(57)【要約】【課題】高い信頼性と小型化を実現すること。【解決手段】電力変換器用Ｙコンデンサは、正極側バスバを形成する正極側導体層、及び、負極側バスバを形成する負極側導体層を含む多層基板と、多層基板の表面に形成されるグランド電極と、正極側電極と、負極側電極と、多層基板の表面上に実装される正極側チップコンデンサ群であって、直列接続された複数のチップコンデンサを複数組備え、該複数組を前記正極側電極と前記グランド電極との間に並列に接続して形成される正極側チップコンデンサ群と、多層基板の表面上に実装される負極側チップコンデンサ群であって、直列接続された複数のチップコンデンサを複数組備え、該複数組を前記負極側電極と前記グランド電極との間に並列に接続して形成される負極側チップコンデンサ群とを含む。【選択図】図２
2015162920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器の正極側に接続される正極側バスバを形成する正極側導体層、及び、前記電力変換器の負極側に接続される負極側バスバを形成する負極側導体層を含む多層基板と、
前記多層基板の表面に形成されるグランド電極と、
前記多層基板の表面に形成され、前記正極側導体層に接続される正極側電極と、
前記多層基板の表面に形成され、前記負極側導体層に接続される負極側電極と、
前記多層基板の表面上に実装される正極側チップコンデンサ群であって、直列接続された複数のチップコンデンサを複数組備え、該複数組を前記正極側電極と前記グランド電極との間に並列に接続して形成される正極側チップコンデンサ群と、
前記多層基板の表面上に実装される負極側チップコンデンサ群であって、直列接続された複数のチップコンデンサを複数組備え、該複数組を前記負極側電極と前記グランド電極との間に並列に接続して形成される負極側チップコンデンサ群とを含む、電力変換器用Ｙコンデンサ。
【請求項２】
前記正極側チップコンデンサ群は、前記多層基板の一方の表面上に実装され、前記負極側チップコンデンサ群は、前記多層基板の他方の表面上に実装される、請求項１に記載の電力変換器用Ｙコンデンサ。
【請求項３】
ケースと、
前記ケースの内部を覆うケースカバーとを含み、
前記多層基板は、前記他方の面側が前記ケースカバーを向く態様で、前記ケースの内部に設けられる、請求項２に記載の電力変換器用Ｙコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換器用Ｙコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電力変換部に接続される正極側の直流母線を成す正極導体と、アース導体を延設した第１の導体部との間に第１の絶縁体を挟んで形成される第１のＹコンデンサと、電力変換部に接続される負極側の直流母線を成す負極導体と第１の導体部との間に第２の絶縁体を挟んで形成される第２のＹコンデンサとを含むノイズ低減フィルタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013‐219919号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電力変換器用Ｙコンデンサをフィルムタイプのコンデンサにより構成すると、電力変換器用Ｙコンデンサが大型化するという問題がある。
【０００５】
そこで、本開示は、高い信頼性と小型化を実現することができる電力変換器用Ｙコンデンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面によれば、電力変換器の正極側に接続される正極側バスバを形成する正極側導体層、及び、前記電力変換器の負極側に接続される負極側バスバを形成する負極側導体層を含む多層基板と、
前記多層基板の表面に形成されるグランド電極と、
前記多層基板の表面に形成され、前記正極側導体層に接続される正極側電極と、
前記多層基板の表面に形成され、前記負極側導体層に接続される負極側電極と、
前記多層基板の表面上に実装される正極側チップコンデンサ群であって、直列接続された複数のチップコンデンサを複数組備え、該複数組を前記正極側電極と前記グランド電極との間に並列に接続して形成される正極側チップコンデンサ群と、
