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KR102076927B1 - 전력 변환 장치 - Google Patents

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KR102076927B1
KR102076927B1 KR1020187034293A KR20187034293A KR102076927B1 KR 102076927 B1 KR102076927 B1 KR 102076927B1 KR 1020187034293 A KR1020187034293 A KR 1020187034293A KR 20187034293 A KR20187034293 A KR 20187034293A KR 102076927 B1 KR102076927 B1 KR 102076927B1
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시게하루 야마가미
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

제1 급전 모선(93) 및 제2 급전 모선(94)을 경유하여 공급되는 전력을 변환하는 전력 변환 장치이며, 제1 급전 모선(93)에 접속되는 인덕턴스 소자(L1)와, 제1 급전 모선(93)과 제2 급전 모선(94) 사이에 공급되는 전력을 스위칭에 의하여 변환하는 파워 모듈(3)을 갖는다. 또한 인덕턴스 소자(L1) 및 파워 모듈(3)을 수용하는 하우징(1)과, 인덕턴스 소자(L1)와 하우징(1) 사이에 마련된 제1 임피던스 소자(11)를 구비한다.

Description

전력 변환 장치
본 발명은, 교류 전원 또는 직류 전원으로부터 출력되는 전력을, 원하는 직류 전력으로 변환하는 전력 변환 장치에 관한 것이다.
종래부터 전기 자동차나 하이브리드 차량 등에서는, 고전압의 배터리로부터 저전압의 배터리로 충전하기 위하여 전력 변환 장치가 사용되고 있다. 전력 변환 장치는 내부에, 디스크리트 패키지의 파워 반도체 소자나, 모듈화된 파워 반도체 소자를 포함하는 스위치(이하, 「파워 모듈」이라 함)가 탑재되어 있다. 파워 모듈은, 제어 회로로부터 부여되는 신호에 의하여 스위치의 온, 오프를 전환하여 전압을 변환한다.
파워 모듈은, 스위칭 소자의 온, 오프를 전환할 때에 스위칭 노이즈가 발생하며, 이 스위칭 노이즈는 전원측 및 부하측으로 전반된다. 따라서 예를 들어 차량에 탑재한 전력 변환 장치에, 일반 가정에 마련되어 있는 상용 전원으로부터 전력을 공급하는 경우에는, 가정측의 전기 계통으로 노이즈가 전반되는 경우가 있다.
특허문헌 1에는, 노이즈를 제거하기 위하여, 파워 모듈에 마련되는 리액터의 프레임을 임피던스 소자를 통하여 접지함으로써, 노이즈를 억제하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2006-238582호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래예는, 인덕턴스 소자와 프레임 사이의 임피던스를 조정하는 것은 아니며, 노이즈를 효과적으로 저감시키는 것이 아니었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 스위칭 소자의 온, 오프를 전환할 때에 발생하는 노이즈를 저감시키는 것이 가능한 전력 변환 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태는, 제1 급전 모선에 접속되는 인덕턴스 소자와, 제1 급전 모선과 제2 급전 모선 사이에 공급되는 전력을 스위칭에 의하여 변환하는 스위칭 소자와, 인덕턴스 소자 및 스위칭 소자를 수용하는 하우징과, 인덕턴스 소자와 하우징 사이에 마련된 제1 임피던스 소자를 갖는다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 스위칭 소자의 온, 오프를 전환할 때에 발생하는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전력 변환 장치, 및 그 주변 기기의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 3은 전력 변환 장치에서 발생하는 노이즈 레벨을 나타내는 그래프이다.
도 4는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 6은 제2 실시 형태의 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 7은 제3 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 8은 제4 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 9는 제5 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 10은 제5 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 제6 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 12는 제7 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 13은 제7 실시 형태의 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 14는 제8 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 15는 제9 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 16은 제10 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 17은 제10 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 제10 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 임피던스와 노이즈의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 제10 실시 형태의 제1 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 20은 제10 실시 형태의 제2 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 21은 제11 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 및 제2 급전 모선의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 22는 제11 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 23은 제11 실시 형태의 제1 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 24는 제11 실시 형태의 제2 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 25는, 제11 실시 형태의 제3 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 26은 도 25에 나타낸 "A" 부 확대도이다.
도 27은 제11 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 각 저항 소자의 저항값과 노이즈 레벨의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 28은 전력 변환 장치의 다른 구성을 도시하는 회로도이다.
도 29는 전력 변환 장치의 또 다른 구성을 도시하는 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시 형태의 설명]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전력 변환 장치, 및 그 주변 기기의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 전력 변환 장치(101)는, 전체가 철이나 알루미늄 등의 금속제의 하우징(1)으로 덮여 있다. 또한 전력 변환 장치(101)의 입력측은, 직류를 출력하는 전원(91)에 제1 급전 모선(93) 및 제2 급전 모선(94)을 통하여 접속되고, 출력측은 출력선(95, 96)을 통하여 부하(92)에 접속되어 있다. 따라서 전원(91)으로부터 공급되는 전압을, 원하는 전압으로 변환하여 부하(92)에 공급할 수 있다. 전원(91)은, 예를 들어 일반 가정에 마련되는 상용 전원이나 배터리이고, 부하(92)는, 예를 들어 전기 자동차나 하이브리드 차량에 탑재되는 배터리이다.
전원(91)의 플러스 단자는 제1 급전 모선(93)에 접속되고, 마이너스 단자는 제2 급전 모선(94)에 접속되어 있다.
전력 변환 장치(101)의 하우징(1) 내에는, 제1 급전 모선(93)에 접속된 인덕턴스 소자 L1이 마련되어 있다. 또한 제1 급전 모선(93)과 제2 급전 모선(94) 사이에는 파워 모듈(3)이 마련되어 있다.
파워 모듈(3)은, IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 또는 MOSFET 등의 스위칭 소자 Q1과, 다이오드 D1을 구비하고 있다. 인덕턴스 소자 L1은, 예를 들어 토로이달 권선형의 코일, 또는 평판형의 코일이다.
