JP6451124B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関するものである。

交流電源に接続されたコンバータと、このコンバータの直流出力側に接続されたインバータと、直流中間回路に接続された直流平滑コンデンサとを有する電力変換装置を対象とし、インバータを構成する半導体スイッチング素子のオン・オフにより電力変換装置を流れるノイズ電流を低減させるためのノイズ低減装置が知られている。ノイズ低減装置は、前記ノイズ電流を検出するノイズ電流検出手段と、検出されたノイズ電流を低減させるためのノイズ補償電流を生成して電力変換装置に供給するノイズ補償電流供給手段とを備えている。そして、ノイズ補償電流供給手段は、ノイズ電流検出手段の検出信号により出力電流が制御される素子であって直流中間回路の電圧より低い耐圧を有するトランジスタと、ツェナダイオードとの直列回路を備えている（特許文献１）。

特開２００２−２５２９８５号公報

しかしながら、上記従来のノイズ低減装置において、トランジスタ及びツェナダイオードを安価な素子で構成した場合には、トランジスタ及びツェナダイオードを高速に動作させることができないため、高周波のスイッチングノイズが装置の筐体へ伝搬する、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、電源装置において、スイッチング回路で発生したノイズの筐体への伝搬を抑制することである。

本発明は、スイッチング回路と、スイッチング回路を冷却する冷却部材とを筐体に収容し、冷却部材を支持する第１絶縁部材を、冷却部材と前記筐体との間に設けることによって上記課題を解決する。

本発明は、第１絶縁部材により冷却部材と筐体との間のインピーダンスが高くなるため、スイッチング回路で発生したノイズが筐体に伝搬することを抑制できる。

図１は本発明の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図２は図１のII-II線に沿う断面図である。 図３は電源回路の回路図である。 図４は電源回路の回路図である。 図５は電源回路の回路図である。 図６は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図７は、周波数に対するインピーダンス特性を示すグラフである。 図８は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図９は図８のIV-IV線に沿う断面図である。 図１０は図９のX線で囲う部分の拡大図である。 図１１（ａ）は、冷却部材と導電部材と間のノイズ伝搬を概念的に表した図である。図１１（ｂ）はノイズ電圧の時間特性を示すグラフである。 図１２（ａ）は、冷却部材と導電部材と間のノイズ伝搬を概念的に表した図である。図１２（ｂ）はノイズ電圧の時間特性を示すグラフである。 図１３（ａ）は、冷却部材と導電部材と間のノイズ伝搬を概念的に表した図である。図１３（ｂ）はノイズ電圧の時間特性を示すグラフである。 図１４は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図１５は、導電部材、絶縁部材、及び筐体の接続部分を説明するための一部断面図である。 図１６は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図１７は変形例に係る電力変換装置の斜視図である。 図１８は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図１９は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図２０は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の断面図である。 図２１は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図２２は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図２３は図２２のXXIII-XXIII線に沿う断面図である。 図２４は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図２５は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の断面図である。 図２６は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図２７は本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図２８は図２７のXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。 図２９は電力変換装置の各構成の接続状態を説明するための回路図である。 図３０は変形例に係る電力変換装置の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
本発明の実施形態に係る電源装置を説明する。電源装置は、例えば車両に設けられており、車載バッテリの電力を変換する装置として用いられる。なお、以下では、電源装置の例として、電力変換装置を挙げた上で、実施形態を説明する。電源装置は、電力変換装置に限らず、高周波のノイズを発生する回路を含んだ装置であればよい。また電源装置は、車両に限らず、他の装置又はシステムに設けられていてもよい。

図１は電力変換装置の斜視図である。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。電力変換装置１は、電源回路１０、冷却部材２０、絶縁部材３０、及び筐体４０を備えている。なお、図１について、電源回路１０、冷却部材２０及び絶縁部材３０は筐体４０に収容されているため、外側から見えないが説明のために、図示している。以下、他の実施形態で示す斜視図についても、同様に図示する。

電源回路１０は、高周波のノイズを発生するスイッチング回路である。電源回路は、筐体４０の内部に設けられており、パワーモジュールを有している。パワーモジュールは、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子（スイッチング素子）をモジュール化した部材である。パワー半導体素子は、制御回路から送信されるスイッチング信号により、スイッチのオン、オフを切り替える。そして、パワー半導体素子のオン、オフが切り替わることで、電源回路１０は、入力電力を変換している。

図３〜図５を用いて、電源回路の例を説明する。図３は、コンバータ（非絶縁型の昇圧回路）の回路図である。図３に示すコンバータは、直流電源の電圧を高い電圧に変換する昇圧回路である。コンバータは、主に低電圧電源から高電圧電源へ電力を供給する場合に用いられる。制御回路１１ａは、半導体スイッチ１１ａにスイッチング信号を送信する。そして、スイッチング信号のデューティ比が制御されることで、入力電圧（Ｖｉｎ）が昇圧されて、昇圧された電圧が出力電圧（Ｖｏｕｔ）として出力される。このとき、半導体スイッチ１１ｂのオン、オフに伴い、電源回路１０はノイズを発生する。

