(57)【要約】【課題】コイルからの漏れ磁束を低減すること。【解決手段】ＡＣフィルタ２０は、ケース５０と、基板５１と、コネクタ６０と、シールド部材７０と、中継基板８１と、コモンチョークコイル２１，２２と、を備える。基板５１には、複数のコネクタ６０が設けられている。コモンチョークコイル２１，２２は、コネクタ６０を介して基板５１に接続されている。シールド部材７０は、コモンチョークコイル２１，２２の対向部位２４と、基板５１との間に介在する底部７３と、底部７３からコモンチョークコイル２１，２２に沿って筒状に延びる被覆部７４と、を備える。底部７３は、接続部位８２が挿通される挿通孔７５を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに収容された基板と、
前記基板に設けられた複数のコネクタと、
前記コネクタを介して前記基板に接続される複数のコイルと、
前記コイルの漏れ磁束を低減するシールド部材と、を備えたＡＣフィルタであって、
前記シールド部材は、
前記コイルの前記基板に向かい合う部位と、前記基板との間に介在する底部と、
前記底部から前記コイルに沿って筒状に延び、前記コイルを覆う被覆部と、を備え、
前記底部は、前記コイルを前記コネクタに接続するための接続部位が挿通される挿通孔を備えるＡＣフィルタ。
【請求項２】
前記接続部位は、前記基板に対して垂直となるように設けられた中継基板の一部であり、
前記コイルは前記中継基板の片面に実装されている請求項１に記載のＡＣフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子のスイッチング動作によって交流電力を直流電力に変換する電力変換装置は、スイッチング素子を備える。スイッチング素子のスイッチング動作により、電力変換装置には伝導ノイズが生じる。伝導ノイズは、規格（例えば、ＣＩＳＰＲ）によって定められたレベルまで低減する必要がある。このため、電力変換装置は、伝導ノイズを低減するためのＡＣフィルタを備える。
【０００３】
ＡＣフィルタが複数のコイルを備えている場合、ＡＣフィルタの特性（減衰特性）が設計通りに得られない場合がある。ＡＣフィルタの特性が設計通りに得られない場合、実機（実際の電力変換装置）で確認を行いながらコイルやコンデンサなどの定数を設定する必要がある。
【０００４】
ＡＣフィルタの特性（減衰特性）が設計通りに得られない一因は、それぞれのコイルの漏れ磁束が各コイルに影響を与えることである。漏れ磁束は、コイルをシールド部材で覆うことで低減することができる。コイルをシールド部材で覆った装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、シールド部材によるシールド性を高めることで、コイルからの漏れ磁束を更に低減することが望まれている。
本発明の目的は、コイルからの漏れ磁束を低減することができるＡＣフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するＡＣフィルタは、ケースと、前記ケースに収容された基板と、前記基板に設けられた複数のコネクタと、前記コネクタを介して前記基板に接続される複数のコイルと、前記コイルの漏れ磁束を低減するシールド部材と、を備えたＡＣフィルタであって、前記シールド部材は、前記コイルの前記基板に向かい合う部位と、前記コネクタとの間に介在する底部と、前記底部から前記コイルに沿って筒状に延び、前記コイルを覆う被覆部と、を備え、前記底部は、前記コイルを前記コネクタに接続するための接続部位が挿通される挿通孔を備える。
【０００８】
これによれば、コイルの基板に向かい合う部位と、コネクタとの間にシールド部材の一部（底部）を介在させることができる。シールド部材の被覆部は、底部と繋がっているため、被覆部とコネクタとの間には隙間が生じにくい。したがって、コイルの漏れ磁束を低減することができる。また、挿通孔を挿通した接続部位によりコイルを基板に接続できるため、底部を設けてもコイルと基板との接続が可能となる。
【０００９】
上記ＡＣフィルタについて、前記接続部位は、前記基板に対して垂直となるように設けられた中継基板の一部であり、前記コイルは前記中継基板の片面に実装されていてもよい。
【００１０】
これによれば、コイルの支持が安定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コイルからの漏れ磁束を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における電力変換装置の回路図。
【図２】実施形態におけるＡＣフィルタの一部分を示す断面図。
