(57)【要約】【課題】簡素な構成によって放射ノイズを抑制することが可能な放射ノイズ低減構造および電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１０１は、回路基板１と、コンバータ回路１０と、直流電圧源１１と、インバータ回路１２と、分岐構造２０とを備える。直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと、負荷回路５とによって、ノイズ電流が流れるループ状の経路（ループ構造）が形成される。分岐構造２０は、このループ構造に電気的に接続されて、ループ構造を流れるノイズ電流の一部を分岐構造２０へと導く（分岐させる）機能を担う。これにより放射ノイズの共振ピークの強度を低減させることができる。【選択図】図１
2014108022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流ループを形成するスイッチング回路が実装された回路基板を含むループ構造と、
前記ループ構造に電気的に接続されて、前記スイッチング回路の動作時に前記ループ構造に流れる電流を分岐させる分岐構造とを備える、放射ノイズ低減構造。
【請求項２】
前記スイッチング回路は、直列に接続された第１および第２の半導体スイッチを含み、
前記回路基板は、
前記スイッチング回路に接続される正ラインおよび負ラインと、
前記第１および第２の半導体スイッチの接続点と、電源または負荷に電気的に接続される配線とを含む、請求項１に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項３】
前記スイッチング回路は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を含み、
前記配線は、前記負荷に電気的に接続される、請求項２に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項４】
前記電源は、交流電源であり、
前記スイッチング回路は、前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路を含み、
前記配線は、前記交流電源に電気的に接続される、請求項２に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項５】
前記電源は、交流電源であり、
前記スイッチング回路は、前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路を含み、
前記ループ構造は、前記コンバータ回路の前段に設けられたフィルタ回路をさらに含む、請求項２に記載の載の放射ノイズ低減構造。
【請求項６】
前記分岐構造は、
前記ループ構造に電気的に接続された配線と、
前記配線の先端に接続された導体とを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項７】
前記導体は、円盤金属である、請求項６に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項８】
前記導体は、長方形盤金属である、請求項６に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項９】
前記導体は、球体金属である、請求項６に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項１０】
前記導体は、直方体金属である、請求項６に記載の放射ノイズ低減構造。
【請求項１１】
回路基板と、
前記回路基板に実装されて、電流ループを生じさせるループ構造を形成するスイッチング回路を含む電力変換回路と、
前記ループ構造に電気的に接続されて、前記スイッチング回路の動作時に前記ループ構造に流れる電流を分岐させる分岐構造とを備える、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射ノイズ低減構造およびそれを備える電力変換装置に関する。本発明は、特に、高周波帯域におけるノイズを低減するための回路基板の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板から放出される放射ノイズを低減するための構造が従来から提案されている。たとえば特開２０１１−１７２３２９号公報（特許文献１）は、回路基板の寄生容量とインダクタンスとを用いた並列共振器を構成することにより、放射ノイズの原因となるノイズ電流を低減することを開示する。上記インダクタは、外付けで実装された部品もしくは回路基板の配線パターンによって実現される。
【０００３】
回路基板からの放射ノイズが他の電子装置に影響を及ぼすことを防ぐために、放射ノイズに関する様々な規制が存在する。たとえば日本ではＶＣＣＩ(Voluntary  Control  Council  for  Interference  by  Data  Processing  Equipment  Office  Machines:情報処理装置等電波障害自主規制協議会)により、３０ＭＨｚ〜１ＧＨzの周波数帯域内の周波数を有する放射ノイズに関する規格が定められている。同様の規格は、米国ではＦＣＣ（Federal  Communications  Commission：連邦通信委員会）により定められ、欧州ではＥＮ（European  Norm（European  Standards）：欧州規格）により定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７２３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２０１１−１７２３２９号公報に開示された構成によれば、上記の周波数帯域内に共振周波数を持つ並列共振器を実現するには、回路基板の寄生容量と寄生インダクタンスとが小さ過ぎる。インダクタンスを大きくするために、特開２０１１−１７２３２９号公報（特許文献１）では、渦状の配線パターンあるいは外付け用チップインダクタを用いることが開示されている。しかしながら、渦状の配線パターンを用いた場合には、回路基板の面積が増大するという課題が生じる。また、外付け用チップインダクタを用いた場合には、回路基板の面積の増大という課題だけでなく、コストの増加という課題も発生する。したがって、簡素な構成によって放射ノイズを抑制することが求められる。
