(57)【要約】【課題】ノイズフィルタの磁性体コアの磁気飽和を抑制すると共に、小型化を図ることができる電力変換装置の提供。【解決手段】電力変換装置に設けられたノイズフィルタ１４０は、一つの貫通孔１Ａが形成されて閉磁路を形成する磁性体コア１と、一端８１が電力変換回路に接続され、貫通孔１Ａの一方の第１開口２から他方の第２開口３へと貫通して、他端が第２開口３から引き出されている第１配線１１と、一端が第１配線１１の前記他端に接続され、貫通孔１Ａの第２開口３から第１開口２へと貫通して、他端８２がフィルタ出力端として第１開口２から引き出されている第２配線２１と、第１配線１１と第２配線２１との接続部３１とグランドとの間に設けられた第１コンデンサ４１と、第２配線２１の他端８２とグランドとの間に設けられた第２コンデンサ５１と、を備える。【選択図】図８
2015041959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有する電力変換用のスイッチング回路と、前記スイッチング回路の直流側に設けられてノイズを除去するノイズフィルタとを備えた電力変換装置であって、
前記ノイズフィルタは、
一つの貫通孔が形成されて閉磁路を形成する磁性体コアと、
一端が前記スイッチング回路に接続され、前記貫通孔の一方の第１開口から他方の第２開口へと貫通して、他端が前記第２開口から引き出されている第１配線と、
一端が前記第１配線の前記他端に接続され、前記貫通孔の前記第２開口から前記第１開口へと貫通して、他端がフィルタ出力端として前記第１開口から引き出されている第２配線と、
前記第１配線と前記第２配線との接続部とグランドとの間に設けられた第１コンデンサと、
前記第２配線の前記他端とグランドとの間に設けられた第２コンデンサと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記貫通孔を貫通するように前記第１配線と前記第２配線との間に配置され、前記第１配線と前記第２配線との電界結合を阻止するシールド部材を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記第１配線としての第１平行部と、前記第２配線としての第２平行部と、前記第１平行部の端部と前記第２平行部の端部とを接続する屈曲部と、を有するＵ字形状に屈曲した棒状または板状の導体部材を備え、
前記第１コンデンサは、前記屈曲部とグランドとの間に設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記屈曲部に接続される第１導電パターンが形成され、該第１導電パターンに接続されるように前記第１コンデンサが実装された第１プリント基板と、
前記第２平行部に接続される第２導電パターンが形成され、該第２導電パターンに接続されるように前記第２コンデンサが実装された第２プリント基板と、を備え、
前記第１プリント基板は、前記第１導電パターンが前記屈曲部と電気的に接続されるように該屈曲部に固定され、
前記第２プリント基板は、前記第２導電パターンが前記第２平行部と電気的に接続されるように該第２平行部に固定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記第２開口から引き出された前記第１配線は、前記貫通孔を貫通するように前記磁性体コアに捲き回された後に前記第２配線の前記一端に接続され、
前記第１開口から引き出された前記第２配線は、前記貫通孔を貫通するように前記磁性体コアに捲き回された後に、前記第２コンデンサと接続されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記磁性体コアは、磁性体材料で形成された複数のコア部材で構成されることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズフィルタを搭載する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やプラグインハイブリッド車は、動力駆動用の高電圧蓄電池でモータ駆動するためのインバータ装置、および車両のライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池を備えている。