特開 2024-45152 電気部品及び電子部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024045152

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】電気部品及び電子部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240326BHJP

   H03H 7/09 20060101ALI20240326BHJP

   H01F 27/00 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H03H7/09 A

H01F27/00 S

【審査請求】有

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023222679

(22)【出願日】2023-12-28

(62)【分割の表示】P 2021576753の分割

【原出願日】2020-06-24

(31)【優先権主張番号】102019004401.0

(32)【優先日】2019-06-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102019123197.3

(32)【優先日】2019-08-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＴＤＫ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｒｏｓｅｎｈｅｉｍｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １４１ｅ， ８１６７１ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ベック， ファビアン

(72)【発明者】

【氏名】ダイゼンホーファー， ラルフ

(72)【発明者】

【氏名】ランボー， ヴォルフガング

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＤＣリンクコンデンサと、ＥＭＣフィルタと、を含む電気部品及び電子部品並びにその製造方法を製造する方法を提供する。
【解決手段】電気部品（２）は、入力ポート（２ａ）及び出力ポート（２ｂ）と、第１のフィルタ段（６）及び第２のフィルタ段（７）を備えるＥＭＣフィルタと、を備える。第１のフィルタ段（６）は、入力ポート（２ａ）とＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_ＤＣＬ）との間に配置されており、第２のフィルタ段（７）は、出力ポート（２ｂ）とＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_ＤＣＬ）との間に配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）と、ＥＭＣフィルタと、を含む電気部品（２）であって、
前記電気部品（２）は、入力ポート（２ａ）及び出力ポート（２ｂ）を備え、
前記ＥＭＣフィルタは、第１のフィルタ段（６）及び第２のフィルタ段（７）を備え、
前記第１のフィルタ段（６）は前記入力ポート（２ａ）と前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）との間に配置され、前記第２のフィルタ段（７）は前記出力ポート（２ｂ）と前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）との間に配置されており、
前記ＤＣリンクコンデンサの静電容量は少なくとも５０μＦであり、
前記ＥＭＣフィルタ及び前記ＤＣリンクコンデンサは、前記入力ポートの入力端子と前記出力ポートの出力端子とともに、１つのシャーシを備えた単一の部品に集積され、前記電気部品は、前記電気部品を組み立てる際に閉じなければならない、前記ＤＣリンクコンデンサと前記ＥＭＣフィルタとの間のインターフェースを含まない電気部品（２）。

【請求項2】

前記ＥＭＣフィルタは、さらなるフィルタ段を含む請求項１に記載の電気部品（２）。

【請求項3】

前記ＥＭＣフィルタ及び前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）は単一の回路に集積されている請求項１～２のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項4】

前記入力ポート（２ａ）は、前記電気部品（２）をＤＣ入力に接続するように構成され、
前記出力ポート（２ｂ）は、前記電気部品（２）をインバータ用半導体ブリッジ（３）に接続するように構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項5】

前記入力ポート（２ａ）で直流電流を受け、前記出力ポート（２ｂ）で直流電流を提供するように構成されている請求項１～４のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項6】

前記第２のフィルタ段（７）は、ノイズが前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）へ移行することを回避するように構成されている請求項１～５のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項7】

前記第２のフィルタ段（７）は、スナバコンデンサ（Ｃ_S）を含む請求項１～６のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項8】

前記スナバコンデンサ（Ｃ_S）は、プラスチックフィルムを含むフィルムコンデンサであり、又は
前記スナバコンデンサ（Ｃ_S）は、セラミックコンデンサであり、又は
前記スナバコンデンサ（Ｃ_S）は、アルミ電解コンデンサである請求項７に記載の電気部品（２）。

【請求項9】

前記第２のフィルタ段（７）は、信号線（８、９）と基準電位との間に接続された少なくとも１つのＹコンデンサ（Ｃ_y21、Ｃ_y22）を含む請求項１～８のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項10】

前記少なくとも１つのＹコンデンサ（Ｃ_y21、Ｃ_y22）は、プラスチックフィルムを含むフィルムコンデンサであり、又は
前記少なくとも１つのＹコンデンサ（Ｃ_y21、Ｃ_y22）は、セラミックコンデンサであり、又は
前記少なくとも１つのＹコンデンサ（Ｃ_y21、Ｃ_y22）は、アルミ電解コンデンサである請求項９に記載の電気部品（２）。

【請求項11】

前記第２のフィルタ段（７）は、インダクタとして動作する磁気素子（Ｌａ₁、Ｌａ₂）を備える請求項１～１０のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項12】

