DE112016001382T5

DE112016001382T5 - Energieumwandlungsleiterplatte und elektrischer kompressor

Info

Publication number: DE112016001382T5
Application number: DE112016001382.5T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kamitani; Hiroto Higuchi; Makoto Hattori
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-12-14
Also published as: US20180069487A1; WO2016152312A1; US10218288B2; CN107493688B; CN107493688A; JP6399602B2; JP2016178846A

Abstract

Eine Energieumwandlungsleiterplatte (1) ist eine Platte, auf welcher eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist, welche einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt. Eine Niederspannungsschaltung (10b), an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und eine Hochspannungsschaltung (10a), an welcher eine Hochspannung angelegt ist, sind in unterschiedlichen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet. Ferner umfasst die Hochspannungsschaltung (10a) eine Stromschiene, in welcher ein Teil einer Verdrahtung auf der Plattenoberfläche ausgebildet ist und eine andere Verdrahtung mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieumwandlungsleiterplatte und einen elektrischen Kompressor.
Die Priorität der am 23. März 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-059208 wird beansprucht, deren Inhalt hier unter Bezugnahme enthalten ist.
Hintergrund der Erfindung
Beispielsweise ist erforderlich, dass eine fahrzeugeigene Klimaanlage eine hohe platzsparende Eigenschaft aufgrund der Erforderlichkeit aufweist, verschiedene Konfigurationsvorrichtungen in einem begrenzten Raum im Inneren des Fahrzeugs unterzubringen. Aus diesem Grund ist in den vergangenen Jahren zum Zwecke der Verbesserung der platzsparenden Eigenschaft ein integrierter elektrischer Kompressor vorgeschlagen worden, in welchem ein Kompressor, der eine fahrzeugeigene Klimaanlage bildet, ein Motor zum Antreiben des Kompressors und eine Leiterplatte zum Steuern des Kompressors integral konfiguriert sind (s. z. B. Patentschrift 1).
Patentschrift 1:

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2008-220005 .

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings liegen in der Leiterplatte des integrierten elektrischen Kompressors eine Schaltung eines Kleinsignalsystems, das mit einer relativ niedrigen Spannung betrieben wird, und eine Schaltung eines großen elektrischen Energiesystems, an welchem eine zum Antreiben des Motors erforderliche Hochspannung angelegt ist, zusammen vor. Um Platz zu sparen, falls die Dichte der die Kleinsignalsystemschaltung bildenden Elemente und die Dichte der die Hochspannungssystemschaltung bildenden Elemente zunehmen, wird angenommen, dass verschiedenes elektromagnetisches Rauschen, das auf Basis des Betriebs in der Schaltung des Hochspannungssystems abgestrahlt ist, den Betrieb der Schaltung des Kleinsignalsystems nachteilig beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine Energieumwandlungsleiterplatte und einen elektrischen Kompressor bereitzustellen, welche den Einfluss von elektromagnetischem Rauschen verringern können, während weiterhin Platz gespart wird.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energieumwandlungsleiterplatte, auf welcher eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist, die konfiguriert ist, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln, wobei eine Niederspannungsschaltung, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und eine Hochspannungsschaltung, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, in verschiedenen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet sind.
Mit einer solchen Konfiguration kann, da die Hochspannungsschaltung und die Niederspannungsschaltung getrennt angeordnet sind, der Beeinträchtigungsgrad des von der Hochspannungsschaltung zu der Niederspannungsschaltung abgestrahlten elektromagnetischen Rauschens verringert werden. Außerdem kann, da die Hochspannungsschaltung und die Niederspannungsschaltung auf derselben Plattenoberfläche angeordnet sind, ein Platzsparen erzielt werden. Demgemäß kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen verringert werden, während weiterhin Platz gespart wird.
Außerdem ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bei der vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte in der Hochspannungsschaltung eine Verdrahtung von einem Hochspannungseingangsanschluss zu einem Umschaltelement auf der Plattenoberfläche ausgebildet, und eine Verdrahtung von dem Umschaltelement zu einem Hochspannungsausgangsanschluss weist eine Stromschiene auf, welche mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehen ist.
