(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電極と負電極とを両端部に設けた第１コンデンサと、
正電極と負電極とを両端部に設け、正電極を前記第１コンデンサの負電極側に配置し、負電極を前記第１コンデンサの正電極側に配置する第２コンデンサと、
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間で、第１コンデンサ側に配置され、前記第１コンデンサに流れる電流の向きとは逆向きに電流が流れるように形成された平板状の導電部材から成り、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの正電極に接続される正極バスバーと、
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間で、第２コンデンサ側に配置され、前記第２コンデンサに流れる電流の向きとは逆向きに電流が流れるように形成された平板状の導電部材から成り、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの負電極に接続された負極バスバーと、
前記正極バスバーにおける前記第１コンデンサの負電極側に形成される正極取出部と、
前記負極バスバーにおける前記第２コンデンサの正電極側に形成される負極取出部と、
を備えることを特徴とするコンデンサモジュール。
【請求項２】
前記正極バスバーは、
前記第１コンデンサと第２コンデンサの間に配置された平板状の第１導電部材から成る第１正極部と、
前記第１導電部材の一端から伸びて前記第１コンデンサの正電極に接続される導電部材から成る第２正極部と、
前記第２コンデンサの正電極に接続される導電部材であって、前記第１導電部材の他端に脱着可能に設けられた第３正極部とから成り、
前記負極バスバーは、
前記第１コンデンサと第２コンデンサの間に配置された平板状の第２導電部材から成る第１負極部と、
前記第２導電部材の一端から伸びて前記第２コンデンサの負電極に接続される導電部材から成る第２負極部と、
前記第２コンデンサの負電極に接続される導電部材であって、前記第２導電部材に脱着可能に設けられた第３負極部とから成ることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【請求項３】
前記第１コンデンサは、
前記正極バスバーに流れる電流の向きと垂直方向に、正極バスバーに沿って並列に並べられた複数のコンデンサから成り、
前記第２コンデンサは、
前記負極バスバーに流れる電流の向きと垂直方向に、前記負極バスバーに沿って並列に並べられた複数のコンデンサから成ることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサモジュール。
【請求項４】
前記正極バスバーおよび前記負極バスバーには、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのそれぞれにおいて、隣接するコンデンサの略中間に対応する位置にスリットが形成されていることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサモジュール。
【請求項５】
前記正極バスバーおよび前記負極バスバーは、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのそれぞれにおいて、隣接するコンデンサの間に仕切部材を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のコンデンサモジュール。
【請求項６】
前記正極バスバーと前記負極バスバーとの間に絶縁部材を設けることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のコンデンサモジュール。
【請求項７】
前記正極バスバーと前記第１コンデンサとの間および前記負極バスバーと前記第２コンデンサとの間に絶縁部材を設けることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のコンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタンスを低減させたコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの駆動制御を行うインバータは、平滑コンデンサを備え、平滑コンデンサによってモータヘ給電する電力の変動を抑制している。平滑コンデンサは、バッテリの両極から配索されるバスバーと電気的に接続され、複数のコンデンサが並列に配置されたコンデンサモジュールとして構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
コンデンサモジュールでは、コンデンサに寄生するインダクタンスを抑制するために、並列に設けられた複数のコンデンサに流れる電流が互いに逆方向になるように各コンデンサを配置していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のコンデンサモジュールにおいては、隣接するコンデンサに流れる電流が逆方向になるように各コンデンサを配置しているため、一部のコンデンサに流れる電流の向きは、バスバーにおける電流の向きと同じとなっている。その結果、一部のコンデンサでインダクタンスの増加を招くこととなり、インバータのスイッチング動作において問題を生じていた。
【０００６】