【０００６】
本発明の目的は、簡素な構成によって放射ノイズを抑制することが可能な放射ノイズ低減構造および電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に係る放射ノイズ低減構造は、ループ構造と、分岐構造とを備える。ループ構造は、電流ループを形成するスイッチング回路が実装された回路基板を含む。分岐構造は、前記ループ構造に電気的に接続されて、スイッチング回路の動作時にループ構造に流れる電流を分岐させる。
【０００８】
本発明の他の局面に係る電力変換装置は、回路基板と、電力変換回路と、分岐構造とを備える。電力変換回路は、回路基板に実装されて、電流ループを生じさせるループ構造を形成するスイッチング回路を含む。分岐構造は、ループ構造に電気的に接続されて、スイッチング回路の動作時にループ構造に流れる電流を分岐させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成によって放射ノイズを抑制できる構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態1に従う電力変換装置の回路図である。
【図２】図１に示した回路基板１から分岐構造２０およびその周辺を取り出して示した上面図である。
【図３】図２に示した部分の側面図である。
【図４】分岐構造２０の有無に応じた、ループ構造に垂直な場所での遠方界における電界強度の周波数特性を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２に従う電力変換装置１０２の回路図である。
【図６】図５に示した回路基板１から分岐構造２０Ａおよびその周辺を取り出して示した上面図である。
【図７】図６に示した部分の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に従う電力変換装置の第１の構成例を示した回路図である。
【図９】図８に示した回路基板１から分岐構造２０Ｂおよびその周辺を取り出して示した上面図である。
【図１０】図９に示した部分の側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に従う電力変換装置の第２の構成例を示した回路図である。
【図１２】図１１に示した回路基板１から分岐構造２０Ｂおよびその周辺を取り出して示した上面図である。
【図１３】図１２に示した部分の側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に従う電力変換装置１０４の回路図である。
【図１５】図１４に示した回路基板１から分岐構造２０Ｄおよびその周辺を取り出して示した上面図である。
【図１６】図１５に示した部分の側面図である。
【図１７】球形金属２４の構造の第１の例を示した断面図である。
【図１８】球形金属２４の構造の第２の例を示した断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に従う電力変換装置１０５の回路図である。
【図２０】図１９に示した回路基板１から分岐構造２０Ｅおよびその周辺を取り出して示した上面図である。
【図２１】図２０に示した部分の側面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に従う電力変換装置１０６の回路図である。
【図２３】本発明の実施の形態７に従う電力変換装置１０７の回路図である。
【図２４】本発明の実施の形態８に従う電力変換装置１０８の回路図である。
【図２５】本発明の実施の形態９に従う電力変換装置１０９の回路図である。
【図２６】本発明の実施の形態１０に従う電力変換装置１１０の回路図である。
【図２７】本発明の実施の形態１１に従う電力変換装置１１１の回路図である。
【図２８】本発明の実施の形態１２に従う電力変換装置１１２の回路図である。
【図２９】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の第１の変形例を示した図である。
【図３０】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の第２の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付して、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１２】
この明細書では「電気的に接続される」とは、２つの要素が直接に接続される場合に限定されず、たとえば配線あるいは回路素子等を介して接続される場合も含む。
【００１３】
また、この明細書では、「電力変換」との用語は、交流から直流への変換および直流から交流への変換を含む。さらに、「電力変換」は、たとえば交流電力の相の変換（たとえば単相から三相への変換、あるいは三相から単相への変換）および、電圧（交流電圧および直流電圧のいずれでもよい）の変換を含んでもよい。
【００１４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態1に従う電力変換装置の回路図である。図１を参照して、電力変換装置１０１は、交流電源２および負荷回路５に電気的に接続される。たとえば交流電源２は電力変換装置１０１に単相交流を供給する。電力変換装置１０１は、交流電源２からの単相交流を直流に一旦変換して、次に、その直流を三相交流に変換する。電力変換装置１０１は負荷回路５に三相交流を供給する。一実施形態では、負荷回路５は、三相交流モータである。ただし負荷回路５の種類は特に限定されるものではない。