Mit einer solchen Konfiguration wird elektromagnetisches Rauschen, das durch Antreiben des Umschaltelements erzeugt ist, zwischen der auf der Plattenoberfläche ausgebildeten Verdrahtung und der mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehenen Stromschiene absorbiert. Somit kann verhindert werden, dass elektromagnetisches Rauschen nach außen abgestrahlt wird.
Außerdem sind gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bei der vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss zu dem Umschaltelement und die Verdrahtung von dem Umschaltelement zu dem Hochspannungsausgangsanschluss angeordnet, um sich einander zu kreuzen.
Mit einer solchen Konfiguration kann, da das durch Antreiben des Umschaltelements erzeugte elektromagnetische Rauschen durch die Abschnitte, in welchen das elektromagnetische Rauschen einander überlagert, effektiv absorbiert wird, effektiver verhindert werden, dass das elektromagnetische Rauschen nach außen abgestrahlt wird. Außerdem kann, indem ein Bereich vorgesehen wird, in welchem sie überlappen, der mit der Hochspannungsschaltung belegte Bereich der Energieumwandlungsleiterplatte kompakt in eine integriert werden. Deshalb kann die gesamte Energieumwandlungsleiterplatte weiter verkleinert werden.
Außerdem ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bei der vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte zumindest ein Teil einer RC-Schaltung in einem zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss zu dem Umschaltelement und der Verdrahtung von dem Umschaltelement zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehenen Raum vorgesehen.
Mit einer solchen Konfiguration kann ein Effekt zum Entfernen von elektromagnetischem Rauschen unter Verwendung der RC-Schaltung erhalten werden. Außerdem kann zum Gewährleisten des für ein Anbringen der RC-Schaltung erforderlichen Raums der zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss zu dem Umschaltelement und der Verdrahtung von dem Umschaltelement zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehene Raum effektiv verwendet werden. Deshalb kann außerdem ein Platzsparen der Energieumwandlungsleiterplatte erzielt werden.
Außerdem ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Kompressor, der die vorstehend beschriebene Energieumwandlungsleiterplatte und einen Motor umfasst, welcher auf Basis eines von der Energieumwandlungsleiterplatte zugeführten Wechselstroms betrieben wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte und dem elektrischen Kompressor kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen verringert werden, während weiterhin Platz gespart wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Energieumwandlungsleiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 ist eine Draufsicht einer Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist eine untere Ansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
4 ist eine Seitenansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
5 ist eine Vorderansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
6A ist ein erstes Diagramm, das die Eigenschaften einer Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
6B ist ein zweites Diagramm, das die Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
7 ist ein Diagramm, das Betriebseffekte basierend auf der Struktur der Hochspannungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Erstes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird eine Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
Gesamtstruktur
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 2 eine Draufsicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 3 eine untere Ansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 4 eine Seitenansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist 5 eine Vorderansicht der Energieumwandlungsleiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Leiterplatte, welche einen Inverter bzw. Wechselrichter bildet, der einen von außen durch einen Eingangsanschluss (nachstehend beschrieben) zugeführten Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom umwandelt. Hier ist die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf dem elektrischen Kompressor zusammen mit einem Wechselstrommotor integral angebracht, der auf Basis des Dreiphasen-Wechselstroms, welcher von der Energieumwandlungsleiterplatte 1 ausgegeben ist, betrieben wird.
Der elektrische Kompressor wird z. B. in einer Klimaanlage (Fahrzeugklimaanlage), die in einem Fahrzeug angebracht ist, verwendet. In diesem Fall empfängt der elektrische Kompressor (die Energieumwandlungsleiterplatte 1) die Eingabe des Gleichstroms von einer Batterie oder dergleichen, die in dem Fahrzeug angebracht ist.
Wie in 1 bis 5 dargestellt, umfasst die Energieumwandlungsleiterplatte 1 einen Plattenhauptkörperabschnitt 10 und ein Stromschienentragelement 20.
Der Plattenhauptkörperabschnitt 10 ist eine Leiterplatte, auf welcher verschiedene Schaltungselemente zum Konfigurieren einer Energieumwandlungsschaltung (Inverter bzw. Wechselrichter), welche einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, angebracht sind. Wie in 1 und dergleichen dargestellt, sind ein Teil einer Hochspannungsschaltung 10a, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, und einer Niederspannungsschaltung 10b, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 (einschließlich sowohl einer Oberfläche an einer +Z-Richtungsseite als auch einer Oberfläche an einer –Z-Richtungsseite) in unterschiedlichen Gebieten getrennt angeordnet.