前記磁気素子（Ｌａ₁、Ｌａ₂）は、マンガン－亜鉛系フェライトコア、ニッケル－亜鉛系フェライトコア、又はナノ結晶系テープ心線を含む請求項１１に記載の電気部品（２）。

【請求項13】

前記第１のフィルタ段（６）は、２つの信号線（８、９）の間に接続されたｘコンデンサ（Ｃ_x）を含む請求項１～１２のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項14】

前記ｘコンデンサ（Ｃ_x）は、プラスチックフィルムを含むフィルムコンデンサであり、又は
前記ｘコンデンサ（Ｃ_x）は、セラミックコンデンサであり、又は
前記ｘコンデンサ（Ｃ_x）は、アルミ電解コンデンサである請求項１３に記載の電気部品（２）。

【請求項15】

前記第１のフィルタ段（６）は、信号線（８、９）と基準電位との間に接続された少なくとも１つのＹコンデンサ（Ｃ_y11、Ｃ_y12）を含む請求項１～１４のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項16】

前記第１のフィルタ段（６）は、インダクタとして動作する磁気素子（Ｌｂ₁、Ｌｂ₂）を含む請求項１～１５のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項17】

前記第１のフィルタ段（６）の前記磁気素子（Ｌｂ₁、Ｌｂ₂）は、マンガン－亜鉛系フェライトコア又はナノ結晶系テープ心線を含む請求項１６に記載の電気部品（２）。

【請求項18】

前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）は、容量性ノイズ抑制を行うように構成されている請求項１～１７のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項19】

センサ及び／又は機能部品をさらに含む請求項１～１８のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項20】

温度センサ、電流センサ、湿度センサ、圧力センサ、ガスセンサ、及びデータを転送するモジュールのうちの少なくとも１つをさらに含む請求項１～１９のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項21】

前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）は、プラスチックフィルムを含むフィルムコンデンサであり、又は
前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）は、セラミックコンデンサであり、又は
前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）は、アルミ電解コンデンサである請求項１～２０のいずれか１項に記載の電気部品（２）。

【請求項22】

電気部品（２）及びインバータ用半導体ブリッジ（３）を備える電力変換回路であって、
前記電気部品（２）は、ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）と、ＥＭＣフィルタと、を含み、
前記電気部品（２）は、入力ポート（２ａ）及び出力ポート（２ｂ）を備え、
前記ＥＭＣフィルタは、第１のフィルタ段（６）及び第２のフィルタ段（７）を備え、
前記第１のフィルタ段（６）は前記入力ポート（２ａ）と前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）との間に配置され、前記第２のフィルタ段（７）は前記出力ポート（２ｂ）と前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）との間に配置されており、
前記電気部品（２）の前記出力ポート（２ｂ）は、前記インバータ用半導体ブリッジ（３）に接続されており、
前記ＤＣリンクコンデンサの静電容量は少なくとも５０μＦであり、
前記ＥＭＣフィルタ及び前記ＤＣリンクコンデンサは、前記入力ポートの入力端子と前記出力ポートの出力端子とともに、１つのシャーシを備えた単一の部品に集積され、前記電気部品は、前記電気部品を組み立てる際に閉じなければならない、前記ＤＣリンクコンデンサと前記ＥＭＣフィルタとの間のインターフェースを含まない電力変換回路。

【請求項23】

電気部品（２）を製造する方法であって、
前記電気部品（２）は、
ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）と、ＥＭＣフィルタと、を含み、
入力ポート（２ａ）及び出力ポート（２ｂ）を備え、
前記ＥＭＣフィルタは、第１のフィルタ段（６）及び第２のフィルタ段（７）を備え、
前記第１のフィルタ段（６）は前記入力ポート（２ａ）と前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）との間に配置され、前記第２のフィルタ段（７）は前記出力ポート（２ｂ）と前記ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_DCL）との間に配置されている、電気部品（２）であり、
機能的なＤＣリンクコンデンサユニット（Ｃ_DCL）を製造するステップａと、
機能的なＤＣリンクコンデンサユニット（Ｃ_DCL）をバスバーに接続するステップｂと、
第１のフィルタ段（６）と第２のフィルタ段（７）とを含むＥＭＣフィルタ又はフィルタサブユニットを製造するステップｃと、
前記バスバーに接続された前記機能的なＤＣリンクコンデンサユニット（Ｃ_DCL）と、前記ＥＭＣフィルタ又は前記フィルタサブユニットとをハウジング内に組み立てるステップｄと、を備える方法において、
ステップｃを、ステップａの前、ステップｂの前、又はステップｄの前に実行する電気部品（２）を製造する方法。

