JP5188653B2 - インバータ - Google Patents

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Description

本発明はインバータに関し、モータ筐体と一体化されたインバータに関する。
車両用などの設置スペースが限られた空間でモータが使用される場合、設置スペースを削減するために、モータの駆動制御を行うインバータをモータ筐体と一体化することが行われている。この場合、インバータの上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線とモータ筐体との間には浮遊容量が存在する。一方、インバータの上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線では、ＤＣ電位と０Ｖとの間で電位が高速に変動する。このため、モータ筐体が電源アースに接続されると、インバータの電源にはコモンモード電流が流れ、同一電源系統に接続されている他の機器にノイズとなって現れる。
このようなノイズが他の機器に悪影響を与えるのを防止するため、インバータのＡＣ側またはＤＣ側にノイズフィルタを設けることで、コモンモード電流をインバータ側に戻すショートカット経路を形成し、コモンモード電流が電源に流出するのを防止する対策が一般にとられている。
また、特許文献１には、モータハウジングの周壁外周面に固定される電力スイッチング素子及び平滑コンデンサと、最終的にモータハウジングに固定されるプリント基板などに実装される制御回路とは、配線部としてのバスバー内蔵プレート兼外枠部により配線、接続をなす技術が開示されている。
また、特許文献２には、パワーモジュールにワイドバンドギャップの電力半導体スイッチング素子を備え、パワーモジュールとパワーモジュール駆動回路とが別々の筐体に収容し、パワーモジュールを収容した筐体を、変速機、エンジン、モータの筐体に固定して冷却する技術が開示されている。
特開２００３−３２４９０３号公報 特開２００７−１３５２５２号公報
しかしながら、上記従来の技術によれば、ノイズフィルタはモータ筐体と別体的に配置され、ノイズフィルタとモータ筐体との接続にはケーブルが用いられる。このため、ノイズフィルタを設けると、設置スペースの増大を招くという問題があった。
また、ノイズフィルタとモータ筐体との接続にケーブルを用いると、ケーブルのインピーダンスがコモンモード電流のショートカット経路の障害になり、コモンモード電流が電源に流出し易くなるという問題があった。
また、上記従来の技術によれば、インバータをモータ筐体と一体化する場合、ベース基板上に実装されたインバータがグリースなどを介してモータ筐体上に搭載される。このため、インバータからの発熱を効率よく放熱させるには、ベース基板を大型化する必要があり、設置スペースが増大するという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設置スペースの削減を図りつつ、モータ筐体と一体化することが可能なインバータを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインバータは、モータ筐体と一体化されたインバータであって、前記モータ筐体と一体化され、前記インバータのスイッチング動作によって発生したコモンモード電流が前記モータ筐体を介して外部に流出するのを低減するノイズフィルタを備えることを特徴とする。
この発明によれば、設置スペースの削減を図りつつ、モータ筐体と一体化することが可能なインバータを得ることが可能という効果を奏する。
図１（ａ）は、本発明に係るインバータの実施の形態１の実装状態を示す模式図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のインバータの概略構成を示す回路図である。 図２は、本発明に係るインバータの実施の形態２の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明に係るインバータの実施の形態３の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明に係るインバータの実施の形態４の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明に係るインバータの実施の形態５の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明に係るインバータの実施の形態６の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図７は、本発明に係るインバータの実施の形態７の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図８は、本発明に係るインバータの実施の形態８の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。 図９は、本発明に係るインバータの実施の形態９の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。