Die Hochspannungsschaltung 10a ist eine Schaltung eines Hochspannungssystems, an welchem eine zum Antreiben eines Wechselstrommotors (nicht dargestellt) erforderliche Hochspannung angelegt ist. Insbesondere ist eine hohe Gleichspannung, welche von einer Batterie oder dergleichen, die an einem Fahrzeug angebracht ist, eingegeben wird, an der Hochspannungsschaltung 10a angelegt. Die eingegebene hohe Gleichspannung wird in Dreiphasen-Wechselstrom zum Antreiben des Wechselstrommotors durch ein Umschaltelement SW umgewandelt.
Jedes Umschaltelement SW wird in einen EIN-Zustand, in welchem ein Strom fließt, und einen AUS-Zustand, in welchem ein Strom unterbrochen ist, auf Basis eines Antriebsignals (Gate-Eingabe) von der Niederspannungsschaltung 10b (welche nachstehend beschrieben wird) umgeschaltet. Jedes von zwei Umschaltelementen SW ist vorgesehen, um zu jeder einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, welche einen Dreiphasen-Wechselstrom ausbilden, zu korrespondieren. Deshalb ist eine Gesamtanzahl von sechs Umschaltelementen SW auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht. Drei Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) eines Wechselstroms werden dem Wechselstrommotor durch wiederholtes Ein-/Ausschalten zu einer vorgeschriebenen Zeitsteuerung unter Verwendung jedes Umschaltelements SW zugeführt.
Als das Umschaltelement SW ist z. B. ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT: ”insulated gate bipolar transistor”) dargestellt, allerdings können stattdessen ein Bipolartransistor, ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET: ”metal-oxide-semiconductor field effect transistor”) oder dergleichen verwendet werden.
Unterdessen ist die Niederspannungsschaltung 10b eine Schaltung eines Kleinsignalsystems, welches mit einer niedrigeren Spannung als die Hochspannungsschaltung 10a betrieben wird. Insbesondere ist ein Steuerungschip, wie etwa ein Mikrocomputer, oder verschiedene Arten von Sensoren, wie etwa ein Stromsensor, auf der Niederspannungsschaltung 10b angebracht, und die Niederspannungsschaltung 10b wird durch Anlegen der niedrigen Gleichspannung betrieben. Ein auf der Niederspannungsschaltung 10b angebrachter Mikrocomputer führt eine Steuerung durch, so dass ein gewünschter Dreiphasen-Wechselstrom situationsbedingt erzeugt wird, z. B. durch Ausgeben eines vorbestimmten Antriebsignals in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis von verschiedenen Sensoren an jedes Umschaltelement SW.
Außerdem ist der Plattenhauptkörperabschnitt 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine durch Laminieren einer Vielzahl von Schichten ausgebildete Mehrschichtverdrahtungsplatte. In einem Gebiet des Plattenhauptkörperabschnitts 10, auf welchem die Hochspannungsschaltung 10a angebracht ist, werden zumindest eine Energiezufuhrmusterschicht, die mit der Energiezufuhrverdrahtung gemustert ist, an welcher die Hochspannung angelegt ist, und eine Masse(GND: ”ground”)-Musterschicht, auf welcher zu erdendes Massemuster gemustert ist, gestapelt.
Struktur der Hochspannungsschaltung
Im Folgenden wird die Struktur der Hochspannungsschaltung 10a mit Bezug auf 1 bis 5 detaillierter beschrieben.
Wie in 1 bis 5 dargestellt, sind in der Hochspannungsschaltung 10a ein Hochspannungseingangsanschluss 10a1, eine RC-Schaltung 10a2, ein Umschaltelement SW, ein Stromschienentragelement 20, ein Kondensator C und eine Spule L elektrisch miteinander verbunden.
In der folgenden Beschreibung wird die Energieumwandlungsleiterplatte 1 hauptsächlich mit Bezug auf 3 bei Betrachtung von der unteren Seite (der –Z-Richtungsseite) beschrieben. Hier wird eine X-Richtungsseite in 3 als eine linke Seite (eine linke Endseite) bezeichnet, eine –X-Richtungsseite wird als eine rechte Seite (eine rechte Endseite) bezeichnet, eine +Y-Richtungsseite wird als eine obere Seite (eine obere Endseite) bezeichnet, und eine –Y-Richtungsseite wird als eine untere Seite (eine untere Endseite) und dergleichen bezeichnet.
