JP5701412B2

JP5701412B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP5701412B2
Application number: JP2014012010A
Authority: JP
Inventors: 真也後藤; 悠城竹本; 勝豊見澤; 東吾山口; 信治大岡
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2034-01-27
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Description

本発明は、電力変換回路と、コンデンサとを備えた電力変換装置に関する。

例えば直流電圧を昇圧したり降圧したりする電力変換装置として、ノイズ電流を除去するためのコンデンサを備えたものがある（下記特許文献１参照）。コンデンサは、電力変換装置の入力端子や出力端子と、グランドとの間に接続されており、外部機器から入力端子を介して電力変換装置内へ伝わるノイズ電流をグランドへ逃がしたり、電力変換装置内から発生し出力端子を介して外部機器へ伝わるノイズ電流をグランドへ逃がしたりする。コンデンサには、コイルや配線等が接続している。

特開２０１２−１３５１７５号公報

しかしながら、上記電力変換装置は、コンデンサ自身や、該コンデンサに接続した配線から、新たにノイズ電流が発生することがある。すなわち、電力変換装置内には交流電流が流れる部位があり、この交流電流の周囲に交流磁界が発生する。交流磁界がコンデンサや配線等に鎖交すると、新たにノイズ電流（誘導ノイズ電流）が発生し、これが外部端子を通って外部に出てしまう。そのため、装置内で交流磁界が生じても、大きな誘導ノイズ電流が外部端子に混入しにくい電力変換装置が望まれている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、大きな誘導ノイズ電流が外部端子に混入しにくい電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、電力変換回路と、
該電力変換回路を外部機器に電気接続するための外部端子と、
該外部端子に接続された２個のコンデンサと、
グランドに接続された金属製の筐体とを備え、
該筐体に上記電力変換回路を構成する部品を収容してあり、
上記２個のコンデンサは、一方の電極が上記外部端子にそれぞれ電気的に接続し、他方の電極が上記筐体にそれぞれ電気的に接続しており、
上記２個のコンデンサと上記外部端子と上記筐体とによって、電流が流れるループが形成され、
上記電力変換回路の一部から交流磁界が発生しており、
上記ループ内には、上記交流磁界の磁束がそれぞれ貫く、第１領域と第２領域との２つの領域があり、
上記磁束が上記第１領域を貫くことにより上記ループに第１誘導ノイズ電流が誘起され、上記磁束が上記第２領域を貫くことにより、上記ループに、上記第１誘導ノイズ電流とは逆向きに流れる第２誘導ノイズ電流が誘起されるよう構成してあることを特徴とする電力変換装置にある。

本発明の第２の態様は、電力変換回路と、
該電力変換回路を外部機器に電気接続するための外部端子と、
該外部端子に接続された２個のコンデンサと、
グランドに接続された金属製の筐体とを備え、
該筐体に上記電力変換回路を構成する部品を収容してあり、
上記外部端子は、その一端が上記電力変換回路を構成する部品に接続し、他端が上記筐体外の外部機器接続部へ電気接続され、
上記２個のコンデンサは、上記筐体内において上記外部端子を両側から挟む位置に配され、個々の上記コンデンサの一方の電極は上記外部端子に電気接続し、他方の電極は上記筐体に電気接続しており、
上記２個のコンデンサと上記外部端子と上記筐体とによって、電流が流れるループが形成されていることを特徴とする電力変換装置にある。

上記電力変換装置の第１の態様においては、上記２個のコンデンサと外部端子と上記筐体とによって、電流が流れる上記ループを形成してある。交流磁界の磁束は、ループの第１領域と第２領域とをそれぞれ貫く。磁束が第１領域を貫くことによりループに第１誘導ノイズ電流が発生し、磁束が第２領域を貫くことによりループに第２誘導ノイズ電流が発生する。これら２つの誘導ノイズ電流（第１誘導ノイズ電流および第２誘導ノイズ電流）は、ループを互いに逆向きに流れるように発生する。
そのため、ループに誘導ノイズ電流が発生しても、上記２つの誘導ノイズ電流は互いに逆向きに流れるため、打ち消し合って弱まる。したがって、外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくくなる。

また、上記電力変換装置の第２の態様においては、上記２個のコンデンサと上記外部端子と上記筐体とによって、電流が流れるループを形成してある。
このようにすると、交流磁界の発生源が外部端子の近傍に存在する場合であっても、外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入することを防止できる。すなわち、上記ループは、外部端子を構成要素としているため、交流磁界発生源が外部端子の近傍に存在する場合、交流磁界発生源は、ループの近傍に存在することになる。この場合、交流磁界発生源を中心として同心円状に発生した磁束が、ループ内の領域を２回、貫通しやすくなる。つまり、同心円状に発生した磁束が、ループ内の一部の領域（第１領域）を貫通し、その後、ループ内の他の領域（第２領域）を再び貫通しやすくなる。このとき磁束は、上記２つの領域（第１領域と第２領域）を互いに逆向きに貫くことになる。そのため、磁束が第１領域を貫くことにより発生した誘導ノイズ電流（第１誘導ノイズ電流）と、磁束が第２領域を貫くことにより発生した誘導ノイズ電流（第２誘導ノイズ電流）とは、ループを互いに逆向きに流れる。したがって、これらの誘導ノイズ電流を互いに弱め合わせることができ、外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入することを防止することが可能になる。