以下に、本発明に係るインバータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明に係るインバータの実施の形態１の実装状態を示す模式図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のインバータの概略構成を示す回路図である。図１（ａ）において、モータ３には、ステータ巻線Ｅおよびモータ筐体９が設けられ、ステータ巻線Ｅはモータ筐体９に収容されている。そして、モータ筐体９の表面には、モータ３を駆動するインバータ２およびノイズフィルタ８が配置され、インバータ２およびノイズフィルタ８がモータ筐体９と一体化されている。なお、ノイズフィルタ８は、インバータ２のスイッチング動作によって発生したコモンモード電流がモータ筐体９を介して三相電源１側に流出するのを低減することができる。
ここで、図１（ｂ）に示すように、インバータ２には、交流を直流に変換するコンバータ部４および直流を可変周波数の交流に変換するインバータ部５が設けられている。
コンバータ部４には、交流を整流する整流部６および整流を平滑化する平滑部７が設けられている。整流部６には、整流ダイオードＤ１〜Ｄ６が設けられ、整流ダイオードＤ１、Ｄ２は互いに直列接続され、整流ダイオードＤ３、Ｄ４は互いに直列接続され、整流ダイオードＤ５、Ｄ６は互いに直列接続されている。そして、整流ダイオードＤ１、Ｄ２の接続点Ａ１、整流ダイオードＤ３、Ｄ４の接続点Ａ２および整流ダイオードＤ５、Ｄ６の接続点Ａ３には、三相電源１が接続されている。平滑部７には、平滑コンデンサＣ１が設けられ、平滑コンデンサＣ１は整流部６に並列に接続されている。
インバータ部５には、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６および還流ダイオードＮ１〜Ｎ６が設けられている。なお、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６としては、ＩＧＢＴを用いるようにしてもよいし、バイポーラトランジスタを用いるようにしてもよいし、電界効果トランジスタを用いるようにしてもよい。ここで、還流ダイオードＮ１〜Ｎ６は、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６にそれぞれ並列に接続されている。スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２は互いに直列接続され、スイッチング素子Ｍ３、Ｍ４は互いに直列接続され、スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６は互いに直列接続されている。
そして、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２の接続点、スイッチング素子Ｍ３、Ｍ４の接続点およびスイッチング素子Ｍ５、Ｍ６の接続点には、モータ３が接続されている。なお、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ３、Ｍ５はインバータ２の３相分の上アームを構成し、スイッチング素子Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６はインバータ２の３相分の下アームを構成することができる。
また、ノイズフィルタ８は、整流ダイオードＤ１、Ｄ２の接続点、整流ダイオードＤ３、Ｄ４の接続点および整流ダイオードＤ５、Ｄ６の接続点に接続されている。
そして、三相電源１からコンバータ部４に交流が入力されると、コンバータ部４にて直流に変換され、インバータ部５に入力される。そして、インバータ部５において、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６のスイッチング動作に従って直流が交流に変換され、その交流がモータ３に供給されることで、ＰＷＭ制御によってモータ３が駆動される。
ここで、整流ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５および還流ダイオードＮ１、Ｎ３、Ｎ５のカソード側と、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ３、Ｍ５のコレクタと共通のラインをＰ、整流ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６および還流ダイオードＮ２、Ｎ４、Ｎ６のアノード側と、スイッチング素子Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６のエミッタと共通のラインをＮとする。平滑コンデンサＣ１には、Ｎの電位を基準にＰラインの電位がＤＣ電圧として充電されている。スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６がスイッチング動作すると、インバータ３の上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線では、Ｐ電位とＮ電位との間で電位が高速に変動し、インバータ２からコモンモード電流が発生する。一方、インバータ２がモータ筐体９と一体化されると、インバータ２の上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線とモータ筐体９との間には浮遊容量が存在する。このため、インバータ２から発生したコモンモード電流は、浮遊容量を介してモータ筐体９に伝わる。
