特開 2025-7845 シールドシステム、および電気機器

(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】P2025007845

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】シールドシステム、および電気機器

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20250109BHJP

   H01R 9/03 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H01R9/03 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109505

(22)【出願日】2023-07-03

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】梶浦 直哉

(72)【発明者】

【氏名】十河 健司

(72)【発明者】

【氏名】田中 誠

(72)【発明者】

【氏名】山田 崇

(72)【発明者】

【氏名】大岡 信治

【テーマコード（参考）】

5E077

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E077BB18

5E077JJ17

5H770BA01

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA10

5H770JA11W

5H770QA01

5H770QA06

5H770QA11

5H770QA13

5H770QA21

5H770QA28

5H770QA35

5H770QA40

(57)【要約】

【課題】樹脂筐体を採用しつつコモンモードノイズを低減すること。
【解決手段】シールドシステム１０は、電池２０、ＭＧ３０、およびインバータ４０を備える。インバータ４０は、樹脂製の筐体４１と、筐体４１に収容された電気部品４２と、リターン用導体４３を有する。電池２０は、金属製の筐体２１を有する。ＭＧ３０は、金属製の筐体３１を有する。電池２０とインバータ４０とは、Ｐ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎを介して接続されている。インバータ４０とＭＧ３０とは、出力線６１を介して接続されている。リターン用導体４３は、筐体２１，３１に電気的に接続されており、コモンモード電流のリターン経路を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属部材（２１，３１）を有する第１機器（２０，３０）と、
樹脂筐体（４１）と、前記樹脂筐体に収容された電気部品（４２）と、を有する第２機器（４０）と、
前記第１機器と前記第２機器とをつなぐ電力ライン（５１，６１）と、
を備え、
前記第２機器は、前記金属部材に電気的に接続され、コモンモード電流のリターン経路を提供するリターン用導体（４３）を有する、シールドシステム。

【請求項2】

前記電力ラインは、シールド線（５０，６０）の内部導体であり、
前記リターン用導体は、前記シールド線の外部導体（５２，６２）を介して、前記金属部材に電気的に接続されている、請求項１に記載のシールドシステム。

【請求項3】

前記リターン用導体の少なくとも一部が、前記樹脂筐体に収容されている、請求項１または請求項２に記載のシールドシステム。

【請求項4】

前記リターン用導体は、前記樹脂筐体にインサートされている、請求項１または請求項２に記載のシールドシステム。

【請求項5】

前記リターン用導体の少なくとも一部が、前記樹脂筐体の外面に配置されている、請求項１または請求項２に記載のシールドシステム。

【請求項6】

前記金属部材は、金属筐体である、請求項１または請求項２に記載のシールドシステム。

【請求項7】

前記第２機器は、電力変換器である、請求項１または請求項２に記載のシールドシステム。

【請求項8】

前記電力変換器は、電力変換回路を構成する前記電気部品と、前記電気部品に電気的に接続された回路基板（４２５）と、を有し、
前記リターン用導体は、前記樹脂筐体に収容され、前記電気部品と前記回路基板との間に配置されている、請求項７に記載のシールドシステム。

【請求項9】

端子のひとつが前記電力ラインに接続され、前記端子の他のひとつが前記リターン用導体に接続されたＹコンデンサ（８０）を備える、請求項１または請求項２に記載のシールドシステム。

【請求項10】

前記第１機器として、電池と回転電機を備え、
前記第２機器として、電力変換器を備えており、
前記Ｙコンデンサは、前記リターン用導体の前記電池側の端部と前記回転電機側の端部とのうち、前記電池側の端部に近い位置で前記リターン用導体に接続されている、請求項９に記載のシールドシステム。

【請求項11】

前記第１機器として、電池と回転電機を備え、
前記第２機器として、電力変換器を備えており、
前記Ｙコンデンサは、前記リターン用導体の前記電池側の端部と前記回転電機側の端部とのうち、前記電池側の端部に近い位置で前記リターン用導体に接続されている、請求項９に記載のシールドシステム。

【請求項12】

前記第１機器として、電池と回転電機を備え、
前記第２機器として、半導体素子（４２１１）を含む電力変換器を備えており、
前記電池の金属部材、前記回転電機の金属部材、および前記電力変換器の前記リターン用導体は、ボディグランドに電気的に接続されており、
端子のひとつが前記電力ラインに接続され、前記端子の他のひとつが前記リターン用導体に接続されたＹコンデンサ（８０）と、
前記電池の金属部材と前記リターン用導体とを電気的に接続する第１接続線（５２，５３）と、
前記回転電機の金属部材と前記リターン用導体とを電気的に接続する第２接続線（６２，６３）と、を備え、
前記電池の金属部材と前記Ｙコンデンサとをつなぐ前記第１接続線および前記リターン用導体のインダクタンスと、前記Ｙコンデンサの静電容量との共振周波数がＡＭ帯にあり、
前記電池の金属部材から、前記第１接続線、前記リターン用導体、および前記Ｙコンデンサを介して前記半導体素子までの第１経路の周波数ｆの関数であるインピーダンスＺｐｎ（ｆ）と、前記電池の金属部材から、ボディグランドを介して前記半導体素子までの第２経路の周波数ｆの関数であるインピーダンスＺｍｇ（ｆ）の関係が、ＡＭ帯の範囲でＺｐｎ（ｆ）＜Ｚｍｇ（ｆ）を満たす、請求項１に記載のシールドシステム。

【請求項13】

前記電力変換器は、前記電池との間の前記電力ラインに電気的に接続されるバスバー（４２７，４２８）を有し、
前記リターン用導体において前記第１接続線と前記Ｙコンデンサとを電気的に接続する部分が、前記バスバーに対向配置されている、請求項１２に記載のシールドシステム。

【請求項14】

前記電力変換器を前記ボディグランドに接続するためのグランド線（４５）、および、前記リターン用導体において前記グランド線との接続部分と前記第２接続線とを電気的に接続する部分、の少なくとも一方に対して並列接続されたコンデンサ（９０）を備える、請求項１２または請求項１３に記載のシールドシステム。

【請求項15】

樹脂筐体（４１）と、
前記樹脂筐体に収容され、電力ラインを通じて他の機器と電気的に接続される電気部品（４２）と、
前記他の機器の金属部材に電気的に接続され、コモンモードノイズのリターン経路を提供するリターン用導体（４３）と、
を備える、電気機器。

【請求項16】

前記電力ラインは、シールド線（５０，６０）の内部導体であり、
前記リターン用導体は、前記シールド線の外部導体（５２，６２）を介して、前記金属部材に電気的に接続される、請求項１５に記載の電気機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、シールドシステム、および電気機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電気ユニットを開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２１６８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、複数の電気機器、複数のバスバー、およびバスバーを保持する保持体が、金属フレームの一面上に配置された状態で金属ケースに収容されている。保持体には、バスバーとともに冷却バーが保持されている。冷却バーは互いに離間した複数箇所で金属フレームに接続されている。冷却バーにコモンモード電流が流れるため、ループ面積を小さくし、コモンモードノイズを低減できる。

【0005】

近年、軽量化、低コスト化、製造時におけるＣＯ２排出量の削減などのために、電気機器が備える筐体の樹脂化が求められている。しかしながら、樹脂筐体を採用すると、コモンモード電流の経路が樹脂筐体によって分断されてしまう。つまり、シールドシステムのシールド構造が樹脂筐体によって分断されてしまう。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、シールドシステム、および電気部品にはさらなる改良が求められている。