파워 모듈(3)의 전단 및 후단에는 각각 평활 콘덴서 C100, C200이 마련되어 있다. 또한 스위칭 소자 Q1의 제어 입력(예를 들어 IGBT의 베이스)은, 해당 스위칭 소자 Q1의 온, 오프를 제어하는 제어 회로(2)에 접속되어 있다.
그리고 제어 회로(2)의 제어 하에서 스위칭 소자 Q1의 온, 오프를 제어함으로써, 전원(91)으로부터 공급되는 전압을 상이한 전압으로 변환하여 부하(92)에 공급한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 「A-A'」 단면을 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는 제1 임피던스 소자(11)가 마련되어 있다. 제1 임피던스 소자(11)는, 예를 들어 용량 소자, 또는 용량 소자와 저항 소자의 직렬 접속 회로이다.
그리고 제1 실시 형태에 따른 전력 변환 장치(101)에서는, 제1 임피던스 소자(11)를 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스를, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 존재하는 제2 부유 용량에 근접시킨다. 그리고 도 1에 도시한 부하(92)에 전력을 공급하여 구동할 때에 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 억제한다. 또한 「근접시킨다」는 것은, 완전히 일치시키는 것을 포함하는 개념이다.
도 3은, 스위칭 소자 Q1을 스위칭시켰을 때의, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 나타내는 그래프이다. 도 3에 있어서, 점선으로 나타내는 곡선 S1은, 제1 임피던스 소자(11)를 마련하지 않는 경우의 노이즈의 변화를 나타내고, 실선으로 나타내는 곡선 S2는, 제1 임피던스 소자(11)를 마련한 경우의 노이즈의 변화를 나타내고 있다. 도 3의 그래프로부터 이해되는 바와 같이, 제1 임피던스 소자(11)를 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈가 저감된다.
이와 같이 하여, 제1 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 제1 임피던스 소자(11)를 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스를 높게 하여, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 존재하는 제2 부유 용량에 근접시킬 수 있으므로, 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제1 실시 형태의 변형예의 설명]
다음으로, 제1 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 변형예에 따른 전력 변환 장치에서는, 플래너형의 인덕턴스 소자 L1a를 사용하고 있는 점, 및 제2 급전 모선(94)이 평판 형상의 전선 또는 기판 패턴으로 구성되어 있는 점이 상이하다. 도 4는, 인덕턴스 소자 L1a 및 제2 급전 모선(94)의 단면도이며, 도 4에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1a 및 제2 급전 모선(94)은 모두 평판 형상을 이루고 있다. 또한 인덕턴스 소자 L1a와 하우징(1) 사이에는 제1 임피던스 소자(11)가 마련되어 있다. 또한 플래너형의 인덕턴스 소자 L1a를 기판 패턴으로 구성해도 된다.
그리고 이와 같은 구성에 있어서도, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 인덕턴스 소자 L1a로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시키는 것이 가능해진다. 또한 이하에 나타내는 각 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1로서 토로이달 코일을 사용하는 예에 대하여 나타내지만, 도 4에 도시한 플래너형의 인덕턴스 소자 L1a로 해도 된다.
[제2 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 5는, 제2 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1은, 예를 들어 철, 알루미늄 등의 금속제의 프레임(4)의 내부에 수용되어 있다. 프레임(4)은 하우징(1)에 고정되며 해당 하우징(1)과 도통되어 있다. 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이에는 제1 임피던스 소자(11)가 마련되어 있다. 즉, 전술한 제1 실시 형태와 대비하여, 인덕턴스 소자 L1을 프레임(4) 내에 수용한 점에서 상이하다. 프레임(4)은 하우징(1) 내에 마련되고, 또한 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이에는 제1 임피던스 소자(11)가 마련되므로, 제1 임피던스 소자(11)는 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 마련되어 있다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 프레임(4)의 내부에 인덕턴스 소자 L1을 수용함으로써, 인덕턴스 소자 L1로부터 직접 방사되는 노이즈를 억제할 수 있다. 또한 제1 임피던스 소자(11)를 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이의 임피던스를 높게 할 수 있으며, 나아가 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스를, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제2 실시 형태의 변형예의 설명]
다음으로, 제2 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 도 6은, 제2 실시 형태의 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 변형예에서는, 인덕턴스 소자 L1을 수용하는 프레임(4)의 저면과 하우징(1)이 와이어(5)에 의하여 접속되어 있는 점에서 전술한 제2 실시 형태와 상이하다. 즉, 와이어(5)에 의하여 하우징(1)과 프레임(4)이 도통되어 있다. 또한 하우징(1)과 프레임(4)은 도시 생략된 절연체 등에 의하여 고정되어 있다. 그리고 이와 같은 구성으로 하더라도, 전술한 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
[제3 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 7은, 제3 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 전력 변환 장치는, 인덕턴스 소자 L1이 프레임(4) 내에 수용되고, 또한 인덕턴스 소자 L1을 덮도록 제1 임피던스 소자(11)가 마련되어 있다. 제1 임피던스 소자(11)는, 예를 들어 유전체이다.
프레임(4)은 하우징(1) 내에 마련되고, 또한 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이에는 제1 임피던스 소자(11)가 마련된다. 또한 프레임(4)과 하우징(1)은 부유 용량에 의하여 결합되어 있으므로, 제1 임피던스 소자(11)는 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 마련되어 있다.
또한 하우징(1)과 프레임(4)은 도시 생략된 절연체 등에 의하여 고정되어 있다. 프레임(4)과 하우징(1) 사이에는 부유 용량이 존재하므로, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는 소정의 정전 용량이 존재하게 된다.
이와 같이, 제3 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 상기한 소정의 정전 용량을 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량에 근접시킴으로써, 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제4 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 8은, 제4 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제4 실시 형태에 따른 전력 변환 장치는, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 임피던스 소자(11)가 마련되어 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 임피던스 소자(12)가 마련되어 있다.
