(57)【要約】【課題】電力変換装置のノイズを抑制する。【解決手段】電力変換装置は、電力変換装置の入力部分に接続される一方端と、アース線に接続される他方端とを有する対地コンデンサと、電力変換装置の出力部分と負荷とを接続する電力線に対して設けられるコモンモードコアと、アース線と、電源側のグラウンドとの間に接続されるインダクタンス素子とを備える。【選択図】図１
2016005302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力を変換して負荷に供給する電力変換装置であって、
前記電源は、電源側のグラウンドに接続され、
前記負荷は、アース線が接続された筐体に収容され、
前記電力変換装置は、
前記電力変換装置の入力部分に接続される一方端と、前記アース線に接続される他方端とを有する対地コンデンサと、
前記電力変換装置の出力部分と前記負荷とを接続する電力線に対して設けられるコモンモードコアと、
前記アース線と、前記電源側の前記グラウンドとの間に接続されるインダクタンス素子とを備える、電力変換装置。
【請求項２】
切欠部を有する冷却フィンをさらに備え、
前記インダクタンス素子は、前記切欠部に配置される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記対地コンデンサが実装された基板をさらに備え、
前記インダクタンス素子の磁束方向と、前記基板の面方向とが平行になるように、前記インダクタンス素子が配置される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コモンモードコアは、前記電力線および前記アース線に対して設けられる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記インダクタンス素子に並列に接続されるキャパシタンス素子をさらに備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、より特定的には、半導体素子のスイッチング動作を伴う電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、たとえば、電力源からの電力を変換して負荷に供給する。通常は、電力線によって、電力源、電力変換装置および負荷が閉回路に配置される。そのため、電力変換装置から負荷に供給される電流とは逆位相の電流が、負荷から電力変換装置に帰還する。
【０００３】
電力変換装置は、電力用半導体素子のスイッチング動作を伴うことも少なくない。スイッチング動作によって高周波の成分が、伝導性のノイズとして発生し得る。ノイズが発生するとノイズ電流が流れるので、ノイズ電流を低減させるための対策が必要になる。
【０００４】
ノイズ電流は高周波の成分を含むため、電力線から他の電路へ結合し得る。結合によって、たとえばノイズ電流の一部が、アース線やグラウンドを流れる。アース線やグラウンドを経由して電力変換装置に帰還するノイズ電流は、電力装置から負荷に供給される電流と同位相および同振幅の、コモンモード電流となる。ノイズ電流を低減させるためには、コモンモード電流の低減は重要である。
【０００５】
特開２００８−２９５１２６号公報（特許文献１）が提案する電力変換機システムでは、インバータ装置の入力部の各相が接地コンデンサ（対地コンデンサ）を介して放熱器に接続される。インバータ装置の出力部にはモータ（負荷）が接続され、モータは、フレーム（筐体）に収容される。フレームは、放熱器と電気的に接続される。ここで、フレームが、インピーダンス素子を用いてグラウンド（グラウンド）アースに接続される。この構成によれば、フレームおよび放熱器は、直接ではなくインピーダンス素子を介してグラウンドと接続される。したがって、グラウンドを流れるコモンモード電流を低減させることができる。
【０００６】
特開２００８−４２１２４号公報（特許文献２）が提案する半導体パワーモジュールでは、整流回路およびインバータ回路は、冷却体（放熱器）上の金属ベース板にそれぞれ配置される。ここで、冷却体（および金属ベース板）は、整流回路側とインバータ回路側とに分割され、インピーダンス素子を介して接続される。この構成によれば、インバータ回路に含まれる半導体チップのスイッチング動作によって発生したノイズ電流が、入力側（整流回路側）のアース線を流れることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２９５１２６号公報
【特許文献２】特開２００８−４２１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１が提案する技術は、グラウンドを流れるコモンモード電流を低減させることはできるが、アース線を流れるコモンモード電流を低減させることはできない。したがって、電力変換装置のノイズを抑制するには十分ではない。
