JP5825165B2 - 中空筒型コンデンサおよびインバータ装置 - Google Patents

中空筒型コンデンサおよびインバータ装置 Download PDF

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Description

本発明は、並列接続されて使用されるコンデンサおよびインバータ装置に関し、より詳細には、ノイズの発生を抑制するとともに配置上のデッドスペースを少なくしたコンデンサおよびインバータ装置に関する。
近年、走行用駆動源としてエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両が急速に普及しつつあり、各種方式の駆動装置が実用化されている。モータには三相同期モータを用いる場合が多く、力行時には車載のバッテリ電源からの給電により駆動輪を駆動し、制動時には回生発電を行ってバッテリ電源を充電する。このため、モータとバッテリ電源との間にコンデンサおよびインバータ装置を並列接続した駆動制御部を設けて、双方向の電力変換を行わせるのが一般的になっている。ハイブリッド車両は、複数の走行用駆動源を有するがゆえに構成部品点数が多くなりがちであり、エンジン車両と比較して搭載スペースの制約が厳しい。このため、コンデンサおよびインバータ装置の小形軽量化が強く要望されている。
また、インバータ装置は、例えばパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）により多頻度で電流開閉を行い、その際に高周波成分を多く含んだサージ電圧が発生し、スイッチングノイズとして伝搬し、さらには電波ノイズとして放射される。サージ電圧やスイッチングノイズ、電波ノイズの大きさは、電気回路の構成に依存して変化する。例えば、電気回路にインダクタンス成分Ｌが含まれる場合、或る電流Ｉを遮断したときに発生するサージ電圧Ｖは、Ｖ＝Ｌ・（ｄＩ／ｄｔ）で求められる。つまり、サージ電圧Ｖの大きさは、インダクタンス成分Ｌの大きさに比例する。さらに、直流電気回路で正負の電極や導体が対称構造になっていないと、浮遊インダクタンスや浮遊静電容量の違いなどに起因してコモンモードノイズが発生する。三相交流電気回路においても、三相の回路構成が対称でないとインピーダンスの不平衡が発生し、ノイズ発生の一要因になる。ノイズの発生により、近隣に配置された電子制御機器や各種センサなどへの電磁的な影響が懸念される。
上述したサージ電圧やスイッチングノイズへの対応策として、スナバ回路を追加してサージ電圧の発生を抑制したり、インバータ装置のパワー半導体モジュールの耐圧グレードをアップしてサージ電圧に対する裕度を大きくしたり、パルス幅変調のキャリア周波数を小さく制限して電圧変化の急峻度を制限したりしていた。しかしながら、スナバ回路を追加したときには、その分だけ駆動制御部のコストがアップしていた。また、パワー半導体モジュールの耐圧グレードをアップしたときには、オン抵抗が増大して動作時の効率低下を招いていた。さらに、キャリア周波数を制限したときには、モータ制御の応答性を低下させていた。このように、いずれの対応策においても好ましくない大きな副作用が生じていた。
サージ電圧を抑制する対応策として、本願出願人は、三相の平衡性が高いインバータ装置を特許文献１に開示している。特許文献１のインバータ装置は、正三角形のパワー半導体チップを複数接続してパワー半導体モジュールを構成し、６個のパワー半導体モジュールを正六角形状に配置している。つまり、従来のインバータ装置では三相の上アームおよび下アームが３列に並べられているので不平衡であるのに対し、特許文献１では三相を回転対称に配置して平衡性を高めている。
また、特許文献２に開示されたインバータ装置は、陽極導体、絶縁シート、および陰極導体をラミネート構成とし、絶縁キャップを用いて絶縁に必要な沿面距離および空間距離を確保している。これにより、陽極導体および陰極導体に流れる対向電流を近接させてインダクタンスの低減効果を大きくすることができ、ヒューズおよびスナバ回路の省略が可能になる、と記載されている。
一方、車載モータの駆動制御部では通常、インバータ装置と並列にコンデンサが接続される。コンデンサの小形軽量化には静電容量部の高密度化および用途に適した形状選定が重要であり、サージ電圧の低減にはインダクタンス成分Ｌの低減が重要である。コンデンサの低インダクタンス化を志向した技術例が特許文献３および特許文献４に開示されている。
特許文献３のケース入りコンデンサは、コンデンサ素子の２つの接続端子が同じケース側壁を貫通してケース外部に導出されている。これにより、従来よりも接続端子の導出距離が短くなり、コンデンサのインダクタンス（Ｌ成分）を低減できる、とされている。また、特許文献４の金属化フィルムコンデンサでは、隣接するコンデンサ素子の電極構成が互いに反対方向に配置され、電流が逆方向に流れるので、内部インダクタンスを低減できる、とされている。さらに、２つのコンデンサ素子群に接続された第１および第２の電極板（配線用の部材）を重なるように配置しているので、配線インダクタンスを低減できる、とされている。
特開２００９−８８４６６号公報 特開２００５−６５４１４号公報 特開２００９−１１１１５８号公報 特開２０１１−２３４９６号公報
ところで、特許文献２〜４の技術例では、インバータ装置やコンデンサを外部と接続するための正負の導体などが並行配置されているため、必ずしもインダクタンス成分Ｌを十分に低減しているとは言えない。また、特許文献１のインバータ装置の内部では三相を回転対称に配置しているが、コンデンサや直流電源との接続構造にまでは言及していない。したがって、インダクタンス成分Ｌの影響によるサージ電圧Ｖ発生の懸念は、完全には解消されていない。
また、コンデンサには、大形化するほどインダクタンス成分Ｌも大きくなる傾向が有る。これを避けるために複数のコンデンサ素子を組み合わせると、デッドスペースの比率が高くなりがちで、小形軽量化が難しくなる。インバータ装置についても、従来の三相並列配置の構成では、インダクタンス成分Ｌの低減および小形軽量化に十分とは言えない。したがって、問題点の解決にはコンデンサおよびインバータ装置を単独で考えるだけでなく、両者を組み合わせたときの最適構造を検討することも重要である。
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、従来よりも内部のインダクタンス成分を低減したコンデンサを提供すること、ならびに、従来よりもサージ電圧の発生および伝搬を抑制するとともに小形軽量化を達成したインバータ装置を提供することを解決すべき課題とする。
上記課題を解決する請求項１に係る中空筒型コンデンサの発明は、インバータ回路部と並列に接続されるコンデンサであって、内周筒部および該内周筒部の一方の端部から外周側に延在する一側面部を有する一方極接続部と、前記内周筒部と中心軸線上に同軸に配置された外周筒部および該外周筒部の他方の端部から内周側に延在する他側面部を有する他方極接続部と、前記一方極接続部に接続される一方電極板、該一方電極板と対向し前記他方極接続部に接続される他方電極板、および前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される誘電体を有する静電容量部とを備え、前記内周筒部、前記一側面部、前記外周筒部、および前記他側面部の間に形成される環状空間内に前記静電容量部が高密度に収容されている。