제1 임피던스 소자(11) 및 제2 임피던스 소자(12)를 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스와, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스를 근접시킬 수 있다. 따라서 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈, 및 제2 급전 모선(94)으로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
또한 제1 임피던스 소자(11), 제2 임피던스 소자(12)를 마련하는 구성이므로 각 임피던스의 미세 조정이 가능해져, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스와, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스를 일치시키기 쉽게 할 수 있다. 따라서 간단한 작업으로 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈, 및 제2 급전 모선(94)으로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제5 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 9는, 제5 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제5 실시 형태에서는, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11을 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12를 마련하고 있다. 즉, 제5 실시 형태에서는, 도 8에 도시한 제1 임피던스 소자(11)를 제1 용량 소자 C11로 하고, 제2 임피던스 소자(12)를 제2 용량 소자 C12로 하고 있다. 또한 도 9에 도시하는 C01은 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 제1 부유 용량이고, C02는 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량이다.
제5 실시 형태에서는, 제1 용량 소자 C11 및 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 제1 부유 용량 C01과 제1 용량 소자 C11의 합계의 정전 용량과, 제2 부유 용량 C02와 제2 용량 소자 C12의 합계의 정전 용량을 근접시킨다. 그 결과, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압을 일치시킬 수 있으며, 나아가 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)으로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
도 10은, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10에 있어서, 실선으로 나타내는 곡선 S3은, 주파수의 변화에 대한 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 점선으로 나타내는 곡선 S4는, 주파수 변화에 대한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 곡선 S3, S4로부터 이해되는 바와 같이, 곡선 S3, S4로 나타내는 각 임피던스는 주파수와 무관하게 거의 일치하고 있다. 즉, 제5 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 스위칭 소자 Q1의 주파수가 변동된 경우에도, 하우징으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제6 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제6 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 11은, 제6 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제6 실시 형태에서는, 도 9에 도시한 제5 실시 형태와 마찬가지로, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11을 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12를 마련하고 있다. 또한 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 제1 부유 용량 C01, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량 C02가 존재하고 있다. 제2 급전 모선(94)이 평판 형상의 전선으로 구성되어 있는 점에서 제5 실시 형태와 상이하다.
제6 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 전술한 제5 실시 형태와 마찬가지로, 제1 용량 소자 C11 및 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 제1 부유 용량 C01과 제1 용량 소자 C11의 합계의 정전 용량과, 제2 부유 용량 C02와 제2 용량 소자 C12의 합계의 정전 용량을 근접시킬 수 있다. 이때, 제2 급전 모선(94)으로서 평판 형상의 전선을 사용함으로써 제2 부유 용량 C02를 조정할 수 있다. 이하, 상세히 설명한다.
제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량(제2 부유 용량 C02)은 이하의 (1) 식으로 나타낼 수 있다.
(정전 용량)=ε0·εr·(S/d) … (1)
단, ε0은 진공의 유전율, εr은 비유전율, S는 대향 면적, d는 거리이다.
따라서 대향 면적 S를 변화시킴으로써, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량 C02를 변화시킬 수 있다. 제6 실시 형태에서는, 제1 용량 소자 C11, 제2 용량 소자 C12에 추가하여, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1)의 대향 면적 S를 조정함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 정전 용량과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량을 설정하므로, 정전 용량의 조정을 용이하게 행할 수 있다. 따라서 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압을 근접시킬 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제7 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제7 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 12는, 제7 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 제7 실시 형태에서는, 도 9에 도시한 제5 실시 형태와 마찬가지로, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11을 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12를 마련하고 있다. 또한 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 제1 부유 용량 C01, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량 C02가 존재하고 있다. 제2 급전 모선(94)의 근방의 하우징(1)이 판 두께부(7)로 되어 있는 점에서 제5 실시 형태와 상이하다.
제7 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 제1 용량 소자 C11 및 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 제1 부유 용량 C01과 제1 용량 소자 C11의 합계의 정전 용량을, 제2 부유 용량 C02와 제2 용량 소자 C12의 합계의 정전 용량에 근접시킬 수 있다. 이때, 판 두께부(7)의 두께를 변경함으로써 제2 부유 용량 C02를 조정할 수 있다.
즉, 전술한 (1) 식에 나타낸 바와 같이, 거리 d를 변화시킴으로써 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량 C02를 변화시킬 수 있다. 제7 실시 형태에서는, 제1 용량 소자 C11, 제2 용량 소자 C12에 추가하여, 판 두께부(7)의 두께를 조정함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 정전 용량과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량을 일치시키므로, 정전 용량의 조정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한 도 12에서는, 하우징(1)의 판 두께를 변화시키는 예에 대하여 설명했지만, 하우징(1)의 내면에 도전성의 판재를 배치하여 거리 d를 변화시키는 것도 가능하다.
따라서 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압을 근접시킬 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제7 실시 형태의 변형예의 설명]
다음으로, 본 발명의 제7 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 도 13은, 제7 실시 형태의 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 변형예에서는, 하우징(1)의 내면의 제2 급전 모선(94)에 접근한 부위에 금속제의 판재(6)를 마련하고 있다. 따라서 전술한 제7 실시 형태와 마찬가지로, 제2 급전 모선(94)과 판재(6)의 거리를 변화시킴으로써 제2 부유 용량 C02를 조정할 수 있어, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1)의 합계의 정전 용량과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1)의 합계의 정전 용량을 간단한 조작으로 근접시키는 것이 가능해진다.
[제8 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제8 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 14는, 제8 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 제8 실시 형태에서는, 도 9에 도시한 제5 실시 형태와 마찬가지로, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11을 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12를 마련하고 있다.
제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 유전체(8)를 마련하고 있는 점에서 제5 실시 형태와 상이하다. 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는 제1 부유 용량 C01이 존재하고, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에는 제2 부유 용량 C02가 존재하고 있다. 제2 부유 용량 C02는 제2 유전체(8)의 유전율에 따라 변화된다.