【０００９】
特許文献２が提案する技術は、アース線（放熱器）を流れるコモンモード電流を低減させることはできるが、グラウンドを流れるコモンモード電流を低減させることはできない。したがって、電力変換装置のノイズを抑制するには十分でない。
【００１０】
この発明の目的は、電力変換装置のノイズを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る電力変換装置は、電源からの電力を変換して負荷に供給する電力変換装置である。電源は、電源側のグラウンドに接続される。負荷は、アース線が接続された筐体に収容される。電力変換装置は、対地コンデンサと、コモンモードコアと、インダクタンス素子とを備える。対地コンデンサは、電力変換装置の入力部分に接続される一方端と、アース線に接続される他方端とを有する。コモンモードコアは、電力変換装置の出力部分と負荷とを接続する電力線に対して設けられる。インダクタンス素子は、アース線と、電源側のグラウンドとの間に接続される。
【００１２】
上記構成の電力変換装置では、コモンモードコアによって、電力線を流れるコモンモード電流が低減される。また、インダクタンス素子２６０によって、アース線から電源側のグラウンドを流れるコモンモード電流も低減される。コモンモードコアおよびインダクタンス素子２６０の組合せによって、アース線を流れるコモンモード電流およびグラウンドを流れるコモンモード電流をいずれも低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、電力変換装置のノイズを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る電力変換装置２００を説明するための図である。
【図２】電力変換装置２００の構造の一例を説明するための斜視図である。
【図３】基板２１０とインダクタンス素子２６０との配置関係を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に係る電力変換装置２００Ａを説明するための図である。
【図５】実施の形態３に係る電力変換装置２００Ｂを説明するための図である。
【図６】比較例としての電力変換装置２００Ｅを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、特に記載がある場合を除き、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１６】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置２００を説明するための図である。図１を参照して、電力変換装置２００は、電源１００からの電力を変換して負荷４００に供給する。負荷４００は、代表的にはモータである。ただし、負荷４００の種類は特に限定されない。なお、説明の便宜上、アース線ＥＬが、アース線ＥＬ１，ＥＬ２およびＥＬ３として分けて図示される。
【００１７】
電源１００は、３線式の交流電力を発生する。電源１００は、たとえば系統電源である。電源１００からの電力は、３つの電力線ＰＩＬ１，ＰＩＬ２およびＰＩＬ３によって、電力変換装置２００に伝送される。電源１００は、グラウンド（ＧＮＤ）に接続される。
【００１８】
電力変換装置２００は、整流回路２２０と、インバータ回路２３０と、コモンモードコア２４０と、冷却フィン２５０と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、インダクタンス素子２６０とを含む。
【００１９】
電力変換装置２００に含まれる幾つかの部品は、基板（図１には図示しない）に実装される。実装される部品の種類は特に限定されない。
【００２０】
なお、図１において、端子Ｔ１〜Ｔ３が電力変換装置２００の入力端子として概念的に図示される。また、端子ＴＥが接地端子として概念的に図示される。端子ＴＥは、インダクタ２６０よりも入力側に位置する点である。
【００２１】
整流回路２２０は、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、コンデンサＣ４と、入力ノードＮ１〜Ｎ３とを含む。
【００２２】
入力ノードＮ１は、ダイオードＤ１およびＤ２の接続点である。入力ノードＮ２は、ダイオードＤ３およびＤ４の接続点である。入力ノードＮ３は、ダイオードＤ５およびＤ６の接続点である。入力ノードＮ１〜Ｎ３には、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３がそれぞれ接続される。したがって、入力ノードＮ１〜Ｎ３には、電源１００からの電力が入力される。
【００２３】
ダイオードＤ１〜Ｄ６は、ブリッジ回路を構成する。ブリッジ回路によって、入力ノードＮ１〜Ｎ３に入力された電力が整流される。