【００１５】
電力変換装置１０１は、回路基板１と、コンバータ回路１０と、直流電圧源１１と、インバータ回路１２と、分岐構造２０とを備える。
【００１６】
回路基板１は、たとえばプリント基板であり、導電体により形成された配線を有する。この実施の形態では、分岐構造２０は、回路基板１に形成された配線パターンの一部として実現できる。コンバータ回路１０と、直流電圧源１１と、インバータ回路１２とは回路基板１に実装される。コンバータ回路１０は、配線３ａ，３ｂを介して交流電源２に電気的に接続される。インバータ回路１２は、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗを介して負荷回路５に電気的に接続される。配線３ａ，３ｂの各々の一部は、回路基板１に形成される。同様に、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの各々の一部は、回路基板１に形成される。
【００１７】
コンバータ回路１０およびインバータ回路１２は、ともに、スイッチング回路であり、回路基板１の正ライン１１ｐおよび負ライン１１ｎに接続される。たとえば図示しない制御回路が、コンバータ回路１０およびインバータ回路１２に対するスイッチング制御を実行する。
【００１８】
コンバータ回路１０は交流電源２からの単相交流を直流に変換する。コンバータ回路１０は、２組の上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄと、２組のダイオード１４，１５とを含む。上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄは、正ライン（正極線）１１ｐと負ライン（負曲線）１１ｎとの間（直流電圧源１１の正極と負極との間）に直列に接続される。
【００１９】
上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄの各々は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）あるいはＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等の半導体スイッチ素子からなる。ダイオード１４，１５は、上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄのそれぞれに逆並列接続される。配線３ａは、一方の組の上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄの接続点と、交流電源２とを接続する。配線３ｂは、他方の組の上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄの接続点と、交流電源２とを接続する。
【００２０】
直流電圧源１１は、正ライン１１ｐと負ライン１１ｎとの間に接続されたコンデンサを含む。直流電圧源１１は、コンバータ回路１０によって交流電力から変換された直流電力を平滑化する。
【００２１】
インバータ回路１２は、直流電圧源１１からの直流を三相交流に変換して、その三相交流を負荷回路５に供給する。インバータ回路１２は、３組の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、３組のダイオード１７，１８とを含む。コンバータ回路１０と同様に、上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄは直流電圧源１１の正極と負極との間に直列に接続される。上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄの各々は、たとえばＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴ等の半導体スイッチ素子からなる。ダイオード１７，１８は、上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄのそれぞれに逆並列接続される。配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗは、対応する組の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄの接続点と、負荷回路５とを接続する。
【００２２】
なお、交流電源２から電力変換装置１０１に三相交流が供給されてもよい。この場合、コンバータ回路１０は、３組の上アーム１３ｕおよび下アーム１３ｄと、３組のダイオード１４，１５とを含む。また、負荷回路５が単相交流を受けることにより動作する場合、インバータ回路１２は、直流を単相交流に変換するよう構成される。この場合、インバータ回路１２は、２組の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、２組のダイオード１７，１８とを含む。このように、電力変換装置１０１は、入力される交流電力および負荷回路５の種類に応じた適切な構成を有することができる。
【００２３】
図１に示された構成において、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと、負荷回路５とによって、ノイズ電流が流れるループ状の経路が形成される。すなわち、スイッチング回路であるインバータ回路１２が配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗを介して負荷回路５に接続されることにより、電流の流れるループ状の経路が形成される。このループ状の経路を本明細書では「ループ構造」と呼ぶ。分岐構造２０は、このループ構造に電気的に接続されて、ループ構造を流れるノイズ電流の一部を分岐構造２０へと導く（分岐させる）機能を担う。