【0006】

本開示の目的のひとつは、樹脂筐体を採用しつつコモンモードノイズを低減できるシールドシステム、および電気機器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

開示のひとつの態様は、シールドシステムであって、
金属部材（２１，３１）を有する第１機器（２０，３０）と、
樹脂筐体（４１）と、樹脂筐体に収容された電気部品（４２）と、を有する第２機器（４０）と、
第１機器と第２機器とをつなぐ電力ライン（５１，６１）と、
を備え、
第２機器は、金属部材に電気的に接続され、コモンモード電流のリターン経路を提供するリターン用導体（４３）を有する。

【0008】

開示のシールドシステムによれば、第２機器が、樹脂筐体と、リターン用導体を有している。リターン用導体は、第１機器の金属部材に電気的に接続されている。第２機器から電力ラインを通じて第１機器へ流れたコモンモード電流は、金属部材およびリターン用導体を通じて第２機器に戻る。このように、リターン用導体は、コモンモード電流のリターン経路を提供する。よって、樹脂筐体を採用しつつ、コモンモードノイズを低減することができる。

【0009】

開示の他のひとつの態様は、電気機器であって、
樹脂筐体（４１）と、
樹脂筐体に収容され、電力ラインを通じて他の機器と電気的に接続される電気部品（４２）と、
他の機器の金属部材に電気的に接続され、コモンモードノイズのリターン経路を提供するリターン用導体（４３）と、
を備える。

【0010】

開示の電気機器によれば、樹脂筐体と、リターン用導体を備えている。リターン用導体は、他の機器の金属部材に電気的に接続されている。電気機器から電力ラインを通じて他の機器へ流れたコモンモード電流は、金属部材およびリターン用導体を通じて電気機器に戻る。このように、リターン用導体は、コモンモード電流のリターン経路を提供する。よって、樹脂筐体を採用しつつ、コモンモードノイズを低減することができる。

【0011】

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る電気機器、およびシールドシステムの一例を示すである。

【図2】シールドシステムの参考例を示す図である。

【図3】シールドシステムの参考例を示す図である。

【図4】磁界計測の結果を示す図である。

【図5】電界計測の結果を示す図である。

【図6】シールドシステムの別例を示す図である。

【図7】シールドシステムの別例を示す図である。

【図8】電気機器の一例を示す断面図である。

【図9】リターン用導体を示す平面図である。

【図10】リターン用導体の別例を示す平面図である。

【図11】リターン用導体の別例を示す平面図である。

【図12】リターン用導体の別例を示す断面図である。

【図13】リターン用導体の別例を示す断面図である。

【図14】リターン用導体の別例を示す断面図である。

【図15】リターン用導体の別例を示す断面図である。

【図16】リターン用導体の別例を示す断面図である。

【図17】インターフェースの一例を示す図である。

【図18】インターフェースの別例を示す図である。

【図19】インターフェースの別例を示す図である。

【図20】インターフェースの別例を示す図である。

【図21】リターン用導体と電気部品との電気的な接続例を示す図である。

【図22】Ｙコンデンサを備えた構成の一例を示す図である。

【図23】リターン用導体の電池側の部分のインダクタンスと伝導ノイズとの関係を示す図である。

【図24】Ｙコンデンサを備えた構成の別例を示す図である。

【図25】リターン用導体のＭＧ側の部分のインダクタンスと伝導ノイズとの関係を示す図である。

【図26】第２実施形態に係るシールドシステムの一例を示す図である。

【図27】伝導ノイズの測定結果を示す図である。

【図28】バスバーとリターン用導体との位置関係を示す平面図である。

【図29】バスバーとリターン用導体との位置関係を示す側面図である。

【図30】リターン用導体の幅、対向距離、およびインダクタンスの関係を示す図である。

【図31】シールドシステムの別例を示す図である。

【図32】伝導ノイズの測定結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

【0014】

なお、Ａおよび／またはＢとの記載は、ＡおよびＢの少なくともひとつを意味する。つまり、Ａのみ、Ｂのみ、ＡとＢの両方、を含み得る。

【0015】

（第１実施形態）
本実施形態に係るシールドシステムは、複数の電気機器と、電気機器をつなぐ電力ラインを備え、電気機器として樹脂筐体を有する機器を少なくともひとつ含む構成に適用することができる。シールドシステムは、シールド構造を有する電気ユニットと称されることがある。シールドシステムは、移動体に搭載されてもよい。樹脂筐体の採用により、軽量化、低コスト化、製造時におけるＣＯ２排出量の削減などを図ることができる。

【0016】

移動体は、たとえば車両、飛行体、船舶、建設機械、農業機械などである。シールドシステムは、電気機器として、たとえば、インバータやＤＣＤＣコンバータなどの電力変換器、ＭＧ、電池、ＥＳＵ、充電器、ヒータ、電動コンプレッサなどを含み得る。ＭＧは、Motor Generatorの略称である。ＥＳＵは、Electricity Supply Unitの略称である。ＥＳＵは、電流を検知する電流センサー、充電、電力変換、電力分配の各機能を集約した装置である。ＭＧに代えて、電動機および発電機の一方の機能のみを有する回転電機を含んでもよい。

【0017】

以下においては、シールドシステムが車両に搭載される例を示す。このようなシールドシステムは、車載システムと称されることがある。また、シールドシステムが、電池、車両の走行駆動源として機能するＭＧ、およびインバータ（電力変換器）を備える例を示す。このようなシールドシステムは、電駆動システムと称されることがある。

【0018】

＜基本構成＞
図１は、本実施形態に係る、樹脂筐体を備えた電気機器、およびシールドシステムの一例を示している。図１では、明確化のために、金属製の筐体を実線で示し、樹脂製の筐体を破線で示している。図１に示すように、シールドシステム１０は、電気機器として、電池（ＢＡＴ）２０、ＭＧ３０、およびインバータ（ＩＮＶ）４０を備えている。シールドシステム１０は、複数の電気機器に加えて、電力ラインを提供するシールド線５０，６０を備えている。

【0019】

電池２０は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池で構成された高圧の直流電源である。電池２０は、筐体２１と、筐体２１に収容された図示しない電池セル（電気部品）を備えている。電池２０は、複数の電池セルにより構成される組電池を少なくともひとつ備えている。複数の電池セルの個数や配置は特に限定されない。複数の電池セルは、直列接続されてもよいし、並列接続かつ直列接続されてもよい。各電池セルは、発電要素と、発電要素を収容する電池ケースを有している。電池２０は、各電池セルが有する電極端子を接続するバスバーを備えている。

【0020】

電池２０は、後述のリターン用導体と電気的に接続されて、コモンモード電流の経路を提供する金属部材を備えている。電池２０は、金属部材として金属製の筐体２１を備えてもよいし、筐体２１に代えて、または付加して他の金属部材、たとえばバスバーや金属製の電池ケースなどを備えてもよい。電池２０は、図１に示すようにボディグランドに電気的に接続されてもよいし、ボディグランドに対して未接続でもよい。ボディグランドは、車両における基準電位であり、たとえば車両のフレーム（シャーシ）により提供される。たとえば金属製の筐体２１が、フレームに電気的に接続されてもよい。金属製の筐体２１は、電池２０において基準電位を提供する。電池２０における基準電位は、ケースグランド、電源グランドなどと称されることがある。図１では、ボディグランドをボディＧＮＤと示している。

