高电压滤波器和电力转换装置的制作方法

本发明涉及高电压滤波器和电力转换装置。

背景技术：

专利文献1中记载了防止随着由逆变器构成的电力转换装置的开关动作而发生的高频噪声向工频电源一侧流出的lc型滤波器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2016-10308号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

将专利文献1的电力转换装置应用于电动车的情况下，随着高电压电池的电压规格的高电压化，为了高耐压化而要求作为高电压滤波器插入的电容元件的电容较大，存在在电力转换装置的受限的容积内难以得到要求的滤波器性能的课题。

用于解决课题的技术方案

本发明的第一方式的高电压滤波器优选包括：阳极汇流条；阴极汇流条；连接在所述阳极汇流条与接地的接地连接体之间的第一电容元件；连接在所述阴极汇流条与所述接地连接体之间的第二电容元件；和连接在所述阳极汇流条与所述阴极汇流条之间的第三电容元件，所述第一电容元件的阳极端子与所述第三电容元件的阴极端子相邻地配置，所述第二电容元件的阴极端子与所述第三电容元件的阳极端子相邻地配置。

本发明的第二方式的高电压滤波器优选包括：阳极汇流条；阴极汇流条；连接在所述阳极汇流条与接地的接地连接体之间的第一电容元件；连接在所述阴极汇流条与所述接地连接体之间的第二电容元件；和连接在所述阳极汇流条与所述阴极汇流条之间的多个电容元件，所述多个电容元件中，相邻的两个电容元件中的一个电容元件的连接至所述阳极汇流条的阳极端子，与另一个电容元件的连接至所述阴极汇流条的阴极端子彼此相邻地配置，所述多个电容元件包括与所述第一电容元件和所述第二电容元件相邻地配置的第三电容元件，所述第一电容元件的阳极端子与所述第三电容元件的阴极端子靠近地配置，所述第二电容元件的阴极端子与所述第三电容元件的阳极端子靠近地配置。

发明效果

根据本发明，无需增大电容元件的电容就能够提高高电压滤波器的滤波性能，减小高频噪声的影响。

上述以外的课题、结构和效果将通过以下具体实施方式的说明而说明。

附图说明

图1是表示电力转换装置的结构的组件结构图。

图2是表示高电压滤波器中使用的电容元件的一例的分解图。

图3是表示第一实施方式的高电压滤波器的结构的图。

图4是表示第二实施方式的高电压滤波器的结构的图。

具体实施方式

以下，参考附图说明本发明的实施方式。以下的记载和附图是用于说明本发明的示例，为了使说明明确而适当进行了省略和简化。本发明也能够用其他各种方式实施。只要没有特别限定，各构成要素就可以是单个也可以是多个。

关于附图中示出的各构成要素的位置、大小、形状、范围等，存在为了使发明容易理解，而并不表示实际的位置、大小、形状、范围等的情况。因此，本发明并不限定于附图中公开的位置、大小、形状、范围等。

另外，在附图中，同一附图标记表示同一或对应部分。具有同一或同样的功能的构成要素存在多个的情况下，有时对同一附图标记附加不同的后缀进行说明。但是，在不需要区分该多个构成要素的情况下，有时省略后缀进行说明。

[第一实施方式]

本实施方式中，对于将本发明的高电压滤波器应用于驱动电动车或混合动力车等的电动机用的由逆变器构成的电力转换装置的实施方式，参考图1至图3进行说明。

图1是表示电力转换装置30的结构的组件结构图。电力转换装置30具有金属壳体31，在该金属壳体31内保存各种电路组件和元件。图1中仅描绘了金属壳体31中保存的电路组件和元件中说明所需的。如图1所示，电源10对电力转换装置30供给直流电压。另外，电动机50被由电力转换装置30形成的交流电压驱动。

