JP2018121406A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で確実にコンデンサの受熱を防止できる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置が、インバータと、インバータに電力を給電する接続導体５ａｎ，５ｂｎと、コンデンサ回路を含み接続導体に実装されるフィルタ回路と、を備えるものであって、第１のコンデンサが電気的に接続され、コンデンサ回路の配線部となる導体部６と、コンデンサが載置される冷却器９と、を備え、接続導体と、導体部と、冷却器とは、互いに重なるように配置され、接続導体は、導体部と電気的に接続され、導体部は、冷却器の延在部９ａｎに熱的に接触する。【選択図】図３

Description

本発明は、コンデンサの冷却に好適な電力変換装置に関する。

電圧形インバータ（以下、「インバータ」と称する）は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置であり、広く、交流モータの可変速駆動用途に使われている。また、インバータは、環境意識の高まりを背景に市場規模を拡大するハイブリッド電気自動車や電気自動車の中核部品のひとつでもある。

インバータにおいては、モータに流れる三相電流を検出し、この検出値が電流指令に追従するように、マイクロプロセッサなどにより所定の制御演算が行われ、その結果に応答して、インバータを構成するスイッチング素子がオンオフ制御される。そして、モータは、通電電流に応じてトルクを発生する。

その際、スイッチング素子のオンオフに伴う高周波ノイズが、インバータの交流出力および直流入力に重畳される。この高周波ノイズは、電波となってラジオなどに悪影響を与えるため、インバータにおいては、ノイズを低減するフィルタ回路が用いられる。

フィルタ回路は、バッテリーからインバータへの給電経路に設けられるが、給電のための導体には、電力損失によって発熱が生じる。このため、コンデンサなどのフィルタ部品が導体から受熱し、フィルタ部品の温度が許容値を超えてしまう恐れがある。

これに対し、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。本技術においては、コンデンサとスイッチング素子とを電気的に接続する接続導体に、導体からなる伝熱体が締結される。この伝熱体は、電気的絶縁材を介して、コンデンサおよびスイッチング素子が載置される冷却器に接する。これにより、接続導体の熱が伝熱体を介して冷却器へ放熱されるので、コンデンサの受熱が軽減される。

特許第５７１４０７７号公報

上記従来技術では、接続導体に伝熱体を締結するため、部品点数が増える。また、接続導体と伝熱体の接続面および伝熱体と冷却器の接続面という二か所の熱抵抗を小さくする必要があり、コンデンサの受熱を十分防止できるような放熱量を得ることが難しい。

そこで、本発明は、比較的簡単な構成で確実にコンデンサの受熱を防止できる電力変換装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明による電力変換装置は、インバータと、インバータに電力を給電する接続導体と、コンデンサ回路を含み接続導体に実装されるフィルタ回路と、を備えるものであって、第１のコンデンサが電気的に接続され、コンデンサ回路の配線部となる導体部と、コンデンサが載置される冷却器と、を備え、接続導体と、導体部と、冷却器とは、互いに重なるように配置され、接続導体は、導体部と電気的に接続され、導体部は、冷却器の延在部に熱的に接触する。

本発明によれば、接続導体と導体部６と冷却器９が互いに重なるように配置され、導体部が冷却器の延在部に熱的に接触するので、比較的簡単な構成で確実にコンデンサの受熱を防止できる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態であるモータ駆動システムの回路図である。 コンデンサ冷却装置の回路構成を示す。 コンデンサ冷却装置の実装鳥瞰組図を示す。 コンデンサ冷却装置の正面図およびＸコンデンサ側から見た側面図を示す。 第１の導体部における接続導体と第２の導体部との接続構造の変形例を示す。 第１の導体部における接続導体と第２の導体部との接続構造の変形例を示す。 第１の導体部における接続導体と第２の導体部との接続構造の変形例を示す。 本実施形態における、ばね電極による接続構造を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