そして、モータ筐体９が接地されている場合、モータ筐体９に伝わったコモンモード電流をインバータ２側に戻すショートカット経路がノイズフィルタ８にて形成される。このため、モータ筐体９に伝わったコモンモード電流は、ノイズフィルタ８を介してインバータ２側に戻され、三相電源１側への流出が抑制される。この結果、インバータ２からコモンモード電流が発生した場合においても、三相電源１と同一電源系統に接続されている他の機器にノイズとなって現れるのが抑制される。
また、ノイズフィルタ８をモータ筐体９と一体化することにより、ノイズフィルタ８とモータ筐体９との接続にケーブルを用いる必要がなくなり、設置スペースの削減を図ることが可能となるとともに、ケーブルのインピーダンスがコモンモード電流のショートカット経路の障害になるのを防止することができ、コモンモード電流が三相電源１側に流出し難くすることができる。
実施の形態２．
図２は、本発明に係るインバータの実施の形態２の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図２において、ベース基板１７上には絶縁層１６が形成され、絶縁層１６上には導体パターン１４、１５が形成されている。そして、ダイオードチップ１２が導体パターン１４を介して絶縁層１６上に実装され、半導体チップ１３が導体パターン１５を介して絶縁層１６上に実装されている。そして、ベース基板１７は、接着層１８を介してモータ筐体９に固定されることで、モータ筐体９と一体化されている。
なお、ダイオードチップ１２には、図１の整流ダイオードＤ１〜Ｄ６を形成することができる。半導体チップ１３には、図１のスイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６および還流ダイオードＮ１〜Ｎ６を形成することができる。また、半導体チップ１３の材料としては、ＳｉまたＧａＡｓなどの半導体を用いるようにしてもよいし、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を用いるようにしてもよい。また、ベース基板１７の材料は、ＣｕまたはＡｌなどの放熱性の良い材料を用いることができる。絶縁層１６としては、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの無機膜を用いるようにしてもよいし、ガラスエポキシ基板などの樹脂基板を用いるようにしてもよいし、ポリイミドなどで構成されたフィルム基板を用いるようにしてもよいし、セラミック基板などを用いるようにしてもよい。接着層１８としては、グリースを用いるようにしてもよいし、エポキシやシリコーンなどの樹脂を用いるようにしてもよい。導体パターン１４、１５の材料は、ＣｕまたはＡｌなどの導電性の良好な金属を用いることができる。また、モータ筐体９の材料は、鉄やステンレスなどの金属を用いることができる。
モータ筐体９にはアース端子１０が設けられ、モータ筐体９は電源アースに接続されている。導体パターン１４は交流電源１１に接続され、導体パターン１５はステータ巻線Ｅに接続されている。
また、モータ筐体９の表面にはＡＣフィルタ１９が配置され、モータ筐体９と一体化されている。ここで、ＡＣフィルタ１９にはコンデンサＣ２が設けられている。そして、コンデンサＣ２の一方の端子はモータ筐体９に直接接続され、コンデンサＣ２の他方の端子は導体パターン１４に接続されている。
また、導体パターン１５とベース基板１７との間には浮遊容量Ｃ３が形成され、ベース基板１７とモータ筐体９との間には浮遊容量Ｃ４が形成され、モータ筐体９とステータ巻線Ｅとの間には浮遊容量Ｃ５が形成されている。
そして、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６がスイッチング動作すると、半導体チップ１３の上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線では電位が高速に変動し、半導体チップ１３からコモンモード電流が発生する。そして、半導体チップ１３から発生したコモンモード電流は、浮遊容量Ｃ３〜Ｃ５を介してモータ筐体９に伝わり、コンデンサＣ２を介して導体パターン１４に戻される。このため、モータ筐体９に伝わったコモンモード電流がアース端子１０を介して交流電源１１側に流出するのが抑制され、交流電源１１と同一電源系統に接続されている他の機器にノイズとなって現れるのが抑制される。
ここで、ＡＣフィルタ１９をモータ筐体９と一体化することにより、ＡＣフィルタ１９とモータ筐体９との接続にケーブルを用いる必要がなくなり、設置スペースの削減を図ることが可能となるとともに、ケーブルのインピーダンスがコモンモード電流のショートカット経路の障害になるのを防止することができ、コモンモード電流が交流電源１１側に流出し難くすることができる。
実施の形態３．
