WO2022230037A1 - コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置 - Google Patents

コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置 Download PDF

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WO2022230037A1
WO2022230037A1 PCT/JP2021/016724 JP2021016724W WO2022230037A1 WO 2022230037 A1 WO2022230037 A1 WO 2022230037A1 JP 2021016724 W JP2021016724 W JP 2021016724W WO 2022230037 A1 WO2022230037 A1 WO 2022230037A1
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wiring
negative
positive
capacitor
terminals
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PCT/JP2021/016724
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English (en)
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宏明 高橋
優 岸和田
俊夫 渡邉
保彦 北村
尚吾 松岡
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三菱電機株式会社
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    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output

Definitions

  • This application relates to a capacitor board unit and a power converter.
  • a power conversion device includes a power conversion unit that converts power by a switching operation of a switching element, which is a semiconductor element.
  • the power conversion device also includes a capacitor for smoothing a voltage in which an AC component is superimposed on a DC component.
  • Patent Document 1 As a capacitor board unit to which a large current is input from the outside, a configuration in which a capacitor is directly connected to a metal conductive plate has been disclosed (see Patent Document 1, for example).
  • the alternating current generated by the pulsation of the input voltage is superimposed on the direct current, so that the direct current component and the alternating current component flow simultaneously in the metal conductive plate.
  • the heat generation of the conductive plate and the heat generation of other components connected to the conductive plate increase. Since the conductive plates made of metal are excellent in heat conduction, the heat generated by them is directly transmitted to the capacitor, and the temperature of the capacitor rises. When the temperature of the capacitor rises, there is a problem that it causes deterioration and failure of the capacitor.
  • a direct current superimposed on an alternating current flows through a circuit board on which a capacitor is mounted, the heat generation of the circuit board increases. In order to suppress the heat generation of the circuit board, it is possible to thicken the conductive wiring pattern of the circuit board, or to provide a heat dissipation or cooling structure for the circuit board and the capacitor, but the capacitor board unit is complicated. and high cost.
  • an external device powered by the DC voltage of the DC power supply may be connected to the DC power supply side of the power converter equipped with the capacitor board unit.
  • the alternating current component that causes voltage pulsation should be smoothed in the capacitor board unit without flowing to the external device.
  • the direct current component and the alternating current component flow in the metal conductive plate while being superimposed, the alternating current component flowing out to the outside increases unless the impedance of the conductive plate is kept small. Become.
  • the amount of AC current components flowing out to the outside increases, there is a problem that the voltage ripple of the DC voltage increases. Voltage pulsation causes failures and malfunctions in external equipment that uses a DC voltage as a power supply.
  • the capacitor board unit disclosed in the present application includes a wiring board having wiring, at least one positive power supply terminal connected to the positive pole of a power supply, a plurality of positive load terminals connected to the positive poles of a plurality of loads, respectively, and A positive electrode bus bar having a plurality of positive electrode smoothing terminals connected to the wiring, at least one negative electrode power supply terminal connected to the negative electrode of the power source, and a plurality of negative loads connected to the negative electrodes of the plurality of loads, respectively.
  • a negative bus bar having a terminal and a plurality of negative smoothing terminals connected to the wiring; a positive capacitor terminal and a negative capacitor terminal; the positive capacitor terminal and the negative capacitor terminal being connected to the wiring; a plurality of capacitors, wherein the wiring includes a positive electrode wiring that connects the plurality of positive electrode smoothing terminals and the plurality of positive electrode capacitor terminals in series and in parallel, and a plurality of the negative electrode smoothing terminals and the plurality of the and a negative electrode capacitor terminal connected in series and in parallel with a DC resistance value of the positive bus bar from the positive power supply terminal to the positive load terminal, and the negative electrode from the negative power supply terminal to the negative load terminal.
  • the busbar side DC resistance value which is the sum of the DC resistance value of the busbar and the DC resistance value, is the DC resistance value between the positive power supply terminal and the positive load terminal via the plurality of positive electrode smoothing terminals and the positive electrode wiring.
  • the capacitor-side inductance value which is the inductance value between the positive load terminal and the negative load terminal, is the inductance value of the positive bus bar from the positive power supply terminal to the positive load terminal, and the inductance value of the positive bus bar from the positive power supply terminal to the negative load terminal. is smaller than the busbar-side inductance value which is the sum of the inductance value of the negative electrode busbar up to .
  • a power conversion device disclosed in the present application includes a capacitor substrate unit disclosed in the present application, and a power conversion unit connected between each of the plurality of positive load terminals and each of the plurality of negative load terminals. It is a thing.
  • the bus bar is the sum of the DC resistance value of the positive bus bar from the positive power supply terminal to the positive load terminal and the DC resistance value of the negative bus bar from the negative power supply terminal to the negative load terminal.
  • a positive wiring board side DC resistance value which is a DC resistance value between a positive power supply terminal and a positive load terminal via a plurality of positive electrode smoothing terminals and positive wiring, and a plurality of negative electrode smoothing terminals and the wiring board side DC resistance value that is the sum of the negative wiring board side DC resistance value that is the DC resistance value between the negative power supply terminal and the negative load terminal via the negative wiring, and a plurality of positive electrodes
  • the capacitor-side inductance value which is the inductance value between the positive load terminal and the negative load terminal via the smoothing terminal, positive wiring, multiple capacitors, negative wiring, and multiple negative smoothing terminals, is measured from the positive power supply terminal.
  • the power conversion device disclosed in the present application includes the capacitor substrate unit disclosed in the present application, and the power conversion unit connected between each of the plurality of positive load terminals and each of the plurality of negative load terminals. Therefore, the alternating current caused by the pulsation of the output voltage from the power conversion unit flows from the positive electrode smoothing terminal to the negative electrode smoothing terminal via the positive electrode wiring, the capacitor, and the negative electrode wiring. It is possible to suppress the alternating current component that flows out from.
  • FIG. 1 is a plan view showing a capacitor substrate unit according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a side view showing the capacitor board unit according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing a main part of the capacitor board unit according to Embodiment 1;
  • 2 is a cross-sectional view of a wiring board of the capacitor board unit according to Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a power converter according to Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a capacitor substrate unit according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the capacitor substrate unit according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing a direct current path in the equivalent circuit diagram of the capacitor substrate unit according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a diagram showing a path of alternating current in the equivalent circuit diagram of the capacitor substrate unit according to Embodiment 1;
  • Embodiment 1. 1 is a plan view showing a capacitor board unit 1 according to Embodiment 1
  • FIG. 2 is a side view showing the capacitor board unit 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the wiring board 30 of the capacitor board unit 1
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the outline of the power converter 500 according to the first embodiment
  • FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the capacitor board unit 1
  • FIG. 8 is a diagram showing the direct current path in the equivalent circuit diagram of the capacitor board unit
  • FIG. 9 is an equivalent circuit of the capacitor board unit 1. It is a figure which shows the path
  • the capacitor board unit 1 is mounted on a power conversion device 500 that converts desired power into DC or AC voltage.
  • the capacitor board unit 1 has a plurality of capacitors 10 and smoothes a voltage in which an AC component is superimposed on a DC component.
  • the power conversion device 500 includes a capacitor board unit 1 and a power conversion unit 200 as a load.
  • the capacitor board unit 1 has load terminals 23 connected to the capacitor board unit 1 .
  • the load terminals 23 have a plurality of positive load terminals 23 a connected to the positive poles of the power conversion unit 200 and a plurality of negative load terminals 23 b connected to the negative poles of the power conversion unit 200 .
  • the power conversion unit 200 is connected between each of the plurality of positive load terminals 23a and each of the plurality of negative load terminals 23b.
  • the power conversion unit 200 has a function of converting DC power into AC power, for example.
  • the capacitor board unit 1 has power terminals 22 connected to an external power supply 100 .
  • the power supply terminal 22 has a positive power supply terminal 22 a connected to the positive pole of the external power supply 100 and a negative power supply terminal 22 b connected to the negative pole of the external power supply 100 .
  • the power conversion device 500 converts the power of the external power supply 100 into DC or AC voltage and outputs it to the external device 300 .
  • the capacitor board unit 1 has one positive power supply terminal 22a and one negative power supply terminal 22b.
  • the configuration is not limited to this. may be provided.
  • the number of power conversion units 200 connected to the capacitor board unit 1 is not limited to three.
  • the capacitor board unit 1 includes, as shown in FIG. 1, a capacitor 10, a bus bar 20, and a wiring board 30 having wiring.
  • the capacitors 10 and the busbars 20 are mounted on the wiring board 30. As shown in FIG. are electrically connected via
  • the capacitor 10 is an electrical component that mainly has a so-called charging function of storing power and a function of discharging the stored power.
  • aluminum electrolytic capacitors, film capacitors, ceramic capacitors, or the like are used for the capacitors 10 of the capacitor board unit 1 .
  • Aluminum electrolytic capacitors have the highest capacitance per unit volume. Therefore, by connecting a plurality of aluminum electrolytic capacitors in parallel and using them, it is possible to realize a compact and large-capacity capacitor board unit 1 .
  • FIG. 1 shows a layout example in which 28 capacitors 10 are connected in parallel, but the number of capacitors 10 is not limited to this.
  • the capacitor 10 has a positive capacitor terminal 10a and a negative capacitor terminal 10b. As shown in FIG. 2, capacitor 10 is mounted on the surface of wiring board 30 . A positive capacitor terminal 10 a and a negative capacitor terminal 10 b (not shown in FIG. 2 ) are connected to the wiring of the wiring board 30 . A plurality of capacitors 10 are connected in parallel between the plurality of positive electrode smoothing terminals 24a and the plurality of negative electrode smoothing terminals 24b. By configuring in this way, it is possible to realize a compact and large-capacity capacitor substrate unit 1 . In this embodiment, 28 capacitors 10 are connected in parallel to the three positive terminals 24a and the three negative terminals 24b, but the number of capacitors is not limited to this.
  • the busbar 20 is a current path through which a direct current mainly flows.
  • the busbar 20 includes a positive busbar 20a and a negative busbar 20b, as shown in FIG.
  • the positive bus bar 20a includes at least one positive power supply terminal 22a connected to the positive electrode of the external power supply 100, a plurality of positive load terminals 23a connected to the positive electrodes of the plurality of power conversion units 200, and a plurality of positive load terminals 23a connected to the wiring. has a positive electrode smoothing terminal 24a (not shown in FIG. 1).