【００２４】
コンデンサＣ４は、ブリッジ回路によって整流された電力を平滑化する。平滑化された電力は、インバータ回路２３０に供給される。
【００２５】
インバータ回路２３０は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６と、出力ノードＮａ〜Ｎｃとを含む。
【００２６】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、パワー半導体素子である。図１に示す例では、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６として、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が示されているが、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の種類は特に限定されるものではない。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６として、たとえばパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）が用いられてもよい。なお、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６には、帰還ダイオードが接続される。
【００２７】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の制御端子（ゲート）には、図示しない制御信号が入力される。制御信号によって、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフ（導通／非導通）が制御される。
【００２８】
出力ノードＮａは、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２の接続点である。出力ノードＮｂは、スイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４の接続点である。出力ノードＮｃは、スイッチング素子ＳＷ５およびＳＷ６の接続点である。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフを制御することによって、出力ノードＮａ〜Ｎｃに、負荷４００を作動させるための電力を発生させることができる。たとえば負荷４００が３相モータである場合には、負荷４００を作動させるための電力は、３相交流電力となる。
【００２９】
出力ノードＮａ〜Ｎｃに発生した３相交流電力は、３つの電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３によって負荷４００に伝送される。電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３は、電力変換装置２００の出力部分（たとえば出力ノードＮａ〜Ｎｃ）と、負荷４００とを接続する。
【００３０】
コモンモードコア２４０は、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３に対して設けられる、３線コモンモードコアである。コモンモードコア２４０はたとえばリング状のコアからなり、リングには電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３が巻回される。コアとしては、フェライト、アモルファス、結晶性の金属磁性体などを用いることができる。
【００３１】
コモンモードコア２４０は、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３を流れる電流すなわち、電力変換装置２００から負荷に供給される電流と、負荷から電力変換装置に帰還する電流とがバランスする（総和がゼロになる）ように作用する。したがって、インバータ回路２３０のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のスイッチング動作によって発生し得るコモンモード電流が、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３を流れることを抑制することができる。
【００３２】
冷却フィン２５０は、放熱器である。冷却フィン２５０は、電力変換装置２００で発生した熱を、電力変換装置２００の外部に放出する。図１に示す例では、冷却フィン２５０は、アース線ＥＬ２とアース線ＥＬ３との間に接続される。冷却フィン２５０は導電性部材からなるため、アース線ＥＬ２およびアース線ＥＬ３を電気的に良好に接続する。したがって、アース線ＥＬの導電性は損なわれない。
【００３３】