前記多層基板の表面上に実装される負極側チップコンデンサ群であって、直列接続された複数のチップコンデンサを複数組備え、該複数組を前記負極側電極と前記グランド電極との間に並列に接続して形成される負極側チップコンデンサ群とを含む、電力変換器用Ｙコンデンサが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、高い信頼性と小型化を実現することができる電力変換器用Ｙコンデンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電力変換器を含む電気回路１の一例を示す図である。
【図２】Ｙコンデンサ９０の一例を示す図である。
【図３】図２のラインＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図４】基板５０がケース１００内に収容されたＹコンデンサ９０の状態の一例を概略的に示す図である。
【図５】他の例によるＹコンデンサ９０Ａを示す図である。
【図６】図５のラインＤ−Ｄに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、電力変換器を含む電気回路１の一例を示す図である。電気回路１は、例えばモータ駆動用である。
【００１１】
電気回路１は、バッテリ２と、インバータ４と、平滑コンデンサ部１０と、Ｙコンデンサ部２０とを含む。インバータ４には、モータ（図示せず）が接続される。モータは、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータであってよい。
【００１２】
平滑コンデンサ部１０は、バッテリ２の正極側に接続されるＰ１端子１１と、バッテリ２の負極側に接続されるＮ１端子１２と、インバータ４の正極側に接続されるＰ２端子１３と、インバータ４の負極側に接続されるＮ２端子１４と、平滑コンデンサＣ１とを含む。平滑コンデンサＣ１は、Ｐ１端子１１とＰ２端子１３を繋げる正極側ラインと、Ｎ１端子１２とＮ２端子１４を繋げる負極側ラインとの間に接続される。
【００１３】
Ｙコンデンサ部２０は、ノイズ対策用に設けられる。Ｙコンデンサ部２０は、正極側ラインをグランドに接続するＧｐ端子２６と、負極側ラインをグランドに接続するＧｎ端子２８と、コンデンサＣ１０と、コンデンサＣ２０とを含む。コンデンサＣ１０は、正極側ラインとＧｐ端子２６との間に接続される。コンデンサＣ１０は、正極側ラインに端子２２にて接続される。コンデンサＣ２０は、負極側ラインとＧＮ端子２８との間に接続される。コンデンサＣ２０は、負極側ラインに端子２４にて接続される。
【００１４】
図２は、Ｙコンデンサ９０の一例を示す図であり、（Ａ）は、基板５０の一方の面（本例ではＡ面）側を示す図であり、（Ｂ）は、基板５０の他方の面（本例ではＢ面）側を示す図である。図２に示すＹコンデンサ９０は、図１に示すＹコンデンサ部２０を形成する。図３は、図２のラインＣ−Ｃに沿った断面図である。尚、図３においては、基板５０をケース１００（図４参照）に取り付けるためのボルト３０が図示されている。
【００１５】
Ｙコンデンサ９０は、基板５０と、負極側電極５２と、正極側電極５４と、導体パターン６０と、正極側チップコンデンサ群７０と、負極側チップコンデンサ群８０とを含む。
【００１６】
基板５０は、多層基板である。尚、基板５０は、絶縁フィルムシートと金属導体とが積層ラミネートされた基板を用いて形成されてもよい。図３に示す例では、基板５０は、第１層５０１と、第２層５０２と、第３層５０３と、第４層５０４とからなる４層の多層基板である。尚、層数は、４層に限られず、４層以上の任意である。
【００１７】
第１層５０１は、Ａ面を形成する。第２層５０２には、負極側導体層６３が形成される。第３層５０３には、正極側導体層６９が形成される。第４層５０４は、Ｂ面を形成する。
【００１８】
負極側導体層６３は、図１に示すＮ１端子１２及びＮ２端子１４を繋ぐ負極側ラインを形成する。負極側導体層６３は、Ｘ方向の略全幅に亘って形成されるベタパターンであってもよい。
【００１９】
正極側導体層６９は、図１に示すＰ１端子１１及びＰ２端子１３を繋ぐ正極側ラインを形成する。正極側導体層６９は、上面視（基板５０の法線方向に沿って視たビュー）で、負極側導体層６３と重なるように形成される。正極側導体層６９は、Ｘ方向の略全幅に亘って形成されるベタパターンであってもよい。
【００２０】
基板５０には、取り付け穴５６が形成される。取り付け穴５６は、負極側電極５２内に形成される取り付け穴５６と、正極側電極５４内に形成される取り付け穴５６と、グランド電極部６６内に形成される取り付け穴５６（基板５０の４隅の取り付け穴５６）とを含む。図２に示す例では、取り付け穴５６は、基板５０のＸ方向の両側に４つずつ、計８つ形成されている。