図４は、絶縁側コンバータの回路図である。電源回路１０は、パワーモジュール１２ａ、トランス１２ｂ、複数のダイオード１２ｃ、複数の平滑コンデンサ１２ｄ、及び、制御回路１２ｅを有している。電源回路１０は、電圧の入力側から出力側に向けて、平滑コンデンサ１２ｄ、パワーモジュール１２ａ、トランス１２ｂ、複数のダイオード１２ｃ、及び平滑コンデンサ１２ｄの順に接続されている。制御回路１２ｅは、パワーモジュール１２ａを構成するスイッチング素子に対して、スイッチング信号を送信する。そして、パワーモジュール１２ａのスイッチング動作により、電力が変換される。このとき、パワーモジュール１２ａのスイッチング動作に伴い、電源回路１０はノイズを発生する。

図５はインバータの回路図である。インバータの入力側には、直流電源を供給するためのバッテリが接続される。インバータの出力側には、インバータの出力電力により回転力を得るモータが接続されている。そして、インバータは、スイッチ群１３ａを有している。スイッチ群１３ａは、モジュール化されたパワー半導体素子により構成されている。そして、制御回路１３ｂからの制御信号に基づき、スイッチ群１３ａに含まれるスイッチのオン、オフが切り替わり、電力が変換される。このとき、スイッチ群１３ａに含まれるスイッチのオン、オフに伴い、電源回路１０はノイズを発生する。

図１及び図２に戻り、冷却部材２０は電源回路１０を冷却する。冷却部材２０には例えばヒートシンクが用いられる。電源回路１０は、回路内の損失箇所で熱を発生する。冷却部材２０は、電源回路１０の損失箇所で発生する熱を冷却している。冷却部材２０は、電源回路１０と絶縁された状態で、電源回路１０の底面に沿うように配置されている。なお、電源回路１０と冷却部材２０との間は、例えば絶縁シートを入れることで、絶縁性を確保してもよい。

絶縁部材３０は冷却部材２０と筐体４０との間で絶縁を保ちつつ、冷却部材２０を筐体４０内で支持するための部材である。絶縁部材３０は例えば樹脂により形成されており、直方体の形状になるよう形成されている。絶縁部材３０は抵抗成分を有している。絶縁部材３０に抵抗成分をもたせるためには、導電性グリスを用いればよい。導電性グリスを用いることで、冷却部材２０と筐体４０との間において、熱伝導性を確保でき、電気的な絶縁も確保できる。また、導電性グリスの量を調整することで、抵抗成分の抵抗値を調整できる。絶縁部材３０は冷却部材２０の底面に沿うように配置されている。また絶縁部材３０は筐体４０の内側の表面上に配置されている。絶縁部材３０の底面は、例えば接着剤により筐体４０に固定されている。なお、冷却部材２０、絶縁部材３０及び筐体４０の間は、例えば絶縁性のボルトにより締結されることで、固定されてもよい。

筐体４０は、電源回路１０、冷却部材２０、及ぶ絶縁部材３０を収容している。筐体４０は、金属等で形成されており、導電性を有している。

次に、図６を用いて、電源回路１０、冷却部材２０、絶縁部材３０、及び筐体４０の電気的な接続状態を説明する。図６は各部材の接続状態を回路図で表している。電源回路１０と冷却部材２０との間は、例えば絶縁シートを狭持させることで絶縁されているが、電源回路１０と冷却部材２０との間には容量成分が形成されている。そのため、電源回路１０で発生したノイズは、電源回路１０と冷却部材２０との間の結合容量を介して冷却部材２０に伝搬する。

図７に、ノイズの周波数に対するインピーダンス特性を示す。インピーダンスは、冷却部材２０と筐体４０との間のインピーダンスである。グラフａは、冷却部材２０と筐体４０との間に絶縁部材３０を設けることなく、冷却部材２０と筐体４０との間が電気的に導通している場合の特性を示す。グラフｂは、冷却部材２０と筐体４０との間に絶縁部材３０を設けた場合の特性を示す。グラフｃは、冷却部材２０と筐体４０との間に絶縁部材３０を設け、かつ、絶縁部材３０に抵抗成分をもたせた場合の特性を示す。

グラフａに示すように、冷却部材２０と筐体４０との間に絶縁部材３０を設けていない場合には、周波数帯域ｆ_Ａ内で、インピーダンスが低くなっている。特に周波数（ｆ_Ａ１）に対するインピーダンスが低くなっている。そのため、周波数（ｆ_Ａ１）付近の周波数をもつノイズが、冷却部材２０から筐体４０に伝搬する。

一方、グラフｂに示すように、冷却部材２０と筐体４０との間に絶縁部材３０を設けた場合には、周波数帯域ｆ_Ａに対するインピーダンスが高くなる。そのため、グラフａと比較して、冷却部材２０から筐体４０へのノイズ伝搬が抑制される。しかしながら、グラフｂでは、インピーダンスの低い帯域（ｆ_Ｂ）が存在する。そのため、周波数帯域（ｆ_Ｂ）内の周波数をもつノイズが、冷却部材２０から筐体４０に伝搬するおそれがある。