図１は、本発明の一実施形態であるモータ駆動システムの回路図である。

モータ駆動システムは、図１に示すバッテリー１と、ＥＭＣフィルタ２（ＥＭＣ：Electric Magnetic Compatibility）およびインバータ３からなる電力変換装置と、交流モータ４とによって構成される。なお、電力変換装置は、図示を省略した電流検出器、電圧検出器、回転角検出器および制御回路を備える。

インバータ３においては、上アームのトランジスタＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋の各コレクタ端子がバッテリー１の正極への接続導体に接続され、下アームのトランジスタＴｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−の各エミッタ端子がバッテリー１の負極への接続導体に接続される。そして、トランジスタＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋の各エミッタ端子は、それぞれ、対になるトランジスタＴｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−の各コレクタ端子に接続されるとともに、その各接続点は交流モータ４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に接続される。

なお、本実施形態では、半導体スイッチング素子であるトランジスタとして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が適用されるが、ＭＯＳＦＥＴなどの他の半導体スイッチング素子が適用されても良い。また、交流モータ４としては、例えば、永久磁石同期モータが適用される。

トランジスタＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−の各コレクタ端子には、それぞれ、ダイオードＤｕ＋，Ｄｖ＋，Ｄｗ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ−，Ｄｗ−の各カソード端子が接続され、トランジスタＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−の各エミッタ端子には、それぞれ、ダイオードＤｕ＋，Ｄｖ＋，Ｄｗ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ−，Ｄｗ−の各アノード端子が接続される。すなわち、トランジスタＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−には、それぞれ、ダイオードＤｕ＋，Ｄｖ＋，Ｄｗ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ−，Ｄｗ−が逆並列に接続され、これらダイオードは環流ダイオードとして動作する。

また、インバータ３においては、トランジスタＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−のスイッチングに伴うリプル電流を吸収する平滑コンデンサＣｓの一端がバッテリー１の正極への接続導体に接続され、平滑コンデンサＣｓの他端がバッテリー１の負極への接続導体に接続される。

ＥＭＣフィルタ２は、平滑コンデンサＣｓでは実質的に吸収されない中短波（０．１〜３０ＭＨｚ）の周波数成分を含むノーマルモードノイズを低減するためのＸコンデンサ（Ｃｘ１，Ｃｘ２）、交流モータ４の巻線から寄生容量を介してケースグラウンドに流れるコモンモードノイズを吸収するＹコンデンサ（Ｃｙ１−１，Ｃｙ１−２，Ｃｙ２−１，Ｃｙ２−２）、コモンモードノイズを低減するためのコモンモードチョークＣＭＣによって構成され、バッテリー１の直流電力をインバータ３に給電する、バッテリー１・インバータ３間の接続導体に実装される。このようなＥＭＣフィルタ２により、ラジオなどの周辺電子機器に対する中短波ノイズの影響を軽減できる。

図１に示すように、バッテリー側のＹコンデンサを構成するコンデンサＣｙ１−１およびＣｙ１−２は直列に接続され、その直列接続点６ｃ１がケースグラウンドへ接続される。Ｙコンデンサの一端８ｃ１、すなわちコンデンサＣｙ１−１において直列接続点と対をなす端子は、バッテリー１の正極への接続導体５ａ１に接続される。また、Ｙコンデンサの他端８ｄ１、すなわちコンデンサＣｙ１−２において直列接続点と対をなす端子は、バッテリー１の負極への接続導体５ｂ１に接続される。

また、インバータ側のＹコンデンサを構成するコンデンサＣｙ２−１およびＣｙ２−２は直列に接続され、その直列接続点６ｃ２がケースグラウンドへ接続される。Ｙコンデンサの一端８ｃ２、すなわちコンデンサＣｙ２−１において直列接続点と対をなす端子は、バッテリー１の正極への接続導体５ａ２に接続される。また、Ｙコンデンサの他端８ｄ２、すなわちコンデンサＣｙ２−２において直列接続点と対をなす端子は、バッテリー１の負極への接続導体５ｂ２に接続される。

