(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた複数のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の直流電圧側の正極と負極の間にそれぞれ並列に電気的に接続される第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタとを備え、
前記第一キャパシタは、前記第二キャパシタ及び前記第三キャパシタに比べて、配線経路上、前記スイッチ素子に近い位置に接続され、
前記第三キャパシタは、前記第二キャパシタに比べて前記配線経路上、前記スイッチ素子から遠い位置に接続され、
前記第一キャパシタは、前記第二キャパシタ及び前記第三キャパシタに比べて電磁妨害につながる高周波ノイズからサージまでの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、
前記第二キャパシタは、前記第一キャパシタ及び前記第三キャパシタに比べてリプルの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、
前記第三キャパシタは、前記第一キャパシタ及び前記第二キャパシタに比べて前記リプルの周波数帯域よりも低い周波数帯域におけるインピーダンスが小さい
電力変換装置。
【請求項２】
前記第二キャパシタと前記第三キャパシタとの間の配線経路は、前記リプルの周波数帯域のリプル電流の透過を抑制するように構成される
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第二キャパシタと前記第三キャパシタとの間の前記配線経路は、バスバーで構成される
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記バスバーは、形状、サイズ及び材質の少なくともいずれかを調整することで、前記リプル電流の透過を抑制するように構成されている
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記配線経路には、インダクタが電気的に接続されている
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第一キャパシタはセラミックコンデンサであり、
前記第二キャパシタはハイブリッドコンデンサであり、
前記第三キャパシタは電解コンデンサである
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
複数の前記スイッチ素子は、三相インバータ回路をなし、
複数の前記スイッチ素子は、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子、Ｕ相のローサイドスイッチ素子、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子を含み、
前記Ｕ相のローサイドスイッチ素子は、前記基板内に収まる仮想的な正六角形の第一辺に対して配置され、
前記Ｕ相のハイサイドスイッチ素子は、前記正六角形の前記第一辺に隣り合う第二辺に対して配置され、
前記Ｖ相のローサイドスイッチ素子は、前記正六角形の前記第二辺に隣り合う第三辺に対して配置され、
前記Ｖ相のハイサイドスイッチ素子は、前記正六角形の前記第三辺に隣り合う第四辺に対して配置され、
前記Ｗ相のローサイドスイッチ素子は、前記正六角形の前記第四辺に隣り合う第五辺に対して配置され、
前記Ｗ相のハイサイドスイッチ素子は、前記正六角形の前記第五辺に隣り合う第六辺に対して配置されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第三キャパシタは前記基板の中央部に配置されており、
前記第一キャパシタ及び前記第二キャパシタは、前記第三キャパシタよりも前記基板の外周部に配置されている
請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記基板とは別の第一基板、第二基板及び第三基板を有し、
複数の前記スイッチ素子は、三相インバータ回路をなし、
複数の前記スイッチ素子は、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子、Ｕ相のローサイドスイッチ素子、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子を含み、
前記第一基板には、前記Ｕ相のハイサイドスイッチ素子と、前記Ｕ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｕ相のハイサイドスイッチ素子及び前記Ｕ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される前記第一キャパシタ及び前記第二キャパシタとが設けられており、
前記第二基板には、前記Ｖ相のハイサイドスイッチ素子と、前記Ｖ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｖ相のハイサイドスイッチ素子及び前記Ｖ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される前記第一キャパシタ及び前記第二キャパシタとが設けられており、
前記第三基板には、前記Ｗ相のハイサイドスイッチ素子と、前記Ｗ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及び前記Ｗ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される前記第一キャパシタ及び前記第二キャパシタとが設けられており、
前記基板には、前記第三キャパシタが設けられるとともに、当該第三キャパシタを囲むように、前記第一基板、前記第二基板及び前記第三基板が立設されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第一基板、前記第二基板及び前記第三基板の大きさは略同一である
請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記スイッチ素子と前記第一キャパシタとは、第一基板上に設けられ、
前記第二キャパシタと前記第三キャパシタとは、前記第一基板に対向する第二基板上に設けられている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
複数の前記スイッチ素子は、前記基板内に収まる仮想円に沿って配置されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
複数の前記スイッチ素子は、モータを駆動する三相インバータ回路をなし、
前記基板は、前記モータの回転軸と直交する面と平行に、かつ、当該モータの端面側に配置されている
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記バスバーは、
前記基板に対して電気的に接続される第一接続部と、前記第一接続部の一端部から立設した第一立設部とを有する第一バスバーと、
前記基板に対して電気的に接続される第二接続部と、前記第二接続部の一端部から立設した第二立設部とを有する第二バスバーと、
前記第一立設部と前記第二立設部とが絶縁された状態で所定の間隔をあけて対向するように、前記第一バスバー及び前記第二バスバーを保持する絶縁部とを備え、
前記第一バスバー及び前記第二バスバーの一方が直流電源の正極に電気的に接続され、前記第一バスバー及び前記第二バスバーの他方が直流電源の負極に電気的に接続されている
請求項３または４に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記第一接続部と前記第二接続部との一方は、前記基板上に設けられた正極側の導電パターンにはんだ付けによって接続され、
前記第一接続部と前記第二接続部との他方は、前記基板上に設けられた負極側の導電パターンにはんだ付けによって接続されている
請求項１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記基板は、金属基板である
請求項１４または１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記絶縁部における前記第一接続部と前記第二接続部との間である中間部と、前記基板との一方には、少なくとも一つの凸部が形成されており、
前記中間部と、前記基板との他方には、前記少なくとも一つの凸部が個別に嵌合する少なくとも一つの凹部が形成されている
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記第二キャパシタ及び前記第三キャパシタの少なくとも一方は、前記絶縁部に保持されるとともに前記第一立設部と前記第二立設部との間に配置された状態で、前記第一立設部と前記第二立設部とに対して電気的に接続されている
請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記第二キャパシタ及び前記第三キャパシタの少なくとも一方は複数備えられており、
前記第二キャパシタ及び前記第三キャパシタのうち、複数備えられた方は、それぞれ電気的に直列、並列及び直並列の少なくとも一つの形態で接続されている
請求項１８に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示される電力変換装置は、交流をスイッチ素子で直流に変換するコンバータ部と、コンバータ部で変換した直流を平滑する平滑コンデンサ部と、平滑した直流をスイッチ素子で交流に変換するインバータ部とを有している。平滑コンデンサ部は、コンバータ側平滑コンデンサと、インバータ側平滑コンデンサと、コンバータ側コンデンサとインバータ側コンデンサに挟まれた中央側平滑コンデンサから構成されている。中央側平滑コンデンサは電解コンデンサであり、コンバータ側平滑コンデンサとインバータ側平滑コンデンサは、フィルムコンデンサ或いはセラミックコンデンサである。つまり、平滑コンデンサ部は、二種類のコンデンサを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４３６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の二種のコンデンサは、リプル対策のためにフィルムコンデンサで対応し、回生エネルギ吸収や電圧変動抑制を電解コンデンサで対応していた。また、サージについては、スナバで対応していた。
【０００５】
しかし、電力変換装置に大電流を流すとき、例えば５〜２０ｋＨｚの周波数でスイッチ素子をスイッチング動作させる際に、大電流のスイッチングに起因する高次高調波ノイズが、電磁ノイズとして外部に放射されるが、この高周波ノイズを吸収するためには、別途、大型のフィルタ回路を電源ラインの、例えばコネクタ付近に取り付ける必要がある。そのため、平滑のためのコンデンサとフィルタの両方により、電力変換装置が大型化するという課題があった。
【０００６】
本開示の目的は、小型化が可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この開示に係る電力変換装置は、基板と、基板上に設けられた複数のスイッチ素子と、スイッチ素子の直流電圧側の正極と負極の間にそれぞれ並列に電気的に接続される第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタとを備え、第一キャパシタは、第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べて、配線経路上、スイッチ素子に近い位置に接続され、第三キャパシタは、第二キャパシタに比べて配線経路上、スイッチ素子から遠い位置に接続され、第一キャパシタは、第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べて電磁妨害につながる高周波ノイズからサージまでの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、第二キャパシタは、第一キャパシタ及び第三キャパシタに比べてリプルの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、第三キャパシタは、第一キャパシタ及び第二キャパシタに比べてリプルの周波数帯域よりも低い周波数帯域におけるインピーダンスが小さい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様に係る電力変換装置は、小型化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る車両駆動装置を備える電気車両を例示する図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る車両駆動装置の回路図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る各キャパシタの単位体積当たりの容量と適応周波数の概略相関図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る各キャパシタのインピーダンスの周波数特性図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【図６】図６は、変形例１に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【図７】図７は、変形例２に係る三相インバータ回路の概略構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、変形例２に係るモジュールを示す平面図である。
【図９】図９は、変形例３に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【図１０】図１０は、変形例３に係るスイッチ素子近傍の構成を示す平面図である。
【図１１】図１１は、変形例４に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【図１２】図１２は、変形例５に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【図１３】図１３は、変形例６に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す側面図である。
【図１４】図１４は、変形例７に係る基板を示す平面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る三相インバータ回路の概略構成を示す平面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２に係る電気接続構造を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２に係るバスバーの断面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２に係るバスバーの側面図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係る電気接続構造を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係るバスバー１３０の断面図である。
【図２１】図２１は、実施の形態３に係るバスバー１３０の側面図である。
【図２２】図２２は、実施の形態１に係る各スイッチ素子及び各コンデンサの他のレイアウトを示す平面図である。
【図２３】図２３は、実施の形態２に係る三相インバータ回路の他の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の一態様に係る電力変換装置は、基板と、基板上に設けられた複数のスイッチ素子と、スイッチ素子の直流電圧側の正極と負極の間にそれぞれ並列に電気的に接続される第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタとを備え、第一キャパシタは、第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べて、配線経路上、スイッチ素子に近い位置に接続され、第三キャパシタは、第二キャパシタに比べて配線経路上、スイッチ素子から遠い位置に接続され、第一キャパシタは、第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べて電磁妨害からサージまでの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、第二キャパシタは、第一キャパシタ及び第三キャパシタに比べてリプルの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、第三キャパシタは、第一キャパシタ及び第二キャパシタに比べてリプルの周波数帯域よりも低い周波数帯域におけるインピーダンスが小さい。