Der Hochspannungseingangsanschluss 10a1 ist auf der Plattenoberfläche an der Rückseite (–Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 und an der linken Endseite (+X-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht (s. 3). Eine separat angebrachte Batterie ist mit dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 elektrisch verbunden, und eine hohe Gleichspannung wird von der Batterie angelegt. Ein Kondensator C und eine Spule L für eine hohe Spannung sind auf der Plattenoberfläche an der gegenüberliegenden Seite (+Z-Richtungsseite) der Oberfläche, auf welcher der Hochspannungseingangsanschluss 10a1 angebracht ist, angebracht (s. 2). Die hohe Gleichspannung von der Batterie kann durch den Kondensator C und die Spule L für eine hohe Spannung stabilisiert werden.
Die hohe Gleichspannung, welche von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 eingegeben ist, wird in die an der rechten Endseite angebrachten sechs Umschaltelemente SW über die in ähnlicher Weise an der rechten Endseite (die –X-Richtungsseite) der Hochspannungsschaltung 10a angeordnete RC-Schaltung 10a2 eingegeben.
Die RC-Schaltung 10a2 ist eine Schaltung, in welcher ein Widerstandselement und ein Kondensatorelement elektrisch miteinander verbunden sind, und welche als ein Tiefpassfilter fungiert, das Hochfrequenzkomponenten entfernt. Zumindest ein Teil der RC-Schaltung 10a2 ist auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 in einem Raum zwischen dem Stromschienentragelement 20 und dem Plattenhauptkörperabschnitt 10, der nachstehend zu beschreiben ist (s. 3 und dergleichen), angebracht.
Die sechs Umschaltelemente SW sind an der unteren Seite (die –Y-Richtungsseite) der RC-Schaltung 10a2 in dem Plattenhauptkörperabschnitt 10 angebracht.
Das Stromschienentragelement 20 ist auf der Plattenoberfläche der Rückoberflächenseite (die –Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10, welcher neben der linken Seite (+X-Richtungsseite) des Gebiets liegt, in welchem die sechs Umschaltelemente SW angebracht sind, angeordnet.
Das Stromschienentragelement 20 ist an einer Position angeordnet, die von der Plattenoberfläche an der Rückoberflächenseite des Plattenhauptkörperabschnitts 10 um eine vorbestimmte Entfernung beabstandet ist (s. 4). Drei Stromschienen korrespondierend zu jeder der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase sind im Inneren des Stromschienentragelements 20 angebracht.
Die drei im Inneren des Stromschienentragelements 20 angebrachten Stromschienen erstrecken sich von den Stromschienenverbindungsanschlüssen 20a, die an der unteren Endseite (die –Y-Richtungsseite) des Stromschienentragelements 20 angeordnet sind, zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b, der an der oberen Endseite (+Y-Richtungsseite) des Stromschienentragelements 20 angeordnet ist, während eine bestimmte Entfernung von der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 aufrechterhalten wird. In dem vorstehenden Aufbau sind die drei Stromschienen angeordnet, um die von der linken Endseite zu der rechten Endseite der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebrachte Hochspannungsschaltung 10a zu überqueren.
Die drei im Inneren des Stromschienentragelements 20 angebrachten Stromschienen sind mit der an der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebrachten Verdrahtung an dem Stromschienenverbindungsanschluss 20a elektrisch verbunden. Der durch den EIN-/AUS-Betrieb des Umschaltelements SW erzeugte Wechselstrom von jeder Phase wird in die korrespondierende Stromschiene über den Stromschienenverbindungsanschluss 20a eingegeben. Der zu jeder der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase korrespondierende Wechselstrom wird von dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b von jeder Phase über eine Stromschiene, die sich von dem Stromschienenverbindungsanschluss 20a, der an der unteren Endseite des Stromschienentragelements 20 angeordnet ist, zu der oberen Endseite erstreckt, ausgegeben.