このような車両には、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行うＤＣ−ＤＣコンバータ装置が搭載されている。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、高電圧の直流電圧を交流電圧に変換する高電圧側スイッチング回路、交流高電圧を交流低電圧に変換するトランス、低電圧交流電圧を直流電圧に変換する低電圧側整流回路を備えている。このような半導体素子をスイッチングすることで電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ装置では、スイッチングにより発生するスイッチングノイズを抑制する必要があり、出力部にノイズフィルタを搭載する必要がある。
【０００４】
ＤＣ−ＤＣコンバータは年々小型化されおり、搭載するノイズフィルタも小型化が要求されている。このような小型化の例としては、例えば特許文献１に記載のような構成が知られている。特許文献１に記載の発明では、コイル部分を一体化できる構成とすることにより、多段接続を可能とするＬＣフィルタ装置を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノイズフィルタのコイルを流れる電流により形成される磁束は、磁性体コア内で閉磁路を形成する。しかしながら、直流大電流出力が要求されるＤＣ−ＤＣコンバータでは、出力電流の増加により磁性体コア内の磁束密度が増大した場合でも、磁性体コアが磁気飽和しないように、大型な磁性体コアを使用する必要がある。そのため、ノイズフィルタが大型化し、ＤＣ−ＤＣコンバータの小型化を阻害する要因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、スイッチング素子を有する電力変換用のスイッチング回路と、スイッチング回路の直流側に設けられてノイズを除去するノイズフィルタとを備えた電力変換装置であって、ノイズフィルタは、一つの貫通孔が形成されて閉磁路を形成する磁性体コアと、一端が前記スイッチング回路に接続され、貫通孔の一方の第１開口から他方の第２開口へと貫通して、他端が第２開口から引き出されている第１配線と、一端が第１配線の他端に接続され、貫通孔の第２開口から第１開口へと貫通して、他端がフィルタ出力端として第１開口から引き出されている第２配線と、第１配線と第２配線との接続部とグランドとの間に設けられた第１コンデンサと、第２配線の他端とグランドとの間に設けられた第２コンデンサと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノイズフィルタが搭載された電力変換装置において、ノイズフィルタの磁性体コアの磁気飽和を抑制すると共に、電力変換装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態におけるノイズフィルタ１４０の配線構造を説明する図である。
【図３】図３は、ノイズフィルタ１４０の動作原理を説明する図である。
【図４】図４は、上述したノイズフィルタ１４０の等価回路を示す図である。
【図５】図５は、Ｔ型等価回路を用いた場合のノイズフィルタ１４０の等価回路を示す図である。
【図６】図６は、ノイズフィルタ１４０の簡易等価回路を示す図である。
【図７】図７は、図５および図６の等価回路により計算したノイズ透過量を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施の形態におけるノイズフィルタ１４０を示す斜視図である。
【図９】図９は、ノイズフィルタ１４０の実施例を示す外観斜視図である。
【図１０】図１０は、ノイズフィルタ１４０の実施例を示す外観斜視図である。
【図１１】図１１は、配線１１，２１，３１およびシールド板７１の外観斜視図である。
【図１２】図１２は、第２コンデンサ５１が実装された第２コンデンサ基板５２の拡大図である。
【図１３】図１３は、本発明によるノイズフィルタ１４０と従来のノイズフィルタ２４０とを比較説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第１の実施の形態−