コンデンサＣ１の一方端は電力線ＰＩＬ１に接続され、他方端はアース線ＥＬ３に接続される。コンデンサＣ２の一方端は電力線ＰＩＬ２に接続され、他方端はアース線ＥＬ３に接続される。コンデンサＣ３の一方端は電力線ＰＩＬ３に接続され、他方端はアース線ＥＬ３に接続される。すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃ３は、電力変換装置２００の入力部分（たとえば入力ノードＮ１〜Ｎ３）に接続される一方端と、アース線ＥＬ３に接続される他方端とを有する対地コンデンサである。コンデンサＣ１〜Ｃ３を介して、コモンモード電流を、電力変換装置２００の入力部分に帰還させることができる。
【００３４】
インダクタンス素子２６０は、アース線ＥＬ３と、電源１００側のＧＮＤとの間に接続される。すなわち、インダクタンス素子２６０の一方端はアース線ＥＬ３に接続され、インダクタンスの他方端は（端子ＴＥを介して）電源１００側のＧＮＤに接続される。
【００３５】
電力線ケーブル３００は、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３およびアース線ＥＬ２を束ねる。たとえば、電力変換装置２００と負荷４００との間の距離が長い場合には、電力線ケーブル３００によって電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３およびアース線ＥＬ２を束ねることで、それらの配線を整理することができる。
【００３６】
負荷４００は、筐体４１０に収容される。筐体４１０には、アース線ＥＬ１が接続されている。アース線ＥＬ１は、負荷側のＧＮＤに接続される。
【００３７】
負荷４００が筐体４１０に収容さるため、負荷４００と筐体４１０との間には寄生キャパシタンスが存在し得る。寄生キャパシタンスを「Ｃｐ１」として図示する。
【００３８】
以上の構成により、電源１００と、負荷４００との間には、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３、整流回路２２０、インバータ回路２３０、コモンモードコア２４０、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３を含む閉回路が形成される。したがって、たとえば電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３（電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３についても同様）を流れる電流の総和は、基本的にはゼロとなる。
【００３９】
しかし、インバータ回路２３０のスイッチング動作によって高調波の成分が伝導性のノイズとして発生する。ノイズが発生することによって、コモンモード電流がアース線ＥＬやＧＮＤに流れて、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３を流れる電流の総和がゼロから外れる。
【００４０】
ここで、コモンモード電流が流れ得る経路について、比較例を参照して説明する。
[比較例]
図６は、比較例としての電力変換装置２００Ｅを説明するための図である。図６を参照して、電力変換装置２００Ｅは、図１のコンデンサＣ１〜Ｃ３と、コモンモードコア２４０およびインダクタンス素子２６０を有さない点で、電力変換装置２００とは異なる。
【００４１】
図６には、寄生キャパシタンスＣｐ１〜Ｃｐ３が概念的に図示される。寄生キャパシタンスＣｐ１は、負荷４００と筐体４１０との間に存在する。寄生キャパシタンスＣｐ２は、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３と、アース線ＥＬ２との間に存在する。寄生キャパシタンスＣｐ３は、インバータ回路２３０と、冷却フィン２５０との間に存在する。
【００４２】
寄生キャパシタンスＣｐ１〜Ｃｐ３によって、図６中に経路Ｐ１〜Ｐ４として概念的に示される経路に、インバータ回路２３０で発生したコモンモード電流が流れる可能性がある。
【００４３】
経路Ｐ１は、電力線ケーブル３００、負荷４００、寄生キャパシタンスＣｐ１、アース線ＥＬ１、負荷側のＧＮＤ、電源側のＧＮＤをこの順に含む。さらに、電源側のＧＮＤに到達したコモンモード電流は、電源１００などを介して、電力変換装置２００の入力部分に帰還するが、このことは、経路Ｐ２〜Ｐ４についても同様である。
【００４４】
経路Ｐ２は、電力線ケーブル３００、負荷４００、寄生キャパシタンスＣｐ１、アース線ＥＬ２、冷却フィン２５０、アース線ＥＬ３をこの順に含む。
【００４５】
経路Ｐ３は、電力線ケーブル３００、寄生キャパシタンスＣｐ２、アース線ＥＬ２、冷却フィン２５０、アース線ＥＬ３をこの順に含む。
【００４６】
経路Ｐ４は、寄生キャパシタンスＣｐ３、冷却フィン２５０、アース線ＥＬ３をこの順に含む。
