JP7168871B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

アクティブフィルタ回路を備えた電力変換装置に関する。

電力変換装置で発生する高調波電流を抑制する手段として、例えば、特許文献１（ＷＯ２０１７－１１５４３１）に開示されているようなアクティブフィルタ回路が広く知られている。

従来、アクティブフィルタ回路の実装基板は、電力変換装置のＤＣ－ＡＣ変換部を構成するインバータ回路の実装基板とは別基板となっており、省スペース、コスト低減の観点からアクティブフィルタ回路およびインバータ回路が一基板に実装されることが望ましい、と考えられる。

しかしながら、アクティブフィルタ回路およびインバータ回路ともに、重量の大きい電気部品を含む回路であるので、両者を一基板に実装するとなると、基板の歪・撓みが大きく、チップコンデンサのような基板の歪・撓みに弱い部品に悪影響を及ぼす懸念がある。

そこで、アクティブフィルタ回路およびインバータ回路の両回路が実装された基板の歪・撓みを抑制する、という課題が存在する。

第１観点の電力変換装置は、アクティブフィルタ回路と、インバータ回路と、一つのプリント配線板とを備えている。アクティブフィルタ回路は、電気部品である第１重量物を含む。インバータ回路は、電気部品である第２重量物を含む。一つのプリント配線板には、アクティブフィルタ回路およびインバータ回路が実装される。プリント配線板を所定の第１方向に順に並ぶ第１エリア、第２エリアおよび第３エリアに区分けしたとき、第１重量物が第１エリアに、第２重量物が第３エリアに配置される。

インバータ回路およびアクティブフィルタ回路には重量物と言える比較的重い電気部品が含まれるので、両者を一枚のプリント配線板に実装する際に、そのような重量物が一エリアに偏るとプリント配線板に歪・撓みが発生しやすく、故障の原因になる。

しかし、この電力変換装置では、重量物が、パワーモジュールが実装されるエリアを挟むように実装されることによって、重量物が一エリアに偏ることが防止され、プリント配線板に歪・撓みが発生し難くなる。

第２観点の電力変換装置は、第１観点の電力変換装置であって、アクティブフィルタ回路が、高調波電流を抑制するための補償電流を生成する第１パワーモジュールを含む。インバータ回路は、直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換する第２パワーモジュールを含む。第１パワーモジュールおよび第２パワーモジュールのうち少なくとも１つが第２エリアに配置される。

この電力変換装置では、第２エリアが、少なくとも１つのパワーモジュールが実装されることによって補強されるので、新たに補強部材を追加する必要がない。

第３観点の電力変換装置は、第２観点の電力変換装置であって、第１パワーモジュールおよび第２パワーモジュールがともに第２エリアに配置されている。

この電力変換装置では、第２エリアが、２つのパワーモジュールが実装されることによって補強されるので、新たに補強部材を追加する必要がない。

第４観点の電力変換装置は、第２観点の電力変換装置であって、冷却器をさらに備えている。冷却器は、第１パワーモジュールおよび第２パワーモジュールに取り付けられ、第１パワーモジュールおよび第２パワーモジュールを冷却する。

この電力変換装置では、第２エリアに２つのパワーモジュールが実装され、さらに２つのパワーモジュールが冷却器によって機械的に繋がることによって補強されるので、新たに補強部材を追加する必要がない。

第５観点の電力変換装置は、第４観点の電力変換装置であって、第１パワーモジュールおよび第２パワーモジュールは、第１方向と直交する第２方向に沿って配置されている。冷却器は、第２方向に沿って延びる形状である。

この電力変換装置では、第２方向に沿って並ぶ第１パワーモジュールおよび第２パワーモジュールに、第２方向に沿って延びる形状の冷却器が両パワーモジュールに取り付けられているので、第２エリアの第２方向の強度が高まる。ここで、第２方向の強度とは、プリント配線板を第２方向に延びる梁とみなしたときの曲げ強度である。

第６観点の電力変換装置は、第１観点から第５観点のいずれか１つの電力変換装置であって、第１重量物および第２重量物の少なくとも一方はリアクトルである。

リアクトルは第１パワーモジュール、第２パワーモジュールに比べて重く、高さも大きく、作業者はそれが重量物であることを素早く認識することができる。それゆえ、この電力変換装置では、リアクトルが第２エリアよりもプリント配線板の端部に近い第１エリア、第３エリアに実装されることによって、作業者がプリント配線板を運ぶ際に自然にリアクトルがある重量物の近くを持つようになる。その結果、プリント配線板の歪・撓みが防止される。