【図３】実施形態におけるコモンチョークコイルの斜視図。
【図４】実施形態におけるシールド部材の斜視図。
【図５】実施形態におけるコネクタの斜視図。
【図６】底部を備えないシールド部材を示す断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はコモンチョークコイルの中継基板に対する取付態様の変形例を示す図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）はコモンチョークコイルの中継基板に対する取付態様の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、ＡＣフィルタの一実施形態について説明する。本実施形態のＡＣフィルタは、車両に搭載される電力変換装置の一部として用いられる。
図１に示すように、車両は、電力変換装置１０と、バッテリＢと、を備える。車両は、電動機を駆動源とする電気自動車や、ハイブリッド自動車である。バッテリＢは、充放電可能な蓄電装置であり、車両に搭載される電動機の電力源として用いられる。
【００１４】
電力変換装置１０は、交流電源１１が接続される入力端１２を備える。交流電源１１は、一般的な家庭で使用される系統電源である。図示は省略するが、交流電源１１は、家庭に設置される家庭用充電設備を用いて入力端１２に接続される。電力変換装置１０は、交流電源１１から入力された交流電力を直流電力に変換して出力することで、バッテリＢを充電する車載充電器として用いられる。
【００１５】
図１に示すように、電力変換装置１０は、ＡＣフィルタ（交流フィルタ）２０と、ＰＦＣ（力率改善回路）２５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、ＤＣフィルタ（直流フィルタ）４０と、を備える。
【００１６】
ＡＣフィルタ２０は、入力端１２に接続される交流電源１１と、ＰＦＣ２５との間に設けられ、交流電源１１から入力される交流電力からノイズを除去する。また、ＡＣフィルタ２０は、電力変換装置１０で生じたノイズを低減することで、交流電源１１にノイズが流入することを抑制する。
【００１７】
ＡＣフィルタ２０は、３つのＸコンデンサ（アクロスザラインコンデンサ）ＣＸと、コイルとしての２つのコモンチョークコイル２１，２２と、４つのＹコンデンサ（ラインバイパスコンデンサ）ＣＹ１と、を備える。ＡＣフィルタ２０は、コモンチョークコイル２１，２２を２つ備える二段構成のフィルタである。
【００１８】
図２及び図３に示すように、両コモンチョークコイル２１，２２は、それぞれ、単一のコア２３に巻き付けられた２つの巻線Ｌ１，Ｌ２を備える。両巻線Ｌ１，Ｌ２の巻き方向は、互いに反対方向となっている。
【００１９】
図１に示すように、２つのコモンチョークコイル２１，２２の巻線Ｌ１同士は直列接続されており、巻線Ｌ２同士は直列接続されている。ＸコンデンサＣＸは、入力端１２とコモンチョークコイル２１との間、コモンチョークコイル２１，２２同士の間、及び、コモンチョークコイル２２とＰＦＣ２５との間にそれぞれ設けられている。
【００２０】
２つのＹコンデンサＣＹ１は、互いに直列接続されることでＹコンデンサＣＹ１の直列回路を構成している。ＹコンデンサＣＹ１の直列回路が２組設けられることで、ＡＣフィルタ２０は計４つのＹコンデンサＣＹ１を備える。ＹコンデンサＣＹ１の直列回路は、コモンチョークコイル２１，２２同士の間、及び、コモンチョークコイル２１，２２とＰＦＣ２５との間にそれぞれ設けられている。ＸコンデンサＣＸと、ＹコンデンサＣＹ１の直列回路とは、並列接続されている。直列接続されたＹコンデンサＣＹ１同士の中点は、車体に接地（アース接続）されている。
【００２１】
上記したＡＣフィルタ２０では、巻線Ｌ１，Ｌ２と、ＹコンデンサＣＹ１によりコモンモードノイズが低減され、コモンチョークコイル２１，２２の漏れインダクタンスとＸコンデンサＣＸによりノーマルモードのノイズが低減される。
【００２２】
ＰＦＣ２５は、ＡＣフィルタ２０とＤＣ／ＤＣコンバータ３０との間に設けられ、力率を改善させながら交流電圧を直流電圧に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。ＰＦＣ２５は、互いに直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、互いに直列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２と、ＰＦＣ用コイルＬ３と、平滑コンデンサＣ１とを備える。