本実施の形態では、本発明に係る電力変換装置の一例として、ノイズフィルタを搭載したＤＣ−ＤＣコンバータ装置を例に説明する。本実施の形態のＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、電気自動車やプラグインハイブリッド車等に適用される。車両にはライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池が搭載されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行う。
【００１１】
［ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の回路構成］
図１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の回路構成の一例を示す図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は、高電圧側スイッチング回路１１０、トランス１２０および低電圧側整流回路１３０で構成される電力変換回路１０１と、ノイズフィルタ１４０とを備えている。高電圧側スイッチング回路１１０は、高電圧入力端子１１１Ｐ，１１１Ｎから入力された高電圧の直流電圧を交流電圧に変換する。トランス１２０は、交流高電圧を交流低電圧に変換する。低電圧側整流回路１３０は、低電圧交流電圧を直流電圧に変換する。低電圧側整流回路１３０により変換された低電圧直流電圧は、ノイズフィルタ１４０を通ってフィルタ出力端８２から出力される。
【００１２】
（高電圧側スイッチング回路の回路構成）
高電圧側スイッチング回路１１０は、Ｈブリッジ型として接続された４つの半導体スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４と平滑用入力コンデンサＣinとから構成されている。半導体スイッチング素子には、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が使用される。また、半導体スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４にはスナバコンデンサがそれぞれの半導体スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４と並列に設けられている。高電圧側スイッチング回路１１０の４つの半導体スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４を位相シフトＰＷＭ制御することで、トランス１２０の１次側には交流電圧が発生する。
【００１３】
なお、高電圧側スイッチング回路１１０とトランス１２０との間には、共振チョークコイル１０３が接続されている。共振チョークコイル１０３のインダクタンスとトランス１２０の漏れインダクタンスの合成インダクタンスを用いて、高電圧側スイッチング回路１１０を構成する半導体スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４のゼロ電圧スイッチングを可能としている。
【００１４】
（低電圧側整流回路の回路構成）
低電圧側整流回路１３０は、ＭＯＳＦＥＴで構成される二つの整流相と、チョークコイルＬoutおよび平滑コンデンサＣoutから構成される平滑回路と、を有している。以下ではＭＯＳＦＥＴ１３１で構成される整流相を第一整流相、ＭＯＳＦＥＴ１３２で構成される整流相を第二整流相と呼ぶことにする。
【００１５】
それぞれの整流相の高電位側（すなわち、ＭＯＳＦＥＴのドレイン側）配線は、トランス１２０の２次側へ接続されている。また、それぞれの整流相の低電位側（グランド側）配線は、合流した後、シャント抵抗Ｒshを介してグランドへ接続されている。トランス１２０の２次側センタタップ端子は、チョークコイルＬoutに接続され、チョークコイルＬoutの出力側に平滑コンデンサＣoutが接続されている。
【００１６】
高電圧側スイッチング回路１１０における位相シフトＰＷＭ制御によってトランス１２０の２次側に発生した交流は、上記の二つの整流相によって全波整流される。全波整流された後、チョークコイルＬoutと平滑コンデンサＣoutによって平滑化されて直流の電流・電圧出力となる。シャント抵抗Ｒshは、グランドから戻ってくる負荷電流を検出するために設けられており、原理的には、チョークコイルＬoutに流れる負荷電流と同じ電流値を示す。すなわち、本実施の形態のＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は、チョークコイルＬoutの電流を検出して、その値を制御回路へフィードバックすることで、出力負荷電流を制御することが可能である。