제8 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 제1 용량 소자 C11 및 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 제1 부유 용량 C01과 제1 용량 소자 C11의 합계의 정전 용량과, 제2 부유 용량 C02와 제2 용량 소자 C12의 합계의 정전 용량을 근접시킬 수 있다. 이때, 제2 유전체(8)의 유전율을 변경함으로써 제2 부유 용량 C02를 조정할 수 있다.
즉, 전술한 (1) 식에 나타낸 바와 같이, 비유전율 εr을 변화시킴으로써 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 부유 용량 C02를 변화시킬 수 있다. 제8 실시 형태에서는, 제1 용량 소자 C11, 제2 용량 소자 C12에 추가하여, 제2 유전체(8)의 비유전율 εr을 조정함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 정전 용량과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량을 일치시키므로, 정전 용량의 조정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
[제9 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제9 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 15는, 제9 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 제9 실시 형태에서는, 도 9에 도시한 제5 실시 형태와 마찬가지로, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11을 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12를 마련하고 있다.
인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 유전체(9)를 마련하고, 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 유전체(8)를 마련하고 있는 점에서 제5 실시 형태와 상이하다. 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는 제1 부유 용량 C01이 존재하고, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에는 제2 부유 용량 C02가 존재하고 있다. 제1 부유 용량 C01은 제1 유전체(9)의 유전율에 따라 변화되고, 제2 부유 용량 C02는 제2 유전체(8)의 유전율에 따라 변화된다.
제9 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 제1 용량 소자 C11 및 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 제1 부유 용량 C01과 제1 용량 소자 C11의 합계의 정전 용량과, 제2 부유 용량 C02와 제2 용량 소자 C12의 합계의 정전 용량을 근접시킨다. 이때, 제1 유전체(9) 및 제2 유전체(8)의 유전율을 변경함으로써 제1 부유 용량 C01, 제2 부유 용량 C02를 조정할 수 있다.
즉, 전술한 (1) 식에 나타낸 비유전율 εr을 변화시킴으로써, 제1 부유 용량 C01 및 제2 부유 용량 C02를 변화시킬 수 있다. 제9 실시 형태에서는, 제1 용량 소자 C11, 제2 용량 소자 C12에 추가하여, 제1 유전체(9) 및 제2 유전체(8)의 비유전율 εr을 조정함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 정전 용량과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량을 일치시키므로, 정전 용량의 조정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
[제10 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제10 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 16은, 제10 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 제10 실시 형태에서는, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11 및 제1 저항 소자 R11의 직렬 접속 회로를 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12를 마련하고 있다.
인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는 제1 부유 용량 C01이 존재하고, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에는 제2 부유 용량 C02가 존재하고 있다.
제10 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 제1 저항 소자 R11의 저항값, 제1 용량 소자 C11의 정전 용량, 및 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 제1 부유 용량 C01과, C11과 R11의 직렬 접속 회로와의 합성 임피던스(이하, 제1 임피던스라 함)를, 제2 부유 용량 C02와 제2 용량 소자 C12의 정전 용량과의 합성 임피던스(이하, 제2 임피던스라 함)에 근접시킨다.
또한 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는, 제1 용량 소자 C11, 제1 부유 용량 C01, 및 인덕턴스 소자 L1이 존재함으로써 공진 주파수(이를 제1 공진 주파수라 함)가 존재한다. 따라서 제1 저항 소자 R11을 마련하지 않는 경우에는, 제1 공진 주파수에서 제1 임피던스가 저하되어, 제1 임피던스와 제2 임피던스의 차가 확대되어, 노이즈 발생의 원인으로 되어 버린다. 본 실시 형태에서는, 제1 저항 소자 R11을 마련함으로써, 제1 임피던스가 저하되는 것을 방지한다. 이하, 상세히 설명한다.
도 17은, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 17에 나타내는 곡선 Z2(실선)는, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 임피던스 Z2의 변화를 나타내고 있다.
곡선 Z0(1점 쇄선)은, 도 16에 있어서, 제1 저항 소자 R11을 마련하지 않는 경우, 즉, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1)이 제1 용량 소자 C11에 의하여 접속되어 있는 경우의 제1 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 곡선 Z0으로 나타낸 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에는 제1 공진 주파수 f0이 존재하고, 이 제1 공진 주파수 f0에서는 임피던스가 현저히 저하되어 있다.
상기의 제1 공진 주파수 f0은 다음의 (2) 식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112018118105076-pct00001
그리고 본 실시 형태에서는, 제1 저항 소자 R11을 마련함으로써, 제1 공진 주파수 f0에 있어서의 제1 임피던스의 저하를 억제한다.
상세하게는, 제1 저항 소자 R11의 저항값을, 주파수가 f0일 때의 임피던스 Z0(f0)보다도 크고 제2 임피던스 Z2(f0)보다도 작은 수치로 설정한다. 즉, 이하의 (3) 식에 나타내는 범위로 한다.
Z0(f0)≤R11≤Z2(f0) … (3)
단, Z0은, 인덕턴스 소자 L1과 제1 용량 소자 C11과 제1 부유 용량 C01에 의한 임피던스, Z2는, 제2 급전 모선(94)과 제2 용량 소자 C12와 제2 부유 용량 C02에 의한 임피던스이다. 또한 이하에서는, 소자를 나타내는 부호와 그 소자의 수치를 나타내는 부호를 동일한 부호로 나타낸다. 예를 들어 저항 소자 R11의 저항값을 동일한 부호 R11로 나타낸다.
그 결과, 제1 공진 주파수 f0에 있어서의 제1 임피던스를 임피던스 Z0의 최하점보다도 높게 할 수 있다. 또한 저항값 R11을 Z2(f0)에 근접시킴으로써, 주파수에 대한 제1 임피던스의 변화는, 도 17의 곡선 Z1(점선)로 나타낸 바와 같이 되어, 곡선 Z2에 근접시킬 수 있다.