上記したＰＦＣ２５は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が図示しない制御装置によってスイッチング動作（オン・オフ動作）されることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に直流電圧を供給する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、ＰＦＣ２５とＤＣフィルタ４０との間に設けられた絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、トランス３２と、４つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６をブリッジ接続したブリッジ回路３１と、互いに直列接続された２つのダイオードＤ３，Ｄ４と、コンバータ用コイルＬ４と、を備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、４つのダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８をブリッジ接続した整流回路３５と、平滑コンデンサＣ２と、コンバータ用コイルＬ５と、を備える。
【００２４】
上記したＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６が図示しない制御装置によってスイッチング動作（オン・オフ動作）される。これにより、直流電圧が、バッテリＢの充電状態などに応じて、異なる電圧の直流電圧に変換される（電圧変換が行われる）。
【００２５】
なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６としてＭＯＳＦＥＴが使用されているが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などが用いられてもよい。
【００２６】
ＤＣフィルタ４０は、１つのコモンチョークコイル４１と、４つのＹコンデンサＣＹ２と、を備える。コモンチョークコイル４１は、前述したコモンチョークコイル２１，２２と同様の構成であり、２つの巻線Ｌ６，Ｌ７を備える。２つのＹコンデンサＣＹ２は、互いに直列接続されることでＹコンデンサＣＹ２の直列回路を構成している。ＹコンデンサＣＹ２の直列回路が２組設けられることで、ＤＣフィルタ４０は計４つのＹコンデンサＣＹ２を備える。直列接続されたＹコンデンサＣＹ２同士の中点は、車体に接地（アース接続）されている。ＤＣフィルタ４０は、直流電圧に含まれるノイズを低減する。
【００２７】
次に、ＡＣフィルタ２０に用いられるコモンチョークコイル２１，２２の取付態様について詳細に説明を行う。
図２に示すように、ＡＣフィルタ２０は、金属製のケース５０と、基板５１と、コネクタ６０と、シールド部材７０と、中継基板８１と、を備える。
【００２８】
ケース５０は、車体に接地（アース接続）されている。ケース５０には、基板５１、コネクタ６０、シールド部材７０、及び、中継基板８１が収容されている。
基板５１には、複数のコネクタ６０が設けられている。基板５１には、ＡＣフィルタ２０を構成する部材（例えば、ＸコンデンサＣＸや、ＹコンデンサＣＹ１など）５２も設けられている。なお、図示は省略するが、基板５１には、電力変換装置１０を構成する他の部材も設けられている。
【００２９】
コネクタ６０は、ＡＣフィルタ２０を構成するコモンチョークコイル２１，２２の数に合わせて設けられ、本実施形態では２つ設けられている。コネクタ６０は、コモンチョークコイル２１，２２を基板５１に電気的に接続するための部材である。コネクタ６０は、基板５１と向かい合う面とは反対側の面である上面６１に開口する挿入口６２を備える。挿入口６２は、基板５１の厚み方向に開口している。
【００３０】
図２、及び、図４に示すように、シールド部材７０は、金属製である。シールド部材７０は、平板状の基部７１と、基部７１から凹むコイル収容部７２と、を備える。コイル収容部７２は、コモンチョークコイル２１，２２の数に合わせて設けられ、本実施形態では２つ設けられている。コイル収容部７２は、有底筒状であり、基部７１に開口している。コイル収容部７２は、四角状の底部７３、及び、底部７３と基部７１とを繋ぐ筒状（枠状）の被覆部７４を備える。底部７３と基部７１との間における被覆部７４の寸法（被覆部７４の軸線方向の寸法）は、コア２３の外径よりも大きい。底部７３は、コイル収容部７２の内外を連通させる挿通孔７５を備える。
【００３１】
図２、及び、図５に示すように、シールド部材７０は、ケース５０に固定されている。シールド部材７０の各底部７３は、各コネクタ６０の上面６１に重なるように配置され、被覆部７４はコネクタ６０から基板５１の厚み方向に向けて延びるように配置されている。挿通孔７５と、挿入口６２とは重なり合っている。
