特許 6572910 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6572910

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 ZZHV

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-565836(P2016-565836)

(86)(22)【出願日】2014年12月26日

(86)【国際出願番号】JP2014084657

(87)【国際公開番号】WO2016103496

(87)【国際公開日】20160630

【審査請求日】2017年6月7日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】秦 賢太郎

(72)【発明者】

【氏名】クライソン トロンナムチャイ

(72)【発明者】

【氏名】林 哲也

(72)【発明者】

【氏名】大久保 明範

【審査官】 小林 秀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０３８９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１４７９８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１３５５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１３２５２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０８７１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３５７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６８２８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源から出力される電力を変換するインバータと、
前記インバータ及び前記電源の正極側に接続された第１の給電母線と、
前記インバータ及び前記電源の負極側に接続された第２の給電母線と、
前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間に接続され、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した複数の接続回路とを備え、
前記複数の接続回路は、少なくとも２つ以上の異なるインピータンスをもち、第１の接続回路及び第２の接続回路を有し、
前記第１の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第１の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
前記第２の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第２の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
前記第１の接続点及び前記第２の接続点は、定在波の腹と節との間に位置し、
前記定在波は、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線を伝搬する振動波であり、
前記定在波の腹から前記第１の接続点までの距離は、前記定在波の腹から前記第２の接続点までの距離よりも短く、
前記第１の接続回路のインピーダンスは、前記第２の接続回路のインピーダンスより小さい電力変換装置。

【請求項2】

前記第１の接続点は前記腹に位置する
請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１の接続回路のインピーダンスは下記式（１）を満たす
請求項２記載の電力変換装置。

【数11】

ただし、Ｚ_１は前記第１の接続回路のインピーダンスを示し、Ｚ_１２は前記第１の給電母線と前記第２の給電母線の間の特性インピーダンスを示す。

【請求項4】

前記第２の接続点は前記節に位置し、
下記式（２）を満たす
請求項１又は２記載の電力変換装置。

【数12】

ただし、Ｚ_１は前記第１の接続回路のインピーダンスを示し、Ｚ_２は前記第２の接続回路のインピーダンスを示す。

【請求項5】

前記複数の接続回路は、第１の接続回路及び第２の接続回路を有し、
前記第１の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第１の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
前記第２の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第２の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
前記第１の接続回路のインピーダンスは下記式（３）を満たし、
前記第２の接続回路のインピーダンスは下記式（４）を満たす
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【数13】

ただし、
Ｚ_１は前記第１の接続回路のインピーダンスを示し、
Ｚ_１２は前記第１の給電母線と前記第２の給電母線の間の特性インピーダンスを示し、
Ｚ_２は前記第２の接続回路のインピーダンスを示し、
θは、定在波の腹の位置を０とし、前記腹の位置から前記定在波の１周期分の位置を２πとした場合に、前記腹から第１接続点までの距離、及び、前記腹から第２接続点までの距離を、それぞれ角度で表し、
前記定在波は、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線を伝搬する振動波である。

【請求項6】

前記容量性部材の容量は、前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間の容量よりも大きい
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記複数の接続回路は、第１の接続回路及び第２の接続回路を有し、
前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線は、長手方向に延在した板状に形成されており、
前記第１の接続回路及び前記第２の接続回路は、前記第１の接続回路と前記第２の接続回路との間に間隔を空けて、かつ、前記長手方向に並んだ状態で配置されている
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線は屈曲した形状に形成されている
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記複数の接続回路は、第１の接続回路及び第２の接続回路を有し、
前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線は、長手方向に延在した板状に形成されており、
前記第１の接続回路は、前記抵抗性部材と前記容量性部材を直列に接続した第１の直列回路と、前記抵抗性部材と前記容量性部材を直列に接続した第２の直列回路とを有し、
前記第１の直列回路及び前記第２の直列回路は、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路との間に間隔を空けて、かつ、前記長手方向に対して垂直な短手方向に並んだ状態で配置されている
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記抵抗性部材は受動素子である
請求項１〜９のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２５２９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、高周波のスイッチングノイズに対して、トランジスタ及びツェナダイオードが高速動作できずに、ノイズを抑制することができない、という問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、インバータ及び記電源の正極側に接続された第１の給電母線と、インバータ及び電源の負極側に接続された第２の給電母線と、第１の給電母線と第２の給電母線との間に接続され、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した複数の接続回路とを備え、複数の接続回路が、少なくとも２つ以上の異なるインピータンスをもつことによって上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、インバータのスイッチングにより給電母線で発生する振動を、複数の接続回路で抑制するので、その結果としてノイズを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る駆動システムのブロック図である。