  • the negative bus bar 20b includes at least one negative power supply terminal 22b connected to the negative electrode of the external power supply 100, a plurality of negative load terminals 23b connected to each of the negative electrodes of the plurality of power conversion units 200, and a plurality of negative load terminals 23b connected to the wiring.
  • a positive power terminal 22a and a negative power terminal 22b constitute a power terminal 22, and a positive load terminal 23a and a negative load terminal 23b constitute a load terminal 23.
  • the bus bar 20 and the wiring board 30 are electrically and mechanically connected by the positive electrode smoothing terminal 24a and the negative electrode smoothing terminal 24b. Since the bus bar 20 and the wiring board 30 can be electrically and mechanically connected by reflow, the manufacturing process and costs are reduced, and the structure is simplified, so that the productivity of the capacitor board unit 1 can be improved.
  • the bus bar 20 is made of a copper material with low electrical resistivity and excellent conductivity.
  • the material of the bus bar 20 is not limited to copper, and there is no problem with other metal materials. Since copper is a material that can be easily machined, such as by cutting, cutting, bending, and drilling, complicated shapes can be easily produced. Moreover, press working using a mold can be adopted for the copper material. Since press working can process the copper material in a shorter time than machining, the manufacturing cost of the bus bar 20 can be suppressed.
  • the capacitor board unit 1 shown in FIG. 1 has three load terminals 23, the number may be one, or four or more.
  • An insulating member (not shown) is provided between the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b.
  • the insulating member prevents a short circuit between the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b.
  • the insulating member is, for example, insulating paper.
  • the positive bus bar 20 a , the negative bus bar 20 b , and the insulating member are integrally molded with the resin portion 21 .
  • Methods for integrating the resin portion 21 and the bus bar 20 include an insert molding method and an outsert molding method.
  • the resin portion 21 has a screw fastening hole for fastening the bus bar 20 to the wiring board 30 . Bus bar 20 and wiring board 30 are fastened using this hole and screw, and bus bar 20 and wiring board 30 are mechanically connected.
  • the resin portion 21 is fixed to the wiring substrate 30 at three points. By fixing the resin portion 21 to the wiring board 30 in this manner, the vibration resistance of the bus bar 20 can be improved. Also, the reliability of electrical connection between the bus bar 20 and the wiring board 30 can be improved.
  • the wiring board 30 is a general printed wiring board such as a glass composite board such as CEM-3 or a glass epoxy board such as FR-4.
  • a wiring layer 50 having wiring is laminated on the wiring substrate 30, and the wiring substrate 30 has a multilayer structure in which at least two wiring layers 50 including a front wiring layer and a back wiring layer are laminated.
  • the wiring board 30 is provided with screw fastening holes 40 for screw fastening to a housing or the like.
  • the wiring of the wiring board 30 includes a positive wiring 30a connecting the positive smoothing terminal 24a and the positive capacitor terminal 10a, and a negative wiring 30b connecting the negative smoothing terminal 24b and the negative capacitor terminal 10b. As shown in FIG.
  • the positive wiring layer forming the positive wiring 30a is configured so that the positive smoothing terminal 24a and the positive capacitor terminal 10a can be connected in parallel.
  • the smoothing terminal 24b and the negative capacitor terminal 10b are configured to be connected in parallel.
  • the load terminal 23 is omitted.
  • FIG. 6 shows an example in which five capacitors 10 are connected in parallel, the number of capacitors 10 is not limited to this.
  • the wiring board 30 includes a first positive electrode side wiring 31a to which n (n is an integer equal to or greater than 2) positive electrode smoothing terminals 24a are dispersedly connected, and positive electrode capacitor terminals 10a of a plurality of capacitors 10 are dispersedly connected. n portions of the first positive electrode side wiring 31a connected to the n pieces of positive electrode smoothing terminals 24a and n portions of the second positive electrode side wiring 31b connected to each other; a first negative electrode side wiring 32a to which n pieces of negative electrode smoothing terminals 24b are dispersedly connected; and negative electrode capacitor terminals 10b of a plurality of capacitors 10.
  • the first positive-side wiring 31a and the second positive-side wiring 31b are formed linearly and arranged in parallel with each other.
  • the first negative-side wiring 32a and the second negative-side wiring 32b are formed linearly and arranged in parallel with each other.
  • the wiring board 30 is not limited to a laminated structure, the wiring board 30 can be easily made to have a low inductance because the positive and negative patterns of the wiring layers are provided close to each other due to the laminated structure.
  • a glass composite board or a glass epoxy board it is possible to reduce the number of production processes by reflow, and the capacitor board unit 1 corresponding to a large current can be manufactured with more easily available general materials. Productivity of the unit 1 can be improved.
  • the capacitor 10 and the bus bar 20 are electrically connected to the positive wiring 30a or the negative wiring 30b provided in the wiring layer 50 on the surface of the wiring board 30 by solder 60, as shown in FIG. Although FIG. 3 shows the positive bus bar 20a, the same applies to the negative bus bar 20b.
  • a reflow method can be used as a method of electrically connecting with the solder 60 .
  • the components and the wiring layer 50 on the surface of the wiring board 30 can be electrically connected without penetrating the electrodes of the components to be mounted on the wiring board 30 to the back surface of the wiring board 30 .
  • the wiring board 30 of the present embodiment is, for example, a glass epoxy board having a multi-layer structure in which the wiring layers 50 are four layers.
  • the wiring board 30 includes, from the top, a pad (not shown), a solder resist 70, a wiring layer 50a on the surface, a prepreg 80, a second wiring layer 50b, a core material 90, a third wiring layer 50c, a prepreg 80, The wiring layer 50d on the rear surface and the solder resist 70 are laminated in this order.
  • the wiring layer 50a on the front surface, the wiring layer 50b on the second layer, the wiring layer 50c on the third layer, and the wiring layer 50d on the back surface are generally made of copper foil with a thickness of 35 ⁇ m or 70 ⁇ m. However, it is not particularly limited to this.
  • the thickness of the wiring layer 50 can be arbitrarily set together with the width of the wiring pattern in consideration of heat generation (temperature rise) assumed from the value of the current flowing through the wiring layer.
  • the positive bus bar 20a which is the portion surrounded by the dashed line, has a positive power supply terminal 22a, a positive load terminal 23a, and a positive smoothing terminal 24a.
  • the negative bus bar 20b which is the portion surrounded by the dashed line, has a negative power supply terminal 22b, a negative load terminal 23b, and a negative smoothing terminal 24b.
  • a capacitor 10 surrounded by a dotted line has a positive capacitor terminal 10a and a negative capacitor terminal 10b.
  • the positive electrode wiring 30a which is the portion surrounded by the two-dot chain line, connects the plurality of positive electrode smoothing terminals 24a and the plurality of positive electrode capacitor terminals 10a in series and parallel.
  • the negative electrode wiring 30b which is the portion surrounded by the two-dot chain line, connects the plurality of negative electrode smoothing terminals 24b and the plurality of negative electrode capacitor terminals 10b in series and parallel.
  • the positive bus bar 20a, the negative bus bar 20b, the positive wiring 30a, the negative wiring 30b, and the capacitor 10 all have DC resistance components and inductance components.
  • both the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b have a DC resistance component 20R and an inductance component 20L.
  • the positive wiring 30a and the negative wiring 30b both have a DC resistance component 30R and an inductance component 30L.
  • the capacitor 10 has a DC resistance component 10R and an inductance component 10L. Let the capacitance component of the capacitor 10 be 10C.
  • the DC resistance component 20R of the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b is represented by the electrical resistivity ⁇ ( ⁇ m) of the conductor ⁇ the length l (m) of the conductor/the cross-sectional area A (m 2 ) of the conductor.
  • the conductor is a material that constitutes the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b.
  • the conductor is copper, its electrical resistivity is approximately 1.68 ⁇ 10 ⁇ 8 ( ⁇ m).
  • the inductance component 20L of the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b is determined by the material and shape of the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b, the magnitude and direction of the flowing current, and is divided into a self-inductance component and a mutual inductance component.
  • the DC resistance component 30R of the positive wiring 30a and the negative wiring 30b is determined by the electrical resistivity of the material of the wiring formed on the wiring board 30, the length of the wiring, the cross-sectional area of the wiring, and the pattern of the wiring.
  • the inductance component 30L of the positive wiring 30a and the negative wiring 30b is determined by the material of the wiring formed on the wiring board 30, the length of the wiring, the cross-sectional area of the wiring, and the pattern of the wiring, as well as the magnitude and size of the current flowing through the wiring. determined by the direction of the current.
  • the DC resistance component 10R and the inductance component 10L of the capacitor 10 are called equivalent series resistance ESR (Equivalent series resistance) and equivalent series inductance ESL (Equivalent series inductance), respectively, and are components well known as an equivalent circuit of a single capacitor. .
  • the busbar-side DC resistance value which is the sum of the DC resistance value of the positive bus bar 20a from the positive power supply terminal 22a to the positive load terminal 23a and the DC resistance value of the negative bus bar 20b from the negative power supply terminal 22b to the negative load terminal 23b, is A positive wiring board side DC resistance value that is a DC resistance value between the positive power supply terminal 22a and the positive load terminal 23a via the plurality of positive electrode smoothing terminals 24a and the positive electrode wiring 30a, the plurality of negative electrode smoothing terminals 24b and It is smaller than the wiring board side DC resistance value which is the sum of the negative wiring board side DC resistance value which is the DC resistance value between the negative power supply terminal 22b and the negative load terminal 23b via the negative wiring 30b.
  • the DC resistance component 20R of the path from the positive power supply terminal 22a of the positive bus bar 20a to the positive load terminal 23a and the DC resistance component 20R of the path from the negative power supply terminal 22b of the negative bus bar 20b to the negative load terminal 23b of the negative bus bar 20b The sum of the DC resistance component 20R of the path is set to be as small as possible than the sum of the DC resistance component 30R of the positive wiring 30a and the negative wiring 30b. By setting in this way, the bus bar side DC resistance value becomes smaller than the wiring board side DC resistance value.
  • a DC resistance component 20R of the path from the positive power supply terminal 22a of the positive bus bar 20a to the positive load terminal 23a, and a DC resistance component 20R of the path from the negative power supply terminal 22b of the negative bus bar 20b to the negative load terminal 23b. is described as ⁇ 20R.
  • the sum of the DC resistance components 30R of the positive electrode wiring 30a and the negative electrode wiring 30b is described as ⁇ 30R. That is, the capacitor board unit 1 is set so that ⁇ 20R ⁇ 30R.