【0021】

ＭＧ３０は、三相交流方式の回転電機である。ＭＧ３０は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。ＭＧ３０は、回生時に発電機として機能する。ＭＧ３０は、筐体３１と、筐体３１に収容された巻線３２などの回転電機要素（電気部品）を備えている。

【0022】

ＭＧ３０も、電池２０同様、リターン用導体と電気的に接続されて、コモンモード電流の経路を提供する金属部材を備えている。ＭＧ３０は、金属部材として金属製の筐体３１を備えてもよいし、筐体３１に代えて、または付加して他の金属部材を備えてもよい。ＭＧ３１は、ボディグランドに電気的に接続されてもよいし、ボディグランドに対して未接続でもよい。たとえば金属製の筐体３１が、フレームに電気的に接続されてもよい。金属製の筐体３１は、ＭＧ３０において基準電位を提供する。

【0023】

インバータ４０は、直流電源である電池２０とＭＧ３０との間で電力変換を行う。インバータ４０は、ＤＣ－ＡＣ変換回路である。インバータ４０は、図示しない回路によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、ＭＧ３０へ出力する。これにより、ＭＧ３０は、所定のトルクを発生するように駆動する。インバータ４０は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてＭＧ３０が発電した三相交流電圧を、上記回路によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、電池２０側へ出力する。このように、インバータ４０は、電池２０とＭＧ３０との間で双方向の電力変換を行う。

【0024】

インバータ４０は、三相分の上下アーム回路を備えて構成されている。各アームは、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのスイッチング素子を備えて構成されている。ＭＯＳＦＥＴは、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略称である。ＩＧＢＴは、Insulated Gate Bipolar Transistorの略称である。インバータ４０は、三相分の上下アーム回路に加えて、平滑用のコンデンサを備えてもよい。

【0025】

インバータ４０は、樹脂製の筐体４１と、筐体４１に収容された電気部品４２を備えている。電気部品４２は、たとえば上記したスイッチング素子や、コンデンサ素子である。インバータ４０は、さらにリターン用導体４３を備えている。リターン用導体４３は、他の電気機器の金属部材に電気的に接続され、コモンモード電流の経路、具体的にはリターン経路を提供する。インバータ４０は、ボディグランドに電気的に接続されてもよいし、ボディグランドに対して未接続でもよい。

【0026】

シールド線５０，６０は、周知の構造をなしている。シールド線５０，６０のそれぞれは、内部導体、内部導体を取り囲む絶縁材、絶縁材を介して内部導体を取り囲むように配置された外部導体、および外部導体を覆う絶縁被覆を備えている。シールド線５０は、内部導体５１であるＰ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎと、外部導体５２を備えている。Ｐ線５１Ｐは、電池２０の正極端子とインバータ４０の上下アーム回路の高電位側端子とを電気的に接続している。Ｎ線５１Ｎは、電池２０の負極端子とインバータ４０の上下アーム回路の低電位側端子とを電気的に接続している。内部導体５１、つまりＰ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎは、電池２０とインバータ４０とをつなぐ電力ラインである。Ｐ線５１ＰおとＮ線５１Ｎは、絶縁材を介して対向配置されている。Ｐ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎは、並走している。

【0027】

外部導体５２は、Ｐ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎに対する電磁シールドとして機能するため、ＰＮシールド線と称されることがある。上記したように、外部導体５２は、内部導体５１の近傍に配置されている。外部導体５２は、内部導体５１に対し、絶縁材を介して対向配置されている。外部導体５２は、内部導体５１と並走している。外部導体５２の端部のひとつは、電池２０の金属部材、たとえば金属製の筐体２１に電気的に接続されている。外部導体５２の端部の他のひとつは、リターン用導体４３に電気的に接続されている。

【0028】

シールド線６０は、内部導体である出力線６１と、外部導体６２を備えている。以下では、出力線６１を、内部導体６１と示すことがある。出力線６１は、インバータ４０の上下アーム回路の出力端子（中点）とＭＧ３０の対応する相の巻線３２とを電気的に接続している。出力線６１は、Ｕ相の出力線、Ｖ相の出力線、Ｗ相の出力線を含む。出力線６１は、インバータ４０とＭＧ３０とをつなぐ電力ラインである。

【0029】

外部導体６２は、出力線６１に対する電磁シールドとして機能するため、ＭＧシールド線、モータシールド線などと称されることがある。上記したように、外部導体６２は、出力線６１の近傍に配置されている。外部導体６２は、出力線６１に対し、絶縁材を介して対向配置されている。外部導体６２の端部のひとつは、リターン用導体４３に電気的に接続されている。外部導体６２の端部の他のひとつは、ＭＧ３０の金属部材、たとえば金属製の筐体３１に電気的に接続されている。

【0030】

上記した構成では、電池２０およびＭＧ３０が第１機器に相当する。インバータ４０が第２機器に相当する。インバータ４０が、樹脂筐体を備える電気機器に相当する。

【0031】

図２および図３は、シールドシステムの参考例を示す図である。図２および図３は、図１に対応している。参考例では、本実施形態の関連する要素の符号末尾にｒを付加して示している。

【0032】

図２に示す参考例では、インバータ４０ｒが金属製の筐体４１ｒを備えている。インバータ４０ｒは、リターン用導体を備えていない。シールド線５０ｒの外部導体５２ｒは、筐体４１ｒに電気的に接続されている。シールド線６０ｒの外部導体６２ｒも、筐体４１ｒに電気的に接続されている。その他の構成は、図１に示す構成と同様である。

【0033】

図３に示す参考例では、インバータ４０ｒが樹脂製の筐体４１ｒを備えている。インバータ４０ｒは、リターン用導体を備えていない。このため、シールド線５０ｒの外部導体５２ｒは、インバータ４０ｒの要素に対して電気的に接続されていない。シールド線６０ｒの外部導体６２ｒも、インバータ４０ｒの要素に対して電気的に接続されていない。その他の構成は、図１に示す構成と同様である。

【0034】

図１、図２、および図３では、コモンモード電流の流れを一点鎖線の矢印で示している。図２に示す参考例では、上記したように金属製の筐体４１ｒを用いている。このため、筐体４１ｒが、コモンモード電流の経路、具体的にはリターン経路を提供する。スイッチング動作に起因して生じるコモンモード電流は、インバータ４０ｒからＰ線５１ＰｒおよびＮ線５１Ｎｒを通じて電池２０ｒに流れ、電池２０ｒの金属部材を通じて外部導体５２ｒに伝わる。さらに、外部導体５２ｒから筐体４１ｒおよび外部導体６２ｒを通じてＭＧ３０ｒに流れ、出力線６１ｒを通じてインバータ４０ｒに戻る。

【0035】

電磁ノイズの大きさは、流れる電流の大きさとループ面積に比例し、アンテナ距離の３乗に反比例する。図２に示す構成では、金属製の筐体４１ｒを備えることで、リターンラインが電力ラインに近い。これにより、コモンモード電流のループ面積が小さい。よって、放射ノイズ（コモンモードノイズ）を低減することができる。

【0036】

図３に示す参考例では、上記したように樹脂製の筐体４１ｒを用いている。このため、コモンモード電流は、インバータ４０ｒからＰ線５１ＰｒおよびＮ線５１Ｎｒを通じて電池２０ｒに流れ、電池２０ｒからボディグランドを通じてＭＧ３０ｒに伝わる。そして、出力線６１ｒを通じてインバータ４０ｒに戻る。図３に示す構成では、インバータ４０ｒと外部導体５２ｒ，６２ｒとの間でシールド構造が分断されているため、リターンラインが電力ラインに対して離れた位置にある。これにより、コモンモード電流のループ面積が大きい。よって、図２に示す構成に較べて放射ノイズ（コモンモードノイズ）が大きくなる。つまり、ノイズが漏洩する虞がある。