【図2】図２（ａ）は給電母線及び接続回路の斜視図を示し、図２（ｂ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図２（ｃ）は、接続回路の接続点の位置に対する接続回路のインピーダンスを表したグラフである。

【図3】図３は、本発明に係る電力変換装置のノイズ特性、及び、比較例に係る電力変換装置のノイズ特性を示すグラフである。

【図4】図４（ａ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図４（ｂ）は、接続回路の接続点の位置に対するインピーダンス特性を表したグラフである。

【図5】図５は給電母線の断面図である。

【図6】図６は給電母線の斜視図である。

【図7】図７は、接続回路のインピーダンスに対するノイズレベルの特性を示すグラフである。

【図8】図８（ａ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図８（ｂ）は、接続回路の接続点の位置に対するインピーダンス特性を表したグラフである。

【図9】図９は、インピーダンスの比（Ｚ_２／Ｚ_１）に対するノイズレベルの特性を示すグラフである。

【図10】図１０（ａ）は給電母線及び接続回路の斜視図を示し、図１０（ｂ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、接続回路の接続点の位置に対するインピーダンス特性を表したグラフである。

【図11】図１１は、接続回路に含まれる容量性部材の容量に対するノイズレベルの特性を示したグラフである。

【図12】図１２は、発明の他の実施形態に係る駆動システムの概要図である。

【図13】図１３は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置の給電母線及び接続回路の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0009】

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。なお、パワーモジュール５等は筐体１０に収容されているため、実際には外部から見ることはできないが、図１では説明のために図示されている。他の図でも同様に図示している。本例の電気自動車は、三相交流電力モータなどの電動機３００を駆動源として走行する車両であり、電動機３００は電気自動車の車軸に結合されている。以下、電気自動車を例に説明するが、本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）にも適用することができ、また車両以外の装置に搭載される電力変換装置にも適用可能である。

【0010】

本実施形態に係る電力変換装置を含む駆動システムは、電力変換装置１００と、直流電源２００と、電動機３００と、シールド線７、８を備えている。直流電源２００は、複数の電池により構成され、シールド線７により電力変換装置１００に接続されている。直流電源２００は、車両の動力源となり、電力変換装置１００に直流電力を供給する。電力変換装置１００は、直流電源２００と電動機３００との間に接続され、直流電源２００から供給される直流電力を交流電力に変換し電動機３００に供給する。シールド線７、８は、金属線を樹脂により被覆することで形成される電線である。シールド線７は、一対のシールド線で構成され、一方のシールド線７は直流電源２００の正極端子と給電母線１１とを接続し、他方のシールド線７は直流電源２００の負極端子と給電母線１２とを接続する。シールド線８は三本のシールド線により構成され、３本のシールド線８は、電動機３００のＵ相、Ｖ相、Ｗ相と対応して、バスバ６と電動機３００とを接続する。