本発明は、インダクタンスの増加を抑制できるコンデンサモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るコンデンサモジュールにおいて、第１コンデンサは正電極と負電極とを両端部に設け、第２コンデンサは、正電極を第１コンデンサの負電極側に配置し、負電極を第１コンデンサの正電極側に配置する。正極バスバーは、第１コンデンサと第２コンデンサとの間で、第１コンデンサ側に配置され、第１コンデンサに流れる電流の向きとは逆向きに電流が流れるように形成された平板状の導電部材から成り、第１コンデンサおよび第２コンデンサの正電極と接続する。負極バスバーは、第１コンデンサと第２コンデンサとの間で、第２コンデンサ側に配置され、第２コンデンサに流れる電流の向きとは逆向きに電流が流れるように形成された平板状の導電部材から成り、第１コンデンサおよび第２コンデンサの負電極と接続する。正極取出部は、正極バスバーにおける第１コンデンサの負電極側に形成され、負極取出部は、負極バスバーにおける第２コンデンサの正電極側に形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バスバー同士に流れる電流の向きが逆になると共に、バスバーとコンデンサとに流れる電流の向きも逆になる。このため、正極バスバーおよび負極バスバーの内部のインダクタンスを低減できるとともに、第１コンデンサおよび第２コンデンサの内部のインダクタンスを低減できる。その結果、インダクタンスの増加を抑制できるコンデンサモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係るコンデンサモジュールの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係るコンデンサモジュールの構造を示す斜視図および断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係るコンデンサモジュールの構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例４に係るコンデンサモジュールの構造を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例５に係るコンデンサモジュールの構造を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例６に係るコンデンサモジュールの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例に係るコンデンサモジュールの効果と従来のコンデンサモジュールの効果との比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るコンデンサモジュールについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係るコンデンサモジュールの構造を示す断面図である。このコンデンサモジュールは、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４を備える。
【００１２】
第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２は、正極バスバー１３および負極バスバー１４を挟んで対向して配置される。第１コンデンサ１１は、両極部において、正電極１１ａと負電極１１ｂとを対向して設けている。第２コンデンサ１２は、両極部において、正電極１２ａと負電極１２ｂとを対向して設け、正電極１２ａが第１コンデンサ１１の負電極１１ｂ側に配置され、負電極１２ｂが第１コンデンサ１１の正電極１１ａ側に配置される。
【００１３】
第１コンデンサ１１の正電極１１ａは正極バスバー１３と接続し、負電極１１ｂは負極バスバー１４と接続する。第２コンデンサ１２の正電極１２ａは正極バスバー１３と接続し、負電極１２ｂは負極バスバー１４と接続する。
【００１４】
正極バスバー１３は、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２との間の第１コンデンサ１１側に配置された平板状の導電部材から成り、第１コンデンサ１１の正電極１１ａおよび第２コンデンサ１２の正電極１２ａと接続する。負極バスバー１４は、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２との間の第２コンデンサ１２側に配置された平板状の導電部材から成り、第１コンデンサ１１の負電極１１ｂおよび第２コンデンサ１２の負電極１２ｂと接続する。
【００１５】
正極バスバー１３の上方の端部、つまりは、正極バスバーにおける第１コンデンサ１１の負電極１１ｂ側に、図示しない外部のバッテリの正電位側と接続するための正極取出部１３ａが形成される。また、負極バスバー１４の上方の端部、つまりは負極バスバーにおける第２コンデンサ１２の正電極１２ａ側に、外部のバッテリの負電位側と接続するための負極取出部１４ａが形成される。正極バスバー１３の主面（図１中の左側の面）と負極バスバー１４の主面（図１中の右側の面）には絶縁処理が施され、これらの主面が対向するように配置される。
【００１６】