【0037】

図１に示す本実施形態の構成では、樹脂製の筐体４１に代えて、リターン用導体４３がコモンモード電流の経路、具体的にはリターン経路を提供する。コモンモード電流は、インバータ４０からＰ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎを通じて電池２０に流れ、電池２０の金属部材を通じて外部導体５２に伝わる。さらに、外部導体５２からリターン用導体４３および外部導体６２を通じてＭＧ３０に流れ、出力線６１を通じてインバータ４０に戻る。図１に示す構成は、リターン用導体４３を備えることで、リターンラインが電力ラインに近い。これにより、コモンモード電流のループ面積が小さい。ループ面積は、図２に示した参考例と同等以下である。よって、放射ノイズ（コモンモードノイズ）を低減することができる。

【0038】

図４は、磁界の測定結果を示している。図中において金属筐体は図２の参考例の構成、樹脂筐体は図３の参考例の構成、リターン用導体は図１の構成に対応している。金属筐体とリターン用導体は、ほぼ同じ結果であった。樹脂筐体にリターン用導体を加えることで、たとえば１ＭＨｚにおいて４０ｄＢのノイズ低減が確認された。図５は、電界の測定結果を示している。樹脂筐体にリターン用導体を加えることで、たとえば１ＭＨｚにおいて３８ｄＢの強度低下を確認できた。このように、磁界、電界の測定結果からも、リターン用導体４３による効果を確認できた。

【0039】

シールドシステム１０は、図１に示す構成に限定されない。図１では、シールド線５０，６０の外部導体５２，６２を介して、電池２０およびＭＧ３０それぞれの金属部材とリターン用導体４３とを電気的に接続する例を示したが、これに限定されない。つまり、シールド線５０，６０を用いる例に限定されない。たとえば図６に示すように、Ｐ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎとは別に設けられた接続線５３を用いて、リターン用導体４３を電池２０の金属部材に電気的に接続してもよい。出力線６１とは別に設けられた接続線６３を用いて、リターン用導体４３をＭＧ３０の金属部材に電気的に接続してもよい。

【0040】

図示を省略するが、リターン用導体４３を延設し、外部導体５２，６２や接続線５３，６３を介さずに、電池２０やＭＧ３０の金属部材に電気的に接続してもよい。つまり、直接的に接続してもよい。

【0041】

リターン用導体を備える電気機器は、上記シールドシステム１０においてインバータ４０に限定されない。インバータ４０に代えて、電池２０やＭＧ３０にリターン用導体を設けてもよい。リターン用導体は、電池２０、ＭＧ３０、およびインバータ４０の少なくともひとつに設ければよい。たとえば図７に示すように、電池２０が樹脂製の筐体２１とリターン用導体２３を備えてもよい。図７では、電池２０とインバータ４０がリターン用導体２３，４３を備えている。コモンモード電流は、Ｐ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎからリターン用導体２３を通じて外部導体５２に流れる。電池２０、ＭＧ３０、およびインバータ４０のすべてにリターン用導体を設けてもよい。電池２０、ＭＧ３０、およびインバータ４０の一部が第１機器に相当し、他の一部が第２機器に相当する。第１機器のリターン用導体が金属部材に相当する。

【0042】

＜リターン用導体および電気機器＞
リターン用導体４３の材料、配置、形状などは、特に限定されない。他の電気機器の金属部材に電気的に接続可能でればよい。リターン用導体４３は、導電性に優れる材料、たとえば銅、アルミニウム、鉄などの金属材料を用いて形成してもよい。金属以外の導電性に優れる材料を用いてもよい。

【0043】

図８および図９は、リターン用導体４３、およびリターン用導体４３を備えるインバータ４０（電気機器）の一例を示している。図８および図９では、インバータ４０の高さ方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向としている。図８では、便宜上、電気部品同士を電気的に接続する部材、たとえばバスバーを省略している。

【0044】

図８に示すように、インバータ４０は、樹脂製の筐体４１に収容された電気部品４２として、半導体モジュール４２１、出力端子台４２２、平滑コンデンサを提供するコンデンサ素子４２３、入力端子台４２４、回路基板４２５などを有している。半導体モジュール４２１は、上下アーム回路を提供する。半導体モジュールの出力端子は、出力端子台４２２を介して、出力バスバー４２６に電気的に接続されている。インバータ４０は、三相分の出力バスバー４２６を備える。出力バスバー４２６は、筐体４１の外に突出している。出力バスバー４２６の突出部分に、出力線６１が接続される。

【0045】

半導体モジュール４２１の高電位側端子、低電位側端子は、バスバーなどの導電部材を介してコンデンサ素子４２３の対応する端子に接続されている。コンデンサ素子４２３の端子は、入力端子台４２４を介して、Ｐバスバー４２７や図示しないＮバスバーに接続されている。Ｐバスバー４２７およびＮバスバーは、筐体４１の外に突出している。Ｐバスバー４２７の突出部分にＰ線５１Ｐが接続される。同様に、Ｎバスバーの突出部分にＮ線５１Ｎが接続される。回路基板４２５は、半導体モジュール４２１が備えるスイッチング素子を駆動するための回路などが形成されている。

【0046】

リターン用導体４３は、その少なくとも一部が樹脂製の筐体４１に収容されてもよい。図８に示す例では、リターン用導体４３の一部が筐体４１内の空間に配置され、他の一部が筐体４１の外に突出している。図８および図９に示すように、リターン用導体４３は、筐体４１内に配置される本体部４３１と、本体部４３１に連なり、本体部４３１の端部から延びる端子部４３２を有している。

【0047】

リターン用導体４３は、たとえばＺ方向を板厚方向とする金属板である。リターン用導体４３は、ねじ締結などにより、筐体４１に固定されている。本体部４３１は、Ｘ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とする平面略矩形状をなしている。本体部４３１は、Ｚ方向の平面視において半導体モジュール４２１やコンデンサ素子４２３などの電気部品と重なるように配置されている。本体部４３１は、筐体４１内の空間を、半導体モジュール４２１やコンデンサ素子４２３などが配置される空間と、回路基板４２５が配置される空間とに区画している。つまりパワー回路要素とパワー回路を駆動する駆動回路要素とを区画している。本体部４３１は、パワー回路要素と駆動回路要素との間においてシールド機能を提供する。

【0048】

このような本体部４３１を有するリターン用導体４３は、金属ステーなどと称されることがある。本体部４３１には、図示しない貫通孔が形成されている。貫通孔には、たとえば半導体モジュール４２１の図示しない信号端子が貫通孔を挿通し、回路基板４２５に接続されている。本体部４３１には、電気部品４２の少なくともひとつが固定されてもよい。

【0049】

端子部４３２は、本体部４３１のＸ方向における端部のそれぞれからＸ方向に延びている。端子部４３２の少なくとも一部は、筐体４１の外に突出している。そして、端子部４３２のひとつにシールド線５０の外部導体５２が接続され、端子部４３２の他のひとつにシールド線６０の外部導体６２が接続される。リターン用導体４３は、外部導体５２，６２と面接続される。リターン用導体４３と外部導体５２，６２とは、板面同士が重なるようにして接続される。リターン用導体４３の一部は、Ｚ方向において内部導体５１、および／または、Ｐバスバー４２７、Ｎバスバーと対向している。リターン用導体４３の一部は、Ｚ方向において内部導体６１、および／または、出力バスバー４２６と対向している。