【００１７】
［ノイズフィルタ１４０の構成と効果］
図２は、本実施形態におけるノイズフィルタ１４０の配線構造を説明する図である。ノイズフィルタ１４０は、磁性体コア１と、磁性体コア１に捲き回されている第１配線１１および第２配線２１と、コンデンサ４１，５１とを備えている。閉磁路を形成する磁性体コア１は、貫通孔１Ａが形成されている。貫通孔１Ａの一方（図示上側）は第１開口２となっており、貫通孔１Ａの他方（図示下側）は第２開口３となっている。
【００１８】
第１配線１１は、貫通孔１Ａを貫通するように磁性体コア１に捲き回されている。第１開口２から引き出された第１配線１１の一端は、フィルタ入力端８１を構成している。フィルタ入力端８１は、低電圧側整流回路１３０の出力端、すなわち電力変換回路１０１の出力端に接続される。一方、第２開口３から引き出された第１配線１１の他端８３は、第３配線３１に接続されている。
【００１９】
第２配線２１は、貫通孔１Ａを貫通するように磁性体コア１に捲き回されている。第２開口３側から引き出された第２配線２１の一端８４は、第３配線３１に接続されている。一方、第１開口２から引き出された第２配線２１の他端は、フィルタ出力端８２を構成している。第１配線１１の他端８３と第２配線２１の一端８４とを第３配線３１に接続することにより、第１配線１１と第２配線２１とが接続される。第３配線３１とグランドとの間には第１コンデンサ４１が接続される。また、第２配線２１のフィルタ出力端８２側においては、第２配線２１とグランドとの間に第２コンデンサ５１が接続される。
【００２０】
次に本実施形態のノイズフィルタ１４０の動作原理を図３を用いて説明する。フィルタ入力端８１に入力される電流には直流成分と交流成分とが含まれているが、ここでは、直流成分と交流成分とに分けて説明する。
【００２１】
（直流成分）
まず，直流成分について説明する。ここでは、第１配線１１を流れる電流をＩ１、第２配線２１を流れる電流をＩ２とする。また、第１配線１１の巻き数と第２配線２１の巻き数とは等しいとする。第１配線１１を流れる電流Ｉ１の直流成分は、磁性体コア１内に磁束ΦＤＣ１を生成する。第１配線１１の他端８３から第３配線３１に流入する電流の直流成分は、第３配線３１に接続されている第１コンデンサ４１に分流されることなく第２配線２１の一端８４から第２配線２１に流入する。第２配線２１を流れる電流Ｉ２の直流成分は、磁性体コア１内に磁束ΦＤＣ２を生成する。
【００２２】
第１配線１１を流れる電流は、貫通孔１Ａ内においては第１開口２から第２開口３方向に流れているので、磁束ΦＤＣ１の向きは図中の矢印で示す方向となっている。一方、第２配線２１を流れる電流は、貫通孔１Ａ内においては第２開口３から第１開口２方向に流れているので、磁束ΦＤＣ２の向きは磁束ΦＤＣ１の向きと逆向きになる。また、電流Ｉ１の直流成分と電流Ｉ２の直流成分は同一値で、かつ、第１配線１１の巻き数と第２配線２１の巻き数とは等しいので、磁束ΦＤＣ２のおよびΦＤＣ１の強度（磁束密度）は等しくなる。そのため、磁性体コア１内における磁束ΦＤＣ１と磁束ΦＤＣ２との合成磁束はゼロとなる。つまり，直流成分により発生する磁性体コア１内の磁束は直流電流強度に関わらずゼロであり，直流成分が大きな場合（直流大電流）による磁気飽和は発生しない。そのため，磁性体コア１は飽和抑制のために大型化する必要は無く小型化を図ることができる。
【００２３】
（交流成分）
次に，交流成分について説明する。第１配線１１を流れる電流Ｉ１の交流成分は、磁性体コア１内に磁束ΦＡＣ１を生成する。第１配線１１の他端８３から第３配線３１に流入した電流の交流成分の一部（図３では符号Ｉ３で示した）は、第３配線３１に接続されている第１コンデンサ４１に分流される。そのため、第３配線３１から第２配線２１に流入する交流成分は減少する。第２配線２１を流れる電流の交流成分は、磁性体コア１内に磁束ΦＡＣ２を生成する。上述した直流成分による磁束ΦＤＣ１，ΦＤＣ２の場合と同様に、磁束ΦＡＣ１と磁束ΦＡＣ２とは逆向きであるが、強度が互いに異なる。そのため、磁束ΦＡＣ１と磁束ΦＡＣ２との合成磁束はゼロとはならず、磁性体コア１に装着された第１配線１１および第２配線２１は、交流成分に対してはインダクタとして機能する。そして、これらと第２配線２１に接続された第２コンデンサ５１と組み合わせることで、ノイズフィルタ（ＬＣフィルタ）として機能させることができる。