グラフｃでは、絶縁部材３０が抵抗成分を有しているため、周波数帯域（ｆ_Ｂ）に対するインピーダンスがグラフｂよりも高くなる。そのため、周波数帯域（ｆ_Ａ）に加えて、周波数帯域（ｆ_Ｂ）におけるノイズ伝搬も抑制できる。

本実施形態では、電源回路１０と冷却部材２０とを筐体４０に収容し、絶縁部材３０を、冷却部材２０と筐体４０との間に設けている。これにより、電源回路１０で発生するノイズが筐体４０へ伝搬することを抑制できる。

また、本実施形態では、絶縁部材３０を、冷却部材２０と筐体４０との間に設けることで、ノイズ伝搬を抑制できるため、部品点数を減少でき、装置の小型化を実現できる。また、高価な素子を必要としないため、コストも抑制できる。

また本実施形態において絶縁部材３０は抵抗成分を有している。これにより、高い周波数をもつノイズが電源回路１０から筐体４０へ伝搬することを抑制できる。

上記の絶縁部材３０が本発明の「第１絶縁部材」に相当する。

《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第１実施形態に対して、冷却部材２０を複数の絶縁部材３１で支持している点、及び、導電部材５１及び絶縁部材３２を備える点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

図８は電力変換装置１の斜視図である。図９は図８のIX−IX線に沿う断面図である。電力変換装置１は、電源回路１０、冷却部材２０、絶縁部材３１、絶縁部材３２、筐体４０、及び導電部材５１を備えている。絶縁部材３１は、冷却部材２０を筐体４０内で支持するための部材である。絶縁部材３１は、冷却部材２０の底面における角の部分で、冷却部材２０と筐体４０との間に設けられている。そのため、冷却部材２０と筐体４０との間には、隙間（空気層）が形成されている。

導電部材５１は導電性をもった金属の板状の部材である。導電部材５１の長手方向の一端は冷却部材２０に接続されており、導電部材５１の長手方向の他端は絶縁部材３２に支持されている。導電部材５１は、導電部材５１と冷却部材２０との接続部分から、導電部材５１と絶縁部材３２との支持部分に向けて延在するように形成されている。そして、導電部材５１の延在方向が長手方向となる。

絶縁部材３２は導電部材５１と筐体４０との間に設けられている。絶縁部材３２は導電部材５１を筐体４０内で支持するための部材である。導電部材５１の底面の一部と、筐体４０の内側の表面との間に所定の隙間を空けた状態で、導電部材５１は絶縁部材３２に支持されている。

図１０は図９のX線で囲う部分の拡大図である。図１０に示すように、導電部材５１の他端、絶縁部材３２、及び筐体４０は、締結部材６０により締結されてている。締結部材６０にはボルト等が用いられる。

ここで、導電部材５１の長手方向の長さＬ_１について説明する。導電部材５１の長さは、ノイズの周波数に応じて設定されている長さである。電源回路１０で発生したノイズが冷却部材２０に伝搬する。冷却部材２０内を伝搬するノイズは、固有の周波数で大きくなる。そして、固有の周波数は、冷却部材２０の寸法（言い替えると形状）により決まる。すなわち、冷却部材２０に発生するノイズは冷却部材２０の寸法に応じた周波数をもつ。

導電部材５１の他端は絶縁部材３２に接続されている。そのため、冷却部材２０内を伝搬するノイズが、導電部材５１の長手方向に向かって流れると、ノイズは導電部材５１の他端で反射する。そのため、導電部材５１の長さＬ_１を、抑制の対象となるノイズの波長に応じて設計することで、導電部材５１を伝搬するノイズを打ち消すことができる。具体的には、導電部材５１の長手方向の長さＬ_１は以下の式（１）を満たすように設計されている。

ただし、Ｎは自然数である。λは冷却部材２０の寸法に応じて、冷却部材２０で発生するノイズの波長である。

図１１は、式（１）において、Ｎ＝１とした場合のノイズの抑制効果を説明するための図である。図１１（ａ）は冷却部材２０と導電部材５１と間の、ノイズの伝搬を概念的に表した図である。図１１（ｂ）はノイズ電圧の時間特性を示すグラフである。ノイズは、図１１（ａ）冷却部材２０内で、導電部材５１に向かって流れる。そして、ノイズは導電部材５１に流れて、導電部材５１の端部で反射し、冷却部材２０に向かう。ここまでのノイズの流れが、図１１（ａ）の実線の矢印で示される。導電部材５１の端部で反射した後、ノイズは、図１１（ａ）の点線の矢印で示されるように、冷却部材２０内を伝搬する。なお、図１１（ｂ）の横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。電圧はノイズの大きさに相当する。また、グラフａは導電部材５１を設けない場合に、冷却部材２０内を伝搬するノイズの特性を示している。グラフｂは導電部材５１を設けた場合に、冷却部材２０内を伝搬するノイズの特性を示している。周期Ｔはノイズの波長（λ）と、導電部材５１内におけるノイズの伝搬速度により決まる。