즉, 제1 저항 소자 R11의 저항값을, 제1 공진 주파수 f0에서의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스 이하이고, 또한 제1 저항 소자 R11을 포함하지 않는 경우의 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스보다도 크게 설정하고 있다. 바람직하게는, 제1 저항 소자 R11의 저항값을, 제1 공진 주파수 f0에서의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스와 일치하도록 설정하고 있다.
이 때문에, 제1 공진 주파수 f0에 있어서, 제1 임피던스가 급격히 저하되는 것을 방지할 수 있어, 주파수의 변화에 영향받지 않고 하우징(1)으로의 노이즈의 전반을 저감시키는 것이 가능해진다.
도 18은, 제1 공진 주파수 f0에 있어서의 하우징(1)으로 전반되는 노이즈 억제 효과를 나타내는 그래프이다. 횡축은 제1 저항 소자 R11의 크기, 종축은 노이즈 레벨을 나타내고 있다. 그리고 도 18로부터 이해되는 바와 같이, 저항값 R11을 Z0(f0) 내지 Z2(f0)의 범위로 함으로써(즉, 상기 (3) 식의 범위로 함으로써), 노이즈 레벨을 저감시킬 수 있으며, R11이 Z2(f0)에 근접할수록 노이즈의 억제 효과가 높아진다.
이와 같이 하여, 제10 실시 형태에서는, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11 및 제1 저항 소자 R11의 직렬 접속 회로를 마련하고 있다. 따라서 인덕턴스 소자 L1과 제1 용량 소자 C11 사이에 제1 공진 주파수 f0이 존재하는 경우에도, 제1 저항 소자 R11의 저항값을 상기 (3) 식의 범위로 설정함으로써, 제1 공진 주파수에서 제1 임피던스가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 가해지는 전압을 근접시킬 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
특히 저항값 R11을, 제1 공진 주파수 f0에서의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z2(f0)와 일치시킴으로써, 한층 더 효과적으로 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제10 실시 형태의 제1 변형예의 설명]
다음으로, 제10 실시 형태의 제1 변형예에 대하여 설명한다. 도 19는, 제10 실시 형태의 제1 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1은, 예를 들어 철, 알루미늄 등의 금속제의 프레임(4)의 내부에 수용되어 있다. 프레임(4)은 와이어(5)에 의하여 하우징(1)에 접속되어 있다. 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이에는, 제1 저항 소자 R11과 제1 용량 소자 C11의 직렬 접속 회로가 마련되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 프레임(4)의 내부에 인덕턴스 소자 L1을 수용함으로써, 인덕턴스 소자 L1로부터 직접 방사되는 노이즈를 억제할 수 있다. 또한 프레임(4)의 내부에 제1 저항 소자 R11 및 제1 용량 소자 C11을 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이의 임피던스를 높게 할 수 있으며, 나아가 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스를, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량(제2 용량 소자 C12와 제2 부유 용량 C02를 합계한 정전 용량)에 근접시킬 수 있다.
또한 전술한 제10 실시 형태와 마찬가지로, 제1 저항 소자 R11의 저항값을 적절히 설정함으로써, 제1 공진 주파수 f0에 있어서 제1 임피던스가 저하되는 것을 방지할 수 있어, 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 억제할 수 있다.
[제10 실시 형태의 제2 변형예의 설명]
다음으로, 제10 실시 형태의 제2 변형예에 대하여 설명한다. 도 20은, 제10 실시 형태의 제2 변형예에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다.
도 20에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1은, 예를 들어 철, 알루미늄 등의 금속제의 프레임(4)의 내부에 수용되어 있다. 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이에는, 제1 저항 소자 R11과 제1 용량 소자 C11의 직렬 접속 회로가 마련되어 있다. 또한 프레임(4)과 하우징(1)은 절연되어 있다. 프레임(4)과 하우징(1) 사이에는 제1 부유 용량 C01이 존재하고 있다.
제2 변형예에 있어서도, 전술한 제1 변형예와 마찬가지로, 프레임(4)의 내부에 인덕턴스 소자 L1을 수용함으로써, 인덕턴스 소자 L1로부터 직접 방사되는 노이즈를 억제할 수 있다. 또한 프레임(4)의 내부에 제1 저항 소자 R11 및 제1 용량 소자 C11을 마련함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 프레임(4) 사이의 임피던스를 높일 수 있다. 그 결과, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스를, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 정전 용량(제2 용량 소자 C12와 제2 부유 용량 C02를 합계한 정전 용량)에 근접시킬 수 있다.
또한 전술한 제10 실시 형태와 마찬가지로, 제1 저항 소자 R11의 저항값을 적절히 설정함으로써, 제1 공진 주파수 f0에 있어서 제1 임피던스가 저하되는 것을 방지할 수 있어, 인덕턴스 소자 L1로부터 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 억제할 수 있다.
[제11 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제11 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 21은, 제11 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의, 인덕턴스 소자 L1 및 제2 급전 모선(94)의 단면을 도시하는 설명도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 제11 실시 형태에서는, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11과 제1 저항 소자 R11의 직렬 접속 회로를 마련하고 있다. 또한 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 저항 소자 R12와 제2 용량 소자 C12의 직렬 접속 회로를 마련하고 있다.
그리고 제11 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 제1 저항 소자 R11의 저항값, 제1 용량 소자 C11의 정전 용량, 및 제2 저항 소자 R12의 저항값, 제2 용량 소자 C12의 정전 용량을 적절히 설정함으로써, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 제1 임피던스와, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 제2 임피던스를 근접시킨다.
이하, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 저항값의 설정 방법에 대하여 설명한다. 도 22는, 주파수와 임피던스의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 22에 나타내는 곡선 Z11(f)은, 제1 저항 소자 R11을 마련하지 않는 경우의 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스(제1 임피던스)를 나타내고, 곡선 Z21(f)은, 제2 저항 소자 R12를 구비하지 않는 경우의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스(제2 임피던스)를 나타내고 있다.