【００２４】
図４は、上述したノイズフィルタ１４０の等価回路を示す図である。フィルタ出力端８２には負荷としてＬｏが接続されている。図４の等価回路は、トランスのＴ型等価回路を用いて図５のように変換できる。ここで、Ｌ１＝Ｌ２＝３μＨ，結合係数ｋ＝０．９，Ｃ１＝Ｃ２＝５０μＦ，ＬＯ＝５μＨの場合について考察する。このとき，Ｌ１−Ｍ＝Ｌ２−Ｍ＝（１−ｋ）Ｌ１，Ｍ＝ｋＬ１であるため，Ｌ１-Ｍ＜Ｍとなる。
【００２５】
また、負荷ＬＯのインピーダンスが第２コンデンサ５１のインピーダンスよりも大きい周波数領域について考えると、図５に示す等価回路図は図６に示す簡易等価回路図に変換できる。図７は、図５および図６の等価回路により計算したノイズ透過量を示す図である。なお、ノイズ透過量は、ノイズフィルタの入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの比の絶対値｜Ｖｏ／Ｖｉ｜で表される。
【００２６】
図７において，実線が図５の等価回路図で計算したノイズ透過量であり，破線が図６の簡易等価回路で計算したノイズ透過量である。図７より、周波数４０ｋＨｚ以上でノイズ透過量が０ｄＢ以下となっており、ノイズフィルタとして機能することが分かる。更に、４０ｋＨｚ以上では、図５および図６の等価回路図から計算したそれぞれのノイズ透過量の結果は一致しており、図６の簡易等価回路図でノイズ透過量を計算できることが分かる。一方、４０ｋＨｚ以下ではノイズ透過量は０ｄＢあるいは０ｄＢ以上であり、ノイズフィルタとして機能しないことが分かる。特に、図７の符号（ａ）で示す１４ｋＨｚ付近と、符号（ｂ）で示す３０ｋＨｚ付近には回路共振によるノイズピークが見られる。
【００２７】
ノイズピーク（ａ）は、第１配線１１と第２配線２１間との相互インダクタンスＭと、第１コンデンサＣ１との直列共振によるものであり、共振周波数ｆａは次式（１）で計算できる。
【数１】
2015041959.tif 000003
【００２８】
また、ノイズピーク（ｂ）は、図６の簡易等価回路における２つのインダクタ（Ｌ１-Ｍ），（Ｌ２-Ｍ）と、第２コンデンサＣ２との直列共振周波数ｆｂとほぼ一致する。ここで共振周波数ｆｂは次式（２）で計算できる。これより，回路素子パラメータの調整により、所望の周波数以上でノイズフィルタとして機能させることが可能となる。
【数２】
2015041959.tif 000004
【００２９】
−第２の実施の形態−
第２の実施の形態の電力変換装置は、第１の実施の形態の電力変換装置とノイズフィルタ１４０の構成のみが異なり、図１に示した電力変換回路１０１については第１の実施の形態と同一である。そのため、以下では、ノイズフィルタ１４０の構成のみについて説明する。
【００３０】
図８は、第２の実施の形態におけるノイズフィルタ１４０を示す斜視図である。本実施の形態では、第１配線１１，第２配線２１および第３配線として、扁平棒状部材をＵ字形状の成形した部材が用いられている。角柱状の磁性体コア１には、矩形断面を有する貫通孔１Ａが形成されている。第１配線１１は、貫通孔１Ａの第１開口２から第２開口３へと貫通するように配置されている。第１開口２から突出している第１配線１１のフィルタ入力端８１は、図１に示す低電圧側整流回路１３０の出力端に接続される。一方、第２開口３から突出している第１配線１１の他端側は、第３配線３１に一体に接続されている。
【００３１】
第２配線２１は、貫通孔１Ａの第２開口３から第１開口２へと貫通するように配置されている。第２開口３から突出している第２配線２１の一端は、第３配線３１に一体に接続されている。一方、第１開口２から突出している第２配線２１の他端（フィルタ出力端８２）とグランドとの間には、第２コンデンサ５１が接続されている。また、第３配線３１とグランドとの間には、第１コンデンサ４１が接続されている。
【００３２】
第１配線１１と第２配線２１とは略平行に配置されており、第１配線１１と第２配線２１との間には、それらと略平行にシールド板７１が配置されている。シールド板７１はグランドと接続されている。このシールド板７１を設けたことにより、第１配線１１側の電界と第２配線２１側の電界とを分離遮断することができる。すなわち、シールド板７１は、電界結合を抑制するためのシールドとして機能している。