电源10使用对交流电源用转换器转换为直流电压后的电源或电池。例如，作为电源10，混合动力车的驱动用逆变器使用数百伏特的高电压电池。另外，例如x射线诊断装置等医疗装置因为使用工频交流电源，所以使用用整流电路或转换器转换为直流电源后的电源。电源10的阳极电极连接至高电压阳极线缆21，电源10的阴极电极连接至高电压阴极线缆22。虽然并不特别限制，但将电源10的壳体作为壳体接地g，连接至接地线gnd。高电压阳极线缆21连接至电力转换装置30的输入端子(阳极用电源输入端子)p1，高电压阴极线缆22电连接至电力转换装置30的输入端子(阴极用电源输入端子)n1。

虽然并不特别限制，但电动机50由三相电动机构成。该电动机50具备省略图示的转子和省略图示的定子，在定子中配置有3个线圈51-u、51-v和51-w。电力转换装置30形成三相交流电压，并经由高电压交流线缆41、42、43对三个线圈51-u、51-v和51-w供给。由此，线圈51-u、51-v和51-w中发生与三相交流电压相应的磁场，使转子旋转。另外，虽然并不特别限制，但电动机50中也将其壳体作为壳体接地g，连接至接地线gnd。

接着说明电力转换装置30的结构。电力转换装置30具备高电压滤波器32、平滑电容器33、半导体组件34a～34c、控制半导体组件34a～34c的控制部35。另外，电力转换装置30的输入端子p1与高电压滤波器32的阳极侧输入端子p2之间用第一汇流条b1连接，电力转换装置30的输入端子n1与高电压滤波器32的阴极输入端子n2之间用第二汇流条b2连接。进而，高电压滤波器32的输出端子p3与半导体组件34a～34c的阳极端子之间用第三汇流条b3连接，高电压滤波器32的输出端子n3与半导体组件34a～34c的阴极端子之间用第四汇流条b4连接。另外，高电压滤波器32的接地连接端子yg连接至金属壳体31的壳体接地g。进而，金属壳体31的壳体接地g连接至接地线gnd。

构成用于驱动电动机50的逆变器的半导体组件34a～34c在开关时产生高频的切换电流和电压。因此，一般使用使其平滑化的平滑电容器33，虽然图1中并未图示，但将具有数十微法拉程度的电容的电容器多个并联连接构成。此处，平滑电容器33的阳极侧端子连接至第三汇流条b3，平滑电容器33的阴极侧端子连接至第四汇流条b4。虽然并不特别限制，但第一汇流条b1至第四汇流条b4分别是由铜构成的铜板。

半导体组件34a～34c具备构成逆变器的igbt或mosfet、sic等半导体元件，通过使这些半导体元件开关(切换导通关断)而生成要求的电压和电流。进而，半导体组件34a～34c的开关输出分别经由线缆41、42、43连接至电动机50。控制部35控制半导体组件34a～34c的开关动作。

如上所述地构成的电力转换装置30中，用来自控制部35的开关控制信号使半导体组件34a～34c内的半导体元件开关，对高电压交流线缆41、42、43周期性地输出阳极电压和阴极电压，周期性地成为导通状态/关断状态。因此，第三汇流条b3和第四汇流条b4中的电压/电流变化，发生噪声。

接着，参考图2，说明电力转换装置30中搭载的高电压滤波器32的一例。此处，图2是表示高电压滤波器32中使用的一个电容元件320的一例的分解图。如图2所示，电容元件320具备介电体材料321、以及从两侧夹着该介电体材料321而形成电容元件320的第一电极322和第二电极323。进而，具备连接至第一电极322、与电容元件320的外部连接用的第一连接端子320p，和连接至第二电极323、与电容元件320的外部连接用的第二连接端子320n。然后，用树脂材料324将介电体材料321和第一电极322和第二电极323封入。进而，树脂材料324被绝缘性的保护外壳325覆盖保护。如图2所示，第一连接端子320p和第二连接端子320n露出至外部。第一连接端子320p和第二连接端子320n的露出部分的长度具有与保护外壳325和树脂材料324中埋入的部分的长度相当的长度。