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記静電容量部は、一方電極板、該一方電極板と対向する他方電極板、および前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される誘電体が、前記環状空間内で前記中心軸線の回りに渦巻き状に巻回されて形成され、前記一方極接続部の前記一側面部および他方極接続部の前記他側面部の一方に前記一方電極板の一側縁が接続されるとともに前記他方電極板の一側縁が接近され、前記一方極接続部の前記一側面部および他方極接続部の前記他側面部の他方に前記一方電極板の他側縁が接近されるとともに前記他方電極板の他側縁が接続されている。
請求項３に係る発明は、請求項１において、前記静電容量部は、複数のコンデンサ素子が前記環状空間内で前記中心軸線の回りに配置されて構成され、前記一方極接続部および前記他方極接続部の一方に各前記コンデンサ素子の正極端子が接続され、前記一方極接続部および前記他方極接続部の他方に各前記コンデンサ素子の負極端子が接続されている。
請求項４に係る発明は、請求項３において、前記複数のコンデンサ素子はそれぞれ、一方電極板、該一方電極板と対向する他方電極板、および前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される誘電体が軸線回りに渦巻き状に巻回されて構成され、前記一方極接続部の前記一側面部および前記他方極接続部の前記他側面部の一方に各前記コンデンサ素子の前記一方電極板の一側縁が接続されるとともに前記他方電極板の一側縁が接近され、前記一方極接続部の前記一側面部および他方極接続部の前記他側面部の他方に前記一方電極板の他側縁が接近されるとともに前記他方電極板の他側縁が接続されている。
請求項５に係る発明は、請求項１において、前記静電容量部は、前記内周筒部の外周に接続され前記外周筒部の内周近傍まで延在する環状の複数の一方電極板と、前記一方電極板と交互に配置され、前記外周筒部の内周に接続され前記内周筒部の外周近傍まで延在する環状の複数の他方電極板と、前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される環状の複数の誘電体とを備えている。
請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、複数の前記中空筒型コンデンサが前記中心軸線方向の前後に隣接して配置され、互いに隣接する中空筒型コンデンサの後側の内周筒部の前記一側面部側の端部と前側の内周筒部の前記他側面部側の端部とが連結され、後側の外周筒部の前記一側面部側の端部と前側の外周筒部の前記他側面部側の端部とが連結されている。
請求項７に係る発明は、請求項６において、前記内周筒部および前記外周筒部は円筒状であり、前記後側の内周筒部の前記一側面部側の端部に形成された雌ねじと前側の内周筒部の前記他側面部側の端部に形成された雄ねじとが螺合され、後側の外周筒部の前記一側面部側の端部に形成された雌ねじと前側の外周筒部の前記他側面部側の端部に形成された雄ねじとが螺合されている。
請求項８に係るインバータ装置の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の中空筒型コンデンサと、通電位相を制御するパワー半導体モジュールをそれぞれ含み直流電源に接続される三相の上アームおよび下アームを有し、前記三相の上アームと下アームとの間の各レッグが三相負荷に接続され、前記中心軸線回りに環状に構成されたインバータ回路部と、を前記中心軸線上に同軸に配置して一体化するとともに、前記中空筒型コンデンサの前記一方極接続部および前記他方極接続部と、前記インバータ回路部の前記三相の上アームおよび下アームとを電気的に接続した。
請求項９に係る発明は、請求項８において、前記中空筒型コンデンサの前記一方極接続部または前記他方極接続部に接して前記インバータ回路部を配置している。
請求項１０に係る発明は、請求項８または９において、前記中空筒型コンデンサの前記内周筒部の内周側を貫通して前記各レッグを前記三相負荷に接続する三相の出力導体をさらに備えている。
請求項１１に係る発明は、請求項８〜１０のいずれか一項において、前記中空筒型コンデンサの前記一方極接続部および前記他方極接続部を前記直流電源に接続する同軸ケーブルまたは同軸内外配置された一対のバスバーをさらに備えている。
請求項１２に係る発明は、請求項８〜１１のいずれか一項において、前記インバータ回路部を冷却する環状の冷却部を前記中心軸線上にさらに備えている。
請求項１に係る中空筒型コンデンサの発明では、一方極接続部の内周筒部と他方極接続部の外周筒部とが同軸内外に配置されるため、回転対称形状で平衡性が良好となり、コモンモードノイズの伝搬が抑制される。また、従来よりも内部のインダクタンス成分が低減されるので、並列接続されたインバータ装置で電流を遮断したときに発生するサージ電圧のレベルを抑制でき、スイッチングノイズの伝搬および電波ノイズの放射が抑制される。これにより、近隣に配置された電子制御機器や各種センサなどへの電磁的な影響が軽減される。また、中空部分に電気接続用の導体を通したり、動力伝達用の回転軸を配置したりできるため、設置位置の自由度が大きくかつ使い勝手がよく、設置スペースの限られた車載用途に好適である。さらには、外周筒部を有する他方極接続部を接地することで、対地電圧の発生する一方極接続部をシールドでき、安全性が高い。
請求項２に係る発明では、静電容量部は一方電極板、他方電極板、および誘電体が渦巻き状に巻回されて形成されるので、環状空間の内部を殆ど隙間なく有効利用して高密度化でき、小形軽量化を実現できる。
請求項３に係る発明では、複数のコンデンサ素子が環状空間内で中心軸線の回りに配置されるとともに、一方極接続部および他方極接続部で並列接続される。したがって、コンデンサの大容量化が実現され、かつ全体としての形状は中空筒型になり、請求項１と同じ効果が生じる。
請求項４に係る発明では、複数のコンデンサ素子はそれぞれ巻き構造とされ、一方極接続部の一側面部および他方極接続部の他側面部が共通に用いられるので、構造を簡素化して小形軽量化を実現できる。
請求項５に係る発明では、静電容量部は、環状の複数の一方電極板および他方電極板と誘電体とが積層された積層構造に形成されるので、環状空間の内部を殆ど隙間なく有効利用して高密度化でき、小形軽量化を実現できる。また、請求項２の巻き構造と異なり、内周筒部および外周筒部を円筒状にする必要がなくなり、例えば、外周筒部に四角筒状を採用して箱形の外形にすることもできる。これにより、設置スペース形状への適用性を高めることができる。
請求項６に係る発明では、複数の中空筒型コンデンサが中心軸線方向の前後に隣接して配置され、内周筒部同士および外周筒部同士が連結されて、電気的に並列接続される。したがって、コンデンサ全体での大容量化が実現され、かつ全体としての形状は中空筒型になり、請求項１と同じ効果が生じる。