第７観点の電力変換装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つの電力変換装置であって、第１重量物および第２重量物の少なくとも一方が複数の部品を含む場合、複数の部品は第１方向と直交する第２方向に並ぶ。

仮に、各重量物が各エリアの１ヶ所に集中していた場合、プリント配線板を掴んだときの掴む場所が各重量物から離れていると、その掴んだ場所に作用する応力が大きくなる。

しかし、この電力変換装置では、プリント配線板の第１エリアの第２方向に沿って第１重量物の各部品が並び、第３エリアの第２方向に沿って第２重量物が並ぶことによって、作業者が、プリント配線板を掴んだ際に、その掴んだ場所に作用する応力が前者よりも小さくなる。その結果、プリント配線板の歪・撓みが抑制される。

第８観点の電力変換装置は、第１観点から第７観点のいずれか１つの電力変換装置であって、第１エリアが、プリント配線板の第１方向の一端である第１端から、プリント配線板の第１方向の長さの１／３以内の距離にある。第３エリアは、プリント配線板の第１方向の他端である第２端から、プリント配線板の第１方向の長さの１／３以内の距離にある。

この電力変換装置では、作業者は、プリント配線板を運ぶ際に端部側を持つので、必然的に重量物のある第１エリアまたは第３エリアを持つようになる。その結果、プリント配線板の歪・撓みが防止される。

第９観点の電力変換装置は、第１観点から第８観点のいずれか１つの電力変換装置であって、プリント配線板への第１重量物および第２重量物の実装は、第１重量物および第２重量物が載置されたプリント配線板が半田フロー槽を第１方向と直交する第２方向に沿って通過することによって実現される。

この電力変換装置では、重量物が第２エリアよりもプリント配線板の端部に近い第１エリア、第３エリアに載置された状態で、半田フロー槽を第２方向に沿って通過するので、プリント配線板の端部をつかむ保持部側に重量物が位置することになり、プリント配線板の歪・撓みが防止される。その結果、半田付け不良が防止される。

本開示の一実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。 部品が実装されているプリント配線板の斜視図である。 図２に示すヒートシンクを正面視右端を中心に右方向に１８０°反転させた状態の平面図である。 ハンダ槽上を搬送されるプリント配線板および当該プリント配線板の第２エリアに重心を置く第１重量物と第２重量物とを搬送方向から視た正面図である。 ハンダ槽上を搬送されるプリント配線板、当該プリント配線板の第１エリアに重心を置く第１重量物、および第３エリアに重心を置く第２重量物を搬送方向から視た正面図である。

（１）電力変換装置１０の概要
図１は、本開示の一実施形態に係る電力変換装置１０の構成を示す回路図である。図１において、電力変換装置１０は、整流回路２０と、インバータ回路４０と、アクティブフィルタ回路６０と、スイッチング電源８０と、1つのプリント配線板７０とを備えている。

整流回路２０は、交流電源１００の交流電力を直流電力に整流する。交流電源１００は、三相交流を出力する。

インバータ回路４０は、整流回路２０から出力された直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換して、モータＭに供給する。モータＭは、三相交流モータであり、例えば、空気調和機の冷媒回路に設けられた圧縮機を駆動する。

アクティブフィルタ回路６０は、交流電源１００と整流回路２０との間に並列接続されている。アクティブフィルタ回路６０は、電流検出部３３によって検出されたインバータ回路４０に流れる電流値に基づいて、インバータ回路４０で発生する高調波電流と逆位相の高調波電流を補償することによって、インバータ回路４０から電源ラインへ流出する高調波電流を低減する。

（２）詳細構成
（２－１）整流回路２０
整流部２１は、６つのダイオードＤ０ａ，Ｄ０ｂ，Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ０ａとＤ０ｂ、Ｄ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。

ダイオードＤ０ａ，Ｄ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ２２のプラス側端子に接続されており、整流回路２０の正側出力端子として機能する。

ダイオードＤ０ｂ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ２２のマイナス側端子に接続されており、整流回路２０の負側出力端子として機能する。