图3是表示第一实施方式的高电压滤波器32的结构的图。如图3所示，高电压滤波器32具有第五汇流条(阳极汇流条)b5、第六汇流条(阴极汇流条)b6和接地连接体303。第五汇流条b5将与第一汇流条b1的连接点p2和与第三汇流条b3的连接点p3之间连接。第六汇流条b6将与第二汇流条b2的连接点n2和与第四汇流条b4的连接点n3之间连接。接地连接体303连接至金属壳体31。另外，也可以进一步用金属制的壳体覆盖高电压滤波器32整体，使高电压滤波器32组件化。该情况下，接地连接体303连接至覆盖高电压滤波器32的金属制的壳体之后，连接至金属壳体31。

另外，第一实施方式的高电压滤波器32使用具有不同的降噪效果的2种电容元件320构成了滤波器。第一种是为了抑制高电压阳极侧(第三汇流条b3)与高电压阴极侧(第四汇流条b4)之间的差模噪声而在第五汇流条b5与第六汇流条b6之间连接的平滑用电容元件320-1。平滑用电容元件320-1通过阳极连接端子320-1p连接至第五汇流条b5，通过阴极连接端子320-1n连接至第六汇流条b6。此处，阳极连接端子320-1p和阴极连接端子320-1n分别相当于图2中的连接端子320p和320n。另外，这样的用途的电容元件320一般称为x电容器。虽然并不特别限制，但高电压滤波器32中的x电容器的电容根据要抑制的频带来决定即可，与上述平滑电容器33不同，主要使用具有数纳法拉至数微法拉的电容的电容元件320。

高电压滤波器32的第二种滤波器，是为了抑制对高电压阳极侧(第三汇流条b3)和高电压阴极侧(第四汇流条b4)同相地叠加的共模噪声而在第五汇流条b5与接地连接体303之间连接的第一电容元件320-2、和在第六汇流条b6与接地连接体303之间连接的第二电容元件320-3。第一电容元件320-2通过阳极连接端子320-2p连接至第五汇流条b5，通过接地连接端子320-2g连接至接地连接体303。另外，第二电容元件320-3通过阴极连接端子320-3n连接至第六汇流条b6，通过接地连接端子320-3g连接至接地连接体303。另外，这样的用途的电容元件320一般称为y电容器。虽然并不特别限制，但高电压滤波器32中的y电容器的电容根据要抑制的频带来决定即可，主要使用具有数纳法拉至数微法拉的电容的电容元件。

这样的结构的高电压滤波器32中，如图3所示，平滑用电容元件320-1(x电容器)的阳极连接端子320-1p与第二电容元件320-3(阴极侧y电容器)的阴极连接端子320-3n相邻地配置，平滑用电容元件320-1(x电容器)的阴极连接端子320-1n与第一电容元件320-2(阳极侧y电容器)的阳极连接端子320-2p相邻地配置。这样，通过使y电容器的阳极连接端子320-2p与x电容器的阴极连接端子320-1n相邻、并且使y电容器的阴极连接端子320-3n与x电容器的阳极连接端子320-1p相邻地配置，能够用各连接端子之间的互感的效果减小连接端子所具有的有效电感。另外，通过这样减小y电容器的连接端子所具有的有效电感，能够提高对于能够用y电容器减少的共模噪声的滤波特性。

进而，在图3中的高电压滤波器32中，第一电容元件320-2的接地连接端子320-2g与第二电容元件320-3的接地连接端子320-3g相邻地配置。通过该配置，两个接地连接端子320-2g和320-3g能够与同一接地连接体303连接。从而，能够使从y电容器的阳极连接端子320-2p到金属壳体31的接地的阻抗、与从y电容器的阴极连接端子320-3n到金属壳体31的接地的阻抗成为共通的，能够有效地减少共模噪声。

[第二实施方式]

本实施方式中，对于将本发明的高电压滤波器应用于驱动电动车或混合动力车等的电动机用的由逆变器构成的电力转换装置的实施方式，参考图4进行说明。另外，图1所示的表示电力转换装置的结构的组件结构图、图2所示的高电压滤波器中使用的电容元件的分解图与第一实施方式相同，所以省略其说明。

图4是表示本实施方式的高电压滤波器32’的结构的图。本实施方式中，对于在第五汇流条b5与第六汇流条b6之间连接的x电容器，设想随着电源10的高电压化而因为电容元件的容积的限制所以必须将电容分割的情况。