【００２４】
分岐構造２０は、ループ構造の任意の位置においてループ構造に接続可能である。一例では、分岐構造２０は、インバータ回路１２の直流正極線（正ライン１１ｐ）に接続される。また、分岐構造２０は、上記のループ構造に対して外側に配置される。しかしながら分岐構造２０が、そのループ構造の内側に配置されていてもよい。あるいは、分岐構造２０は、インバータ回路１２の直流負極線（負ライン１１ｎ）に接続されてもよい。
【００２５】
なお本明細書で用いられる「ループ構造」との名称に代えてループ回路あるいは電流ループとの名称を用いてもよい。
【００２６】
図２は、図１に示した回路基板１から分岐構造２０およびその周辺を取り出して示した上面図である。図３は、図２に示した部分の側面図である。図２および図３を参照して、分岐構造２０は、配線２１と、配線２１に接続された導体である円盤金属２２とを含む。円盤金属２２は、配線２１の先端に位置する。配線２１および円盤金属２２は、たとえば、回路基板１上の配線パターンによって実現される。したがって配線２１および円盤金属２２は一体化されている。
【００２７】
図１に戻り、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと、負荷回路５とによって構成されるループ構造では、たとえば直流電圧源１１のコンデンサの正側から出た電流が、インバータ回路１２の上アーム１６ｕ、負荷回路５、インバータ回路１２の下アーム１６ｄを順に通り、直流電圧源１１のコンデンサの負側に入力される。あるいは、直流電圧源１１のコンデンサの負側から出た電流が、上記の経路を逆向きに流れて、直流電圧源１１のコンデンサの正側に入力される。分岐構造２０は、このループ構造の分岐となるように、回路基板１に設けられる。
【００２８】
本発明の実施の形態１によれば、上記のように分岐構造２０を構成することによって、放射ノイズを低減することができる。この理由について以下に説明する。
【００２９】
図４は、分岐構造２０の有無に応じた、ループ構造に垂直な場所での遠方界における電界強度の周波数特性を示した図である。図４を参照して、曲線３０は、回路基板１に分岐構造２０が設けられていない場合の電界強度の周波数特性を示す。曲線３１は、回路基板１に分岐構造２０を設けた場合の電界強度の周波数特性を示す。
【００３０】
曲線３０，３１に示されるように、放射ノイズの強度は、ある周波数においてピークに達する。周波数ｆ０は、曲線３０における放射ノイズの強度のピークに対応する周波数である。周波数ｆ１，ｆ２は、曲線３１における放射ノイズの強度のピークに対応する周波数である。
【００３１】
放射ノイズの強度がピークとなる周波数は、回路基板１のインダクタ（Ｌ）および容量（Ｃ）等によって構成される共振回路の共振周波数に対応する。したがって、放射ノイズの強度のピークを以後「共振ピーク」と呼ぶ。
【００３２】
分岐構造２０がない場合には、ループ構造の経路長（電流が流れる経路の電気長）に起因する共振周波数ｆ０において、放射ノイズの共振ピークが生じる（曲線３０を参照）。一方、本発明の実施の形態１によれば、分岐構造２０が回路基板１に設けられる。これにより、ループ構造に流れるノイズ電流の一部が分岐構造２０に分流される。
【００３３】
分岐構造２０もまた、ループ構造を形成している。このため放射ノイズが分岐構造２０からも生じる。分岐構造２０によって形成されるループ構造（経路長）は、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと、負荷回路５とによって形成されるループ構造（経路長）よりも小さい。したがって、分岐構造２０を上記のループ構造に取り付けた場合、周波数ｆ０よりも高い周波数ｆ１において共振ピークが生じる（曲線３１を参照）。分岐構造２０に流れる電流は上記のループ構造を流れる電流よりも小さい。したがって分岐構造２０によって生じる放射ノイズの共振ピークの強度は、分岐構造２０が回路基板１に設けられていない場合における共振ピークの強度よりも小さくなる。したがって、この実施の形態１によれば放射ノイズの共振ピークを低減することができる。
【００３４】
さらに、分岐構造２０を回路基板１のループ構造に取り付けた場合、周波数ｆ１だけでなく、周波数ｆ０よりも低い周波数ｆ２においても共振ピークが生じる。この理由は、分岐構造２０を回路基板１に取り付けることにより、インダクタンスが増加し、したがって１／｛２π×（Ｌ×Ｃ）1/2｝によって決定される共振周波数が低下するためと考えられる。上記の式において、Ｌはループ構造のインダクタンスを示し、Ｃはループ構造のキャパシタンスを示す。また、（Ｌ×Ｃ）1/2は（Ｌ×Ｃ）の平方根（√）を意味する。
【００３５】
なお、分岐構造２０はノイズを生じさせているが、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄを構成する半導体スイッチ素子が、動作時に、そのノイズより大きなノイズを発している。このため、分岐構造２０により生じるノイズが半導体スイッチ素子の動作に影響を与える可能性は小さい。
【００３６】
上記のように、たとえば日本では、ＶＣＣＩにより、３０ＭＨｚ〜１ＧＨzの周波数帯域内の周波数を有する放射ノイズに関する規格が定められている。この観点から円盤金属２２の大きさを定めることができる。具体的には、ループ構造よりも小さく、数ｃｍ（周波数〜１ＧＨzでの波長に相当）よりも大きい範囲内で円盤金属２２の大きさ（たとえば円盤金属の直径）を設定することができる。
【００３７】
円盤金属２２を大きくするほど、共振ピークが生じる周波数を、広い周波数帯に分散させることができる。この結果、放射ノイズのピーク値を低減することができる。
【００３８】