ダイオードＤ０ａおよびダイオードＤ０ｂの接続点は、三相交流電源１００の一つの極（Ｕ相）に接続されている。ダイオードＤ１ａおよびダイオードＤ１ｂの接続点は、三相交流電源１００の他の一つの極（Ｖ相）に接続されている。ダイオードＤ２ａおよびダイオードＤ２ｂの接続点は、三相交流電源１００の残り１つの極（Ｗ相）に接続されている。

整流回路２０は、三相交流電源１００から出力される交流電力を整流して直流電力を生成し、これを平滑コンデンサ２２へ供給する。

（２－２）インバータ回路４０
インバータ回路４０は、リアクトル２４と、平滑コンデンサ２２と、インバータモジュール３０、電圧検出部３２と、電流検出部３３と、インバータマイコン３５とを有している。

（２－２－１）リアクトル２４
リアクトル２４は、その一端が整流回路２０の正側出力端子に接続され、その他端が平滑コンデンサ２２の正側入力端子に接続されている。

（２－２－２）平滑コンデンサ２２
平滑コンデンサ２２は、一端が整流回路２０の正側出力端子に接続され、他端が整流回路２０の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ２２は、整流回路２０によって整流された電圧を平滑する。

平滑コンデンサ２２による平滑後の電圧は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されるインバータ回路４０へ供給される。

コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ２２としてフィルムコンデンサが採用される。

リアクトル２４と平滑コンデンサ２２とは、ＬＣフィルタを構成している。リアクトル２４のインダクタンスおよび平滑コンデンサ２３のキャパシタンスは、このＬＣフィルタが、インバータ回路４０の制御信号の生成に用いられるキャリアの周波数と同じ周波数の電流成分を減衰させるように、設定されている。このため、キャリアの周波数と同じ周波数の電流成分が交流電源１００に流出することが抑制される。

（２－２－３）インバータモジュール３０
インバータモジュール３０は、スイッチング回路２５および制御回路２６が内蔵され、１つのパッケージになっている。

スイッチング回路２５は、直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換する複数のスイッチング素子から成る。制御回路２６は、スイッチング素子を制御する。

（２－２－３－１）スイッチング回路２５
スイッチング回路２５は、モータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対応する３つの上下アームが互いに並列に、且つ平滑コンデンサ２２の出力側に接続されている。

図１において、スイッチング回路２５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）Ｑ３ａ，Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ，Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ，Ｑ５ｂおよび複数の還流用のダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂを含む。

トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂは、それぞれ互いに直列に接続されることによって各上下アームを構成しており、それによって形成された接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷそれぞれから対応する相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって出力線が延びている。

各ダイオードＤ３ａ～Ｄ５ｂは、各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂに、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子が、また、トランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子が接続されるよう、並列接続されている。このそれぞれ並列接続されたトランジスタとダイオードにより、スイッチング素子が構成される。

スイッチング回路２５は、平滑コンデンサ２２からの直流電圧が印加され、かつ制御回路２６により指示されたタイミングで各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂがオンおよびオフを行うことによって、モータＭを駆動する駆動電圧を生成する。この駆動電圧は、各トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂの各接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷからモータＭの駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに出力される。

（２－２－３－２）制御回路２６
制御回路２６は、インバータマイコン３５からの指令電圧に基づき、スイッチング回路２５の各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのオンおよびオフの状態を変化させる。

具体的には、制御回路２６は、任意のデューティ比を有するパルス状の駆動電圧がスイッチング回路２５からモータＭに出力されるように、ゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成する。デューティ比は、インバータマイコン３５によって決定される。

生成されたゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚは、それぞれのトランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのゲート端子に印加される。

（２－２－４）電圧検出部３２
電圧検出部３２は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ２２の両端電圧を検出する。電圧検出部３２は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ２２に並列接続され、平滑コンデンサ２２の両端電圧が分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、インバータマイコン３５に入力される。

（２－２－５）電流検出部３３
電流検出部３３は、平滑コンデンサ２２およびスイッチング回路２５の間であって、かつ平滑コンデンサ２２の負側出力端子側に接続されている。電流検出部３３は、モータＭの起動後、モータＭに流れるモータ電流を三相分の電流の合計値として検出する。