如图4所示，高电压滤波器32’具有第五汇流条(阳极汇流条)b5、第六汇流条(阴极汇流条)b6和接地连接体304。第五汇流条b5将与第一汇流条b1的连接点p2和与第三汇流条b3的连接点p3之间连接。第六汇流条b6将与第二汇流条b2的连接点n2和与第四汇流条b4的连接点n3之间连接。接地连接体304连接至金属壳体31。另外，也可以用金属制的壳体覆盖高电压滤波器32’整体，使高电压滤波器32’组件化。该情况下，接地连接体304连接至覆盖高电压滤波器32’的金属制的壳体之后，连接至金属壳体31。

另外，第二实施方式的高电压滤波器32’为了抑制高电压阳极侧(第三汇流条b3)与高电压阴极侧(第四汇流条b4)之间的差模噪声而在第五汇流条b5与第六汇流条b6之间以各自的阳极连接端子与阴极连接端子彼此相邻的方式配置、连接了平滑用电容元件320-4、320-5、320-6。即，平滑用电容元件320-4通过阳极连接端子320-4p连接至第五汇流条b5，通过阴极连接端子320-4n连接至第六汇流条b6。另外，平滑用电容元件320-5通过阳极连接端子320-5p连接至第五汇流条b5，通过阴极连接端子320-5n连接至第六汇流条b6。另外，平滑用电容元件320-6通过阳极连接端子320-6p连接至第五汇流条b5，通过阴极连接端子320-6n连接至第六汇流条b6。另外，这样的用途的电容元件320一般称为x电容器。虽然并不特别限制，但高电压滤波器32’中的x电容器的电容根据要抑制的频带来决定即可，与上述平滑电容器33不同，主要使用具有数纳法拉至数微法拉的电容的电容元件。

进而，为了抑制对高电压阳极侧(第三汇流条b3)和高电压阴极侧(第四汇流条b4)同相地叠加的共模噪声而在第五汇流条b5与接地连接体304之间连接第一电容元件320-7，在第六汇流条b6与接地连接体304之间连接第二电容元件320-8。第一电容元件320-7通过阳极连接端子320-7p连接至第五汇流条b5，通过接地连接端子320-7g连接至接地连接体304。另外，第二电容元件320-8通过阴极连接端子320-8n连接至第六汇流条b6，通过接地连接端子320-8g连接至接地连接体304。另外，这样的用途的电容元件一般称为y电容器。虽然并不特别限制，但高电压滤波器32’中的y电容器的电容根据要抑制的频带来决定即可，主要使用具有数纳法拉至数微法拉的电容的电容元件。

这样的结构的高电压滤波器32’中，如图4所示，平滑用电容元件320-4(x电容器)的阳极连接端子320-4p与第二电容元件320-8(阴极侧y电容器)的阴极连接端子320-8n相邻地配置，平滑用电容元件320-4(x电容器)的阴极连接端子320-4n与第一电容元件320-7(阳极侧y电容器)的阳极连接端子320-7p相邻地配置。这样，通过使y电容器的阳极连接端子320-7p与x电容器的阴极连接端子320-4n相邻、并且使y电容器的阴极连接端子320-8n与x电容器的阳极连接端子320-4p相邻地配置，能够用各连接端子之间的互感的效果减小连接端子所具有的有效电感。另外，通过这样减小y电容器的连接端子所具有的有效电感，能够提高对于能够用y电容器减少的共模噪声的滤波特性。

进而，在图4的高电压滤波器32’中，平滑用电容元件320-4的阳极连接端子320-4p与平滑用电容元件320-5的阴极连接端子320-5n相邻地配置。进而，平滑用电容元件320-4的阴极连接端子320-4n与平滑用电容元件320-5的阳极连接端子320-5p相邻地配置。进而，平滑用电容元件320-5的阳极连接端子320-5p与平滑用电容元件320-6的阴极连接端子320-6n相邻地配置。进而，平滑用电容元件320-5的阴极连接端子320-5n与平滑用电容元件320-6的阳极连接端子320-6p相邻地配置。这样，通过使多个x电容器的阳极连接端子与阴极连接端子彼此相邻地配置，能够用各连接端子之间的互感的效果减小连接端子所具有的有效电感。另外，通过这样减小x电容器的连接端子所具有的有效电感，能够提高对于能够用x电容器减少的差模噪声的滤波特性。