また、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４は近接して配置される。また、正極バスバー１３および負極バスバー１４同士に流れる電流の向きが逆になると共に、正極バスバー１３（負極バスバー１４）と第１コンデンサ１１（第２コンデンサ１２）とに流れる電流の向きも逆になる（図１中の破線矢印参照）。これにより、第１実施形態に係るコンデンサモジュールは、発生する磁束は打ち消し合い、正極バスバー１３および負極バスバー１４の内部のインダクタンスを低減できるとともに、第１コンデンサ１１および第２コンデンサ１２の内部のインダクタンスを低減できる。その結果、スイッチング時に生じるインダクタンスによる電圧のオーバーシュートやリンギングといったノイズ成分を低減できる。
【００１７】
正極バスバー１３は、第１コンデンサ１１との間で発生する磁束を打ち消すために、第１コンデンサと対向する面積が広くするようにしてもよい。同様に、負極バスバー１４は、第２コンデンサ１２との間で発生する磁束を打ち消すために、第２コンデンサと対向する面積が広くするようにしてもよい。また、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４は、互いが電気的に導通しない限り近接し、図示しない半導体からの距離も短くなることが望ましい。
【００１８】
また、正極バスバー１３と負極バスバー１４、および、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２とは、それぞれ対称になるように配置した。このため、対向面積が均等になりコモンモード電流が流れにくくなる。
【００１９】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２に係るコンデンサモジュールの構造を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の面Ａで切断した断面図である。
【００２０】
第１コンデンサ１１は、正極バスバー１３に流れる電流の向きと垂直方向で、平板である正極バスバー１３が延在する方向に沿って並列に並べられた複数（実施例２では４個の例を示している）のコンデンサからなる。また、第２コンデンサ１２は、負極バスバー１４に流れる電流の向きと垂直方向で、負極バスバー１４が延在する方向に沿って並列に並べられた複数（実施例２では４個の例を示している）のコンデンサからなる。
【００２１】
正極バスバー１３は、第１正極部１３１と第２正極部１３２と第３正極部１３３とからなる。第１正極部１３１は、平板状で、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２との間に配置される。第２正極部１３２は、第１正極部１３１の一端から伸びて第１コンデンサ１１の正電極１１ａと接続している。第３正極部１３３は、第２コンデンサ１２の正電極１２ａに接続されるものであって、第１正極部１３１の他端に脱着可能な部材として設けられる。また、第１正極部１３１を構成する平板状の導電部材の上方の端部には、外部のバッテリと接続するための正極取出部１３ａが形成される。
【００２２】
また、負極バスバー１４は、第１負極部１４１と第２負極部１４２と第３負極部１４３とからなる。第１負極部１４１は、平板状で、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２との間に配置される。第２負極部１４２は、第１負極部１４１の一端から伸びて第２コンデンサ１２の負電極１２ｂに接続される導電部材とからなる。第３負極部１４３は、第１コンデンサ１１の負電極１１ｂに接続されるものであって、第１負極部１４１の他端に脱着可能な部材として設けられる。また、第１負極部１４１を構成する平板状の導電部材の上方の端部には、外部のバッテリと接続するための負極取出部１４ａが形成されている。
【００２３】
正極バスバー１３の表面と負極バスバー１４の表面とには絶縁処理が施されており、第１正極部１３１と第１負極部１４１とは、対向するように配置される。
【００２４】
また、正極バスバー１３を構成する第１正極部１３１と第２正極部１３２は、取付部１５ａにおいてネジ止めにより固定される。また、負極バスバー１４を構成する第１負極部１４１と第２負極部１４２は、取付部１５ｂにおいてネジ止めにより固定される。
【００２５】
以上説明したように、正極バスバー１３は、導電部材により構成されるものであって、第１正極部１３１、第２正極部１３２、及び第３正極部１３３を有する。負極バスバー１４は、導電部材により構成されるものであって、第１負極部１４１、第２負極部１４２、第３負極部１４３を有する。このため、本実施形態に係るコンデンサモジュールは、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４の間の接続や組み立てが容易になる。
【００２６】
また、実施例２に係るコンデンサモジュールでは、バスバーに流れる電流の向きと垂直方向に、バスバーに沿って並べてコンデンサを設けているため、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ１２のそれぞれにおいて、コンデンサ同士の隙間を空けなくても絶縁を確保することができる。従って、実施例２に係るコンデンサモジュールは、小型化することができる。
【００２７】
また、実施例２に係るコンデンサモジュールでは、上記構成により、正極バスバー１３および負極バスバー１４の内部のインダクタンスを低減できるとともに、第１コンデンサ１１および第２コンデンサ１２の内部のインダクタンスを低減できる。
【００２８】
さらに、実施例２に係るコンデンサモジュールでは、正極バスバー１３と負極バスバー１４、および、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２とは、それぞれ対称になるように配置したので、対向面積が均等になりコモンモード電流が流れにくくなる。