【００３２】
図２、及び、図３に示すように、中継基板８１には、コモンチョークコイル２１，２２が設けられている。詳細には、中継基板８１の片面にコモンチョークコイル２１，２２が実装されている。コモンチョークコイル２１，２２の巻線Ｌ１，Ｌ２の両端は、中継基板８１に接続されている。これにより、巻線Ｌ１，Ｌ２と、中継基板８１とが電気的に接続されている。本実施形態ではコア２３の軸線（中心軸）が中継基板８１に垂直に交わるようにコモンチョークコイル２１，２２は中継基板８１に設けられている。中継基板８１の一端は、コネクタ６０と接続される接続部位８２となっている。図示は省略するが、各巻線Ｌ１，Ｌ２の両端が接続された配線（導体パターン）は、接続部位８２まで延びている。
【００３３】
中継基板８１、及び、中継基板８１に取り付けられたコモンチョークコイル２１，２２は、コイル収容部７２内に収容されている。中継基板８１は、基板５１に対して垂直となるように、即ち、中継基板８１の厚み方向と、基板５１の厚み方向とが直交するようにコイル収容部７２に挿入されている。
【００３４】
中継基板８１の接続部位８２は、挿通孔７５を挿通して挿入口６２に挿入されている。これにより、中継基板８１、及び、コネクタ６０を介して、コモンチョークコイル２１，２２と基板５１とは電気的に接続されている。詳細にいえば、中継基板８１の配線（導体パターン）と、基板５１の配線（導体パターン）とが、コネクタ６０に備えられた導体によって電気的に接続される。コモンチョークコイル２１，２２は、コア２３の径方向（コア２３の軸線に直交する方向）の一部が底部７３を介して基板５１（コネクタ６０の上面６１）と向かい合うように配置されている。したがって、コモンチョークコイル２１，２２のうちコア２３の径方向の一部が対向部位２４となる。
【００３５】
対向部位２４と、基板５１との間には、シールド部材７０の底部７３が介在している。即ち、シールド部材７０の一部を、コイルと基板５１との間に折り込んでいるとみなすことができる。これにより、対向部位２４は、底部７３によって基板５１の厚み方向から覆われている。また、被覆部７４は、底部７３からコモンチョークコイル２１，２２に沿って筒状に延びるように配置されることになる。即ち、被覆部７４は、コモンチョークコイル２１，２２を囲むように延びている。これにより、コモンチョークコイル２１，２２は、基板５１の厚み方向に直交する方向（基板５１に沿う方向）から被覆部７４によって覆われている。
【００３６】
次に、本実施形態のＡＣフィルタ２０の作用について説明する。
電力変換装置１０によりバッテリＢを充電する際には、コモンチョークコイル２１，２２の各巻線Ｌ１，Ｌ２に電流が流れることで、磁束が生じる。コモンチョークコイル２１，２２からの漏れ磁束は、シールド部材７０によって低減される。
【００３７】
図６に示すように、仮に、コモンチョークコイル２１，２２を半田付けによって基板５１に接続する場合、コモンチョークコイル２１，２２の各巻線Ｌ１，Ｌ２を基板５１に半田付けした後にシールド部材７０を設けることになる。この場合、コモンチョークコイル２１，２２のうち、基板５１と対向する部分と、基板５１との間にシールド部材７０を設けることはできない。即ち、シールド部材７０は被覆部７４のみを備えることになる。すると、基板５１とシールド部材７０（実施形態における被覆部７４）との間（図中Ｐ１）に隙間ができやすく、この隙間かから磁束が漏れやすい。
【００３８】
これに対して、コネクタ６０を用いてコモンチョークコイル２１，２２と、基板５１とを電気的に接続する場合、半田付けを行う必要がないため、シールド部材７０によってコネクタ６０の上面６１を覆った後に、コモンチョークコイル２１，２２を基板５１に取り付けることができる。結果として、コネクタ６０に中継基板８１を挿入すると、対向部位２４とコネクタ６０の上面６１との間に底部７３が介在することになり、対向部位２４は基板５１の厚み方向から底部７３に覆われることになる。これにより、被覆部７４に繋がったシールド部材７０の底部７３を対向部位２４とコネクタ６０との間に折り込んだこととなり、コネクタ６０の上面６１と、被覆部７４との間に隙間が生じることが抑制されている。
【００３９】
したがって、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）シールド部材７０は、底部７３と、被覆部７４とを備える。底部７３が、コネクタ６０と対向部位２４との間に介在することで、コネクタ６０と対向部位２４との間にシールド部材７０が介在しない場合に比べて、漏れ磁束が少なくなる。したがって、２つのコモンチョークコイル２１，２２同士が、互いの漏れ磁束によって影響されにくく、設計通りの（理想的な）ＡＣフィルタ２０の特性が得やすくなる。