【００１１】
この構成によれば、第一キャパシタは、他のキャパシタに比べ、電磁妨害（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、以下、ＥＭＩという）につながる高周波ノイズからサージまでの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、かつ、配線経路上、スイッチ素子に対して近い位置に配置されており、配線経路に起因する寄生インダクタンスも小さい。これにより、スイッチ素子に最も近い第一キャパシタは、例えば数１００ＭＨｚの高周波ノイズから数ＭＨｚオーダーのサージまでの高周波数帯域において、高周波ノイズとサージを抑制することができる。また、スイッチ素子に最も遠い第三キャパシタは、リプルの周波数帯域よりも低い、脈動電流や異常時の電流における周波数帯域（例えば数百Ｈｚまで）において、他のキャパシタに比べ、最もインピーダンスが小さいので、この周波数帯域における自己発熱を抑制しつつ、サージやリプルよりも大幅に低周波な脈動電流を吸収して平滑化したり、異常時の電流を吸収することができる。なお、第三キャパシタは、他のキャパシタに比べ、配線経路上、スイッチ素子に対して遠い位置に配置されており、配線経路に起因する寄生インダクタンスは大きくなる。これにより、第三キャパシタへの、リプルの周波数帯域におけるリプル電流が抑制されるので、リプル電流に起因した第三キャパシタの自己発熱を抑制することもできる。また、配線経路上、他のキャパシタの中間に配置された第二キャパシタは、リプルの周波数帯域（例えば５〜２０ｋＨｚ）におけるインピーダンスが他のキャパシタより小さいので、リプルによる自己発熱を抑制することができる。なお、第二キャパシタの、配線経路における寄生インダクタンスは、第一キャパシタ及び第三キャパシタの中間の大きさとなるが、この寄生インダクタンスと第二キャパシタがリプル電流を透過させるフィルタの役割を果たすため、第二キャパシタと第三キャパシタにおける自己発熱の最適化が可能となる。
【００１２】
このように、各役割に適した第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタを設けることで、各役割を二種類のコンデンサ（キャパシタ）で担う従来の場合よりも、各キャパシタを適切なサイズ、個数に設定することができる。したがって、第一キャパシタが高周波ノイズとサージを抑制するため、別途、大型のＥＭＩ対策用のフィルタ回路を設ける必要が無く、その分、小型化を図ることができる。さらに、第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタの合計の体積が最小となる、各キャパシタのサイズ、個数の組み合わせを決定することで、電力変換装置全体の小型化を図ることができる。
【００１３】
ここで、第三キャパシタは、他のキャパシタと比べて、それぞれの使用周波数帯域におけるインピーダンスが大きいため、自己発熱も相対的に大きくなる。そのため、配線経路上最も遠い位置に配置されている。これにより、第三キャパシタは、熱源であるスイッチ素子から離れて配置されるために、自己発熱に加えてスイッチ素子からの熱も受けてしまうという可能性を低減している。また、第三キャパシタは、他のキャパシタと比べて容量が大きいためにサイズも大きいが、スイッチ素子から離れた位置であれば、空間的な自由度も高くなり、適切な位置に第三キャパシタを配置しやすくなる。
【００１４】
また、第二キャパシタと第三キャパシタとの間の配線経路は、リプルの周波数帯域のリプル電流の透過を抑制するように構成される。
【００１５】
この構成によれば、第二キャパシタから第三キャパシタに至る配線経路の寄生インダクタンスを利用して、第三キャパシタへのリプル電流を抑制するフィルタを構成することができる。その結果、第三キャパシタは、リプル電流に起因する自己発熱が抑制されるため、耐熱目的で大型化していた第三キャパシタを小型化することができる。
【００１６】
また、第二キャパシタと第三キャパシタとの間の配線経路は、バスバーで構成される。
【００１７】
この構成によれば、バスバーの形状、サイズ及び材質の少なくとも１つにより、配線経路の寄生インダクタンスを調整でき、第二キャパシタ、第三キャパシタ、およびバスバーの寄生インダクタンスとで構成されるフィルタの周波数特性を、リプルの周波数帯域に合わせることが容易となる。
【００１８】
また、バスバーは、形状、サイズ及び材質の少なくともいずれかを調整することで、リプル電流の透過を抑制するように構成されている。
【００１９】
これによれば、バスバーの形状、サイズ及び材質の少なくともいずれかを調整することで、リプル電流の透過を抑制するようにバスバーが構成されているので、リプル電流の透過をより確実に抑制することができる。
【００２０】
また、配線経路には、インダクタが電気的に接続されている。
【００２１】
これによれば、配線経路にインダクタが電気的に接続されているので、当該インダクタのインダクタンス値を調整することで、配線経路のインダクタンス値とインダクタのインダクタンス値との合成インダクタのインダクタンス値を調整することができる。合成インダクタのインダクタンス値を調整することにより、リプル電流の透過を抑制することが可能となる。
【００２２】
また、第一キャパシタはセラミックコンデンサであり、第二キャパシタはハイブリッドコンデンサであり、第三キャパシタは電解コンデンサである。
【００２３】
この構成によれば、セラミックコンデンサが第一キャパシタであるので、上記した周波数帯域の中で、高周波帯域となる高周波ノイズおよびサージを効果的に抑制することができる。また、ハイブリッドコンデンサが第二キャパシタであるので、モータのスイッチング制御によって発生するリプルを効果的に抑制することができる。さらに、ハイブリッドコンデンサはフィルムコンデンサに比べて、単位体積当たりの容量が大きいので、リプルを抑制するために必要な容量を得るための体積がフィルムコンデンサより小さくなり、小型化を図ることができる。また、相対的に自己発熱の多い電解コンデンサを第三キャパシタとして用いた場合であっても、配線経路上、熱源であるスイッチ素子から最も遠い位置に配置されているので、電解コンデンサに対する、スイッチ素子からの熱の影響を受けにくくできる。さらに、配線経路における寄生インダクタンスが大きいことから、リプル電流に起因する自己発熱が抑制され、かつ、上記した周波数帯域の中で、周波数の低い脈動電流の抑制や異常時の電流吸収を効果的に実現することができる。
【００２４】
また、複数の前記スイッチ素子は、三相インバータ回路をなし、複数の前記スイッチ素子は、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子、Ｕ相のローサイドスイッチ素子、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子を含み、Ｕ相のローサイドスイッチ素子は、基板内に収まる仮想的な正六角形の第一辺に対して配置され、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子は、正六角形の第一辺に隣り合う第二辺に対して配置され、Ｖ相のローサイドスイッチ素子は、正六角形の第二辺に隣り合う第三辺に対して配置され、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子は、正六角形の第三辺に隣り合う第四辺に対して配置され、Ｗ相のローサイドスイッチ素子は、正六角形の第四辺に隣り合う第五辺に対して配置され、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子は、正六角形の第五辺に隣り合う第六辺に対して配置されている。
【００２５】
この構成によれば、基板内に収まる仮想的な正六角形の各辺に対して各相のハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子とが配置されているので、各スイッチ素子を均等に配置することができる。したがって、電力変換装置をより小型にすることが可能である。
【００２６】
また、第三キャパシタは基板の中央部に配置されており、第一キャパシタ及び第二キャパシタは、第三キャパシタよりも基板の外周部に配置されている。
【００２７】
この構成によれば、第一キャパシタ及び第二キャパシタが基板の外周部に配置されており、第三キャパシタが基板の中央部に配置されているので、面積を確保しやすい基板の中央部に対して他のキャパシタよりも大型な第三キャパシタを配置することができる。これにより、基板表面の領域を有効活用することができる。
【００２８】
また、基板とは別の第一基板、第二基板及び第三基板を有し、複数のスイッチ素子は、三相インバータ回路をなし、複数のスイッチ素子は、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子、Ｕ相のローサイドスイッチ素子、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子を含み、第一基板には、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子と、Ｕ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｕ相のハイサイドスイッチ素子及びＵ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される第一キャパシタ及び第二キャパシタとが設けられており、第二基板には、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子と、Ｖ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｖ相のハイサイドスイッチ素子及びＶ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される第一キャパシタ及び第二キャパシタとが設けられており、第三基板には、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子と、Ｗ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される第一キャパシタ及び第二キャパシタとが設けられており、基板には、第三キャパシタが設けられるとともに、当該第三キャパシタを囲むように、第一基板、第二基板及び第三基板が立設されている。
【００２９】
この構成によれば、第一基板、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子、Ｕ相のローサイドスイッチ素子、第一キャパシタ及び第二キャパシタがモジュール化されている。同様に、第二基板、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、第一キャパシタ及び第二キャパシタがモジュール化されている。また、第三基板、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子、Ｗ相のローサイドスイッチ素子、第一キャパシタ及び第二キャパシタがモジュール化されている。これら各モジュールは、第三キャパシタを囲むように基板に対して立設されているので、基板の平面視において小型にすることができる。
【００３０】
また、第一基板、第二基板及び第三基板の大きさは略同一である。
【００３１】
この構成によれば、第一基板、第二基板及び第三基板の大きさが略同一であるので、各モジュールを概ね均等の大きさにすることができ、結果的に電力変換装置をより小型にすることができる。
【００３２】
また、スイッチ素子と第一キャパシタとは、第一基板上に設けられ、第二キャパシタと第三キャパシタとは、第一基板に対向する第二基板上に設けられている。
【００３３】
この構成によれば、スイッチ素子と第一キャパシタとが設けられた第一基板と、第二キャパシタと第三キャパシタとが設けられた第二基板とが対向して配置されているので、第一基板と第二基板とが平面視で重なることとなる。したがって、電力変換装置をより小型にすることができる。
【００３４】
また、複数のスイッチ素子は、基板内に収まる仮想円に沿って配置されている。
【００３５】
これによれば、基板内に収まる仮想円に沿って複数のスイッチ素子が配置されているので、各スイッチ素子を均等に配置することができる。したがって、電力変換装置をより小型にすることが可能である。
【００３６】
また、複数のスイッチ素子は、モータを駆動する三相インバータ回路をなし、基板は、モータの回転軸と直交する面と平行に、かつ、当該モータの端面側に配置されている。
【００３７】
これによれば、モータの端面側に対して、当該モータの回転軸に直交する面に平行に基板が配置されているので、基板とモータとが軸方向視で重なり合うこととなる。したがって、基板とモータとをコンパクトに配置することができ、電力変換装置をより小型にすることができる。
【００３８】
また、バスバーは、基板に対して電気的に接続される第一接続部と、第一接続部の一端部から立設した第一立設部とを有する第一バスバーと、基板に対して電気的に接続される第二接続部と、第二接続部の一端部から立設した第二立設部とを有する第二バスバーと、第一立設部と第二立設部とが絶縁された状態で所定の間隔をあけて対向するように、第一バスバー及び第二バスバーを保持する絶縁部とを備え、第一バスバー及び第二バスバーの一方が直流電源の正極に電気的に接続され、第一バスバー及び第二バスバーの他方が直流電源の負極に電気的に接続されている。
【００３９】
これによれば、第一バスバー及び第二バスバーの一方が直流電源の正極に電気的に接続され、第一バスバー及び第二バスバーの他方が直流電源の負極に電気的に接続されている。このため、第一バスバーの第一立設部に流れる電流を起因とした磁界と、第二バスバーの第二立設部に流れる電流を起因とした磁界とが、逆方向となる。第一立設部と、第二立設部とは、絶縁部を介して所定の間隔をあけて対向しているために、第一立設部で発生した磁界と、第二立設部で発生した磁界とが打ち消し合い、結果としてインダクタンスを低減することができる。したがって、基板間の立体配置による高密度実装に加え、インダンクタンスを低減可能な電気接続部材を提供することが可能である。
【００４０】
また、第一接続部と第二接続部との一方は、基板上に設けられた正極側の導電パターンにはんだ付けによって接続され、第一接続部と第二接続部との他方は、基板上に設けられた負極側の導電パターンにはんだ付けによって接続されている。
【００４１】
これによれば、第一接続部と第二接続部とのいずれもが、基板上の導電パターンに対してはんだ付けによって接続されているので、第一接続部と第二接続部とを、基板上の導電パターンに簡単に接続することが可能である。第一接続部及び第二接続部ともにスルーホールを介さずとも導電パターンにはんだ付けされるので、接続面積を大きくすることができ、接続強度も高めることが可能である。
【００４２】
また、基板は、金属基板である。
【００４３】
これによれば、基板が金属基板であるので、電気接続部材が発した熱を、金属基板を介して効率的に放熱することができる。
【００４４】
また、絶縁部における第一接続部と第二接続部との間である中間部と、基板との一方には、少なくとも一つの凸部が形成されており、中間部と、基板との他方には、少なくとも一つの凸部が個別に嵌合する少なくとも一つの凹部が形成されている。
【００４５】
これによれば、中間部と基板との一方に設けられた凸部が、中間部と基板との他方に設けられた凹部に対して嵌合しているので、導電パターンに接続する作業前であっても、電気接続部材と基板とを安定して保持することができる。したがって、接続作業時には、電気接続部材が基板に対して位置ズレしにくくなり、接続作業を容易に行うことが可能である。
【００４６】
また、第一キャパシタと第二キャパシタの少なくとも一方は、絶縁部に保持されるとともに第一立設部と第二立設部との間に配置された状態で、第一立設部と第二立設部とに対して電気的に接続されている。
【００４７】
これによれば、第一立設部と第二立設部との間に配置された、第二キャパシタ及び第三キャパシタの少なくとも一方が第一立設部と第二立設部とに対して電気的に接続されているので、第一バスバー及び第二バスバーを流れる電流のリップルノイズを低減することができる。
【００４８】