【００４７】
このように、図６に示す比較例としての電力変換装置２００Ｅでは、経路Ｐ１〜Ｐ４の４つの経路を、コモンモード電流が流れ得る。そのため、電力変換装置２００Ｅでは、大きなノイズが発生する可能性が高くなる。
【００４８】
これに対し、再び図１を参照して、実施の形態に係る電力変換装置２００は、コンデンサＣ１〜Ｃ３、コモンモードコア２４０およびインダクタンス素子２６０を有することによって、コモンモード電流を低減させることができる。この理由は、次のように説明される。
【００４９】
インダクタンス素子２６０は、高周波に対してはハイインピーダンスとなるので、アース線ＥＬ３を流れるコモンモード電流の大部分は、インダクタンス素子２６０には流れず、コンデンサＣ１〜Ｃ３を流れる。このため、アース線ＥＬ３から電源１００側のＧＮＤを流れるコモンモード電流が低減される。すなわち、インダクタンス素子２６０によって、図２に示す経路Ｐ２〜Ｐ４を流れるコモンモード電流を低減させることができる。
【００５０】
ここで、インダクタンス素子２６０に代えて、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３にコモンモードコア（たとえばコモンモードコア２４０と同様のもの）を取り付けてもよい。ただし、この場合には、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３の３つの電力線をいずれもコモンモードコアに巻回させなければならないため、巻回部分が大きくなり、装置が大型化する可能性がある。特に、負荷４００の消費電力が大きく、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３に大電流が流れる場合には、径大の（太い）電力線を電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３として準備しなければならず、この問題が顕在化する。一方、インダクタンス素子２６０は、１つの線をたとえばコアに巻回させることによって形成することができ、また、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３を流れる電流よりも小さい電流しか流れないため、装置の大型化を防ぐことができる。
【００５１】
したがって、装置の大型化が許容されるのであれば、インダクタンス素子２６０を設けるとともに、さらに、電力線ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３に対してコモンモードコアを設けてもよい。これにより、インダクタンス素子２６０のみを設ける場合よりも、さらにノイズを抑制することが可能になる。
【００５２】
一方で、コモンモードコア２４０によって、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３を流れるコモンモード電流を低減させることができる。すなわち、コモンモードコア２４０によって、図６に示す経路Ｐ１を流れるコモンモード電流を低減させることができる。さらに、図１に示すように、コモンモードコア２４０を、電力線ケーブル３００よりも負荷４００側でなく、電力変換装置２００側に配置することで、電力線ケーブル３００を流れるコモンモード電流を低減させることができる。すなわち、コモンモードコア２４０によって、図６に示す経路Ｐ３を流れるコモンモード電流を低減させることもできる。
【００５３】
このように、図１に示す構成によれば、寄生キャパシタンスＣｐ１〜Ｃｐ３によって生じる経路、具体的には、図６の経路Ｐ２〜Ｐ４のようなアース線の経路、および経路Ｐ１のようなグラウンドの経路を流れるコモンモード電流を低減させることができる。したがって、図６の比較例としての電力変換装置２００Ｅよりも、電力変換装置２００で発生するノイズを抑制することが可能になる。
【００５４】
なお、図１に記載の整流回路２２０（ダイオードＤ１〜Ｄ６およびコンデンサＣ４）および冷却フィン２５０は、ノイズの抑制効果を奏するための必須要素ではない。
【００５５】
ここで、電力変換装置２００におけるインダクタンス素子２６０の配置などを工夫することで、ノイズの抑制効果をさらに高めることができる。これについて、次に図２および図３を参照して説明する。
【００５６】
図２は、電力変換装置２００の構造の一例を説明するための斜視図である。図２中「Ｕ」は電力変換装置２００の上方向を示し、「Ｄ」は下方向を示す。「Ｆ」は電力変換装置２００の入力側（図１の電源１００側に対応する）方向を示し、「Ｒ」は出力側（図１の負荷４００側に対応する）を示す。
【００５７】
図２を参照して、先に図１を参照して説明した電力変換装置２００に含まれる部分のうち、たとえば、整流回路２２０と、インバータ回路２３０と、コモンモードコア２４０と、冷却フィン２５０と、インダクタンス素子２６０と、コンデンサＣ１〜Ｃ４と、端子Ｔ１〜Ｔ３と、端子ＴＥとが図示される。