또한 곡선 Z10(f)은 인덕턴스 소자 L1의 임피던스를 나타내고, 곡선 Z20(f)은 제2 급전 모선(94)의 임피던스를 나타내고 있다. 곡선 Z10(f)은 인덕턴스뿐이므로, 주파수의 증가에 대하여 임피던스는 증가하고 있다. 또한 곡선 Z20(f)은 부유 용량이 존재함으로써, 주파수의 증가에 대하여 임피던스는 감소하고 있다.
한편, 임피던스 Z11(f) 및 임피던스 Z21(f)은 각각 공진 주파수를 갖는다. 양쪽의 공진 주파수는 일치하는 것이 바람직하지만, 많은 경우에는 상이한 주파수로 된다. 여기서, 임피던스 Z11(f)의 공진 주파수를 제1 공진 주파수 f1이라 하고, 임피던스 Z21(f)의 공진 주파수를 제2 공진 주파수 f2라 한다.
따라서 도 22에 나타낸 바와 같이, Z11(f), Z21(f)은 각각 제1 공진 주파수 f1, 제2 공진 주파수 f2에서 임피던스가 급격히 저하되는 특성을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 각 공진 주파수 f1, f2에 있어서, 제1 임피던스 및 제2 임피던스의 저하를 억제하도록 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 저항값을 설정한다.
다음의 (4), (5) 식에 나타낸 바와 같이 저항값 R11의 범위 및 저항값 R12의 범위를 설정한다.
Z11(f1)≤R11≤Z21(f1) … (4)
Z21(f2)≤R12≤Z11(f2) … (5)
구체적으로는, 저항값 R11의 범위를 도 22에 나타내는 부호 q1의 범위로 하고, 저항값 R12의 범위를 부호 q2의 범위로 한다.
그리고 제1 저항 소자 R11의 저항값을 상기 (4) 식의 범위로 설정함으로써, 도 22에 나타낸 곡선 Z11(f)의, 제1 공진 주파수 f1에서의 임피던스의 저하를 억제할 수 있다. 마찬가지로, 제2 저항 소자 R12의 저항값을 상기 (5) 식의 범위로 설정함으로써, 곡선 Z21(f)의, 제2 공진 주파수 f2에서의 임피던스의 저하를 억제할 수 있다.
즉, 제2 급전 모선(94)과, 제2 용량 소자 C12의 정전 용량에 의한 공진 주파수를 제2 공진 주파수 f2라 했을 때, 제2 저항 소자 R12의 저항값은, 제2 공진 주파수 f2에서의, 제2 저항 소자 R12를 포함하지 않는 경우의, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z21(f2)보다도 크고, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z11(f2)보다도 작게 하고 있다.
따라서 저항 소자 R11, R12를 마련함으로써, 제1 공진 주파수 f1 및 제2 공진 주파수 f2에서 제1 임피던스 및 제2 임피던스의 저감을 억제하여, 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
도 27은, 저항값과 노이즈 레벨의 관계를 나타내는 특성도이며, 횡축을 저항값, 종축을 노이즈 레벨로서 나타내고 있다. 그리고 상기 (4), (5) 식과 같이 저항값 R11, R12를 설정함으로써, 부호 X1로 나타내는 범위의 저항값으로 되므로, 노이즈 레벨을 저감시키는 것이 가능해진다.
이와 같이, 제11 실시 형태에서는, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 용량 소자 C11과 제1 저항 소자 R11의 직렬 접속 회로를 마련하고, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 제2 용량 소자 C12와 제2 저항 소자 R12의 직렬 접속 회로를 마련하고 있다. 따라서 제1 공진 주파수 f1 및 제2 공진 주파수 f2에 있어서 제1 임피던스, 제2 임피던스가 저하되는 것을 억제할 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
또한 상기 (4), (5) 식과 같이 저항값 R11, R12를 설정함으로써, 제1 공진 주파수 f1 및 제2 공진 주파수 f2에서의 임피던스의 저하를 억제할 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제11 실시 형태의 제1 변형예의 설명]
다음으로, 제11 실시 형태의 제1 변형예에 대하여 설명한다. 제1 변형예에서는, 상술한 각 저항 소자 R11, R12의 각 저항값을, 이하의 (6) 식에 나타내는 수치로 설정한다.
R11, R12≒{Z21(f1)+Z11(f2)}/2 … (6)
이하, 도 23에 나타내는 그래프를 참조하여 설명한다. 도 23은, 이해를 촉진하기 위하여, 도 22에 나타낸 제1 공진 주파수 f1과 제2 공진 주파수 f2의 차를 과장하여 제1 임피던스 Z11(f) 및 제2 임피던스 Z21(f)을 나타낸 그래프이다. 상기 (6) 식에서 구해지는 R11, R12는, 부호 q3으로 나타내는 저항값으로 된다. 즉, Z21(f1)과 Z11(f2)의 평균값으로 된다.
즉, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 각 저항값을, 제1 공진 주파수 f1에 있어서의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z21(f1)과, 제2 공진 주파수 f2에 있어서의 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z11(f2)의 평균값으로 하고 있다.
따라서 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 저항값을 (6) 식과 같이 설정함으로써, 곡선 Z11(f)의, 제1 공진 주파수 f1에서의 임피던스의 저하를 억제할 수 있다. 마찬가지로, 곡선 Z21(f)의, 제2 공진 주파수 f2에서의 임피던스의 저하를 억제할 수 있다.
그리고 상기 (6) 식과 같이 저항값 R11, R12를 설정함으로써, 도 27에 나타내는 부호 X2의 저항값으로 할 수 있어, 노이즈 레벨 저감 효과를 최대로 할 수 있다. 따라서 제1 공진 주파수 f1 및 제2 공진 주파수 f2에 있어서 제1 임피던스, 제2 임피던스가 저하되는 것을 억제할 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제11 실시 형태의 제2 변형예의 설명]
다음으로, 제11 실시 형태의 제2 변형예에 대하여 설명한다. 제2 변형예에서는, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 각 저항값을, 이하의 (7a), (7b) 식의 범위로 되도록 설정한다.