【0011】

電力変換装置１００は、筐体１０と、給電母線１１、１２と、受動素子部と、平滑コンデンサ４と、パワーモジュール５と、バスバ６とを備えている。筐体１０は、給電母線１１、１２、受動素子部、平滑コンデンサ４、パワーモジュール５、及びバスバ６を収容するためのケースであって、金属により構成されている。給電母線１１は、板状（平板）の導電体により形成され、直流電源２００の正極側から出力される電力をパワーモジュール５に給電する電源線であって、電力変換装置１００を構成するインバータ回路のうち、Ｐ側の電源線に相当する。給電母線１２は、板状（平板）の導電体により形成され、直流電源２００の負極側から出力される電力をパワーモジュール５に給電する電源線であって、電力変換装置１００を構成するインバータ回路のうち、Ｎ側の電源線に相当する。給電母線１１の両主面のうち、一方の面は筐体１０の内側の面と隙間を空けつつ対向している。また給電母線１２の両主面のうち、一方の面は筐体１０の内側の面と隙間を空けつつ対向している。給電母線１１の他方の主面、及び、給電母線１２の他方の主面は、隙間を空けつつ互いに対向している。給電母線１１、１２の一部、又は、給電母線１１、１２の先端部分が、電力変換装置１００の端子（タブ）となって、シールド線７の先端に接続されている。給電母線１１、１２が板状に形成されることで、給電母線１１、１２の抵抗成分及びインダクタンス成分を低減することができる。

【0012】

給電母線１１、１２はそれぞれ電流の流れを分岐させるよう、平滑コンデンサ４の正極端子と負極端子にそれぞれ接続され、パワーモジュール５の正極端子と負極端子にそれぞれ接続されている。給電母線１１、１２と平滑コンデンサ４、及び、給電母線１１、１２とパワーモジュール５は、配線で接続されている。平滑コンデンサ４は、給電母線１１及び給電母線１２との間に接続されることで、直流電源２００とパワーモジュール５との間に接続される。平滑コンデンサ４は、直流電源２００に入出力される電力を整流するコンデンサである。

【0013】

パワーモジュール５は、給電母線１１、１２を介して、直流電源２００とバスバ６との間に接続されている。パワーモジュール５は、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のモジュール化された、複数の半導体スイッチング素子を基板上に複数有している。そして、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、当該半導体スイッチング素子をオン及びオフさせることで直流電源からの電力を変換して、バスバ６を介して電動機３００に電力を出力するインバータである。図示しないコントローラが、車両のアクセル開度と対応するトルク指令値から、当該半導体スイッチング素子のスイッチング信号を生成し、パワーモジュール５に出力することで、当該半導体スイッチング素子のオン及びオフが切り換えられて、電動機３００において所望の出力トルクを得るための交流電力がパワーモジュール５から出力される。パワーモジュール５は電動機３００の各相に対応させて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の出力線で、三相の電動機３００に電気的に接続されている。

【0014】

バスバ６は、導電材料により板状の、３本の導電板で形成されており、パワーモジュール５とシールド線８と接続する。バスバ６の先端部分が、電力変換装置１００の端子（タブ）となって、シールド線８の先端に接続されている。

【0015】

複数の接続回路２１、２２は、給電母線１１と給電母線１２に生じる電気的な振動（ノイズ）を抑制する回路であって、抵抗性部材と容量性部材を有している。また、接続回路２１、２２は、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した直列回路により構成されている。抵抗性部材は、抵抗器などの受動素子である。容量性部材は、コンデンサなどの回路素子である。そして、給電母線１１、１２に生じるノイズが接続回路２１、２２に流れた場合に、ノイズは抵抗性部分で消費され、直流成分は容量性部材によりカットされる。接続回路２１、２２は、給電母線１１と給電母線１２との間に接続されている。また、接続回路２１及び接続回路２２は、互いに間隔を空けた状態で、給電母線１１、１２の長手方向に並んだ状態で、筐体１０内に配置されている。

【0016】

接続回路２１のインピーダンスと、接続回路２２のインピーダンスは異なる値である。なお、図１の例では、２つの接続回路２１、２２が給電母線１１、１２に接続されているが、接続回路２１、２２の数は、２個に限らず、３個以上であってもよい。また、３つ以上の接続回路を接続する場合には、全ての接続回路のインピーダンスが異なるように、接続回路の回路設計をしてもよく、複数の接続回路が、少なくとも２つの異なるインピーダンスをもつように、回路設計を行ってもよい。