請求項７に係る発明では、請求項６において、円筒状の内周筒部同士および外周筒部同士がねじの螺合により連結されている。したがって、連結部分も回転対称形状となって平衡性および低インダクタンスが維持されるとともに、高周波インピーダンスも低くなって良好な性能が確保される。また、ねじの螺合によって複数の中空筒型コンデンサの中心軸線が自動的に揃うので、組立時の位置決めの作業性がよい。
請求項８に係るインバータ装置の発明では、請求項１〜７のいずれか一項に記載の中空筒型コンデンサと、環状に構成されたインバータ回路部とが中心軸線上に同軸に配置される。したがって、インバータ装置全体のインダクタンス成分が低減され、サージ電圧およびスイッチングノイズを抑制できる。また、中空筒型コンデンサおよびインバータ回路部を一体化して配置するので小形軽量化を達成でき、設置スペースの限られた車載用途に好適である。
請求項９に係る発明では、中空筒型コンデンサの一方極接続部または他方極接続部に接してインバータ回路部が配置される。このため、電気接続に要する配線長さが従来よりも短くなり、より一層の低インダクタンス化が実現される。
請求項１０に係る発明では、中空筒型コンデンサの中心の中空部分に三相の出力導体が配置されており、インバータ装置全体の小形軽量化が達成される。
請求項１１に係る発明では、中空筒型コンデンサは、同軸ケーブルまたは同軸内外配置された一対のバスバーによって直流電源に接続されている。したがって、同軸ケーブルやバスバーでも回転対称形状となって平衡性が維持されて浮遊インダクタンスや浮遊静電容量の影響が軽減されるので、より一層の低インダクタンス化が実現される。
請求項１２に係る発明では、冷却部も環状とされて中心軸線上に備えられるので形状が整合し、インバータ装置全体の小形軽量化がより顕著に達成される。
第１実施形態の中空筒型コンデンサを模式的に示した図であり、（１）は斜視図、（２）は側面断面図である。 （１）は第１実施形態の中空筒型コンデンサの正面図、（２）は裏面図である。 第１実施形態の中空筒型コンデンサの静電容量部の構造および製造方法を説明する図である。 第２実施形態の中空筒型コンデンサを模式的に示した図であり、（１）は斜視図、（２）は正面図である。 第３実施形態の中空筒型コンデンサを模式的に示した図であり、（１）は側面断面図、（２）は正面図である。 第４実施形態の中空筒型コンデンサを模式的に示した図であり、（１）は斜視図、（２）は側面断面図、（３）は（２）のＺ部分の拡大図でありねじ螺合による連結構造を示している。 第５実施形態のインバータ装置を模式的に示した図であり、（１）はインバータ回路部の中心軸線方向から見た正面図、（２）は（１）のＹ−Ｙ矢視断面図である。 第５実施形態のインバータ装置５の回路図である。 図７の（２）のＹ−Ｙ矢視断面図のうちのインバータ回路部の一部分の拡大図である。 第６実施形態のインバータ装置を模式的に示した側面断面図である。 第７実施形態のインバータ装置を模式的に示した図であり、（１）はインバータ回路部の正面断面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視断面図である。 冷却ジャケットの内部構造を示した中心軸線と直角な断面図である。 第８実施形態のインバータ装置を模式的に示した側面断面図である。 （１）は図１３のＷ矢視による同軸ケーブル７Ｆの断面図、（２）は図１３のＶ矢視によるケーブル接続部の断面図である。 第９実施形態のインバータ装置を模式的に示した図であり、（１）はインバータ回路部を中心軸線方向から見た正面図、（２）は（１）のＵ−Ｕ矢視断面図である。 インバータ回路部を冷却する冷却部のバリエーションを示した断面図である。
本発明の第１実施形態の中空筒型コンデンサについて、図１〜図３を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の中空筒型コンデンサ１を模式的に示した図であり、（１）は斜視図、（２）は側面断面図である。また、図２の（１）は第１実施形態の中空筒型コンデンサ１の正面図、（２）は裏面図である。さらに、図３は、第１実施形態の中空筒型コンデンサ１の静電容量部４の構造および製造方法を説明する図である。中空筒型コンデンサ１は、後述するようにインバータ回路部６と並列に接続されて第５実施形態のインバータ装置５を構成するものである。中空筒型コンデンサ１は、一方極接続部２、他方極接続部３、および静電容量部４で構成され、中心軸線ＡＸの周りに回転対称な形状となっている。
図１および図２に示されるように、一方極接続部２は、中心軸線ＡＸ上に配置された円筒状の内周筒部２１、および内周筒部２１の一方の端部（図１の（２）の右側の端部）から外周側に外向きフランジ状に延在する一側面部２２を有している。また、内周筒部２１の他方の端部は、縮径されて小径接続部２３が形成されている。他方極接続部３は、円筒状の内周筒部２と中心軸線ＡＸ上に同軸に配置された外周筒部３１、および外周筒部３１の他方の端部（図１の（２）の左側の端部）から内周側に内向きフランジ状に延在する他側面部３２を有している。また、外周筒部３１の一方の端部は、拡径されて大径接続部３３が形成されている。
一方極接続部２の一側面部２２の外縁と、他方極接続部３の外周筒部３１の内面との間には、間隙が設けられている。また、他方極接続部３の他側面部３２の内縁と、一方極接続部２の内周筒部２１の外周との間にも、間隙が設けられている。これにより、一方極接続部２と他方極接続部３との間は、電気的に絶縁されている。一方極接続部２および他方極接続部３は、金属蒸着を施した部材や金属などで構成されている。内周筒部２１、一側面部２２、外周筒部３１、および他側面部３２の間には環状空間Ｓが形成されている。
静電容量部４は、環状空間Ｓの内部に高密度に収容されている。図３に示されるように、静電容量部４は、一方電極板４１、一方電極板４１と対向する他方電極板４２、および一方電極板４１と他方電極板４２との間に介在される２つの誘電体４３、４３が、環状空間Ｓ内で中心軸線ＡＸの回りに渦巻き状に巻回されて形成されている。さらに、図１の（２）に示されるように、一方極接続部２の一側面部２２に一方電極板４１の一側縁４１１が接続されるとともに他方電極板４２の一側縁４２１が接近されている。また、他方極接続部３の他側面部３２に一方電極板４１の他側縁４１２が接近されるとともに他方電極板４２の他側縁４２２が接続されている。
一方電極板４１および他方電極板４２には、例えば金属蒸着でメタライズしたシートが用いられる。誘電体４３には、大きな絶縁耐力で高い誘電率を有する材料が好ましく、例えばプラスチックフィルムが用いられる。これらは、従来の巻き構造のコンデンサに用いられる一般的な材料であり、例示した以外の材料が用いられてもよい。第１実施形態において、内周筒部２１の内側に内径Ｄ１の中空部分を有する点が従来の巻き構造のコンデンサと大きく異なる。