また、第二キャパシタ及び第三キャパシタの少なくとも一方は複数備えられており、第二キャパシタ及び第三キャパシタのうち、複数備えられた方は、それぞれ電気的に直列、並列及び直並列の少なくとも一つの形態で接続されている。
【００４９】
これによれば、複数備えられたキャパシタ（第二キャパシタ及び第三キャパシタの少なくとも一方）が電気的に直列、並列及び直並列の少なくとも一つの形態で接続されているので、複数備えられたキャパシタの設置個数、組み合わせ、接続形態を調整することができ、所望の容量値、耐圧値に調整することが可能である。
【００５０】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態１は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の一形態に係る実現形態を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。本開示の実現形態は、現行の独立請求項に限定されるものではなく、他の独立請求項によっても表現され得る。
【００５１】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００５２】
さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。
【００５３】
［１．車両駆動装置］
まず、実施の形態１に係る電力変換装置であるインバータを備えた車両駆動装置について説明する。
【００５４】
図１は、実施の形態１に係る車両駆動装置を備える電気車両を例示する図である。電気車両１は、駆動輪２と、動力伝達機構３と、永久磁石モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５は、永久磁石モータＭ１、インバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼ぶ場合がある。
【００５５】
モータＭ１は、電気車両１の駆動輪２を駆動する三相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータが用いられる。
【００５６】
動力伝達機構３は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータＭ１と駆動輪２との間にて動力を伝達する。モータＭ１の回転力は、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、動力伝達機構３を経由してモータＭ１に伝達される。なお、電気車両１は、動力伝達機構３を備えていなくてもよく、モータＭ１と駆動輪２とが直結された構造であってもよい。
【００５７】
電池Ｐ１は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池Ｐ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。
【００５８】
インバータ１０は、電池Ｐ１から供給された直流電力を例えば三相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する電力変換装置の一例である。このように車両駆動装置５は、電池Ｐ１の電力を用いて三相交流式のモータＭ１を駆動するように構成されている。
【００５９】
図２は、実施の形態１に係る車両駆動装置の回路図である。なお、図２に示す電圧Ｖｐは電源電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
【００６０】
図２に示すように、車両駆動装置５は、モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。
【００６１】
［２．インバータ］
インバータ１０は、三相インバータ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。三相インバータ回路４０は、電池Ｐ１から供給された直流電力をスイッチング動作により三相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動する回路である。三相インバータ回路４０の入力側はドライブ回路３０に接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。
【００６２】
具体的には、三相インバータ回路４０は、図２の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（ハイサイドスイッチ素子）と、図２の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６（ローサイドスイッチ素子）とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などによって構成される。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。
【００６３】
各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、モータＭ１の３つの端子から引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４は、モータＭ１のＵ相に電気的に接続されており、スイッチ素子Ｓ１がＵ相のハイサイドスイッチ素子であり、スイッチ素子Ｓ４がＵ相のローサイドスイッチ素子である。スイッチ素子Ｓ２、Ｓ５は、モータＭ１のＶ相に電気的に接続されており、スイッチ素子Ｓ２がＶ相のハイサイドスイッチ素子であり、スイッチ素子Ｓ５がＶ相のローサイドスイッチ素子である。スイッチ素子Ｓ３、Ｓ６は、モータＭ１のＷ相に電気的に接続されており、スイッチ素子Ｓ３がＷ相のハイサイドスイッチ素子であり、スイッチ素子Ｓ６がＷ相のローサイドスイッチ素子である。
【００６４】
各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
【００６５】
また、インバータ１０には、三相インバータ回路４０に印加される電圧を平滑化する複数のコンデンサが設けられている。ここで、複数のコンデンサは、セラミックコンデンサＣ１と、ハイブリッドコンデンサＣ２と、電解コンデンサＣ３とを含んでいる。
【００６６】
セラミックコンデンサＣ１は、第一キャパシタの一例であり、一方の端子が電源線Ｌｐに接続され、他方の端子が接地線Ｌｇに接続されている。ハイブリッドコンデンサＣ２は、第二キャパシタの一例であり、一方の端子が電源線Ｌｐに接続され、他方の端子が接地線Ｌｇに接続されている。ハイブリッドコンデンサＣ２は、電解質に導電性高分子と電解液とを融合させたコンデンサである。ハイブリッドコンデンサＣ２は、例えば導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサと称される場合もある。電解コンデンサＣ３は、第三キャパシタの一例であり、一方の端子が電源線Ｌｐに接続され、他方の端子が接地線Ｌｇに接続されている。
【００６７】
図２に示すように、配線経路上において、セラミックコンデンサＣ１は、ハイブリッドコンデンサＣ２と、電解コンデンサＣ３とに比べて各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に近い位置に接続されている。また、電解コンデンサＣ３は、配線経路上において、ハイブリッドコンデンサＣ２に比べて各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から遠い位置に接続されている。つまり、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から、セラミックコンデンサＣ１、ハイブリッドコンデンサＣ２、電解コンデンサＣ３という順でこれらが並んで配置されている。したがって、配線経路における寄生インダクタンスの大きさは、セラミックコンデンサＣ１、ハイブリッドコンデンサＣ２、電解コンデンサＣ３の順に大きくなる。
【００６８】
ここで、本実施の形態の三種のコンデンサについて、その役割を図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係る各キャパシタの単位体積当たりの容量と適応周波数の概略相関図である。図３において、横軸は単位体積当たりの容量を、縦軸は適応周波数（対数）を、それぞれ示す。
【００６９】
自動車の駆動用インバータのような電力変換装置における平滑コンデンサの役割は、（１）ＥＭＩ対策、（２）スイッチ素子を構成する半導体の耐圧破壊保護のためのサージ抑制、（３）直流系統の安定化のためのリプル電流抑制、（４）脈動電流や異常時の電流吸収などがある。（１）のＥＭＩ対策について、インバータ１０に大電流を流すとき、例えば５〜２０ｋＨｚの周波数でスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６をスイッチング動作させる際に、大電流のスイッチングに起因する高次高調波ノイズが、電磁ノイズ（高周波ノイズ）として外部に放射されるが、その周波数は例えば最大数１００ＭＨｚとなる。したがって、平滑コンデンサとして、数１００ＭＨｚオーダーの高周波特性が必要となる。この場合、容量はあまり必要としない。（２）のサージ抑制は、例えば５〜２０ｋＨｚの周波数でスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６をスイッチング動作させる際に、回路上の寄生インダクタンスと電流に基づいて発生する、例えば数ＭＨｚオーダーのサージを抑制するために、サージの周波数帯域でインピーダンスの低い平滑コンデンサが必要となる。この場合、（１）のＥＭＩ対策よりは容量が必要ではあるが、それほどの大容量は必要としない。
【００７０】
一方で、（４）の、特に異常時の電流吸収は、例えば回生ブレーキで電池を充電しているような状況で、電池のリレーが何らかのトラブルで開放されたような場合、回生電流の行き場が無くなり、全て平滑コンデンサに充電されることになる。そのため、平滑コンデンサの電圧が急上昇する。このとき、インバータの制御回路の指示で回生を停止させたとしても、モータ巻線に蓄えられた電流は残存するため、これを吸収するために十分な容量の平滑コンデンサが必要となる。しかし、この動作は例えば数十〜数百ミリ秒と遅いため、周波数帯域は例えば数百Ｈｚまでとなり、高周波特性に優れたコンデンサなどは必要としない。
【００７１】
また、（３）のリプル抑制は、（１）のＥＭＩ対策および（２）のサージ抑制と、（４）の脈動電流や異常時の電流吸収に対して、中間的な容量と周波数特性（例えば５〜２０ｋＨｚ）の平滑コンデンサが必要となる。
【００７２】
これらのことから、図３を参照すると、（１）のＥＭＩ対策および（２）のサージ抑制にはセラミックコンデンサＣ１が適用できることがわかる。また、（３）のリプル抑制には、フィルムコンデンサ、またはハイブリッドコンデンサＣ２が適用できるが、単位体積当たりの容量が大きいハイブリッドコンデンサＣ２を適用することで小型化が図れる。（４）の脈動電流や異常時の電流吸収に対しては、電解コンデンサＣ３が適用できることがわかる。
【００７３】
次に、セラミックコンデンサＣ１、ハイブリッドコンデンサＣ２、電解コンデンサＣ３の周波数特性について、さらに詳細に説明する。図４は、実施の形態１に係る各キャパシタ（セラミックコンデンサＣ１、ハイブリッドコンデンサＣ２、電解コンデンサＣ３）のインピーダンスの周波数特性図である。図４において、横軸は周波数（対数）、縦軸はインピーダンスである。図４より、セラミックコンデンサＣ１は、ＥＭＩにつながる高周波ノイズやサージの周波数帯域（例えば数ＭＨｚオーダーから数１００ＭＨｚ）において、ハイブリッドコンデンサＣ２、電解コンデンサＣ３よりもインピーダンスが低い。ハイブリッドコンデンサＣ２は、リプルの周波数帯域（例えば５〜２０ｋＨｚ）において、セラミックコンデンサＣ１、電解コンデンサＣ３よりもインピーダンスが低い。電解コンデンサＣ３は、リプルよりも低い周波数帯域、すなわち、脈動電流や異常時においてモータＭ１から発生する電流の周波数帯域（例えば数百Ｈｚ）において、セラミックコンデンサＣ１、ハイブリッドコンデンサＣ２よりもインピーダンスが低い。したがって、上記した周波数帯域で最もインピーダンスの小さいコンデンサを使用することにより、各周波数帯域において自己発熱を抑制した平滑機能を実現することができる。
【００７４】
また、各コンデンサの使用周波数帯域におけるインピーダンス（図４の楕円で囲んだ領域）は、セラミックコンデンサＣ１、ハイブリッドコンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３の順で大きい。したがって、電解コンデンサＣ３は他のコンデンサに比べ、最も自己発熱が大きくなる。
【００７５】
これらの特性に基づいて、各コンデンサは次のように適用できる。
【００７６】
セラミックコンデンサＣ１（第一キャパシタ）は、ハイブリッドコンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３に比べ、サージの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、かつ、配線経路上、スイッチ素子に対して近い位置に配置されており、配線経路に起因する寄生インダクタンスも小さい。これにより、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に最も近いセラミックコンデンサＣ１は、高周波数帯域の平滑に適用でき、例えば数１００ＭＨｚの高周波ノイズと数ＭＨｚオーダーのサージを抑制することができる。
【００７７】
スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に最も遠い電解コンデンサＣ３（第三キャパシタ）は、リプルの周波数帯域よりも低い、脈動電流や異常時の電流における周波数帯域（例えば数百Ｈｚまで）において、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２に比べ、最もインピーダンスが小さいので、この周波数帯域における自己発熱を抑制しつつ、高周波ノイズ、サージ、あるいはリプルよりも大幅に低周波な脈動電流を平滑化したり、異常時の電流を吸収することができる。なお、電解コンデンサＣ３は、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２に比べ、配線経路上、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に対して遠い位置に配置されており、配線経路に起因する寄生インダクタンスは大きくなる。これにより、リプルの周波数帯域におけるリプル電流が抑制されるので、リプル電流に起因した第三キャパシタの自己発熱を抑制することもできる。さらに、電解コンデンサＣ３は、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２と比べて、それぞれの使用周波数帯域におけるインピーダンスが大きいため、自己発熱も相対的に大きくなる。そのため、配線経路上最も遠い位置に配置されている。これにより、電解コンデンサＣ３は、熱源であるスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から離れて配置されるために、自己発熱に加えてスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６からの熱も受けてしまうという可能性を低減している。
【００７８】
また、配線経路上、セラミックコンデンサＣ１及び電解コンデンサＣ３の中間に配置されたハイブリッドコンデンサＣ２（第二キャパシタ）は、リプルの周波数帯域（例えば５〜２０ｋＨｚ）におけるインピーダンスが、セラミックコンデンサＣ１及び電解コンデンサＣ３より小さいので、リプルによる自己発熱を抑制することができる。なお、ハイブリッドコンデンサＣ２の、配線経路における寄生インダクタンスは、セラミックコンデンサＣ１及び電解コンデンサＣ３の中間の大きさとなるが、この寄生インダクタンスとハイブリッドコンデンサＣ２がリプル電流を透過させるフィルタの役割を果たすため、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３における自己発熱の最適化が可能となる。
【００７９】
上記した各コンデンサの役割と、容量、サイズに応じて、各コンデンサの合計の体積が最小となる組み合わせの実例を以下に示す。なお、セラミックコンデンサＣ１は容量が小さいことから、そのサイズもハイブリッドコンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３に比べて極めて小さいため、合計体積を求める際に無視する。したがって、ここでは、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３の合計体積を最小にする実例を述べる。