バッテリー側のＸコンデンサを構成するコンデンサＣｘ１の端子８ａ１および８ｂ１は、それぞれ接続導体５ａ１および５ｂ１に接続される。また、インバータ側のＸコンデンサを構成するコンデンサＣｘ２の端子８ａ２および８ｂ２は、それぞれ接続導体５ａ２および５ｂ２に接続される。

コモンモードチョークＣＭＣは、バッテリー側のコンデンサ群（Ｃｘ１，Ｃｙ１−１，Ｃｙ１−２）とインバータ側のコンデンサ群（Ｃｘ２，Ｃｙ２−１，Ｃｙ２−２）の間に接続されている。なお、本実施形態では、コモンモードチョークＣＭＣとして、ドーナツ形状をしたチョークコア（磁性材）に接続導体を貫通させる構成が用いられる。本構成は、大電流（例えば、１００Ａ以上）を扱うインバータ３の場合に好ましい。この場合、図１における接続導体５ａ１および５ａ２は、例えば一本のケーブルあるいはバスバーのように、一体の配線導体で構成される。接続導体５ｂ１および５ｂ２も同様に一体の配線導体で構成される。

なお、モータ駆動システムの実装状態において、コモンモードチョークＣＭＣは、バッテリー側のＹコンデンサとインバータ側のＹコンデンサとの間、バッテリー側のＸコンデンサとインバータ側のＸコンデンサとの間、バッテリー側のＹコンデンサとインバータ側のＸコンデンサとの間、バッテリー側のＸコンデンサとインバータ側のＹコンデンサとの間のいずれに位置しても良い。

ここで、インバータ・バッテリー間の接続導体には、バッテリーからインバータへの供給電流が流れるため、導体の抵抗分により電力損失が発生する。このため、接続導体の温度が上昇し、接続導体に接続されるコンデンサに熱が伝わり、コンデンサの温度上昇を引き起こす。そこで、本実施形態においては、次に説明するように、コンデンサ群（ＸコンデンサおよびＹコンデンサ）を含むコンデンサ冷却装置が構成される。

図２は、コンデンサ冷却装置の回路構成を示す。また、図３は、コンデンサ冷却装置の実装鳥瞰組図を示す。さらに、図４は、コンデンサ冷却装置の正面図およびＸコンデンサ（Ｃｘｎ）側から見た側面図を示す。なお、各部に付記される符号中の「ｎ」は、ｎ＝１ならばバッテリー側であることを表し、ｎ＝２ならばインバータ側であることを表す（図１参照）。

図２に示すように、コンデンサ冷却装置は、一つのコンデンサ群（Ｃｘｎ，Ｃｙｎ−１，Ｃｙｎ−２：ｎ＝１，２）を含む。このコンデンサ群は、ＥＭＣフィルタ２（図１）における一つのコンデンサ回路を構成する。したがって、本実施形態のモータ駆動システムは、バッテリー側およびインバータ側にそれぞれコンデンサ冷却装置を備えている。

図３および図４に示すように、コンデンサ冷却装置においては、その下方から、冷却器９、コンデンサ群（Ｃｘｎ，Ｃｙｎ−１，Ｃｙｎ−２）、第２の導体部６、第１の導体部５が、この順に積み重ねられるように、すなわち互いに重なるように配置される。