【００５８】
また、図１には図示されていなかった構成として、図２に示すように、冷却フィン２５０は切欠部２５１を含む。また、電力変換装置２００は、基板２１０と、絶縁部材２７０とをさらに含む。基板２１０は、基板面Ｓを含む。
【００５９】
基板面Ｓは、基板２１０の一方の実装面である。基板面Ｓには、コンデンサＣ１〜Ｃ４が実装される。図２に示す例では、基板面Ｓが上方（Ｕ方向）に向かうように、基板２１０が配置される。なお、基板２１０の下方（Ｄ方向側）には、モジュール内に実装された整流回路２２０およびインバータ回路２３０が配置される。
【００６０】
端子Ｔ１〜Ｔ３および端子ＴＥは、電力変換装置２００の入力側（Ｆ方向側）に位置する。
【００６１】
コモンモードコア２４０は、電力変換装置２００の出力側（Ｒ方向側）に設けられる。
絶縁部材２７０は、冷却フィン２５０の下方（Ｄ方向）に設けられる。絶縁部材２７０の種類などは特に限定されない。絶縁部材２７０を有することのメリットは、次のように説明される。すなわち、図１および図２を参照して、電力変換装置２００は、たとえば下方（Ｄ方向）にある図示しない金属製の盤に配置される。金属製の盤は、電源側のＧＮＤ電位とされていることが多い。電力変換装置２００が絶縁部材２７０を有さないと、冷却フィン２５０と金属製の盤とが接触し、両者が電気的に接続される。その結果、冷却フィン２５０の電位は、電源側のＧＮＤ電位となる。冷却フィン２５０の電位が電源側のＧＮＤ電位となると、冷却フィン２５０（およびアース線ＥＬ３）と電源側のＧＮＤとの間に接続されたインダクタンス素子２６０がバイパスされてしまうので、先に説明したインダクタンス素子２６０による効果が得られなくなる。これに対し、電力変換装置２００が絶縁部材２７０を有することによって、冷却フィン２５０と金属製の盤とが接触することを防ぐことができる。したがって、インダクタンス素子２６０による効果が確実に発揮される。
【００６２】
切欠部２５１は、冷却フィン２５０の一部を切取ることによって形成される。切欠部２５１は、インダクタンス素子２６０の配置に適した形状や寸法とすることができる。図２に示す例では、切欠部２５１は、冷却フィン２５０の一角を切取ることで形成されているが、切欠部２５１の位置はこれに限定されるものではない。すなわち、後述するシールド機能などが発揮されるのであれば、切欠部２５１は、冷却フィン２５０のどのような箇所に設けられてもよい。
【００６３】
インダクタンス素子２６０は、たとえば筒状（リング状でもよい）のコアに導線が巻回されることによって形成される。インダクタンス素子２６０は、コアにアース線ＥＬ３を巻回して形成してもよい。インダクタンス素子２６０は、切欠部２５１に配置される。
【００６４】
ここで、インダクタンス素子２６０をたとえば基板２１０に実装すると、その分の実装スペースが必要になり、電力変換装置２００が大型化してしまう。
【００６５】
これに対し、インダクタンス素子２６０を切欠部２５１に配置することによって、電力変換装置２００を全体的にコンパクトにすることができる。
【００６６】
また、インダクタンス素子２６０を基板２１０に実装すると、基板２１０内の回路やコンデンサＣ１〜Ｃ３などの対地コンデンサが、インダクタンス素子２６０からの漏れ磁束の影響を受ける可能性がある。具体的には、たとえば、漏れ磁束が基板２１０内の回路を通過すると、鎖交磁束によって新たなノイズ電流（コモンモード電流）が回路を流れるおそれがある。また、漏れ磁束によってコンデンサＣ１〜Ｃ３の配線の寄生インダクタンスが増加してしまい、コンデンサＣ１〜Ｃ３が、周波数の増加に対して誘導性を示しやすくなる。その結果、対地コンデンサとしての機能が低下し、アース線ＥＬ３を流れるコモンモード電流の多くが、コンデンサＣ１〜Ｃ３ではなく、インダクタンス素子２６０を流れてしまう。したがって、図６に示す経路Ｐ２〜Ｐ４（より具体的には、アース線ＥＬ３、電源側ＧＮＤを通る部分）を流れるコモンモード電流を低減させることが難しくなる。
【００６７】
これに対し、図２に示すように、インダクタンス素子２６０を切欠部２５１に配置すれば、インダクタンス素子２６０が、基板２１０から離れた位置に配置されることとなる。これにより、基板２１０がインダクタンス素子２６０の漏れ磁束から受ける影響を低減させることができる。加えて、冷却フィン２５０が電磁界の遮蔽の役割を果たす（シールドとして機能する）ことで、漏れ磁束の影響をさらに低減させることができる。
【００６８】
ここで、基板２１０を、基板面Ｓが上下方向（ＵＤ方向）と直行するように配置し、インダクタンス素子２６０を、筒状のコアが上下方向（ＵＤ方向）に沿って延びるように配置することが好ましい。こうすることで、次に図３を参照して説明するように、インダクタンス素子２６０からの漏れ磁束の影響を、最小化することができる。