【００８０】
まず、サイズについて、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との体積比は、１：５であるとする。つまり、１個の電解コンデンサＣ３は、１個のハイブリッドコンデンサＣ２の５倍の体積を有する。次に、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３を合計した必要容量値は一定であるとする。
【００８１】
この条件で、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との個数を可変して、体積が最小となる組み合わせ個数を求めた。その結果、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との個数比は、１：３であるときに体積が最小となった。この比率で構成した具体例は、後述する図５で説明する。また、従来のように二種類のコンデンサ（電解コンデンサとセラミックコンデンサ）で構成した場合と対比すると、セラミックコンデンサを無視して電解コンデンサＣ３だけで必要容量値を得るための体積を求めた結果、上記したハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との個数比を１：３としたときの体積に比べると、約２倍であった。したがって、平滑コンデンサを従来の半分の体積にすることができる。
【００８２】
このように、特にハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との組み合わせを選定することで、平滑コンデンサ全体の体積を最小化でき、電力変換装置を小型化することが可能となる。なお、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６及び各コンデンサのレイアウトの具体例については後述する。
【００８３】
また、上記結果は一例であり、各コンデンサのサイズ、容量は多種類があるため、使用する各コンデンサに応じて、適宜、最適な組み合わせ個数を求めればよい。
【００８４】
ここで、図２に戻り、ドライブ回路３０は、三相ＰＷＭ制御を実行するため、三相インバータ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は三相インバータ回路４０に接続されている。なお、ドライブ回路３０は、三相短絡制御を実行するために、三相インバータ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動してもよい。
【００８５】
制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリとによって構成される。
【００８６】
制御回路２０は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ及びモータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、制御回路２０は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、制御回路２０は、当該制御回路２０の外部、例えば電気車両１のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
【００８７】
制御回路２０は、取得した上記情報を演算により変換し、モータＭ１を制御するための制御信号を求める。例えば、制御回路２０は、車両駆動装置５の運行時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば電気車両１のアクセルペダルの操作量に応じたトルク）となるように制御信号を求める。制御回路２０は、求めた制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。制御回路２０は、車両駆動装置５が通常運行している際は、三相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
【００８８】
このように、制御回路２０は、三相ＰＷＭ制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、制御回路２０から出力された駆動信号を三相インバータ回路４０に出力する。三相インバータ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
【００８９】
［３．各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウト］
次に、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６及び各コンデンサのレイアウトについて説明する。図５は、実施の形態１に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【００９０】
図５に示すように、三相インバータ回路４０は、例えば正六角形状の基板８０を有しており、この基板８０に対して、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６及び各コンデンサ（セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２）が設けられている。
【００９１】
具体的には、基板８０の一方の主面には、第一導電パターン８１と、第二導電パターン８２と、Ｕ相導電パターン８３と、Ｖ相導電パターン８４と、Ｗ相導電パターン８５とが設けられている。第一導電パターン８１は、正極側の導電パターンであり、外形が正六角形状となっている。第一導電パターン８１には、電源線Ｌｐに接続される第一バスバー７１が、基板８０の他方の主面側から電気的に接続されている。第一導電パターン８１の内方には、開口部８１１が設けられている。開口部８１１は、基板８０の中央に位置する中央開口部８１２と、中央開口部８１２から張り出された３つの張出部８１３、８１４、８１５とを有している。
【００９２】
中央開口部８１２内には、第二導電パターン８２が配置されている。第二導電パターン８２は、負極側の導電パターンであり、第一導電パターン８１とは接触しない形状に形成されている。第二導電パターン８２には、接地線Ｌｇに接続される第二バスバー７２が、基板８０の他方の主面側から電気的に接続されている。第一バスバー７１及び第二バスバー７２には、基板８０の外方となる位置で電解コンデンサＣ３が電気的に接続されている。
【００９３】
ここで、第一バスバー７１及び第二バスバー７２について説明する。本実施の形態では、ハイブリッドコンデンサＣ２（第二キャパシタ）と電解コンデンサＣ３（第三キャパシタ）との間の配線経路は、上記したリプルの周波数帯域のリプル電流の透過を抑制するようにフィルタを構成している。具体的には、この配線経路として、第一バスバー７１及び第二バスバー７２が用いられる。そして、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３の各々の容量値と、リプルの周波数帯域とから、第一バスバー７１及び第二バスバー７２の寄生インダクタンスがフィルタとして機能する値になるように、第一バスバー７１及び第二バスバー７２の形状、サイズ、材質の少なくともいずれかを決定している。形状としては、図５の構成では平板状としているが、それに限定されず、それぞれのバスバーの長手方向断面形状がコの字状、あるいは、Ｕの字状にすることにより、寄生インダクタンスの値を大きくする方向に調整してもよい。また、バスバーの形状として長さを調整することも可能である。一般的にはバスバーは最短距離で対象物同士を接続することが求められるが、そのバスバーの長さを最短距離よりも長大化することで、寄生インダクタンスの値を大きくすることも可能である。また、サイズについては、それぞれのバスバーの長さ、幅、厚みにより、所望の寄生インダクタンスが得られるようにしている。また、材質については、抵抗値の違う導電材料から適切な材料を選択すればよい。バスバーとなりうる導電材料としては、例えばアルミニウム、銅、鉄、真鍮、これらの合金などが挙げられる。このように、それぞれのバスバーの形状、サイズ、材質の少なくともいずれかを調整することにより、容易に寄生インダクタンスを調整できる。
【００９４】
このようにして、第一バスバー７１及び第二バスバー７２の形状、サイズを決定することで、ハイブリッドコンデンサＣ２から電解コンデンサＣ３に至る配線経路の寄生インダクタンスを利用して、電解コンデンサＣ３へのリプル電流を抑制するフィルタを構成している。その結果、電解コンデンサＣ３は、リプル電流に起因する自己発熱が抑制されるため、耐熱目的で大型化していた電解コンデンサＣ３を小型化することができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、ハイブリッドコンデンサＣ２から電解コンデンサＣ３に至る配線経路をバスバーで構成したが、それに限定されるものではなく、第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２のパターン形状や長さにより、寄生インダクタンスを調整してもよい。ただし、第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２は平面上に形成されるため、所望の寄生インダクタンスを得るには、パターンが長くなってしまう。電力変換装置の小型化のためには、立体的な配線も可能なバスバーを配線経路に適用する方が望ましい。
【００９６】
３つの張出部８１３、８１４、８１５のそれぞれは、基板８０の主面内に配置された仮想的な正六角形Ｈに沿うように延設されている。仮想的な正六角形Ｈは、基板８０と同心であることがよい。仮想的な正六角形Ｈの各辺を、第一辺ｈ１、第二辺ｈ２、第三辺ｈ３、第四辺ｈ４、第五辺ｈ５、第六辺ｈ６とする。図５においては、第一辺ｈ１を基準とすると、第二辺ｈ２、第三辺ｈ３、第四辺ｈ４、第五辺ｈ５及び第六辺ｈ６がこの順で反時計回りに配列されている。
【００９７】
張出部８１３内にはＵ相導電パターン８３が配置されている。Ｕ相導電パターン８３は、モータＭ１のＵ相に対して電気的に接続されている。Ｕ相導電パターン８３は、第一導電パターン８１と第二導電パターン８２とに接触しないように、第一辺ｈ１及び第二辺ｈ２に沿った形状に形成されている。Ｕ相導電パターン８３には、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ１と、Ｕ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ４とが電気的に接続されている。具体的には、スイッチ素子Ｓ１は、ドレイン端子とソース端子との並び方向が第一辺ｈ１に交差するように配置されている。スイッチ素子Ｓ１は、ドレイン端子が第一導電パターン８１に電気的に接続され、ソース端子がＵ相導電パターン８３に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｓ１のゲート端子は、Ｕ相導電パターン８３から離間しており、Ｕ相導電パターン８３とは非導通となっている。例えば、Ｕ相導電パターン８３に切り欠きを設けて、ゲート端子をゲート用導電パターンと接続することで、当該Ｕ相導電パターン８３とゲート端子とを非導通にしてもよいし（例えば図８参照）、ゲート端子をＵ相導電パターン８３から浮かせて非導通にしてもよい。これは他のスイッチ素子Ｓ２〜Ｓ６において同様である。本実施の形態では、導電パターンに切り欠きを設けて、ゲート端子をゲート用導電パターンと接続することで、導電パターンとゲート端子とを非導通にしているが、図５では図面の煩雑さを避けるために、導電パターンの切り欠き部分、および、ゲート用導電パターンを省略している。なお、以後、説明する図６、図１１、および、図１２においても、図５と同様に導電パターンの切り欠き部分を省略している。また、図６と図８〜図１２においても、図５と同様にゲート用導電パターンを省略している。
【００９８】
スイッチ素子Ｓ４は、ドレイン端子とソース端子との並び方向が第二辺ｈ２に交差するように配置されている。スイッチ素子Ｓ４は、ドレイン端子がＵ相導電パターン８３に電気的に接続され、ソース端子が第二導電パターン８２に電気的に接続されている。なお、スイッチ素子Ｓ４のゲート端子は、第二導電パターン８２から離間しており、第二導電パターン８２とは非導通となっている。
【００９９】
張出部８１４内にはＶ相導電パターン８４が配置されている。Ｖ相導電パターン８４は、モータＭ１のＶ相に対して電気的に接続されている。Ｖ相導電パターン８４は、第一導電パターン８１と第二導電パターン８２とに接触しないように、第三辺ｈ３及び第四辺ｈ４に沿った形状に形成されている。Ｖ相導電パターン８４には、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ２と、Ｖ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ５とが電気的に接続されている。具体的には、スイッチ素子Ｓ２は、ドレイン端子とソース端子との並び方向が第三辺ｈ３に交差するように配置されている。スイッチ素子Ｓ２は、ドレイン端子が第一導電パターン８１に電気的に接続され、ソース端子がＶ相導電パターン８４に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｓ２のゲート端子は、Ｖ相導電パターン８４から離間しており、Ｖ相導電パターン８４とは非導通となっている。スイッチ素子Ｓ５は、ドレイン端子とソース端子との並び方向が第四辺ｈ４に交差するように配置されている。スイッチ素子Ｓ５は、ドレイン端子がＶ相導電パターン８３に電気的に接続され、ソース端子が第二導電パターン８２に電気的に接続されている。なお、スイッチ素子Ｓ５のゲート端子は、第二導電パターン８２から離間しており、第二導電パターン８２とは非導通となっている。
【０１００】
張出部８１５内にはＷ相導電パターン８５が配置されている。Ｗ相導電パターン８５は、モータＭ１のＷ相に対して電気的に接続されている。Ｗ相導電パターン８５は、第一導電パターン８１と第二導電パターン８２とに接触しないように、第五辺ｈ５及び第六辺ｈ６に沿った形状に形成されている。Ｗ相導電パターン８５には、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ３と、Ｗ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ６とが電気的に接続されている。具体的には、スイッチ素子Ｓ３は、ドレイン端子とソース端子との並び方向が第五辺ｈ５に交差するように配置されている。スイッチ素子Ｓ３は、ドレイン端子が第一導電パターン８１に電気的に接続され、ソース端子がＷ相導電パターン８５に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｓ３のゲート端子は、Ｗ相導電パターン８５から離間しており、Ｗ相導電パターン８４とは非導通となっている。スイッチ素子Ｓ６は、ドレイン端子とソース端子との並び方向が第六辺ｈ６に交差するように配置されている。スイッチ素子Ｓ６は、ドレイン端子がＷ相導電パターン８５に電気的に接続され、ソース端子が第二導電パターン８２に電気的に接続されている。なお、スイッチ素子Ｓ６のゲート端子は、第二導電パターン８２から離間しており、第二導電パターン８２とは非導通となっている。
【０１０１】
また、Ｕ相のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４と、Ｖ相のスイッチ素子Ｓ２、Ｓ５と、Ｗ相のスイッチ素子Ｓ３、Ｓ６とは、基板８０の周方向に概ね均等となるように配置されている。
【０１０２】
また、基板８０には、三対のセラミックコンデンサＣ１が設けられている。各対のセラミックコンデンサＣ１は、ハイサイドスイッチ素子である各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を周方向で挟むように配置されている。各対のセラミックコンデンサＣ１は、第一導電パターン８１と第二導電パターン８２に対して電気的に接続されている。
【０１０３】
基板８０には３つのハイブリッドコンデンサＣ２が設けられている。各ハイブリッドコンデンサＣ２は、ハイサイドスイッチ素子である各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対向する位置に配置されている。各ハイブリッドコンデンサＣ２は、第一導電パターン８１と第二導電パターン８２に対して電気的に接続されている。