【0017】

ここで、接続回路２１、２２で抑制されるスイッチングノイズについて説明する。スイッチングノイズは、パワーモジュール５のスイッチング動作により、給電母線１１と給電母線１２との間に発生する。そして、このスイッチングノイズが、給電母線１１、１２から筐体１０に伝搬することで、筐体１０からノイズが放射される。

【0018】

給電母線１１、１２から筐体１０に伝搬するノイズの周波数は、給電母線１１、１２の形状等により決まる。図１に示した板状の給電母線１１、１２の幅をａとし、長さをｂ（給電母線１１、１２の主面の短辺をａ、長辺をｂ）とし、給電母線１１、１２間の誘電率をε_ｒとすると、スイッチングノイズの周波数（ｆ_ｍｎ）は下記（１）式で表される。ただし、ｍ、ｎはモード番号であり、整数である。

【数1】

【0019】

例えば、式（１）において、ａ＝０．９ｍ、ｂ＝０．０３ｍ、ε_ｒ＝４を代入すると、（ｍ、ｎ）＝（１、０）で、周波数（ｆ_１０）８３．３ＭＨｚとなる。この周波数（ｆ_１０）はＦＭ周波数帯域（７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚ、８７．５ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）に入るため、周波数（ｆ_１０）をもつスイッチングノイズが筐体１０外に放射された場合には、車載ラジオと干渉する可能性がある。また、スイッチングノイズが、車両に搭載された他の電子機器へ悪影響を及ぼす可能性もある。

【0020】

本実施形態に係る電力変換装置は、給電母線１１及び給電母線１２との間に、接続回路２１及び接続回路２２を接続している。これにより、パワーモジュール５のスイッチング動作により、給電母線１１、１２でスイッチングノイズが発生した場合に、給電母線１１、１２から筐体１０へのスイッチングノイズの伝搬が、接続回路２１、２２により抑制されている。その結果として、本発明はパワーモジュール５のスイッチングによるノイズを抑制できる。また、接続回路２１、２２を設けるだけでよいため、部品点数が大幅に増加することなく、さらに小さく安価な素子により、高周波ノイズの低減を可能とする。

【0021】

また本実施形態では、接続回路２１及び接続回路２２が、互いに間隔を空けた状態で、給電母線１１、１２の長手方向に並んだ状態で、筐体１０内に配置されている。これにより、これにより、図１に示すように、給電母線１１、１２はそれぞれ電流の流れを分岐させるよう、平滑コンデンサ４等が給電母線１１、１２に接続されている場合に、電流の分岐点を避けた上で、接続回路２１を給電母線１１、１２に接続することができる。

【0022】

また本実施形態では、接続回路２１、２２に含まれる抵抗性部材が受動性部材により構成されている。これにより、接続回路２１、２２を容易に構成することができる。

【0023】

次に、接続回路２１のインピーダンスと接続回路２２のインピーダンスの関係について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は給電母線１１、１２及び接続回路２１、２２の斜視図を示し、図２（ｂ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図２（ｃ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図２（ｂ）及び（ｃ）の横軸は、給電母線１１、１２の端部から、給電母線１１、１２の長手方向の位置を表している。図２（ｂ）の縦軸は電圧（Ｖ）を表し、図２（ｃ）の縦軸はインピーダンスの大きさ（Ω）を表す。図２（ｃ）のＺ_１は接続回路２１のインピーダンスを示し、Ｚ_２は接続回路２２のインピーダンスを示す。

【0024】

パワーモジュール５のスイッチング動作により、給電母線１１と給電母線１２との間に振動が発生した場合には、振動波が給電母線１１、１２を伝搬する。このとき、振動波は、様々なモードをもった波であって、給電母線１１、１２の端部で反射する。そのため、給電母線１１、１２を伝搬する振動波が重なり、給電母線１１、１２には、図２（ａ）に示すような定在波が発生する。