  • the sum of the DC resistance value from the positive power supply terminal 22a of the positive bus bar 20a to the positive load terminal 23a and the DC resistance value from the negative power supply terminal 22b to the negative load terminal 23b of the negative bus bar 20b is the DC resistance of the positive electrode wiring 30a. It is set to be as small as possible than the sum of the resistance value and the DC resistance value of the negative electrode wiring 30b.
  • ⁇ 20R between the load terminal 23 farthest from the power supply terminal 22 and the power supply terminal 22 is the largest. be.
  • the DC resistance component When the DC resistance component is set in this manner, the DC current supplied from the external power supply 100 flows from the positive electrode busbar 20a through the power conversion unit 200 to the negative electrode busbar as indicated by the thick arrow in FIG. 20b. Direct current is less likely to flow through the path (broken arrow in FIG. 8) to the positive load terminal 23a via the plurality of positive electrode smoothing terminals 24a and the positive electrode wiring 30a. Similarly, it becomes difficult to flow in the path (broken arrow in FIG. 8) leading to the negative power supply terminal 22b via the plurality of negative smoothing terminals 24b and the negative wiring 30b.
  • the decrease in capacitance due to aging and the increase in the equivalent series resistance value ESR are accelerated due to temperature rise. Even if an aluminum electrolytic capacitor is used as the capacitor 10, the temperature rise of the capacitor 10 can be prevented, so that deterioration of the aluminum electrolytic capacitor can be suppressed.
  • ⁇ 20R is preferably 1/30 or less of ⁇ 30R. If ⁇ 20R is 1/30 or less of ⁇ 30R, approximately 97% of the DC current will flow through the busbar 20 . Since only about 3% DC current flows through the positive wiring 30a, the capacitor 10, and the negative wiring 30b, heat generation in the positive wiring 30a, the capacitor 10, and the negative wiring 30b can be suppressed. Moreover, since the temperature rise of the capacitor 10 can be prevented, deterioration, failure, etc. of the capacitor 10 can be suppressed.
  • the copper foil wiring layer is formed with a thickness of 0.105 mm and a wiring width of 4 mm.
  • the side DC resistance value can be reduced to 1/30 or less of the wiring board side DC resistance value.
  • the dimensional configuration example of the wiring and the bus bar 20 is not limited to this.
  • FIG. 7 A path of alternating current in the equivalent circuit of the capacitor substrate unit 1 shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
  • An external power supply 100 which is a DC power supply, is connected between the positive power supply terminal 22a and the negative power supply terminal 22b in FIG. 7, and a power conversion unit 200 is connected between a set of positive load terminals 23a and negative load terminals 23b.
  • thick arrows indicate paths through which alternating current mainly flows.
  • the capacitor board unit 1 due to the pulsation of the voltage input to the capacitor board unit 1, periodic pulsating currents are generated in the current when the capacitor 10 is charged and discharged. Considering this periodic pulsating current as alternating current, the voltage output to power conversion unit 200 may fluctuate.
  • the capacitor board unit 1 according to the present embodiment suppresses variations in the output voltage caused by pulsation of the input voltage.
  • a positive load via a plurality of positive smoothing terminals 24a, a positive wiring 30a, a plurality of capacitors 10, a negative wiring 30b, and a plurality of negative smoothing terminals 24b.
  • the inductance value on the capacitor side which is the inductance value between the terminal 23a and the negative load terminal 23b, is the inductance value of the positive bus bar 20a from the positive power supply terminal 22a to the positive load terminal 23a, and the inductance value from the negative power supply terminal 22b to the negative load terminal 23b. is smaller than the busbar side inductance value which is the sum of the inductance value of the negative electrode busbar 20b.
  • the inductance component 20L of the path from the positive power supply terminal 22a of the positive bus bar 20a to the positive load terminal 23a and the inductance component 20L of the path from the negative power supply terminal 22b of the negative bus bar 20b to the negative load terminal 23b The sum of the inductance component 20L of the path is the sum of the inductance component 30L of the positive electrode wiring 30a and the negative electrode wiring 30b connected between the positive electrode smoothing terminal 24a and the negative electrode smoothing terminal 24b, and the inductance component 10L of the capacitor 10. It is set to be as large as possible than the sum.
  • the sum of the inductance component 20L of the path from the positive power supply terminal 22a of the positive bus bar 20a to the positive load terminal 23a and the inductance component 20L of the path from the negative power supply terminal 22b of the negative bus bar 20b to the negative load terminal 23b. is described as ⁇ 20L.
  • the sum of the inductance component 30L of the positive electrode wiring 30a and the negative electrode wiring 30b connected between the positive electrode smoothing terminal 24a and the negative electrode smoothing terminal 24b and the inductance component 10L of the capacitor 10 is expressed as ⁇ (30L+10L). do. That is, in the capacitor board unit 1, ⁇ 20L>> ⁇ (30L+10L) is set.
  • the sum of the inductance value from the positive power supply terminal 22a of the positive bus bar 20a to the positive load terminal 23a and the inductance value from the negative power supply terminal 22b to the negative load terminal 23b of the negative bus bar 20b is the sum of the inductance value from the positive smoothing terminal 24a to the negative load terminal 23b. It is set to be as large as possible than the sum of the inductance value of the positive electrode wiring 30a to the smoothing terminal 24b, the inductance value of the negative electrode wiring 30b, and the inductance value of the capacitor 10.
  • ⁇ 20L is preferably 20 times or more of ⁇ (30L+10L). If ⁇ 20L is 20 times or more of ⁇ (30L+10L), about 95% of the alternating current flows through the positive wiring 30a, the capacitor 10, and the negative wiring 30b. Since only about 5% of the alternating current flows through the path to the external power supply 100 via the busbar 20, fluctuations in the power supply voltage caused by pulsation of the output voltage can be suppressed.
  • the pulsation of the output voltage from the power conversion unit 200 causes Since the alternating current flows from the positive electrode smoothing terminal 24a to the negative electrode smoothing terminal 24b via the positive electrode wiring 30a, the capacitor 10, and the negative electrode wiring 30b, the alternating current component flowing out of the capacitor substrate unit 1 is reduced. can be significantly suppressed.
  • the sum of the inductance values of the positive wiring 30a and the negative wiring 30b in the capacitor side inductance value can be reduced to one-third or less of the bus bar side inductance value.
  • the positive electrode bus bar 20a includes n positive load terminals 23a connected to the positive electrodes of n (n is an integer equal to or greater than 2) power conversion units 200, and n positive load terminals. 23a are provided adjacent to each of n positive electrode smoothing terminals 24a.
  • the negative electrode bus bar 20b includes n negative load terminals 23b connected to the negative electrodes of the n power conversion units 200, and negative electrode smoothing terminals 23b provided adjacent to each of the n negative load terminals 23b. It has a terminal 24b. As shown in FIG.
  • the power conversion device 500 can reduce the DC current component even when a large current flows. Most of the current flows through the busbar 20 and does not flow through the wiring board 30 and the capacitor 10, so that the temperature rise of the capacitor 10 is suppressed, and deterioration and failure of the capacitor 10 can be suppressed. In addition, most of the alternating current component caused by the voltage pulsation of the power conversion unit 200 flows through the wiring board 30 and the capacitor 10 and does not flow through the external power supply 100, so that fluctuations in the power supply voltage caused by the pulsation can be suppressed. can be done. Therefore, it is possible to obtain the power conversion device 500 that suppresses the alternating current component that flows out to the outside. Also, since the alternating current component flowing out to the outside is suppressed, the device connected to the external power supply 100 can stably operate.
  • the load connected to the capacitor board unit 1 is not limited to the power conversion unit 200.
  • the capacitor board unit 1 may be used in a device other than the power conversion device 500 .
  • the capacitor board unit 1 has the DC resistance value of the positive bus bar 20a from the positive power supply terminal 22a to the positive load terminal 23a and the negative bus bar 20b from the negative power supply terminal 22b to the negative load terminal 23b.
  • the busbar side DC resistance value which is the sum of the DC resistance value of the positive electrode wiring, is the DC resistance value between the positive power supply terminal 22a and the positive load terminal 23a via the plurality of positive electrode smoothing terminals 24a and the positive electrode wiring 30a. It is the sum of the DC resistance on the substrate side and the DC resistance on the negative wiring board side, which is the DC resistance value between the negative power supply terminal 22b and the negative load terminal 23b via the plurality of negative smoothing terminals 24b and the negative wiring 30b.
  • a positive load terminal 23a which is smaller than a certain wiring board side DC resistance value and which passes through a plurality of positive electrode smoothing terminals 24a, a positive electrode wiring 30a, a plurality of capacitors 10, a negative electrode wiring 30b, and a plurality of negative electrode smoothing terminals 24b.
  • the inductance value of the positive bus bar 20a from the positive power supply terminal 22a to the positive load terminal 23a and the inductance value of the positive bus bar 20a from the positive power supply terminal 22b to the negative load terminal 23b Since it is smaller than the busbar side inductance value which is the sum of the inductance value of the busbar 20b, almost no DC current flows through the positive electrode wiring 30a, the capacitor 10, and the negative electrode wiring 30b, so that the temperature rise of the capacitor 10 can be suppressed. Since the alternating current caused by the pulsation of the output voltage from the power conversion unit 200 flows from the positive electrode smoothing terminal 24a through the positive electrode wiring 30a, the capacitor 10, and the negative electrode wiring 30b to the negative electrode smoothing terminal 24b. , the alternating current component flowing out of the capacitor board unit 1 can be suppressed.
  • the positive electrode bus bar 20a is adjacent to each of the n positive load terminals 23a connected to the positive electrodes of the n (n is an integer equal to or greater than 2) power conversion units 200, and the n positive load terminals 23a.
  • n negative load terminals 23b and n negative load terminals 23b each having n positive smoothing terminals 24a provided, and negative bus bars 20b connected to the negative electrodes of the n power conversion units 200, respectively.
  • the alternating current caused by the pulsation of the output voltage from the power conversion unit 200 is transferred from the positive electrode smoothing terminal 24a to the positive electrode wiring 30a, the capacitor 10, and the negative electrode wiring 30b to the negative electrode smoothing terminal 24b.
  • a wiring board 30 has a first positive electrode side wiring 31a to which n pieces of positive electrode smoothing terminals 24a are dispersedly connected, and a second positive electrode side wiring to which positive electrode capacitor terminals 10a of a plurality of capacitors 10 are dispersedly connected. 31b, and n pieces that connect the n portions connected to the n pieces of positive electrode smoothing terminals 24a in the first positive electrode side wiring 31a and the n dispersed portions in the second positive electrode side wiring 31b, respectively.