【請求項24】

ステップｄにおいて、センサ及び／又は機能部品をハウジング内に組み立てる請求項２３に記載の電気部品（２）を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換回路に使用可能な電気部品及び電子部品の製造方法に関する。電力変換回路は、直流電流（ＤＣ）を交流電流（ＡＣ）に変換する電子デバイス又は回路である。

【背景技術】

【0002】

電力変換回路は、電気自動車においてバッテリから供給される直流電流を、モータに必要な交流電流に変換するために用いられている。したがって、電力変換回路は、好ましくは３００～８００Ｖの範囲の電圧で直流電流を提供する電気自動車のバッテリパックに接続することができる。特に自動車に適用される場合、体積と重量の最適化が重要な要素である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、改良された電気部品及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的は、請求項１の主題及び２番目の独立請求項によって達成される。

【0005】

ＤＣリンクコンデンサ及びＥＭＣフィルタを含む電気部品を提供する。該電気部品は、入力ポート及び出力ポートを備える。ＥＭＣフィルタは、少なくとも第１のフィルタ段及び第２のフィルタ段を含む。第１のフィルタ段は入力ポートとＤＣリンクコンデンサとの間に配置され、第２のフィルタ段は出力ポートとＤＣリンクコンデンサとの間に配置される。

【0006】

ＤＣリンクコンデンサは、エネルギーを貯蔵するように構成できる。特に、ＤＣリンクコンデンサは一時蓄積コンデンサあってよい。ＤＣリンクコンデンサは、負荷分散型のエネルギー貯蔵デバイスとして用いるように構成できる。ＤＣリンクコンデンサは、瞬間的な電圧スパイク、サージ、及びＥＭＩから電力変換回路を保護するように構成できる。ＤＣリンクコンデンサの静電容量は、５０から１０００μＦの範囲内、好ましくは１００から３００μＦの範囲内であり得る。或いは、ＤＣリンクコンデンサの静電容量は１０００μＦを超え得る。

【0007】

ＤＣリンクコンデンサは、プラスチックフィルムを含むフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ、又はアルミ電解コンデンサのうちの１つであり得る。或いは、ＤＣリンクコンデンサは、他の任意の誘電体材料を含み得る。

【0008】

ＥＭＣフィルタは、不要なエミッションを制限し、電力変換回路の耐性を高めるように構成できる。

【0009】

ＥＭＣフィルタの各フィルタ段は、フィルタリングを提供するように構成できる。各フィルタ段は、少なくとも１つのフィルタ素子を含み得る。特に、各フィルタ段は、スナバコンデンサ、ｙコンデンサ、ｘコンデンサ、及びインダクタとして動作する磁気素子から選択される少なくとも１つのフィルタ素子を含み得る。

【0010】

スナバコンデンサ、ｙコンデンサ、ｘコンデンサのそれぞれは、プラスチックフィルムを含むフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ、又はアルミ電解コンデンサのうちの１つであり得る。或いは、スナバコンデンサ、ｙコンデンサ、ｘコンデンサは、他の誘電体材料を含み得る。

【0011】

「電気部品」という用語は、当該部品の全ての素子が配置された単一のハウジング又はシャーシを含む部品を指す場合がある。電気部品は、特定の瞬間に出力ポートにおいてエネルギーを必要としない時、ＤＣリンクコンデンサにエネルギーを一時的に蓄積するように構成できる。電気部品は、電気信号のノイズ又は他の外乱をフィルタリングするように構成できる。

【0012】

ＤＣリンクコンデンサとＥＭＣフィルタを単一の電気部品に組み合わせることにより、個別のＥＭＣフィルタと組み合わせたＤＣリンクコンデンサと比較して、全体的な必要体積を減らすことができる。

【0013】

電気部品は、電気部品を組み立てる際に閉じなければならないＤＣリンクコンデンサとＥＭＣフィルタの間のインターフェースを含まなくてもよい。したがって、ＤＣリンクコンデンサとＥＭＣフィルタとの間の個別のインターフェースを閉じる必要がないため、電力変換回路への部品の電気的接続の複雑さを低減することができる。これにより、製造時間又は組立時間を短縮することができ、誤組み立てのリスクも低減することができる。