【0025】

定在波は、振幅の大きい部分と振幅の小さい部分を有しており、定在波の腹は、給電母線１１、１２の長手方向の端部に位置する。

【0026】

接続回路２１と給電母線１１との接続点、及び、接続回路２１と給電母線１２との接続点は、給電母線１１、１２の長手方向の座標軸上では、同一の位置となる。また、接続回路２２と給電母線１１との接続点、及び、接続回路２２と給電母線１２との接続点は、給電母線１１、１２の長手方向の座標軸上では、同一の位置となる。以下、接続回路２１と給電母線１１との接続点と、接続回路２１と給電母線１２との接続点の総称として「第１接続点」と称する。また、接続回路２２と給電母線１１との接続点と、接続回路２２と給電母線１２との接続点の総称として、「第２接続点」と称する。

【0027】

第１接続点は、給電母線１１、１２の端部の腹と、節との間に位置する。第２接続点は、給電母線１１、１２の中点の腹と、節との間に位置する。給電母線１１、１２の中点は、給電母線１１、１２の一方の端部と他方の端部との中間点である。また、定在波の腹の位置から第１接続点までの距離（図２に示すｄ_１）は、定在波の腹の位置から第２接続点までの距離（図２に示すｄ_２）よりも短い。ただし、定在波の腹の位置から第１接続点までの距離は、第１接続点に最も近い腹からの距離とし、定在波の腹の位置から第２接続点までの距離は、第２接続点に最も近い腹からの距離とする。

【0028】

接続回路２１、２２のインピーダンスは、定在波の振幅の絶対値に対して相関性をもっており、腹から第１、第２の接続点までの距離に応じて決まる。図２（ｂ）に示すように、定在波の腹から第１、第２接続点までの距離が長くなるほど、定在波の振幅の絶対値は小さくなっている。一方、定在波の腹から第１、第２接続点までの距離が長くなるほど、接続回路２１、２２のインピーダンスは大きくなる。

【0029】

また、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ）は下記式（２）で表される。

【0030】

【数2】

ただし、Ｒは、接続回路２１、２２の抵抗性部材の抵抗値を示し、Ｃは接続回路２１、２２の容量性部材の容量値を示す。

【0031】

本実施形態では、定在波の腹から第１接続点までの距離は、定在波の腹から第２接続点までの距離より短い。そして、接続回路２１のインピーダンスは、接続回路２２のインピーダンスよりも小さい。これにより、給電母線１１と給電母線１２との間に生じる電気的な振動を、接続回路２１、２２で抑制できる。

【0032】

本発明のノイズ抑制効果について、図３を用いて説明する。図３は、本発明及び比較例に係るノイズ特性を示すグラフである。横軸は周波数であり、縦軸はノイズレベルを示す。図３において、グラフａは本発明のノイズ特性を示し、グラフｂは比較例のノイズ特性を示す。

【0033】

比較例では、特定の周波数ｆａでノイズレベルが急激に高くなっている。一方、本実施形態では、特定の周波数ｆａでノイズレベルが抑制されており、周波数ｆａを含む広い周波数帯域で、ノイズが抑制できる。すなわち、本実施形態では、接続回路２１、２２に異なるインピーダンスをもたせて、給電母線１１及び給電母線１２との間に接続回路２１、２２を接続することで、ノイズを抑制できる。

【0034】

なお、定在波を１／４周期毎に区分けした場合に、本実施形態において、第１の接続点と第２の接続点は、別の区分に位置するが、第１の接続点及び第２の接続点は、同じ区分内に位置してもよい。

【0035】

上記のパワーモジュール５が本発明に係る「インバータ」に相当し、給電母線１１が本発明に係る「第１の給電母線」に相当し、給電母線１２が本発明に係る「第２の給電母線」に相当し、接続回路２１が本発明に係る「第１の接続回路」に相当し、接続回路２２が本発明に係る「第２の接続回路」に相当する。

【0036】

《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、第１の接続点の位置と、第２の接続点の位置が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