図１１により、導電部材５１を設けない場合には、特定の周波数（１／Ｔ）をもつノイズが発生している。一方、長手方向の長さＬ_１をλ／４とした導電部材５１を設けることで、特定の周波数（１／Ｔ）のノイズが減衰している。

図１２は、式（１）において、Ｎ＝３とした場合のノイズの抑制効果を説明するための図である。図１２（ａ）は冷却部材２０と導電部材５１と間の、ノイズの伝搬を概念的に表した図である。図１２（ｂ）はノイズ電圧の時間特性を示すグラフである。なお、図１２（ａ）に示す矢印は、図１１（ａ）と同様に、ノイズの伝搬を表している。図１２（ｂ）の横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。電圧はノイズの大きさに相当する。また、グラフａは導電部材５１を設けない場合に、冷却部材２０内を伝搬するノイズの特性を示している。グラフｂは導電部材５１を設けた場合に、冷却部材２０内を伝搬するノイズの特性を示している。

図１１に示す場合と同様に、長手方向の長さＬ_１を３λ／４とした導電部材５１を設けることで、特定の周波数のノイズが減衰している。

上記のとおり、本実施形態では、冷却部材２０に導電部材５１を接続し、導電部材５１と筐体４０との間で絶縁部材３２により導電部材５１を支持する。これにより、冷却部材２０の固有の周波数をもつノイズを抑制できる。また、絶縁部材３２又は導電部材５１の形状を調整することで、冷却部材２０の固有の周波数に合わせて抑制するノイズの周波数を変化できる。

また本実施形態において、冷却部材２０は、筐体４０との間で空気層を形成しつつ、絶縁部材３２により筐体４０に支持されている。第１実施形態の図７で示したインピーダンス特性は、冷却部材２０と筐体４０との間に形成される結合容量の大きさでも異なる。そのため、例えば、第１実施形態のように、冷却部材２０の底面を覆うように絶縁部材３０を設けた場合に、冷却部材２０と筐体４０との間の結合容量が大きくなり、インピーダンスの低い部分が、抑制したい所望の周波数帯域に入る可能性がある。このような場合には、本実施形態のように、冷却部材２０と筐体４０との間に空気層を形成することで、冷却部材２０と筐体４０との間の結合容量が低くなる。そして、インピーダンスの低い部分の周波数特性が調整されて、インピーダンスの低い部分を抑制したい周波数帯域から避けることができる。

なお本実施形態の変形例として、図１３（ａ）に示すように、導電部材５１は、長さ（２λ／４）の第１導電部５１ａと、長さ（λ／４）の第２導電部５１ｂとで構成されてもよい。図１３（ａ）は冷却部材２０と導電部材５１と間の、ノイズの伝搬を概念的に表した図である。

第１導電部５１ａは、冷却部材２０との接続点から分岐点までの長さが、２λ／４になるよう、構成されている。第２導電部５１ｂは、分岐点から開放端までの長さがλ／４になるよう構成されている。また第１導電部５１ａと第２導電部５１ｂとの接続点が分岐点となり、第１導電部５１ａと第２導電部５１ｂの端部は冷却部材２０に接続されている。第１導電部５１ａ及び第２導電部５１ｂは一体で形成されている。

図１３（ｂ）はノイズ電圧の時間特性を示すグラフである。なお図１３（ｂ）の横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。電圧はノイズの大きさに相当する。また、グラフａは導電部材５１を設けない場合に、冷却部材２０内を伝搬するノイズの特性を示している。グラフｂは導電部材５１を設けた場合に、冷却部材２０内を伝搬するノイズの特性を示している。そして、図１３（ｂ）に示すように、導電部材５１を設けることで、特定の周波数のノイズが減衰している。

なお、導電部材５１が延在する方向は、図８に示す方向（紙面の右方向）に限らず、例えば反対方向（紙面の左方向）でもよい。

上記の絶縁部材３１が本発明の「第１絶縁部材」に相当し、絶縁部材３２が本発明の「第２絶縁部材」に相当し、導電部材５１が本発明の「第１導電部材」に相当する。

《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第２実施形態に対して、絶縁部材３２と筐体４０との間に、導電部材５２を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、その記載を援用する。

図１４は電力変換装置１の斜視図である。電力変換装置１は、電源回路１０、冷却部材２０、絶縁部材３１、絶縁部材３２、筐体４０、導電部材５１、及び導電部材５２を備えている。導電部材５２は、導電部材５１と筐体４０との間に設けられ、絶縁部材３２を支持するための部材である。導電部材５２は直方体状に形成されており、導電部材５２の下面は筐体４０の内側の表面に固定されている。導電部材５２の上面は絶縁部材３２の表面に固定されている。