【0014】

第１のフィルタ段及び第２のフィルタ段をＤＣリンクコンデンサの対向する側に配置することにより、入力ポート又は出力ポートからＤＣリンクコンデンサへのノイズの移行を低減又は回避することもできる。特に、出力ポートは、ノイズ源、寄生電流、又はその他の外乱の原因となる可能性のあるインバータ用半導体ブリッジに接続することができる。第２のフィルタ段が出力ポートとＤＣリンクコンデンサとの間に配置されることを保証することにより、ＤＣリンクコンデンサは外乱から保護される。ノイズは、ＤＣリンクコンデンサに影響を与える前に、第２のフィルタ段によってノイズ源の近くで減衰することができる。

【0015】

第１のフィルタ段及び第２のフィルタ段は、コンデンサの両側に配置することにより、ＤＣリンクコンデンサの寄生インダクタンスに起因するリンギングを低減することができる。

【0016】

一実施形態では、ＥＭＣフィルタは、さらなるフィルタ段を含む。さらなるフィルタ段は、第３のフィルタ段であってもよい。ＥＭＣフィルタは、３つ以上のフィルタ段を含んでよい。

【0017】

ＥＭＣフィルタ及びＤＣリンクコンデンサは単一の回路に集積され得る。単一の回路は、電気部品の入力ポート及び出力ポートを備える。

【0018】

入力ポートは、電気部品をＤＣ入力に接続するように構成されてもよく、出力ポートは、電気部品をインバータ用半導体ブリッジに接続するように構成されてもよい。電気部品は、入力ポートで直流電流を受け、出力ポートで直流電流を提供するように構成されてもよい。

【0019】

第２のフィルタ段は、ＤＣリンクコンデンサへのノイズの移行を回避するように構成されてもよい。特に、例えばインバータ用半導体ブリッジによるノイズなどの、電気部品の出力ポートにおけるノイズであれば、ＤＣリンクコンデンサに到達する前に、第２のフィルタ段によって直接的にフィルタリング及び減衰することが可能である。したがって、第２のフィルタ段は、初期のフィルタ段とみなすことができる。第２のフィルタ段は、ノイズ源に近いノイズが電力変換回路に拡散可能になる前にフィルタリングするように構成することができる。

【0020】

前記第２のフィルタ段は、スナバコンデンサを含んでよい。スナバコンデンサは、磁気素子と組み合わせてＬＣフィルタを形成し、磁気素子の漏れインダクタンスを補償するように構成することができる。スナバコンデンサは、スイッチ又はインバータ用半導体ブリッジが開く際の回路インダクタンスに起因する電圧スパイクを解消するエネルギー吸収回路であり得る。スナバコンデンサの目的は、スイッチが急激に開く際に生じる電圧過渡を解消したり、スイッチ接点のスパークを抑制したり、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチの電圧スルーレートを制限したりすることによって、電磁適合性を向上させることである。

【0021】

スナバコンデンサの静電容量は、０．１μＦ～１０μＦの範囲内であり得る。スナバコンデンサの静電容量は、ＤＣリンクコンデンサの静電容量よりも大幅に小さくてもよい。例えば、スナバコンデンサの静電容量は、ＤＣリンクコンデンサの静電容量の１０分の１未満、好ましくはＤＣリンクコンデンサの静電容量の３パーセント未満であってもよい。

【0022】

第２のフィルタ段は、信号線と基準電位との間に接続された少なくとも１つのｙコンデンサを含み得る。いくつかの実施形態では、ｙコンデンサは、ｙコンデンサと直列に接続され、抵抗減衰を提供する抵抗素子と組み合わされる。

【0023】

第２のフィルタ段は、インダクタとして動作する磁気素子を含み得る。磁気素子は信号線に配置され得る。信号線は、入力ポートの端子と出力ポートの端子を接続してもよい。第２のフィルタ段は、それぞれインダクタとして動作する２つの磁気素子を含み得る。

【0024】

磁気素子はそれぞれ、ニッケル－亜鉛又はマンガン－亜鉛系フェライトコア、又はナノ結晶系テープ心線を含んでよい。これらの材料は両方とも、１０⁵～１０⁸Ｈｚの周波数で良好なフィルタリングを提供する。したがって、これらの磁気素子は、ＤＣリンクコンデンサの寄生インダクタンスに起因するリンギングを減衰させるように構成される。