Auf diese Weise ist, bei Betrachtung der Energieumwandlungsleiterplatte 1 von der unteren Seite, die auf der Energieumwandlungsleiterplatte 1 angebrachte Hochspannungsschaltung 10a derart angeordnet, dass sich eine Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 der Hochspannungsschaltung 10a zu dem Umschaltelement SW und eine Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b einander kreuzen.
Der Plattenhauptkörperabschnitt 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl von Reihenkondensatorgruppen 10a3 auf, welche Kondensatorelemente sind, die zum Zwecke der Verringerung des elektromagnetischen Rauschens vorgesehen sind, und die zwischen einer Energiezufuhrverdrahtung, an welcher eine Hochspannung in der Hochspannungsschaltung 10a angelegt ist, und einer Masseverdrahtung, welche zu erden ist, verbunden sind. Die Reihenkondensatorgruppe 10a3 ist ausgebildet, indem eine Vielzahl von (z. B. fünf) Kondensatorelementen (z. B. mit der Größenordnung von einigen tausend pF pro Element) in Reihe geschaltet sind (s. 2 und 3). Jedes Kondensatorelement kann z. B. ein allgemeiner keramischer Kondensator oder dergleichen sein.
Wie in 2, 3 und dergleichen dargestellt, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Reihenkondensatorgruppen 10a3 an derselben Position (die Positionen, die sich bei Betrachtung aus der +Z-Richtungsseite oder der –Z-Richtungsseite überlappen) an der Vorderoberflächenseite (die Oberfläche an der +Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 und der Rückoberflächenseite (die Oberfläche an der –Z-Richtungsseite) des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht. Außerdem sind die beiden Sätze an Reihenkondensatorgruppen 10a3, die an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite angebracht sind, so angebracht, dass die Anordnungsmuster der Vielzahl von Kondensatorelementen einander entsprechen.
In dem Plattenhauptkörperabschnitt 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Befestigungsloch 11 zum Anbringen an einem Gehäuse eines elektrischen Kompressors (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Energieumwandlungsleiterplatte 1 ist an dem Gehäuse des elektrischen Kompressors durch das Befestigungsloch 11 geschraubt.
Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 11 ist auch in der Nähe des Zentrums des Plattenhauptkörperabschnitts 10 (s. 2 und 3) zusätzlich zu jeder der vier Ecken des Plattenhauptkörperabschnitts 10 vorgesehen. An dem Rand des Befestigungslochs 11 ist eine mit der Masseverdrahtung verbundene Masseanschlussfläche vorgesehen. Demzufolge wird, wenn das Befestigungsloch 11 geschraubt ist, die Energieumwandlungsleiterplatte 1 durch die an dem Rand des Befestigungslochs 11 vorgesehene Masseanschlussfläche geerdet.
Außerdem ist die Reihenkondensatorgruppe 10a3 in der Umgebung der Befestigungslöcher 11 angebracht, um zu jedem der Befestigungslöcher 11 zu korrespondieren (s. 2 und 3).
Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe
6A ist ein erstes Diagramm, das die Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
6B ist ein zweites Diagramm, das die Eigenschaften der Reihenkondensatorgruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Das in 6A dargestellte Diagramm stellt ein Beispiel der Frequenzeigenschaften von elektromagnetischem Rauschen dar, das von der Energieumwandlungsleiterplatte 1 erzeugt ist (eine vertikale Achse stellt die Rauschintensität [dB] dar, und eine horizontale Achse stellt die Frequenz [Hz] dar). Außerdem stellt das in 6B dargestellte Diagramm ein Beispiel der Frequenzeigenschaften der Impedanz von jedem Kondensatorelement dar, das die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bildet (eine vertikale Achse stellt die Impedanz [Ω] dar, und die horizontale Achse stellt die Frequenz [Hz] dar).
Hier weist das von der Energieumwandlungsleiterplatte 1 abgestrahlte elektromagnetische Rauschen eine Frequenzeigenschaft auf, die bezüglich des Produkts aufgrund der Eigenschaften des anzubringenden Elements, seines Schaltungsmusters, angelegter Spannung, Betriebsfrequenz und dergleichen, charakteristisch ist. Beispielsweise weist, wie in 6A dargestellt, das elektromagnetische Rauschen der Energieumwandlungsleiterplatte 1 eine Intensität auf, die größer als ein vorbestimmter Wert TH bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen f1 und f2 ist.