Z21(f1)≤R11≤Z11(f2) … (7a)
Z21(f1)≤R12≤Z11(f2) … (7b)
이하, 도 24에 나타내는 그래프를 참조하여 설명한다. 도 24는, 도 22에 나타낸 제1 공진 주파수 f1과 제2 공진 주파수 f2의 차를 과장하여 제1 임피던스 Z11(f) 및 제2 임피던스 Z21(f)을 나타낸 그래프이다. 상기 (7a), (7b) 식에서 설정되는 R1, R2는, 도 24의 부호 q4로 나타내는 범위이다.
즉, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 저항값을, 제1 저항 소자 R11을 갖지 않을 때의, 제2 공진 주파수 f2에 있어서의 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z11(f2)과, 제2 저항 소자 R12를 갖지 않을 때의, 제1 공진 주파수 f1에 있어서의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z21(f1) 사이의 저항값으로 하고 있다.
상기 (7a), (7b) 식과 같이 저항값 R11, R12를 설정함으로써, 각 저항값 R11, R12는, 도 27의 부호 X3으로 나타내는 범위로 되어, 노이즈 레벨을 저감시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 발생하는 전압과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 발생하는 전압을 근접시킬 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[제11 실시 형태의 제3 변형예의 설명]
다음으로, 제11 실시 형태의 제3 변형예에 대하여 설명한다. 제3 변형예에서는, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 각 저항값(이를 「Rr」이라 함)이, 이하에 나타내는 (8) 식에 나타내는 수치로 되도록 설정한다.
Rr=R11, R12={Z10(f12)+Z20(f12)}/2 … (8)
단, f12는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 곡선 Z11(f)과 곡선 Z21(f)의 교점의 주파수이다. 즉, 주파수 f12는 제1 공진 주파수 f1과 제2 공진 주파수 f2 사이의 중간 주파수이다.
이하, 도 25에 나타내는 그래프를 참조하여 설명한다. 도 25는, 도 22에 나타낸 제1 공진 주파수 f1과 제2 공진 주파수 f2의 차를 과장하여 제1 임피던스 Z11(f) 및 제2 임피던스 Z21(f)을 나타낸 그래프이다. 또한 도 26은, 도 25에 나타내는 "A" 부의 확대도이다. 상기 (8) 식에서 설정되는 각 저항값 R11, R12는, 도 26의 부호 q5로 나타내는 수치이다.
즉, 제1 공진 주파수 f1과 제2 공진 주파수 f2 사이로 되는 중간 주파수 f12를 설정하고, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 저항값을, 중간 주파수 f12에서의, 제1 임피던스 소자를 마련하지 않을 때의 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z10(f12)과, 제2 임피던스 소자를 마련하지 않을 때의 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이의 임피던스 Z20(f12) 사이의 저항값으로 하고 있다.
이와 같이, 제1 저항 소자 R11 및 제2 저항 소자 R12의 각 저항값은, 주파수 f12에 있어서의 Z10(f12)과 Z20(f12)의 중간값으로 설정된다. 따라서 저항값 R11, R12(=Rr)은 도 27의 X4로 되어, 노이즈 레벨을 저감 효과를 최대로 할 수 있다.
따라서 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 발생하는 전압과, 제2 급전 모선(94)과 하우징(1) 사이에 발생하는 전압을 근접시킬 수 있어, 하우징(1)으로 전반되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.
[그 외의 실시 형태]
상술한 각 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스위칭 소자 Q1과 다이오드 D1을 포함하는 파워 모듈(3)을 사용하여 전력을 변환하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 도 28에 도시한 바와 같이, 평활 콘덴서 C100의 전단에, 다이오드 브리지 회로를 포함하는 정류 회로(31)를 마련해도 된다. 전원(91)으로부터 공급되는 전력이 교류인 경우에, 이 교류를 정류하여 파워 모듈(3)에 공급하는 것이 가능해진다.
또한 도 29에 도시한 바와 같이, 인덕턴스 소자 L1의 후단에, 4개의 스위칭 소자를 포함하는 파워 모듈(3a), 해당 파워 모듈(3a)을 제어하는 제어 회로(34), 트랜스(35), 및 4개의 다이오드를 포함하는 정류 회로(33)를 구비한 전력 변환 장치로 해도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 인덕턴스 소자 L1과 하우징(1) 사이에 제1 임피던스 소자를 마련함으로써 노이즈를 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 전력 변환 장치를 도시된 실시 형태에 기초하여 설명했지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 각 부의 구성은, 마찬가지의 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.