【0025】

第１のフィルタ段は、２つの信号線の間に接続されたｘコンデンサを含み得る。ｘコンデンサの静電容量は、０．１μＦ～１０μＦの範囲内である。ｘコンデンサの静電容量は、ＤＣリンクコンデンサの静電容量よりも大幅に小さい。例えば、ｘコンデンサの静電容量は、ＤＣリンクコンデンサの静電容量の１０分の１未満、好ましくはＤＣリンクコンデンサの静電容量の３パーセント未満である。

【0026】

第１のフィルタ段は、信号線と基準電位との間に接続された少なくとも１つのｙコンデンサを含み得る。いくつかの実施形態では、ｙコンデンサは、ｙコンデンサと直列に接続され、抵抗減衰を提供する抵抗素子と組み合わされる。

【0027】

第１のフィルタ段は、インダクタとして動作する磁気素子を含み得る。第１のフィルタ段の磁気素子は、ニッケル－亜鉛又はマンガン－亜鉛系フェライトコア、又はナノ結晶系テープ心線を含んでよい。これらの材料は両方とも、１０⁵～１０⁸Ｈｚの周波数で良好なフィルタリングを提供する。したがって、これらの磁気素子は、ＤＣリンクコンデンサの寄生インダクタンスに起因するリンギングを減衰させるように構成される。

【0028】

ＤＣリンクコンデンサは、容量性ノイズ抑制を提供するように構成できる。ＤＣリンクコンデンサは、インダクタとして動作する磁気素子をそれぞれ含む２つのフィルタ段の間に配置されることにより、干渉抑制コンデンサとして用いることもできる。

【0029】

一実施形態によれば、電気部品は、少なくとも１つのセンサ及び／又は少なくとも１つの機能部品を含んでよい。センサは、温度センサ、電流センサ、湿度センサ、圧力センサ、又はガスセンサであってもよい。電気部品は、温度センサ、電流センサ、湿度センサ、圧力センサ、及びガスセンサから選択される複数のセンサを含んでもよい。機能部品は、データを転送するモジュールであってもよい。

【0030】

さらなる態様によれば、本発明は、上記の電気部品と、インバータ用半導体ブリッジとを備え、該電気部品の出力ポートは、該インバータ用半導体ブリッジに接続されている、電力変換回路に関する。

【0031】

別の態様は、電子部品を製造する方法に関する。好ましい方法は、
機能的なＤＣリンクコンデンサユニットを製造するステップａと、
機能的なＤＣリンクコンデンサユニットをバスバーに接続するステップｂと、
第１のフィルタ段及び第２のフィルタ段を含むＥＭＣフィルタ又はフィルタサブユニットを製造するステップｃと、
バスバーに接続された機能的なＤＣリンクコンデンサユニット及びＥＭＣフィルタ又はフィルタサブユニットをハウジング内に組み立てるステップｄと、を備える。

【0032】

各ステップは、必ずしも上記順序で行われる必要はない。特に、ステップｃは、ステップａの前、ステップｂの前、又はステップｄの前に実行してもよい。

【0033】

ステップｄにおいて、センサ及び／又は機能部品をハウジング内に組み立てる。センサは、温度センサ、電流センサ、湿度センサ、圧力センサ、又はガスセンサであってもよい。電気部品は、温度センサ、電流センサ、湿度センサ、圧力センサ、及びガスセンサから選択される複数のセンサを含んでもよい。機能部品は、データを転送するモジュールであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0034】

以下では、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を説明する。

【0035】

【図1】図１は、電力変換回路を示す図である。

【図2】図２は、、電力変換回路の電気部品の回路図を示す図である。

【図3】図３は、磁気素子として使用可能な２つのコアの透磁率を示す図である。

【図4】図４は、磁気素子として使用可能な２つのコアの透磁率を示す図である。

【図5】図５は、電気部品の斜視図である。

【図6】図６は、図１に示している電力変換回路のノイズレベルと比較用電力変換回路のノイズレベルを比較して示す図である。

【図7】図７は、比較用電力変換回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

図１は、電力変換回路１を示す。電力変換回路１は、電気部品２、インバータ用半導体ブリッジ３、及び磁気素子４を含む。電気部品２は、入力ポート２ａ及び出力ポート２ｂを備える。電気部品２の入力ポート２ａは、電力変換回路１の入力ポートでもある。電気部品２の入力ポート２ａは、ＤＣ入力、例えば、バッテリに接続されるように構成されている。