【0050】

なお、筐体４１に収容されるリターン用導体４３の形状や配置は、上記した例に限定されない。たとえば図１０に示すように、線状のリターン用導体４３を用いてもよい。リターン用導体４３は、金属細線でもよい。リターン用導体４３は、金属細線をひとつのみ含んでもよいし、図１０に示すように複数含んでもよい。金属細線それぞれの一端は外部導体５２に接続され、他端は外部導体６２に接続される。リターン用導体４３は、外部導体５２，６２と線接続される。線接続よりも上記した面接続のほうが、インダクタンスを低減することができる。面接続のほうが、コモンモードノイズを低減する効果が高い。

【0051】

図１１に示すように、本体部４３１がメッシュ状をなすリターン用導体４３を用いてもよい。リターン用導体４３は、平板状に限定されない。屈曲部を有していてもよいし、部分的に厚みが異なってもよい。

【0052】

リターン用導体４３として、筐体４１内に配置される金属ステーを利用する例を示したが、これに限定されない。筐体４１内に配置される別の金属部材を利用してもよい。たとえば冷却器を内蔵する構成において、冷却器を構成する金属ベースを利用してもよい。

【0053】

図１２に示すように、リターン用導体４３は筐体４１にインサートされてもよい。つまり、リターン用導体４３の一部が樹脂製の筐体４１に埋設されていてもよい。リターン用導体４３が、筐体４１と一体的に成形されていてもよい。図１２は、図１０に対応している。リターン用導体４３は、筐体４１に埋まっている埋設部４３３と、埋設部４３３に連なり、筐体４１に外に突出する端子部４３４を有している。

【0054】

図１３に示すように、リターン用導体４３は、筐体４１の外面４１ａに配置されてもよい。図１３は、図１０に対応している。リターン用導体４３は、めっき処理などによって、外面４１ａ上に設けられている。リターン用導体４３は、筐体４１の外部に位置しているため、電力ラインに接続するための端子部を設けなくてもよい。もちろん、端子部を設けてもよい。

【0055】

図１４に示すように、リターン用導体４３は、筐体４１の内面４１ｂに配置されてもよい。図１４は、図１０に対応している。リターン用導体４３は、めっき処理などによって、内面４１ｂ上に設けられている。リターン用導体４３は、内面４１ｂに配置された本体部４３５と、本体部４３５に連なり、筐体４１に外に突出する端子部４３６を有している。

【0056】

図１５に示すように、インバータ４０は、複数のリターン用導体４３を備えてもよい。複数のリターン用導体４３は、互いに異なる種類、たとえば金属ステーと外面配置の組み合わせでもよいし、同じ種類でもよい。図１５では、リターン用導体４３が、半導体モジュール４２１やコンデンサ素子４２３をＺ方向における上下から覆っている。図示を省略するが、半導体モジュール４２１やコンデンサ素子４２３を囲うようにリターン用導体４３を設けてもよい。たとえば、Ｚ方向だけでなく、Ｙ方向においても半導体モジュール４２１やコンデンサ素子４２３を覆うように、リターン用導体４３を設けてもよい。コモンモード電流が流れる経路のインダクタンスを低減することで、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

【0057】

図１６に示すように、回路基板４２５のグランド層４２５Ｇをリターン用導体４３として用いてもよい。グランド層４２５Ｇが、リターン用導体４３の本体部４３１を提供する。グランド層４２５Ｇに端子部４３２が接合されている。グランド層４２５Ｇは、いわゆるベタグランドである。図１６に示すように、グランド層４２５Ｇを回路基板４２５の裏面のほぼ全域に設けてもよい。

【0058】

＜入出力インターフェース＞
リターン用導体を備える電気機器において、他の電気機器と電気的に接続するための入出力のインターフェース部の位置は、特に限定されない。リターン用導体４３を備えるインバータ４０において、電池２０とのインターフェース部とＭＧ３０とのインターフェース部とを、筐体４１の互いに異なる面に設けてもよい。

【0059】

たとえば図１７に示すように、筐体４１は、第１面４１ｃと第２面４１ｄを有している。第２面４１ｄは、第１面４１ｃとは一方向において反対の面である。リターン用導体４３は、一方向、つまり第１面４１ｃと第２面４１ｄとの対向方向に延びている。インバータ４０は、第１面４１ｃと第２面４１ｄに、インターフェース部を有してもよい。図１や図８などに示したインバータ４０が、図１７に示す構成に相当する。

【0060】

図１８に示す例では、第２面４１ｄが、第１面４１ｃの隣に位置している。リターン用導体４３は、第１面４１ｃから第２面４１ｄに向けて延びている。リターン用導体４３は、たとえば屈曲部を有してもよい。インバータ４０は、第１面４１ｃと第２面４１ｄに、インターフェース部を有している。

【0061】

インバータ４０において、電池２０とのインターフェース部とＭＧ３０とのインターフェース部とを、筐体４１の共通する面に設けてもよい。図１９に示す例では、インバータ４０が、第１面４１ｃに、２つのインターフェース部を有している。

【0062】

図２０に示すように、インバータ４０が、インターフェース部をひとつのみを備えてもよい。インバータ４０は、第１面４１ｃにひとつのインターフェース部を有している。図８に示した電池２０が、図２０に示す構成に相当する。

【0063】

なお、インターフェース部をひとつのみを有する構成では、図２１に一点鎖線の矢印で示すように、コモンモード電流が、リターン用導体４３から寄生容量７０を介して電気部品４２に戻る構成でもよい。寄生容量７０は、たとえば上下アーム回路の出力端子に接続されたバスバーとリターン用導体４３との間に形成されてもよい。寄生容量７０に代えて、コンデンサを設けてもよい。

【0064】

図１７～図２０では、いずれもインバータ４０の例を示したが、これに限定されない。樹脂製の筐体とリターン用導体を備える電気機器であれば適用することができる。

【0065】

＜Ｙコンデンサ＞
シールドシステム１０は、Ｙコンデンサを備えてもよい。Ｙコンデンサの端子のひとつは電力ラインに接続され、端子の他のひとつはリターン用導体に接続される。たとえば上記したシールドシステム１０において、図２２に示すように、Ｙコンデンサ８０を設けてもよい。図２２は、シールドシステム１０のうち、インバータ４０の周辺を示している。

【0066】

Ｙコンデンサ８０のひとつは、Ｐ線５１Ｐとリターン用導体４３との間に設けられている。Ｙコンデンサ８０の他のひとつは、Ｎ線５１Ｎとリターン用導体４３との間に設けられている。Ｙコンデンサ８０（コンデンサ素子）に対して抵抗などの受動素子を直列に接続してもよいし、並列接続してもよい。電池２０の電圧によっては、Ｙコンデンサ８０を、Ｐ線５１Ｐとリターン用導体４３との間、および、Ｎ線５１Ｎとリターン用導体４３の一方のみに設けてもよい。Ｙコンデンサ８０を設けることで、一点鎖線の矢印で示すように、Ｙコンデンサ８０を含むコモンモード電流の経路が形成される。この経路のループ面積は、Ｙコンデンサ８０を介さない経路のループ面積よりも小さい。