電流検出部３３は、例えば、シャント抵抗および該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出部３３によって検出されたモータ電流は、インバータマイコン３５に入力される。

（２－２－６）インバータマイコン３５
インバータマイコン３５は、電圧検出部３２、電流検出部３３、および制御回路２６と接続されている。本実施形態では、インバータマイコン３５は、モータＭをロータ位置センサレス方式にて駆動させている。なお、ロータ位置センサレス方式に限定されるものではなく、センサ方式で行なってもよい。

また、インバータマイコン３５は、電圧検出部３２の検出値を監視し、電圧検出部３２の検出値が所定の閾値を超えたとき、トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂをオフにする保護制御も行っている
（２－３）アクティブフィルタ回路６０
アクティブフィルタ回路６０は、アクティブフィルタモジュール５０と、第１コンデンサ５２と、キャリアフィルタ５３と、連繋リアクトル５４と、アクティブフィルタマイコン５５と、電圧検出部５６と、電流検出部５７と、Ｕ相電流検出部５８ｕと、Ｗ相電流検出部５８ｗとを有している。

（２－３－１）アクティブフィルタモジュール５０
アクティブフィルタモジュール５０は、スイッチング回路４５および制御回路４６が内蔵され、１つのパッケージになっている。

（２－３－１－１）スイッチング回路４５
スイッチング回路４５は、高調波電流を抑制するための補償電流を生成する複数のスイッチング素子から成る。

スイッチング回路４５は、制御回路４６によってスイッチング動作が制御され、交流電源１００とスイッチング回路４５との間に流れる電流を制御することによって、インバータ回路４０から電源ラインへ流出する高調波電流を打ち消す。

スイッチング回路４５の構成は、インバータモジュール３０のスイッチング回路２５の構成と同じであるので、構成部品であるトランジスタおよびダイオードには、インバータモジュール３０のスイッチング回路２５のトランジスタおよびダイオードと同じ符号を付して、説明を省略する。

（２－３－１－２）制御回路４６
制御回路４６は、スイッチング素子を制御する。制御回路４６の構成も、インバータモジュール３０の制御回路２６の構成と同じであるので、インバータモジュール３０の制御回路２６と同じ符号を付して、説明を省略する。

（２－３－２）第１コンデンサ５２
第１コンデンサ５２は、スイッチング回路４５の出力電力を平滑するコンデンサである。

（２－３－３）キャリアフィルタ５３
キャリアフィルタ５３は、スイッチング回路４５のスイッチングに伴うノイズを除去する。具体的には、キャリアフィルタ５３は、スイッチング回路４５のスイッチングによって生じる補償電流の高域成分を除去する。

（２－３－４）連繋リアクトル５４
連繋リアクトル５４は、スイッチング回路４５と電源ラインとを連系する。

（２－３－５）アクティブフィルタマイコン５５
アクティブフィルタマイコン５５は、電圧検出部５６、電流検出部５７、Ｕ相電流検出部５８ｕ、Ｗ相電流検出部５８ｗ、および制御回路４６と接続されている。

また、アクティブフィルタマイコン５５は、電圧検出部５６、電流検出部５７、Ｕ相電流検出部５８ｕ、およびＷ相電流検出部５８ｗの各検出値に基づいて、スイッチング回路４５の各スイッチング素子のオン／オフを切り換えるための指令電圧を制御回路４６へ送る。

（２－３－６）電圧検出部５６
電圧検出部５６は、第１コンデンサ５２の出力側に接続されており、第１コンデンサ５２の両端電圧を検出する。電圧検出部５６は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が第１コンデンサ５２に並列接続され、第１コンデンサ５２の両端電圧が分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、アクティブフィルタマイコン５５に入力される。

（２－３－７）電流検出部５７
電流検出部５７は、第１コンデンサ５２およびスイッチング回路４５の間であって、かつ第１コンデンサ５２の負側出力端子側に接続されている。電流検出部５７は、スイッチング回路４５の母線電流を検出する。

電流検出部５７は、例えば、シャント抵抗および該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出部５７によって検出された電流は、アクティブフィルタマイコン５５に入力される。