以上のごとく、本発明によれば、大きな誘導ノイズ電流が外部端子に混入しにくい電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置の平面図。図１の要部拡大図。図２のIII-III断面図。実施例１における、交流磁界と誘導ノイズ電流との関係を説明するための図。図２のV-V断面図。実施例１における、筐体及びダイオードモジュールの平面図。図５のVII-VII断面図。図５のVIII-VIII断面図。実施例１における、電力変換装置の回路図。実施例２における、電力変換装置の要部拡大図。図１０のXI-XI断面図。実施例３における、電力変換装置の平面図。実施例４における、信号端子の概念図。実施例５における、電力変換装置の平面図。実施例６における、電力変換装置の平面図。実施例７における、電力変換装置の平面図。実施例８における、電力変換装置の平面図。

２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２の比である電流比（Ｉ１／Ｉ２）は、例えば０．５〜１．５であることが好ましい。また、上記電流比（Ｉ１／Ｉ２）が０．８〜１．２であれば、外部端子に混入する誘導ノイズ電流を、実質的に問題にならない程度まで減少させることができる。なお、電流比（Ｉ１／Ｉ２）は０．９〜１．１であることが更に望ましく、１．０であることが最も望ましい。

なお、上記交流磁界の発生源には、例えば、電力変換回路内のダイオードモジュールの出力端子や、チョークコイル、トランス等がある。

また、上記電力変換回路は、例えば、高圧直流電源の電圧を降圧する降圧回路とすることができる。そして、降圧した直流電圧を使って、低圧直流電源を充電するよう構成することができる。

また、上記外部端子は上記電力変換回路の出力端子であり、上記コンデンサは、上記電力変換回路内において発生した伝導ノイズ電流を除去するためのフィルタ回路を構成していることが好ましい。
出力端子は、ノイズ電流の混入を抑制することが特に強く求められている。そのため、出力端子にコンデンサを取り付けて上記ループを形成し、該ループに互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流が発生するようにして、これらのノイズ電流を互いに打ち消し合わせたときの効果は大きい。

また、上記交流磁界の発生源となる交流電流は、上記筐体の底面の法線方向に流れており、上記底面から上記法線方向に２本の金属製の支柱が突出し、該２本の支柱が上記ループの一部をなしていることが好ましい。
この場合には、ループに誘導ノイズ電流が、互いに反対向きに流れるように２つ発生しやすくなる。すなわち、上記構成にすると、ループを含む平面が、上記法線方向に対して平行になる。また、交流磁界は、法線方向に流れる交流電流を中心として円筒状になる。そのため、この円筒状の交流磁界の磁束が、上記ループ内の２つの領域をそれぞれ貫きやすくなる。したがってループに、互いに反対向きに流れる２つの誘導ノイズ電流を発生させやすくなり、これら２つの誘導ノイズ電流を互いに打消し合わせて弱めやすくなる。

また、上記個々のコンデンサと上記支柱との間、および上記個々のコンデンサと上記外部端子との間を、それぞれ導線によって接続してあることが好ましい。
この場合には、ループの面積を大きくすることができる。そのため交流磁界の磁束が、ループ内の２つの領域をそれぞれ貫きやすくなる。したがってループに、互いに反対向きに流れる２つの誘導ノイズ電流が発生しやすくなり、これら２つの誘導ノイズ電流を互いに打消し合わせて弱めやすくなる。

また、上記電力変換回路はチョークコイルを備え、該チョークコイルは巻線部と、該巻線部を取り囲むコアとを有し、上記巻線部の一部が上記コアから露出しており、その露出した部位から上記交流磁界が発生し、該交流磁界の磁束が、上記ループの上記２つの領域をそれぞれ貫くよう構成されていることが好ましい。
この場合には、本発明によって得られる効果が特に大きい。すなわち、チョークコイルの巻線部のうち、コアから露出している部分は特に強い交流磁界を発生する。このように強い交流磁界が発生する場合でも、本発明では外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくい。つまり、本発明では、交流磁界の磁束が、ループの上記２つの領域をそれぞれ貫き、ループに互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流が発生するよう構成してある。そのため、強い交流磁界が発生しても、ループに誘起した２つの誘導ノイズ電流を互いに打ち消し合わせることができ、外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入することを抑制できる。

また、上記電力変換回路はトランスを備え、該トランスはトランス巻線部と、該トランス巻線部を取り囲むトランス用コアとを有し、上記トランス巻線部の一部が上記トランス用コアから露出しており、その露出した部位から上記交流磁界が発生し、該交流磁界の磁束が、上記ループの上記２つの領域をそれぞれ貫くよう構成してもよい。
この場合には、本発明によって得られる効果が特に大きい。すなわち、トランス巻線部のうち、トランス用コアから露出している部分は特に強い交流磁界を発生する。このように強い交流磁界が発生する場合でも、本発明では外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくい。つまり、本発明では、交流磁界の磁束が、ループの２つの領域をそれぞれ貫き、ループに互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流が発生するよう構成してある。そのため、強い交流磁界が発生しても、ループに誘起した２つの誘導ノイズ電流を互いに打ち消し合わせることができ、外部端子に大きな誘導ノイズ電流が混入することを抑制できる。