中空筒型コンデンサ１は、一方極接続部２の小径接続部２３を直流電源の正極端子およびインバータ装置の正極端子に接続し、他方極接続部３の大径接続部３３を直流電源の負極端子およびインバータ装置の負極端子に接続して用いる。これにより、直流電源に対して中空筒型コンデンサ１とインバータ装置が並列に接続される。さらに、安全性を考慮して、大径接続部３３および各負極端子を接地して用いる。
第１実施形態の中空筒型コンデンサ１によれば、一方極接続部２の内周筒部２１と他方極接続部３の外周筒部３１とが同軸内外に配置されて回転対称形状となっている。さらに円環状の小径接続部２３および大径接続部３３によって外部に接続される。したがって、従来技術の外部接続用の端子や導体および内部接続用の電極板などが並行配置された構成と比較して平衡性が保たれ、コモンモードノイズの伝搬が抑制される。また、インダクタンス成分が低減されるので、並列接続されたインバータ装置で電流を遮断したときに発生するサージ電圧のレベルを抑制でき、スイッチングノイズの伝搬および電波ノイズの放射が抑制される。
また、静電容量部４は巻き構造で環状空間Ｓの内部を殆ど隙間なく有効利用して高密度化できるので、小形軽量化を実現できる。さらには、内周筒部２１の内側の中空部分に電気接続用の導体を通したり、動力伝達用の回転軸を配置したりできるため、設置位置の自由度が大きくかつ使い勝手がよく、設置スペースの限られた車載用途に好適である。加えて、外周筒部３１を有する他方極接続部３を接地して用いるので、対地電圧の発生する一方極接続部２をシールドでき、安全性が高い。
次に、第２実施形態の中空筒型コンデンサについて、図４を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図４は、第２実施形態の中空筒型コンデンサ１Ａを模式的に示した図であり、（１）は斜視図、（２）は正面図である。第２実施形態の中空筒型コンデンサ１Ａは、ディスクリート部品を使用して、第１実施形態と同じ機能を果たすことを狙いとしている。第２実施形態の中空筒型コンデンサ１Ａにおいて、一方極接続部２および他方極接続部３の形状は第１実施形態と同じであり、静電容量部４Ａが異なる。
図４に示されるように、第２実施形態の静電容量部４Ａは、複数（図の例では８個）のコンデンサ素子４４が環状空間Ｓ内で中心軸線ＡＸの回りに殆ど隙間なく配置されて構成されている、そして、一方極接続部２に各コンデンサ素子４４の図略の正極端子が接続され、他方極接続部３に各コンデンサ素子４４の図略の負極端子が接続されている。これにより、各コンデンサ素子４４は相互に並列接続され、中空筒型コンデンサ１Ａの静電容量値は各コンデンサ素子４４の静電容量値を加算した大きな値になる。なお、各コンデンサ素子４４の外形形状および内部構造は限定されないが、環状空間Ｓ内のデッドスペースを小さくできることが好ましい。デッドスペースを小さくするために、外形形状の異なる複数種類のコンデンサ素子を組合せることも可能である。
第２実施形態において、複数のコンデンサ素子４４はそれぞれ、一方電極板、他方電極板、および誘電体が軸線回りに渦巻き状に巻回されて構成された巻き構造のコンデンサであってもよい。この態様では、個々のコンデンサ素子の一方電極板の一側縁が直接的に一方極接続部２の一側面部２２に接続され、他方電極板の他側縁が直接的に他方極接続部２の他側面部３２に接続されるように構成できる。したがって、一側面部２２および他側面部３２が複数のコンデンサ素子４４で共通に用いられるので、構造を簡素化して小形軽量化を実現できる。
第２実施形態の複数のコンデンサ素子４４は、上述の巻き構造のコンデンサ素子を内作して環状空間Ｓ内に収容してもよく、市販品を適宜選定し購入して環状空間Ｓ内に収容するようにしてもよい。小形のコンデンサ素子４４は、巻き構造にしても積層構造にしてもインダクタンス成分は比較的小さく、総合的にインダクタンス成分の小さい中空筒型コンデンサ１Ａを実現できる。
第２実施形態の中空筒型コンデンサ１Ａによれば、複数のコンデンサ素子４４が環状空間Ｓ内で中心軸線ＡＸの回りに配置されるとともに、一方極接続部２および他方極接続部３で並列接続される。したがって、コンデンサの大容量化が実現され、かつ全体としての形状は中空筒型になり、外部との接続方法も第１実施形態と同じにできるので、第１実施形態と同じ効果が生じる。
次に、第３実施形態の中空筒型コンデンサについて、図５を参考にして、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。図５は、第３実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｂを模式的に示した図であり、（１）は側面断面図、（２）は正面図である。第３実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｂは、積層構造を採用しており、外形形状が概ね箱状に構成されている。
図５に示されるように、第３実施形態の一方極接続部２Ｂは、中心軸線ＡＸ上に配置された円筒状の内周筒部２１Ｂ、および内周筒部２１Ｂの一方の端部から外周側に外向きフランジ状に延在して外縁が矩形の一側面部２２Ｂを有している。また、内周筒部２１Ｂの他方の端部は、縮径されて小径接続部２３Ｂが形成されている。他方極接続部３Ｂは、中心軸線ＡＸ上に配置された四角筒状の外周筒部３１Ｂおよび外周筒部３１Ｂの他方の端部から内周側に延在する他側面部３２Ｂを有している。また、外周筒部３１Ｂの一方の端部は拡げられて矩形接続部３３Ｂが形成されている。内周筒部２１Ｂ、一側面部２２Ｂ、外周筒部３１Ｂ、および他側面部３２Ｂの間には、内周面が円筒状で外周面が四角筒状の環状空間ＳＢが形成されている。
第３実施形態の記静電容量部４Ｂを構成する一方電極板４１Ｂ、他方電極板４２Ｂ、および誘電体４３Ｂはそれぞれ環状であり、内縁は円形状、外縁は四角形状とされている。そして、複数の一方電極板４１Ｂ、他方電極板４２Ｂ、および誘電体４３Ｂが中心軸線ＡＸ方向に積層配置されている。一方電極板４１Ｂは、内周筒部２１Ｂの外周に接続され、外周筒部３２Ｂの内周近傍まで延在している。他方電極板４２Ｂは、一方電極板４１Ｂと交互に配置され、外周筒部３１Ｂの内周に接続され、内周筒部２１Ｂの外周近傍まで延在している。
第３実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｂによれば、積層構造により環状空間ＳＢの内部を殆ど隙間なく有効利用して高密度化でき、小形軽量化を実現できる。また、第１実施形態の巻き構造と異なり、内周筒部２１Ｂおよび外周筒部３１Ｂを円筒状にする必要がなくなり、図５の例では、外周筒部３１Ｂに四角筒状を採用して箱形の外形とし、設置スペース形状への適用性を高めることができる。
次に、第４実施形態の中空筒型コンデンサについて、図６を参考にして、第１〜第３実施形態と異なる点を主に説明する。図６は、第４実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｃを模式的に示した図であり、（１）は斜視図、（２）は側面断面図、（３）は（２）のＺ部分の拡大図でありねじ螺合による連結構造を示している。第４実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｃは、第１実施形態の中空筒型コンデンサ１を２個連結配置し、電気的に並列接続したものである。