【００４０】
（２）コネクタ６０によってコモンチョークコイル２１，２２を基板５１に接続することで、コネクタ６０の分だけコモンチョークコイル２１，２２は基板５１から離間している。したがって、コモンチョークコイル２１，２２を基板５１に直接設けた場合に比べ、基板５１に設けられる部材５２と、コモンチョークコイル２１，２２との絶縁距離（沿面距離）はコネクタ６０分だけ確保されているといえる。これにより、基板５１に設けられる部材５２を、基板５１の面に沿う方向（基板５１の厚み方向に直交する方向）において、コモンチョークコイル２１，２２に近づけて配置することができる。例えば、図２に二点鎖線で示すように、コモンチョークコイル２１，２２を基板５１に直接設けた場合、絶縁距離を確保するために、コモンチョークコイル２１，２２から部材５２を離間させる必要がある。これに対して、コネクタ６０を設けると、コネクタ６０によって確保された絶縁距離分だけ部材５２をコネクタ６０（コモンチョークコイル２１，２２）に近付けることができる。これにより、ＡＣフィルタ２０の小型化、ひいては、電力変換装置１０の小型化が図られる。
【００４１】
（３）コモンチョークコイル２１，２２は中継基板８１の片面に実装されている。これにより、コモンチョークコイル２１，２２の支持を安定させることができる。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００４２】
○図７（ａ）、及び、図７（ｂ）に示すように、コモンチョークコイル２１，２２は、コア２３の軸線と中継基板８１とが平行となり、かつ、コア２３の軸線方向と基板５１の厚み方向が同一となるように配置されてもよい。この場合、対向部位２４は、コア２３の軸線方向の両端のうち、接続部位８２側の端部となり、この端部がシールド部材７０の底部７３によって覆われることになる。また、コモンチョークコイル２１，２２は、コア２３の径方向の部位が全周に亘って被覆部７４に覆われることになる。上記したように、コモンチョークコイル２１，２２の取り付け態様により、対向部位２４は異なる位置となり得る。
【００４３】
○図８（ａ）、及び、８（ｂ）に示すように、コモンチョークコイル２１，２２は、コア２３の軸線と中継基板８１とが平行とり、かつ、コア２３の軸線と、基板５１の厚み方向とが直交するように配置されてもよい。
【００４４】
○対向部位２４の一部は、コネクタ６０を介することなく基板５１と対向していてもよい。この場合、底部７３は、対向部位２４のうちコネクタ６０を介することなく基板５１と対向している部分と、基板５１との間にのみ介在していてもよい。
【００４５】
○接続部位は、コネクタ６０に設けられていてもよい。具体的にいえば、コネクタ６０は、挿入口６２に代えて、上面６１から突出する接続部位を備える。そして、この接続部位が挿入される挿入口を備えるコイル側コネクタが中継基板８１に設けられる。接続部位は、挿通孔７５を挿通して、コイル収容部７２内に入り込み、中継基板８１に設けられたコイル側コネクタに接続される。即ち、コモンチョークコイル２１，２２側と、コネクタ６０とで、嵌合関係が実施形態とは逆になってもよい。
【００４６】
○コア２３の形状は、適宜変更してもよい。例えば、コア２３は四角環状などでもよい。
○中継基板８１に代えて、基板５１に設けられたコネクタ６０の挿入口６２に挿入可能なコイル側コネクタを用いてもよい。
【００４７】
○コイルとして、コモンチョークコイル２１，２２以外のコイルを用いてもよい。例えば、コイルとしては、コアに１つの巻線を巻き付けたものを用いてもよい。
○ＡＣフィルタ２０は、多段構成のフィルタであればよく、３段以上のフィルタであってもよい。即ち、フィルタを構成するコモンチョークコイル（コイル）が複数設けられていればよい。
【００４８】
ＡＣフィルタ２０は、交流電源に接続される電力変換装置であればどのような電力変換装置に用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
２０…ＡＣフィルタ、２１，２２…コモンチョークコイル（コイル）、２４…対向部位、５０…ケース、５１…基板、６０…コネクタ、７０…シールド部材、７３…底部、７４…被覆部、７５…挿通孔、８２…接続部位。
【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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