また、個々の上記コンデンサは、互いに電気的に接続された複数の小コンデンサからなることが好ましい。
例えば小コンデンサを直列接続して上記コンデンサを構成した場合には、１個の小コンデンサがショート故障した場合でも、他のコンデンサによって正常な動作を発揮させることができる。そのため、故障しにくくなる。また小コンデンサを並列接続した場合には、全体の静電容量を大きくすることができるため、インピーダンスを低減でき、ノイズ電流をグランドへ流しやすくなる。なお、複数の小コンデンサを直列接続して小コンデンサ群を形成し、この小コンデンサ群を複数個、並列接続することにより、上記コンデンサを構成してもよい。

（実施例１）
上記電力変換装置に係る実施例について、図１〜図９を用いて説明する。図１、図３に示すごとく、本例の電力変換装置１は、電力変換回路１０と、外部端子２と、該外部端子２に接続した２個のコンデンサ３（３ａ，３ｂ）と、筐体４とを備える。外部端子２は、電力変換回路１０を外部機器に電気接続するものである。筐体４に、電力変換回路１０を構成する電子部品を収容してある。筐体４は金属製であり、グランドに接続されている。筐体４は、底壁４０と、該底壁４０から立設した側壁４９とを備える。

図２、図３に示すごとく、２個のコンデンサ３ａ，３ｂは、一方の電極３１が外部端子２にそれぞれ電気的に接続している。また、２個のコンデンサ３ａ，３ｂは、他方の電極３２が筐体４にそれぞれ電気的に接続している。
図３に示すごとく、２個のコンデンサ３と外部端子２と筐体４とによって、電流が流れるループＬが形成されている。

図２に示すごとく、電力変換回路１０の一部（交流磁界発生部７）から交流磁界Ｈが発生する。また、図３、図４に示すごとく、ループＬ内には、交流磁界Ｈの磁束Φがそれぞれ貫く、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２との２つの領域がある。磁束Φが第１領域Ｓ１を貫くことにより、ループＬに第１誘導ノイズ電流Ｉ１が誘起される。また、磁束Φが第２領域Ｓ２を貫くことにより、ループＬに、第１誘導ノイズ電流Ｉ１とは逆向きに流れる第２誘導ノイズ電流Ｉ２が誘起されるよう構成してある。

本例の電力変換回路１０は降圧回路（図９参照）である。この降圧回路を用いて、高圧直流電源８の直流電圧を降圧し、低圧直流電源８０を充電するよう構成してある。

図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、外部端子２として、出力端子２ａと、入力端子２ｂと、信号端子２ｃとを備える。本例では、これら３つの外部端子２（２ａ〜２ｃ）のうち、出力端子２ａのみに２個のコンデンサ３を接続し、ループＬを構成してある。

図１、図２に示すごとく、外部端子２ａは、その一端２１が、電力変換回路１０を構成する部品（チョークコイル１２）に接続している。また、外部端子の他端２９は、筐体４の外側に配された外部機器接続部８９に電気接続している。
２個のコンデンサ３は、筐体４内において外部端子２ａを両側から挟む位置に配されている。個々のコンデンサ３の一方の電極３１は外部端子２ａに電気接続し、他方の電極３２は筐体４に電気接続している。

また、上記ループＬは、上記交流磁界発生部７に対して、外部端子２の外部機器との接続側に隣り合う位置に形成されている。

また、図１、図３に示すごとく、本例ではコンデンサ３を、プリント基板１４に固定している。そして、筐体４の底面４８から突出する２本の金属製の支柱４１，４２によって、プリント基板１４を支持している。プリント基板１４は、ボルト５によって支柱４１，４２に固定されている。また、外部端子２は、プリント基板１４上に載置されている。

図２に示すごとく、コンデンサ３ａ，３ｂの一方の電極３１は、配線６を介して、外部端子２に接続している。配線６は、プリント基板１４の表面にパターン形成したものである。また、コンデンサ３の他方の電極３２は、配線６と、ボルト５とを介して、支柱４１，４２に電気接続している。配線６は直線状に延びている。２個のコンデンサ３ａ，３ｂと、配線６と、外部端子２と、ボルト５と、支柱４１，４２と、筐体４とによって、上記ループＬが形成されている。

本例では、コンデンサ３ａ，３ｂとフィルタコイル１８とによって、フィルタ回路１１を構成してある。このフィルタ回路１１によって、電力変換回路１０内において発生した伝導ノイズ電流を除去し、出力端子２ａに伝導ノイズ電流が混入しないようにしている。
なお、上記フィルタコイル１８は、軟磁性体からなるフィルタ用コア１８０によって、外部端子２ａの一部を取り囲むことによって構成してある。