【００２１】
負極側電極５２は、基板５０のＸ方向両側に設けられる。負極側電極５２のそれぞれは、図１に示すＮ１端子１２及びＮ２端子１４をそれぞれ形成する。負極側電極５２は、負極側導体層６３に例えばスルーホール（図示せず）を介して接続される。この場合、スルーホールは、例えば取り付け穴５６まわりに複数個形成されてもよい。
【００２２】
正極側電極５４は、基板５０のＸ方向両側に設けられる。正極側電極５４は、Ｙ方向で負極側電極５２と並ぶ態様で配置される。正極側電極５４のそれぞれは、図１に示すＰ１端子１１及びＰ２端子１３をそれぞれ形成する。正極側電極５４は、正極側導体層６９に例えばスルーホール（図示せず）を介して接続される。この場合、スルーホールは、例えば取り付け穴５６まわりに複数個形成されてもよい。
【００２３】
導体パターン６０は、負極導体部６２と、直列接続部６４と、グランド電極部６５と、グランド電極部６６と、直列接続部６７と、正極導体部６８とを含む。
【００２４】
負極導体部６２は、図２（Ａ）に示すように、Ａ面に形成される。負極導体部６２は、負極側チップコンデンサ群８０を負極側導体層６３に接続する役割を持つ。負極導体部６２は、Ｘ方向に延在する直線パターンにより形成される。負極導体部６２は、負極側導体層６３に基板５０のスルーホール６３ａ（図３参照）を介して接続される。スルーホール６３ａは、Ｘ方向に沿って複数個形成されてもよい。尚、図２においてはスルーホール６３ａの図示は省略されている。
【００２５】
正極導体部６８は、図２（Ｂ）に示すように、Ｂ面に形成される。正極導体部６８は、Ｘ方向に延在する直線パターンにより形成される。正極導体部６８は、正極側チップコンデンサ群７０を正極側導体層６９に接続する役割を持つ。正極導体部６８は、正極側導体層６９に基板５０のスルーホール６９ａ（図３参照）を介して接続される。スルーホール６９ａは、Ｘ方向に沿って複数個形成されてもよい。尚、図２においてはスルーホール６９ａの図示は省略されている。
【００２６】
グランド電極部６５は、図１に示すＧＮ端子２８を形成する。グランド電極部６５は、基板５０におけるＹ方向の一端において、Ｘ方向に延在する直線パターンにより形成される。グランド電極部６６は、図１に示すＧｐ端子２６を形成する。グランド電極部６６は、基板５０におけるＹ方向の他端において、Ｘ方向に延在する直線パターンにより形成される。直列接続部６４及び直列接続部６７は、Ｙ方向に延在する。
【００２７】
正極側チップコンデンサ群７０は、図２（Ｂ）に示すように、Ｂ面に実装される。正極側チップコンデンサ群７０は、図１に示すコンデンサＣ１０を形成する。正極側チップコンデンサ群７０は、直列接続された複数のチップコンデンサ４０を複数組備え、これら複数組を正極側電極５４とグランド電極部６６との間に並列接続して形成される。図２に示す例では、正極側チップコンデンサ群７０は、直列接続部６７により直列接続された３つのチップコンデンサ４０を１２組備え、これらの１２組は、正極導体部６８とグランド電極部６６との間に並列接続される。尚、正極側チップコンデンサ群７０におけるチップコンデンサ４０の全体の数や組数、一組に含まれるチップコンデンサ４０の数等は任意である。
【００２８】
負極側チップコンデンサ群８０は、図２（Ａ）に示すように、Ａ面に実装される。負極側チップコンデンサ群８０は、図１に示すコンデンサＣ２０を形成する。負極側チップコンデンサ群８０は、直列接続された複数のチップコンデンサ４０を複数組備え、これら複数組を負極側電極５２とグランド電極部６５との間に並列接続して形成される。図２に示す例では、負極側チップコンデンサ群８０は、直列接続部６４により直列接続された３つのチップコンデンサ４０を１２組備え、これらの１２組は、負極導体部６２とグランド電極部６５との間に並列接続される。尚、負極側チップコンデンサ群８０におけるチップコンデンサ４０の全体の数や組数、一組に含まれるチップコンデンサ４０の数等は任意である。
【００２９】
図２に示す例によれば、Ｙコンデンサ９０が、単一の基板５０上に実装されるチップコンデンサ４０により形成されるので、フィルムタイプのコンデンサによりＹコンデンサを形成する場合に比べて、Ｙコンデンサ９０の小型化が可能となる。また、Ｙコンデンサ９０は実質的に基板５０の形態となるので、薄型の構成を実現することができる。
【００３０】