図３は、本発明に係るインバータの実施の形態３の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図３において、ベース基板１７上には絶縁層１６が形成され、絶縁層１６上には導体パターン１４、１５が形成されている。そして、絶縁層１６上には、整流部６、平滑部７およびインバータ部５が配置されている。ここで、整流部６にはダイオードチップ１２が設けられ、インバータ部５には半導体チップ１３が設けられている。そして、ダイオードチップ１２が導体パターン１４を介して絶縁層１６上に実装され、半導体チップ１３が導体パターン１５を介して絶縁層１６上に実装されている。そして、ベース基板１７は、接着層１８を介してモータ筐体９に固定されることで、モータ筐体９と一体化されている。
また、モータ筐体９の表面にはＤＣフィルタ２０が配置され、モータ筐体９と一体化されている。ここで、ＤＣフィルタ２０にはコンデンサＣ６、Ｃ７が設けられている。そして、コンデンサＣ６の一方の端子はモータ筐体９に直接接続され、コンデンサＣ６の他方の端子は平滑コンデンサＣ１の一端に接続されている。コンデンサＣ７の一方の端子はモータ筐体９に直接接続され、コンデンサＣ７の他方の端子は平滑コンデンサＣ１の他端に接続されている。
そして、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６がスイッチング動作すると、半導体チップ１３の上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線では電位が高速に変動し、半導体チップ１３からコモンモード電流が発生する。そして、半導体チップ１３から発生したコモンモード電流は、浮遊容量Ｃ３〜Ｃ５を介してモータ筐体９に伝わり、コンデンサＣ６、Ｃ７を介して平滑コンデンサＣ１に戻される。このため、モータ筐体９に伝わったコモンモード電流がアース端子１０を介して交流電源１１側に流出するのが抑制され、交流電源１１と同一電源系統に接続されている他の機器にノイズとなって現れるのが抑制される。
ここで、ＤＣフィルタ２０をモータ筐体９と一体化することにより、ＤＣフィルタ２０とモータ筐体９との接続にケーブルを用いる必要がなくなり、設置スペースの削減を図ることが可能となるとともに、ケーブルのインピーダンスがコモンモード電流のショートカット経路の障害になるのを防止することができ、コモンモード電流が交流電源１１側に流出し難くすることができる。
実施の形態４．
図４は、本発明に係るインバータの実施の形態４の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図４において、このインバータには、図２のＡＣフィルタ１９の代わりにＡＣフィルタ２１が設けられている。ここで、ＡＣフィルタ２１にはコンデンサＣ８およびリアクトルＬ１が設けられている。そして、コンデンサＣ８の一方の端子はモータ筐体９に直接接続され、コンデンサＣ８の他方の端子は導体パターン１４に接続されている。また、リアクトルＬ１の一方の端子は交流電源１１に接続され、リアクトルＬ１の他方の端子はコンデンサＣ８の他方の端子に接続されている。
そして、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６がスイッチング動作すると、半導体チップ１３の上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線では電位が高速に変動し、半導体チップ１３からコモンモード電流が発生する。そして、半導体チップ１３から発生したコモンモード電流は、浮遊容量Ｃ３〜Ｃ５を介してモータ筐体９に伝わり、コンデンサＣ８を介して導体パターン１４に戻されるとともに、導体パターン１４に戻されたコモンモード電流が交流電源１１側に流出するのがリアクトルＬ１にて抑制される。このため、モータ筐体９に伝わったコモンモード電流がアース端子１０およびコンデンサＣ８を介して交流電源１１側に流出するのが抑制され、交流電源１１と同一電源系統に接続されている他の機器にノイズとなって現れるのが抑制される。リアクトルＬ１はコモンモードチョークコイルであると効果が高いが、ノーマルモードチョークコイルであっても効果がある。
ここで、ＡＣフィルタ２１をモータ筐体９と一体化することにより、ＡＣフィルタ２１とモータ筐体９との接続にケーブルを用いる必要がなくなり、設置スペースの削減を図ることが可能となるとともに、ケーブルのインピーダンスがコモンモード電流のショートカット経路の障害になるのを防止することができ、コモンモード電流が交流電源１１側に流出し難くすることができる。
実施の形態５．
図５は、本発明に係るインバータの実施の形態５の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図５において、このインバータには、図３のＤＣフィルタ２０の代わりにＤＣフィルタ２２が設けられている。ここで、ＤＣフィルタ２２にはコンデンサＣ９、Ｃ１０およびリアクトルＬ２、Ｌ３が設けられている。そして、コンデンサＣ９の一方の端子はモータ筐体９に直接接続され、コンデンサＣ９の他方の端子は平滑コンデンサＣ１の一端に接続されている。コンデンサＣ１０の一方の端子はモータ筐体９に直接接続され、コンデンサＣ１０の他方の端子は平滑コンデンサＣ１の他端に接続されている。リアクトルＬ２の一方の端子は整流ダイオードＤ５のアノードに接続され、リアクトルＬ２の他方の端子はコンデンサＣ９の他方の端子に接続されている。リアクトルＬ３の一方の端子は整流ダイオードＤ６のカソードに接続され、リアクトルＬ３の他方の端子はコンデンサＣ１０の他方の端子に接続されている。