図２に示すごとく、フィルタ回路１１の近傍には、交流磁界Ｈが発生する部位（交流磁界発生部７）がある。本例では、後述するダイオードモジュール１５の出力端子１５１から、交流磁界Ｈが発生している。

図３に示すごとく、ダイオードモジュール１５の出力端子１５１には、交流電流ｉが、筐体４の底面４８の法線方向（Ｚ方向）に流れている。図２に示すごとく、交流磁界Ｈは、Ｚ方向に流れる交流電流ｉを中心とした円筒状になる。

このように、交流磁界Ｈの磁束Φは円筒状になるため、図２、図３に示すごとく、磁束ΦはループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫く。図４に示すごとく、磁束Φは、２つの領域Ｓ１，Ｓ２のうち一方の領域を、ループＬよりも交流磁界発生部７に近い側である近傍側ＩＮから、ループＬよりも交流磁界発生部７から遠い側である遠方側ＯＵＴへ貫く。また、磁束Φは、他方の領域を、上記遠方側ＯＵＴから上記近傍側ＩＮへ貫く。つまり、磁束Φは常に、２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ互いに逆向きに貫く。そのため、ループＬに発生する第１誘導ノイズ電流Ｉ１と第２誘導ノイズ電流Ｉ２とは、互いに向きが逆になる。

ある瞬間において、磁束Φは図４に示すようにループＬを貫く。第１領域Ｓ１を貫く磁束Φ_１のＸ方向成分Φ_ｘ１は、上記遠方側ＯＵＴから上記近傍側ＩＮに向かっている。この成分Φ_ｘ１の変化を妨げるように、ループＬに第１誘導ノイズ電流Ｉ１が発生する。

また、第２領域Ｓ２を貫く磁束Φ_２のＸ方向成分Φ_ｘ２は、上記近傍側ＩＮから上記遠方側ＯＵＴへ向かっている。この成分Φ_ｘ２の変化を妨げるように、ループＬに第２誘導ノイズ電流Ｉ２が発生する。

交流磁界Ｈは交互に向きが変わるが、このように向きが変わっても、磁束Φ_１のＸ方向成分Φ_ｘ１と、磁束Φ_２のＸ方向成分Φ_ｘ２とは、常に互いに反対側を向く。そのため、上記２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２は、常に互いに逆向きに流れる。したがって、この２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２は互いに打ち消し合う。

また、図２に示すごとく、本例の導線６は、Ｘ方向とＺ方向との双方に直交する方向（Ｙ方向）に直線状に延びている。そして、Ｚ方向から見たときに、交流磁界発生部７から一方のボルト５ａまでの距離ｒ１と、交流磁界発生部７から他方のボルト５ｂまでの距離ｒ２とが等しくなっている。すなわち、２つのボルト５ａ，５ｂを結ぶ線分の垂直二等分線上に、磁束発生部７が位置している。これにより、上記２つの領域Ｓ１，Ｓ２を貫く磁束Φの量を等しくし、ループＬに誘起される２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２の強さが等しくなるようにしている。

図９に示すごとく、本例の電力変換回路１０は、ＭＯＳモジュール１６と、トランス１３と、ダイオードモジュール１５と、チョークコイル１２と、平滑コンデンサ１７と、プリント基板１４（制御回路）とを備える。ＭＯＳモジュール１６は高圧直流電源８に接続している。ＭＯＳモジュール１６は４個のＭＯＳ素子１６０を内蔵している。これら４個のＭＯＳ素子１６０によって、Ｈブリッジ回路を構成してある。

ＭＯＳモジュール１６の出力端子はトランス１３の一次コイル１３０ａに接続している。このトランス１３によって、高圧直流電源８の電圧を降圧している。トランス１３の二次コイル１３０ｂの出力端子１３８は、ダイオードモジュール１５に接続している。また、トランス１３のセンタータップ１３９は筐体４、すなわちグランドに接続してある。

ダイオードモジュール１５には２個のダイオード１５０が設けられている。この２個のダイオード１５０を使って、トランス１３の出力電圧を整流している。ダイオードモジュール１５の出力端子１５１は、チョークコイル１２に接続している。また、チョークコイル１２の出力端子１２６は、平滑コンデンサ１７及びフィルタコイル１８に接続している。上記チョークコイル１２と平滑コンデンサ１７は、上記ダイオードモジュール１５によって整流した波形を平滑化するために設けられている。

上述したように、本例では、フィルタコイル１８と２個のコンデンサ３ａ，３ｂとによってフィルタ回路１１を構成してある。コンデンサ３ａ，３ｂの一方の電極３１は外部端子２（出力端子２ａ）に接続し、他方の電極３２は筐体４に接続している。電力変換回路１０ではＭＯＳ素子１６０をスイッチング動作させているため、この動作に伴って、電力変換回路１０内に伝導ノイズ電流が発生する。この伝導ノイズ電流が出力端子２ａを通って外部に出ないように、フィルタ回路１１を使って除去している。

一方、図５、図７に示すごとく、本例では、筐体４の底面４８にダイオードモジュール１５を載置し、このダイオードモジュール１５上にチョークコイル１２を載置してある。チョークコイル１２は、軟磁性体からなるコア１２１と、該コア１２１内に配された巻線部１２０とからなる。チョークコイル１２の入力端子１２５は、図７に示すごとく、巻線部１２０からＸ方向に突出し、その先端部１２５ａがＺ方向に折り曲げられている。

