(57)【要約】【課題】高周波コモンモード電流を低減し、装置の高信頼化および小型，低コスト化を実現する。【解決手段】アルミ電解コンデンサなどの大型のコンデンサを、装置のフレームまたはアース電位に接続するに当たり、従来は金属製のバンドを用いていたため、コンデンサの表面と装置のフレームまたはアース電位との間にコンデンサ結合が生じてコモンモードの高周波電流が発生していたが、この発明ではバンド２２を非導電性物質または磁性材で形成することにより電気的に絶縁し、放射ノイズの低減化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ電解コンデンサを含む大型のコンデンサを、プラスチックを含む非導電性物質またはフェライトを含む磁性材からなる支持部材を用いて、装置のフレームまたはアース電位に固定することを特徴とするコンデンサの固定方法。
【請求項２】
アルミ電解コンデンサを含む大型のコンデンサの全面または一部表面をフェライトを含む磁性材で被覆し、支持部材を用いて装置のフレームまたはアース電位に固定することを特徴とするコンデンサの固定方法。
【請求項３】
前記支持部材と装置のフレームまたはアース電位との間に、前記コンデンサの表面を覆っている絶縁性フィルムよりも誘電率が小さい材料を介して固定す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の固定方法。
【請求項４】
前記支持部材と装置のフレームまたはアース電位との間に、磁性材コアを含むインダクタンス成分を持つ物質を介して固定す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の固定方法。
【請求項５】
前記コンデンサの正側出力端子または負側出力端子の少なくとも一方に、磁性材コアを含むインダクタンス成分を持つ物質を介して固定す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の固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体電力変換装置などに適用される大型のアルミ電解コンデンサの装置への固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に大型のアルミ電解コンデンサが適用されるインバータの従来例を示す。同図の符号１は交流を直流に変換するダイオード整流器回路、２は直流平滑用のアルミ電解コンデンサ、３はモータなどの負荷、４はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）５やダイオード６からなるインバータ部で、ＩＧＢＴ５やダイオード６が高周波スイッチングすることによって、任意の周波数と電圧が出力可能となる。
一般に、コンデンサ２は装置容量によってその容量が異なるが、数１０ｋＷ，交流２００Ｖ入力系の場合は、電圧定格４００Ｖ〜４５０Ｖ、静電容量としては数１０００μＦ以上のものが適用される。そのため、適用されるコンデンサとしては、円筒型の大型アルミ電解コンデンサになるのが一般的である。
【０００３】
図７にアルミ電解コンデンサの外観図を示し、図８に内部構造図を示す。図８の符号７がアルミ電解コンデンサの表面部分となるもので、アルミニウム製で電気的には負電位（ｎ電位）となる。そのため、安全上その表面には１ｍｍ以下の絶縁用のフィルム８が巻かれている。また、このアルミ電解コンデンサは、ある程度以上の容量からは、その重量および安全上の理由から、装置へ直接固定する必要があり、そのため図７，８のようにコンデンサの周囲に、支持部材としてある程度幅広のバンド９を取り付け、このバンド９を装置のフレームや放熱器などに螺子で固定することが行なわれる。なお、このバンドは鉄などの金属製であるのが普通である。
【０００４】
図９にその様子を横から見た図を示す。２ａ，２ｂが電解コンデンサ（同図はコンデンサを２並列または２直列接続の状態を示すが概念的に示し、図６の電気回路に忠実に描いてはいない）で、金属バンド９ａ，９ｂを螺子１０，１１，１２，１３により放熱器１４に直接接続されている金属板１５に取り付けられている。放熱器１４は一般にアースされているため、金属バンド９ａ，９ｂもまたアース電位となる。また、１６はインバータ４用または整流器１用の半導体モジュールで、銅電極１７によって電解コンデンサ２ａ，２ｂの正極端子および負極端子に結線されている。なお、アルミ電解コンデンサおよび固定用バンドについては、各コンデンサメーカのカタログなどで広く紹介されており、例えば非特許文献１がある。
【０００５】