（２－３－８）Ｕ相電流検出部５８ｕおよびＷ相電流検出部５８ｗ
Ｕ相電流検出部５８ｕは、Ｕ相に流れる補償電流を検出する。Ｗ相電流検出部５８ｗは、Ｗ相に流れる補償電流を検出する。

（２－４）スイッチング電源８０
スイッチング電源８０は、整流回路２０の出力側に接続されており、インバータマイコン３５およびインバータモジュール３０の制御回路２６に電力を供給する。また、スイッチング電源８０は、アクティブフィルタマイコン５５およびアクティブフィルタモジュール５０の制御回路４６にも電力を供給する。

スイッチング電源８０の接続位置は、整流回路２０の出力側に限定されるものではなく、例えば、限流回路９０よりも交流電源１００側であってもよい。

（２－５）限流回路９０
限流回路９０は、限流抵抗９１、限流リレー９２およびメインリレー９３を有している。限流回路９０は、平滑コンデンサ２２に流れる電流を制限するだけでなく、アクティブフィルタ回路６０の第１コンデンサ５２に流れる電流を制限する限流回路として兼用される。それゆえ、アクティブフィルタ回路６０が個別に限流回路を有する必要がないので、電力変換装置１０の小型化、軽量化、低コスト化が図られる。

（２－５－１）限流抵抗９１
限流抵抗９１は、交流電源１００と整流回路２０とを結ぶ三相の電源ラインのうちの１つの電源ライン上に接続されている。

限流抵抗９１は、平滑コンデンサ２２および第１コンデンサ５２を徐々に充電するために設けられている。交流電源１００の電圧は限流抵抗９１を介して整流回路２０に印加され、限流抵抗９１の抵抗値と交流電源１００の交流電圧に応じた電流が平滑コンデンサ２２および第１コンデンサ５２に流れて、平滑コンデンサ２２および第１コンデンサ５２を徐々に充電する。

（２－５－２）限流リレー９２
限流リレー９２は、限流抵抗９１が接続されている電源ライン上に、限流抵抗９１と直列に接続されている。

限流リレー９２の接点間はノーマルオンの状態であり、モータＭを起動させる際に、メインリレー９３をバイパスするように限流抵抗９１と整流回路２０との間を導通状態にしている。限流リレー９２は、平滑コンデンサ２２が適度に充電されてからオフ動作する。

（２－５－３）メインリレー９３
メインリレー９３は、交流電源１００と整流回路２０とを結ぶ三相の電源ラインのうち、限流抵抗９１および限流リレー９２が接続されている電源ライン上であって、限流抵抗９１および限流リレー９２と並列に接続されている。さらに、メインリレー９３は、限流抵抗９１および限流リレー９２が接続されていない電源ライン上にも接続されている。

交流電源１００の電力がいきなり整流回路２０に供給されると、過大な突入電流により平滑コンデンサ２２などの部品が破壊される虞があるので、通常、メインリレー９３が接点間をオフして、交流電源１００と整流回路２０とを結ぶ電源ラインを導通させていない。

メインリレー９３は、平滑コンデンサ２２が適度に充電され、限流リレー９２がオフ動作してから、オン動作する。

（２－６）プリント配線板７０
図２は、部品が実装されているプリント配線板７０の斜視図である。図２において、プリント配線板７０上には、図１に示すインバータ回路４０、アクティブフィルタ回路６０およびスイッチング電源８０などを構成する各種部品が実装されている。これにより、各回路間を接続するハーネスが不要となり、電力変換装置１０の小型化やコストダウンが図られる。

（２－７）ヒートシンク２００
図２に示すように、インバータモジュール３０には、高温になるスイッチング回路２５からの放熱を促すためにヒートシンク２００が設置されている。

図３は、図２に示すヒートシンク２００を正面視右端を中心に右方向に１８０°反転させた状態の平面図である。図３において、ヒートシンク２００には、インバータモジュール３０だけでなく、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が装着されている。

ヒートシンク２００は、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０を冷却する冷却器として兼用されている。

１つのヒートシンク２００でインバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０を冷却することができるので、電力変換装置１０の小型化、軽量化、低コスト化が図られる。

（３）プリント配線板７０の部品配置
本実施形態では、図２に示すように、プリント配線板７０の長辺方向をＸ方向、短辺方向として、プリント配線板７０がＹ方向に沿って、３つのエリアである第１エリア７０１、第２エリア７０２および第３エリア７０３に仮想的に区分けされている。