また、図２に示す例によれば、基板５０は、Ｐ１端子１１及びＰ２端子１３を繋ぐ正極側ラインを形成する正極側導体層６９と、Ｎ１端子１２及びＮ２端子１４を繋ぐ負極側ラインを形成する負極側導体層６３とを含む。即ち、基板５０は、正極側バスバを形成する正極側導体層６９と、負極側バスバを形成する負極側導体層６３とを含む。正極側導体層６９と負極側導体層６３には、インバータ４の駆動時に反対方向の電流が流れるので、それぞれの電流により形成される磁束が打ち消される。正極側導体層６９及び負極側導体層６３を図２に示すように近接して配置した場合には、磁束を打ち消しあう効果を高めることができる。これにより、寄生インダクタンスが低減されるので、サージ電圧を低減することができる。
【００３１】
また、図２に示す例によれば、直列接続された複数のチップコンデンサ４０によりＹコンデンサ９０を形成するので、ショート故障モードを回避できる可能性を高めることができる。また、直列接続された複数のチップコンデンサ４０を複数組形成し、これらの複数組を並列接続することで、ある組の故障が他の組に影響しなくなり、全体としての信頼性を高めることができる。
【００３２】
また、図２に示す例によれば、グランド電極部６６と正極側導体層６９との間の配線の距離（端子２２からＧｐ端子２６まで距離）と、グランド電極部６５と負極側導体層６３の間の配線の距離（端子２４からＧｎ端子２８までの距離）とを略等しくすることができ、電気的なバランスが良好となり、Ｙコンデンサ９０のノイズフィルタ機能を高めることができる。
【００３３】
図４は、基板５０がケース１００内に収容されたＹコンデンサ９０の状態の一例を概略的に示す図である。
【００３４】
ケース１００は、内部空間１０２を有し、内部空間１０２には、Ｙコンデンサ９０が収容される。また、内部空間１０２には、図４に模式的に示すように、平滑コンデンサ１０６等が収容されてよい。平滑コンデンサ１０６は、図１に示す平滑コンデンサＣ１を形成する。尚、平滑コンデンサ１０６は、樹脂モールドにより形成される樹脂部（図示せず）により封止されてもよい。ケース１００には、内部空間１０２を覆うケースカバー１２０が取り付けられる。
【００３５】
基板５０は、図４に示すように、ケース１００内に設けられてよい。例えば、基板５０は、ボルト３０によりケース１００に固定されてもよい。この場合、ボルト３０は、基板５０の４隅の取り付け穴５６を通ってケース１００のボルト締結部（図示せず）に締め付けされる。ボルト３０は、締結時に、基板５０の取り付け穴５６まわりのグランド電極部６５、６６に電気的に接続される。これにより、基板５０のグランド電極部６５、６６は、ボルト３０を介してケース１００（グランド電位）に電気的に接続される。
【００３６】
尚、図示を省略するが、ボルト（図示せず）は、負極側電極５２内の取り付け穴５６を通って、ケース１００の負極側電極（図示せず）に形成されるネジ穴（図示せず）に締め付けられてよい。ケース１００の負極側電極は、平滑コンデンサ１０６の負極側に接続される。これにより、基板５０の負極側電極５２と平滑コンデンサ１０６の負極側とがボルトを介して電気的に接続される。また、ボルト（図示せず）は、正極側電極５４内の取り付け穴５６を通って、ケース１００の正極側電極（図示せず）に形成されるネジ穴（図示せず）に締め付けられてよい。ケース１００の正極側電極は、平滑コンデンサ１０６の正極側に接続される。これにより、基板５０の正極側電極５４と平滑コンデンサ１０６の正極側とがボルトを介して電気的に接続される。
【００３７】
基板５０は、好ましくは、Ａ面側がケースカバー１２０に向く態様で設けられる。これにより、ケースカバー１２０側を低電位側（負極側）にすることができ、車両衝突時等におけるケースカバー１２０の取り外し時における安全性が向上する。
【００３８】
図５は、他の例によるＹコンデンサ９０Ａを示す図であり、（Ａ）は、基板５０Ａの一方の面（本例ではＡ面）側を示す図であり、（Ｂ）は、基板５０Ａの他方の面（本例ではＢ面）側を示す図である。図６は、図５のラインＤ−Ｄに沿った断面図である。
【００３９】
図５に示すＹコンデンサ９０Ａは、図２に示したＹコンデンサ９０に対して、基板５０Ａにおける構成が異なる。図２に示したＹコンデンサ９０では、正極側チップコンデンサ群７０及び負極側チップコンデンサ群８０が基板５０の両面にそれぞれ実装されているのに対して、図５に示すＹコンデンサ９０Ａでは、正極側チップコンデンサ群７０及び負極側チップコンデンサ群８０が基板５０Ａの片面（本例では、Ａ面）のみに実装される。以下では、Ｙコンデンサ９０Ａに特有の構成について主に説明する。図２に示した構成要素と実質的に同様である構成要素（例えば、機能が同じで配置位置のみが異なる構成要素）については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４０】