図１５に、導電部材５１、絶縁部材３２、導電部材５２、及び筐体４０の接続部分を示す。図１５は当該接続部分の断面図である。導電部材５１、絶縁部材３２、導電部材５２、及び筐体４０は締結部材６０により締結されている。また、絶縁部材３２の厚さ又は導電部材５２の厚さが大きいほど、導電部材５１と筐体４０との間の間隔が広くなる。また、絶縁部材３２の厚さ又は導電部材５２の厚さが大きいほど、冷却部材２０と筐体４０との間の間隔も大きくなる。

次に、図１６を用いて、電力変換装置１を構成する各部材の電気的な接続状態を説明する。図１６は各部材の接続状態を回路図で表している。図１６に示すように、冷却部材２０と筐体４０との間には、結合容量（Ｃｒ）が形成される。絶縁部材３２を設けることで、冷却部材２０と筐体４０との間の間隔が大きくなるため、結合容量（Ｃｒ）が小さくなる。また、第２実施形態と比較した場合に、絶縁部材３２を設ける分、結合容量（Ｃｒ）が小さくなる。これにより、冷却部材２０から筐体４０へ伝搬するノイズを抑制できる。また、各部材のレイアウトの自由度を拡大できる。

なお、本実施形態の変形例について、図１７を用いて説明する。図１７は変形例に係る電力変換装置の斜視図である。図１７に示すように、冷却部材２０の表面のうち、表面積が小さい側面が筐体４０と対向しつつ、当該側面が絶縁部材３１を介して筐体４０に支持されるように、冷却部材２０が配置されてもよい。冷却部材２０が直方体状に形成され、冷却部材２０の表面の面積が上面及び下面で最も高くなる場合には、側面が絶縁部材３１を介して筐体４０に支持されればよい。これにより、冷却部材２０と筐体４０の対向する面の面積が小さくなるため、冷却部材と筐体間の結合容量（Ｃｒ）が小さくなる。その結果として、冷却部材２０から筐体４０へ伝搬するノイズを抑制できる。

上記の導電部材５２が本発明の「第２導電部材」に相当する。
《第４実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第２実施形態に対して、複数の電源回路１１、１２及び導電部材５３を設ける点が異なる。また、筐体４０に対向する冷却部材２０の面の向き、及び、筐体４０に対向する導電部材５１の面の向きも異なる。筐体４０に対向する冷却部材２０の面、及び、筐体４０に対向する導電部材５１の面は、筐体４０に支持されている面である。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。

図１８は電力変換装置１の斜視図である。電力変換装置１は、複数の電源回路１１、１２、冷却部材２０、絶縁部材３１、絶縁部材３２、筐体４０、導電部材５１、及び導電部材５３を備えている。導電部材５３は導電性をもった金属の板状の部材である。導電部材５３の一端は電源回路１１に接続され、導電部材５３の他端は電源回路１２に接続されている。

例えば、電力変換装置がバッテリとモータとの間に接続された場合に、電源回路１１はバッテリの電圧を昇圧する昇圧回路として機能する。電源回路１１により昇圧された電力は、導電部材５３を介して、電源回路１２に入力される。電源回路１２は、入力された直流を交流に変換する変換回路として機能する。そして、電源回路１２により変換された電力がモータに出力される。なお、複数の電源回路１１、１２は、昇圧回路及びインバータに限らず、他の回路でもよい。

図１９に、電力変換装置１を構成する各部材の電気的な接続状態を説明する。図１９は各部材の接続状態を回路図で表している。複数の電源回路１１、１２と冷却部材２０との間は、それぞれ結合容量が形成される。

本実施形態では、複数の電源回路１１、１２が導電部材５３に接続されている。そのため、複数の電源回路１１、１２、導電部材５３、及び冷却部材２０で形成されるループのインピーダンスが小さくなる。これにより、電源回路１１、１２で発生するノイズが冷却部材２０から筐体４０へ伝搬することを抑制できる。

さらに、本実施形態では、冷却部材２０と筐体４０との間が絶縁部材３１により支持されている。導電部材５１の端部が、絶縁部材３２を介して筐体４０に支持されている。導電部材５１の長手方向の長さは、第１実施形態の式１を満たすように設計されている。これにより、電源回路１１、１２で発生するノイズが筐体４０へ伝搬することを抑制できる。

なお、電源回路１１、１２は、冷却部材２０の同じ表面上に設けなくてもよい、電源回路１１、１２は、冷却部材２０の異なる表面上にそれぞれ設けられてもよい。

上記の導電部材５３が本発明の「第３導電部材」に相当する。

《第５実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第１実施形態に対して、複数の電源回路１１、１２、複数の冷却部材２１、２２、複数の絶縁部材３３、３４、導電部材５３、５４を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。

図２０は電力変換装置１の断面図である。電力変換装置１は、複数の電源回路１１、１２、複数の冷却部材２１、２２、複数の絶縁部材３３、３４、筐体４０、及び導電部材５３、５４を備えている。冷却部材２１は電源回路１１を冷却する。冷却部材２２は電源回路１２を冷却する。冷却部材２１は、電源回路１１と絶縁された状態で、電源回路１１の底面に沿うように配置されている。冷却部材２２は、冷却部材２１と同様に、電源回路１２の底面に沿うように配置されている。