【0037】

図４（ａ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図４（ｂ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）の縦軸及び横軸の表示は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と同様である。また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と異なり、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、定在波の１／４周期に相当する特性が示されている。

【0038】

第１の接続点は、定在波の腹に位置する。第２の接続点は、定在波の腹と節との間に位置する。

【0039】

ここで、給電母線１１と給電母線１２との間の特性インピーダンス（Ｚ_１２）について、式を用いて説明する。図５は給電母線１１、１２の断面図である。図６は、給電母線１１、１２の斜視図である。

【0040】

図５において、給電母線１１と第２の給電母線との間の距離をｄとし、給電母線１１と給電母線１２の互いに対向する対向面の面積をＳとする。また、真空の誘電率をε_０とし、ε_ｒは比誘電率をε_ｒとする。

【0041】

給電母線１１と給電母線１２との間の容量（Ｃ_１２）は下記式（３）で表される。

【0042】

【数3】

【0043】

図６において、給電母線１１、１２の長さをＬ、幅をＷ、高さＨとする。給電母線１１、１２の自己インダクタンス（Ｌ）、給電母線１１、１２の相互インダクタンス（Ｍ）、及び給電母線１１と給電母線１２との間のインダクタンス（Ｌ_１２）は下記式（４）〜（６）で表される。

【0044】

【数4】

【数5】

【数6】

【0045】

そして、給電母線１１と給電母線１２との間の特性インピーダンス（Ｚ_１２）は下記式（７）で表される。

【0046】

【数7】

【0047】

次に、接続回路２１のインピーダンスと、給電母線１１、１２で発生するノイズとの関係を、図７を用いて説明する。図７は、接続回路２１のインピーダンスに対するノイズレベルの特性を示すグラフである。ノイズレベルは、給電母線１１と給電母線１２との間で発生する振動（ノイズ）の大きさである。

【0048】

図７に示すように、接続回路２１のインピーダンスが、給電母線１１と給電母線１２との間のインピーダンス（Ｚ_１２）に設定された場合には、給電母線１１、１２と接続回路２１との間で、インピーダンスマッチングをとることができる。そして、給電母線１１、１２で発生したノイズは、接続回路２１に流れ易くなるため、ノイズを抑制することができる。

【0049】

また、本実施形態において、図７に示すように、接続回路２１のインピーダンス（Ｚ_１）が下記式（８）で表される範囲内に設定されれば、ノイズレベルの低減効果を十分に得ることができる。

【数8】

【0050】

上記のように、本実施形態では、接続回路２１を、定在波の腹の位置に相当する部分で、給電母線１１、１２に接続する。これにより、図１に示すように、給電母線１１、１２はそれぞれ電流の流れを分岐させるよう、平滑コンデンサ４等が給電母線１１、１２に接続されている場合に、電流の分岐点を避けた上で、接続回路２１を給電母線１１、１２に接続することができる。また、接続回路２１の接続位置に応じて、給電母線１１と給電母線１２との間のインピーダンス（Ｚ_１２）とインピーダンスマッチングをとるように、接続回路２１のインピーダンスを設定することで、パワーモジュール５のスイッチングによるノイズを抑制できる。

【0051】

《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、第１の接続点の位置と、第２の接続点の位置が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

【0052】

図８（ａ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図８
（ｂ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）の縦軸及び横軸の表示は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と同様である。また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と異なり、図８（ａ）及び図８（ｂ）では、定在波の１／４周期に相当する特性が示されている。

【0053】

次に、第１の接続点は、定在波の腹と節との間に位置する。第２の接続点は、定在波の節に位置する。接続回路２２のインピーダンスは、接続回路２１のインピーダンスよりも大きい。

【0054】

次に、接続回路２１のインピーダンスと接続回路２２のインピーダンスとの比と、給電母線１１、１２で発生するノイズとの関係を、図９を用いて説明する。図９は、インピーダンスの比（Ｚ_２／Ｚ_１）に対するノイズレベルの特性を示すグラフであって、実験により得られた特性を示している。ノイズレベルは、給電母線１１と給電母線１２との間で発生する振動（ノイズ）の大きさである。なお図９において、点線ｐは漸近線である。