冷却器９の平面上に、コンデンサ群が載置される。各コンデンサは、その一面に一対の端子を有し、端子を有する面を上にして、冷却器９の平面部９ｃｎ上に載置される。冷却器９においては、平面部９ｃｎにおいてコンデンサ群が載置される面に対して垂直に延在する延在部９ａｎを備える。なお、平面部９ｃｎ上において、Ｘコンデンサ（Ｃｘｎ）とＹコンデンサ（Ｃｙｎ−１，Ｃｙｎ−２）は、延在部９ａｎを挟むように配置される。すなわち、延在部９ａｎは、ＸコンデンサとＹコンデンサの間に位置し、延在部９ａｎとＸコンデンサおよびＹコンデンサは、平面部９ｃｎ上において互いに隣接する。冷却器の平面部９ｃｎには冷媒を流すための貫通穴が設けられている。また、平面部９ｃｎにおいてコンデンサ群が載置される面には、コンデンサＣｙｎ−１およびＣｙｎ−２の直列接続点をケースグラウンドに接続するために、第２の導体部６における接続端子６ｈｎに対向する位置に、円柱ボス９ｂｎが設けられる。

なお、冷却器９の延在部９ａｎ、円柱ボス９ｂｎおよび平面部９ｃｎは、良熱伝導性および良電気伝導性を有する部材（例えば金属体）によって構成される。また、延在部９ａｎ、円柱ボス９ｂｎおよび平面部９ｃｎは一体に構成されても良いし、別体を接続することにより構成されても良い。

図３に示すように、第２の導体部６において、絶縁樹脂板７の表面には、各コンデンサの端子間を接続して図２に示すコンデンサ回路を構成するために、導体パターン６ａｎ，６ｂｎ，６ｃｎが設けられる。すなわち、第２の導体部６は、コンデンサ回路の配線部となり、導体パターンは配線となる。ここで、コンデンサ回路とは、図２に示すように、コンデンサＣｙｎ−１およびＣｙｎ−２の直列接続であるＹコンデンサとＸコンデンサすなわちコンデンサＣｘｎとの並列回路である。各導体パターンには、各コンデンサから突出するリード線状の端子８ａｎ，８ｂｎ，８ｃｎ，８ｄｎ，８ｅｎおよび８ｆｎがそれぞれ電気的に接続される丸ランドが設けられる。なお、本実施形態においては、コンデンサの端子と丸ランドが半田接続されることによって、両者が確実に低抵抗で電気的に接続される。

なお、導体パターンは、熱伝導性グリスや熱伝導性接着材などを介して、絶縁樹脂板７の表面に貼り付けられて、固定あるいは位置決めされている。これにより、両者の接触面における微小な凹凸による実効接触面積の低下が防止され、実効的な放熱面積の低下が防止できる。また、絶縁樹脂板７は、熱伝導性を有する樹脂からなることが好ましい。

第２の導体部６は、コンデンサ群の端子面を覆うように、コンデンサ群上に載置される。ここで、絶縁樹脂板７における導体パターンが設けられる表面の裏面がコンデンサ群の端子面に対向する。コンデンサ群上において、各丸ランド部は、コンデンサの各端子に対向する位置に位置する。そして、ランド部の中央部における孔部にコンデンサの端子が貫通して、コンデンサの端子における、導体パターンが設けられる絶縁樹脂板７の表面に突出する部分と、丸ランド部が半田接続される。

第２の導体部６の導体パターンにおいて、コンデンサＣｙｎ−１の端子８ｅｎとコンデンサＣｙｎ−２の端子８ｆｎを電気的に接続して両コンデンサを直列接続するための導体パターン６ｃｎは、その両端の丸ランド間の中央部から絶縁樹脂板７の縁部まで延び、さらに、絶縁樹脂板７の縁部で屈曲して、絶縁樹脂板７外において、冷却器９の円柱ボス９ｂｎに向って延びている。絶縁樹脂板７外において導体パターン６ｃｎから延びる部分は、ケースグラウンドへの接続端子６ｈｎとなる。接続端子６ｈｎの端部は円柱ボス９ｂｎにネジ止めされる。これにより、コンデンサＣｙｎ−１とコンデンサＣｙｎ−２の直列接続点が、ケースグラウンドに電気的に接続される。