1: 하우징
2, 34: 제어 회로
3, 3a: 파워 모듈
4: 프레임
5: 와이어
6: 판재
7: 판 두께부
8: 제2 유전체
9: 제1 유전체
11: 제1 임피던스 소자
12: 제2 임피던스 소자
31, 33: 정류 회로
35: 트랜스
91: 전원
92: 부하
93: 제1 급전 모선
94: 제2 급전 모선
95, 96: 출력선
101: 전력 변환 장치
L1: 인덕턴스 소자
L1a: 플래너형의 인덕턴스 소자
C01: 제1 부유 용량
C02: 제2 부유 용량
C11: 제1 용량 소자
C12: 제2 용량 소자
C100, C200: 평활 콘덴서
D1: 다이오드
f0: 제1 공진 주파수
f1: 제1 공진 주파수
f12: 중간 주파수
f2: 제2 공진 주파수
L1: 인덕턴스 소자
L1a: 플래너형의 인덕턴스 소자
Q1: 스위칭 소자
R11: 제1 저항 소자
R12: 제2 저항 소자

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 급전 모선 및 제2 급전 모선으로부터 공급되는 전력을 변환하는 전력 변환 장치이며,
    상기 제1 급전 모선에 접속되는 인덕턴스 소자와,
    상기 제1 급전 모선과 제2 급전 모선 사이에 공급되는 전력을 스위칭에 의하여 변환하는 스위칭 소자
    를 갖고,
    상기 인덕턴스 소자 및 상기 스위칭 소자를 수용하는 하우징과,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이에 마련된 제1 임피던스 소자와,
    상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이에 마련된 제2 임피던스 소자
    를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 제1 급전 모선 및 제2 급전 모선으로부터 공급되는 전력을 변환하는 전력 변환 장치이며,
    상기 제1 급전 모선에 접속되는 인덕턴스 소자와,
    상기 제1 급전 모선과 제2 급전 모선 사이에 공급되는 전력을 스위칭에 의하여 변환하는 스위칭 소자와,
    상기 인덕턴스 소자 및 상기 스위칭 소자를 수용하는 하우징과,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이에 마련된 제1 임피던스 소자
    를 갖고,
    상기 제1 임피던스 소자는,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 제1 부유 용량을 포함하는, 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 정전 용량과, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 제2 부유 용량이 일치하도록, 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이에 마련한 제1 용량 소자인 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 소자는 제1 용량 소자이고, 상기 제2 임피던스 소자는 제2 용량 소자이고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 제1 부유 용량과, 상기 제1 용량 소자의 정전 용량의 합계와,
    상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 제2 부유 용량과, 상기 제2 용량 소자의 정전 용량의 합계
    가 일치하도록, 상기 제1 용량 소자 및 제2 용량 소자의 정전 용량을 설정하는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 소자는, 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이에 마련한 제1 용량 소자이고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 정전 용량과, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 제2 부유 용량이 일치하도록, 상기 제2 급전 모선이 상기 하우징과 대향하는 면적을 설정하는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 소자는, 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이에 마련한 제1 용량 소자이고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 정전 용량과, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 제2 부유 용량이 일치하도록, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 거리를 설정하는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2 임피던스 소자는, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이에 마련한 제2 유전체이고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 정전 용량이, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 정전 용량과 일치하도록, 상기 제2 유전체의 유전율을 설정하는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 소자는 제1 유전체이고, 상기 제2 임피던스 소자는 제2 유전체이고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 정전 용량이, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 정전 용량과 일치하도록, 상기 제1 유전체 및 제2 유전체의 유전율을 설정하는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  11. 제1 급전 모선 및 제2 급전 모선으로부터 공급되는 전력을 변환하는 전력 변환 장치이며,
    상기 제1 급전 모선에 접속되는 인덕턴스 소자와,
    상기 제1 급전 모선과 제2 급전 모선 사이에 공급되는 전력을 스위칭에 의하여 변환하는 스위칭 소자와,
    상기 인덕턴스 소자 및 상기 스위칭 소자를 수용하는 하우징과,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이에 마련된 제1 임피던스 소자
    를 갖고,
    상기 제1 임피던스 소자는 제1 용량 소자 및 제1 저항 소자로 구성되는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 제1 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제1 공진 주파수라 했을 때,
    상기 제1 저항 소자의 저항값은,
    상기 제1 공진 주파수에서의 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 임피던스 이하이고, 또한 상기 제1 저항 소자를 포함하지 않는 경우의 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 임피던스보다도 큰 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 제1 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제1 공진 주파수라 했을 때,
    상기 제1 저항 소자의 저항값은,
    상기 제1 공진 주파수에서의 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 임피던스와 일치하는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 제2 임피던스 소자는 제2 용량 소자 및 제2 저항 소자로 구성되는 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 급전 모선과, 상기 제2 용량 소자의 정전 용량에 의한 공진 주파수를 제2 공진 주파수라 했을 때,
    상기 제2 저항 소자의 저항값은,
    상기 제2 공진 주파수에서의, 상기 제2 저항 소자를 포함하지 않는 경우의, 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 임피던스보다도 크고, 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 임피던스보다도 작은 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  16. 제4항에 있어서,
    제1 임피던스 소자는 제1 용량 소자와 제1 저항 소자로 구성되고, 상기 제2 임피던스 소자는 제2 용량 소자와 제2 저항 소자로 구성되고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 제1 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제1 공진 주파수라 하고, 상기 제2 급전 모선과 상기 제2 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제2 공진 주파수라 했을 때,
    상기 제1 저항 소자 및 상기 제2 저항 소자의 각 저항값은,
    상기 제1 공진 주파수에 있어서의 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 임피던스와, 상기 제2 공진 주파수에 있어서의 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 임피던스의 평균값인 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 소자는 제1 용량 소자와 제1 저항 소자를 갖고, 상기 제2 임피던스 소자는 제2 용량 소자와 제2 저항 소자를 갖고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 제1 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제1 공진 주파수라 하고, 상기 제2 급전 모선과 상기 제2 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제2 공진 주파수라 했을 때,
    상기 제1 저항 소자 및 상기 제2 저항 소자의 저항값은,
    상기 제1 저항 소자를 갖지 않을 때의, 상기 제2 공진 주파수에 있어서의 상기 인덕턴스 소자와 상기 하우징 사이의 임피던스와, 상기 제2 저항 소자를 갖지 않을 때의, 상기 제1 공진 주파수에 있어서의 상기 제2 급전 모선과 상기 하우징 사이의 임피던스 사이의 저항값인 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  18. 제4항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 소자는 제1 용량 소자와 제1 저항 소자를 갖고, 상기 제2 임피던스 소자는 제2 용량 소자와 제2 저항 소자를 갖고,
    상기 인덕턴스 소자와 상기 제1 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제1 공진 주파수라 하고, 상기 제2 급전 모선과 상기 제2 임피던스 소자에 의한 공진 주파수를 제2 공진 주파수라 하고, 추가로 상기 제1 공진 주파수와 제2 공진 주파수 사이로 되는 중간 주파수를 설정하고,
    상기 제1 저항 소자 및 상기 제2 저항 소자의 저항값은, 상기 중간 주파수에서의,
    상기 제1 임피던스 소자를 마련하지 않을 때의 상기 인덕턴스 소자와 하우징 사이의 임피던스와, 상기 제2 임피던스 소자를 마련하지 않을 때의 상기 제2 급전 모선과 하우징 사이의 임피던스 사이의 저항값인 것
    을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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