基板５０Ａは、多層基板である。図６に示す例では、基板５０Ａは、第１層５０１Ａと、第２層５０２と、第３層５０３と、第４層５０４Ａとからなる４層の多層基板である。尚、層数は、４層に限られず、３層以上の任意である。
【００４１】
第１層５０１Ａは、Ａ面を形成する。第４層５０４Ａは、Ｂ面を形成する。
【００４２】
負極側電極５２は、基板５０ＡのＡ面のＸ方向両側に設けられる。正極側電極５４は、基板５０ＡのＡ面のＸ方向両側に設けられる。正極側電極５４は、負極側電極５２とＹ方向で並ぶ態様で基板５０ＡのＹ方向の中央部に配置される。
【００４３】
導体パターン６０は、負極導体部６２と、直列接続部６４と、グランド電極部６５と、グランド電極部６６と、直列接続部６７と、正極導体部６８とを含む。
【００４４】
負極導体部６２は、図５（Ａ）に示すように、Ａ面に形成される。正極導体部６８は、図５（Ａ）に示すように、Ａ面に形成される。正極導体部６８は、負極導体部６２とＹ方向で並ぶ態様で基板５０ＡのＹ方向の中央部に配置される。正極導体部６８は、同様に正極側導体層６９とスルーホール（図示せず）で接続されるが、このスルーホールは、負極側導体層６３とは電気的に絶縁される。正極側チップコンデンサ群７０及び負極側チップコンデンサ群８０は、共にＡ面に実装される。
【００４５】
図５及び図６に示すＹコンデンサ９０Ａによっても、図２に示したＹコンデンサ９０と同様の効果が得られる。また、図５及び図６に示すＹコンデンサ９０Ａによれば、図２に示した両面実装のＹコンデンサ９０よりも基板サイズが大きくなる一方、片面実装となるのでコストを低減することができる。尚、図５及び図６に示すＹコンデンサ９０Ａの基板５０Ａは、図４に示した態様で、ケース１００内に収容されてよい。この場合、基板５０Ａは、好ましくは、Ａ面側がケースカバー１２０に向く態様で設けられる。
【００４６】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００４７】
例えば、上述した実施例において、負極側導体層６３及び正極側導体層６９は、上面視で、完全に重なり合う同一の領域に形成されてもよいし、部分的に重なる態様で形成されてもよい。
【００４８】
また、上述した実施例では、正極導体部６８は、正極側チップコンデンサ群７０に対して一体的に形成されているが、正極導体部６８は、正極側チップコンデンサ群７０の各組に対して別々に形成されてもよい。例えば図２に示す例では、正極導体部６８は、正極側チップコンデンサ群７０内の１２組に対応して１２個分離した形で形成されてもよい。これは、負極導体部６２についても同様である。
【００４９】
また、上述した実施例では、電気回路１は、電力変換装置としてインバータ４を備えているが、電力変換装置としてＤＣ−ＤＣコンバータを備えてもよい。
【００５０】
また、Ｙコンデンサ９０，９０Ａは、コンバータやインバータのような任意の電力変換装置を含む任意の電気回路に適用されてもよい。
【００５１】
また、上述した実施例において、基板５０，５０ＡにおけるＡ面及びＢ面の構成は逆であってもよい。即ち、Ａ面の構成がＢ面に構成され、Ｂ面の構成がＡ面に構成されてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１    電気回路
１０    平滑コンデンサ部
２０    Ｙコンデンサ部
３０    ボルト
４０    チップコンデンサ
５０，５０Ａ    基板
５２    負極側電極
５４    正極側電極
６０    導体パターン
６２    負極導体部
６３    負極側導体層
６５，６６    グランド電極部
６８    正極導体部
６９    正極側導体層
７０    正極側チップコンデンサ群
８０    負極側チップコンデンサ群
９０，９０Ａ    Ｙコンデンサ
１００    ケース
１０６    平滑コンデンサ
１２０    ケースカバー
【図１】
2015162920.tif 000003
【図２】
2015162920.tif 000004
【図３】
2015162920.tif 000005
【図４】
2015162920.tif 000006
【図５】
2015162920.tif 000007
【図６】
2015162920.tif 000008