【0067】

図２２に示すように、Ｙコンデンサ８０を、リターン用導体４３における電池２０側の端部に近い位置で、リターン用導体４３に接続してもよい。図２２では、リターン用導体４３における外部導体５２との接続端と外部導体６２との接続端のうち、外部導体５２との接続端に近い位置で、Ｙコンデンサ８０をリターン用導体４３に接続している。これにより、Ｙコンデンサ８０を２つの接続端の中間位置や外部導体６２との接続端に対して近い位置に接続する構成に較べて、リターン用導体４３におけるＹコンデンサ８０より電池２０側の部分のインダクタンスを小さくすることができる。

【0068】

以下では、リターン用導体４３におけるＹコンデンサ８０との接続部分よりも電池２０側の部分を、リターン用導体４３の電池２０側の部分と示すことがある。リターン用導体４３におけるＹコンデンサ８０との接続部分よりもＭＧ３０側の部分を、リターン用導体４３のＭＧ３０側の部分と示すことがある。

【0069】

図２３は、リターン用導体４３の電池２０側の部分のインダクタンスと伝導ノイズとの関係を示している。縦軸に示す伝導ノイズは、図中において上方ほど強度が高い。インダクタンスは３水準示しており、実線のインダクタンスがもっとも小さく、一点鎖線のインダクタンスがもっとも大きい。破線のインダクタンスは、実線と一点鎖線の間の値である。図２３に示すように、リターン用導体４３の電池２０側の部分のインダクタンスを小さくするほど、１ＭＨｚ以下においてコモンモードノイズの低減効果が高くなることが確認できた。

【0070】

図２４に示すように、Ｙコンデンサ８０を、リターン用導体４３におけるＭＧ３０側の端部に近い位置で、リターン用導体４３に接続してもよい。図２４では、リターン用導体４３における外部導体５２との接続端と外部導体６２との接続端のうち、外部導体６２との接続端に近い位置で、Ｙコンデンサ８０をリターン用導体４３に接続している。これにより、Ｙコンデンサ８０を２つの接続端の中間位置や外部導体５２との接続端に対して近い位置に接続する構成に較べて、リターン用導体４３のＭＧ３０側の部分のインダクタンスを小さくすることができる。

【0071】

図２５は、リターン用導体４３のＭＧ３０側の部分のインダクタンスと伝導ノイズとの関係を示している。図２３同様、縦軸に示す伝導ノイズは、図中において上方ほど強度が高い。インダクタンスは３水準示しており、実線のインダクタンスがもっとも小さく、一点鎖線のインダクタンスがもっとも大きい。破線のインダクタンスは、実線と一点鎖線の間の値である。図２５に示す０．１ＭＨｚ～１０ＭＨｚ超の広い周波数域において、リターン用導体４３のＭＧ３０側の部分のインダクタンスを小さくするほど、コモンモードノイズの低減効果が高くなることが確認できた。

【0072】

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、インバータ４０（第２機器、電気機器）が、樹脂製の筐体４１と、リターン用導体４３を有している。リターン用導体４３は、電池２０やＭＧ３０（第１機器、他の機器）の金属部材に電気的に接続されている。インバータ４０から電力ラインを通じて電池２０へ流れたコモンモード電流は、金属部材およびリターン用導体４３を通じてインバータ４０に戻る。このように、リターン用導体４３は、コモンモード電流のリターン経路を提供する。リターン用導体４３を経由するコモンモード電流の経路のループ面積は、ボディグランドを経由するコモンモード電流の経路のループ面積よりも小さい。よって、樹脂製の筐体４１を採用しつつ、コモンモードノイズを低減することができる。シールドシステム１０は、少なくともひとつの第１機器と、少なくともひとつの第２機器を備えればよい。

【0073】

電力ラインがシールド線５０，６０の内部導体５１，６１であり、リターン用導体４３が、シールド線５０，６０の外部導体５２，６２を介して、金属部材に電気的に接続された構成としてもよい。シールド線５０，６０の外部導体５２，６２を利用して、リターン用導体４３と金属部材とを接続する。外部導体５２，６２は、内部導体５１，６１に対して対向配置されている。つまり外部導体５２，６２は、内部導体５１，６１の近傍で並走している。よって、コモンモード電流の経路のループ面積をより小さくすることができる。

【0074】

このように、リターン用導体４３と金属部材とを接続する部材を、電力ラインに対して並走、つまり電力ラインに沿って配策すると、相互インダクタンスを利用して、接続部材のインダクタンス（寄生インダクタンス）を小さくすることができる。これにより、リターン用導体４３の経路にコモンモード電流が流れやすくなり、コモンモードノイズを低減することができる。

【0075】

また、内部導体５１がＰ線５１ＰとＮ線５１Ｎを含む構成において、Ｐ線５１ＰとＮ線５１Ｎとが対向配置されることで、ノーマルモードノイズについても効果的に低減することができる。

【0076】

リターン用導体４３の配置は特に限定されない。リターン用導体４３の少なくとも一部が、筐体４１に収容されてもよい。リターン用導体４３は、筐体４１にインサートされていてもよい。リターン用導体４３の少なくとも一部が、筐体４１の外面に配置されてもよい。筐体４１に収容されたリターン用導体４３や筐体４１にインサートされたリターン用導体４３を用いると、ループ面積をより小さくすることができる。特に筐体４１に収容されたリターン用導体４３を用いると、ループ面積縮小の効果が高い。また、筐体４１に収容されている金属部材をリターン用導体４３として利用することで、構成を簡素化することができる。

【0077】

第１機器（他の機器）の金属部材は、特に限定されない。コモンモード電流の経路を提供するものであればよい。金属部材として金属製の筐体２１，３１を用いてもよい。筐体２１，３１は、それぞれの機器における基準電位、ケースグランドを提供し、コモンモード電流の経路を提供する。

【0078】

第２機器は、インバータ４０（電力変換器）でもよい。スイッチング素子を備えるインバータ４０が、樹脂製の筐体４１と、リターン用導体４３を有する。よって、スイッチングにともなって生じるコモンモード電流を、リターン用導体４３を利用した経路に流すことができる。

【0079】

インバータ４０において、筐体４１に収容されたリターン用導体４３が、半導体モジュール４２１などの電気部品と、電気部品に電気的に接続された回路基板４２５との間に配置されてもよい。インバータ４０において、電気部品と回路基板との間に配置される金属部材（金属ステー）をリターン用導体４３として利用することで、構成を簡素化することができる。

【0080】

シールドシステム１０が、Ｙコンデンサ８０を備えてもよい。Ｙコンデンサ８０の端子のひとつは電力ライン（Ｐ線５１Ｐ、Ｎ線５１Ｎ）に接続され、端子の他のひとつはリターン用導体４３に接続される。これにより、Ｙコンデンサ８０を経由するコモンモード電流の経路が形成される。Ｙコンデンサ８０を経由する経路のループ面積は小さいため、コモンモードノイズをさらに低減することができる。

【0081】

Ｙコンデンサ８０を備える構成において、第１機器として電池２０とＭＧ３０（回転電機）を備え、第２機器としてインバータ４０を備えてもよい。電駆動システムにシールドシステム１０を適用することで、電駆動システムにおいて生じるコモンモードノイズを低減することができる。

【0082】

Ｙコンデンサ８０は、リターン用導体４３の電池２０側の端部とＭＧ３０側の端部とのうち、電池２０側の端部に近い位置でリターン用導体４３に接続されてもよい。リターン用導体４３において、Ｙコンデンサ８０の接続部分より電池２０側の部分のインダクタンスを小さくすることができる。これにより、１ＭＨｚ以下のコモンモードノイズを低減することができる。