进而，在图4的高电压滤波器32’中，第一电容元件320-7的接地连接端子320-7g与第二电容元件320-8的接地连接端子320-8g相邻地配置。通过该配置，两个接地连接端子320-7g和320-8g能够与同一个接地连接体304连接。从而，能够使从y电容器的阳极连接端子到金属壳体31的接地的阻抗、与从y电容器的阴极连接端子到金属壳体31的接地的阻抗成为共通的，能够有效地减少共模噪声。

另外，第二实施方式中，用在第五汇流条b5与第六汇流条b6之间、3个平滑用电容元件320-4、320-5、320-6以相邻的各自的阳极连接端子与阴极连接端子彼此相邻的方式配置、连接的例子进行了说明。但是，平滑用电容元件并不限定于3个，也可以设置多个。该情况下，各平滑用电容元件以相邻的各自的阳极连接端子与阴极连接端子彼此相邻的方式配置、连接。

根据以上说明的实施方式，可以得到以下作用效果。

(1)高电压滤波器32包括阳极汇流条b5、阴极汇流条b6、连接在阳极汇流条b5与接地的接地连接体303之间的第一电容元件320-2、连接在阴极汇流条b6与接地连接体303之间的第二电容元件320-3、以及连接在阳极汇流条b5与阴极汇流条b6之间的平滑用电容元件320-1，第一电容元件320-2的阳极端子320-2p与平滑用电容元件320-1的阴极端子320-1n相邻地配置，第二电容元件320-3的阴极端子320-3n与平滑用电容元件320-1的阳极端子320-1p相邻地配置。由此，无需增大电容元件的电容就能够提高高电压滤波器的滤波性能，减小高频噪声的影响。

(2)高电压滤波器32’包括阳极汇流条b5、阴极汇流条b6、连接在阳极汇流条b5与接地的接地连接体304之间的第一电容元件320-7、连接在阴极汇流条b6与接地连接体304之间的第二电容元件320-8、以及连接在阳极汇流条b5与阴极汇流条b6之间的多个电容元件(平滑用电容元件320-4、320-5、320-6)，多个电容元件(平滑用电容元件320-4、320-5、320-6)中，相邻的两个电容元件中的一个电容元件的连接至阳极汇流条b5的阳极端子、与另一个电容元件的连接至阴极汇流条b6的阴极端子彼此相邻地配置，多个电容元件包括与第一电容元件320-7和第二电容元件320-8相邻地配置的平滑用电容元件320-4，第一电容元件320-7的阳极端子320-7p与平滑用电容元件320-4的阴极端子320-4n靠近地配置，第二电容元件320-8的阴极端子320-8n与平滑用电容元件320-4的阳极端子320-4p靠近地配置。由此，无需增大电容元件的电容就能够提高高电压滤波器的滤波性能，减小高频噪声的影响。

本发明不限定于上述实施方式，只要不损害本发明的特征，则在本发明的技术思想的范围内能够考虑的其他方式，也包括在本发明的范围内。

将以下优先权母案的公开内容作为引文并入本文。

日本国专利申请2018-179490(2018年9月25日提交)

附图标记说明

10电源

21高电压阳极线缆

22高电压阴极线缆

30电力转换装置

31金属壳体

32，32’高电压滤波器

33平滑电容器

34a，34b，34c半导体组件

35控制部

41，42，43高电压交流线缆

50电动机

51-u，51-v，51-w线圈

b1～b6第一汇流条～第六汇流条

303，304接地连接体

320电容元件

320-1，320-4，320-5，320-6平滑用电容元件

320-2，320-7第一电容元件

320-3，320-8第二电容元件

321介电体材料

322第一电极

323第二电极

320p第一连接端子

320n第二连接端子

324树脂材料

325保护外壳。