以上のように、実施の形態１によれば、円盤金属２２を含む分岐構造２０が回路基板１のループ構造に電気的に接続される。これにより、そのループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００３９】
さらに、実施の形態１によれば、分岐構造２０は、配線２１と円盤金属２２によって構成される。配線２１および円盤金属２２は、回路基板１上の配線パターンによって実現可能である。たとえば特開２０１１−１７２３２９号公報に示されるような従来の構成の場合、共振回路のインダクタンスを大きくするために、渦状の配線パターンあるいは外付けの部品が必要となる。渦状の配線パターンは、たとえば回路面積の増大をもたらす。これに対して実施の形態１によれば、分岐構造２０は、配線２１および円盤金属２２によって構成される。したがって実施の形態１によれば、簡素な構成により放射ノイズを低減できる。これにより回路面積の増大を抑制することができる。
【００４０】
さらに、実施の形態１によれば、配線パターンによって分岐構造２０が実現可能であるため、インダクタンスを増加させるための追加の部品が不要となる。これにより、製造コストを低減することができる。
【００４１】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に従う電力変換装置１０２の回路図である。図１および図５を参照して、本発明の実施の形態２に従う電力変換装置１０２は、分岐構造２０に代えて分岐構造２０Ａを備える点において、電力変換装置１０１と異なる。電力変換装置１０２の他の部分の構成は、電力変換装置１０１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
【００４２】
図６は、図５に示した回路基板１から分岐構造２０Ａおよびその周辺を取り出して示した上面図である。図７は、図６に示した部分の側面図である。図６および図７を参照して、分岐構造２０Ａは、配線２１と、配線２１に接続された長方形盤金属２３とを含む。すなわち、分岐構造２０Ａは、円盤金属２２に代えて長方形盤金属２３を含む点において、分岐構造２０と異なる。
【００４３】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。さらに、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、回路基板１上の配線パターンによって放射ノイズ低減構造を実現することができる。したがって実施の形態２によれば、簡素な構成により放射ノイズを低減できる。
【００４４】
［実施の形態３］
放射ノイズ低減構造は、導体によって形成された環状のパターンを分岐構造として含むことができる。図８は、本発明の実施の形態３に従う電力変換装置の第１の構成例を示した回路図である。
【００４５】
図１および図８を参照して、本発明の実施の形態３に従う電力変換装置１０３Ａは、分岐構造２０に代えて分岐構造２０Ｂを備える点において、電力変換装置１０１と異なる。図９は、図８に示した回路基板１から分岐構造２０Ｂおよびその周辺を取り出して示した上面図である。図１０は、図９に示した部分の側面図である。図９および図１０を参照して、分岐構造２０Ｂは、配線２１Ａと、配線２１Ａに接続された環状金属２２Ａとを含む。環状金属２２Ａは、円形に形成される。
【００４６】
図１１は、本発明の実施の形態３に従う電力変換装置の第２の構成例を示した回路図である。図５および図１１を参照して、本発明の実施の形態３に従う電力変換装置１０３Ｂは、分岐構造２０Ａに代えて分岐構造２０Ｃを備える点において、電力変換装置１０２と異なる。図１２は、図１１に示した回路基板１から分岐構造２０Ｂおよびその周辺を取り出して示した上面図である。図１３は、図１２に示した部分の側面図である。図１２および図１３を参照して、分岐構造２０Ｃは、配線２１Ａと、配線２１Ａに接続された環状金属２３Ａとを含む。環状金属２３Ａは長方形に形成されている。
【００４７】
なお、電力変換装置１０３Ａまたは電力変換装置１０３Ｂの他の部分の構成は、電力変換装置１０１あるいは電力変換装置１０２の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
【００４８】
配線２１Ａおよび環状金属２２Ａ，２３Ａは、回路基板１上の配線パターンによって形成することができる。したがって、実施の形態３によれば、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様に、回路基板１上の配線パターンによって放射ノイズ低減構造を実現することができる。
【００４９】
［実施の形態４］
図１４は、本発明の実施の形態４に従う電力変換装置１０４の回路図である。図１および図１４を参照して、本発明の実施の形態４に従う電力変換装置１０４は、分岐構造２０に代えて分岐構造２０Ｄを備える点において、電力変換装置１０１と異なる。電力変換装置１０４の他の部分の構成は、電力変換装置１０１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
【００５０】
図１５は、図１４に示した回路基板１から分岐構造２０Ｄおよびその周辺を取り出して示した上面図である。図１６は、図１５に示した部分の側面図である。図１５および図１６を参照して、分岐構造２０Ｄは、配線２１と、配線２１に接続された導体としての球形金属２４とを含む。すなわち、分岐構造２０Ｄは、円盤金属２２に代えて球形金属２４を含む点において、分岐構造２０と異なる。
【００５１】
図１７は、球形金属２４の構造の第１の例を示した断面図である。図１８は、球形金属２４の構造の第２の例を示した断面図である。図１７および図１８を参照して、球形金属２４Ａは、中身が充填された金属の球である。たとえば鋳型を作成し、その鋳型に溶融金属を流し込むことにより、球形金属２４Ａを作成することができる。一方、球形金属２４Ｂは、絶縁体２４Ｂ１および、その表面に形成された金属層２４Ｂ２を含む。絶縁体２４Ｂ１は、たとえば発泡スチロールあるいはプラスチックにより形成された球体である。金属層２４Ｂ２は、たとえば金属箔である。