また、図６、図７に示すごとく、ダイオードモジュール１５の出力端子１５１は、封止部１５９からＸ方向に突出し、その先端部１５１ａがＺ方向に折り曲げられている。図７に示すごとく、ダイオードモジュール１５の出力端子１５１の先端部１５１ａと、チョークコイル１２の入力端子１２５の先端部１２５ａとを重ね合わせ、溶接してある。

このように、ダイオードモジュール１５の出力端子１５１はＺ方向に延びているため、ダイオードモジュール１５の出力電流（交流電流ｉ）はＺ方向に流れる。この出力端子１５１の周囲に、交流磁界Ｈが発生する。

また、図５、図８に示すごとく、チョークコイル１２の出力端子１２６は、巻線部１２０からＸ方向に延出している。この出力端子１２６に、外部端子２ａを重ね合わせて溶接してある。

本例の作用効果について説明する。図２、図３に示すごとく、本例の電力変換装置１では、２個のコンデンサ３ａ，３ｂと外部端子２と筐体４とによって、電流が流れるループＬを形成してある。交流磁界Ｈの磁束Φは、ループＬ内の第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とをそれぞれ貫く。磁束Φが第１領域Ｓ１を貫くことによりループＬに第１誘導ノイズ電流Ｉ１が発生し、磁束Φが第２領域Ｓ２を貫くことによりループＬに第２誘導ノイズ電流Ｉ２が発生する。これら２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２は、ループＬを互いに逆向きに流れるように発生する。
そのため、ループＬに誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が発生しても、これら２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２は互いに逆向きに流れるため、打ち消し合って弱まる。したがって、外部端子２に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくくなる。

また、図１、図２に示すごとく、本例では、２個のコンデンサ３と外部端子２と筐体４とによって、電流が流れるループＬを形成してある。
このようにすると、交流磁界発生源７が外部端子２の近傍に存在する場合であっても、外部端子２に大きな誘導ノイズ電流が混入することを防止できる。すなわち、ループＬは、外部端子２を構成要素としているため、図１に示すごとく、交流磁界発生源７が外部端子２の近傍に存在する場合、交流磁界発生源７は、ループＬの近傍に存在することになる。この場合、交流磁界発生源７を中心として同心円状に発生した磁束Φが、ループＬ内の領域を２回、貫通しやすくなる。すなわち、同心円状に発生した磁束Φが、ループＬ内の一部の領域（第１領域Ｓ１）を貫通し、その後、ループＬ内の他の領域（第２領域Ｓ２）を再び貫通しやすくなる。このとき磁束Φは、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とを互いに逆向きに貫くことになる。そのため、磁束Φが第１領域Ｓ１を貫くことにより発生した誘導ノイズ電流（第１誘導ノイズ電流Ｉ１）と、磁束Φが第２領域Ｓ２を貫くことにより発生した誘導ノイズ電流（第２誘導ノイズ電流Ｉ２）とは、ループＬを互いに逆向きに流れる。したがって、これらの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を互いに弱め合わせることができ、外部端子２に大きな誘導ノイズ電流が混入することを防止することが可能になる。

また、本例のループＬは、交流磁界発生部７に対して、外部端子２の突出側に隣り合う位置に形成されている。
そのため、交流磁界発生部７から発生した磁束Φが、ループＬ内の２つの領域（第１領域Ｓ１及び第２領域Ｓ２）を互いに逆向きに貫きやすくなる。したがって、外部端子２に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくい。

また、上記外部端子２は、電力変換回路１０の出力端子２ａである。２個のコンデンサ３ａ，３ｂは、電力変換回路１０内において発生した伝導ノイズ電流を除去するためのフィルタ回路１１を構成している。
出力端子２ａは、ノイズ電流の混入を抑制することが特に強く求められている。そのため、出力端子２ａにコンデンサ３ａ，３ｂを取り付けてループＬを形成し、ループＬに互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が発生するようにして、これらの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を互いに打ち消し合わせたときの効果は大きい。

また、図３に示すごとく、本例では、交流磁界Ｈの発生源となる交流電流ｉは、筐体４の底面４８の法線方向（Ｚ方向）に流れている。そして、底面４８からＺ方向に２本の支柱４１，４２が突出し、２本の支柱４１，４２がループＬの一部をなしている。
そのため、ループＬに誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が、互いに反対向きに流れるように２つ発生しやすくなる。すなわち、上記構成にすると、ループＬを含む平面Ｐ（図４参照）が、Ｚ方向に平行になる。また、交流磁界Ｈは、Ｚ方向に流れる交流電流ｉを中心として円筒状になる。そのため、この円筒状の交流磁界Ｈの磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫きやすくなる。したがってループＬに、互いに反対向きに流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を発生させやすくなり、これら２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を互いに打消し合わせて弱めることができる。
また、支柱４１，４２を使ってループＬを構成すると、図２に示すごとく、Ｚ方向から見たときのループＬの占める面積を小さくすることができる。そのため、電力変換装置１を小型化しやすくなる。