図６の（１）および（２）に示されるように、第４実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｃでは、２個の中空筒型コンデンサ１が中心軸線ＡＸ方向の前後に隣接して配置されている。そして、図６の（３）に例示されるように、２個の円筒状の外周筒部３１Ｆ、３１Ｒ同士がねじ螺合により連結され、同様に、２個の内周筒部２１Ｆ、２１Ｒ同士もねじ螺合により連結されている。
ここで、図６の（１）の右上方向、および（２）の右側を便宜的に前側とする。図６の（３）に示されるように、後側の外周筒部３１Ｒの一側面部側の端部になる大径接続部３３Ｒの内周面には雌ねじ３４が形成されている。一方、前側の外周筒部３１Ｆの他側面部３２側（後側）の端部の外周面には雄ねじ３５が形成されている。後側の雌ねじ３４および前側の雄ねじ３５は、相互に螺合できるようになっている。同様に、後側の内周筒部２１Ｒの一側面部２２側（前側）の端部の内周面には雌ねじ２４が形成されている。一方、前側の内周筒部２１Ｆの他側面部側の端部になる小径接続部２３Ｆの外周面には雄ねじ２５が形成されている。後側の雌ねじ２４および前側の雄ねじ２５は、相互に螺合できるようになっている。したがって、２個の中空筒型コンデンサ１の中心軸線ＡＸを揃え前後に当接させて相対回転させると、相対的に螺進して一体に結合される。このとき、２個の中空筒型コンデンサ１は、内外２箇所の螺合部分で導通して電気的に並列接続される。
第４実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｃによれば、２個の中空筒型コンデンサ１が並列接続されるので全体の容量が略２倍になり、かつ全体としての形状は中空筒型になり、第１実施形態と同じ効果が生じる。また、内周筒部２１Ｆ、２１Ｒ同士および外周筒部３１Ｆ、３１Ｒ同士がねじの螺合により連結されるので、連結部分も回転対称形状となって平衡性および低インダクタンスが維持されるとともに、高周波インピーダンスも低くなって良好な性能が確保される。さらに、ねじの螺合によって前後の中空筒型コンデンサ１の中心軸線ＡＸが自動的に揃うので、組立時の位置決めの作業性がよい。
次に、本発明の第５実施形態のインバータ装置について、図７〜図９を参考にして説明する。図７は、第５実施形態のインバータ装置５を模式的に示した図であり、（１）はインバータ回路部６の中心軸線ＡＸ方向から見た正面図、（２）は（１）のＹ−Ｙ矢視断面図である。また、図８は第５実施形態のインバータ装置５の回路図、図９は図８の（２）のＹ−Ｙ矢視断面図のうちのインバータ回路部６の一部分の拡大図である。第５実施形態のインバータ装置５は、第１実施形態の中空筒型コンデンサ１と、環状に構成されたインバータ回路部６とを中心軸線ＡＸ上に同軸に配置して一体化したものである。図７の（２）に示されるように、中空筒型コンデンサ１の他方極接続部３の他側面部３２に接して、環状のインバータ回路部６が配置されている。
図８の回路図に示されるように、インバータ回路部６は、三相の上アームおよび下アームを有する一般的な回路構成であり、中空筒型コンデンサ１が並列に接続されている。各相の上アームおよび下アームは、パワー半導体モジュールに相当するＩＧＢＴ素子６１１〜６１６、および半導体整流素子に相当する整流ダイオード６２１〜６２６の並列配置により構成されている。
上アーム側のＩＧＢＴ素子６１１〜６１３のコレクタ電極Ｃ（ＩＧＢＴ素子６１１のみに示す）は、中空筒型コンデンサ１の一方極接続部２に接続されており、エミッタ電極Ｅ（ＩＧＢＴ素子６１１のみに示す）は、レッグとして出力導体６３１〜６３３に接続されている。また、上アーム側の整流ダイオード６２１〜６２３のアノードＡ（整流ダイオード６２１のみに示す）はＩＧＢＴ素子６１１〜６１３のエミッタ電極Ｅに接続され、カソードＫ（整流ダイオード６２１のみに示す）はＩＧＢＴ素子６１１〜６１３のコレクタ電極Ｃに接続されている。
下アーム側のＩＧＢＴ素子６１４〜６１６のコレクタ電極Ｃ（ＩＧＢＴ素子６１４のみに示す）は、レッグとして出力導体６３１〜６３３に接続されており、エミッタ電極Ｅ（ＩＧＢＴ素子６１４のみに示す）は、中空筒型コンデンサ１の他方極接続部３に接続されている。また、下アーム側の整流ダイオード６２４〜６２６のアノードＡ（整流ダイオード６２４のみに示す）はＩＧＢＴ素子６１４〜６１６のエミッタ電極Ｅに接続され、カソードＫ（整流ダイオード６２４のみに示す）はＩＧＢＴ素子６１４〜６１６のコレクタ電極Ｃに接続されている。各ＩＧＢＴ素子６１１〜６１６のゲート電極Ｇは、図略の制御部に接続されて制御信号が入力される。
図７の（１）に示されるように、環状のインバータ回路部６の各ＩＧＢＴ素子６１１〜６１６は六角形に形成され、かつ中心軸線ＡＸの周りに６０°ピッチで配設されている。すなわち、図中の時計回りにＵ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１１、Ｖ相下アーム側ＩＧＢＴ素子６１５、Ｖ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１２、Ｗ相下アーム側ＩＧＢＴ素子６１６、Ｗ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１３、Ｕ相下アーム側ＩＧＢＴ素子６１４の順番で並んでいる。また、各アームの整流ダイオード６２１〜６２６は、２個の正三角形状に構成され、当該アームのＩＧＢＴ素子６１１〜６１６の正六角形の外周側に近い二辺に隣接配置されている（図中にはＵ相上アームの整流ダイオード６２１のみに符号を付した）。さらに、各相の上アームと下アームとの間には、径方向に延在する各相の出力導体６３１〜６３３が配設されている。三相の間は、絶縁体Ｉ０（便宜的に太線ハッチングを付して示す）により相互に絶縁されており、各相はそれぞれ中心軸線ＡＸの周りの１２０°の範囲内に配置されている。
図９は、は図７の（２）のＹ−Ｙ矢視断面図のうちのＶ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１２の拡大図である。図示されるように、ＩＧＢＴ素子６１２は積層構造とされ、上側からエミッタ電極Ｅ、コレクタ電極Ｃ、絶縁体Ｉ１、Ｖ相出力導体６３２、絶縁体Ｉ２、他方極接続部３の他側面部３２が積層され、ゲート電極Ｇは図示省略されている。そして、コレクタ電極Ｃと一方極接続部２の他側面部側の小径接続部２３とが接続リード６４２により接続され、エミッタ電極ＥとＶ相出力導体６３２とが接続リード６５により接続されている。図示されていないが、Ｖ相出力導体６３２は、Ｖ相下アーム側ＩＧＢＴ素子６１５のコレクタ電極Ｃにも接続されている。