【０１０４】
ここで、一対のセラミックコンデンサＣ１のうち、少なくとも一つのセラミックコンデンサＣ１は、対応するハイブリッドコンデンサＣ２よりも、配線経路上において一組のスイッチ素子（ローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子）に近い位置に配置されている。
【０１０５】
ここで、Ｕ相導電パターン８３の周辺を例示して説明する。以下で説明する関係性は、Ｖ相、Ｗ相において同様である。
【０１０６】
例えば、スイッチ素子Ｓ４を挟む一対のセラミックコンデンサＣ１のうち、スイッチ素子Ｓ１側のセラミックコンデンサＣ１は、スイッチ素子Ｓ１に対向するハイブリッドコンデンサＣ２よりも配線経路上において一組のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に近い位置に配置されている。具体的には、スイッチ素子Ｓ１側のセラミックコンデンサＣ１の配線経路上の距離は、スイッチ素子Ｓ１との最短距離Ｌ１及びスイッチ素子Ｓ４との最短距離Ｌ２の合計値で表される。一方、ハイブリッドコンデンサＣ２の配線経路上の距離は、スイッチ素子Ｓ１との最短距離Ｌ１１とスイッチ素子Ｓ４の最短距離Ｌ１２との合計値で表される。この合計値が小さい方が、一組のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に対して近い位置に配置されている。
【０１０７】
これに対し、電解コンデンサＣ３は、第一バスバー７１及び第二バスバー７２を介して第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２に電気的に接続されている。このため、電解コンデンサＣ３は、配線経路上においてセラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２よりも、一組のスイッチ素子に対して最も遠い位置に配置されている。これにより、電解コンデンサＣ３がスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６からの熱の影響を受けにくくなる。
【０１０８】
また、図５の構成では、上記したハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３の個数を１：３とした例である。その前提条件は、上記した通り、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との体積比が１：５とした。図５では電解コンデンサＣ３の直径がハイブリッドコンデンサＣ２の直径に近いが、電解コンデンサＣ３の高さがハイブリッドコンデンサＣ２の高さより大きいものを用いたため、体積比は１：５である。このように構成しているため、必要となるハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との合計体積を最小化できるので、電力変換装置の小型化が可能となる。
【０１０９】
なお、スイッチ素子Ｓ４を挟む一対のセラミックコンデンサＣ１のうち、スイッチ素子Ｓ１側ではない、つまり、スイッチ素子Ｓ４とスイッチ素子Ｓ２とで挟まれるセラミックコンデンサＣ１は、スイッチ素子Ｓ１との最短距離と、スイッチ素子Ｓ４との最短距離の合計値が、ハイブリッドコンデンサＣ２における最短距離Ｌ１１と最短距離Ｌ１２との合計値よりも大きくなる。したがって、セラミックコンデンサＣ１のすべてが、ハイブリッドコンデンサＣ２に比べて、一組のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に対して近い位置に配置される必要はなく、一対のセラミックコンデンサＣ１のうち、少なくとも一つのセラミックコンデンサＣ１が一組のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に対してハイブリッドコンデンサＣ２よりも近い位置に配置されていればよい。
【０１１０】
［４．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る電力変換装置（インバータ１０）は、基板８０と、基板８０上に設けられた複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６と、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の直流電圧側の正極と負極の間にそれぞれ並列に電気的に接続される第一キャパシタ（セラミックコンデンサＣ１）、第二キャパシタ（ハイブリッドコンデンサＣ２）及び第三キャパシタ（電解コンデンサＣ３）とを備え、第一キャパシタは、第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べて、配線経路上、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に近い位置に接続され、第三キャパシタは、第二キャパシタに比べて配線経路上、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から遠い位置に接続され、第一キャパシタは、第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べて電磁妨害につながる高周波ノイズからサージまでの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、第二キャパシタは、第一キャパシタ及び第三キャパシタに比べてリプルの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、第三キャパシタは、第一キャパシタ及び第二キャパシタに比べてリプルの周波数帯域よりも低い周波数帯域におけるインピーダンスが小さい。
【０１１１】
これによれば、第一キャパシタは、他のキャパシタに比べ、電磁妨害（ＥＭＩ）につながる高周波ノイズからサージまでの周波数帯域におけるインピーダンスが小さく、かつ、配線経路上、スイッチ素子に対して近い位置に配置されており、配線経路に起因する寄生インダクタンスも小さい。これにより、スイッチ素子に最も近い第一キャパシタは、例えば数１００ＭＨｚの高周波ノイズから数ＭＨｚオーダーのサージまでの高周波数帯域において、高周波ノイズとサージを抑制することができる。また、スイッチ素子に最も遠い第三キャパシタは、リプルの周波数帯域よりも低い、脈動電流や異常時の電流吸収における周波数帯域（例えば数百Ｈｚまで）において、他のキャパシタに比べ、最もインピーダンスが小さいので、この周波数帯域における自己発熱を抑制しつつ、サージやリプルよりも大幅に低周波な脈動電流を吸収して平滑化したり、異常時の電流を吸収することができる。なお、第三キャパシタは、他のキャパシタに比べ、配線経路上、スイッチ素子に対して遠い位置に配置されており、配線経路に起因する寄生インダクタンスは大きくなる。これにより、リプルの周波数帯域におけるリプル電流が抑制されるので、リプル電流に起因した第三キャパシタの自己発熱を抑制することもできる。また、配線経路上、他のキャパシタの中間に配置された第二キャパシタは、リプルの周波数帯域（例えば５〜２０ｋＨｚ）におけるインピーダンスが他のキャパシタより小さいので、リプルによる自己発熱を抑制することができる。なお、第二キャパシタの、配線経路における寄生インダクタンスは、第一キャパシタ及び第三キャパシタの中間の大きさとなるが、この寄生インダクタンスと第二キャパシタがリプル電流を透過させるフィルタの役割を果たすため、第二キャパシタと第三キャパシタにおける自己発熱の最適化が可能となる。
【０１１２】
このように、各役割に適した第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタを設けることで、各役割を二種類のコンデンサで担う従来の場合よりも、各キャパシタを適切なサイズ、個数に設定することができる。したがって、第一キャパシタが高周波ノイズとサージを抑制するため、別途、大型のＥＭＩ対策用のフィルタ回路を設ける必要が無く、その分、小型化を図ることができる。さらに、第一キャパシタ、第二キャパシタ及び第三キャパシタの合計の体積が最小となる、各キャパシタのサイズ、個数の組み合わせを決定することで、インバータ１０自体の小型化を図ることができる。
【０１１３】
ここで、第三キャパシタは、他のキャパシタと比べて、それぞれの使用周波数帯域におけるインピーダンスが大きいため、自己発熱も相対的に大きくなる。そのため、配線経路上最も遠い位置に配置されている。これにより、第三キャパシタは、熱源であるスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から離れて配置されるために、自己発熱に加えてスイッチ素子からの熱も受けてしまうという可能性を低減している。また、第三キャパシタは、他のキャパシタと比べて容量が大きいためにサイズも大きいが、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から離れた位置であれば、空間的な自由度も高くなり、適切な位置に第三キャパシタを配置しやすくなる。
【０１１４】
また、第二キャパシタと第三キャパシタとの間の配線経路は、リプルの周波数帯域のリプル電流の透過を抑制するように構成される。
【０１１５】
この構成によれば、第二キャパシタから第三キャパシタに至る配線経路の寄生インダクタンスを利用して、第三キャパシタへのリプル電流を抑制するフィルタを構成することができる。その結果、第三キャパシタは、リプル電流に起因する自己発熱が抑制されるため、耐熱目的で大型化していた第三キャパシタを小型化することができる。
【０１１６】
また、第二キャパシタと第三キャパシタとの間の配線経路は、バスバーで構成される。
【０１１７】
この構成によれば、バスバーの形状、サイズにより、配線経路の寄生インダクタンスを調整でき、第二キャパシタ、第三キャパシタ、およびバスバーの寄生インダクタンスとで構成されるフィルタの周波数特性を、リプルの周波数帯域に合わせることが容易となる。
【０１１８】
また、第一キャパシタはセラミックコンデンサＣ１であり、第二キャパシタはハイブリッドコンデンサＣ２であり、第三キャパシタは電解コンデンサＣ３である。
【０１１９】
これによれば、セラミックコンデンサが第一キャパシタであるので、上記した周波数帯域の中で、高周波帯域となる高周波ノイズおよびサージを効果的に抑制することができる。また、ハイブリッドコンデンサが第二キャパシタであるので、モータのスイッチング制御によって発生するリプルを効果的に抑制することができる。さらに、ハイブリッドコンデンサはフィルムコンデンサに比べて、単位体積当たりの容量が大きいので、リプルを抑制するために必要な容量を得るための体積がフィルムコンデンサより小さくなり、小型化を図ることができる。また、相対的に自己発熱の多い電解コンデンサを第三キャパシタとして用いた場合であっても、配線経路上、熱源であるスイッチ素子から最も遠い位置に配置されているので、電解コンデンサに対する、スイッチ素子からの熱の影響を受けにくくできる。さらに、配線経路における寄生インダクタンスが大きいことから、リプル電流に起因する自己発熱が抑制され、かつ、上記した周波数帯域の中で、周波数の低い脈動電流の抑制や異常時の電流吸収を効果的に実現することができる。
【０１２０】
また、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、三相インバータ回路４０をなし、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子、Ｕ相のローサイドスイッチ素子、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子を含み、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ１）は、基板８０内に収まる仮想的な正六角形Ｈの第一辺ｈ１に対して配置され、Ｕ相のローサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ４）は、正六角形Ｈの第一辺ｈ１に隣り合う第二辺ｈ２に対して配置され、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ２）は、正六角形Ｈの第二辺ｈ２に隣り合う第三辺ｈ３に対して配置され、Ｖ相のローサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ５）は、正六角形Ｈの第三辺ｈ３に隣り合う第四辺ｈ４に対して配置され、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ３）は、正六角形Ｈの第四辺ｈ４に隣り合う第五辺ｈ５に対して配置され、Ｗ相のローサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ６）は、正六角形Ｈの第五辺ｈ５に隣り合う第六辺ｈ６に対して配置されている。
【０１２１】
これによれば、基板内に収まる仮想的な正六角形Ｈの各辺ｈ１〜ｈ６に対して各相のハイサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３）とローサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ４〜Ｓ６）とが配置されているので、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を均等に配置することができる。したがって、インバータ１０をより小型にすることが可能である。
【０１２２】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれにおいても、セラミックコンデンサＣ１が一対ずつ設けられているので、各相に対するセラミックコンデンサＣ１によるサージの抑制効果をより抑制することが可能である。この場合、一対のセラミックコンデンサＣ１のそれぞれが、対応するハイブリッドコンデンサＣ２よりも、配線経路上において一組のスイッチ素子（ローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子）に近い位置に配置されていることが望ましい。
【０１２３】
［５．変形例］
次に、上記実施の形態１の変形例について説明する。なお、以降の説明において、上記実施の形態１と同等の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【０１２４】
（変形例１）
図６は、変形例１に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【０１２５】
実施の形態１では、各対のセラミックコンデンサＣ１が、ハイサイドスイッチ素子である各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を周方向で挟むように配置されている場合を例示した。この変形例１では、セラミックコンデンサＣ１がスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４の組、スイッチ素子Ｓ２、Ｓ５の組、および、スイッチ素子Ｓ３、Ｓ６の組に対して、それぞれ一つずつ設けられている場合を例示する。各セラミックコンデンサＣ１は、各相において、ハイサイドスイッチ素子である各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、ローサイドスイッチ素子である各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の間に配置されている。また、実施の形態１から排除したセラミックコンデンサＣ１の位置には、新たにハイブリッドコンデンサＣ２が設けられている。つまり、各相においては、一対のハイブリッドコンデンサＣ２が設けられている。この場合においても、セラミックコンデンサＣ１は、一対のハイブリッドコンデンサＣ２よりも配線経路上において、例えば一組のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に近い位置に配置されている。
【０１２６】