【0037】

インバータ用半導体ブリッジ３は、入力ポート３ａ及び出力ポート３ｂを備える。電気部品２の出力ポート２ｂは、インバータ用半導体ブリッジ３の入力ポート３ａに接続されるように構成されている。インバータ用半導体ブリッジ３の出力ポート３ｂは、ケーブルに接続されるように構成され、インバータ用半導体ブリッジ３は、該ケーブルに交流電流を提供するように構成されている。該ケーブルはモータに接続されるように構成されている。磁気素子４は、インバータ用半導体ブリッジ３の出力ポート３ｂの周りに配置されている。磁気素子４は、インバータ用半導体ブリッジ３の出力ポート３ｂに設けられた交流電流のフィルタリングを提供するように構成されている。

【0038】

インバータ用半導体ブリッジ３は、電力変換回路１の入力ポートに提供される直流電流を、電力変換回路１の出力ポートに提供される交流電流に変換するように構成されている。インバータ用半導体ブリッジ３は、１つ以上のトランジスタを含む。

【0039】

電気部品は、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLとＥＭＣフィルタ（ＥＭＣ＝電磁適合性）を含む。ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLは、エネルギーを貯蔵するように構成されている。ＥＭＣフィルタは、不要なエミッションを制限し、インバータの耐性を高めるように構成されている。

【0040】

ＤＣリンクコンデンサＣ_DCL及び電気部品のＥＭＣフィルタは、単一の回路に集積されている。したがって、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCL及びＥＭＣフィルタを電力変換回路１に接続するために、電気部品２とインバータ用半導体ブリッジ３との間の単一のインターフェース接続のみを閉じればよい。

【0041】

ＥＭＣフィルタは、図１に概略的に示している第１のフィルタ段６及び第２のフィルタ段７を含む。第１のフィルタ段６は、電気部品２の入力ポート２ａとＤＣリンクコンデンサＣ_DCLとの間に配置されている。第２のフィルタ段７は、電気部品２の出力ポート２ｂとＤＣリンクコンデンサＣ_DCLとの間に配置されている。

【0042】

電力変換回路１の動作中、インバータ用半導体ブリッジ３に寄生電流及び外乱が発生する可能性がある。第２のフィルタ段７は、第２のフィルタ段７を電気部品２の出力ポート２ｂに配置されることにより、インバータ用半導体ブリッジ３の近くに配置されている。したがって、第２のフィルタ段７は、インバータ用半導体ブリッジ３において発生する寄生電流又は外乱を、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLに到達する前にフィルタリング及び低減することができる。したがって、第２のフィルタ段７は、インバータ用半導体ブリッジ３からＤＣリンクコンデンサＣ_DCLへのノイズの移行を回避することができる。第２のフィルタ段７は、ノイズが電力変換回路内で無秩序に拡散する前に、ノイズ源においてノイズをフィルタリングするように構成される。したがって、第２のフィルタ段７は、初期のフィルタ段である。

【0043】

第１のフィルタ段６は、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLと入力ポート２ａとの間に配置され、入力ポート２ａに供給される任意のノイズ又は寄生電流を、そのノイズが緩和されてＤＣリンクコンデンサＣ_DCLに入る前に、フィルタリング及び低減するように構成されている。

【0044】

電気部品２について、電気部品２の回路図を示す図２を参照して詳細に説明する。特に、図２は、第１のフィルタ段６及び第２のフィルタ段７をより詳細に示している。

【0045】

電気部品２の入力ポート２ａ及び出力ポート２ｂは、それぞれ２つの端子を含む。入力ポート２ａの第１の端子は、第１の信号線８によって出力ポート２ｂの第１の端子に接続されている。入力ポート２ａの第２の端子は、第２の信号線９によって出力ポート２ｂの第２の端子に接続されている。

【0046】

第１のフィルタ段６は、第１のｙコンデンサＣ_y11、第２のｙコンデンサＣ_y12、ｘコンデンサＣ_x、第１の磁気素子Ｌｂ₁、及び第２の磁気素子Ｌｂ₂を含み、磁気素子Ｌｂ₁、Ｌｂ₂はそれぞれインダクタとして動作する。

【0047】

ｙコンデンサＣ_y11、Ｃ_y12は、コモンモードノイズをフィルタリングによって除去するように設計されている。第１のフィルタ段６の第１のｙコンデンサＣ_y11は、第１の信号線８及び基準電位に接続されている。基準電位は、電気部品２のハウジング又はシャーシであり得る。第１のｙコンデンサＣ_y11は、第１の抵抗Ｒ１と直列に接続されている。特に、第１の信号線８は、第１の抵抗Ｒ１及び第１のフィルタ段６の第１のｙコンデンサＣ_y11を介して基準電位に接続されている。第１の抵抗Ｒ１は、抵抗減衰を提供する。