そして、スイッチング素子Ｍ１〜Ｍ６がスイッチング動作すると、半導体チップ１３の上下アーム接続点と同電位のパターンおよび電線では電位が高速に変動し、半導体チップ１３からコモンモード電流が発生する。そして、半導体チップ１３から発生したコモンモード電流は、浮遊容量Ｃ３〜Ｃ５を介してモータ筐体９に伝わり、コンデンサＣ９、Ｃ１０を介して平滑コンデンサＣ１に戻されるとともに、平滑コンデンサＣ１に戻されたコモンモード電流が整流部６側に流出するのがリアクトルＬ２、Ｌ３にて抑制される。このため、モータ筐体９に伝わったコモンモード電流がアース端子１０およびコンデンサＣ９、Ｃ１０を介して交流電源１１側に流出するのが抑制され、交流電源１１と同一電源系統に接続されている他の機器にノイズとなって現れるのが抑制される。リアクトルＬ１はコモンモードチョークコイルであると効果が高いが、ノーマルモードチョークコイルであっても効果がある。
ここで、ＤＣフィルタ２２をモータ筐体９と一体化することにより、ＤＣフィルタ２２とモータ筐体９との接続にケーブルを用いる必要がなくなり、設置スペースの削減を図ることが可能となるとともに、ケーブルのインピーダンスがコモンモード電流のショートカット経路の障害になるのを防止することができ、コモンモード電流が交流電源１１側に流出し難くすることができる。
実施の形態６．
図６は、本発明に係るインバータの実施の形態６の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図６（ａ）において、モータ筐体９の表面には絶縁層１６が形成され、絶縁層１６上には導体パターン１４、１５が形成されている。そして、ダイオードチップ１２が導体パターン１４を介して絶縁層１６上に実装され、半導体チップ１３が導体パターン１５を介して絶縁層１６上に実装されることで、ベアチップの状態でモータ筐体９と一体化されている。また、導体パターン１５とモータ筐体９ととの間には浮遊容量Ｃ１０が形成されている。
これにより、インバータ２から発生した熱をモータ筐体９を介して直接放熱させることが可能となるとともに、インバータ２をモータ筐体９と一体化するためにベース基板１７を用いる必要がなくなり、放熱性を確保しつつ、省スペース化を図ることが可能となる。
なお、ダイオードチップ１２および半導体チップ１３を実装する方法としては、図６（ｂ）に示すように、フェースダウン実装するようにしてもよいし、図６（ｃ）に示すように、フェースアップ実装するようにしてもよい。
具体的には、ダイオードチップ１２および半導体チップ１３をフェースダウン実装する場合、図６（ｂ）に示すように、ダイオードチップ１２上には突出電極３３が形成され、半導体チップ１３上には突出電極３４が形成される。また、モータ筐体９の表面には絶縁層１６が形成され、絶縁層１６上には、突出電極３３、３４がそれぞれ接合される導体パターン３１、３２が形成される。そして、ダイオードチップ１２が突出電極３３を介して導体パターン３１に接続され、半導体チップ１３が突出電極３４を介して導体パターン３２に接続されることで、ダイオードチップ１２および半導体チップ１３がベアチップの状態でモータ筐体９と一体化される。
なお、突出電極３４としては、例えば、ＡｕまたはＮｉなどで構成されたバンプ電極を用いるようにしてもよいし、半田ボールを用いるようにしてもよい。また、モータ筐体９と一体化されたダイオードチップ１２および半導体チップ１３を封止樹脂３５にて封止するようにしてもよい。なお、封止樹脂３５の材料は、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。また、ダイオードチップ１２および半導体チップ１３を封止樹脂３５にて封止する方法としては、例えば、ポッティング法やスクリーン印刷法などを用いることができる。
また、モータ筐体９の表面に絶縁層１６を直接形成する方法としては、インクジェット方などで絶縁性ペーストをモータ筐体９の表面に付着させ、熱処理などの方法でその絶縁性ペーストを固化させるようにしてもよい。また、モータ筐体９上の絶縁層１６に導体パターン３１、３２を直接形成する方法としては、インクジェット方などで導電性ペーストを絶縁層１６の表面に付着させ、熱処理などの方法でその導電性ペーストを固化させるようにしてもよい。
一方、ダイオードチップ１２および半導体チップ１３をフェースアップ実装する場合、図６（ｃ）に示すように、モータ筐体９の表面には絶縁層１６が形成され、絶縁層１６上には、ボンディングワイヤ４３、４４がそれぞれ接合される導体パターン４１、４２が形成される。そして、ダイオードチップ１２および半導体チップ１３が絶縁層１６上に実装され、ダイオードチップ１２がボンディングワイヤ４３を介して導体パターン４１と電気的に接続され、半導体チップ１３がボンディングワイヤ４３を介して導体パターン４２と電気的に接続される。そして、モータ筐体９と一体化されたダイオードチップ１２および半導体チップ１３は、ボンディングワイヤ４３、４４とともに封止樹脂４５にて封止される。