また、第２の導体部６の導体パターンにおいて、コンデンサＣｘｎの端子８ａｎとコンデンサＣｙｎ−１の端子８ｃｎとを電気的に接続する導体パターン６ａｎには、その両端の丸ランド間の中央部に、第１の導体部５の接続導体５ａｎとの電気的接続を取るためにばね電極６ｅｎが立設される。また、コンデンサＣｘｎの端子８ｂｎとコンデンサＣｙｎ−２の端子８ｄｎとを電気的に接続する導体パターン６ｂｎには、その両端の丸ランド間の中央部に、第１の導体部５の接続導体５ｂｎとの電気的接続を取るためにばね電極６ｄｎが立設される。第１の導体部５の接続導体５ａｎ，５ｂｎは、第２の導体部６上に載置されることにより、それぞれ、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎと接触して、第２の導体部６の導体パターンと電気的に接続される。

なお、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎは、コの字状の導体部材から構成され、上下辺部の一方（図３では下辺部６ｇｎ，６ｆｎ）が、それぞれ導体パターン６ａｎ，６ｂｎに、はんだ接合より固定されることにより、電気的に接続される。また、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎは、上下辺部の他方（図３では上辺部）が、それぞれ第１の導体部５の接続導体５ａｎ，５ｂｎと低抵抗で電気的に接触する。ばね電極６ｅｎ，６ｄｎの上下辺部の一方は、絶縁樹脂板７の表面とも接触する。

第１の導体部５における接続導体５ａｎ，５ｂｎは、細長い平板状のバスバー電極によって構成され、実装状態において、図示しない他の回路部に固定されたり、ブラケット（絶縁性）に固定されたりするなど、公知の固定手段によってンデンサ冷却装置における位置が固定されている。この固定された位置において、接続導体５ａｎ，５ｂｎの平面部は、それぞれ、ばね電極６ｄｎ，６ｅｎの上辺部の平面を、許容応力内となる荷重にて押圧する。接続導体５ａｎ，５ｂｎの押圧力およびばね電極の弾性力により、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎに対する接続導体５ａｎ，５ｂｎの位置が固定されるとともに、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎが、それぞれ接続導体５ａｎ，５ｂｎと低抵抗で電気的に接触する。

ばね電極６ｅｎ，６ｄｎの電極の直下において、絶縁樹脂板７における導体パターンが設けられる表面の裏面が冷却器９の延在部９ａｎの上面すなわち先端部表面と熱的に接触する。すなわち、接続導体５ａｎ，５ｂｎに接続されるばね電極６ｅｎ，６ｄｎと冷却器９の延在部９ａｎは、絶縁樹脂板７によって、電気的に絶縁されているが、ある程度の熱抵抗を介するものの熱的に接続されている。これにより、第１の導体部５すなわち接続導体５ａｎ，５ｂｎが発生する熱が、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎを介して、冷却器９の延在部９ａｎに放熱される。さらに、本実施形態では、冷却器９の延在部９ａｎ、およびＥＭＣフィルタ回路におけるコンデンサ回路を構成するための第２の導体部６によって接続導体の熱を放熱できるので、放熱のために特別な部品を用いなくても良い。従って、本実施形態によれば、比較的簡単な構成で確実にコンデンサの受熱を防止できる。

本実施形態では、冷却器９と第２の導体部６との接触面上には、ばね電極を備える導体パターンが位置しているので、それら導体パターンにおけるばね電極に隣接する部分が、冷却器９と第２の導体部６との接触面の直上に位置する。さらに、ばね電極の上下辺部の他方が冷却器９と第２の導体部６との接触面の直上に位置する。これらにより、接続導体５ａ，５ｂから冷却器９の延在部９ａｎへの実効的な放熱面積を増やすことができる。従って、接続導体５ａ，５ｂから冷却器９の延在部９ａｎへの放熱の効率を向上することができる。