絶縁部材３３は、冷却部材２１と筐体４０との間で絶縁を保ちつつ、冷却部材２１を筐体４０内で支持するための部材である。また、絶縁部材３４は、冷却部材２２と筐体４０との間で絶縁を保ちつつ、冷却部材２２を筐体４０内で支持するための部材である。なお、冷却部材２１、２２の形状、材料等は第１実施形態で説明した冷却部材２０と同様である。また、絶縁部材３３、３４の形状、材料等は第１実施形態で説明した絶縁部材３０と同様である。

導電部材５４は導電性をもった金属の板状の部材である。導電部材５４の一端は冷却部材２１に接続され、導電部材５４の他端は冷却部材２２に接続されている。

図２１に、電力変換装置１を構成する各部材の電気的な接続状態を説明する。図２１は各部材の接続状態を回路図で表している。複数の電源回路１１、１２と冷却部材２０との間は、それぞれ結合容量が形成される。また、複数の電源回路１１、１２は導電部材５３により接続され、冷却部材２１、２２は導電部材５４により接続されている。そのため、複数の電源回路１１、１２、導電部材５３、５４、及び冷却部材２１、２２で形成されるループのインピーダンスが小さくなる。これにより、電源回路１１、１２で発生するノイズが冷却部材２１、２２から筐体４０へ伝搬することを抑制できる。

上記の導電部材５４が本発明の「第４導電部材」に相当し、絶縁部材３３、３４が本発明の「第１絶縁部材」に相当する。

《第６実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第１実施形態に対して、複数の電源回路１１、１２、複数の冷却部材２１、２２、複数の絶縁部材３５〜３８、導電部材５５〜５７を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第３実施形態と同じであり、第１〜第５実施形態の記載を適宜、援用する。

図２２は電力変換装置１の斜視図である。図２３は図２２のXXIII-XXIII線に沿う断面図である。電力変換装置１は、複数の電源回路１１、１２、複数の冷却部材２１、２２、複数の絶縁部材３５〜３８、筐体４０、及び導電部材５５〜５７を備えている。電源回路１１、１２、冷却部材２１、２２、及び導電部材５３の構成は第５実施形態と同様である。

絶縁部材３５は、冷却部材２１を筐体４０内で支持するための部材である。また、絶縁部材３６は、冷却部材２２を筐体４０内で支持するための部材である。絶縁部材３５は、第２実施形態の絶縁部材３１と同様に、冷却部材２１の底面における角の部分で、冷却部材２１と筐体４０との間に設けられている。絶縁部材３６は、第２実施形態の絶縁部材３１と同様に、冷却部材２２の底面における角の部分で、冷却部材２２と筐体４０との間に設けられている。

導電部材５５、５６は導電性をもった金属の板状の部材である。導電部材５５の長手方向の一端は冷却部材２１に接続されており、導電部材５５の長手方向の他端は絶縁部材３７を介して導電部材５７に接続されている。導電部材５６の長手方向の一端は冷却部材２２に接続されており、導電部材５６の長手方向の他端は絶縁部材３８を介して導電部材５７に接続されている。導電部材５５、５６の長手方向の長さ、第１実施形態で示した式１を満たすように設計されている。これにより、冷却部材２１、２２から導電部材５５、５６にそれぞれ伝搬するノイスを、導電部材５５、５６の端部でそれぞれ反射させて、ノイズを打ち消すことができる。

絶縁部材３７は樹脂により形成され、導電部材５５の端部と導電部材５７との間に狭持されている。絶縁部材３８は樹脂により形成され、導電部材５６の端部と導電部材５７との間に狭持されている。導電部材５７は、複数の絶縁部材３７、３７と筐体４０との間に設けられており、導電部材５６、５７及び絶縁部材３７、３８を筐体４０内で支持するための部材である。

図２４に、電力変換装置１を構成する各部材の電気的な接続状態を説明する。図２４は各部材の接続状態を回路図で表している。複数の電源回路１１、１２と冷却部材２０との間は、それぞれ結合容量が形成される。そのため、複数の電源回路１１、１２で発生するノイズは冷却部材２１、２２に伝搬する。

本実施形態では、冷却部材２１、２２と筐体４０との間が絶縁部材３５、３６により支持されている。導電部材５６、５７の端部が、絶縁部材３７、３８に接続されている。これにより、電源回路１１、１２で発生するノイズが筐体４０へ伝搬することを抑制できる。

上記の絶縁部材３７、３８が本発明の「複数の第３絶縁部材」に相当し、導電部材５５、５６が本発明の「複数の第４導電部材」に相当し、導電部材５７が本発明の「第５導電部材」に相当する。

《第７実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第５実施形態に対して、複数の筐体４１、４２及び導電部材５８を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第５実施形態と同じであり、第１〜第６実施形態の記載を適宜、援用する。