【００６９】
図３は、基板２１０とインダクタンス素子２６０との配置関係を説明するための図である。図３を参照して、インダクタンス素子２６０の漏れ磁束として、磁束ＢＬが概念的に図示される。インダクタンス素子２６０の巻回方向より、インダクタンス素子２６０では、磁束ＢＬが上下方向（ＵＤ方向）と直行する方向に発生する。磁束ＢＬの方向は、基板２１０と平行である。そのため、磁束ＢＬと基板２１０とは交わらない。したがって、基板２１０は、磁束ＢＬによってはほとんど影響を受けることはない。
【００７０】
このように、インダクタンス素子２６０の磁束方向と、基板２１０の面方向とが平行になるように、インダクタンス素子２６０を配置することで、磁束ＢＬによる基板２１０への影響を低減させることができる。
【００７１】
[実施の形態２]
実施の形態１では、コモンモードコア２４０を電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３に対して設ける構成とすることで（図１）、コモンモード電流を低減させる手法について説明した。実施の形態２では、コモンモードコアの変形例を適用することで、コモンモード電流をさらに低減させる手法について説明する。
【００７２】
図４は、実施の形態２に係る電力変換装置２００Ａを説明するための図である。図４を参照して、電力変換装置２００Ａは、コモンモードコア２４０（図１）に代えてコモンモードコア２４０Ａを有する点で、電力変換装置２００（図１）とは異なる。電力変換装置２００Ａのその他の部分の構成は、図１に示す電力変換装置２００の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００７３】
たとえば、電力線ケーブル３００として、シールドケーブルが用いられる場合がある。その場合、電力線ケーブル３００が長い（たとえば数メートル以上）とき、および／または、シールドケーブルがその周囲のＧＮＤ（電力線ケーブル側のＧＮＤ）から近い（たとえば１メートル以下）ときには、電力線ケーブルとＧＮＤとの間の寄生キャパシタンスＣｐ４の存在が無視できなくなる可能性がある。
【００７４】
寄生キャパシタンスＣｐ４が存在すると、電力線ケーブル３００からＧＮＤにもコモンモード電流が流れ得る。したがって、アース線ＥＬ２を流れるコモンモード電流の一部は、電力線ケーブル３００を通過する際に、寄生キャパシタンスＣｐ４を介して、電力線ケーブル側のＧＮＤに流れる。電力線ケーブル側のＧＮＤを流れるコモンモード電流は、電源１００側のＧＮＤを通り、電力変換装置２００Ａの入力部分に帰還する。ここで、電力線側のＧＮＤから電源側のＧＮＤに至る経路は、アース線ＥＬ２よりも、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３から離れている。したがって、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３およびＧＮＤを流れるコモンモード電流が打消し合うことはほとんどなく、コモンモード電流による電磁放射が発生してしまう。
【００７５】
したがって、寄生キャパシタンスＣｐ４が存在する場合に、図１のようにコモンモードコア２４０を電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３に対して設けるだけでは、コモンモード電流を十分に低減させることができない可能性がある。
【００７６】
そこで、実施の形態２に係る電力変換装置２００Ａでは、コモンモードコア２４０Ａとして、電力線ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３およびアース線ＥＬ２に対して設けられる４線コモンモードコアが採用される。コモンモードコア２４０Ａによって、コモンモード電流が、アース線ＥＬ２を流れることを抑制されるため、アース線ＥＬ２から寄生キャパシタンスＣｐ４を介して電力線ケーブル側のＧＮＤに流れるコモンモード電流を低減させることができる。これにより、電力線ケーブル側のＧＮＤと電源側のＧＮＤとの間を流れるコモンモード電流による電磁放射を低減させて、電力変換装置２００Ａのノイズを抑制することが可能になる。
【００７７】
[実施の形態３]
実施の形態２では、コモンモードコア２４０Ａを用いることで（図４）、実施の形態１からコモンモード電流をさらに低減させる手法について説明した。これに対し、実施の形態３では、インダクタンス素子２６０（図１）にキャパシタンス素子を並列接続することで、コモンモード電流をさらに低減させる手法について説明する。
【００７８】