また、本実施形態においては、接続導体５ａｎ，５ｂｎからばね電極６ｅｎ，６ｄｎを通って冷却器９の延在部９ａｎに到る領域の熱抵抗は、接続導体５ａｎ，５ｂｎからばね電極６ｅｎ，６ｄｎおよび導体パターン６ａｎ，６ｂｎを通ってコンデンサの端子８ａｎ，８ｂｎ，８ｃｎ，８ｄｎに到る領域の熱抵抗よりも小さい。従って、接続導体５ａｎ，５ｂｎをばね電極６ｅｎ，６ｄｎを介して導体パターン６ａｎ，６ｂｎに接続しても、接続導体５ａｎ，５ｂｎからコンデンサの端子８ａｎ，８ｂｎ，８ｃｎ，８ｄｎに伝わる熱量が低減されるとともに、接続導体５ａｎ，５ｂｎの熱が効率良く冷却器９の延在部９ａｎへ放熱される。

ここで、コンデンサ群（Ｃｘｎ，Ｃｙｎ−１，Ｃｙｎ−２）に流れるノイズ電流は、接続導体５ａｎ，５ｂｎに流れる電流よりも小さく、例えば、最大でも数アンペア未満である。このため、第２の導体部６における導体パターンの断面積は、接続導体５ａｎ，５ｂｎの断面積よりも小さくすることができる。このため、導体パターンを介して各コンデンサの端子に伝導される熱量が抑制される。また、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎとコンデンサ端子８ａｎ，８ｂｎとの間における導体パターン６ａｎ，６ｂｎの幅、断面積は、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎの幅、断面積よりも小さく、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎとコンデンサ端子８ａｎ，８ｂｎとの間における導体パターン６ａｎ，６ｂｎの長さは、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎの高さ（上下辺部間の長さ）よりも大きい。従って、接続導体５ａｎ，５ｂｎからばね電極６ｅｎ，６ｄｎおよび導体パターン６ａｎ，６ｂｎを通ってコンデンサの端子８ａｎ，８ｂｎ，８ｃｎ，８ｄｎに到る領域の熱抵抗を増大できる。このため、接続導体５ａｎ，５ｂｎをばね電極６ｅｎ，６ｄｎを介して導体パターン６ａｎ，６ｂｎに接続しても、接続導体５ａｎ，５ｂｎからコンデンサの端子８ａｎ，８ｂｎ，８ｃｎ，８ｄｎに伝わる熱量が低減できる。

また、本実施形態では、冷却器９の延在部９ａｎと第２の導体部６とは、熱伝導性グリスを介して接触する。これにより、両者の接触面における微小な凹凸による実効接触面積の低下が防止され、実効的な放熱面積の低下が防止できる。

なお、ばね電極の形状は、コの字状に限らず、接続導体と接触する平面部、および放熱および絶縁樹脂板７上に固定するための平面部を有していれば、他の形状でも良い。

なお、図示していないが、冷却器９内を流れる冷媒は、接続導体から吸収する熱を熱交換器に運び、熱交換により冷媒は冷却されて再び冷却器９へ戻る。これにより、接続導体５ａｎ，５ｂｎから冷却器９の延在部９ａｎへの放熱の効率が向上することができる。

上述のように、本実施形態によれば、比較的簡単な構成で確実にコンデンサの受熱を防止できる冷却構造を備えた電力変換装置を実現することができる。

なお、本実施形態においては、冷却器９、コンデンサ群（Ｃｘｎ，Ｃｙｎ−１，Ｃｙｎ−２）、第２の導体部６、第１の導体部５が積み重ねられるように配置されることにより、第２の導体部６と接続導体５ａｎ，５ｂｎが隣接して配置される。このため、第２の導体部６を介して、接続導体５ａｎ，５ｂｎとコンデンサが電気的に接続されるが、接続導体５ａｎ，５ｂｎとコンデンサ間の配線長の増加が抑制されるので、接続導体５ａｎ，５ｂｎとコンデンサ間のインダクタンスの増加が抑制される。従って、ＥＭＣフィルタ２としての機能を確保できる。