【0055】

図９に示すように、インピーダンスの比（Ｚ_２／Ｚ_１）が２以上に設定された場合に、給電母線１１と給電母線１２との間で発生するノイズを抑制できる。

【0056】

《第４実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、第１の接続点の位置と、第２の接続点の位置が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

【0057】

図１０（ａ）は給電母線１１、１２及び接続回路２１、２２の斜視図を示し、図１０（ｂ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図１０（ｂ）及び（ｃ）の横軸は、給電母線１１、１２の端部から、給電母線１１、１２の長手方向の位置を表している。また、図１０（ｃ）の横軸で示される位置は、ラジアン表示としている。給電母線１１、１２の一方の端部を「０」とし、他方の端部「２π」とする。そして、両端部の中央部分を「π」とする。

【0058】

接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ_１、Ｚ_２）は、定在波の振幅の絶対値に対して相関性をもっており、下記式（９）のような関係性をもっている。

【数9】

θは、図１０（ｂ）に示す定在波の腹の位置を０とし、当該腹の位置から定在波の１周期分の位置を２πとした場合に、当該腹から第１接続点までの距離、及び、当該腹から第２接続点までの距離を、それぞれ角度で表したものである。

【0059】

図１０（ｃ）に示すように、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ_１、Ｚ_２）は、定在波の腹の位置で最小値となり、定在波の節の位置で最大値となるような特性をもっている。定在波の腹の位置におけるインピーダンス（Ｚ_１、Ｚ_２）は、Ｚ_１２である。

【0060】

そして、式（９）を満たすように、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ_１、Ｚ_２）が設定されることで、接続回路２１、２２と給電母線１１、１２との間で、インピーダンスマッチングがとられ、給電母線１１、１２で発生するノイズが、接続回路２１、２２に伝搬しやすくなる。

【0061】

上記のように、本実施形態では、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ_１、Ｚ_２）が上記の式（９）を満たすように、設定されている。これにより、給電母線１１と給電母線１２との間に生じる電気的な振動を、接続回路２１、２２で抑制できる。

【0062】

《第５実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量と、給電母線１１と給電母線１２との間の容量（Ｃ_１２）との関係を規定する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

【0063】

給電母線１１、１２に生じるノイズのレベルは、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量と、給電母線１１と給電母線１２との間の容量（Ｃ_１２）との関係によって異なる。

【0064】

図１１は、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量に対するノイズレベルの特性を示したグラフである。なお、容量（Ｃ_１２）は、上記の式（３）で表される。なお、図１１において、点線ｑは漸近線である。

【0065】

図１１に示すように、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量が容量（Ｃ_１２）よりも大きい場合に、給電母線１１と給電母線１２との間で発生するノイズを抑制できる。

【0066】

《第６実施形態》
図１２は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む駆動システムの概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、給電母線１１、１２の構成が異なる。また、シールド線７の代わりに給電母線１１、１２を直接、電源２００に接続している。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであり、第１〜５実施形態の記載を適宜、援用する。

【0067】

図１２に示すように給電母線１１は給電母線１１ａと給電母線１１ｂを有している。給電母線１１ａ及び給電母線１１ｂは、板状の導電体によりそれぞれ形成されている。また、給電母線１１ａの長手方向に位置する端部は、給電母線１１ｂの長手方向に位置する端部に接続されている。また、給電母線１１ａの主面と給電母線１１ｂの主面が垂直になるように、給電母線１１ａ、１１ｂが接続されている。すなわち、給電母線１１は屈曲した導電体で形成されている。