【００５２】
なお、蒸着等の公知の手段を用いて金属層２４Ｂ２を形成してもよい。また、球形金属の構成は上記の例に限定されず、たとえば内部が中空の球であってよい。
【００５３】
実施の形態４によれば、実施の形態１〜３と同様に、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。さらに、実施の形態４によれば、回路基板１上に平面的な配線によって分岐構造２０を構成するよりも基板の占有面積を小さくすることができる。
【００５４】
［実施の形態５］
図１９は、本発明の実施の形態５に従う電力変換装置１０５の回路図である。図１４および図１９を参照して、本発明の実施の形態５に従う電力変換装置１０５は、分岐構造２０Ｄに代えて分岐構造２０Ｅを備える点において、電力変換装置１０４と異なる。電力変換装置１０５の他の部分の構成は、電力変換装置１０１または１０４の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
【００５５】
図２０は、図１９に示した回路基板１から分岐構造２０Ｅおよびその周辺を取り出して示した上面図である。図２１は、図２０に示した部分の側面図である。図２０および図２１を参照して、分岐構造２０Ｅは、配線２１と、配線２１に接続された直方体金属２５とを含む。すなわち、分岐構造２０Ｅは、球形金属２４に代えて直方体金属２５を含む点において、分岐構造２０Ｄと異なる。
【００５６】
直方体金属２５の断面構造は、たとえば図１７および図１８に示された構造と同様である。すなわち直方体金属２５は、中身が充填された直方体のブロックであってもよく、直方体の絶縁体の表面に金属層を形成することによって形成されてもよい。実施の形態５によれば、実施の形態１〜４と同様に、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能できる。さらに実施の形態５によれば、実施の形態４と同様に、回路基板１上に平面的な配線によって分岐構造２０を構成するよりも基板の占有面積を小さくすることができる。
【００５７】
［実施の形態６］
図２２は、本発明の実施の形態６に従う電力変換装置１０６の回路図である。図１および図２２を参照して、本発明の実施の形態６に従う電力変換装置１０６は、複数の分岐構造２０を備える点において、電力変換装置１０１と異なる。
【００５８】
たとえば複数の分岐構造２０は、インバータ回路１２に電気的に接続される。図２２では、２つの分岐構造２０のうちの一方がインバータ回路１２の直流正極線（正ライン１１ｐ）および直流負極線（負ライン１１ｎ）にそれぞれ接続される。
【００５９】
分岐構造２０の個数は複数であれば特に限定されない。また、実施の形態１と同様に、複数の分岐構造２０の各々は、ループ構造の分岐となる位置においてループ構造に電気的に接続されていればよいため、その位置は特に限定されるものではない。
【００６０】
なお、電力変換装置１０６の他の部分の構成は、電力変換装置１０１または１０４の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
【００６１】
実施の形態６によれば、分岐構造２０がない場合に生じる共振ピーク（図４を参照）を、複数の分岐構造２０によって分割することができる。実施の形態１に比べて実施の形態６では、分岐構造２０の個数が多い。したがって、実施の形態６によれば、実施の形態１に比べて複数の共振ピークのピーク値をより小さくできる。したがって実施の形態６によれば、放射ノイズの共振ピーク値をより低減することが可能となる。
【００６２】
円盤金属の大きさは、複数の分岐構造２０の間で同じであってもよい。この場合には、共振ピークが現れる周波数（図４を参照）は、複数の分岐構造２０の間でほぼ同じとなる。あるいは、複数の分岐構造２０のうち少なくとも２つの間で円盤金属の大きさが異なっていてもよい。図２２に示された構成によれば、２つの分岐構造２０の間で円盤金属の大きさを異ならせることができる。この場合には、分岐構造２０がない場合に生じる共振ピークを、複数の共振周波数における共振ピークへと分散させることが可能となる。したがって、放射ノイズの共振ピーク値をより低減することが可能となる。
【００６３】
［実施の形態７］
図２３は、本発明の実施の形態７に従う電力変換装置１０７の回路図である。図２２および図２３を参照して、本発明の実施の形態７に従う電力変換装置１０７は、分岐構造２０が、コンバータ回路１０によって形成されるループ構造に電気的に接続される点で、電力変換装置１０６と異なる。
【００６４】
分岐構造２０は、コンバータ回路１０および直流電圧源１１から成るループ構造を分岐する位置に配置される。また、その位置に配置されるのであれば、分岐構造２０の個数は特に限定されない。
【００６５】
この構成によれば、実施の形態１〜６と同様の効果を有する。すなわち実施の形態７によれば、コンバータ回路１０および直流電圧源１１により構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００６６】
［実施の形態８］
図２４は、本発明の実施の形態８に従う電力変換装置１０８の回路図である。図２３および図２４を参照して、本発明の実施の形態８に従う電力変換装置１０８は、２つの分岐構造２０が、コンバータ回路１０およびインバータ回路１２にそれぞれ電気的に接続される点で、電力変換装置１０７と異なる。
【００６７】