In diesem Fall werden die fünf Kondensatorelemente, welche die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bilden, ausgewählt, um das elektromagnetische Rauschen bei der Vielzahl von Frequenzen f1 und f2 verringern zu können, um zu der Vielzahl von Frequenzen f1 und f2, bei welchen das elektromagnetische Rauschen gleich oder größer als der spezifizierte Wert TH ist, zu korrespondieren.
Insbesondere weist die Impedanz (Ω) des Kondensatorelements eine in 6B dargestellte Frequenzeigenschaft auf. D. h., aufgrund der Resonanzeigenschaften liegt ein Frequenzband vor, in welchem die Impedanz lokal abnimmt.
Die Frequenzeigenschaften der Impedanz des Kondensatorelements unterscheiden sich in Abhängigkeit von dem Typ oder dergleichen des auszuwählenden Kondensatorelements. Deshalb kann bei den Impedanzen von jedem Kondensatorelement, welches die Reihenkondensatorgruppe bildet, durch Kombinieren der Frequenzeigenschaften von unterschiedlichen Impedanzen, um zu den Frequenzen f1 und f2 mit starkem elektromagnetischem Rauschen zu korrespondieren, das elektromagnetische Rauschen der gewünschten Frequenz (Frequenzen f1, f2 usw.) effektiv verringert werden.
Betriebseffekt
7 ist ein Diagramm, das den Betriebseffekt basierend auf der Struktur der Hochspannungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels, wie in 7 dargestellt, sind die Niederspannungsschaltung 10b, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und die Hochspannungsschaltung 10a, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, eine nach der anderen in unterschiedlichen Gebieten derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet.
Auf diese Weise kann, da die Hochspannungsschaltung 10a und die Niederspannungsschaltung 10b getrennt angeordnet sind, der Interferenzgrad des von der Hochspannungsschaltung 10a zu der Niederspannungsschaltung 10b abgestrahlten elektromagnetischen Rauschens verringert werden. Außerdem kann, da die Hochspannungsschaltung 10a und die Niederspannungsschaltung 10b auf derselben Plattenoberfläche angeordnet sind, ein Platzsparen erzielt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der Energieumwandlungsleiterschaltung 1 der Einfluss des elektromagnetischen Rauschens verringert werden, während weiterhin Platz gespart wird.
Außerdem ist bei der Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 7 dargestellt, in der Hochspannungsschaltung 10a eine Verdrahtung (eine Verdrahtung, durch welche der Gleichstrom Id fließt) von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 ausgebildet, und die Verdrahtung (die Verdrahtung, durch welche der Wechselstrom Ia fließt) von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b weist eine Stromschiene auf, welche mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird durch Antreiben des Umschaltelements SW erzeugtes elektromagnetisches Rauschen (Überschwingungsrauschen oder dergleichen) zwischen der auf der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10 ausgebildeten Verdrahtung und der mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehenen Stromschiene zusätzlich zu der RC-Schaltung 10a2 absorbiert. Somit kann verhindert werden, dass elektromagnetisches Rauschen nach außen abgestrahlt wird.
Außerdem sind gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und die Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b angeordnet, um einander zu kreuzen. Anders ausgedrückt, die Verdrahtung (die an der Plattenoberfläche des Plattenhauptkörperabschnitts 10a angeordnete Verdrahtung) der Hochspannungsschaltung 10a, durch welche der Gleichstrom Id fließt, und die Verdrahtung der Hochspannungsschaltung 10a, durch welche der Wechselstrom Id fließt (die durch das Stromschienentragelement 20 getragene Stromschiene) sind konfiguriert, um sich einander dreidimensional zu kreuzen.
Auf diese Weise kann, da das durch Antreiben des Umschaltelements SW erzeugte elektromagnetische Rauschen durch die Abschnitte, in welchen das elektromagnetische Rauschen überlagert ist, effektiv absorbiert wird, effektiver verhindert werden, dass das elektromagnetische Rauschen nach außen abgestrahlt wird.
Außerdem kann durch Übernehmen der dreidimensionalen Kreuzungsstruktur das durch die Hochspannungsschaltung 10a belegte Gebiet der Energieumwandlungsleiterplatte 1 kompakt in einer integriert sein. Deshalb kann die gesamte Energieumwandlungsleiterplatte 1 weiter verkleinert werden (Platzsparen).