  • Negative wiring 32b, n portions connected to n negative smoothing terminals 24b in the first negative wiring 32a, and n distributed portions in the second negative wiring 32b are connected respectively.
  • n negative connection wirings 32c are provided, the inductance of the wiring board 30 can be reduced.
  • the first positive electrode side wiring 31a and the second positive electrode side wiring 31b are formed linearly and arranged in parallel with each other, and the first negative electrode side wiring 32a and the second negative electrode side wiring 32b are formed linearly. , when arranged in parallel with each other, the inductance of the wiring substrate 30 can be further reduced.
  • a compact and large-capacity capacitor board unit 1 can be realized.
  • the wiring layer 50 having wiring is laminated on the wiring substrate 30, the positive and negative patterns of the wiring layers are provided close to each other, so that the inductance of the wiring substrate 30 can be easily reduced. .
  • the alternating current caused by the pulsation of the output voltage from the power conversion unit 200 is smoothed from the positive electrode smoothing terminal 24a through the positive electrode wiring 30a, the capacitor 10, and the negative electrode wiring 30b. It is possible to make it easier to flow to the path leading to the terminal 24b.
  • the capacitor 10 is an aluminum electrolytic capacitor
  • the aluminum electrolytic capacitor has the largest capacity per unit volume
  • a small and large capacity capacitor board unit can be realized by connecting a plurality of aluminum electrolytic capacitors in parallel. 1 can be realized.
  • the positive bus bar 20a and the negative bus bar 20b are electrically and mechanically connected to the wiring board 30, the bus bar 20 and the wiring board 30 can be electrically and mechanically connected by reflow. is reduced and the structure is also simplified, the productivity of the capacitor board unit 1 can be improved.
  • the wiring board 30 is a glass composite board or a glass epoxy board with a multi-layer structure, the production process can be reduced by reflow, and the capacitor board unit 1 that can handle large currents with more readily available general materials. can be manufactured, the productivity of the capacitor board unit 1 can be improved.
  • a power conversion device 500 according to Embodiment 1 includes a capacitor board unit 1 disclosed in the present application, and a power conversion unit 200 connected between each of a plurality of positive load terminals 23a and each of a plurality of negative load terminals 23b. Therefore, the alternating current caused by the pulsation of the output voltage from the power conversion unit 200 flows from the positive electrode smoothing terminal 24a to the negative electrode smoothing terminal 24b via the positive electrode wiring 30a, the capacitor 10, and the negative electrode wiring 30b. Since the AC current flows through the path leading to it, it is possible to suppress the alternating current component flowing out from the power conversion device 500 to the outside.
  • Capacitor board unit 10 capacitor, 10a positive electrode capacitor terminal, 10b negative electrode capacitor terminal, 10L, 20L, 30L inductance component, 10R, 20R, 30R DC resistance component, 20 busbar, 20a positive electrode busbar, 20b negative electrode busbar, 21 resin part, 22 Power supply terminal 22a Positive power supply terminal 22b Negative power supply terminal 23 Load terminal 23a Positive load terminal 23b Negative load terminal 24a Positive smoothing terminal 24b Negative smoothing terminal 30 Wiring board 30a Positive wiring 30b Negative Wiring 31a First positive wiring 31b Second positive wiring 31c Positive connecting wiring 32a First negative wiring 32b Second negative wiring 32c Negative connecting wiring 40 Screw hole , 50 Wiring layer, 60 Solder, 70 Solder resist, 80 Prepreg, 90 Core material, 100 External power supply, 200 Power conversion unit, 300 External device, 500 Power converter

Abstract

配線基板（３０）と、正極電源端子（２２ａ）、正極負荷端子（２３ａ）、及び正極平滑用端子（２４ａ）を有した正極バスバー（２０ａ）と、負極電源端子（２２ｂ）、負極負荷端子（２３ｂ）、及び負極平滑用端子（２４ｂ）を有した負極バスバー（２０ｂ）と、正極コンデンサ端子（１０ａ）及び負極コンデンサ端子（１０ｂ）を有した複数のコンデンサ（１０）とを備え、配線は正極平滑用端子（２４ａ）と正極コンデンサ端子（１０ａ）とを直列かつ並列に接続する正極配線（３０ａ）及び負極平滑用端子（２４ｂ）と負極コンデンサ端子（１０ｂ）とを直列かつ並列に接続する負極配線（３０ｂ）を有し、正極電源端子（２２ａ）から正極負荷端子（２３ａ）までの直流抵抗値と負極電源端子（２２ｂ）から負極負荷端子（２３ｂ）までの直流抵抗値との和が、複数の正極平滑用端子（２４ａ）及び正極配線（３０ａ）を経由した正極電源端子（２２ａ）と正極負荷端子（２３ａ）との間の直流抵抗値と、複数の負極平滑用端子（２４ｂ）及び負極配線（３０ｂ）を経由した負極電源端子（２２ｂ）と負極負荷端子（２３ｂ）との間の直流抵抗値との和よりも小さく、かつ、正極平滑用端子（２４ａ）、配線、コンデンサ（１０）、負極平滑用端子（２４ｂ）を経由した正極負荷端子（２３ａ）と負極負荷端子（２３ｂ）との間のインダクタンス値が、正極電源端子（２２ａ）から正極負荷端子（２３ａ）まで、及び負極電源端子（２２ｂ）から負極負荷端子（２３ｂ）までのインダクタンス値の和よりも小さい。

Description

コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置
　本願は、コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置に関するものである。
　パワーエレクトロニクスの分野においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ―ＤＣコンバータ、及びインバータなどの電力変換装置が用いられている。電力変換装置は、半導体素子であるスイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する電力変換ユニットを備える。また、電力変換装置は、直流成分に交流成分が重畳された電圧を平滑化するためのコンデンサを備えている。電力変換装置が備えるコンデンサの構成としては、例えば複数のコンデンサ素子を基板に配置した基板ユニットがある。電力変換装置の高出力化の要求に対してスイッチング素子から出力される電流が増大する場合、コンデンサ基板ユニットの許容電流を増やす技術が必要となる。
　外部から大電流が入力されるコンデンサ基板ユニットとしては、金属製の導電板に直接コンデンサが接続される構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１－３５２７６７号公報