【００３３】
第１配線１１と第２配線２１との間に電界結合があると、フィルタ入力端８１から流入したノイズの一部は、インダクタである配線１１，２１内を通過することなく、入力側の第１配線から電界を介して隣接配置された第２配線２１へ伝達されてしまうことになる。その結果、ノイズフィルタ１４０のノイズ減衰効果が悪化する。しかしながら、シールド板７１を設けることで第１配線１１と第２配線２１とが静電遮蔽され、電界結合によるノイズ伝達が防止されるので、ノイズ減衰効果を維持することができる。
【００３４】
図９〜１２は、図８に示すノイズフィルタ１４０の実装例を示したものである。図９および図１０は、板状のグランド板６１に固定されたノイズフィルタ１４０の外観図である。磁性体コア１は、複数のコア部材または一体のコア部材で形成されている。図９に示す例では、磁性体コア１は、Ｕ字断面形状を有する２つのコア部材１０で形成されている。磁性体コア１の貫通孔１Ａ内には、第１配線１１、第２配線２１およびシールド板７１が挿通されている。第１コンデンサ４１は、第３配線３１側に配置された第１コンデンサ基板４２に実装されている。第２コンデンサ５１は、配線１１，２１のフィルタ入力端８１およびフィルタ出力端８３が設けられた側に配置された第２コンデンサ基板５２に実装されている。
【００３５】
図１１は、配線１１，２１，３１およびシールド板７１の外観斜視図である。第１配線１１、第２配線２１および第３配線３１は、Ｕ字形状に成形された一体のバスバ（棒状または板状の導体部材）で形成されている。バスバの両端には、フィルタ入力端８１およびフィルタ出力端８２が形成されている。第１配線１１の部分と第２配線２１の部分とは隙間を介して略平行に配置されており、シールド板７１はその隙間に配置されている。
【００３６】
シールド板７１の両端、すなわち貫通孔１Ａの外側に出ている部分には、Ｌ字状に折れ曲がった固定部７１Ａ，７１Ｂが形成されている。この固定部７１Ａ，７１Ｂをグランド板６１にネジ固定することにより（図９，１０参照）、シールド板７１がグランド板６１に固定される。その結果、シールド板７１がグランド板６１に電気的に接続される。
【００３７】
図１２は、第２コンデンサ５１が実装された第２コンデンサ基板５２の拡大図である。第２コンデンサ基板５２は、出力端子側配線パターン５４とグランド側配線パターン５５と中間配線パターン５６とが形成されたプリント回路基板５９に、コンデンサ５３ａ，５３ｂを搭載したものである。出力端子側配線パターン５４と中間配線パターン５６との間には、複数のコンデンサ５３ａが並列接続されている。同様に、中間配線パターン５６とグランド側配線パターンとの間には、複数のコンデンサ５３ｂが並列接続されている。図１２に示す例の場合には、コンデンサ５３ａ，５３ｂが３つずつ設けられている。これらのコンデンサ５３ａ，５３ｂにより、上述した第２コンデンサ５１が構成される
【００３８】
出力端子側配線パターン５４の部分には貫通孔５７が形成されており、図１０に示すように出力端子側配線パターン５４の部分を第２配線２１にネジ固定される。その結果、ネジを介して、出力端子側配線パターン５４と第２配線２１とが電気的に接続される。同様に、グランド側配線パターン５５の部分にも貫通孔５８が形成されており、グランド側配線パターン５５の部分をシールド板７１にネジ固定することにより、ネジを介してグランド側配線パターン５５とシールド板７１とが電気的に接続される。
【００３９】
詳細図は省略したが、第１コンデンサ４１が実装されている第１コンデンサ基板４２も、第２コンデンサ基板５２と同様の構成となっている。そして、第１コンデンサ基板４２に形成された入力端子側配線パターンの部分が第３配線３１にネジ固定され、第１コンデンサ基板４２に形成されたグランド側配線パターンの部分がシールド板７１にネジ固定される。このような構成とすることで、ノイズフィルタの組立性の向上を図ることができる。
【００４０】