【非特許文献１】日本ケミコン株式会社の２００２年の製品カタログ「２００２  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＮＴＳ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７，８に示すように、金属製バンドを取り付けられたアルミ電解コンデンサは、そのアルミニウム製表面７は負電位である一方、取り付け用バンドは装置のフレーム電位（アース電位）となるため、その間に電位差が生じ図８のようにコンデンサ結合（１８ａ，１８ｂ）となる。その容量は、バンドと電解コンデンサとの接触面積および絶縁用フィルムの厚さから、一般に１００ｐＦ程度となる。容量の計算式を（１）式に示す。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ                …（１）
ε：絶縁用フィルムの誘電率、Ｓ：接触面積、ｄ：絶縁用フィルムの厚さ
【０００７】
そのため、インバータ部４のＩＧＢＴやダイオードがスイッチングすると、そのｄｖ／ｄｔが起因となり、ＩＧＢＴやダイオードの対アース間の浮遊容量１９を介し、図１０に点線にて示す経路２０で電流（ｉ＝Ｃ・ｄｖ／ｄｔ）が流れる。この電流ｉの周波数は、上記１００ｐＦオーダの容量と、図１０の経路の一巡の配線インダクタンス値（概ね１００ｎＨ程度、図１０では等価的なインダクタンス２１として示している）から、概ね数１０ＭＨｚとなり、この電流が流れることでループアンテナとなり、大きな放射ノイズ源となる。また、放射ノイズ規格で定められている周波数は３０ＭＨｚ以上であり、前記周波数とほぼ一致する。そのため、放射ノイズ規格を満足させるために、外部にフィルタ回路を設けたり、装置をシールドするなどの対策が必要になるという問題がある
【０００８】
したがって、この発明の課題は、装置を大型化しコスト高にすることなく簡単な構成で高周波電流を低減し、放射ノイズを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、請求項１の発明では、アルミ電解コンデンサを含む大型のコンデンサを、プラスチックを含む非導電性物質またはフェライトを含む磁性材からなる支持部材を用いて、装置のフレームまたはアース電位に固定することを特徴とする。
請求項２の発明では、アルミ電解コンデンサを含む大型のコンデンサの全面または一部表面をフェライトを含む磁性材で被覆し、支持部材を用いて装置のフレームまたはアース電位に固定することを特徴とする。
【００１０】
請求項１または２の発明においては、前記支持部材と装置のフレームまたはアース電位との間に、前記コンデンサの表面を覆っている絶縁性フィルムよりも誘電率の小さい材料を介して固定することができ（請求項３の発明）、または、前記支持部材と装置のフレームまたはアース電位との間に、磁性コアを含むインダクタンス成分を持つ物質を介して固定することができ（請求項４の発明）、もしくは、前記コンデンサの正側出力端子または負側出力端子の少なくとも一方に、磁性コアを含むインダクタンス成分を持つ物質を介して固定することができる（請求項５の発明）。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、アースと電解コンデンサ間は絶縁されるか、または高周波インピーダンス値が高くなるため、本経路を介する高周波電流が低減し、放射ノイズが低減する。その結果、従来必要であった放射ノイズ対策用シール材が不要になるなど、装置の小型，低コスト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
同図の符号２２はコンデンサ固定用のバンドを示し、従来の金属製バンドから、プラスチックなどの非導電性の物質またはフェライトなどの磁性材で形成した点が特徴である。従来は金属製であったため、先の（１）式からその結合容量値は大きなものになる。一方、この発明のように非導電性とした場合は、バンド自身とは容量結合しないだけでなく、図１（ｂ）に示すように、アース電位（金属板１５の電位）との結合は９０°の位置関係を持つものとなるため、その容量値は従来の金属製物質の平行板構成に比べて大幅に減少し、図１０に示す経路２０の電流値は著しく減少する。
【００１３】
また、磁性材とした場合は、磁性材自身がインダクタンスとなるため、アース電位（金属板１５の電位）に対して高周波絶縁される構成となり（等価回路は図４（ｃ）のようになる）、その結果、図１０に示す経路２０の電流値は減少する。なお、図１の符号２は電解コンデンサ、８は絶縁用フィルム、１５は金属板をそれぞれ示す。