　上記特許文献１におけるコンデンサ基板ユニットでは、入力電圧の脈動により生じる交流電流が直流電流に重畳されるため、金属製の導電板に直流電流成分と交流電流成分とが同時に流れる。開示されたコンデンサ基板ユニットにおいて電流を増加させると、導電板の発熱及び導電板に接続された他の部品の発熱が大きくなる。金属製の導電板は熱伝導に優れているため、それらの発熱に起因した熱がコンデンサに直接伝わるため、コンデンサの温度は上昇する。コンデンサの温度が上昇すると、コンデンサの劣化、及び故障などの原因になるという課題があった。また、コンデンサを実装した回路基板に交流電流の重畳した直流電流が流れることで回路基板の発熱が大きくなる。回路基板の発熱を抑制するためには、回路基板の導電配線パターンを厚くする場合、または回路基板、及びコンデンサに対して放熱、もしくは冷却の構造を設ける場合などがあるが、コンデンサ基板ユニットが複雑かつ高コストになる。
　一方、コンデンサ基板ユニットを備えた電力変換装置の直流電源側には、直流電源の直流電圧を電源とする外部機器が接続される場合がある。その場合、外部機器に対して、電力変換装置の動作により直流電圧に重畳される交流成分によって生じた電圧脈動を所定値未満に抑える必要がある。電圧脈動の原因となる交流電流成分が外部機器に流れずに、コンデンサ基板ユニットにおいて平滑化されることが理想的である。開示されたコンデンサ基板ユニットにおいては金属製の導電板に直流電流成分と交流電流成分とが重畳されて流れるため、導電板のインピーダンスが小さく抑えられないと外部へ流出する交流電流成分が増えることになる。外部へ流出する交流電流成分が増えると、直流電圧の電圧脈動が大きくなってしまうという課題があった。直流電圧を電源とする外部機器において、電圧脈動は故障及び誤動作の原因となる。
　そこで、本願は、コンデンサの温度上昇を抑制しつつ、外部へ流出する交流電流成分を抑制したコンデンサ基板ユニットを得ること、及び外部へ流出する交流電流成分を抑制した電力変換装置を得ることを目的とする。
　本願に開示されるコンデンサ基板ユニットは、配線を有した配線基板と、電源の正極に接続される少なくとも一つの正極電源端子、複数の負荷の正極のそれぞれに接続される複数の正極負荷端子、及び前記配線に接続された複数の正極平滑用端子を有した正極バスバーと、前記電源の負極に接続される少なくとも一つの負極電源端子、複数の前記負荷の負極のそれぞれに接続される複数の負極負荷端子、及び前記配線に接続された複数の負極平滑用端子を有した負極バスバーと、正極コンデンサ端子、及び負極コンデンサ端子を有し、前記正極コンデンサ端子、及び前記負極コンデンサ端子が前記配線に接続された複数のコンデンサと、を備え、前記配線は、複数の前記正極平滑用端子と複数の前記正極コンデンサ端子とを直列かつ並列に接続する正極配線、及び複数の前記負極平滑用端子と複数の前記負極コンデンサ端子とを直列かつ並列に接続する負極配線を有し、前記正極電源端子から前記正極負荷端子までの前記正極バスバーの直流抵抗値と、前記負極電源端子から前記負極負荷端子までの前記負極バスバーの直流抵抗値との和であるバスバー側直流抵抗値が、複数の前記正極平滑用端子及び前記正極配線を経由した、前記正極電源端子と前記正極負荷端子との間の直流抵抗値である正極配線基板側直流抵抗値と、複数の前記負極平滑用端子及び前記負極配線を経由した、前記負極電源端子と前記負極負荷端子との間の直流抵抗値である負極配線基板側直流抵抗値との和である配線基板側直流抵抗値よりも小さく、かつ、複数の前記正極平滑用端子、前記正極配線、複数の前記コンデンサ、前記負極配線、及び複数の前記負極平滑用端子を経由した、前記正極負荷端子と前記負極負荷端子との間のインダクタンス値であるコンデンサ側インダクタンス値が、前記正極電源端子から前記正極負荷端子までの前記正極バスバーのインダクタンス値と、前記負極電源端子から前記負極負荷端子までの前記負極バスバーのインダクタンス値との和であるバスバー側インダクタンス値よりも小さいものである。
　本願に開示される電力変換装置は、本願に開示されたコンデンサ基板ユニットと、複数の前記正極負荷端子のそれぞれと複数の前記負極負荷端子のそれぞれとの間に接続された電力変換ユニットとを備えたものである。
　本願に開示されるコンデンサ基板ユニットによれば、正極電源端子から正極負荷端子までの正極バスバーの直流抵抗値と、負極電源端子から負極負荷端子までの負極バスバーの直流抵抗値との和であるバスバー側直流抵抗値が、複数の正極平滑用端子及び正極配線を経由した、正極電源端子と正極負荷端子との間の直流抵抗値である正極配線基板側直流抵抗値と、複数の負極平滑用端子及び負極配線を経由した、負極電源端子と負極負荷端子との間の直流抵抗値である負極配線基板側直流抵抗値との和である配線基板側直流抵抗値よりも小さく、かつ、複数の正極平滑用端子、正極配線、複数のコンデンサ、負極配線、及び複数の負極平滑用端子を経由した、正極負荷端子と負極負荷端子との間のインダクタンス値であるコンデンサ側インダクタンス値が、正極電源端子から正極負荷端子までの正極バスバーのインダクタンス値と、負極電源端子から負極負荷端子までの負極バスバーのインダクタンス値との和であるバスバー側インダクタンス値よりも小さいため、正極配線、コンデンサ、及び負極配線にはほとんど直流電流が流れないのでコンデンサの温度上昇を抑制することができ、正極負荷端子と負極負荷端子に接続された負荷からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子から正極配線、コンデンサ、及び負極配線を経由して負極平滑用端子に至る経路に流れるのでコンデンサ基板ユニットから外部へ流出する交流電流成分を抑制することができる。
　本願に開示される電力変換装置によれば、本願に開示されたコンデンサ基板ユニットと、複数の正極負荷端子のそれぞれと複数の負極負荷端子のそれぞれとの間に接続された電力変換ユニットとを備えているため、電力変換ユニットからの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子から正極配線、コンデンサ、及び負極配線を経由して負極平滑用端子に至る経路に流れるので、電力変換装置から外部へ流出する交流電流成分を抑制することができる。
実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットを示す平面図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットを示す側面図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットの要部を示す図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットの配線基板の断面図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の概略を示す模式図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットの概略回路図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットの等価回路図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットの等価回路図における直流電流の経路を示す図である。 実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニットの等価回路図における交流電流の経路を示す図である。
　以下、本願の実施の形態によるコンデンサ基板ユニット及び電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１に係るコンデンサ基板ユニット１を示す平面図、図２はコンデンサ基板ユニット１を示す側面図、図３はコンデンサ基板ユニット１の要部を示す図で、配線基板３０とコンデンサ１０及びバスバー２０との接続を示す概略図、図４はコンデンサ基板ユニット１の配線基板３０の断面図、図５は実施の形態１に係る電力変換装置５００の概略を示す模式図、図６はコンデンサ基板ユニットの概略回路図、図７はコンデンサ基板ユニット１の等価回路図、図８はコンデンサ基板ユニット１の等価回路図における直流電流の経路を示す図、図９はコンデンサ基板ユニット１の等価回路図における交流電流の経路を示す図である。コンデンサ基板ユニット１は、所望の電力を直流または交流電圧に変換する電力変換装置５００に搭載される。コンデンサ基板ユニット１は、複数のコンデンサ１０を有し、直流成分に交流成分が重畳された電圧を平滑化する。
＜電力変換装置５００＞
　電力変換装置５００は、図５に示すように、コンデンサ基板ユニット１と負荷である電力変換ユニット２００とを備える。コンデンサ基板ユニット１は、コンデンサ基板ユニット１に接続される負荷端子２３を有する。負荷端子２３は、電力変換ユニット２００の正極に接続される複数の正極負荷端子２３ａ、及び電力変換ユニット２００の負極に接続される複数の負極負荷端子２３ｂを有する。電力変換ユニット２００は、複数の正極負荷端子２３ａのそれぞれと複数の負極負荷端子２３ｂのそれぞれとの間に接続される。電力変換ユニット２００は、例えば直流電力を交流電力に変換する機能を備えている。コンデンサ基板ユニット１は、外部電源１００に接続される電源端子２２を有する。電源端子２２は、外部電源１００の正極に接続される正極電源端子２２ａ、及び外部電源１００の負極に接続される負極電源端子２２ｂを有する。電力変換装置５００は、外部電源１００の電力を直流または交流電圧に変換して外部機器３００に出力する。本実施の形態では、コンデンサ基板ユニット１が一つの正極電源端子２２ａと一つの負極電源端子２２ｂを有した構成を示したがこれに限るものではなく、複数の正極電源端子２２ａと負極電源端子２２ｂを備える構成でも構わない。また、コンデンサ基板ユニット１に接続される電力変換ユニット２００の個数も３つに限るものではない。
＜コンデンサ基板ユニット１＞
　コンデンサ基板ユニット１は、図１に示すように、コンデンサ１０と、バスバー２０と、配線を有した配線基板３０とを備える。本実施の形態のコンデンサ基板ユニット１においては、コンデンサ１０及びバスバー２０は配線基板３０に実装されており、図６に示すように、コンデンサ１０とバスバー２０とは配線基板３０に形成された配線を介して電気的に接続されている。
　コンデンサ１０は、主に電力を蓄えるいわゆる充電する機能と、蓄えられた電力を放電する機能とを有する電気部品である。一般的に、アルミ電解コンデンサ、フィルムコンデンサ、またはセラミックコンデンサなどがコンデンサ基板ユニット１のコンデンサ１０に用いられる。本実施の形態では、コンデンサ１０にアルミ電解コンデンサを用いた場合について説明する。アルミ電解コンデンサは、単位体積あたりの容量が最も大きいコンデンサである。そのため、アルミ電解コンデンサ複数個を並列に接続して使用することで、小型かつ大容量なコンデンサ基板ユニット１を実現することができる。図１は、コンデンサ１０を２８個並列に接続した場合のレイアウト例を示しているが、コンデンサ１０の個数はこれに限るものではない。
　コンデンサ１０は、正極コンデンサ端子１０ａ、及び負極コンデンサ端子１０ｂを有する。図２に示すように、配線基板３０の表面にコンデンサ１０が実装される。正極コンデンサ端子１０ａ及び負極コンデンサ端子１０ｂ（図２において図示せず）が配線基板３０の配線に接続される。複数の正極平滑用端子２４ａと、複数の負極平滑用端子２４ｂとの間に、複数のコンデンサ１０が並列接続されている。このように構成することで、小型かつ大容量なコンデンサ基板ユニット１を実現することができる。本実施の形態では、３つの正極平滑用端子２４ａと３つの負極平滑用端子２４ｂに、２８個のコンデンサ１０が並列接続されているが、それぞれの個数はこれに限るものではない。
　バスバー２０は、主に直流電流を流す電流経路である。バスバー２０は、図１に示すように、正極バスバー２０ａと負極バスバー２０ｂとを備える。正極バスバー２０ａは、外部電源１００の正極に接続される少なくとも一つの正極電源端子２２ａ、複数の電力変換ユニット２００の正極のそれぞれに接続される複数の正極負荷端子２３ａ、及び配線に接続された複数の正極平滑用端子２４ａ（図１において図示せず）を有する。負極バスバー２０ｂは、外部電源１００の負極に接続される少なくとも一つの負極電源端子２２ｂ、複数の電力変換ユニット２００の負極のそれぞれに接続される複数の負極負荷端子２３ｂ、及び配線に接続された複数の負極平滑用端子２４ｂ（図１において図示せず）を有する。正極電源端子２２ａと負極電源端子２２ｂとで電源端子２２が構成され、正極負荷端子２３ａと負極負荷端子２３ｂとで負荷端子２３が構成される。正極平滑用端子２４ａ及び負極平滑用端子２４ｂにより、バスバー２０と配線基板３０とは電気的かつ機械的に接続される。リフローによりバスバー２０と配線基板３０とを電気的かつ機械的に接続できるので、加工工程及び費用が削減され、構造も簡略化されるため、コンデンサ基板ユニット１の生産性を向上させることができる。