コンバータ回路１０および直流電圧源１１とによって形成されるループ構造を分岐する位置に少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。同じく、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと負荷回路５とによって形成されるループ構造を分岐する位置に少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。したがって、コンバータ回路１０およびインバータ回路１２の一方または両方に対して複数の分岐構造２０が配置されてもよい。
【００６８】
この構成によれば、実施の形態７と同様に、コンバータ回路１０と直流電圧源１１とによって構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。さらに、実施の形態１と同様に、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕと下アーム１６ｄと、配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと、負荷回路５とによって構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって実施の形態８によれば、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００６９】
［実施の形態９］
図２５は、本発明の実施の形態９に従う電力変換装置１０９の回路図である。図１および図２５を参照して、本発明の実施の形態９に従う電力変換装置１０９は、ノイズフィルタ４０をさらに備える点で電力変換装置１０１と異なる。
【００７０】
ノイズフィルタ４０は、コンバータ回路１０の前段に配置される。すなわちノイズフィルタ４０は、コンバータ回路１０よりも交流電源２側に配置される。ノイズフィルタ４０は、インダクタ４１およびコンデンサ４２を含む。
【００７１】
さらに、分岐構造２０は、ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０の間に配置される。この点で電力変換装置１０９は、電力変換装置１０１と異なる。たとえば分岐構造２０は、配線３ａに接続される。
【００７２】
実施の形態９によれば、交流電源２と、ノイズフィルタ４０（インダクタ４１およびコンデンサ４２）とコンバータ回路１０とによって構成されるループ構造、もしくはノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０と直流電圧源１１とによって構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって実施の形態９によれば、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００７３】
［実施の形態１０］
図２６は、本発明の実施の形態１０に従う電力変換装置１１０の回路図である。図２６を参照して、本発明の実施の形態１０に従う電力変換装置１１０は、複数の分岐構造２０を備える。
【００７４】
ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０との間に少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。同じく、インバータ回路１２に対して少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０との間に複数の分岐構造２０が配置されてもよい。同じく、インバータ回路１２に対して複数の分岐構造２０が配置されてもよい。
【００７５】
実施の形態１０によれば、実施の形態９と同様に、交流電源２と、ノイズフィルタ４０（インダクタ４１およびコンデンサ４２）とコンバータ回路１０とによって構成されるループ構造、もしくはノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０と直流電圧源１１とによって構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。さらに、実施の形態１０によれば、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕと下アーム１６ｄと負荷回路５とによって構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって実施の形態１０によれば、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００７６】
［実施の形態１１］
図２７は、本発明の実施の形態１１に従う電力変換装置１１１の回路図である。図２７を参照して、本発明の実施の形態１１に従う電力変換装置１１１は、複数の分岐構造２０を備える。ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０との間に少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。同じく、コンバータ回路１０に対して少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０との間、あるいは、コンバータ回路１０に対して複数の分岐構造２０が配置されてもよい。
【００７７】
実施の形態１１によれば、交流電源２とノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０とにより構成されるループ構造、もしくは、ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０と直流電圧源１１からなるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。さらに、実施の形態１１によれば、コンバータ回路１０と直流電圧源１１とから構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって実施の形態１１によれば、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００７８】
