２隔壁との間に、絶縁部材を有するフィルタ装置。
3. 請求項１または２に記載のフィルタ装置であって、
   前記第１隔壁と前記第２隔壁は、互いに対向し合う面の面積が同じであるフィルタ装置。
4. 請求項１に記載されたフィルタ装置と、
   前記フィルタ装置を介して入力される直流電圧を交流電圧に変換する電力変換部と、
   を備えた電力変換装置。

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