また、図２、図３に示すごとく、本例では個々のコンデンサ３ａ，３ｂと支柱４１，４２との間、および個々のコンデンサ３ａ，３ｂと外部端子２との間を、それぞれ導線６によって接続してある。
このように導線６を用いることにより、ループＬの面積を大きくすることができ、交流磁界Ｈの磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫きやすくなる。したがってループＬに、互いに反対向きに流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が発生しやすくなり、これら２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を互いに打消し合わせて弱めやすくなる。

また、本例では図２に示すごとく、Ｚ方向から見たときに、交流磁界発生部７から一方のボルト５ａまでの距離ｒ１と、交流磁界発生部７から他方のボルト５ｂまでの距離ｒ２が等しい。そのため、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫く磁束Φの量が等しくなり、第１誘導ノイズ電流Ｉ１と第２誘導ノイズ電流Ｉ２との強さを等しくすることができる。したがって、出力端子２に混入する誘導ノイズ電流を殆ど０にすることができる。

また、本例では図２、図３に示すごとく、プリント基板１４にコンデンサ３ａ，３ｂを固定している。そのため、コンデンサ３ａ，３ｂをプリント基板１４にしっかり固定できると共に、プリント基板１４にパターン形成した配線６を使って、コンデンサ３ａ，３ｂを外部端子２や筐体４に容易に電気接続することができる。

また、本例では、支柱４１，４２を使ってプリント基板１４を支持しており、かつ、この支柱４１，４２自体が、ループＬの一部をなしている。つまり、プリント基板１４を支持する支柱と、ループＬをなす支柱とが別々になっていない。そのため、電力変換装置１の構造をシンプルにすることができる。また、支柱４１，４２を用いると、プリント基板１４を底面４８から離れた位置に固定できる。そのため、ループＬの面積を大きくすることができ、磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫きやすくなる。

以上のごとく、本例によれば、大きな誘導ノイズ電流が外部端子に混入しにくい電力変換装置を提供することができる。

なお、本例では２個のコンデンサ３ａ，３ｂを用いたが、３個以上のコンデンサ３を用いてもよい。例えば、２個のコンデンサ３ａ，３ｂのそれぞれに、別のコンデンサを並列接続してもよい。

また、個々のコンデンサ３ａ，３ｂは、それぞれ１個のコンデンサセルを使って構成することもできるし、複数個のコンデンサセルを使って構成することもできる。

また、本例の筐体４は、図１に示すごとく、底壁４０と、側壁４９とを備えるが、側壁４９を有さない筐体４を用いてもよい。

（実施例２）
本例は、ループＬの構造を変更した例である。図１０、図１１に示すごとく、本例ではループＬに導線６が含まれていない。本例では、コンデンサ３ａ，３ｂの一方の電極３１が外部端子２に直接、接続している。また、プリント基板１４には金属製の接続部材１４０が埋め込まれており、底面４８から突出した２本の支柱４１，４２がこの接続部材１４０に接触している。コンデンサ３ａ，３ｂの他方の電極３２は、接続部材１４０に接続している。そして、コンデンサ３ａ，３ｂと、外部端子２と、接続部材１４０と、支柱４１，４２と、筐体４とによって、電流が流れるループＬを構成してある。また、本例では図１０に示すごとく、２個のコンデンサ３ａ，３ｂまでの距離がそれぞれ等しい位置に、交流磁界発生部７が存在している。

また、ループＬ内には、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２との２つの領域がある。交流磁界Ｈの磁束Φは、２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫く。これにより、ループＬに、互いに逆向きに流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が発生するよう構成してある。

その他は、実施例１と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

（実施例３）
本例は図１２に示すごとく、出力端子２ａだけでなく、入力端子２ｂにも２個のコンデンサ３（３ｃ，３ｄ）を接続し、ループＬ（第２ループＬｂ）を形成した例である。同図に示すごとく、本例では、プリント基板１４上に入力端子２ｂを載置し、このプリント基板１４に２個のコンデンサ３ｃ，３ｄを固定してある。そして、コンデンサ３ｃ，３ｄの一方の電極３１をそれぞれ入力端子２ｂに接続し、他方の電極３２をそれぞれ筐体４に接続してある。コンデンサ３ｃ，３ｄと、入力端子２ｂと、筐体４とによって、電流が流れるループＬ（第２ループＬｂ）が形成されている。

本例では実施例１と同様に、筐体４の底面４８から支柱（図示しない）が突出しており、この支柱がボルト５に電気的に接続している。また、コンデンサ３ｃ，３ｄの他方の電極３２とボルト５とは、導線６を介して接続している。コンデンサ３ｃ，３ｄの一方の電極３１と入力端子２ｂとも、導線６を介して接続してある。