以上説明した実施形態においては、電力変換回路１０１の直流側に設けられてノイズを除去するノイズフィルタ１４０は、図８に示すように、一つの貫通孔１Ａが形成されて閉磁路を形成する磁性体コア１と、一端８１が電力変換回路１０１に接続され、貫通孔１Ａの一方の第１開口２から他方の第２開口３へと貫通して、他端８３が第２開口３から引き出されている第１配線１１と、一端８４が第１配線１１の他端８３に接続され、貫通孔１Ａの第２開口３から第１開口２へと貫通して、他端８２がフィルタ出力端として第１開口２から引き出されている第２配線２１と、第１配線１１と第２配線２１との接続部とグランドとの間に設けられた第１コンデンサ４１と、第２配線２１の他端８２とグランドとの間に設けられた第２コンデンサ５１と、を備える。
【００４１】
なお、図８に示す例では、第２配線２１の一端と第１配線１１の他端とは、前記接続部として機能する第３配線３１を介して接続されている。そして、第１コンデンサ４１は、第３配線３１とグランド電位とされたシールド板７１との間に設けられている。
【００４２】
ノイズフィルタ１４０をこのような構成とすることにより、磁性体コア１内には、図３に示すように第１配線１１を流れる電流により磁束ΦＡＣ１，ΦＤＣ１が形成され、第２配線２１を流れる電流により磁束ΦＡＣ２，ΦＤＣ２が形成される。すなわち、第１配線１１、第２配線２１および第１コンデンサ４１は、直流成分による磁束ΦＤＣ１と磁束ΦＤＣ２とは互いに打ち消しあってほぼゼロとなるように、磁性体コア１に対して配線されている。また、交流成分に関しては第１コンデンサ４１によって一部がグランド側に分流されるので、磁束の絶対値は磁束ΦＡＣ１の方が磁束ΦＡＣ２よりも大きくなるり、ノイズフィルタとして機能する。
【００４３】
その結果、直流大電流による磁性体コア１の磁気飽和を抑制することができ、磁性体コア１を従来よりも小さくすることが可能となり、小型なノイズフィルタ１４０を搭載した電力変換装置１００を提供することができる。また、フィルタ出力端８２側に設けられた第２コンデンサ５１に加えて、第１配線１１と第２配線２１との接続部に第１コンデンサ４１を設けたことにより、交流成分に対してはＬＣフィルタとして機能する。
【００４４】
図１３は、本発明によるノイズフィルタ１４０と前述した特許文献１に記載の従来のノイズフィルタ２４０とにおける、磁性体コアに形成される直流成分の磁束を模式的に示した図である。図１３（ａ）は本発明の場合であり、図３に示したものと同様のものである。図１３（ｂ）は、従来のノイズフィルタ２４０の場合を示す。図１３において、配線１１，２４２を流れる電流の向きは紙面に垂直に裏面方向であり、配線２１，２４３に流れる電流の向きは紙面表方向である。そのため、磁束ΦＤＣ１の向きは右回りとなり、磁束ΦＤＣ２の向きは左回りとなる。
【００４５】
図１３（ｂ）に示すノイズフィルタ２４０では、磁性体コア２４１に２つの貫通孔２４１ａ，２４１ｂが形成されている。一方の貫通孔２４１ａには配線２４２が配置され、他方の貫通孔２４１ｂには配線２４３が配置される。そのため、貫通孔２４１ａ，２４１ｂ間の磁性体コア部分２４１ｃに両方の磁束ΦＤＣ１，ΦＤＣ２が集中し、直流電流が大きい場合には磁気飽和が発生しやすい。一方、図１３（ａ）に示す本発明のノイズフィルタ１４０では、一つの貫通孔１Ａ内に配置された配線１１，２１の電流の向きが逆向きのために、上述したように磁性体コア１内において磁束ΦＤＣ１，ΦＤＣ２が互いに打ち消し合う。その結果、磁気飽和の発生を防止することができる。
【００４６】
さらに、図８に示すように、貫通孔１Ａを貫通するように第１配線１１と第２配線２１との間に配置され、第１配線１１と第２配線２１との電界結合を阻止するシールド板７１を備えることにより、第１配線１１から第２配線２１への電界結合によるノイズの伝達を防止することができ、ノイズフィルタ１４０のノイズ減衰効果を維持することができる。なお、図２に示すような配線１１，２１がコイル状に巻き回す構成の場合であっても、第１配電１１と第２配線２１との間に電界結合防止用のシールド部材を配置することで、同様の効果を奏することができる。
【００４７】
さらに、図２、３に示すように、磁性体コア１に導体線を捲き回すコイル構造のノイズフィルタ１４０の場合には、第２開口３から引き出された第１配線１１は、貫通孔１Ａを貫通するように磁性体コア１に捲き回された後に第２配線２１の一端８４に接続される（図２，３では、配線３１を介して一端８４に接続される。）。一方、第１開口２から引き出された第２配線２１は、貫通孔１Ａを貫通するように磁性体コア１に捲き回された後に第２コンデンサ５１と接続される。
【００４８】