第１エリア７０１は、プリント配線板７０のＹ方向の一端である第１端７０Ｙａからプリント配線板７０のＹ方向の長さの約１／３の距離までの範囲である。

第３エリア７０３は、プリント配線板７０のＹ方向の他端である第２端７０Ｙｂからプリント配線板７０のＹ方向の長さの１／３の距離までの範囲である。

（３－１）第１エリア７０１
第１エリア７０１には、アクティブフィルタ回路６０を構成する部品の中で、重量物といえるキャリアフィルタ５３、および連繋リアクトル５４が配置されている。説明の便宜上、これらの重量物を「第１重量物６０１」という。

さらに、スイッチング電源８０を構成する部品の中で重量物と言える変圧器８１も、第１エリア７０１に配置されている。

また、第１エリア７０１においてもアクティブフィルタ回路６０の第１重量物６０１と、スイッチング電源８０の変圧器８１の重心が局所的に集中することを避けるため、アクティブフィルタ回路６０の重量物６０１は第１エリア７０１のＸ方向の一方の端部側に配置され、スイッチング電源８０の変圧器８１は第１エリア７０１のＸ方向のもう一方の端部側に配置されている。

（３－２）第２エリア７０２
第１エリア７０１と第３エリア７０３とに挟まれた第２エリア７０２には、インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が、プリント配線板７０の長辺方向（図２のＸ方向）に沿って配置されている。

インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０には共通のヒートシンク２００が装着されている。それゆえ、ヒートシンク２００は、図２のＸ方向に沿って延びる形状である。

（３－３）第３エリア７０３
第３エリア７０３には、インバータ回路４０を構成する部品の中で、重量物といえるリアクトル２４が配置されている。説明の便宜上、その重量物を「第２重量物４０１」という。

（３－４）プリント配線板７０の歪／撓みについて
図４Ａは、ハンダ槽７３０上を搬送されるプリント配線板７０および当該プリント配線板７０の第２エリア７０２に重心を置く第１重量物６０１と第２重量物４０１とを搬送方向から視た正面図である。

また、図４Ｂは、ハンダ槽上７３０を搬送されるプリント配線板７０、当該プリント配線板７０の第１エリア７０１に重心を置く第１重量物６０１、および第３エリア７０３に重心を置く第２重量物４０１を搬送方向から視た正面図である。

図４Ａおよび図４Ｂにおいて、ハンダ槽７３０は、溶融したハンダ７２０で満たされている。ハンダ槽７３０の開口部の両端には、プリント配線板７０を移動させるコンベア７１０が設置されている。

コンベア７１０は、プリント配線板７０の第１端７０Ｙａおよび第２端７０Ｙｂを挟み、プリント配線板７０を、溶融したハンダ７２０の液面上を所定の速度で搬送させる。搬送方向は、プリント配線板７０の長辺方向（図２のＸ方向）である。

溶融したハンダ７２０の液面は、噴流によって波立っており、その勢いでプリント配線板７０のハンダ付け面をハンダで満たす。

（３－４－１）図４Ａの説明
図４Ａに示すように、プリント配線板７０の第２エリア７０２に第１重量物６０１の重心および第２重量物４０１の重心が置かれている場合、プリント配線板７０は第２エリア７０２がハンダ７２０の液面に近づく方向に撓む。

プリント配線板７０の撓みが大きくなると、プリント配線板７０がハンダ槽７３０上を円滑に移動することができなくなるだけでなく、ハンダが付きにくくなる。

（３－４－２）図４Ｂの説明
これに対して、本実施形態では、図４Ｂに示すように、コンベア７１０に保持される第１端７０Ｙａを有する第１エリア７０１に第１重量物６０１の重心が置かれ、コンベア７１０に保持される第２端７０Ｙｂを有する第３エリア７０３に第２重量物４０１の重心が置かれている。それゆえ、プリント配線板７０の第２エリア７０２がハンダ７２０の液面に近づく方向に撓むことはない。