また、変形例１では、電解コンデンサＣ３が基板８０の中央部分に設けられている。この電解コンデンサＣ３は、第二導電パターン８２と、第一導電パターン８１に電気的に接続されたバスバー（図示省略）とに対して電気的に接続されている。具体的には、例えば、図６において、電解コンデンサＣ３は、第二導電パターン８２に対し直立するように配置される。そして、電解コンデンサＣ３の負極と第二導電パターン８２とは、電気的に接続される。一方、直立配置された電解コンデンサＣ３の先端側となる正極は、例えばクランク形状を有するバスバーにより第一導電パターン８１と電気的に接続される。このバスバーも、図５での説明と同様に、リプルの周波数帯域のリプル電流の透過を抑制するように構成されている。この場合においても、電解コンデンサＣ３は、配線経路上においてセラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２よりも、一組のスイッチ素子に対して最も遠い位置に配置されている。なお、変形例１は、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３の個数比が６：１のときに、合計体積が最小になる組み合わせの例である。
【０１２７】
以上のように、変形例１では、電解コンデンサＣ３は基板８０の中央部に配置されており、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２は、電解コンデンサＣ３よりも基板８０の外周部に配置されている。
【０１２８】
これによれば、電解コンデンサＣ３が基板の中央部に配置されているので、面積を確保しやすい基板８０の中央部に対して他のコンデンサよりも大型な電解コンデンサＣ３を配置することができる。これにより、基板８０表面の領域を有効活用することができる。
【０１２９】
（変形例２）
上記実施の形態１では、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２が基板８０に対して直接的に設けられている場合を例示した。この変形例２では、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２が基板８０に直接設けられていない場合について説明する。
【０１３０】
図７は、変形例２に係る三相インバータ回路の概略構成を示す斜視図である。図７に示すように、実施例２に係る三相インバータ回路４０Ｂは、基板８０ｂに対して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモジュール９１、９２、９３が立設するように設けられている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモジュール９１、９２、９３は、それぞれバスバー７４、７５、７６を介してモータＭ１の各相に電気的に接続されている。各モジュール９１、９２、９３は、基本的に同様の構成であるため、ここでは、Ｕ相のモジュール９１を例示して具体的に説明する。
【０１３１】
図８は、変形例２に係るＵ相のモジュールを示す平面図である。図８に示すように、Ｕ相のモジュール９１は、基板８０ｂとは別の矩形状の基板９１１（第一基板）を有している。なお、Ｖ相のモジュール９２に備わる基板９２１は第二基板であり、Ｗ相のモジュール９３に備わる基板９３１は第三基板である。各基板９１１、９２１、９３１の大きさは略同一である。
【０１３２】
基板９１１には、３つの導電パターン９１２、９１３、９１４が設けられている。導電パターン９１２、９１４は並列に配置されており、導電パターン９１３は、導電パターン９１２、９１４の一側方に配置されている。Ｕ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ１０１は、ドレイン端子が導電パターン９１２に電気的に接続され、ソース端子が導電パターン９１３に電気的に接続されている。導電パターン９１２は基板８０ｂ上の導電パターンを介して電源線Ｌｐと電気的に接続される。導電パターン９１３には、スイッチ素子Ｓ１０１のゲート端子ｇ１０１を非導通とするための切欠９１３１が形成されている。ゲート端子ｇ１０１は切欠９１３１内に配置されているため、導電パターン９１３には接触せずに非導通となっている。
【０１３３】
Ｕ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ１０４は、ドレイン端子が導電パターン９１３に電気的に接続され、ソース端子が導電パターン９１４に電気的に接続されている。導電パターン９１４は基板８０ｂ上の導電パターンを介して接地線Ｌｇと電気的に接続される。導電パターン９１４には、スイッチ素子Ｓ１０４のゲート端子ｇ１０４を非導通とするための切欠９１４１が形成されている。ゲート端子ｇ１０４は切欠９１４１内に配置されているため、導電パターン９１４には接触せずに非導通となっている。
【０１３４】
セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２は、導電パターン９１２、９１４に電気的に接続されている。セラミックコンデンサＣ１は、ハイブリッドコンデンサよりも導電パターン９１３に近い位置に配置されている。
【０１３５】
図７に示すように、基板８０ｂは、円形の基板であり、その中央部に電解コンデンサＣ３が配置されている。各モジュール９１、９２、９３は、電解コンデンサＣ３を囲むように基板８０ｂに配置されている。電解コンデンサＣ３は、基板８０ｂ上の導電パターンを介して各モジュール９１、９２、９３に対して電気的に並列に接続されている。このため、電解コンデンサＣ３は、各相のセラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２よりもスイッチ素子Ｓ１０１、Ｓ１０４よりも長い配線パターンとなるため、遠い位置に配置されている。したがって、図７では、バスバーを使わずに、ハイブリッドコンデンサＣ２から電解コンデンサＣ３までの配線経路における寄生インダクタンスを稼ぐ構成となる。
【０１３６】
以上のように、変形例２に係る電力変換装置は、基板８０ｂとは別の第一基板（基板９１１）、第二基板（基板９２１）及び第三基板（基板９３１）を有し、複数のスイッチ素子は、三相インバータ回路をなし、複数のスイッチ素子は、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子Ｓ１０１、Ｕ相のローサイドスイッチ素子Ｓ１０４、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子を含み、第一基板には、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子と、Ｕ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｕ相のハイサイドスイッチ素子及び前記Ｕ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される第一キャパシタ（セラミックコンデンサＣ１）及び第二キャパシタ（ハイブリッドコンデンサＣ２）とが設けられており、第二基板には、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子と、Ｖ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｖ相のハイサイドスイッチ素子及び前記Ｖ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される第一キャパシタ及び第二キャパシタとが設けられており、第三基板には、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子と、Ｗ相のローサイドスイッチ素子と、当該Ｗ相のハイサイドスイッチ素子及びＷ相のローサイドスイッチ素子に電気的に接続される第一キャパシタ及び第二キャパシタとが設けられており、基板８０ｂには、第三キャパシタ（電解コンデンサＣ３）が設けられるとともに、当該第三キャパシタを囲むように、第一基板、第二基板及び第三基板が立設されている。
【０１３７】
これによれば、第一基板（基板９１１）、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ１０１）、Ｕ相のローサイドスイッチ素子（スイッチ素子Ｓ１０４）、第一キャパシタ（セラミックコンデンサＣ１）及び第二キャパシタ（ハイブリッドコンデンサＣ２）がモジュール化されている。同様に、第二基板、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子、Ｖ相のローサイドスイッチ素子、第一キャパシタ及び第二キャパシタがモジュール化されている。また、第三基板、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子、Ｗ相のローサイドスイッチ素子、第一キャパシタ及び第二キャパシタがモジュール化されている。これら各モジュール９１、９２、９３は、電解コンデンサＣ３を囲むように基板８０ｂに対して立設されているので、基板８０ｂの平面視において小型にすることができる。
【０１３８】
また、第一基板（基板９１１）、第二基板（基板９２１）及び第三基板（基板９３１）の大きさは略同一である。
【０１３９】
これによれば、各モジュール９１、９２、９３の基板９１１、９２１、９３１の大きさが略同一であるので、各モジュール９１、９２、９３を概ね均等の大きさにすることができ、結果的にインバータ１０をより小型にすることができる。
【０１４０】
（変形例３）
上記実施の形態１では、各相のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６が基板８０に対して概ね均等に配置されている場合を例示した。この変形例３では、各相のスイッチ素子が基板８０ｃに対して偏って配置されている場合について例示する。
【０１４１】
図９は、変形例３に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。
【０１４２】
図９に示すように、変形例３では、矩形状の基板８０ｃに対して、各相のスイッチ素子Ｓが不均一に配置されている。具体的には、図９において基板８０ｃの右側の端部領域にはＵ相のスイッチ素子が複数、配列されており、左側の端部領域にはＷ相のスイッチ素子が複数、配列されており、中央から右に寄った領域にはＶ相のスイッチ素子が複数、配列されている。各相においては、複数のセラミックコンデンサＣ１と複数のハイブリッドコンデンサＣ２とが設けられている。なお、図９においては、複数のセラミックコンデンサＣ１を省略している。
【０１４３】
図１０は、変形例３に係る一対のスイッチ素子近傍の構成を示す平面図である。図１０は、図９における二点鎖線領域Ｒの拡大図である。図１０に示すように、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ１は、ドレイン端子が第一導電パターン８１ｂに電気的に接続され、ソース端子がＵ相導電パターン８３ｂに電気的に接続されている。Ｕ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ４は、ドレイン端子がＵ相導電パターン８３ｂに電気的に接続され、ソース端子が第二導電パターン８２ｂに電気的に接続されている。セラミックコンデンサＣ１及び２つのハイブリッドコンデンサＣ２は、第一導電パターン８１ｂ及び第二導電パターン８２ｂに電気的に並列に接続されている。セラミックコンデンサＣ１は、２つのハイブリッドコンデンサＣ２よりもスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に近い位置に配置されている。
【０１４４】
図９に示すように電解コンデンサＣ３は、配線経路上において、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２よりもスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４から遠い位置に配置されている。なお、図９において、電解コンデンサＣ３の大きさ（直径）は、実際の大きさではなく、実装される位置を示している。
【０１４５】
（変形例４）
上記実施の形態１では、各相に一対のスイッチ素子が設けられている場合を例示した。この変形例４では、各相に四対のスイッチ素子が設けられている場合について説明する。
【０１４６】
図１１は、変形例４に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。図１１に示すように、変形例４では、各相に対して四対のスイッチ素子が設けられている。具体的には、Ｕ相においては、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ１と、Ｕ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ４とが４対設けられており、これらが電気的に並列に接続されている。また、Ｕ相のハイブリッドコンデンサＣ２は、４つ設けられており、それぞれ各スイッチ素子Ｓ１に対向する位置に配置されている。
【０１４７】
Ｖ相においては、Ｖ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ２と、Ｖ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ５とが４対設けられており、これらが電気的に並列に接続されている。また、Ｖ相のハイブリッドコンデンサＣ２は、４つ設けられており、それぞれ各スイッチ素子Ｓ２に対向する位置に配置されている。
【０１４８】
Ｗ相においては、Ｗ相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ３と、Ｗ相のローサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ６とが４対設けられており、これらが電気的に並列に接続されている。また、Ｗ相のハイブリッドコンデンサＣ２は、４つ設けられており、それぞれ各スイッチ素子Ｓ３に対向する位置に配置されている。
【０１４９】
この場合においても、電解コンデンサ（図示省略）は、第一導電パターン８１に電気的に接続された第一バスバー（図示省略）と、第二導電パターン８２に電気的に接続された第二バスバー７２とに電気的に接続されている。このため、電解コンデンサは、配線経路上においてセラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２よりも、各スイッチ素子に対して最も遠い位置に配置されている。
【０１５０】
（変形例５）
変形例４では、第一導電パターン８１が基板８０の外周の全周に沿って設けられている場合を例示した。この変形例５では、第一導電パターンが各相のハイサイドスイッチ素子の近傍にのみ設けられた場合について説明する。
【０１５１】
図１２は、変形例５に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す平面図である。図１２に示すように、変形例５では、第一導電パターン８１ｄは三分割されており、各第一導電パターン８１ｄは、各相のハイサイドスイッチ素子であるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の近傍に配置されている。各第一導電パターン８１ｄは、基板８０の背面側からバスバー７５によって電気的に接続されている。このバスバー７５と、第二導電パターン８２に電気的に接続されたバスバー（図示省略）とに対して電解コンデンサが電気的に接続されている。このため、電解コンデンサは、配線経路上においてセラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２よりも、各スイッチ素子に対して最も遠い位置に配置されている。
【０１５２】
（変形例６）
上記実施の形態１では、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、セラミックコンデンサＣ１及びハイブリッドコンデンサＣ２が基板８０に対して直接的に設けられている場合を例示した。この変形例６では、対向して配置された第一基板と第二基板とに対して各回路部品が実装されている場合について説明する。
【０１５３】
図１３は、変形例６に係る各スイッチ素子及び各コンデンサのレイアウトを示す側面図である。図１３に示すように、第一基板８１ｅには、少なくとも一つのスイッチ素子Ｓと、少なくとも一つのセラミックコンデンサＣ１とが設けられている。一方、第二基板８２ｅには、少なくとも一つのハイブリッドコンデンサＣ２と、少なくとも一つの電解コンデンサＣ３と、制御ＩＣ９９とが設けられている。第一基板８１ｅと第二基板８２ｅとは、電気的に接続されている。各スイッチ素子Ｓを基準にすると、配線経路上、最も近い位置にセラミックコンデンサＣ１が配置され、次に近い位置にハイブリッドコンデンサＣ２が配置され、最も遠い位置に電解コンデンサＣ３が配置されている。
【０１５４】