　バスバー２０は、電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅材が用いられる。バスバー２０の材料は銅に限るものではなく、その他の金属材料でも何ら問題はない。銅材は切断、切削、曲げ、穴あけなどの機械加工が容易な材料であるため、複雑な形状を容易に作製することができる。また、銅材には金型を用いたプレス加工を採用することができる。プレス加工は機械加工に比べて短時間で銅材を加工できるため、バスバー２０の製造コストを抑制することができる。なお、図１に示すコンデンサ基板ユニット１は負荷端子２３を３つ備えているが、１つであってもよく、４つ以上であっても構わない。
　絶縁部材（図示せず）が正極バスバー２０ａと負極バスバー２０ｂとの間に設けられる。絶縁部材は、正極バスバー２０ａと負極バスバー２０ｂとの短絡を防止する。絶縁部材は、例えば、絶縁紙である。正極バスバー２０ａ、負極バスバー２０ｂ、及び絶縁部材は、樹脂部２１で一体成形される。樹脂部２１とバスバー２０とを一体とする方法としては、インサートモールド方式、アウトサートモールド方式などがある。樹脂部２１は、バスバー２０を配線基板３０に締結するためのねじ締結用の穴を有している。この穴とねじとを用いてバスバー２０と配線基板３０とを締結して、バスバー２０と配線基板３０とは機械的に接続される。ここでは、３か所で樹脂部２１は配線基板３０に固定される。このように樹脂部２１を配線基板３０に固定することで、バスバー２０の耐振性を向上させることができる。また、バスバー２０と配線基板３０との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
　配線基板３０は、ＣＥＭ－３などのガラスコンポジット基板またはＦＲ－４などのガラスエポキシ基板などの一般的なプリント配線基板である。配線基板３０には配線を有した配線層５０が積層して設けられ、配線基板３０は表面の配線層および裏面の配線層を含む少なくとも２層以上の配線層５０を積層した多層構造を有する。配線基板３０は、筐体などにねじで締結するためのねじ締結穴４０を備える。配線基板３０の配線は、正極平滑用端子２４ａと正極コンデンサ端子１０ａとを接続する正極配線３０ａ、及び負極平滑用端子２４ｂと負極コンデンサ端子１０ｂとを接続する負極配線３０ｂを有する。正極配線３０ａを形成する正極配線層は、図６に示すように、正極平滑用端子２４ａと正極コンデンサ端子１０ａとを並列接続可能に構成されており、負極配線３０ｂを形成する負極配線層は負極平滑用端子２４ｂと負極コンデンサ端子１０ｂとを並列接続可能に構成されている。図６では、負荷端子２３は省略している。図６では５つのコンデンサ１０を並列接続した例を示しているが、コンデンサ１０の個数はこれに限るものではない。
　配線基板３０は、ｎ個（ｎは、２以上の整数）の正極平滑用端子２４ａが分散して接続された第１の正極側配線３１ａと、複数のコンデンサ１０の正極コンデンサ端子１０ａが分散して接続された第２の正極側配線３１ｂと、第１の正極側配線３１ａにおけるｎ個の正極平滑用端子２４ａに接続されたｎ個の部分と第２の正極側配線３１ｂにおけるｎ個の分散した部分とをそれぞれ接続するｎ個の正極側接続配線３１ｃと、ｎ個の負極平滑用端子２４ｂが分散して接続された第１の負極側配線３２ａと、複数のコンデンサ１０の負極コンデンサ端子１０ｂが分散して接続された第２の負極側配線３２ｂと、第１の負極側配線３２ａにおけるｎ個の負極平滑用端子２４ｂに接続されたｎ個の部分と第２の負極側配線３２ｂにおけるｎ個の分散した部分とをそれぞれ接続するｎ個の負極側接続配線３２ｃと、を備えている。このようにコンデンサ１０を並列に接続する配線を備えることで、配線基板３０の低インダクタンス化を図ることができる。
　第１の正極側配線３１ａ及び第２の正極側配線３１ｂは、直線状に形成され、互いに並列して配置される。第１の負極側配線３２ａ及び第２の負極側配線３２ｂは、直線状に形成され、互いに並列して配置されている。このように配線をマトリクス状に構成することで、配線基板３０の低インダクタンス化をさらに図ることができる。
　配線基板３０は積層構造に限るものではないが、積層構造とすることで配線層の正負のパターンが近接して設けられるので、容易に配線基板３０を低インダクタンス化することができる。ガラスコンポジット基板またはガラスエポキシ基板を用いることで、リフローにより生産工程の削減が可能であり、より入手性のよい一般的な材料で大電流に対応するコンデンサ基板ユニット１が製造可能なため、コンデンサ基板ユニット１の生産性を向上させることができる。
　コンデンサ１０及びバスバー２０は、図３に示すように、配線基板３０の表面の配線層５０に設けられた正極配線３０ａまたは負極配線３０ｂにはんだ６０により電気的に接続される。図３では正極バスバー２０ａについて示したが、負極バスバー２０ｂについても同様である。はんだ６０により電気的に接続する方法として、リフロー方式を用いることができる。リフロー方式では、配線基板３０に実装する部品の電極などを配線基板３０の裏面まで貫通させずに、部品と配線基板３０の表面の配線層５０とを電気的に接続することができる。ただし、リフロー方式に対応した部材及び部品を選定する必要がある。リフロー方式以外に配線基板３０に部材及び部品などを実装する方法として、フロー方式がある。フロー方式の場合、配線基板３０に実装する部材、部品、及び配線基板３０などはフロー方式に対応した部材及び部品を選定する必要がある。配線基板３０に部材及び部品などを実装する方法として、必要に応じてリフロー方式またはフロー方式、あるいはその両方を選択することが可能である。
　本実施の形態の配線基板３０は、図４に示すように、例えば配線層５０が４層の多層構造のガラスエポキシ基板である。配線基板３０は、上部からパッド（図示せず）、ソルダーレジスト７０、表面の配線層５０ａ、プリプレグ８０、２層目の配線層５０ｂ、コア材９０、３層目の配線層５０ｃ、プリプレグ８０、裏面の配線層５０ｄ、ソルダーレジスト７０の順で積層されている。表面の配線層５０ａ、２層目の配線層５０ｂ、３層目の配線層５０ｃ、及び裏面の配線層５０ｄは、厚さが３５μｍまたは７０μｍの銅箔で構成されているのが一般的であるが、とくにこれに限定されるものではない。配線層５０の厚さは配線層に流れる電流値から想定される発熱（温度上昇）を考慮して、配線パターンの幅とともに任意に設定できる。
＜コンデンサ基板ユニット１の等価回路＞
　コンデンサ基板ユニット１の等価回路を、図７を用いて説明する。図７では２８個のコンデンサを全て図示せずに一部を省略し、３個のコンデンサのみを示している。破線で囲まれた部分である正極バスバー２０ａは、正極電源端子２２ａ、正極負荷端子２３ａ、及び正極平滑用端子２４ａを有する。同様に破線で囲まれた部分である負極バスバー２０ｂは、負極電源端子２２ｂ、負極負荷端子２３ｂ、及び負極平滑用端子２４ｂを有する。点線で囲まれた部分であるコンデンサ１０は、正極コンデンサ端子１０ａ、及び負極コンデンサ端子１０ｂを有する。二点鎖線で囲まれた部分である正極配線３０ａは、複数の正極平滑用端子２４ａと複数の正極コンデンサ端子１０ａとを直列かつ並列に接続する。同様に二点鎖線で囲まれた部分である負極配線３０ｂは、複数の負極平滑用端子２４ｂと複数の負極コンデンサ端子１０ｂとを直列かつ並列に接続する。
　正極バスバー２０ａ、負極バスバー２０ｂ、正極配線３０ａ、負極配線３０ｂ、及びコンデンサ１０は、すべて直流抵抗成分及びインダクタンス成分を有している。図７に示すように、正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂは、共に直流抵抗成分２０Ｒ及びインダクタンス成分２０Ｌを有している。正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂは、共に直流抵抗成分３０Ｒ及びインダクタンス成分３０Ｌを有している。コンデンサ１０は、直流抵抗成分１０Ｒ及びインダクタンス成分１０Ｌを有している。コンデンサ１０の容量成分を１０Ｃとする。なお、図７において、複数の位置に記載した直流抵抗成分１０Ｒ、２０Ｒ、３０Ｒ、並びにインダクタンス成分１０Ｌ、２０Ｌ、３０Ｌは、実際にはそれぞれの位置によってその値は異なっている。
　正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂの直流抵抗成分２０Ｒは、導体の電気抵抗率ρ（Ω・ｍ）×導体の長さｌ（ｍ）／導体の断面積Ａ（ｍ２）で表される。ここで導体とは正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂを構成する素材であり、例えば導体が銅であればその電気抵抗率は約１．６８×１０－８（Ω・ｍ）である。正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂのインダクタンス成分２０Ｌは、正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂの素材、形状、流れる電流の大きさおよびその電流の向きによって決まり、自己インダクタンス成分と相互インダクタンス成分とに分けられる。
　正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂの直流抵抗成分３０Ｒは、配線基板３０に形成された配線の素材の電気抵抗率、配線の長さ、配線の断面積および配線のパターンで決まる。正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂのインダクタンス成分３０Ｌは、配線基板３０に形成された配線の素材、配線の長さ、配線の断面積および配線のパターンに加えて、その配線を流れる電流の大きさおよびその電流の向きによって決まる。
　コンデンサ１０の直流抵抗成分１０Ｒ及びインダクタンス成分１０Ｌは、それぞれ等価直列抵抗ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｓｅｒｉｅｓ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）及び等価直列インダクタンスＥＳＬ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｓｅｒｉｅｓ　Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）と呼ばれ、コンデンサ単体の等価回路としてよく知られた成分である。
＜コンデンサ基板ユニット１の等価回路における直流電流の経路＞
　図７に示したコンデンサ基板ユニット１の等価回路における直流電流の経路を、図８を用いて説明する。図７の正極電源端子２２ａと負極電源端子２２ｂとの間に直流電源である外部電源１００が接続され、１組の正極負荷端子２３ａと負極負荷端子２３ｂとの間に電力変換ユニット２００が接続される。図８では、電源端子２２から最も離れた負荷端子２３に電力変換ユニット２００が接続されている。図８において、太線の矢印は主に直流電流が流れる経路を示している。
　正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの正極バスバー２０ａの直流抵抗値と、負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの負極バスバー２０ｂの直流抵抗値との和であるバスバー側直流抵抗値が、複数の正極平滑用端子２４ａ及び正極配線３０ａを経由した、正極電源端子２２ａと正極負荷端子２３ａとの間の直流抵抗値である正極配線基板側直流抵抗値と、複数の負極平滑用端子２４ｂ及び負極配線３０ｂを経由した、負極電源端子２２ｂと負極負荷端子２３ｂとの間の直流抵抗値である負極配線基板側直流抵抗値との和である配線基板側直流抵抗値よりも小さい。本実施の形態のコンデンサ基板ユニット１においては、正極バスバー２０ａの正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの経路の有する直流抵抗成分２０Ｒと負極バスバー２０ｂの負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの経路の有する直流抵抗成分２０Ｒとの和が、正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂの直流抵抗成分３０Ｒの和よりも極力小さくなるように設定されている。このように設定することで、バスバー側直流抵抗値は配線基板側直流抵抗値よりも小さくなる。