それゆえ、プリント配線板７０がハンダ槽７３０上を円滑に移動することができ、ハンダが付きにくくなるという状態を抑制することができる。

また、ハンダ付け工程では、プリント配線板７０に電気部品がハンダ付けされたプリント配線板アセンブリ（図２参照）が完成する。作業者が次工程へプリント配線板アセンブリを搬送する際、第１エリア７０１および第３エリア７０３を持って搬送するならば、プリント配線板７０に不要な歪を生じさせることはない。

一方、不注意で、第１エリア７０１または第３エリア７０３のいずれか一方だけを持った場合、例えば、プリント配線板７０が水平になるように第３エリア７０３を持った場合、第１エリア７０１の第１重量物６０１および変圧器８１の重量によるモーメントが第２エリア７０２に作用する。これは、プリント配線板７０に対して好ましい状況ではない。

しかしながら、第２エリア７０２には、複数の電極ピンを有するインバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が、長辺方向（図２のＸ方向）に並んで配置され、それらの電極ピンがプリント配線板７０にハンダ付けされているので、インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が第２エリア７０２の補強部材となっている。

その上、インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０は、第２エリア７０２の長辺方向（図２のＸ方向）に延びる１つのヒートシンク２００とネジで締結されているので、第２エリア７０２が間接的に補強される。

その結果、万が一、作業者が第１エリア７０１または第３エリア７０３のいずれか一方だけを持った場合でも、第２エリア７０２はインバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０、ファン用パワーモジュール１２０およびヒートシンク２００によって補強されているので、歪、撓みに耐えることができる。

（４）特徴
（４－１）
電力変換装置１０では、矩形状のプリント配線板７０を短辺方向に順に並ぶ第１エリア７０１、第２エリア７０２および第３エリア７０３に区分けしたとき、第１重量物６０１が第１エリア７０１に、第２重量物４０１が第３エリア７０３に配置される。重い電気部品である第１重量物６０１および第２重量物４０１が１つのエリアに偏ることが防止され、第１重量物６０１および第２重量物４０１の重みによるプリント配線板７０の歪・撓みが発生し難くなる。

（４－２）
電力変換装置１０では、インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が第２エリア７０２に実装されることによって、第２エリア７０２が補強される。その結果、新たに補強部材を追加する必要がない。

（４－３）
電力変換装置１０では、インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０に共通の１つのヒートシンク２００がネジで締結されることによって、第２エリア７０２がさらに補強される。

（４－４）
電力変換装置１０では、プリント配線板７０は、ハンダ槽７３０上をプリント配線板７０の長辺方向と平行に搬送される、その長辺方向に沿ってインバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が並び、その並び方向に沿ってヒートシンク２００が延びている。それゆえ、第２エリア７０２の長辺方向の強度が高まり、それがプリント配線板７０自身の長辺方向の強度を高めている。

（４－５）
電力変換装置１０では、第１重量物６０１にキャリアフィルタ５３のリアクトルと連繋リアクトル５４が含まれ、第２重量物４０１にはリアクトル２４が含まれている。これらのリアクトルは、インバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０に比べて重いので、プリント配線板７０の第１端７０Ｙａを有する第１エリア７０１、第２端７０Ｙｂを有する第３エリア７０３に実装されている。作業者は、プリント配線板７０を運ぶ際に、自然にプリント配線板７０の両端を掴む。その結果、第１重量物６０１側および第２重量物４０１側を持つようになるので、プリント配線板７０の歪・撓みが抑制される。

（４－６）
電力変換装置１０では、プリント配線板７０の第１端７０Ｙａを有する第１エリア７０１の長辺方向に沿って第１重量物６０１の各部品が並び、第２端７０Ｙｂを有する第３エリア７０３の長辺方向に沿って第２重量物４０１の各部品が並ぶ。作業者は、プリント配線板７０を運ぶ際に、自然にプリント配線板７０の両端を掴む。その結果、第１重量物６０１側および第２重量物４０１側を持つようになるので、プリント配線板７０の歪・撓みが抑制される。

（４－７）
電力変換装置１０では、第１エリア７０１および第３エリア７０３に挟まれた第２エリア７０２には重量物が実装されない。作業者が、第１エリア７０１および第３エリア７０３を持ってプリント配線板７０を運ぶ際に、第２エリア７０２が実装部品の重みで歪んだり、撓んだりすることが抑制される。