上記２個のコンデンサ３ｃ，３ｄは、外部から入力端子２ｂを介して電力変換回路１０に入る伝導ノイズ電流を、グランド（筐体４）に逃がすための入力フィルタ回路１１ｂを構成している。また、コンデンサ３ｃ，３ｄの近傍に位置するＭＯＳモジュール１６から、交流磁界Ｈが発生している。この交流磁界Ｈの磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ３，Ｓ４をそれぞれ貫く。これにより、第２ループＬｂに、互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ３，Ｉ４が発生するよう構成してある。この２つの誘導ノイズ電流Ｉ３，Ｉ４は互いに打ち消し合って弱まる。そのため、入力端子２ｂから大きな誘導ノイズ電流が外部に出にくい。

（実施例４）
本例は、ループＬを形成する部位を変更した例である。図１３に示すごとく、本例では、プリント基板１４の信号線２ｃに２個のコンデンサ３（３ｅ，３ｄ）を取り付け、ループＬ（第３ループＬｃ）を形成した。

信号線２ｃは、プリント基板１４のコネクタ１４０から、プリント基板１４の内部へ延びている。外部機器からこの信号線２ｃへ制御信号を送ることにより、ＭＯＳ素子１６０（図９参照）のオンオフ動作等を制御している。

交流磁界Ｈの磁束Φは、第３ループＬｃ内の２つの領域Ｓ５，Ｓ６をそれぞれ貫く。これにより、第３ループＬｃに、互いに逆向きに流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ５，Ｉ６が発生するよう構成してある。この２つの誘導ノイズ電流Ｉ５，Ｉ６は互いに弱め合う。そのため、信号線２ｃから外部機器へ大きな誘導ノイズ電流が出にくい。

（実施例５）
本例は、チョークコイル１２の形状を変更した例である。図１４に示すごとく、本例のチョークコイル１２は、巻線部１２０と、該巻線部１２０を取り囲むコア１２１とを有する。コア１２１は軟磁性体からなる。巻線部１２０の一部１２９が、コア１２１から露出している。この露出した部分１２９から交流磁界Ｈが発生し、その交流磁界Ｈの磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫くよう構成してある。

チョークコイル１２の巻線部１２０のうち、コア１２１から露出している部分１２９は特に強い交流磁界Ｈを発生する。このように強い交流磁界Ｈが発生する場合でも、本例では外部端子２に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくい。すなわち、本例では、交流磁界Ｈの磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫き、ループＬに互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が発生するよう構成してある。そのため、強い交流磁界Ｈが発生しても、ループＬに誘起した２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を互いに打ち消し合わせることができ、外部端子２に大きな誘導ノイズ電流Ｉが混入することを抑制できる。

なお、トランス１３から交流磁界Ｈが発生してもよい。トランス１３はトランス巻線部１３０（一次コイル１３０ａ及び二次コイル１３０ｂ）と、該トランス巻線部１３０を取り囲むトランス用コア１３１とを有する。トランス巻線部１３０の一部１３５がトランス用コア１３１から露出している。この露出した部分１３５から交流磁界Ｈが発生し、その交流磁界Ｈの磁束が、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫くようにしてもよい。

トランス巻線部１３０のうち、トランス用コア１３１から露出している部分１３５は特に強い交流磁界Ｈを発生する。このように強い交流磁界Ｈが発生する場合でも、本例では外部端子２に大きな誘導ノイズ電流が混入しにくい。すなわち、本例では、交流磁界Ｈの磁束Φが、ループＬ内の２つの領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ貫き、ループＬに互いに反対方向に流れる２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２が発生するよう構成してある。そのため、強い交流磁界Ｈが発生しても、ループＬに誘起した２つの誘導ノイズ電流Ｉ１，Ｉ２を互いに打ち消し合わせることができ、外部端子２に大きな誘導ノイズ電流Ｉが混入することを抑制できる。

（実施例６）
本例は、コンデンサ３の構造を変更した例である。図１５に示すごとく、本例のコンデンサ３ａ，３ｂは、互いに直列に接続した２個の小コンデンサ３５によって構成されている。このように２個の小コンデンサ３５を直列接続すると、どちらか一方の小コンデンサ３５がショート故障した時でも、他方の小コンデンサ３５によって正常な機能を発揮することが可能となる。そのため、故障に強くなるというメリットがある。また、３個以上の小コンデンサ３５を直列接続して、個々のコンデンサ３ａ，３ｂを構成してもよい。

同様に、複数の小コンデンサ３５を並列接続して、個々のコンデンサ３ａ，３ｂを形成してもよい。この場合には、コンデンサ３ａ，３ｂの全体の静電容量を大きくすることができるため、インピーダンスを小さくでき、ノイズ電流をグランドへ流しやすくなる。

（実施例７）
本例は、コンデンサ３の構造を変更した例である。図１６に示すごとく、本例では複数の小コンデンサ３５を直列接続して小コンデンサ群３００，３０１を形成してある。そして、２つの小コンデンサ群３００，３０１を並列接続することにより、個々のコンデンサ３ａ，３ｂを構成してある。すなわち、１つのコンデンサ３は、合計４個の小コンデンサ３５からなる。

このようにすると、小コンデンサ３５を直列接続してあるため、ショート故障に強くなる。また、小コンデンサ群３００，３０１を並列接続してあるため、全体の静電容量を増やすことができ、ノイズ電流をグランドに流しやすくなる。