図５ａ〜ｃは、第１の導体部における接続導体５ａ，５ｂと第２の導体部との接続構造の変形例を示す。比較のために、本実施形態における、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎによる接続構造を図５ｄに示す。なお、図５ａ〜ｃにおいて、符号「６’ｅｎ」および「６’ｄｎ」を付した部材は、本実施形態（図３，４）における、ばね電極６ｅｎ，６ｄｎに代わる部材である。

図５ａの接続構造においては、絶縁樹脂板７の表面に設けられる導体パターン（図５ａでは図示せず）に、ボス電極（６’ｅｎ，６’ｄｎ）が立設され、ボス電極のリード部が接続導体５ａｎ，５ｂｎに設けられる孔に挿通される。そして、ボス電極のリード部と接続導体５ａｎ，５ｂｎとが、はんだ接合あるいは溶接接合によって互いに接合される。

図５ｂの接続構造においては、絶縁樹脂板７の表面に設けられる導体パターン（図５ｂでは図示せず）に、セルファスナ１１（self-clinching fastener）が埋め込まれたボス電極（６’ｅｎ，６’ｄｎ）が立設される。そして、接続導体５ａｎ，５ｂｎに設けられる孔に挿通されるネジ１０（ビス、ボルトなど）を通し、ネジ１０とセルファスナ１１によって、接続導体５ａｎ，５ｂｎがネジ止めされる。

図５ｃの接続構造においては、絶縁樹脂板７の表面に設けられる導体パターン（図５ｃでは図示せず）に、ボス電極（６’ｅｎ，６’ｄｎ）が立設される。接続導体５ａｎ，５ｂｎは、加圧接触によって、ボス電極（６’ｅｎ，６’ｄｎ）と接合される。

これら変形例によっても、接続導体５ａｎ，５ｂｎにおいて発生する熱が、冷却器９の延在部９ａｎに放熱されるので、コンデンサの受熱を防止することができる。

ここで、比較例をあげて、本実施形態との相違を説明する。

まず、第一の比較例として、接続導体の断面積を増大し、接続導体の抵抗成分を低減して、接続導体の発生損失を低減するとともに、接続導体の表面積の増大により放熱面積を大きくするという手段がある。

ここで、インバータ動作時の接続導体の温度は、接続導体を装置ケースに支持するための樹脂部材の最高温度許容値などを考慮して、適切な値に設定できる。しかし、接続導体の断面積を増大する場合、さらにインバータシステムを収容するケースの外形寸法やインバータシステムの重量の増加とのトレードオフを考慮して、温度設定を行う必要がある。本発明者の検討によると、このような温度設定に基づけば、接続導体の温度は１３０℃程度に設定される。他方、ＥＭＣフィルタを構成するためのコンデンサとしては、その周波数特性を考慮するとフィルムコンデンサが好ましい。フィルムコンデンサの許容される素子温度（端子温度）は、汎用品で１０５℃程度以下である。従って、第一の比較例では、接続導体にコンデンサの端子を接続することは難しい。

次に、第二の比較例として、接続導体とコンデンサ端子間を、長い導体で接続して、放熱面積を大きくする手段がある。しかし、長い導体によりもたらされる寄生インダクタンスがコンデンサのフィルタ効果を著しく低減してしまうため、第二の比較例の適用は難しい。

上述のように、本実施形態によれば、接続導体５ａｎ，５ｂｎと第２の導体部６と冷却器９が互いに重なるように配置され、第２の導体部６が冷却器９の延在部９ａｎに熱的に接触するので、特別な部品や部材を用いることなく、接続導体５ａｎ，５ｂｎから冷却器９への放熱性を向上することができる。従って、比較的簡単な構成で確実にコンデンサの受熱を防止できる。また、本実施形態によれば、冷却器９の延在部９ａｎとＸコンデンサおよびＹコンデンサが互いに隣接しているので、接続導体５ａｎ，５ｂｎと導体パターンおよびＸ，Ｙコンデンサの相互の配線長が低減される。従って、コンデンサ回路における配線インダクタンスを増大することなく、接続導体５ａｎ，５ｂｎから冷却器９への放熱性を向上することができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