（４－８）
電力変換装置１０では、プリント配線板７０が、第１端７０Ｙａを有する第１エリア７０１に第１重量物６０１が載置され、且つ第２端７０Ｙｂを有する第３エリア７０３に第２重量物４０１が載置された状態で、ハンダ槽７３０をプリント配線板７０の長辺方向に沿って通過する。ハンダ槽７３０のコンベア７１０はプリント配線板７０の第１端７０Ｙａおよび第２端７０Ｙｂ保持して、プリント配線板７０を搬送する。プリント配線板７０の中央部である第２エリア７０２に重量物がないので、プリント配線板７０が凹状に撓むことがなく、歪および撓みによるハンダ付け不良が抑制される。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ 電力変換装置
２４ リアクトル（第２重量物）
３０ インバータモジュール（第２パワーモジュール）
４０ インバータ回路
５０ アクティブフィルタモジュール（第１パワーモジュール）
５３ キャリアフィルタ（第１重量物）
５４ 連繋リアクトル（第１重量物）
６０ アクティブフィルタ回路
７０ プリント配線板
７０Ｙａ 第１端
７０Ｙｂ 第２端
８０ スイッチング電源
２００ ヒートシンク（冷却器）
７０１ 第１エリア
７０２ 第２エリア
７０３ 第３エリア
７３０ ハンダ槽（半田フロー槽）

ＷＯ２０１７－１１５４３１

Claims (9)

1. 電気部品である第１重量物（５３、５４）を含むアクティブフィルタ回路（６０）と、
   電気部品である第２重量物（２４）を含むインバータ回路（４０）と、
   前記アクティブフィルタ回路（６０）および前記インバータ回路（４０）が実装される一つのプリント配線板（７０）と、
   を備え、
   前記プリント配線板（７０）を所定の第１方向に順に並ぶ第１エリア（７０１）、第２エリア（７０２）および第３エリア（７０３）に区分けしたとき、前記第１重量物（５３、５４）が前記第１エリア（７０１）に、前記第２重量物（２４）が前記第３エリア（７０３）に配置される、
   電力変換装置（１０）。
2. 前記アクティブフィルタ回路（６０）は、高調波電流を抑制するための補償電流を生成する第１パワーモジュール（５０）を含み、
   前記インバータ回路（４０）は、直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換する第２パワーモジュール（３０）を含み、
   前記第１パワーモジュール（５０）および前記第２パワーモジュール（３０）のうち少なくとも１つが前記第２エリア（７０２）に配置される、
   請求項１に記載の電力変換装置（１０）。
3. 前記第１パワーモジュール（５０）および前記第２パワーモジュール（３０）がともに前記第２エリア（７０２）に配置される、
   請求項２に記載の電力変換装置（１０）。
4. 前記第１パワーモジュール（５０）および前記第２パワーモジュール（３０）に取り付けられ、前記第１パワーモジュール（５０）および前記第２パワーモジュール（３０）を冷却する冷却器（２００）をさらに備える、
   請求項２または請求項３に記載の電力変換装置（１０）。
5. 前記第１パワーモジュール（５０）および前記第２パワーモジュール（３０）は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って配置されており、
   前記冷却器（２００）は、前記第２方向に沿って延びる形状である、
   請求項４に記載の電力変換装置（１０）。
6. 前記第１重量物（５３、５４）および前記第２重量物（２４）の少なくとも一方はリアクトルである、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０）。
7. 前記第１重量物（５３、５４）および前記第２重量物（２４）の少なくとも一方が複数の部品を含む場合、前記複数の部品は前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０）。
8. 前記第１エリア（７０１）は、前記プリント配線板（７０）の前記第１方向の一端である第１端（７０Ｙａ）から、前記プリント配線板（７０）の前記第１方向の長さの１／３以内の距離にあり、
   前記第３エリア（７０３）は、前記プリント配線板（７０）の前記第１方向の他端である第２端（７０Ｙｂ）から、前記プリント配線板（７０）の前記第１方向の長さの１／３以内の距離にある、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０）。
9. 前記プリント配線板（７０）への前記第１重量物（５３、５４）および前記第２重量物（２４）の実装は、前記第１重量物（５３、５４）および前記第２重量物（２４）が載置された前記プリント配線板（７０）が半田フロー槽（７３０）を前記第１方向と直交する第２方向に沿って通過することによって実現される、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０）。

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