実施の形態７．
図７は、本発明に係るインバータの実施の形態７の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図７において、このインバータには、図６の構成に加え、ＡＣフィルタ２３が設けられている。ここで、ＡＣフィルタ２３にはコンデンサＣ１１およびリアクトルＬ４が設けられている。そして、コンデンサＣ１１の一方の端子はモータ筐体９に接続され、コンデンサＣ１１の他方の端子は導体パターン１４に接続されている。また、リアクトルＬ４の一方の端子は交流電源１１に接続され、リアクトルＬ４の他方の端子はコンデンサＣ１１の他方の端子に接続されている。なお、ＡＣフィルタ２３とモータ筐体９との接続にはケーブルを用いることができる。
これにより、ベース基板１７を用いることなく、インバータ２をモータ筐体９と一体化することができ、放熱性を確保しつつ、省スペース化を図ることが可能となるとともに、コモンモード電流に起因するノイズの流出を抑制することができる。
実施の形態８．
図８は、本発明に係るインバータの実施の形態８の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図８において、このインバータには、図６の構成に加え、ＤＣフィルタ２４が設けられている。ここで、ＤＣフィルタ２４にはコンデンサＣ１２、Ｃ１３およびリアクトルＬ５、Ｌ６が設けられている。そして、コンデンサＣ１２の一方の端子はモータ筐体９に接続され、コンデンサＣ１２の他方の端子は平滑コンデンサＣ１の一端に接続されている。コンデンサＣ１３の一方の端子はモータ筐体９に接続され、コンデンサＣ１３の他方の端子は平滑コンデンサＣ１の他端に接続されている。リアクトルＬ５の一方の端子は整流ダイオードＤ５のアノードに接続され、リアクトルＬ５の他方の端子はコンデンサＣ１２の他方の端子に接続されている。リアクトルＬ６の一方の端子は整流ダイオードＤ６のカソードに接続され、リアクトルＬ６の他方の端子はコンデンサＣ１３の他方の端子に接続されている。なお、ＤＣフィルタ２４とモータ筐体９との接続にはケーブルを用いることができる。
これにより、ベース基板１７を用いることなく、インバータ２をモータ筐体９と一体化することができ、放熱性を確保しつつ、省スペース化を図ることが可能となるとともに、コモンモード電流に起因するノイズの流出を抑制することができる。
実施の形態９．
図９は、本発明に係るインバータの実施の形態９の１相分の概略構成を模式的に示す断面図である。図９において、このインバータには、図６の構成に加え、ＡＣフィルタ２１が設けられている。なお、ＡＣフィルタ２１をモータ筐体９の表面に配置し、モータ筐体９と一体化することができる。
これにより、ベース基板１７を用いることなく、インバータ２をモータ筐体９と一体化することができ、放熱性を確保しつつ、省スペース化を図ることが可能となるとともに、ＡＣフィルタ２１とモータ筐体９との接続にケーブルを用いることなく、コモンモード電流に起因するノイズの流出を抑制することができる。
なお、図９の実施の形態９では、ＡＣフィルタ２１とモータ筐体９とを一体化する方法について説明したが、図２のＡＣフィルタ１９とモータ筐体９とを一体化するようにしてもよいし、図３のＤＣフィルタ２０とモータ筐体９とを一体化するようにしてもよいし、図５のＤＣフィルタ２２とモータ筐体９とを一体化するようにしてもよい。全ての実施の形態において、ノーマルモード電流の流出を阻止するためのノイズフィルタが同時に搭載されていてもよい。
以上のように本発明に係るインバータは、ノイズフィルタをモータ筐体と一体化することができ、インバータの設置スペースの削減を図る方法に適している。
１ 三相電源
２ インバータ
３ モータ
４ コンバータ部
５ インバータ部
６ 整流部
７ 平滑部
８ ノイズフィルタ
９ モータ筐体
Ｄ１〜Ｄ６ 整流ダイオード
Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｍ１〜Ｍ６ スイッチング素子
Ｎ１〜Ｎ６ 還流ダイオード
Ｅ ステータ巻線
１０ アース端子
１１ 交流電源
１２ ダイオードチップ
１３ 半導体チップ
１４、１５、３１、３２、４１、４２ 導体パターン
１６ 絶縁層
１７ ベース基板
１８ 接着層
１９、２１、２３ ＡＣフィルタ
２０、２４ ＤＣフィルタ
Ｃ２、Ｃ６〜Ｃ１３ コンデンサ
Ｃ３〜Ｃ５、Ｃ１０ 浮遊容量
Ｌ１〜Ｌ６ リアクトル
３３、３４ 突出電極
４３、４４ ボンディングワイヤ
３５、４５ 封止樹脂

Claims (16)

  1. モータ筐体と一体化されたインバータであって、
    前記モータ筐体と一体化され、前記インバータのスイッチング動作によって発生したコモンモード電流が前記モータ筐体を介して外部に流出するのを低減するノイズフィルタを備え、
    前記モータ筐体は、接地電位に接続されており、
    前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体と前記インバータとの間の電流パスを形成するコンデンサを含み、