また同様に、Ｕ相上アーム側およびＷ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１１、６１３のコレクタ電極Ｃと小径接続部２３とが接続リード６４１、６４３により接続されている（図７の（１）参照）。一方、三相の下アーム側ＩＧＢＴ素子６１４〜６１６のエミッタ電極Ｅと、他方極接続部３の外周筒部３１の他側面部３２側の外周部とが、それぞれ接続リード６４４〜６４６により接続されている（図７の（１）参照）。さらに、図示されていないが、Ｕ相出力導体６３１は、Ｕ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１１のエミッタ電極Ｅ、およびＵ相下アーム側ＩＧＢＴ素子６１４のコレクタ電極Ｃに接続されている。同様に、Ｗ相出力導体６３３は、Ｗ相上アーム側ＩＧＢＴ素子６１３のエミッタ電極Ｅ、およびＷ相下アーム側ＩＧＢＴ素子６１６のコレクタ電極Ｃに接続されている。
なお、インバータ回路部６の内部構造および電気的特性については、背景技術で引用した特許文献１で詳細に述べているので、これ以上の説明は省略する。
インバータ装置５は、中空筒型コンデンサ１の一方極接続部２の小径接続部２３を直流電源ＤＣの正極端子に接続し、他方極接続部３の大径接続部３３を直流電源ＤＣの負極端子に接続し、インバータ回路部６の三相の出力導体６３１〜６３３を三相負荷に接続して用いる。例えば、ハイブリッド車両に搭載されたインバータ装置５では、直流電源ＤＣとして車載のバッテリあるいはバッテリ電圧を昇圧する昇圧コンバータが接続され、三相負荷として走行用モータが接続される。これにより、ＩＧＢＴ素子６１１〜６１６のゲート電極Ｇに制御信号を入力して、走行用モータの駆動を制御できる。
また、ハイブリッド車両の制動時に走行用モータを回生用の発電機として使用する場合にも、インバータ装置５を利用できる。この場合には、全てのＩＧＢＴ素子６１１〜６１６を断状態とし、合計６個の整流ダイオード６２１〜６２６で三相全波整流回路を構成する。これにより、各相出力導体６３１〜６３３に入力された三相電力を直流電力に変換出力して直流電源ＤＣを充電できる。
第５実施形態のインバータ装置５によれば、中空筒型コンデンサ１とインバータ回路部６とが中心軸線ＡＸ上に同軸に配置されている。さらに、中空筒型コンデンサ１の他方極接続部３に接してインバータ回路部６が配置されており、接続リード６４１〜６４６の配線長さが従来よりも短くなる。これらの総合的な作用により、インバータ装置５全体のインダクタンス成分が大幅に低減され、サージ電圧およびスイッチングノイズを大幅に抑制できる。また、中空筒型コンデンサ１およびインバータ回路部６を一体化して配置するので小形軽量化を達成でき、設置スペースの限られた車載用途に好適である。
次に、第６実施形態のインバータ装置について、図１０を参考にして、第５実施形態と異なる点を主に説明する。図１０は、第６実施形態のインバータ装置５Ｄを模式的に示した側面断面図である。第６実施形態のインバータ装置５Ｄは、第３実施形態の中空筒型コンデンサ１Ｂと、第５実施形態で説明したインバータ回路部６とを中心軸線ＡＸ上に同軸に配置して一体化したものである。第６実施形態において、中空筒型コンデンサ１Ｂの他方極接続部３Ｂの他側面部３２Ｂに接してインバータ回路部６が配置されており、細部の詳細な説明は第５実施形態と重複するので省略する。
第６実施形態のインバータ装置５Ｄによれば、外形形状が殆ど中空筒型コンデンサ１Ｂのみによって決まる。したがって、例えば、中空筒型コンデンサ１Ｂを箱形とし、インバータ装置５Ｄの全体形状を箱形として、設置スペース形状への適用性を高めることができる。
次に、第７実施形態のインバータ装置について、図１１および図１２を参考にして説明する。図１１は、第７実施形態のインバータ装置５Ｅを模式的に示した図であり、（１）はインバータ回路部６Ｅの正面断面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視断面図である。第７実施形態のインバータ装置５Ｅは、第１実施形態に類似した中空筒型コンデンサ１Ｅ、第５実施形態とは積層方向の上下が逆のインバータ回路部６Ｅ、三相の出力導体６６〜６８、直流入力用の同軸ケーブル７、および冷却部に相当する冷却ジャケット８などで構成されている。
第７実施形態に用いられる中空筒型コンデンサ１Ｅは、第１実施形態と比較して、一方極接続部２Ｅおよび他方極接続部３Ｅの形状が多少異なる。図１１の（２）に示されるように、一方極接続部２Ｅの一側面部２２Ｅの外側面の中心軸線ＡＸから離れた位置に、小径の筒状の内側接続部２６が設けられている。また、一方極接続部２Ｅの他側面部側の小径接続部２３は省略されており、一側面部２１Ｅの端部２３Ｅでインバータ回路部６Ｅに接続されるようになっている。他方極接続部３Ｅの大径接続部３３Ｅの内周側には、内側接続部２６を囲んで外側接続部３６が設けられている。外側接続部３６の内周面には雌ねじ３６１が刻設されている。内側接続部２６および外側接続部３６は、軸線を共有して同軸内外に配置されている。
内側接続部２６および外側接続部３６には、同軸ケーブル７が接続される。図示されるように、同軸ケーブル７の中心導体７１は中空筒状であり、その周囲に絶縁層７２を介して周囲導体７３が配置されている。周囲導体７３の外周側は、さらに絶縁層７４により絶縁被覆されている。同軸ケーブル７の接続に際しては、前以ってその一端に終端加工が施される。すなわち、中心導体７１の先端は細く加工されて圧入端子部７１１が形成される。また、周囲導体７３に接しつつ相対回転可能な環状の連結部材７５が、周囲導体７３の先端に設けられる。連結部材７５の外周面には、外側接続部３６の雌ねじ３６１に螺合する雄ねじ７５１が刻設されている。
同軸ケーブル７の終端加工された一端を内側接続部２６および外側接続部３６に向けて進め、連結部材７５を回動して接続を行う。これにより、圧入端子部７１１が内側接続部２６の内周側に圧入され、中心導体７１が一方極接続部２Ｅに接続される。また、連結部材７５が外側接続部３６に螺合して、周囲導体７３が他方極接続部３Ｅに接続される。同軸ケーブル７の図示されていない他端では、中心導体７１が直流電源ＤＣの正極端子に接続され、周囲導体７３が直流電源ＤＣの負極端子に接続される。なお、同軸ケーブル７の種類に制約は無く、同軸内外配置された一対のバスバーに代えることもできる。
さらに、図１１の（２）に示されるように、中空筒型コンデンサ１Ｅの内周筒部２１Ｅの内周側の中空部分には、三相の出力導体６６〜６８が貫通されている。出力導体６６〜６８の一端は、中空筒型コンデンサ１Ｅを通り抜けた後に半径方向外向きに屈曲されてインバータ接続部６６１、６７１、６８１とされている。インバータ接続部６６１、６７１、６８には、インバータ回路部６Ｅが一体的に設けられている。インバータ回路部６Ｅの構成そのものは、第５実施形態のインバータ回路部６と同じであり、中空筒型コンデンサ１Ｅとの接続も同様である。三相の出力導体６６〜６８の図中の下方側の他端は、中継導体を介してモータなどの三相負荷に接続される。
冷却ジャケット８は、冷却水を強制循環してインバータ回路部６Ｅを冷却する部位である。冷却ジャケット８は、中心軸線ＡＸ上に設けられて環状で、回転断面は中空の矩形とされている。冷却ジャケット８は、出力導体６６〜６８のインバータ接続部６６１、６７１、６８１のインバータ回路部６Ｅとは反対側の面に絶縁体Ｉ３を介して固設されている。図１２は、冷却ジャケット８の内部構造を示した中心軸線ＡＸと直角な断面図である。図示されるように、冷却ジャケット８は、給水口８１および排水口８２を外周縁の近い位置に有している。冷却ジャケット８の中空空間は径方向の仕切り壁８３により区画されており、冷却水は、図中の時計回りに流れる。さらに、周方向の３つの分流壁８４１〜８４３により、冷却水の周方向の流れが４分割されるようになっている。