［実施の形態１２］
図２８は、本発明の実施の形態１２に従う電力変換装置１１２の回路図である。図２８を参照して、本発明の実施の形態１２に従う電力変換装置１１２は、複数の分岐構造２０を備える。ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０との間に少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。同じく、コンバータ回路１０に対して少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。さらに、インバータ回路１２に対して少なくとも１つの分岐構造２０が配置される。ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０との間に複数の分岐構造２０が配置されてもよい。同じく、コンバータ回路１０およびインバータ回路１２の一方または両方に対して複数の分岐構造２０が配置されてもよい。
【００７９】
実施の形態１２によれば、交流電源２とノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０とにより構成されるループ構造、もしくは、ノイズフィルタ４０とコンバータ回路１０と直流電圧源１１からなるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。
【００８０】
さらに、実施の形態１２によれば、コンバータ回路１０と直流電圧源１１とから構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。
【００８１】
さらに実施の形態１２によれば、直流電圧源１１と、インバータ回路１２の上アーム１６ｕおよび下アーム１６ｄと、負荷回路５とによって構成されるループ構造の経路長に起因する放射ノイズの共振ピークを、ピーク値のより小さい複数の共振ピークに分割させることができる。したがって、実施の形態１２によれば、放射ノイズの共振ピーク値を低減することが可能となる。
【００８２】
なお、実施の形態６〜１２では、図１〜図３に示される分岐構造２０を用いた構成を説明した。しかし、上記の実施の形態６〜１２において、分岐構造２０に代えて、分岐構造２０Ａ〜２０Ｅのいずれかを採用することもできる。また、１種類の分岐構造２０を採用するものと限定されず、複数種類の分岐構造（たとえば分岐構造２０と分岐構造２０Ａ）を組み合わせて採用してもよい。
【００８３】
さらに、上記の各実施の形態では、コンバータ回路１０とインバータ回路１２とを備えた電力変換装置が説明される。しかし、本発明に係る電力変換装置は、コンバータ回路１０とインバータ回路１２との両方を備えるように限定されるものではない。
【００８４】
図２９は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の第１の変形例を示した図である。図１および図２９を参照して、電力変換装置１１３Ａは、コンバータ回路１０が省略されている点において電力変換装置１０１と異なる。直流電圧源１１およびインバータ回路１２は、直流電源５１に接続される。
【００８５】
図３０は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の第２の変形例を示した図である。図２３および図３０を参照して、電力変換装置１１３Ｂは、インバータ回路１２が省略されている点において電力変換装置１０７と異なる。コンバータ回路１０の出力に直流負荷５２が接続される。
【００８６】
図２９に示された構成では、インバータ回路１２と配線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと負荷回路５（交流負荷）とによってループ構造が構成される。図３０に示された構成では、コンバータ回路１０と直流負荷５２とによってループ構造が構成される。したがって、インバータ回路１２あるいはコンバータ回路１０に対して分岐構造２０（分岐構造２０Ａ〜２０Ｅのいずれかであってもよい）を設けることによって放射ノイズの共振ピーク値を低減することができる。
【００８７】
上記の各実施の形態では、ループ構造および分岐構造によって放射ノイズ低減構造が実現される。ループ構造は、スイッチング回路を含む。したがって、この発明の実施の形態に係る放射ノイズ低減構造は、上記各実施の形態に係る電力変換装置全体であってもよく、各実施の形態に係る電力変換装置の一部であってもよい。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１  回路基板、２  交流電源、３ａ，３ｂ，１９ｕ，１９ｖ，１９ｗ，２１，２１Ａ  配線、５  負荷回路、１０  コンバータ回路、１１  直流電圧源、１１ｎ  負ライン、１１ｐ  正ライン、１２  インバータ回路、１３ｕ，１６ｕ  上アーム、１３ｄ，１６ｄ  下アーム、１４，１５，１７，１８  ダイオード、２０，２０Ａ〜２０Ｅ  分岐構造、２２  円盤金属、２２Ａ，２３Ａ  環状金属、２３  長方形盤金属、２４，２４Ａ，２４Ｂ  球形金属、２４Ｂ１  絶縁体、２４Ｂ２  金属層、２５  直方体金属、３０，３１  曲線、４０  ノイズフィルタ、４１  インダクタ、４２  コンデンサ、５１  直流電源、５２  直流負荷、１０１，１０２，１０４〜１１２，１０３Ａ，１０３Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ  電力変換装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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