図２５は電力変換装置１の断面図である。電力変換装置１は、複数の電源回路１１、１２、複数の冷却部材２１、２２、複数の絶縁部材３３、３４、複数の筐体４１、４２、及び導電部材５３、５４、５８を備えている。筐体４１は、電源回路１１、冷却部材２１、絶縁部材３３を収容している。筐体４２は、電源回路１２、冷却部材２２、絶縁部材３４を収容している。筐体４１と筐体４２は、独立した筐体である。

導電部材５８は、導電性をもった部材である。導電部材５８は、筐体４１と筐体４２との間に接続されている。筐体４１は、電源回路１１等を収容した状態でグランド電位に接地されている。筐体４２は、電源回路１２等を収容した状態で、グランド電位に接地されている。電力変換装置１を車両に設ける場合には、筐体４１及び筐体４２は車体に接地されている。筐体４１と筐体４２との間は、車体を介して接続された状態になる。導電部材５８は、車体と筐体４１、４２との間を接地させる接地線、及び、車体に相当する。

図２６に、電力変換装置１を構成する各部材の電気的な接続状態を説明する。図２１は各部材の接続状態を回路図で表している。筐体４１と筐体４２との間は、導電部材５８により接続されている。そのため、電源回路１１、１２で発生したノイズが筐体４１、４２を介して、車体に伝搬した場合には、車載の電気機器に影響を与えてしまう。

本実施形態では、冷却部材２１と筐体４１との間に絶縁部材３３が設けられており、冷却部材２２と筐体４２との間には絶縁部材３４が設けられている。また、電源回路１１と電源回路１２との間が導電部材５３により接続されており、冷却部材２１と冷却部材２２との間が導電部材５４により接続されている。そのため、複数の電源回路１１、１２、導電部材５３、５４、及び冷却部材２１、２２により、ループが形成され、ノイズは当該ループ内を伝搬する。これにより、ノイズが冷却部材２１、２から筐体４１、４２へ伝搬することを抑制できる。さらに、筐体４１と筐体４２との間が接続されているため、冷却性能も高めることができる。

上記の筐体４１が本発明の「第１筐体」に相当し、上記の筐体４２が本発明の「第２筐体」に相当する。

《第８実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源装置を説明する。本例では、上述した第６実施形態に対して、複数の筐体４１、４２及び導電部材５８を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第６実施形態と同じであり、第１〜第７実施形態の記載を適宜、援用する。

図２７は電力変換装置１の斜視図である。図２８は図２７のXXVIII- XXVIII線に沿う断面図である。電力変換装置１は、複数の電源回路１１、１２、複数の冷却部材２１、２２、複数の絶縁部材３５〜３８、複数の筐体４１、４２、及び導電部材５５〜５７を備えている。筐体４１は、電源回路１１、冷却部材２１、絶縁部材３５を収容している。筐体４２は、電源回路１２、冷却部材２２、絶縁部材３６を収容している。

図２９に、電力変換装置１を構成する各部材の電気的な接続状態を説明する。図２１は各部材の接続状態を回路図で表している。筐体４１と筐体４２との間は、電気的に接続されている。

本実施形態では、第７実施形態と同様に、筐体４１、４２へのノイズ伝搬を抑制できるように構成されている。そのため、筐体４１と筐体４２との間が電気的に接続された状態でも、ノイズの漏洩を抑制できる。

なお、本実施形態の変形例について、図３０を用いて説明する。図３０は変形例に係る電力変換装置の斜視図である。電源回路１１、１２、冷却部材２１、２２、絶縁部材３５、３６、及び筐体４１、４２をそれぞれ複数の部材で構成した場合に、各部材は図３０に示すように配置されてもよい。図３０では、冷却部材２１、２２の表面のうち、表面積が小さい側面が筐体４１、４２と対向しつつ、当該側面が絶縁部材３５、３６を介して筐体４１、４２にそれぞれ支持されるように、構成されている。なお、電源回路１１、１２は、互いに向き合うように冷却部材２１、２２の表面に設けられているが、冷却部材２１、２２を形成する表面のうち、当該表面（図３０において、冷却部材２１、２２が設けられている面）とは異なる面に設けられていてもよい。

１０〜１２…電源回路
２０〜２２…冷却部材
３０〜３８…絶縁部材
４０〜４２…筐体
５１〜５７…導電部材

Claims (9)