【0048】

第１のフィルタ段６の第２のｙコンデンサＣ_y12は、第２の信号線９及び基準電位に接続されている。特に、第２の信号線９は、第２の抵抗Ｒ２、第２のｙコンデンサＣ_y12を介して基準電位に接続されている。

【0049】

ｘコンデンサＣ_xは、２つの信号線８、９の間に接続されている。ｘコンデンサＣ_xは、電力変換回路１を差動モード干渉から保護するように構成されている。

【0050】

磁気素子Ｌｂ₁、Ｌｂ₂のそれぞれは、コアを含む。一実施形態によれば、コアは、マンガン－亜鉛系フェライトを含む。別の実施形態によれば、コアは、ナノ結晶系テープ心線を含む。

【0051】

第１の磁気素子Ｌｂ₁は、第１の信号線８の周りに配置されている。第２の磁気素子Ｌｂ₂は、第２の信号線９の周りに配置されている。

【0052】

さらに、第１のフィルタ段６は、２つの信号線８、９の間に接続された第３の抵抗Ｒ３を含む。第３の抵抗Ｒ３は、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLに並列に接続されている。

【0053】

第２のフィルタ段７は、第１のｙコンデンサＣ_y21、第２のｙコンデンサＣ_y22、スナバコンデンサＣ_S、第１の磁気素子Ｌａ₁及び第２の磁気素子Ｌａ₂を含み、各磁気素子Ｌａ₁、Ｌａ₂はインダクタとして動作する。

【0054】

第２のフィルタ段７のｙコンデンサＣ_y21、Ｃ_y22は、コモンモードノイズをフィルタリングによって除去するように設計されている。第２のフィルタ段７の第１のｙコンデンサＣ_y21は、第１の信号線８及び基準電位に接続されている。基準電位は、電気部品２のハウジング又はシャーシであり得る。第１のｙコンデンサＣ_y21は、第４の抵抗Ｒ４と直列に接続されている。特に、第１の信号線８は、第４の抵抗Ｒ４及び第２のフィルタ段７の第１のｙコンデンサＣ_y21を介して基準電位に接続されている。第４の抵抗Ｒ４は、抵抗減衰を提供する。

【0055】

第２のフィルタ段７の第２のｙコンデンサＣ_y22は、第２の信号線９及び基準電位に接続されている。特に、第２の信号線９は、第５の抵抗Ｒ５及び第２のｙコンデンサＣ_y22を介して基準電位に接続されている。

【0056】

スナバコンデンサＣ_Sは２つの信号線８、９の間に接続されている。

【0057】

第２のフィルタ段７の磁気素子Ｌａ₁、Ｌａ₂はそれぞれ、コアを含む。一実施形態によれば、コアは、マンガン－亜鉛系フェライトを含む。別の実施形態によれば、コアは、ナノ結晶系テープ心線を含む。

【0058】

第１の磁気素子Ｌａ₁は、第１の信号線８の周りに配置されている。第２の磁気素子Ｌａ₂は、第２の信号線９の周りに配置されている。

【0059】

さらに、第２のフィルタ段７は、２つの信号線８、９の間に接続された第６の抵抗Ｒ６を含む。第６の抵抗Ｒ６は、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLに並列に接続されている。

【0060】

磁気素子Ｌａ₁、Ｌａ₂は、電気部品２の出力ポート２ｂに発生する寄生電流を分離するように構成されている。特に、寄生電流の電流ピークは、磁気素子Ｌａ₁、Ｌａ₂によって減衰することができる。同時に、インダクタとして動作する磁気素子Ｌａ₁、Ｌａ₂はスナバコンデンサＣ_Sによって補償される漏れインダクタンスを生成する。したがって、磁気素子Ｌａ₁、Ｌａ₂及びスナバコンデンサＣ_Sは、ＬＣフィルタを提供する。

【0061】

第１のフィルタ段６及び第２のフィルタ段７はそれぞれ、さらにｙコンデンサと組み合わされるＬＣフィルタを形成する。ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLは、インダクタとして動作する磁気素子Ｌｂ₁、Ｌｂ₂、Ｌａ₁、Ｌａ₂をそれぞれ含む２つのフィルタ段６、７の間に配置されているので、容量性ノイズ抑制を実現するように構成及び配置されている。したがって、ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLは、フィルタ回路にさらなる極を提供し、回路内のさらなる対称コンデンサの総量を低減するのに役立つ。