    前記コンデンサの一端は、前記モータ筐体に電気的に接続されており、
    前記コンデンサの他端は、前記ノイズフィルタにおける交流電源側入力端からインバータ部側出力端に至る経路上に電気的に接続されている
    ことを特徴とするインバータ。
  2. 前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体に伝わったコモンモード電流をインバータ側に戻すショートカット経路を形成する
    ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
  3. 前記ノイズフィルタは、前記インバータの交流電位側に接続されたＡＣフィルタである
    ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
  4. 前記ノイズフィルタは、前記インバータの直流電位側に接続されたＤＣフィルタである
    ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
  5. 前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体と一体化され、前記モータ筐体と前記インバータとの間の電流パスを形成するコンデンサを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
  6. 前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体と一体化され、前記コンデンサを介して前記インバータ側に戻されたコモンモード電流が電源側に流出するのを抑制するリアクトルを含む
    ことを特徴とする請求項５に記載のインバータ。
  7. 前記インバータのスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体にて構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
  8. モータ筐体と一体化されたインバータであって、
    前記モータ筐体の平坦な表面に形成された絶縁層と、
    前記絶縁層上に形成された導体パターンと、
    少なくともスイッチング素子が形成され、ベース基板を用いずに前記導体パターンを介してベアチップの状態で前記モータ筐体と一体化された半導体チップと、
    前記スイッチング素子のスイッチング動作によって発生したコモンモード電流が前記モータ筐体を介して外部に流出するのを低減するノイズフィルタと、
    を備え、
    前記モータ筐体は、接地電位に接続されており、
    前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体と前記インバータとの間の電流パスを形成するコンデンサを含み、
    前記コンデンサの一端は、前記モータ筐体に電気的に接続されており、
    前記コンデンサの他端は、前記ノイズフィルタにおける交流電源側入力端からインバータ部側出力端に至る経路上に電気的に接続されている
    ことを特徴とするインバータ。
  9. 前記ノイズフィルタは、一端が前記モータ筐体に電気的に接続されるように前記モータ筐体と一体化されている
    ことを特徴とする請求項８に記載のインバータ。
  10. 前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体に伝わったコモンモード電流をインバータ側に戻すショートカット経路を形成する
    ことを特徴とする請求項８に記載のインバータ。
  11. 前記ノイズフィルタは、前記インバータの交流電位側に接続されたＡＣフィルタである
    ことを特徴とする請求項８に記載のインバータ。
  12. 前記ノイズフィルタは、前記インバータの直流電位側に接続されたＤＣフィルタである
    ことを特徴とする請求項８に記載のインバータ。
  13. 前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体と一体化され、前記モータ筐体と前記インバータとの間の電流パスを形成するコンデンサを含む
    ことを特徴とする請求項８に記載のインバータ。
  14. 前記ノイズフィルタは、前記モータ筐体と一体化され、前記コンデンサを介して前記インバータ側に戻されたコモンモード電流が電源側に流出するのを抑制するリアクトルを含む
    ことを特徴とする請求項１３に記載のインバータ。
  15. 前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体にて構成されている
    ことを特徴とする請求項８から１４のいずれか１項に記載のインバータ。
  16. ノーマルモード電流の流出を阻止するノーマルモードノイズフィルタが搭載されている
    ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のインバータ。
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