【0083】

Ｙコンデンサ８０は、リターン用導体４３の電池２０側の端部とＭＧ３０側の端部とのうち、ＭＧ３０側の端部に近い位置でリターン用導体４３に接続されてもよい。リターン用導体４３において、Ｙコンデンサ８０の接続部分よりＭＧ３０側の部分のインダクタンスを小さくすることができる。これにより、広い周波数域において、コモンモードノイズを低減することができる。

【0084】

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、Ｙコンデンサの静電容量とリターン経路のインダクタンスとの共振周波数について特に言及しなかった。これに代えて、上記した共振周波数が所定の周波数帯となるようにしてもよい。

【0085】

図２６は、本実施形態に係るシールドシステム１０の等価回路図である。図２６は、図１および図２２に示す構成に対応している。図２６では、便宜上、インバータ４０の筐体４１、ＭＧ３０の巻線３２を省略している。図２６では、各線の寄生インダクタンスを示している。図２６に示す実線矢印、破線矢印、および一点鎖線の矢印は、コモンモード電流の流れ、つまり経路を示している。電池２０から半導体素子４２１１にリターンする経路（第１リターン経路）を破線矢印で示し、電池２０からボディグランドを介して半導体素子４２１１に戻る経路（第２リターン経路）を一点鎖線の矢印で示している。図２６では、出力線６１として、Ｕ相出力線６１Ｕ、Ｖ相出力線６１Ｖ、Ｗ相出力線６１Ｗを明示している。

【0086】

シールドシステム１０は、先行実施形態の同様、電駆動システムである。シールドシステム１０は、電池２０、ＭＧ３０、およびインバータ４０（電力変換器）を備えている。電池２０は、電池２０において基準電位を提供する金属部材を備えている。金属部材は、たとえば金属製の筐体２１である。金属部材は、ボディグランドに電気的に接続されている。ＭＧ３０は、ＭＧ３０において基準電位を提供する金属部材を備えている。金属部材は、たとえば金属製の筐体３１である。金属部材は、ボディグランドに電気的に接続されている。

【0087】

インバータ４０は、図示しない樹脂製の筐体４１を備えている。インバータ４０は、筐体４１に収容される電気部品４２として、上記した半導体モジュール４２１を備えている。半導体モジュール４２１は、半導体基板にスイッチング素子が形成された半導体素子４２１１を含んでいる。インバータ４０は、リターン用導体４３を備えている。リターン用導体４３は、グランド線４５を介してボディグランドに電気的に接続されている。リターン用導体４３は、接続線５３を介して電池２０の金属部材に電気的に接続されている。リターン用導体４３は、接続線６３を介してＭＧ３０の金属部材に電気的に接続されている。なお、接続線５３，６３に代えて、外部導体５２，６２を用いてもよい。外部導体５２および接続線５３が第１接続線に相当し、外部導体６２および接続線６３第２接続線に相当する。

【0088】

リターン用導体４３は、ＰＮリターン部４３７、ＭＧリターン部４３８、および残部４３９を備えている。ＰＮリターン部４３７は、リターン用導体４３において接続線５３との接続部からＹコンデンサ８０との接続部までの部分である。ＭＧリターン部４３８は、リターン用導体４３において接続線６３との接続部からグランド線４５との接続部までの部分である。残部４３９は、リターン用導体４３のうち、ＰＮリターン部４３７およびＭＧリターン部４３８を除く部分である。

【0089】

たとえば金属ステーにおいて、本体部４３１が残部４３９の少なくとも一部を提供し、端子部４３２のひとつがＰＮリターン部４３７の少なくとも一部を提供し、端子部４３２の他のひとつがＭＧリターン部４３８の少なくとも一部を提供してもよい。残部４３９を有さない構成としてもよい。

【0090】

Ｙコンデンサ８０のひとつは、電力ラインであるＰ線５１Ｐとリターン用導体４３との間に配置されている。Ｙコンデンサ８０の他のひとつは、電力ラインであるＮ線５１Ｎとリターン用導体４３との間に配置されている。

【0091】

コモンモード電流は、インバータ４０（半導体素子４２１１）から電力ラインであるＰ線５１ＰおよびＮ線５１Ｎを通じて電池２０に流れる。そして、電池２０から半導体素子４２１１に戻る経路は、第１リターン経路（第１経路）と第２リターン経路（経路）がある。破線矢印で示す第１リターン経路は、リターン用導体４３およびＹコンデンサ８０を介する経路である。第１リターン経路において、コモンモード電流は、電池２０の金属部材から、接続線５３、ＰＮリターン部４３７、およびＹコンデンサ８０を通じて半導体素子４２１１に流れる。

【0092】

一点鎖線の矢印で示す第２リターン経路は、ボディグランドを介する経路である。第２リターン経路のひとつにおいて、コモンモード電流は、電池２０の金属部材から、ボディグランド、およびグランド線４５を通じて半導体素子４２１１に流れる。第２リターン経路の他のひとつにおいて、コモンモード電流は、電池２０の金属部材から、ボディグランド、ＭＧ３０の金属部材、接続線６３、およびＭＧリターン部４３８を通じて半導体素子４２１１に流れる。

【0093】

図２７は、伝導ノイズの測定結果を示している。図２７に示す破線は、参考例の結果を示している。参考例では、インバータが樹脂筐体を備えるものの、リターン用導体を備えない構成としている。この場合、コモンモード電流は、電池２０から、ボディグランド、ＭＧ３０、および出力線６１を介して、半導体素子４２１１に戻る。ループ面積が大きいため、図２７に示すように、コモンモードノイズのレベルが高い。

【0094】

図２７に示す一点鎖線は、上記した第１リターン経路のインダクタンス、グランド線４５を経由する第２リターン経路のインダクタンスを、接続線６３を経由する第２リターン経路のインダクタンスを、互いに等しい値（１０ｎＨ）とした場合の結果を示している。破線に示す構成較べてコモンモードノイズを低減することができる。しかしながら、特にＡＭ帯の低周波域（５００ｋＨｚ付近）において、ノイズレベルを二点鎖線で示す所定の閾値Ｔｈよりも低くすることが困難である。

【0095】

そこで上記した構成において、接続線５３およびＰＮリターン部４３７のインダクタンスと、Ｙコンデンサ８０の静電容量との共振周波数がＡＭ帯（５３０ｋＨｚ～１．８ＭＨｚ）となるようにＬとＣを設定するとよい。特に、ノイズ低減が困難な低周波域（５００ｋＨｚ付近）に共振周波数を設定するとよい。第１リターン経路のインピーダンスＺｐｎ（ｆ）は、式（１）で示すことができる。
Ｚｐｎ（ｆ）＝ω（Ｌｐｎｓ＋Ｌｐｎｒ）－１／（ωＣｙ）・・・（１）

【0096】

式（１）において、ω＝２πｆ、ｆは周波数、Ｌｐｎｓは接続線５３の寄生インダクタンス、ＬｐｎｒはＰＮリターン部４３７の寄生インダクタンス、ＣｙはＹコンデンサ８０の静電容量である。インピーダンスＺｐｎ（ｆ）は、共振周波数において極小値をとる。これにより、インピーダンスＺｐｎ（ｆ）が、第２リターン経路のインピーダンスＺｍｇ（ｆ）よりも小さくなり、第１リターン経路を流れるコモンモード電流が増加する。よって、図２７に実線で示すように、ＡＭ帯の低周波域（５００ｋＨｚ付近）において、ノイズレベルを所定の閾値Ｔｈよりも低くすることができる。これにより、ＡＭ帯の全域において、ノイズレベルを閾値Ｔｈよりも低くすることができる。