【0068】

給電母線１２は、給電母線１２ａと給電母線１２ｂを有している。給電母線１２ａ及び給電母線１２ｂの構成は、給電母線１１ａ及び給電母線１１ｂの構成と同様である。給電母線１１ａの主面と給電母線１２ａの主面は所定の隙間を空けた状態で対向し、給電母線１１ｂの主面と給電母線１２ｂの主面は所定の隙間を空けた状態で対向している。

【0069】

接続回路２１、２２は、第１実施形態と同様に、互いに異なるインピーダンスをもっている。接続回路２１は、給電母線１１ａと給電母線１２ａとの間に接続されている。接続回路２２は、給電母線１１ｂと給電母線１２ｂとの間に接続されている。給電母線１１、１２が屈曲していることで、接続回路２１、２２を接続しやすい部分と、接続回路２１、２２を接続しにくい部分がある場合には、接続回路２１、２２は、接続しやすい部分で給電母線１１、１２に接続すればよい。このとき、接続回路２１、２２のインピーダンスは、給電母線１１、１２との間でインピーダンスマッチングをとるように、接続位置に応じて設定されている。

【0070】

上記のように本実施形態では、給電母線１１、１２に屈曲した部分を設けることで、電源２００の位置を変更することができる。これにより、電源２００の位置等、レイアウトの自由度を高めつつ、給電母線１１と給電母線１２との間で生じる振動を抑制できる。

【0071】

《第７実施形態》
図１３は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置の構成のうち、給電母線１１、１２及び接続回路２１の斜視図である。本例では上述した第１実施形態に対して、接続回路２１の構成が異なる。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであり、第１〜６実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図１２では図示を省略しているが、接続回路２２は給電母線１１と給電母線１２との間に接続されている。

【0072】

接続回路２１は、複数の直列回路２１ａ、２１ｂを有している。直列回路２１ａは、抵抗性部材と容量性部材との直列回路である。直列回路２１ｂは抵抗性部材と容量性部材との直列回路である。複数の直列回路２１ａ、２１ｂは、直列回路２１ａと直列回路２１ｂとの間に間隔を空けて、かつ、給電母線１１、１２の短手方向に並んだ状態で配置されている。図１３に示すように、給電母線１１、１２は、ｘ方向を長手方向としつつ、当該長手方向に延在した板状の部材で形成されている。短手方向（図１３に示すｙ方向）は、給電母線１１、１２の主面上で、長手方向に対して垂直な方向である。

【0073】

直列回路２１ａの抵抗性部材の抵抗をＲ_１ａとし、直列回路２１ａの容量性部材の容量をＣ_１ａとし、直列回路２１ｂの抵抗性部材の抵抗をＲ_１ｂとし、直列回路２１ｂの容量性部材の容量をＣ_１ｂとする。接続回路２１は、直列回路２１ａと直列回路２１ｂとを並列に接続した回路となるため、接続回路２１の容量（Ｃ_１）はＣ_１ａ＋Ｃ_１ｂとなり、接続回路２１の抵抗は下記式（１０）で表される。

【0074】

【数10】

【0075】

これにより、接続回路２１を、直列回路２１ａと直列回路２１ｂに分けて接続することができる。また、給電母線１１、１２と接続回路２１との間でインピーダンスマッチングをとるためには、接続回路２１の容量が大きい値になるような場合でも、接続回路２１の容量は、直列回路２１ａと直列回路２１ｂに分けることができる。そのため、接続回路２１の容量性部材として用いる素子の容量を小さくすることができる。

【0076】

接続回路２１に含まれる直列回路の数は、本実施形態のように２つに限らず、３つ以上であってもよい。また、接続回路２２が、接続回路２１と同様に、複数の直列回路を有してもよい。

【0077】

上記の直列回路２１ａが本発明に係る「第１の直列回路」に相当し、上記の直列回路２１ｂが本発明に係る「第２の直列回路」に相当する。

【符号の説明】

【0078】

４…平滑コンデンサ
５…パワーモジュール
６…バスバ
７、８…シールド線
１０…筐体
１１、１２…給電母線
２１、２２…接続回路
１００…電力変換装置
２００…直流電源
３００…電動機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】