　これ以降、正極バスバー２０ａの正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの経路の有する直流抵抗成分２０Ｒと、負極バスバー２０ｂの負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの経路の有する直流抵抗成分２０Ｒとの和を、Σ２０Ｒと記載する。また、正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂの直流抵抗成分３０Ｒの和を、Σ３０Ｒと記載する。つまり、コンデンサ基板ユニット１において、Σ２０Ｒ＜＜Σ３０Ｒとなるように設定されている。言い換えると、正極バスバー２０ａの正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの直流抵抗値と負極バスバー２０ｂの負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの直流抵抗値との和が、正極配線３０ａの直流抵抗値と負極配線３０ｂの直流抵抗値の和よりも極力小さく設定されている。複数の負荷端子２３の中で、電源端子２２から最も離れた負荷端子２３と電源端子２２との間におけるΣ２０Ｒが最も大きくなるが、この最も大きいΣ２０Ｒにおいて、Σ２０Ｒ＜＜Σ３０Ｒとなるように設定される。
　このように直流抵抗成分が設定されていると、図８に示した太線の矢印のように、外部電源１００から供給される直流電流は、正極バスバー２０ａから電力変換ユニット２００を経由して負極バスバー２０ｂへ至る経路に流れる。直流電流は、複数の正極平滑用端子２４ａ及び正極配線３０ａを経由して正極負荷端子２３ａに至る経路（図８に示した破線の矢印）には流れにくくなる。同様に、複数の負極平滑用端子２４ｂ及び負極配線３０ｂを経由して負極電源端子２２ｂに至る経路（図８に示した破線の矢印）には流れにくくなる。この場合、直流の大電流に起因した発熱は正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂ、またはバスバー２０に接続された部品で発生するが、正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂにはほとんど直流電流が流れないのでこれらの箇所では発熱はほとんど発生しない。バスバー２０及びバスバー２０に接続された部品で発熱が発生しても、コンデンサ１０は配線基板３０の配線を介してバスバー２０に接続されているので、バスバー２０などでの発熱によるコンデンサ１０への熱の影響は小さい。そのため、コンデンサ１０の温度上昇を防ぐことができる。コンデンサ１０の温度上昇を防ぐことができるので、コンデンサ１０の劣化、故障などを抑制することができる。
　本実施の形態で用いるアルミ電解コンデンサは、経年変化による容量の低下及び直列等価抵抗値ＥＳＲの上昇が温度上昇に起因して加速される。コンデンサ１０にアルミ電解コンデンサを用いた場合でもコンデンサ１０の温度上昇を防ぐことができるので、アルミ電解コンデンサの劣化を抑制することができる。
　具体的には、Σ２０ＲはΣ３０Ｒの３０分の１以下であることが好ましい。Σ２０ＲがΣ３０Ｒの３０分の１以下であれば、直流電流の約９７％がバスバー２０に流れることになる。正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂには約３％の直流電流しか流れないため、正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂにおける発熱を抑制することができる。また、コンデンサ１０の温度上昇を防ぐことができるので、コンデンサ１０の劣化、故障などを抑制することができる。
　以下、具体例について説明する。配線長とバスバーの長さが等しい場合、銅箔の配線層の厚みを０．１０５ｍｍ、配線幅を４ｍｍで形成して、銅材のバスバー２０の断面積を１３ｍｍ２で形成することで、バスバー側直流抵抗値を配線基板側直流抵抗値の３０分の１以下にできる。配線とバスバー２０の寸法構成例はこれに限るものではない。
＜コンデンサ基板ユニット１の等価回路における交流電流の経路＞
　図７に示したコンデンサ基板ユニット１の等価回路における交流電流の経路を、図９を用いて説明する。図７の正極電源端子２２ａと負極電源端子２２ｂとの間に直流電源である外部電源１００が接続され、１組の正極負荷端子２３ａと負極負荷端子２３ｂとの間に電力変換ユニット２００が接続される。図９において、太線の矢印は主に交流電流が流れる経路を示している。
　コンデンサ基板ユニット１において、コンデンサ基板ユニット１に入力される電圧の脈動に起因して、コンデンサ１０の充電及び放電の際に電流に周期的な脈流が発生する。この周期的な脈流を交流電流と考えると、電力変換ユニット２００に出力される電圧が変動する場合がある。本実施の形態におけるコンデンサ基板ユニット１は、入力電圧の脈動に起因する出力電圧の変動を抑制するものである。
　複数の正極負荷端子２３ａ及び負極負荷端子２３ｂのそれぞれについて、複数の正極平滑用端子２４ａ、正極配線３０ａ、複数のコンデンサ１０、負極配線３０ｂ、及び複数の負極平滑用端子２４ｂを経由した、正極負荷端子２３ａと負極負荷端子２３ｂとの間のインダクタンス値であるコンデンサ側インダクタンス値が、正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの正極バスバー２０ａのインダクタンス値と、負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの負極バスバー２０ｂのインダクタンス値との和であるバスバー側インダクタンス値よりも小さい。本実施の形態のコンデンサ基板ユニット１においては、正極バスバー２０ａの正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの経路が有するインダクタンス成分２０Ｌと、負極バスバー２０ｂの負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの経路が有するインダクタンス成分２０Ｌとの和が、正極平滑用端子２４ａと負極平滑用端子２４ｂとの間に接続されている正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂのインダクタンス成分３０Ｌとコンデンサ１０のインダクタンス成分１０Ｌとの和よりも極力大きくなるように設定されている。
　これ以降、正極バスバー２０ａの正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの経路の有するインダクタンス成分２０Ｌと、負極バスバー２０ｂの負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの経路の有するインダクタンス成分２０Ｌとの和を、Σ２０Ｌと記載する。また、正極平滑用端子２４ａと負極平滑用端子２４ｂとの間に接続されている正極配線３０ａ及び負極配線３０ｂのインダクタンス成分３０Ｌとコンデンサ１０のインダクタンス成分１０Ｌとの和を、Σ（３０Ｌ＋１０Ｌ）と記載する。つまり、コンデンサ基板ユニット１において、Σ２０Ｌ＞＞Σ（３０Ｌ＋１０Ｌ）となるように設定されている。言い換えると、正極バスバー２０ａの正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでのインダクタンス値と負極バスバー２０ｂの負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでのインダクタンス値との和が、正極平滑用端子２４ａから負極平滑用端子２４ｂまでの正極配線３０ａのインダクタンス値と負極配線３０ｂのインダクタンス値とコンデンサ１０のインダクタンス値との和よりも極力大きく設定されている。
　このようにインダクタンス成分が設定されていると、図９に示した太線の矢印のように、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は、正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れる。交流電流は、正極バスバー２０ａから外部電源１００を経由して負極バスバー２０ｂへ至る経路（図９に示した破線の矢印）には流れにくくなる。そのため、入力電圧の脈動に起因した交流電流は外部電源１００にはほとんど流れないので、出力電圧の脈動に起因する電源電圧の変動を抑制することができる。よって、外部へ流出する交流電流成分を抑制したコンデンサ基板ユニット１を得ることができる。
　具体的には、Σ２０ＬはΣ（３０Ｌ＋１０Ｌ）の２０倍以上であることが好ましい。Σ２０ＬがΣ（３０Ｌ＋１０Ｌ）の２０倍以上であれば、交流電流の約９５％は正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂに流れることになる。バスバー２０を経由した外部電源１００への経路には約５％の交流電流しか流れないため、出力電圧の脈動に起因する電源電圧の変動を抑制することができる。
　なお、コンデンサ側インダクタンス値における正極配線３０ａ、及び負極配線３０ｂのそれぞれのインダクタンス値の和が、バスバー側インダクタンス値の３分の１以下である場合、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路にさらに流れるのでコンデンサ基板ユニット１から外部へ流出する交流電流成分を顕著に抑制することができる。配線とバスバー２０の寸法構成を上述した構成とすることで、コンデンサ側インダクタンス値における正極配線３０ａ、及び負極配線３０ｂのそれぞれのインダクタンス値の和をバスバー側インダクタンス値の３分の１以下にできる。
　本実施の形態では、正極バスバー２０ａは、ｎ個（ｎは、２以上の整数）の電力変換ユニット２００の正極のそれぞれに接続されるｎ個の正極負荷端子２３ａ、及びｎ個の正極負荷端子２３ａのそれぞれに隣接して設けられたｎ個の正極平滑用端子２４ａを有する。また、負極バスバー２０ｂは、ｎ個の電力変換ユニット２００の負極のそれぞれに接続されるｎ個の負極負荷端子２３ｂ、及びｎ個の負極負荷端子２３ｂのそれぞれに隣接して設けられた負極平滑用端子２４ｂを有する。図７に示すように、正極平滑用端子２４ａと負極平滑用端子２４ｂをこのように配置することで、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れやすくなる。交流電流が正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れやすくなるため、出力電圧の脈動に起因する電源電圧の変動を顕著に抑制することができる。
　Σ２０Ｒ＜＜Σ３０Ｒ、かつΣ２０Ｌ＞＞Σ（３０Ｌ＋１０Ｌ）となるように設定されたコンデンサ基板ユニット１を電力変換装置５００に用いることで、電力変換装置５００は、大電流が流れた場合でも直流電流成分の大部分がバスバー２０に流れて配線基板３０及びコンデンサ１０には流れないので、コンデンサ１０の温度上昇が抑制され、コンデンサ１０の劣化、故障などを抑制することができる。また、電力変換ユニット２００の電圧の脈動に起因する交流電流成分の大部分が配線基板３０及びコンデンサ１０に流れ、外部電源１００には流れないので、脈動に起因する電源電圧の変動を抑制することができる。よって、外部へ流出する交流電流成分を抑制した電力変換装置５００を得ることができる。また、外部へ流出する交流電流成分が抑制されるので、外部電源１００に接続された装置は安定して動作することができる。
　なお、コンデンサ基板ユニット１に接続される負荷は電力変換ユニット２００に限るものではない。電力変換装置５００とは異なる装置にコンデンサ基板ユニット１を用いても構わない。