図５は、実施の形態３に係る電力変換装置２００Ｂを説明するための図である。図５を参照して、電力変換装置２００Ｂは、キャパシタンス素子２８０を有する点において、電力変換装置２００（図１）とは異なる。電力変換装置２００Ｂのその他の部分の構成は、図１に示す電力変換装置２００の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００７９】
キャパシタンス素子２８０は、アース線ＥＬ３と、電源１００側のＧＮＤとの間に、インダクタンス素子２６０と並列に接続される。
【００８０】
アース線ＥＬ２のうち電力線ケーブル３００中に位置する部分を基準として回路的に見た場合には、寄生キャパシタンスＣｐ４を介して電力線ケーブル側のＧＮＤに向かう経路と、アース線ＥＬ２、冷却フィン２５０、アース線ＥＬ３およびキャパシタンス素子２８０を介して電源１００側のＧＮＤに向かう経路とが、並列に存在することとなる。アース線ＥＬ２を流れるコモンモード電流が、キャパシタンス素子２８０を介して電源１００側のＧＮＤに向かう経路を流れることによって、寄生キャパシタンスＣｐ４を介して電力線ケーブル側のＧＮＤに流れるコモンモード電流を低減させることができる。これにより、電力線ケーブル側のＧＮＤと電源１００側のＧＮＤとの間を流れるコモンモード電流による電磁放射を低減させることができる。
【００８１】
コンデンサＣ１〜Ｃ３を介して電力変換装置２００Ｂに帰還するコモンモード電流が、キャパシタンス素子２８０によって電源１００側のＧＮＤに流れてしまわないように、キャパシタンス素子２８０の容量を、コンデンサＣ１〜Ｃ３の合成容量よりも小さくするとよい。
【００８２】
具体的には、対地コンデンサであるコンデンサＣ１〜Ｃ３の各容量は、たとえば数十ｎＦ程度である。その場合、キャパシタンス素子２８０の容量は、最大で数ｎＦ程度とすることが好ましい。キャパシタンス素子２８０の容量が数ｎＦよりも大きくなると、たとえば１５０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚ程度の周波数成分を有するコモンモード電流はキャパシタンス素子２８０を容易に通過してしまい、コンデンサＣ１〜Ｃ３を介して電力変換装置２００Ｂの入力部分に還流されにくくなるためである。
【００８３】
より具体的には、たとえばコンデンサＣ１〜Ｃ３の各容量が１０ｎＦであるとする。その場合、コモンモード電流に対するコンデンサＣ１〜Ｃ３の合成容量は、３０ｎＦとなる。一方で、コンデンサＣ１〜Ｃ３の配線における寄生インダクタンスのインダクタンス値が１０ｎＨであるとすると、コンデンサＣ１〜Ｃ３の共振周波数は、約９ＭＨｚとなる（共振周波数＝１／（２π√ＬＣ））。共振周波数よりも大きい周波数では、コンデンサＣ１〜Ｃ３は容量性ではなく誘導性を示すので、対地コンデンサとして機能しにくくなる。また、周波数が共振周波数から大きくなるにつれて、コンデンサＣ１〜Ｃ３の対地コンデンサとしての機能は低下していく。
【００８４】
これに対し、数ｎＦ以下の容量値を有するキャパシタンス素子２８０であれば、３０ＭＨｚの周波数であっても、容量性が維持され得る。したがって、３０ＭＨｚおよびそれよりも高い周波数成分を有するコモンモード電流であっても、コンデンサＣ１〜Ｃ３を介して電力変換装置２００Ｂの入力部分に還流させることができる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることは当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８６】
１００  電源、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｅ  電力変換装置、２１０  基板、２２０  整流回路、２３０  インバータ回路、２４０，２４０Ａ  コモンモードコア、２５０  冷却フィン、２５１  切欠部、２６０  インダクタンス素子、２７０  絶縁部材、２８０  キャパシタンス素子、３００  電力線ケーブル、４００  負荷、４１０  筐体、ＢＬ  磁束、Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ、Ｃｐ１〜Ｃｐ４  寄生キャパシタンス、Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード、ＥＬ１〜ＥＬ３（ＥＬ）  アース線、Ｎ１〜Ｎ３  入力ノード、Ｎａ〜Ｎｃ  出力ノード、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  経路、ＰＩＬ１〜ＰＩＬ３，ＰＯＬ１〜ＰＯＬ３  電力線、Ｓ  基板面、ＳＷ１〜ＳＷ６  スイッチング素子、Ｔ１〜Ｔ３，ＴＥ  端子。
【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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