給水口８１および排水口８２は、図略の放熱器に連通されており、図略の送水ポンプにより冷却水が循環されるようになっている。冷却水は、給水口８１から冷却ジャケット８の内部に流入し、図中の時計回りに流れてインバータ回路部６Ｅの熱を受け取って温まる。温まった冷却水は、排水口８２から排出され、放熱器に流入して冷却される。冷たくなった冷却水は、再び給水口８１に供給される。
第７実施形態のインバータ装置５Ｅによれば、第５実施形態の効果に加えて、次の諸効果が発生する。すなわち、中空筒型コンデンサ５Ｅの中心の中空部分に三相の出力導体６６〜６８が配置されており、かつ冷却ジャケット８も環状とされて中心軸線ＡＸ上に備えられて形状が整合するので、インバータ装置全体５Ｅの小形軽量化が顕著に達成される。また、中空筒型コンデンサ１Ｅが同軸ケーブル７を用いて直流電源に接続されているので、同軸ケーブル７でも回転対称形状が維持されて浮遊インダクタンスや浮遊静電容量の影響が軽減され、より一層の低インダクタンス化が実現される。なお、同軸ケーブル７や同軸内外配置された一対のバスバーでは、中心導体７１および周囲導体７３の径が大きいほどインダクタンスが小さくなり、中心導体７１と周囲導体７３の径の差が小さいほど（絶縁層７２が薄いほど）インダクタンスが小さくなる。
次に、第８実施形態のインバータ装置について、図１３を参考にして説明する。図１３は第８実施形態のインバータ装置５Ｆを模式的に示した側面断面図である。また、図１４の（１）は図１３のＷ矢視による同軸ケーブル７Ｆの断面図、（２）は図１３のＶ矢視によるケーブル接続部の断面図である。第８実施形態のインバータ装置５Ｆでは、中空筒型コンデンサ１Ｆの中心軸線ＡＸ上に同軸ケーブル７Ｆが接続されている。このため、一方極接続部２Ｆおよび他方極接続部３Ｆの形状が、第１〜第７実施形態と多少異なっている。
図１３に示されるように、一方極接続部２Ｆの内周筒部２１Ｆの内周面には内側テーパ部材２７が設けられている。内側テーパ部材２７は、図中の下方に向かうにつれてテーパ状に徐々に縮径され、テーパ状の先端は一定小径の筒状の内側接続部２７１になっている。また、他方極接続部３Ｆの大径接続部３３Ｆの内周側には、外側テーパ部材３７が設けられている。外側テーパ部材３７は、まず半径方向内向きに縮径され、次いで内側テーパ部材２７に離隔平行してテーパ状に徐々に縮径され、テーパ状の先端は一定径の筒状の外側接続部３７１になっている。外側接続部３７１の外周面には雄ねじ３７２が刻設されている。内側接続部２７１および外側接続部３７１は、中心軸線ＡＸを共有して同軸内外に配置されている。
同軸ケーブル７Ｆは、第７実施形態の同軸ケーブル７に類似しており、図１４の（１）に示されるように、中心導体７１、絶縁層７２、周囲導体７３、および絶縁層７４の４層構造になっている。同軸ケーブル７の接続に際し、前以ってその一端に終端加工が施される点も同様であるが、接続部の構造は若干異なる。すなわち、中心導体７１の先端は細く加工されて圧入端子部７１１が形成される。また、周囲導体７３に接しつつ相対回転可能な環状の連結ナット７６が、周囲導体７３の先端に設けられる。連結ナット７６の内周面内周面の後側は周囲導体７３に接し、内周面の前側には外側接続部３７１の雄ねじ３７２に螺合する雌ねじ７６１が刻設されている。連結ナット７６の外周面は、図１４の（２）に示されるように六角形状とされ、レンチにより回動されるようになっている。
同軸ケーブル７Ｆの終端加工された一端を内側接続部２７１および外側接続部３７１に向けて進め、連結ナット７６を回動して接続を行う。これにより、圧入端子部７１１が内側接続部２７１の内周側に圧入され、中心導体７１が一方極接続部２Ｆに接続される。また、連結部材７６が外側接続部３７１に螺合して、周囲導体７３が他方極接続部３Ｆに接続される。同軸ケーブル７Ｆの図示されていない他端では、中心導体７１が直流電源ＤＣの正極端子に接続され、周囲導体７３が直流電源ＤＣの負極端子に接続される。
さらに、図１３で、冷却部に相当する冷却ジャケット８Ｆは、他方極接続部３Ｆの他側面部３２Ｆとインバータ回路部６との間に絶縁体Ｉ２、Ｉ３を介して配設されている。冷却ジャケット８Ｆは、半径方向に厚くかつ軸線方向に薄い環状の内部空間を有しており、インバータ回路部６を直接的に冷却する。
第８実施形態のインバータ装置５Ｆによれば、直流電源から中空筒型コンデンサ１Ｆまでの間で、正負の導体が一貫して同軸内外に配置される。したがって、この間では、理論上は正負の電流の影響がキャンセルされて誘導ノイズや電波ノイズが発生せず、仮に発生しても極めて小さい。
次に、第９実施形態のインバータ装置について、図１５を参考にして説明する。図１５は、第９実施形態のインバータ装置５Ｇを模式的に示した図であり、（１）はインバータ回路部６Ｇを中心軸線ＡＸ方向から見た正面図、（２）は（１）のＵ−Ｕ矢視断面図である。第９実施形態のインバータ装置５Ｇは、インバータ回路部６ＧのＩＧＢＴ素子６１Ｇの形状および配置が第５〜第８実施形態とは異なり、冷却ジャケット８Ｇの形状も異なり、中心軸線ＡＸ上で同軸ケーブル７Ｆを接続する点は第８実施形態と同様である。
図１５の（１）に示されるように、第９実施形態のインバータ装置５Ｇは、６個のＩＧＢＴ素子６１Ｇが中空筒型コンデンサ１Ｇの他方極接続部３Ｇの他側面部３２Ｇの側面に６０°ピッチで配置され、軸線方向に立設されている。ＩＧＢＴ素子６１Ｇの内側には、冷却ジャケット８Ｇが中心軸線ＡＸ上に配設されている。冷却ジャケット８Ｇは、正六角柱状の外周面および円筒状の内周面を有する中空の環状であり、６つの外周面にそれぞれＩＧＢＴ素子６１Ｇが密着されている。冷却ジャケット８Ｇは、給水口８１Ｇ、排水口８２Ｇ、図略の放熱器および送水ポンプを有し、冷却水を循環させてＩＧＢＴ素子６１Ｇを冷却する。
第９実施形態のインバータ装置５Ｇでは、特許文献１に開示したＩＧＢＴ素子６１１〜６１６以外のパワー半導体モジュール、例えば市販品を用いて本発明を実施でき、応用範囲が広い。
次に、冷却部のバリエーションについて、図１６を参考にして説明する。図１６は、Ｉインバータ回路部６を冷却する冷却部のバリエーションを示した断面図である。図１６の（１）で、冷却部に相当する冷却ジャケット８Ｈは、他方極接続部３の外周筒部３１の外周面に絶縁体Ｉ４を介して配設されている。冷却ジャケット８Ｈは、半径方向に薄くかつ軸線方向に延在した環状の内部空間を有している。また、図１６の（２）で、冷却部に相当する冷却管８Ｉは、他方極接続部３の外周筒部３１の外周面に絶縁体Ｉ５介し、スパイラル状に巻回されて形成されている。冷却ジャケット８Ｈおよび冷却管８Ｉは、他方極接続部３を冷却することで、他方極接続部３に接するインバータ回路部６を間接的に冷却する。