なお、図２に示した例では、第１配線１１および第２配線２１がそれぞれ磁性体コア１に２回捲き回された構造のノイズフィルタとしたが、これらの巻き数に限定されず任意の巻き数で効果を奏する。また、第１配線１１の巻き数と第２配線２１の巻き数とを等しくすれば、直流成分による磁束（磁束と磁束とを合計したもの）ほぼゼロとすることができるが、必ずしも等しくする必要はない。両方の巻き数が異なっていてもその差が小さければ、直流成分による磁束を小さくすることができ、直流電流が大きな場合でも磁気飽和の発生を防止することができる。
【００４９】
また、第１および第２配線１１，１２を、図１１に示すように、２つの平行部の端部同士を屈曲部で接続したようなＵ字形状の導体部材（バスバ）により一体に構成し、一方の平行部を第１配線１１とし他方の平行部を第２配線２１としても良い。この場合、第１コンデンサ４１は、導体部材の屈曲部（第３配線３１）とグランドとを接続するように設けられる。このような構成とすることにより、図２に示した巻線タイプに比べて組立性の向上を図ることができる。
【００５０】
さらに、第１コンデンサ基板４２は、第３配線３１に接続される入力端子側配線パターンが形成され、該入力端子側配線パターンに接続されるように第１コンデンサ４１が実装された第１プリント基板を有する。また、第２コンデンサ基板５２は、図１２に示すように、第２配線２１に接続される出力端子側配線パターン５４が形成され、該出力端子側配線パターン５４に接続されるように第２コンデンサ５１を構成するコンデンサ５３ａ，５３ｂが実装されたプリント回路基板５９を有する。そして、第１プリント基板は、入力端子側配線パターンが第３配線３１と電気的に接続されるように該第３配線３１に固定され、プリント回路基板５９は、出力端子側配線パターン５４が第２配線２１と電気的に接続されるように第２配線２１に固定される。このような構成とすることで、ノイズフィルタの組立性のさらなる向上を図ることができる。
【００５１】
また、磁性体コア１を、磁性体材料で形成された複数のコア部材１０で構成することで、ノイズフィルタ１４０の組立性向上を図ることができる。図９に示す例では、シールド板７１の両端の幅寸法は、貫通孔１Ａの径寸法よりも大きいため、筒状の磁性体コア１を半割構造の２つのコア部材１０で構成するようにしている。図９に示す例では、磁性体コア１の軸に平行な分割面で磁性体コア１を分割しているが、軸に垂直な面で複数に分割しても良い。なお、図９に示す磁性体コア１では、分割面が磁路を横切るように形成されているので、コア部材１０同士の接合部分の対向する分割面は一致するのが好ましい。
【００５２】
なお、上述した実施の形態では、高電圧側スイッチング回路方式として図１に示したフルブリッジ型スイッチング回路方式を例としたが、回路方式としてハーフブリッジ型スイッチング方式やその他のスイッチング方式とした場合についても、上述したノイズフィルタ１４０の効果を同様に奏することができる。また、低電圧側整流回路の回路方式として図１に示した同期整流方式に代えて、ダイオード整流方式やその他の整流方式とした場合についても、上述したノイズフィルタ１４０の効果を同様に奏することができる。さらに、上述した、高電圧側スイッチング回路方式と低電圧側整流回路方式との組み合わせ方についても、様々な組み合わせが可能であることは言うまでもない。また、上述した実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を例に説明したが、これに限らず、ノイズフィルタを備える種々の電力変換装置に適用することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１：磁性体コア、１Ａ：貫通孔、１１：第１配線、２１：第２配線、３１：第３配線、４１：第１コンデンサ、４２：第１コンデンサ基板、５１：第２コンデンサ、５２：第２コンデンサ基板、５４：出力端子側配線パターン、５５：グランド側配線パターン、６１：グランド板、７１：シールド板、１００：ＤＣ−ＤＣコンバータ装置、１０１：電力変換回路、１１０：高圧側スイッチング回路、１２０：トランス、１３０：低圧側整流回路、１４０：ノイズフィルタ
【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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