【0097】

なお、図２７に実線で示す例では、第１リターン経路のインダクタンスを１０ｎＨ、グランド線４５を経由する第２リターン経路のインダクタンスを８０ｎＨ、接続線６３を経由する第２リターン経路のインダクタンスを８０ｎＨとした。たとえばＰＮリターン部４３７に対してグランド線４５やＭＧリターン部４３８の断面積を小さくしてもよい。ＰＮリターン部４３７を平板状、グランド線４５やＭＧリターン部４３８を線状としてもよい。

【0098】

図２８および図２９に示すように、インバータ４０は、Ｐバスバー４２７およびＮバスバー４２８を備えている。図２８は、インバータ４０においてバスバー４２７周辺を拡大した平面図である。図２９は、側面図である。Ｐバスバー４２７の端部付近には、Ｐ線５１Ｐを接続するための締結孔４２７ａが設けられている。Ｎバスバー４２８の端部付近には、Ｎ線５１Ｎを接続するための締結孔４２８ａが設けられている。図２８および図２９に示すように、リターン用導体４３のＰＮリターン部４３７は、上記した端子部４３２により提供されてもよい。

【0099】

ＰＮリターン部４３７は、Ｚ方向の平面視において、Ｐバスバー４２７およびＮバスバー４２８それぞれの少なくとも一部と重なるように設けられるとよい。図２８に示す例では、Ｐバスバー４２７およびＮバスバー４２８を内包するように、ＰＮリターン部４３７を設けている。ＰＮリターン部４３７は、幅Ｗを有している。ＰＮリターン部４３７と、Ｐバスバー４２７およびＮバスバー４２８のそれぞれとを、板面同士が対向するように設けるとよい。このような構成において、ＰＮリターン部４３７と、Ｐバスバー４２７およびＮバスバー４２８のそれぞれとは、所定の距離ｄを介して対向している。距離ｄは、対向間隔である。

【0100】

図３０は、幅Ｗ、距離ｄ、およびインダクタンスの関係を示している。図３０は、シミュレーション結果を示している。このとき、Ｘ方向における長さを７０ｍｍとした。距離ｄ＝１０ｍｍを一点鎖線、距離ｄ＝５ｍｍを破線、距離ｄ＝１ｍｍを実線で示している。幅Ｗを長くするほど、インダクタンスを小さくすることができる。しかしながら、幅Ｗが長くなるほど、インダクタンス低減の効果が小さくなる。距離ｄを短くするほど、インダクタンスを小さくすることができる。

【0101】

上記したようにＬＣ共振周波数をＡＭ帯で設定し、ＡＭ帯においてインピーダンスＺｐｎ（ｆ）をインピーダンスＺｍｇ（ｆ）よりも小さくすると、図２７に示すように、ＦＭ帯（７６．１ＭＨｚ～９４．９ＭＨｚ）のノイズが悪化する。そこで図３１に示すように、コンデンサ９０を、グランド線４５に並列接続してもよい。図３１は、シールドシステム１０（電駆動システム）の別例を示している。図３１に示すように、コンデンサ９０を、グランド線４５に並列接続してもよい。コンデンサ９０を、ＭＧリターン部４３８に並列接続してもよい。コンデンサ９０は、グランド線４５およびＭＧリターン部４３８の少なくとも一方に対して設ければよい。たとえばグランド線４５のみに設けてもよいし、ＭＧリターン部４３８のみに設けてもよい。ＦＭ帯などの高周波域において、コンデンサ９０が主な電流の経路となる。これにより、インピーダンスが低下する。

【0102】

図３２は、伝導ノイズの測定結果を示している。図３２に示す一点鎖線は、図２７に示した一点鎖線と同様の構成の測定結果を示している。実線は、グランド線４５およびＭＧリターン部４３８のそれぞれにコンデンサ９０を並列接続した構成の測定結果を示している。図３２に示すように、コンデンサ９０を追加することで、ＦＭ帯のノイズレベルが低下する。

【0103】

＜第２実施形態のまとめ＞
上記したように、接続線５３およびＰＮリターン部４３７のインダクタンスと、Ｙコンデンサ８０の静電容量との共振周波数をＡＭ帯で設定し、ＡＭ帯においてインピーダンスＺｐｎ（ｆ）をインピーダンスＺｍｇ（ｆ）よりも小さくしてもよい。これにより、ループ面積の小さい第１リターン経路にコモンモード電流が流れやすくなる。よって、ＡＭ帯のコモンモードノイズを低減することができる。特に、共振周波数をＡＭ帯の低周波域（５００ｋＨｚ付近）で設定するとよい。これにより、ノイズを低減し難いＡＭ帯の低周波域において、コモンモードノイズを低減することができる。

【0104】

インバータ４０のＰバスバー４２７およびＮバスバー４２８と対向するように、リターン用導体４３のＰＮリターン部４３７を設けるとよい。相互インダクタンスを利用して、ＰＮリターン部４３７の寄生インダクタンスを下げることができる。これにより、ループ面積の小さい第１リターン経路にコモンモード電流が流れやすくなる。よって、コモンモードノイズをさらに低減することができる。

【0105】

グランド線４５およびＭＧリターン部４３８の少なくとも一方に対して並列接続されるコンデンサ９０を設けてもよい。ＦＭ帯などの高周波域において、コンデンサ９０が主な電流の経路となり、インピーダンスが低下する。よって、ＡＭ帯だけでなく、ＦＭ帯においても、コモンモードノイズを低減することができる。

【0106】

（他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

【0107】

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

【0108】

ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で（例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など）解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙されたひとつまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。

【0109】

空間的に相対的な用語「内」、「外」、「裏」、「下」、「低」、「上」、「高」などは、図示されているような、ひとつの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明する記載を容易にするためにここでは利用されている。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用または操作中の装置の異なる向きを包含することを意図することができる。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素または特徴の「下」または「真下」として説明されている要素は、他の要素または特徴の「上」に向けられる。したがって、用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することができる。この装置は、他の方向に向いていてもよく（９０度または他の向きに回転されてもよい）、この明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。

【符号の説明】

【0110】

１０…シールドシステム、２０…電池、２１…筐体、２３…リターン用導体、３０…ＭＧ、３１…筐体、３２…巻線、４０…インバータ、４１…筐体、４１ａ…外面、４１ｂ…内面、４１ｃ…第１面、４１ｄ…第２面、４２…電気部品、４２１…半導体モジュール、４２１１…半導体素子、４２２…出力端子台、４２３…コンデンサ素子、４２４…入力端子台、４２５…回路基板、４２５Ｇ…グランド層、４２６…出力バスバー、４２７…Ｐバスバー、４２７ａ…締結孔、４２８…Ｎバスバー、４２８ａ…締結孔、４３…リターン用導体、４３１，４３５…本体部、４３２，４３４，４３６…端子部、４３３…埋設部、４３７…ＰＮリターン部、４３８…ＭＧリターン部、４３９…残部、４４…コンデンサ、４５…グランド線、５０…シールド線、５１…内部導体、５１Ｐ…Ｐ線、５１Ｎ…Ｎ線、５２…外部導体、５３…接続線、６０…シールド線、６１，６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ…出力線、６２…外部導体、６３…接続線、７０…寄生容量、８０…Ｙコンデンサ、９０…コンデンサ

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】