このように、変形例６では、スイッチ素子ＳとセラミックコンデンサＣ１（第一キャパシタ）とは、第一基板８１ｅ上に設けられ、ハイブリッドコンデンサＣ２（第二キャパシタ）と電解コンデンサＣ３（第三キャパシタ）とは、第一基板８１ｅに対向する第二基板８２ｅ上に設けられている。
【０１５５】
これによれば、スイッチ素子ＳとセラミックコンデンサＣ１とが設けられた第一基板８１ｅと、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３とが設けられた第二基板８２ｅとが対向して配置されているので、第一基板８１ｅと第二基板８２ｅとが平面視で重なることとなる。したがって、コンバータをより小型にすることができる。
【０１５６】
（変形例７）
上記実施の形態１では、正六角形状の基板８０を例示して説明した。この変形例７では、円形状の基板８０ｆを例示して説明する。
【０１５７】
図１４は、変形例７に係る基板８０ｆを示す平面図である。図１４に示すように基板８０ｆは平面視円形状であり、一方の主面に第一導電パターン８１ｆと、第二導電パターン８２と、Ｕ相導電パターン８３と、Ｖ相導電パターン８４と、Ｗ相導電パターン８５とが設けられている。第一導電パターン８１ｆは、正極側の導電パターンであり、外形が円形状となっている。図１４において、二点鎖線は、基板８０内に収まる仮想円Ｃｆである。仮想円Ｃｆと、基板８０の外形と、第一導電パターン８１ｆの外形とは、同心円となっている。この仮想円Ｃｆに沿って、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６が配置されている。具体的には、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、それぞれ仮想円Ｃｆに重なる位置であって、周方向に等間隔に配置されている。
【０１５８】
このように、基板８０内に収まる仮想円Ｃｆに沿って複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６が配置されているので、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を基板８０の中心から均等に配置することができる。したがって、電力変換装置をより小型にすることが可能である。
【０１５９】
なお、ここでは、仮想円Ｃｆと、基板８０の外形とが同心円である場合を例示したが、仮想円Ｃｆは、基板８０内に収まる仮想的な円であれば如何様でもよい。このため、基板８０の外形も円形以外の形状であってもよい。
【０１６０】
（実施の形態２）
実施の形態２では、立体的な配線が可能なバスバーが適用された三相インバータ回路について説明する。図１５は、実施の形態２に係る三相インバータ回路４０Ｇの概略構成を示す平面図である。具体的には図１５は図５に対応する図である。
【０１６１】
図１５に示すように実施の形態２に係る三相インバータ回路４０Ｇは、電気接続部材としてのバスバー１３０を備えている。バスバー１３０は、第一導電パターン８１と第二導電パターン８２とを電気的に接続している。
【０１６２】
以下に、図１６〜図１８を用いて、実施の形態２に係るバスバー１３０について説明する。なお、取付基板１１０、バスバー１３０及び基板８０の並び方向をＺ軸方向と定義する。Ｚ軸方向は上下方向と称す場合もある。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向は互いに直交し、かつそれぞれＺ軸方向にも直交する方向である。
【０１６３】
［構成］
図１６は、実施の形態２に係る電気接続構造１００ｇを示す斜視図である。図１６では、図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ切断線で基板８０を切断し、当該部分を拡大して斜視図で示している。図１６に示すように、電気接続構造１００ｇは、取付基板１１０と、基板８０と、基板８０に取り付けられたバスバー１３０とを備えている。なお、図１６では、取付基板１１０と基板８０とが組み立てられる前の状態を示している。
【０１６４】
取付基板１１０は、例えばプリント基板または金属基板であり、ＸＹ平面に平行な板状部材である。取付基板１１０は、基板８０に対して対向した状態でバスバー１３０に電気的に接続される。具体的には、取付基板１１０における基板８０側（Ｚ軸方向プラス側）の主面には、バスバー１３０に接続されるコネクタ１１が実装されている。図示は省略するが、取付基板１１０には、電解コンデンサＣ３がコネクタ１１に導通自在に配置されている。これにより、電解コンデンサＣ３は、ハイブリッドコンデンサＣ２に比べて配線経路上、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から遠い位置に接続されることとなる。
【０１６５】
基板８０は、プリント基板または金属基板であるが、本実施の形態では金属基板である場合を例示する。基板８０は、ＸＹ平面に平行な板状部材である。基板８０は、平板な金属層２１と、金属層２１における取付基板１１０側の主面の全面に積層された絶縁層２２と、絶縁層２２における取付基板１１０側の主面に形成された第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２とを備えている。これらにより、取付基板１１０と基板８０とは、バスバー１３０と、バスバー１３０に接続されるコネクタ１１を介して、立体的に配置される。その結果、取付基板１１０と基板８０とは、高密度に実装することができる。
【０１６６】
金属層２１の第二基板１２０側とは反対側（Ｚ軸方向マイナス側）の主面には、図示しない放熱部が熱伝導可能な状態で取り付けられている。放熱部には、例えば放熱フィン、水冷器、空冷器、油冷器などが挙げられる。
【０１６７】
第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２は、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて配置されている。第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２のそれぞれは直流電源に電気的に接続されている。第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２のうち、Ｘ軸方向マイナス側に配置された第一導電パターン８１は、負極側の導電パターンであり、Ｘ軸方向プラス側に配置された第二導電パターン８２は、正極側の導電パターンである。第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２には、バスバー１３０がハンダ部２５、２６を介して電気的に接続されている。
【０１６８】
また、基板８０の取付基板１１０側の主面には、第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２の間の領域に対して、一対の凹部２７、２８が形成されている。一対の凹部２７、２８は、Ｙ軸方向に沿って配列されている。一対の凹部２７、２８は、貫通孔であってもよいし、底を有する穴であってもよい。
【０１６９】
次に、バスバー１３０の詳細について説明する。図１７は、実施の形態２に係るバスバー１３０の断面図である。図１８は、実施の形態２に係るバスバー１３０の側面図である。図１８では、基板８０のみを断面図で示している。
【０１７０】
図１６〜図１８に示すように、バスバー１３０は、第一バスバー３１と、第二バスバー３２と、絶縁部３３とを備えている。なお、本実施の形態では、第一バスバー３１と第二バスバー３２とは共通の部品である場合を例示する。このため、以下の説明においては、第一バスバー３１について詳細に説明する。
【０１７１】
第一バスバー３１は、図１７に示すように断面視Ｌ字状に形成された金属製の板金である。具体的には、第一バスバー３１は、Ｌ字状の短辺部である第一接続部３１１と、Ｌ字状の長辺部である第一立設部３１２とを一体的に備えている。
【０１７２】
第一接続部３１１は、ＸＹ平面に平行な平板状の部位であり、第二基板１２０の第一導電パターン８１に対してハンダ部２５を介して電気的に接続されている。第一立設部３１２は、ＹＺ平面に平行な平板状の部位であり、第一接続部３１１の一端部（Ｘ軸方向プラス側の端部）からＺ軸方向プラス側に向けて立設している。図１８に示すように、第一立設部３１２の上端部は、上方に向かうに連れて先細る形状となっている。具体的には、第一立設部３１２の上端面３１３は平坦であり、当該上端面３１３を挟んだ一対の部位がそれぞれ傾斜部３１４となっている。傾斜部３１４は、図１８では凹状に湾曲している場合を例示しているが、凸状に湾曲していても、直線状に傾斜していてもよい。
【０１７３】
第二バスバー３２は、第一バスバー３１と共通の部品、つまり第一バスバー３１と同形状の部品である。第二バスバー３２は、設置時の姿勢（向き）が第一バスバー３１と異なる。第二バスバー３２の各部と、第一バスバー３１の各部との対応関係は、第一接続部３１１と第二接続部３２１とが対応し、第一立設部３１２と第二立設部３２２とが対応し、上端面３１３が上端面３２３に対応し、傾斜部３１４が傾斜部３２４に対応している。
【０１７４】
絶縁部３３は、第一バスバー３１及び第二バスバー３２を絶縁し、かつ第一バスバー３１及び第二バスバー３２を保持する部材である。具体的には、絶縁部３３は、例えば略直方体状の絶縁性の樹脂であり、第一バスバー３１及び第二バスバー３２の一部を覆っている。例えば、絶縁部３３は、第一バスバー３１及び第二バスバー３２とともにインサート成形されることで、形成されている。
【０１７５】
絶縁部３３で保持された状態では、第一バスバー３１と第二バスバー３２とは、ＸＺ平面に平行な平面を基準として背向する姿勢で、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて配置されている。具体的には、第一バスバー３１は、第一接続部３１１がＸ軸方向マイナス側を向き、第一立設部３１２がＸ軸方向プラス側を向いている。これとは逆に、第二バスバー３２は、第二接続部３２１がＸ軸方向プラス側を向き、第二立設部３２２がＸ軸方向マイナス側を向いている。これにより、第一立設部３１２と第二立設部３２２とは、所定の間隔をあけて対向している。第一立設部３１２と第二立設部３２２との間には絶縁部３３が充填されており、絶縁されている。絶縁部３３における第一立設部３１２と第二立設部３２２との間に充填された部位を中間部３３１とする。
【０１７６】
第一立設部３１２の上部及び第二立設部３２２の上部は、絶縁部３３の上面から突出している。この第一立設部３１２の上部及び第二立設部３２２の上部に対して、コネクタ１１が嵌め込まれることで電気的に接続される。
【０１７７】
第一接続部３１１の先端部は、絶縁部３３におけるＸ軸方向マイナス側の側面から突出している。第一接続部３１１における絶縁部３３から突出した部位は、その周縁部が全周にわたってハンダ部２５で第一導電パターン８１に対してはんだ付けされている。第一接続部３１１の下面は、絶縁部３３の下面と面一であり、絶縁部３３から露出している。第一接続部３１１の下面は、ハンダ部２５によるはんだ付けによって、第一導電パターン８１に電気的に接続されている。
【０１７８】
第二接続部３２１の先端部は、絶縁部３３におけるＸ軸方向プラス側の側面から突出している。第二接続部３２１における絶縁部３３から突出した部位は、その周縁部が全周にわたってハンダ部２６で第二導電パターン８２に対してはんだ付けされている。第二接続部３２１の下面は、絶縁部３３の下面と面一であり、絶縁部３３から露出している。第二接続部３２１の下面は、ハンダ部２６によるはんだ付けによって、第二導電パターン８２に電気的に接続されている。
【０１７９】
図１７及び図１８に示すように、絶縁部３３の中間部３３１の下面には、下方に突出した一対の凸部３３２、３３３が形成されている。一対の凸部３３２、３３３は、一対の凹部２７、２８に対して嵌合する形状を有しているのであれば、その形状は如何様でもよい。例えば、一対の凹部２７、２８が円柱状の凹部である場合には、一対の凸部３３２、３３３も円柱状の凸部である。一対の凸部３３２、３３３が一対の凹部２７、２８に嵌合するために、はんだ付け前であってもバスバー１３０を基板８０上で安定させることができる。特に、本実施の形態では、複数の凸部（凸部３３２、３３３）が複数の凹部（凹部２７、２８）に嵌合しているので、基板８０上でのバスバー１３０の回転を規制することができ、よりバスバー１３０を安定させることができる。なお、凹部及び凸部の設置個数は一組以上であればよい。
【０１８０】
次に、第一バスバー３１及び第二バスバー３２に対する電気的な作用について説明する。第一バスバー３１及び第二バスバー３２のそれぞれは、絶縁部３３によって保持された状態であると、第一立設部３１２と第二立設部３２２とが中間部３３１によって絶縁された状態で、所定の間隔をあけて対向している。第一バスバー３１は、第一接続部３１１が負極側の第一導電パターン８１に対して電気的に接続され、第二バスバー３２は、第二接続部３２１が正極側の第二導電パターン８２に電気的に接続されているので、第一バスバー３１と第二バスバー３２とに流れる電流の向きは逆向きとなる。このため、第一バスバー３１の第一立設部３１２に流れる電流を起因とした磁界と、第二バスバー３２の第二立設部３２２に流れる電流を起因とした磁界とが打ち消し合う。これにより、バスバー１３０全体としてのインダクタンスが低減することになる。
【０１８１】
なお、第一バスバー３１の第一立設部３１２と、第二バスバー３２の第二立設部３２２との間隔Ｈは、磁界を打ち消し合うことができる間隔であればよい。具体的には、第一接続部３１１または第二接続部３２１の長さＬよりも小さければよく、より具体的には１ｍｍ以下であればよい。
【０１８２】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係るバスバー１３０は、基板８０に対して電気的に接続される第一接続部３１１と、第一接続部３１１の一端部から立設した第一立設部３１２とを有する第一バスバー３１と、基板８０に対して電気的に接続される第二接続部３２１と、第二接続部３２１の一端部から立設した第二立設部３２２とを有する第二バスバー３２と、第一立設部３１２と第二立設部３２２とが絶縁された状態で所定の間隔をあけて対向するように、第一バスバー３１及び第二バスバー３２を保持する絶縁部３３とを備え、第一バスバー３１及び第二バスバー３２の一方が直流電源の正極に電気的に接続され、第一バスバー３１及び第二バスバー３２の他方が直流電源の負極に電気的に接続されている。
【０１８３】
これによれば、第一バスバー３１及び第二バスバー３２の一方が直流電源の正極に電気的に接続され、第一バスバー３１及び第二バスバー３２の他方が直流電源の負極に電気的に接続されている。このため、第一バスバー３１の第一立設部３１２に流れる電流を起因とした磁界と、第二バスバー３２の第二立設部３２２に流れる電流を起因とした磁界とが、逆方向となる。第一立設部３１２と、第二立設部３２２とは、絶縁部３３を介して所定の間隔をあけて対向しているために、第一立設部３１２で発生した磁界と、第二立設部３２２で発生した磁界とが打ち消し合い、結果としてインダクタンスを低減することができる。したがって、取付基板１１０と基板８０との立体配置による高密度実装に加え、インダンクタンスを低減することができる。
【０１８４】
また、第一接続部３１１と第二接続部３２１との一方は、基板８０上に設けられた負極側の第一導電パターン８１にはんだ付けによって接続され、第一接続部３１１と第二接続部３２１との他方は、基板８０上に設けられた正極側の第二導電パターン８２にはんだ付けによって接続されている。
【０１８５】
これによれば、第一接続部３１１と第二接続部３２１とのいずれもが、基板８０上の第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２に対してはんだ付けによって接続されているので、第一接続部３１１と第二接続部３２１とを、基板８０上の第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２に簡単に接続することが可能である。第一接続部３１１及び第二接続部３２１ともにスルーホールを介さずとも第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２にはんだ付けされるので、接続面積を大きくすることができ、接続強度も高めることが可能である。
【０１８６】
また、基板８０は、金属基板である。
【０１８７】