1. スイッチング回路と、
   前記スイッチング回路を冷却する冷却部材と、
   前記スイッチング回路及び前記冷却部材を収容する筐体と、
   前記冷却部材と前記筐体との間に設けられ、前記冷却部材を支持する第１絶縁部材と、
   前記冷却部材に接続された第１導電部材と、
   前記第１導電部材と前記筐体との間に設けられ、前記第１導電部材を支持する第２絶縁部材とを備え、
   前記第１導電部材は、前記冷却部材から前記第２絶縁部材に向かって延在し、
   前記第１導電部材の延在方向の長さは、抑制対象となるノイズの波長に応じて設定されていることを特徴とする電源装置。
2. スイッチング回路と、
   前記スイッチング回路を冷却する冷却部材と、
   前記スイッチング回路及び前記冷却部材を収容する筐体と、
   前記冷却部材と前記筐体との間に設けられ、前記冷却部材を支持する第１絶縁部材と、
   前記冷却部材に接続された第１導電部材と、
   前記第１導電部材と前記筐体との間に設けられ、前記第１導電部材を支持する第２絶縁部材とを備え、
   前記第１導電部材は、前記冷却部材に接続された接続部分から前記第２絶縁部材により支持された支持部分まで延在するように形成され、
   下記式（１）を満たす
   ことを特徴とする電源装置。
   

   

   ただし、Ｌ_１は前記第１導電部材の延在方向の長さであり、Ｎは自然数であり、λは、抑制の対象となるノイズの波長である。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置において、
   前記第１導電部材と前記筐体との間に設けられ、前記第２絶縁部材を支持する第２導電部材を備え、
   前記第２絶縁部材は、前記第２導電部材を介して前記筐体に支持されている
   ことを特徴とする電源装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置において、
   第３導電部材を備え、
   前記スイッチング回路は、第１スイッチング回路と第２スイッチング回路を有し、
   前記第３導電部材の一端は前記第１スイッチング回路に接続され、
   前記第３導電部材の他端は前記第２スイッチング回路に接続されている
   ことを特徴とする電源装置。
5. スイッチング回路と、
   前記スイッチング回路を冷却する冷却部材と、
   前記スイッチング回路及び前記冷却部材を収容する筐体と、
   前記冷却部材と前記筐体との間に設けられ、前記冷却部材を支持する第１絶縁部材と、
   第３導電部材と、
   第４導電部材とを備え、
   前記スイッチング回路は、第１スイッチング回路と第２スイッチング回路を有し、
   前記冷却部材は、前記第１スイッチング回路を冷却する第１冷却部材と、前記第２スイッチング回路を冷却する第２冷却部材とを有し、
   前記第１絶縁部材は、複数の絶縁性の部材により、前記第１冷却部材及び前記第２冷却部材をそれぞれ支持し、
   前記第３導電部材の一端は前記第１スイッチング回路に接続され、
   前記第３導電部材の他端は前記第２スイッチング回路に接続され、
   前記第４導電部材の一端は前記第１冷却部材に接続され、
   前記第４導電部材の他端は前記第２冷却部材に接続されている
   ことを特徴とする電源装置。
6. スイッチング回路と、
   前記スイッチング回路を冷却する冷却部材と、
   前記スイッチング回路及び前記冷却部材を収容する筐体と、
   前記冷却部材と前記筐体との間に設けられ、前記冷却部材を支持する第１絶縁部材と、
   第３導電部材と、
   前記冷却部材に接続された複数の第４導電部材と、
   複数の第３絶縁部材と、
   第５導電部材とを備え、
   前記スイッチング回路は、第１スイッチング回路と第２スイッチング回路を有し、
   前記冷却部材は、前記第１スイッチング回路を冷却する第１冷却部材と、前記第２スイッチング回路を冷却する第２冷却部材とを有し、
   前記第１絶縁部材は、複数の絶縁性の部材により、前記第１冷却部材及び前記第２冷却部材をそれぞれ支持し、
   前記第３導電部材の一端は前記第１スイッチング回路に接続され、
   前記第３導電部材の他端は前記第２スイッチング回路に接続され、
   前記複数の第４導電部材のうち一方の第４導電部材は一端を前記第１冷却部材に接続され、他方の第４導電部材は一端を前記第２冷却部材に接続され、
   前記一方の第４導電部材の他端及び前記他方の第４導電部材の他端は、前記第３絶縁部材を介して前記第５導電部材に接続され、
   前記第５導電部材は、前記複数の第３絶縁部材と前記筐体との間で、前記複数の第３絶縁部材をそれぞれ支持する
   ことを特徴とする電源装置。
7. 請求項６記載の電源装置において、
   前記第４導電部材は、前記冷却部材に接続された接続部分から前記第３絶縁部材に接続された接続部分まで延在するように形成され、
   下記式（２）を満たす
   ことを特徴とする電源装置。
   

   

   ただし、Ｌ_２は前記第４導電部材の延在方向の長さであり、Ｎは自然数であり、λは、抑制の対象となるノイズの波長である。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の電源装置において、
   前記筐体は第１筐体及び第２筐体を有し、
   前記第１筐体は、前記第１スイッチング回路、前記第１冷却部材、及び、前記複数の絶縁性の部材のうち一方の部材を収容し、
   前記第２筐体は、前記第２スイッチング回路、前記第２冷却部材、及び、前記複数の絶縁性の部材のうち他方の部材を収容する
   ことを特徴とする電源装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源装置において、
   前記第１絶縁部材は抵抗成分を有する
   ことを特徴とする電源装置。

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