【0062】

ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLの寄生インダクタンスにより、リンギングが発生する可能性がある。ｙコンデンサＣ_y11、Ｃ_y12、Ｃ_y21、Ｃ_y22、スナバコンデンサＣ_S、及びｘコンデンサＣ_xをそれぞれ含むＥＭＣフィルタの２つのフィルタ段６、７は、不要なリンギングを低減することができる。

【0063】

図３及び図４は、異なる周波数の磁気素子Ｌｂ₁、Ｌｂ₂、Ｌａ₁、Ｌａ₂として使用可能な２つのコアの透磁率を示している。図３は２つのコアの複素透磁率の実数部を示し、図４は２つのコアの複素透磁率の虚数部を示す。第１の実施形態によれば、磁気素子Ｌｂ₁、Ｌｂ₂、Ｌａ₁、Ｌａ₂のコアは、ＭｎＺｎコアである。第２の実施形態によれば、コアはナノ結晶系テープ心線である。曲線Ｋ１は、第１の実施形態のコアの透磁率の実数部及び虚数部を示し、曲線Ｋ２は、第２の実施形態のコアの透磁率の実数部及び虚数部を示す。

【0064】

両方のコアは一般的に、１００ＫＨｚ以上の損失を有しており、リンギングを減衰させるのに役立つ。図４に示す透磁率の虚数部は、損失を反映している。図４から分かるように、ＭｎＺｎコアは損失が大きいため、約１０⁶Ｈｚの周波数に対して良好なフィルタリングを提供している。さらに、ナノ結晶系テープ心線は、約１００ＫＨｚの周波数に対して特に良好なフィルタリングを提供する。ナノ結晶系テープ心線は、キロヘルツからＦＭ周波数範囲までの範囲内で良好な損失を提供することができる。

【0065】

図５は、電気部品２の斜視図である。ＤＣリンクコンデンサＣ_DCLは、電気部品２の体積の大部分を占める。第１のフィルタ段６は入力ポート２ａとＤＣリンクコンデンサＣ_DCLとの間に配置され、第２のフィルタ段７は出力ポート２ｂとＤＣリンクコンデンサＣ_DCLとの間に配置されている。ＥＭＣフィルタ及びＤＣリンクコンデンサＣ_DCLを、入力端子及び出力端子ととともに、１つのシャーシ１０を含む単一の部品に組み合わせることにより、ＤＣリンクコンデンサとＥＭＣフィルタとが別部品であるデバイスに比べて、全体の必要体積が低減される。

【0066】

図６は、図１に示している電力変換回路１のノイズレベルＮＬ_newと比較用電力変換回路のノイズレベルＮＬ_compを比較して示し、ＥＭＣフィルタとＤＣリンクコンデンサは、図７に示すように、別々の素子として設けられている。本発明の電気部品２を含む電力変換回路１のノイズレベルＮＬ_newは、比較用電力変換回路と比較して低減されることが示されている。したがって、電力変換回路１の性能が比較実施形態よりも向上する。特に、１０ＭＨｚを超える周波数の場合、本発明の電力変換回路１のノイズは、比較実施形態と比較して低減される。

【符号の説明】

【0067】

１ 電力変換回路
２ 電気部品
２ａ、３ａ 入力ポート
２ｂ、３ｂ 出力ポート
３ インバータ用半導体ブリッジ
４ 磁気素子
６ 第１のフィルタ段
７ 第２のフィルタ段
８ 第１の信号線
９ 第２の信号線
１０ シャーシ
Ｃ_DCL ＤＣリンクコンデンサ
Ｃ_y11 第１のフィルタ段の第１のｙコンデンサ
Ｃ_y12 第１のフィルタ段の第２のｙコンデンサ
Ｃ_x ｘコンデンサ
Ｌｂ₁ 第１のフィルタ段の第１の磁気素子
Ｌｂ₂ 第１のフィルタ段の第２の磁気素子
Ｃ_y21 第２のフィルタ段の第１のｙコンデンサ
Ｃ_y22 第２のフィルタ段の第２のｙコンデンサ
Ｃ_S スナバコンデンサ
Ｌａ₁ 第２のフィルタ段の第１の磁気素子
Ｌａ₂ 第２のフィルタ段の第２の磁気素子
Ｒ１ 第１の抵抗
Ｒ２ 第２の抵抗
Ｒ３ 第３の抵抗
Ｒ４ 第４の抵抗
Ｒ５ 第５の抵抗
Ｒ６ 第６の抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】