　以上のように、実施の形態１によるコンデンサ基板ユニット１は、正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの正極バスバー２０ａの直流抵抗値と、負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの負極バスバー２０ｂの直流抵抗値との和であるバスバー側直流抵抗値が、複数の正極平滑用端子２４ａ及び正極配線３０ａを経由した正極電源端子２２ａと正極負荷端子２３ａとの間の直流抵抗値である正極配線基板側直流抵抗値と、複数の負極平滑用端子２４ｂ及び負極配線３０ｂを経由した負極電源端子２２ｂと負極負荷端子２３ｂとの間の直流抵抗値である負極配線基板側直流抵抗値との和である配線基板側直流抵抗値よりも小さく、かつ、複数の正極平滑用端子２４ａ、正極配線３０ａ、複数のコンデンサ１０、負極配線３０ｂ、及び複数の負極平滑用端子２４ｂを経由した、正極負荷端子２３ａと負極負荷端子２３ｂとの間のインダクタンス値であるコンデンサ側インダクタンス値が、正極電源端子２２ａから正極負荷端子２３ａまでの正極バスバー２０ａのインダクタンス値と、負極電源端子２２ｂから負極負荷端子２３ｂまでの負極バスバー２０ｂのインダクタンス値との和であるバスバー側インダクタンス値よりも小さいため、正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂにはほとんど直流電流が流れないので、コンデンサ１０の温度上昇を抑制することができ、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れるので、コンデンサ基板ユニット１から外部へ流出する交流電流成分を抑制することができる。
　正極バスバー２０ａがｎ個（ｎは、２以上の整数）の電力変換ユニット２００の正極のそれぞれに接続されるｎ個の正極負荷端子２３ａ、及びｎ個の正極負荷端子２３ａのそれぞれに隣接して設けられたｎ個の正極平滑用端子２４ａを有し、負極バスバー２０ｂがｎ個の電力変換ユニット２００の負極のそれぞれに接続されるｎ個の負極負荷端子２３ｂ、及びｎ個の負極負荷端子２３ｂのそれぞれに隣接して設けられた負極平滑用端子２４ｂを有している場合、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流を正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れやすくすることができる。
　配線基板３０がｎ個の正極平滑用端子２４ａが分散して接続された第１の正極側配線３１ａと、複数のコンデンサ１０の正極コンデンサ端子１０ａが分散して接続された第２の正極側配線３１ｂと、第１の正極側配線３１ａにおけるｎ個の正極平滑用端子２４ａに接続されたｎ個の部分と第２の正極側配線３１ｂにおけるｎ個の分散した部分とをそれぞれ接続するｎ個の正極側接続配線３１ｃと、ｎ個の負極平滑用端子２４ｂが分散して接続された第１の負極側配線３２ａと、複数のコンデンサ１０の負極コンデンサ端子１０ｂが分散して接続された第２の負極側配線３２ｂと、第１の負極側配線３２ａにおけるｎ個の負極平滑用端子２４ｂに接続されたｎ個の部分と第２の負極側配線３２ｂにおけるｎ個の分散した部分とをそれぞれ接続するｎ個の負極側接続配線３２ｃとを備えている場合、配線基板３０の低インダクタンス化を図ることができる。
　第１の正極側配線３１ａ及び第２の正極側配線３１ｂが直線状に形成され、互いに並列して配置され、第１の負極側配線３２ａ及び第２の負極側配線３２ｂが直線状に形成され、互いに並列して配置されている場合、配線基板３０の低インダクタンス化をさらに図ることができる。
　複数の正極平滑用端子２４ａと、複数の負極平滑用端子２４ｂとの間に、複数のコンデンサ１０が並列接続されている場合、小型かつ大容量なコンデンサ基板ユニット１を実現することができる。また、配線基板３０は配線を有した配線層５０が積層して設けられている場合、配線層の正負のパターンが近接して設けられるので、容易に配線基板３０を低インダクタンス化することができる。配線基板３０を低インダクタンス化することで、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れやすくすることができる。
　バスバー側直流抵抗値が配線基板側直流抵抗値の３０分の１以下である場合、正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂにはほとんど直流電流が流れないので、正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂにおける発熱を顕著に抑制することができる。コンデンサ側インダクタンス値における正極配線３０ａ、及び負極配線３０ｂのそれぞれのインダクタンス値の和が、バスバー側インダクタンス値の３分の１以下である場合、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路にさらに流れるので、コンデンサ基板ユニット１から外部へ流出する交流電流成分を顕著に抑制することができる。
　コンデンサ１０がアルミ電解コンデンサである場合、アルミ電解コンデンサは単位体積あたりの容量が最も大きいコンデンサであるため、アルミ電解コンデンサ複数個を並列に接続して使用することで小型かつ大容量なコンデンサ基板ユニット１を実現することができる。また、正極バスバー２０ａ及び負極バスバー２０ｂが配線基板３０に電気的かつ機械的に接続されている場合、リフローによりバスバー２０と配線基板３０とを電気的かつ機械的に接続できるので、加工工程及び費用が削減され、構造も簡略化されるため、コンデンサ基板ユニット１の生産性を向上させることができる。また、配線基板３０が多層構造のガラスコンポジット基板またはガラスエポキシ基板である場合、リフローにより生産工程の削減が可能であり、より入手性のよい一般的な材料で大電流に対応するコンデンサ基板ユニット１が製造可能なため、コンデンサ基板ユニット１の生産性を向上させることができる。
　実施の形態１による電力変換装置５００は、本願に開示されたコンデンサ基板ユニット１と、複数の正極負荷端子２３ａのそれぞれと複数の負極負荷端子２３ｂのそれぞれとの間に接続された電力変換ユニット２００とを備えているため、電力変換ユニット２００からの出力電圧の脈動に起因する交流電流は正極平滑用端子２４ａから正極配線３０ａ、コンデンサ１０、及び負極配線３０ｂを経由して負極平滑用端子２４ｂに至る経路に流れるので、電力変換装置５００から外部へ流出する交流電流成分を抑制することができる。
　また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１　コンデンサ基板ユニット、１０　コンデンサ、１０ａ　正極コンデンサ端子、１０ｂ　負極コンデンサ端子、１０Ｌ、２０Ｌ、３０Ｌ　インダクタンス成分、１０Ｒ、２０Ｒ、３０Ｒ　直流抵抗成分、２０　バスバー、２０ａ　正極バスバー、２０ｂ　負極バスバー、２１　樹脂部、２２　電源端子、２２ａ　正極電源端子、２２ｂ　負極電源端子、２３　負荷端子、２３ａ　正極負荷端子、２３ｂ　負極負荷端子、２４ａ　正極平滑用端子、２４ｂ　負極平滑用端子、３０　配線基板、３０ａ　正極配線、３０ｂ　負極配線、３１ａ　第１の正極側配線、３１ｂ　第２の正極側配線、３１ｃ　正極側接続配線、３２ａ　第１の負極側配線、３２ｂ　第２の負極側配線、３２ｃ　負極側接続配線、４０　ねじ締結穴、５０　配線層、６０　はんだ、７０　ソルダーレジスト、８０　プリプレグ、９０　コア材、１００　外部電源、２００　電力変換ユニット、３００　外部機器、５００　電力変換装置

Claims (12)

  1. 　配線を有した配線基板と、
    　電源の正極に接続される少なくとも一つの正極電源端子、複数の負荷の正極のそれぞれに接続される複数の正極負荷端子、及び前記配線に接続された複数の正極平滑用端子を有した正極バスバーと、
    　前記電源の負極に接続される少なくとも一つの負極電源端子、複数の前記負荷の負極のそれぞれに接続される複数の負極負荷端子、及び前記配線に接続された複数の負極平滑用端子を有した負極バスバーと、
    　正極コンデンサ端子、及び負極コンデンサ端子を有し、前記正極コンデンサ端子、及び前記負極コンデンサ端子が前記配線に接続された複数のコンデンサと、を備え、
    　前記配線は、複数の前記正極平滑用端子と複数の前記正極コンデンサ端子とを直列かつ並列に接続する正極配線、及び複数の前記負極平滑用端子と複数の前記負極コンデンサ端子とを直列かつ並列に接続する負極配線を有し、
    　前記正極電源端子から前記正極負荷端子までの前記正極バスバーの直流抵抗値と、前記負極電源端子から前記負極負荷端子までの前記負極バスバーの直流抵抗値との和であるバスバー側直流抵抗値が、複数の前記正極平滑用端子、及び前記正極配線を経由した、前記正極電源端子と前記正極負荷端子との間の直流抵抗値である正極配線基板側直流抵抗値と、複数の前記負極平滑用端子、及び前記負極配線を経由した、前記負極電源端子と前記負極負荷端子との間の直流抵抗値である負極配線基板側直流抵抗値との和である配線基板側直流抵抗値よりも小さく、かつ、
    　複数の前記正極平滑用端子、前記正極配線、複数の前記コンデンサ、前記負極配線、及び複数の前記負極平滑用端子を経由した、前記正極負荷端子と前記負極負荷端子との間のインダクタンス値であるコンデンサ側インダクタンス値が、前記正極電源端子から前記正極負荷端子までの前記正極バスバーのインダクタンス値と、前記負極電源端子から前記負極負荷端子までの前記負極バスバーのインダクタンス値との和であるバスバー側インダクタンス値よりも小さいコンデンサ基板ユニット。
  2. 　前記正極バスバーは、ｎ個（ｎは、２以上の整数）の前記負荷の正極のそれぞれに接続されるｎ個の前記正極負荷端子、及びｎ個の前記正極負荷端子のそれぞれに隣接して設けられたｎ個の正極平滑用端子を有し、
    　前記負極バスバーは、ｎ個の前記負荷の負極のそれぞれに接続されるｎ個の前記負極負荷端子、及びｎ個の前記負極負荷端子のそれぞれに隣接して設けられた前記負極平滑用端子を有した請求項１に記載のコンデンサ基板ユニット。
  3. 　前記配線基板は、ｎ個の前記正極平滑用端子が分散して接続された第１の正極側配線と、複数の前記コンデンサの前記正極コンデンサ端子が分散して接続された第２の正極側配線と、前記第１の正極側配線におけるｎ個の前記正極平滑用端子に接続されたｎ個の部分と前記第２の正極側配線におけるｎ個の分散した部分とをそれぞれ接続するｎ個の正極側接続配線と、ｎ個の前記負極平滑用端子が分散して接続された第１の負極側配線と、複数の前記コンデンサの前記負極コンデンサ端子が分散して接続された第２の負極側配線と、前記第１の負極側配線におけるｎ個の前記負極平滑用端子に接続されたｎ個の部分と前記第２の負極側配線におけるｎ個の分散した部分とをそれぞれ接続するｎ個の負極側接続配線と、を備えている請求項２に記載のコンデンサ基板ユニット。
  4. 　前記第１の正極側配線及び前記第２の正極側配線は、直線状に形成され、互いに並列して配置され、
    　前記第１の負極側配線及び前記第２の負極側配線は、直線状に形成され、互いに並列して配置されている請求項３に記載のコンデンサ基板ユニット。
  5. 　複数の前記正極平滑用端子と、複数の前記負極平滑用端子との間に、複数の前記コンデンサが並列接続されている請求項１から４のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  6. 　前記配線基板は、前記配線を有した配線層が積層して設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  7. 　前記バスバー側直流抵抗値が、前記配線基板側直流抵抗値の３０分の１以下である請求項１から６のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  8. 　前記コンデンサ側インダクタンス値における前記正極配線、及び前記負極配線のそれぞれのインダクタンス値の和が、前記バスバー側インダクタンス値の３分の１以下である請求項１から７のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  9. 　前記コンデンサは、アルミ電解コンデンサである請求項１から８のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  10. 　前記正極バスバー及び前記負極バスバーは、前記配線基板に電気的かつ機械的に接続されている請求項１から９のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  11. 　前記配線基板は、多層構造のガラスコンポジット基板またはガラスエポキシ基板である請求項１から１０のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニット。
  12. 　請求項１から１１のいずれか１項に記載のコンデンサ基板ユニットと、
    　複数の前記正極負荷端子のそれぞれと複数の前記負極負荷端子のそれぞれとの間に接続された電力変換ユニットと、を備えた電力変換装置。
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