（実施例８）
本例は、外部端子２の構造を変更した例である。図１７に示すごとく、本例の外部端子２は第１部分２８と第２部分２９とを有する。第１部分２８は筐体４内に設けられており、この第１部分２８にコンデンサ３ａ，３ｂが電気接続している。筐体４には開口部４５０を形成してあり、この開口部４５０に第２部分２９を挿通してある。第１部分２８と第２部分２９とは、螺子２７によって接続されている。また、第２部分２９の先端部２９０に、外部機器を接続するようになっている。

１電力変換装置
１０電力変換回路
２外部端子
３コンデンサ
３１一方の電極
３２他方の電極
４筐体
Ｉ１第１誘導ノイズ電流
Ｉ２第２誘導ノイズ電流
Ｌループ
Ｓ１第１領域
Ｓ２第２領域

Claims

電力変換回路（１０）と、
該電力変換回路（１０）を外部機器に電気接続するための外部端子（２）と、
該外部端子（２）に接続された２個のコンデンサ（３）と、
グランドに接続された金属製の筐体（４）とを備え、
該筐体（４）に上記電力変換回路（１０）を構成する部品を収容してあり、
上記２個のコンデンサ（３）は、一方の電極（３１）が上記外部端子（２）にそれぞれ電気的に接続し、他方の電極（３２）が上記筐体（４）にそれぞれ電気的に接続しており、
上記２個のコンデンサ（３）と上記外部端子（２）と上記筐体（４）とによって、電流が流れるループ（Ｌ）が形成され、
上記電力変換回路（１０）の一部から交流磁界が発生しており、
上記ループ（Ｌ）内には、上記交流磁界の磁束がそれぞれ貫く、第１領域（Ｓ１）と第２領域（Ｓ２）との２つの領域があり、
上記磁束が上記第１領域（Ｓ１）を貫くことにより上記ループ（Ｌ）に第１誘導ノイズ電流（Ｉ１）が誘起され、上記磁束が上記第２領域（Ｓ２）を貫くことにより、上記ループ（Ｌ）に、上記第１誘導ノイズ電流（Ｉ１）とは逆向きに流れる第２誘導ノイズ電流（Ｉ２）が誘起されるよう構成してあることを特徴とする電力変換装置（１）。
電力変換回路（１０）と、
該電力変換回路（１０）を外部機器に電気接続するための外部端子（２）と、
該外部端子（２）に接続された２個のコンデンサ（３）と、
グランドに接続された金属製の筐体（４）とを備え、
該筐体（４）に上記電力変換回路（１０）を構成する部品を収容してあり、
上記外部端子（２）は、その一端（２１）が上記電力変換回路（１０）を構成する部品（１２）に接続し、他端（２２）が上記筐体（４）外の外部機器接続部（８９）へ電気接続され、
上記２個のコンデンサ（３）は、上記筐体（４）内において上記外部端子（２）を両側から挟む位置に配され、個々の上記コンデンサ（３）の一方の電極（３１）は上記外部端子（２）に電気接続し、他方の電極（３２）は上記筐体（４）に電気接続しており、
上記２個のコンデンサ（３）と上記外部端子（２）と上記筐体（４）とによって、電流が流れるループ（Ｌ）が形成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置（１）において、上記ループ（Ｌ）は、上記電力変換回路（１０）の一部であって交流磁界を発生する交流磁界発生部（７）に対して、上記外部端子（２）の外部機器との接続側に隣り合う位置に形成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）において、上記外部端子（２）は上記電力変換回路（１０）の出力端子（２ａ）であり、上記コンデンサ（３ａ，３ｂ）は、上記電力変換回路（１０）内において発生した伝導ノイズ電流を除去するためのフィルタ回路（１１）を構成していることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）において、上記交流磁界の発生源となる交流電流は、上記筐体（４）の底面（４８）の法線方向に流れており、上記底面（４８）から上記法線方向に２本の金属製の支柱（４１，４２）が突出し、該２本の支柱（４１，４２）が上記ループ（Ｌ）の一部をなしていることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項５に記載の電力変換装置（１）において、上記個々のコンデンサ（３ａ，３ｂ）と上記支柱（４１，４２）との間、および上記個々のコンデンサ（３ａ，３ｂ）と上記外部端子（２）との間を、それぞれ導線（６）によって接続してあることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）において、上記電力変換回路（１０）はチョークコイル（１２）を備え、該チョークコイル（１２）は巻線部（１２０）と、該巻線部（１２０）を取り囲むコア（１２１）とを有し、上記巻線部（１２０）の一部が上記コア（１２１）から露出しており、その露出した部位から上記交流磁界が発生していることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）において、上記電力変換回路（１０）はトランス（１３）を備え、該トランス（１３）はトランス巻線部（１３０）と、該トランス巻線部（１３０）を取り囲むトランス用コア（１３１）とを有し、上記トランス巻線部（１３０）の一部が上記トランス用コア（１３１）から露出しており、その露出した部位から上記交流磁界が発生していることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）において、個々の上記コンデンサ（３）は、互いに電気的に接続された複数の小コンデンサ（３５）からなることを特徴とする電力変換装置（１）。