なお、各実施形態の中空筒型コンデンサおよびインバータ装置は、ハイブリッド車の走行用モータの駆動制御部に好適であり、他の用途に用いることもできる。本発明は、その他にも様々な応用や変形などが可能である。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ：中空筒型コンデンサ
２、２Ｂ、２Ｅ、２Ｆ：一方極接続部
２１、２１Ｂ、２１Ｆ、２１Ｒ：内周筒部 ２２、２２Ｂ：一側面部
２３、２３Ｂ、２３Ｆ：小径接続部
２４：雌ねじ ２５：雄ねじ
２６：内側接続部 ２７：内側テーパ部材
３、３Ｂ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ：他方極接続部
３１、３１Ｂ、３１Ｒ：外周筒部
３２、３２Ｂ、３２Ｆ、３２Ｇ：他側面部
３３、３３Ｆ、３３Ｒ：大径接続部 ３３Ｂ：矩形接続部
３４：雌ねじ ３５：雄ねじ
３６：外側接続部 ３７：外側テーパ部材
４、４Ａ：静電容量部
４１、４１Ｂ：一方電極板 ４２、４２Ｂ：他方電極板
４３、４３Ｂ：誘電体 ４４：コンデンサ素子
５、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ：インバータ装置
６、６Ｅ：インバータ回路部
６１１〜６１６、６１Ｇ：ＩＧＢＴ素子（パワー半導体モジュール）
６２１〜６２６：整流ダイオード（半導体整流素子）
６３１〜６３３：出力導体 ６４１〜６４６接続リード
６５：接続リード ６６〜６８：出力導体
７、７Ｆ：同軸ケーブル
７１：中心導体 ７２：絶縁層 ７３：周囲導体 ７４：絶縁層
７５：連結部材 ７６：連結ナット
８、８Ｆ、８Ｇ、８Ｈ：冷却ジャケット
８１、８１Ｇ：給水口 ８２、８２Ｇ：排水口 ８３：仕切り壁
８４１〜８４３：分流壁
８Ｉ：冷却管
ＡＸ：中心軸線 Ｓ、ＳＢ：環状空間 ＤＣ：直流電源

Claims (12)

  1. インバータ回路部と並列に接続されるコンデンサであって、
    内周筒部および該内周筒部の一方の端部から外周側に延在する一側面部を有する一方極接続部と、
    前記内周筒部と中心軸線上に同軸に配置された外周筒部および該外周筒部の他方の端部から内周側に延在する他側面部を有する他方極接続部と、
    前記一方極接続部に接続される一方電極板、該一方電極板と対向し前記他方極接続部に接続される他方電極板、および前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される誘電体を有する静電容量部とを備え、
    前記内周筒部、前記一側面部、前記外周筒部、および前記他側面部の間に形成される環状空間内に前記静電容量部が高密度に収容されている中空筒型コンデンサ。
  2. 請求項１において、前記静電容量部は、一方電極板、該一方電極板と対向する他方電極板、および前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される誘電体が、前記環状空間内で前記中心軸線の回りに渦巻き状に巻回されて形成され、前記一方極接続部の前記一側面部および他方極接続部の前記他側面部の一方に前記一方電極板の一側縁が接続されるとともに前記他方電極板の一側縁が接近され、前記一方極接続部の前記一側面部および他方極接続部の前記他側面部の他方に前記一方電極板の他側縁が接近されるとともに前記他方電極板の他側縁が接続されている中空筒型コンデンサ。
  3. 請求項１において、前記静電容量部は、複数のコンデンサ素子が前記環状空間内で前記中心軸線の回りに配置されて構成され、前記一方極接続部および前記他方極接続部の一方に各前記コンデンサ素子の正極端子が接続され、前記一方極接続部および前記他方極接続部の他方に各前記コンデンサ素子の負極端子が接続されている中空筒型コンデンサ。
  4. 請求項３において、前記複数のコンデンサ素子はそれぞれ、一方電極板、該一方電極板と対向する他方電極板、および前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される誘電体が軸線回りに渦巻き状に巻回されて構成され、前記一方極接続部の前記一側面部および前記他方極接続部の前記他側面部の一方に各前記コンデンサ素子の前記一方電極板の一側縁が接続されるとともに前記他方電極板の一側縁が接近され、前記一方極接続部の前記一側面部および他方極接続部の前記他側面部の他方に前記一方電極板の他側縁が接近されるとともに前記他方電極板の他側縁が接続されている中空筒型コンデンサ。
  5. 請求項１において、前記静電容量部は、前記内周筒部の外周に接続され前記外周筒部の内周近傍まで延在する環状の複数の一方電極板と、
    前記一方電極板と交互に配置され、前記外周筒部の内周に接続され前記内周筒部の外周近傍まで延在する環状の複数の他方電極板と、
    前記一方電極板と前記他方電極板との間に介在される環状の複数の誘電体とを備えている中空筒型コンデンサ。
  6. 請求項１〜４のいずれか一項において、
    複数の前記中空筒型コンデンサが前記中心軸線方向の前後に隣接して配置され、互いに隣接する中空筒型コンデンサの後側の内周筒部の前記一側面部側の端部と前側の内周筒部の前記他側面部側の端部とが連結され、後側の外周筒部の前記一側面部側の端部と前側の外周筒部の前記他側面部側の端部とが連結されている中空筒型コンデンサ。
  7. 請求項６において、
    前記内周筒部および前記外周筒部は円筒状であり、前記後側の内周筒部の前記一側面部側の端部に形成された雌ねじと前側の内周筒部の前記他側面部側の端部に形成された雄ねじとが螺合され、後側の外周筒部の前記一側面部側の端部に形成された雌ねじと前側の外周筒部の前記他側面部側の端部に形成された雄ねじとが螺合されている中空筒型コンデンサ。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の中空筒型コンデンサと、
    通電位相を制御するパワー半導体モジュールをそれぞれ含み直流電源に接続される三相の上アームおよび下アームを有し、前記三相の上アームと下アームとの間の各レッグが三相負荷に接続され、前記中心軸線回りに環状に構成されたインバータ回路部と、を前記中心軸線上に同軸に配置して一体化するとともに、
    前記中空筒型コンデンサの前記一方極接続部および前記他方極接続部と、前記インバータ回路部の前記三相の上アームおよび下アームとを電気的に接続したインバータ装置。
  9. 請求項８において、前記中空筒型コンデンサの前記一方極接続部または前記他方極接続部に接して前記インバータ回路部を配置しているインバータ装置。
  10. 請求項８または９において、前記中空筒型コンデンサの前記内周筒部の内周側を貫通して前記各レッグを前記三相負荷に接続する三相の出力導体をさらに備えているインバータ装置。
  11. 請求項８〜１０のいずれか一項において、前記中空筒型コンデンサの前記一方極接続部および前記他方極接続部を前記直流電源に接続する同軸ケーブルまたは同軸内外配置された一対のバスバーをさらに備えているインバータ装置。
  12. 請求項８〜１１のいずれか一項において、前記インバータ回路部を冷却する環状の冷却部を前記中心軸線上にさらに備えているインバータ装置。
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