【００２９】
また、従来では、多数のコンデンサを並列に接続した場合、バスバーが延在する方向に沿って極性が異なるコンデンサの電極面を交互に配置することにより、絶縁距離を確保しなければならなかった。このため、コンデンサモジュールが大型化していた。
【００３０】
本実施例では、第１コンデンサ１１の正電極１１ａを第１正極部１３１と第２正極部１３２と第３正極部１３３を介して第２コンデンサ１２の正電極１２ａに接続している。第２コンデンサ１２の負電極１２ｂを第１負極部１４１と第２負極部１４２と第３負極部１４３を介して第１コンデンサ１１の負電極１１ｂに接続し、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２とを並列している。このため、第１コンデンサ１１を構成する複数のコンデンサを、正極バスバー１３が延在する方向に沿って極性を合わせて配置でき、第２コンデンサ１１を構成する複数のコンデンサを、負極バスバー１４が延在する方向に沿って極性を合わせて配置できる。従って、隣接するコンデンサを近接させることができるので、絶縁距離を抑制することができ、小型化を実現することができる。
【００３１】
また、実施例２では、正極バスバー１３及び負極バスバー１４の表面に絶縁処理が施されているため、バスバー同士に加え、コンデンサをバスバーに近接して配置できるようになる。これにより、本実施例に係るコンデンサモジュールは、絶縁距離を抑制し、小型化することができる。
【００３２】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３に係るコンデンサモジュールの構造を示す斜視図である。実施例２の第３正極部１３３は、第２コンデンサ１２を構成する複数のコンデンサの正電極１２ａを接続するバスバーにより構成される。実施例３の第３正極部１３３は、第２コンデンサ１２を構成する複数のコンデンサの中の隣り合った２個のコンデンサの正電極１２ａに接触するように第１正極部１３１から櫛状に伸びた導電部材から成る。第１正極部１３１には、外部のバッテリと接続するための正極取出部１３ａが形成される。この正極取出部１３ａは、必ずしも第１コンデンサ１１の負電極側端部に設けなくてもよく、本実施例のように負電極側に配置されていればよい。これにより、バスバーとコンデンサとを流れる電流の向きを反対にすることができる。
【００３３】
同様に、実施例２の第３負極部１４３は、第１コンデンサ１１を構成する複数のコンデンサの負電極１１ｂを接続するバスバーにより構成される。実施例３の第３負極部１４３は、第１コンデンサ１１を構成する複数のコンデンサの中の隣り合った２個のコンデンサの負電極１１ｂに接触するように第１負極部１４１から櫛状に伸びた導電部材から成る。第１負極部１４１には、外部と接続するための負極取出部１４ｂが形成される。この負極取出部１４ａは、必ずしも第２コンデンサ１２の正電極側端部に設けなくてもよく、本実施例のように正電極側に配置されていればよい。これにより、バスバーとコンデンサとを流れる電流の向きを反対にすることができる。
【００３４】
実施例３に係るコンデンサモジュールは、上記構成により、正極バスバー１３と第２コンデンサ１２の正電極１２ａとの接続、および、負極バスバー１４と第１コンデンサ１１の負電極１１ｂとの接続が容易になる。
【００３５】
（実施例４）
図４は、本発明の実施例４に係るコンデンサモジュールの構造を示す分解斜視図である。このコンデンサモジュールは、実施例２に係るコンデンサモジュールの正極バスバー１３を構成する第１正極部１３１および負極バスバー１４を構成する第１負極部１４１に、スリット１６が形成される。
【００３６】
第１正極部１３１のスリット１６は、複数のコンデンサから構成される第１コンデンサ１１において隣接するコンデンサの略中間に対応する位置に形成される。第１負極部１４１のスリット１６は、複数のコンデンサから構成される第２コンデンサ１２において隣接するコンデンサの略中間に対応する位置に形成される。
【００３７】
実施例４に係るコンデンサモジュールにおいて、第１正極部１３１のスリット１６は、電流が第１コンデンサ１１の一方の電極から他方の電極に流れるに際し、電流が流れる方向を制限し、電流が第１コンデンサ１１の一方の電極から他方の電極への方向に沿って流れるようになる。
同様に、第１負極部１４１のスリット１６は、電流が第２コンデンサ１２の一方の電極から他方の電極に流れるに際し、電流が流れる方向を制限し、電流が第２コンデンサ１２の一方の電極から他方の電極への方向に沿って流れるようになる。したがって、本実施例では、第１コンデンサ１１に流れる電流と正極バスバー１３に流れる電流とを逆向きに揃い、互いに打消しあう磁束を多くすることができる。その結果、本実施例では、正極バスバー１３および負極バスバー１４の内部のインダクタンスを低減できるとともに、第１コンデンサ１１および第２コンデンサ１２の内部のインダクタンスを低減することができる。
【００３８】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５に係るコンデンサモジュールの構造を示す分解斜視図である。このコンデンサモジュールは、実施例２に係るコンデンサモジュールの正極バスバー１３を構成する第１正極部１３１および負極バスバー１４を構成する第１負極部１４１に、仕切部材１７を設けている。
【００３９】