これによれば、基板８０が金属基板であるので、バスバー１３０が発した熱を、金属基板を介して効率的に放熱することができる。これにより、バスバー１３０からの熱を起因としてスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６が暴走してしまうことを抑制でき、より確実にスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の高電圧化を抑えることができる。
【０１８８】
また、絶縁部３３における第一接続部３１１と第二接続部３２１との間である中間部３３１と、基板８０との一方には、少なくとも一つの凸部３３２、３３３が形成されており、中間部３３１と、基板８０との他方には、少なくとも一つの凸部３３２、３３３が個別に嵌合する少なくとも一つの凹部２７、２８が形成されている。
【０１８９】
これによれば、中間部３３１と基板８０との一方に設けられた凸部３３２、３３３が、中間部３３１と基板８０との他方に設けられた凹部２７、２８に対して嵌合しているので、第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２に接続する作業前であっても、バスバー１３０と基板８０とを安定して保持することができる。したがって、接続作業時には、バスバー１３０が基板８０に対して位置ズレしにくくなり、接続作業を容易に行うことが可能である。
【０１９０】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係るバスバー１３０ｈについて説明する。実施の形態３に係るバスバー１３０ｈは、第一バスバー３１と第二バスバー３２との間に電解コンデンサＣ３が設置されている点で、上記実施の形態に係るバスバー１３０とは異なる。つまり、実施の形態３では、取付基板１１０から電解コンデンサＣ３が除かれている。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【０１９１】
図１９は、実施の形態３に係る電気接続構造１００ｈを示す斜視図である。図２０は、実施の形態３に係るバスバー１３０ｈの断面図である。図２１は、実施の形態３に係るバスバー１３０ｈの側面図である。図２１では、基板８０のみを断面図で示している。
【０１９２】
図１９〜図２１に示すように、第一バスバー３１の第一立設部３１２と、第二バスバー３２の第二立設部３２２との間には、電解コンデンサＣ３が配置されている。
【０１９３】
本実施の形態では、電解コンデンサＣ３は複数設けられているが、一つであってもよい。具体的には、電解コンデンサＣ３は、６つ設けられており、絶縁部３３の中間部３３１によって第一立設部３１２と第二立設部３２２との間で保持されている。複数の電解コンデンサＣ３は、並列に第一立設部３１２と、第二立設部３２２とに対して電気的に接続されている。これにより、複数の電解コンデンサＣ３が電流を平滑化するために、リップルノイズを低減することができる。
【０１９４】
以上のように、本実施の形態に係るバスバー１３０ｈは、絶縁部３３に保持されるとともに第一立設部３１２と第二立設部３２２との間に配置された状態で、第一立設部３１２と第二立設部３２２とに対して電気的に接続された電解コンデンサＣ３を有する。
【０１９５】
これによれば、第一立設部３１２と第二立設部３２２との間に配置された電解コンデンサＣ３が第一立設部３１２と第二立設部３２２とに対して電気的に接続されているので、第一バスバー３１及び第二バスバー３２を流れる電流のリップルノイズを低減することができる。
【０１９６】
また、電解コンデンサＣ３が第一バスバー３１及び第二バスバー３２の間に配置されているために、当該電解コンデンサＣ３に対する配線経路を短くすることができる。したがって、インダクタンスをより低減することが可能である。
【０１９７】
また、電解コンデンサＣ３は複数備えられており、複数の電解コンデンサＣ３は電気的に直列、並列及び直並列の少なくとも一つの形態で接続されている。
【０１９８】
これによれば、複数の電解コンデンサＣ３が電気的に直列、並列及び直並列の少なくとも一つの形態で接続されているので、複数の電解コンデンサＣ３の設置個数、組み合わせ、接続形態を調整することができ、所望の容量値、耐圧値に調整することが可能である。
【０１９９】
なお、第一立設部３１２と第二立設部３２２との間に、電解コンデンサＣ３に替えて、ハイブリッドコンデンサＣ２を配置して、当該ハイブリッドコンデンサＣ２を第一立設部３１２と第二立設部３２２とに対して電気的に接続してもよい。この場合には、ハイブリッドコンデンサＣ２に対する配線経路を短くすることができる。また、ハイブリッドコンデンサＣ２においても、第一立設部３１２と第二立設部３２２との間に複数配置することも可能である。この場合、複数のハイブリッドコンデンサＣ２は電気的に直列、並列及び直並列の少なくとも一つの形態で接続される。これにより、複数のハイブリッドコンデンサＣ２の設置個数、組み合わせ、接続形態を調整することができ、所望の容量値、耐圧値に調整することが可能である。
【０２００】
ここで、第一立設部３１２と第二立設部３２２との間にハイブリッドコンデンサＣ２のみを配置する場合には、取付基板１１０に、電解コンデンサＣ３をコネクタ１１に導通自在に配置すればよい。これにより、電解コンデンサＣ３は、ハイブリッドコンデンサＣ２に比べて配線経路上、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から遠い位置に接続されることとなる。
【０２０１】
また、第一立設部３１２と第二立設部３２２との間にハイブリッドコンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３の両者を配置する場合には、電解コンデンサＣ３を基板８０から遠い位置に配置し、ハイブリッドコンデンサＣ２を基板８０に近い位置に配置すればよい。これにより、電解コンデンサＣ３は、ハイブリッドコンデンサＣ２に比べて配線経路上、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６から遠い位置に接続されることとなる。
【０２０２】
（その他）
以上、本開示に係る電力変換装置について、上記各実施の形態及び各変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態及び各変形例に限定されるものではない。
【０２０３】
例えば、上記実施の形態１では、電力変換装置としてインバータ１０を例示したが、電力変換装置は電力を変換する機能を有した装置であれば如何様でもよい。インバータ１０以外の電力変換装置としては、例えばコンバータが挙げられる。
【０２０４】
また、上記実施の形態では、基板８０が平面視正六角形状、または、円形状である場合を例示したが、基板の平面視形状は如何様でもよい。その他の基板の平面視形状としては、正六角形以外の多角形状、円形状以外の楕円形状などが挙げられる。基板の形状が如何様であっても、基板内に仮想的な正六角形、または、円形を作成できれば、当該正六角形の各辺、または、当該円形に沿って各スイッチ素子を配置することが可能である。
【０２０５】
また、上記実施の形態では、第一キャパシタとしてセラミックコンデンサＣ１を例示し、第二キャパシタとしてハイブリッドコンデンサＣ２を例示し、第三キャパシタとして電解コンデンサＣ３を例示した。しかしながら、第一キャパシタが第二キャパシタ及び第三キャパシタに比べてインピーダンスが大きく、第三キャパシタが第二キャパシタに比べてインピーダンスが小さいという条件が満たされるのであれば、各キャパシタの種類は如何様でもよい。例えば、セラミックコンデンサ、ハイブリッドコンデンサ、電解コンデンサにフィルムコンデンサを加えて、これら４種のコンデンサの中から上述した条件が満たされる組み合わせにしてもよい。
【０２０６】
また、ハイブリッドコンデンサＣ２と電解コンデンサＣ３との間の配線経路に対してインダクタを電気的に接続してもよい。具体的には、図２に示す点Ｐの位置にインダクタを直列に接続すればよい。配線経路にインダクタが電気的に直列に接続されていれば、当該インダクタのインダクタンス値を調整することで、配線経路のインダクタンス値とインダクタのインダクタンス値との合成インダクタのインダクタンス値を調整することができる。合成インダクタのインダクタンス値を調整することにより、リプル電流の透過をより抑制することが可能となる。なお、インダクタは、配線経路に対して並列に接続されていてもよい。
【０２０７】
また、上記実施の形態１では、例えば図５に示すように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の端子の方向が、基板８０の中心に向かう方向、もしくは中心から遠ざかる方向となるように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６が配置されているが、このような配置構成に限定されるものではない。例えば、図２２は、実施の形態１に係る各スイッチ素子及び各コンデンサの他のレイアウトを示す平面図である。図２２に示すように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の端子の方向が、基板８０の、平面視正六角形状の各辺と同じ方向（平行）になるように、配置されている。このような構成とすることで、例えば、スイッチ素子Ｓ１、スイッチ素子Ｓ４、および、セラミックコンデンサＣ１との距離、さらに、スイッチ素子Ｓ１、スイッチ素子Ｓ４、および、ハイブリッドコンデンサＣ２との距離を、いずれも図５の場合より短くすることができるので、さらに、サージやリプルの抑制が可能となる。加えて、上記距離が短くなるため、基板８０を小型化することができる。なお、上記と同様な構成とすることにより、図１４の円形の基板８０ｆについても、サージやリプルの抑制、および、小型化が可能となる。
【０２０８】
また、上記実施の形態２では、第一バスバー３１が断面視Ｌ字状である場合、つまり、第一接続部３１１と第一立設部３１２とがなす角度が略９０度である場合を例示しているが、第一接続部３１１に対して第一立設部３１２が立設しているのであれば、第一接続部と第一立設部とがなす角度は９０度以外であってもよい。また、第一立設部は、断面視直線状で立設していなくても曲線状に立設していてもよい。これは、第二バスバーにおいても同様である。
【０２０９】
また、上記実施の形態２では、第一バスバー３１と第二バスバー３２とが同一形状である場合を例示したが、第一バスバーと第二バスバーとは互いに異なる形状であってもよい。
【０２１０】
また、上記実施の形態２では、第一接続部３１１及び第二接続部３２１が第一導電パターン８１及び第二導電パターン８２に対してはんだ付けされている場合を例示した。しかしながら、第一接続部及び第二接続部と導電パターンとの接続形態は如何様でもよい。その他の接続形態としては、例えば、カシメやネジ止めなどの機械的な締結による接続形態、抵抗溶接またはレーザー溶接などの溶接による接続形態などが挙げられる。
【０２１１】
また、上記実施の形態２では、基板８０が金属基板である場合を例示したが、金属以外の材料から形成された基板であってもよい。
【０２１２】
また、上記実施の形態２では、絶縁部３３に凸部３３２、３３３が形成され、基板８０に凹部２７、２８が形成されている場合を例示したが、絶縁部に凹部が形成され、第二基板に当該凹部に嵌合する凸部が形成されていてもよい。
【０２１３】
また、上記実施の形態２では、絶縁部３３が第一バスバー３１及び第二バスバー３２とともにインサート成形されることで形成されている場合を例示したが、絶縁部３３は、第一バスバー３１の第一立設部３１２と、第二バスバー３２の第二立設部３２２との間に充填されて、これらを絶縁しているのであれば、その製造方法は如何様であってもよい。例えば、絶縁部は、第一立設部と第二立設部との間に介在したシート状の絶縁体であってもよい。
【０２１４】
また、上記実施の形態では、取付基板１１０に実装されたコネクタ１１がバスバー１３０に接続される場合を例示したが、ケーブルに接続されたコネクタをバスバーに接続してもよい。バスバーに対しては、コネクタ以外の接続端子（ネジなど）が接続されてもよい。
【０２１５】
また、上記実施の形態２では、例えば図１５に示すように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の端子の方向が、基板８０の中心に向かう方向、もしくは中心から遠ざかる方向となるように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６が配置されているが、このような配置構成に限定されるものではない。例えば、図２３は、実施の形態２に係る三相インバータ回路の他の概略構成を示す平面図である。図２３に示すように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の端子の方向が、基板８０の、平面視正六角形状の各辺と同じ方向（平行）になるように、配置されている。そして、バスバー１３０を第一導電パターン８１と第二導電パターン８２とに電気的に接続する。このような構成とすることで、例えば、スイッチ素子Ｓ１、スイッチ素子Ｓ４、および、セラミックコンデンサＣ１との距離、さらに、スイッチ素子Ｓ１、スイッチ素子Ｓ４、および、ハイブリッドコンデンサＣ２との距離を、いずれも図１５の場合より短くすることができるので、さらに、サージやリプルの抑制が可能となる。加えて、上記距離が短くなるため、基板８０を小型化することができる。
【０２１６】
また、基板８０は、モータＭ１の回転軸と直交する面と平行に、かつ、当該モータＭ１の端面側に配置されていてもよい。具体的には、基板８０は、モータＭ１における回転軸とは反対側の端面側で、当該回転軸と直交する面と平行に配置されていてもよい。また、基板８０は、モータＭ１における回転軸がある端面側で、当該回転軸と直交する面と平行に配置されていてもよい。この場合、基板８０には、回転軸が貫通する貫通孔を設けていることが望まれる。
【０２１７】
いずれの場合においても、基板８０とモータＭ１とが軸方向視で重なり合うこととなる。したがって、基板８０とモータＭ１とをコンパクトに配置することができ、電力変換装置をより小型にすることができる。
【０２１８】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び各変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１９】
以上説明したように、この開示は、車両駆動装置に備わる電力変換装置として有用である。
【符号の説明】
【０２２０】
１  電気車両
２  駆動輪
３  動力伝達機構
５  車両駆動装置
１０  インバータ（電力変換装置）
１１  コネクタ
２０  制御回路
２１  金属層
２２  絶縁層
２５、２６  ハンダ部
２７、２８  凹部
３０  ドライブ回路
３１、７１  第一バスバー
３２、７２  第二バスバー
３３  絶縁部
４０、４０Ｂ  三相インバータ回路
７４、７５、７６、１３０、１３０ｈ  バスバー
８０、８０ｂ、８０ｃ  基板
８１、８１ｂ、８１ｄ  第一導電パターン
８１ｅ  第一基板
８２、８２ｂ  第二導電パターン
８２ｅ  第二基板
８３、８３ｂ  Ｕ相導電パターン
８４  Ｖ相導電パターン
８５  Ｗ相導電パターン
９１、９２、９３  モジュール
９９  制御ＩＣ
１００ｇ、１００ｈ  電気接続構造
１１０  取付基板
３１１  第一接続部
３１２  第一立設部
３１３、３２３  上端面
３１４、３２４  傾斜部
３２１  第二接続部
３２２  第二立設部
３３１  中間部
３３２、３３３  凸部
８１１  開口部
８１２  中央開口部
８１３、８１４、８１５  張出部
９１１  基板（第一基板）
９１２、９１３、９１４  導電パターン
９２１  基板（第二基板）
９３１  基板（第三基板）
９１３１  切欠
９１４１  切欠
Ｃ１  セラミックコンデンサ（第一キャパシタ）
Ｃ２  ハイブリッドコンデンサ（第二キャパシタ）
Ｃ３  電解コンデンサ（第三キャパシタ）
Ｃｆ  仮想円
ＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ  電流センサ
ｇ１０１  ゲート端子
ｇ１０４  ゲート端子
Ｈ  間隔
ｈ１  第一辺
ｈ２  第二辺
ｈ３  第三辺
ｈ４  第四辺
ｈ５  第五辺
ｈ６  第六辺
Ｌ  長さ
Ｌｇ  接地線
Ｌｐ  電源線
Ｍ１  永久磁石モータ（モータ）
Ｐ１  電池
ＲＳ  回転位置センサ
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ１０１、Ｓ１０４  スイッチ素子
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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