Außerdem ist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels zumindest ein Teil der RC-Schaltung 10a2 in dem Raum vorgesehen, der zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und der Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann ein Effekt zum Entfernen von elektromagnetischem Rauschen auf Basis der Funktion der RC-Schaltung 10a2 als Tiefpassfilter erhalten werden. Außerdem kann, um den zum Anbringen der RC-Schaltung 10a2 erforderlichen Raum zu gewährleisten, der Raum effektiv verwendet werden, der zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und der Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehen ist. Deshalb kann ein weiteres Platzsparen der Energieumwandlungsleiterplatte 1 erzielt werden.
Außerdem weist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels die Hochspannungsschaltung 10a eine Reihenkondensatorgruppe 10a3 auf, die eine Vielzahl von Kondensatorelementen umfasst, die zwischen der Energiezufuhrverdrahtung und der Masseverdrahtung in Reihe geschaltet sind.
Auf diese Weise kann, da die an einem Kondensatorelement angelegte Spannung aufgeteilt und verringert ist, die Spannungswiderstandsleistung der Hochspannungsschaltung 10a verbessert werden. Sogar falls eines der Kondensatorelemente kaputt und kurzgeschlossen ist, kann verhindert werden, dass die Energiezufuhrverdrahtung und die Masseverdrahtung durch die anderen in Reihe geschalteten Kondensatorelemente kurzgeschlossen werden.
Außerdem können auf diese Weise, da es möglich ist, jedes Kondensatorelement, das die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bildet, nach Bedarf auszuwählen, die Impedanzeigenschaften der Reihenkondensatorgruppe 10a3 als Ganzes gemäß dem elektromagnetischen Rauschen, das dem Produkt spezifisch ist, in geeigneter Weise gesteuert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen auf die externe Vorrichtung verringert werden, und außerdem kann eine hohe Durchschlagspannung erhalten werden.
Außerdem weist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels jedes Kondensatorelement, das die Reihenkondensatorgruppe 10a3 bildet, unterschiedliche Impedanzeigenschaften (Frequenzeigenschaften der Impedanz) auf, welche eine Verringerung von elektromagnetischem Rauschen bei der Vielzahl von Frequenzen bewirken, um zu der Vielzahl von Frequenzen zu korrespondieren, bei welchen das elektromagnetische Rauschen gleich oder größer als der spezifizierte Wert TH ist (6A).
Auf diese Weise kann das elektromagnetische Rauschen einer gewünschten Frequenz effektiv verringert werden, indem die Frequenzeigenschaften von unterschiedlichen Impedanzen kombiniert werden, um zu den Frequenzen mit starkem elektromagnetischem Rauschen zu korrespondieren (Frequenzen f1 und f2 von 6A).
Außerdem ist gemäß der Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Reihenkondensatorgruppe 10a3 an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht.
Außerdem sind zwei Sätze an Reihenkondensatorgruppen 10a3, die an derselben Position an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite des Plattenhauptkörperabschnitts 10 angebracht sind, so angebracht, dass die Anordnungsmuster der Vielzahl von Kondensatorelementen einander entsprechen.
Es wird angenommen, dass eine Fließkapazität korrespondierend zu jeder Positionsbeziehung zwischen den Kondensatorelementen ausgebildet ist. Deshalb können, indem das Anordnungsmuster einander entspricht, die Kapazitätswerte der Reihenkondensatorgruppe 10a3 an der Vorderoberflächenseite und der Rückoberflächenseite einschließlich der Fließkapazität gemäß dem Anordnungsmuster abgeglichen werden.
Modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels
Obwohl die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorstehend detailliert beschrieben worden ist, sind die spezifischen Aspekte der Energieumwandlungsleiterplatte 1 nicht auf die vorstehend beschriebenen Aspekte begrenzt, und verschiedene Ausgestaltungsänderungen und dergleichen können innerhalb des Umfangs, der nicht von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht, hinzugefügt werden.
Beispielsweise ist in dem ersten Ausführungsbeispiel die Energieumwandlungsleiterplatte 1 als derart angeordnet beschrieben worden, dass die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und die Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b einander kreuzen. Allerdings sind andere Ausführungsbeispiele darauf nicht begrenzt.