第１正極部１３１の仕切部材１７は、第１コンデンサ１１を構成する複数のコンデンサの中の隣接するコンデンサの略中間に対応する位置に、第１正極部１３１と第２正極部１３２とで固定して設けられる。第１負極部１４１の仕切部材１７は、第２コンデンサ１２を構成する複数のコンデンサの中の隣接するコンデンサの略中間に対応する位置に、第１負極部１４１と第２負極部１４２とで固定して設けられる。
【００４０】
実施例５に係るコンデンサモジュールは、正極バスバー１３及び負極バスバー１４に仕切部材１７を備えているため、剛性を高めることができる。してみれば、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ１２の動作に伴う熱が生じたとしても、本実施例では、コンデンサモジュールの熱収縮を抑制し、ひいては、コンデンサモジュールの故障を抑制することができる。また、コンデンサの動作に伴う振動が発生したとしても、本実施例では、仕切部材１７により、振動が外部に伝達することを抑制できる。
【００４１】
（実施例６）
図６は、本発明の実施例６に係るコンデンサモジュールの構造を示す断面図である。このコンデンサモジュールは、正極バスバー１３と負極バスバー１４との間に絶縁部材１８を設けている。
【００４２】
本実施例では、正極バスバー１３と負極バスバー１４との間に絶縁部材１８を設けるので、正極バスバー１３と負極バスバー１４との間において、スペースを設けなくても絶縁部材１８により両者の絶縁を確保することができる。即ち、絶縁のためのスペースをバスバー間に設けなくて良い分、バスバー間の距離を縮めることができるため、コンデンサモジュールを小型化することができる。
【００４３】
また、正極バスバー１３と第１コンデンサ１１との間、負極バスバー１４と第２コンデンサ１２との間に絶縁部材１８を設ける。絶縁部材１８としては、絶縁紙、絶縁フィルム、樹脂などから成る絶縁部材を用いることができる。
【００４４】
上記構成によれば、バスバーとコンデンサとの間に絶縁部材１８を設けるので、バスバーとコンデンサとの間において、スペースを設けなくても絶縁部材１８により両者の絶縁を確保することができる。即ち、絶縁のためのスペースをバスバーとコンデンサとの間に設けなくて良い分、バスバーとコンデンサとの間の距離を縮めることができるため、コンデンサモジュールを小型化することができる。
【００４５】
図７は、上述した実施例に係るコンデンサモジュールによる効果と従来のコンデンサモジュールの効果との比較を示す図である。図７は、実施例に係るコンデンサモジュール（実線）と従来のコンデンサモジュール（破線）に現れるノイズ成分とを比較した波形図である。
【００４６】
図７に示すように、実施例に係るコンデンサモジュールのノイズ成分は、従来のコンデンサモジュールのノイズ成分のピーク値（破線）に対して、低減される。
【００４７】
以上説明したように、上述の実施例では、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４は近接して配置される。また、正極バスバー１３および負極バスバー１４同士に流れる電流の向きが逆になると共に、正極バスバー１３（負極バスバー１４）と第１コンデンサ１１（第２コンデンサ１２）とに流れる電流の向きも逆になる。このため、正極バスバー１３および負極バスバー１４の内部のインダクタンスを低減できるとともに、第１コンデンサ１１および第２コンデンサ１２の内部のインダクタンスを低減できる。
【００４８】
さらに、正極バスバー１３と負極バスバー１４、および、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２とは、それぞれ対称に配置した。このため、対向面積が均等になりコモンモード電流が流れにくくなる。
【００４９】
なお、上述した各実施例に係るコンデンサモジュールは、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４をケースに格納し、樹脂で封入しても良い。この構成によれば、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、正極バスバー１３および負極バスバー１４からの放電を防止することができる。
【００５０】
なお、正極取出部１３ａは、第１コンデンサ１１の負電極側端部に設けられることにより、バスバーとコンデンサとで対向する電流の量を増加できるため、第１コンデンサのインダクタンスの量をさらに抑制することができる。同様に、この負極取出部１４ａは、第２コンデンサ１２の正電極側端部に設けられることにより、バスバーとコンデンサとで対向する電流の量を増加できるため、第２コンデンサのインダクタンスの量をさらに抑制することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１１  第１コンデンサ
１１ａ  正電極
１１ｂ  負電極
１２  第２コンデンサ
１２ａ  正電極
１２ｂ  負電極
１３  正極バスバー
１３ａ  正極取出部
１３１  第１正極部
１３２  第２正極部
１３３  第３正極部
１４  負極バスバー
１４ａ  負極取出部
１４１  第１負極部
１４２  第２負極部
１４３  第３負極部
１６  スリット
１７  仕切部材
１８  絶縁部材
【図１】
0006511981.tif 000002
【図２】
0006511981.tif 000003
【図３】
0006511981.tif 000004
【図４】
0006511981.tif 000005
【図５】
0006511981.tif 000006
【図６】
0006511981.tif 000007
【図７】
0006511981.tif 000008