例えば、コンデンサ冷却装置は、ＸコンデンサおよびＹコンデンサのどちらか一方のみを冷却するものでもよい。

また、コンデンサと冷却器の延在部の配置は、上記実施形態に限らず、他の配置でもよい。

また、上記実施形態は、自動車用インバータの他、産業用や家電用のインバータにも適用できる。なお、駆動対象負荷としては、モータ以外の交流負荷でも良い。

１ バッテリー
２ ＥＭＣフィルタ
３ インバータ
４ 交流モータ
５ 第１の導体部
６ 第２の導体部
５ａ１，５ａ２，５ａｎ，５ｂ１，５ｂ２，５ｂｎ 接続導体
６ｅｎ，６ｄｎ ばね電極
６ｇｎ，６ｆｎ ばね電極の下辺部
６ａｎ，６ｂｎ，６ｃｎ 導体パターン
６ｈｎ 接続端子
７ 絶縁樹脂板
８ａ１，８ａ２，８ａｎ，８ｂ１，８ｂ２，８ｂｎ，８ｃ１，８ｃ２，８ｃｎ，８ｄ１，８ｄ２，８ｄｎ，８ｅｎ，８ｆｎ コンデンサの端子
９ 冷却器
９ａｎ 延在部
９ｂｎ 円柱ボス
９ｃｎ 平面部
１０ ネジ
１１ セルファスナ
Ｃｓ 平滑コンデンサ
Ｃｙ１−１，Ｃｙ１−２，Ｃｙ１−ｎ，Ｃｙ２−１，Ｃｙ２−２，Ｃｙ２−ｎ，Ｃｘ１，Ｃｘ２，Ｃｘｎ コンデンサ
ＣＭＣ コモンモードチョーク
Ｄｕ＋，Ｄｖ＋，Ｄｗ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ−，Ｄｗ− ダイオード
Ｔｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ− トランジスタ

Claims (6)

1. インバータと、
   前記インバータに電力を給電する接続導体と、
   コンデンサ回路を含み、前記接続導体に実装されるフィルタ回路と、
   を備える電力変換装置において、
   第１のコンデンサが電気的に接続され、前記コンデンサ回路の配線部となる導体部と、
   前記第１のコンデンサが載置される冷却器と、
   を備え、
   前記接続導体と、前記導体部と、前記冷却器とは、互いに重なるように配置され、
   前記接続導体は、前記導体部と電気的に接続され、
   前記導体部は、前記冷却器の延在部に熱的に接触することを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記第１のコンデンサは、前記冷却器の前記延在部に隣接することを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   さらに、前記導体部に電気的に接続され、前記第１のコンデンサとともに、前記コンデンサ回路を構成する第２のコンデンサを備え、
   前記冷却器の前記延在部は、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの間に位置し、
   前記延在部と、前記第１のコンデンサと、前記第２のコンデンサとは、互いに隣接することを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記導体部は、
   絶縁板と、
   前記絶縁板の表面に設けられ、前記接続導体および前記第１のコンデンサが電気的に接続される導体パターンと、
   を有し、
   前記絶縁板の前記表面の裏面が、前記冷却器の前記延在部に接触することを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項４に記載の電力変換装置において、
   前記絶縁板の前記裏面と、前記冷却器の前記延在部との間、もしくは前記絶縁板と、前記導体パターンとの間に、熱伝導性グリスが介在することを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記接続導体と前記導体部は、加圧接触、溶接、半田接合およびばね電極の内のいずれかによって、電気的に接続されることを特徴とする電力変換装置。

Images