【００１４】
図２はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
これは、絶縁用フィルム８の上に、フェライトなどの磁性材３１を被覆したものである。こうすることで、磁性材３１自身がインダクタンスとなるため、アース電位（金属板１５の電位）に対して高周波絶縁される構成となり（等価回路は図４（ｃ）のようになる）、その結果、図４（ｃ）に示す経路２０の電流値は減少する。なお、絶縁用フィルム８と磁性材３１との上下関係は８，３１の順でなく３１，８の順のように逆にしても良い。また、磁性材３１は必ずしもコンデンサの全面を覆う必要は無く、最低限金属バンド９との接触面だけでも良い。以上では、金属バンド９を用いるようにしたが、プラスチックなどの非導電性の物質またはフェライトなどの磁性材からなるバンドを用いても良く、後述の例についても同様である。
【００１５】
図３はこの発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
これは、電解コンデンサを固定する金属製バンド９と金属板１５との間に、ある程度の厚さ（絶縁用フィルム８よりは十分厚くする、数ｍｍ以上）のプラスチックやゴムなどの低誘電率材料２３を挿入するとともに、固定用の螺子２４〜２７もプラスチックなどの非導電性のものとしたものである。こうすることで、金属製バンド９と金属板１５との間は絶縁され、先の（１）式のｄが大きくなるため、結合容量も十分小さくなり、上記と同様に経路２０の電流値が低減する。
【００１６】
図４はこの発明の第４の実施の形態を説明する説明図で、（ａ）は外観図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は等価回路図である。
同図（ａ），（ｂ）に示すように、電解コンデンサを固定する金属製バンド９と金属板１５との間に、インダクタンス成分を持つ部材２８ａ，２８ｂを挿入した点が特徴である。部材２８ａ，２８ｂとしては、例えば貫通形のフェライトコアが代表的なものとして挙げられるが、これを螺子２９，３０により金属板１５に固定する。その等価回路は同図（ｃ）のようになるが、点線経路２０の電流値はインダクタンス（２８）の増加により、高周波インピーダンスが高くなる分減少することになる。
【００１７】
図５はこの発明の第５の実施の形態を説明する説明図で、（ａ）（ｂ）（ｃ）は外観図、（ｄ）は側面図である。
同図（ａ）は、電解コンデンサの正側出力端子部３５に、インダクタンス成分を持つ部材３２を挿入したものである。この部材３２としても貫通形のフェライトコアを用いることができ、螺子３７で電解コンデンサに固定する。そのときの側面図を、図５（ｄ）に示す。
また、同図（ｂ）は、電解コンデンサの負側出力端子部３６に、インダクタンス成分を持つ部材３３を挿入したものである。この部材３３としても貫通形のフェライトコアを用いることができ、螺子３８で電解コンデンサに固定する。
【００１８】
図５（ｃ）は電解コンデンサの正側出力端子部３５，負側出力端子部３６に一括してインダクタンス成分を持つ部材３４を挿入したものである。この部材３４としても貫通形のフェライトコアを用いることができ、螺子３７，３８により電解コンデンサに固定する。
この場合の等価回路は図４（ｃ）となり、経路２０の電流値はインダクタンス（２８）の増加により、高周波インピーダンスが高くなる分減少することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図３】この発明の第３の実施の形態を示す構成図
【図４】この発明の第４の実施の形態を説明する説明図
【図５】この発明の第５の実施の形態を説明する説明図
【図６】一般的なインバータ主回路図
【図７】一般的な電解コンデンサの外観図
【図８】一般的な電解コンデンサの内部構造図
【図９】インバータの概略構造図
【図１０】ノイズ電流経路の説明図
【符号の説明】
【００２０】
１…整流器回路、２，２ａ，２ｂ…電解コンデンサ、３…負荷（モータ）、４…インバータ、５…ＩＧＢＴ、６…ダイオード、８…絶縁用フィルム、９，２２…バンド、１５…金属板、２０…電流経路、２３…低誘電率材料、２４〜２７，２９，３０，３７，３８…螺子、２８ａ，２８ｂ，３２，３３，３４…フェライトコア、３１…磁性材、３５…正側出力端子部、３６…負側出力端子部。
【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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