D. h., bei der Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel müssen die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss 10a1 zu dem Umschaltelement SW und die Verdrahtung von dem Umschaltelement SW zu dem Hochspannungsausgangsanschluss 20b nicht notwendigerweise einander kreuzen. Beispielsweise kann ein Aspekt angenommen werden, in welchem sich zumindest ein Teil von beiden erstreckt, während sie einander überlappen.
Obwohl der Aspekt, in welchem die RC-Schaltung 10a2 mit der Energieumwandlungsleiterplatte 1 zum Zwecke der Verringerung von elektromagnetischem Rauschen gemäß dem Antreiben des Umschaltelements SW in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sind andere Ausführungsbeispiele darauf nicht beschränkt.
D. h., die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Aspekt sein, der die RC-Schaltung 10a2 nicht umfasst. In diesem Fall kann die Energieumwandlungsleiterplatte 1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ein Aspekt sein, bei welchem lediglich die Anschlussflächen ausgebildet sind, an welchen die RC-Schaltung 10a2 angebracht werden kann.
Indem lediglich der Bereich zum Anbringen der RC-Schaltung 10a2 auf diese Weise vorgesehen ist, kann ausgewählt werden, ob die RC-Schaltung 10a2 gemäß einer Anforderung des Nutzers angebracht wird oder nicht (zu verringernder Grad von elektromagnetischem Rauschen).
Während einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft dargestellt worden, und beabsichtigen nicht, den Umfang der Erfindung zu beschränken. Diese Ausführungsbeispiele können in verschiedenen anderen Formen vorgesehen sein, und verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können innerhalb des Umfangs durchgeführt werden, der nicht von dem Wesen der Erfindung abweicht. Diese Ausführungsbeispiele und Modifikationen derselben sind in dem Umfang oder dem Wesen der Erfindung enthalten, und sie sind innerhalb der in den Patentansprüchen beschriebenen Erfindung und dem äquivalenten Umfang derselben enthalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorbestehend beschriebenen Energieumwandlungsleiterplatte und dem elektrischen Kompressor kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen verringert werden, während die platzsparende Eigenschaft aufrechterhalten wird.
Bezugszeichenliste
Bezugszeichenliste

1: Energieumwandlungsleiterplatte
10: Plattenhauptkörperabschnitt
10a: Hochspannungsschaltung
10a1: Hochspannungseingangsanschluss
10a2: RC-Schaltung
10a3: Reihenkondensatorgruppe
10b: Niederspannungsschaltung
11: Befestigungsloch
20: Stromschienentragelement
20a: Stromschienenverbindungsanschluss
20b: Hochspannungsausgangsanschluss
SW: Umschaltelement
C: Kondensator
L: Spule

Claims

Energieumwandlungsleiterplatte, auf welcher eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist, die konfiguriert ist, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln, wobei eine Niederspannungsschaltung, an welcher eine Niederspannung angelegt ist, und eine Hochspannungsschaltung, an welcher eine Hochspannung angelegt ist, in unterschiedlichen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet sind.
Energieumwandlungsleiterplatte nach Anspruch 1, wobei in der Hochspannungsschaltung eine Verdrahtung von einem Hochspannungseingangsanschluss zu einem Umschaltelement auf der Plattenoberfläche ausgebildet ist, und eine Verdrahtung von dem Umschaltelement zu einem Hochspannungsausgangsanschluss eine Stromschiene aufweist, welche mit einer vorbestimmten Entfernung von der Plattenoberfläche vorgesehen ist.
Energieumwandlungsleiterplatte nach Anspruch 2, wobei die Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss zu dem Umschaltelement und die Verdrahtung von dem Umschaltelement zu dem Hochspannungsausgangsanschluss angeordnet sind, um sich einander zu kreuzen.
Energieumwandlungsleiterplatte nach Anspruch 2 oder 3, wobei zumindest ein Teil einer RC-Schaltung in einem Raum vorgesehen ist, der zwischen der Verdrahtung von dem Hochspannungseingangsanschluss zu dem Umschaltelement und der Verdrahtung von dem Umschaltelement zu dem Hochspannungsausgangsanschluss vorgesehen ist.
Elektrischer Kompressor, aufweisend: die Energieumwandlungsleiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und einen Motor, welcher auf Basis eines von der Energieumwandlungsleiterplatte zugeführten Wechselstroms betrieben wird.