JP2023172693A - インバータ装置及びそれを備えた電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ及びハウジングから流出するコモンモード電流によるノイズを、支障無く、且つ、効果的に低減することができるインバータ装置を提供する。
【解決手段】インバータ装置１６は、スイッチング素子１８より構成された三相のインバータ回路３４を備え、このインバータ回路３４によりモータ８を駆動するものであって、インバータ回路３４の三相出力部に挿入されたコモンモードコイル６６を備え、このコモンモードコイル６６は、ＵＶＷ相の三線６６Ｕ、６６Ｖ、６６Ｗがコアに対してトリファイラ巻きされている。インバータ装置１６は電動圧縮機１のハウジング２のインバータ収容部６に収容される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動するインバータ装置と、それを備えた電動圧縮機に関するものである。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両の車室内を空調するための車両用空気調和装置では、エンジン駆動の圧縮機に代わってモータを備えた電動圧縮機が使用される。その場合、車両には例えばＤＣ３００Ｖ程の高電圧バッテリから成る高電圧電源と、ＤＣ１２Ｖ程の通常のバッテリから成る低電圧電源が搭載され、インバータ装置のインバータ回路により、高電圧電源の直流電圧を交流とした電圧が電動圧縮機のモータに供給される。

一方、インバータ装置のインバータ回路を制御する制御回路には、例えば低電圧電源の直流電圧をスイッチング電源装置により所定の電圧（例えばＤＣ１５Ｖ等）に変換して給電する。そのため、スイッチング電源装置には絶縁トランスから成るスイッチングトランスが設けられ、このスイッチングトランスの一次側の低電圧回路と、二次側の高電圧回路とを絶縁している。即ち、高電圧電源から電源が供給される高電圧回路と、低電圧電源から電源が供給される低電圧回路を備えたインバータ装置が、電動圧縮機のハウジングに構成されたインバータ収容部に収容されるかたちとされていた。

図６を用いて係る従来の電動圧縮機１００の電気回路を説明する。図６において１００は電動車両に搭載される車両用空気調和装置の冷媒回路を構成する従来の電動圧縮機であり、２はそのハウジングを示している。このハウジング２内に図示しない圧縮機構と、当該圧縮機構を駆動するモータ８が収容され、ハウジング２のインバータ収容部６にはモータ８を運転するためのインバータ回路３４、このインバータ回路３４を制御する制御回路３６、高電圧回路フィルタ（ＥＭＩフィルタ）３７、低電圧回路フィルタ（ＥＭＩフィルタ）３８、及び、スイッチング電源装置３９等を備えたインバータ装置１０３が収納される。

尚、車両には電動圧縮機１００のモータ８や、図示しない走行用のモータに給電して駆動するための例えばＤＣ３００Ｖ程の高電圧バッテリから成る高電圧電源（ＨＶ電源）４１と、ＤＣ１２Ｖ程のバッテリから成る低電圧電源（ＬＶ電源）４２が搭載されている。また、ハウジング２は車体（グランド）に導通されている。

インバータ装置１０３のインバータ回路３４は、三相ブリッジ接続されたＩＧＢＴ等から成る図示しない６個のスイッチング素子から構成されており、各スイッチング素子は制御回路３６が有するゲートドライバが生成するゲート駆動信号により制御される。また、各スイッチング素子はハウジング２と熱交換関係に配置され、スイッチング素子が発生する熱はハウジング２に放出され、スイッチング素子は冷却される構成とされている。即ち、ハウジング２が各スイッチング素子のヒートシンクとされている。

制御回路３６はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）から構成されており、インバータ回路３４の各スイッチング素子をゲートドライバによりスイッチングしてＰＷＭ変調を行うことで、高電圧電源４１の直流電圧を所定周波数の交流電圧とし、モータ８に供給する。

高電圧回路フィルタ３７は高電圧電源４１とインバータ回路３４の間に接続されており、コモンモードコイル４３、Ｙコンデンサ４４、４６、平滑コンデンサ４７から構成される。この高電圧回路フィルタ３７は、インバータ回路３４のスイッチングにより発生するＥＭＩノイズを低減させる作用を奏する。低電圧回路フィルタ３８は、Ｘコンデンサ４８、コモンモードコイル４９、Ｙコンデンサ５１、５２、平滑コンデンサ５３から構成される。低電圧回路フィルタ３８は、低電圧電源４２とスイッチング電源装置３９の間に接続され、スイッチング電源装置３９でのスイッチングにより発生するＥＭＩノイズを低減させる作用を奏する。

スイッチング電源装置３９は、低電圧電源４２（ＤＣ１２Ｖ）をスイッチングして所定の直流電圧（ＨＶ１５Ｖ、ＨＶ５Ｖ）を生成し、制御回路３６に給電するためのＤＣ－ＤＣコンバータである。尚、ＨＶ１５Ｖはインバータ回路３４のゲート駆動信号を生成するゲートドライバ（制御回路３６が有する）に供給される電圧であり、ＨＶ５Ｖは制御回路３６の電源となる電圧である。

スイッチング電源装置３９は、一次巻線５６と、この一次巻線５６とは絶縁された二次巻線５７から成る絶縁トランス（カップリングトランス）にて構成されたスイッチングトランス６０と、一次巻線５６に接続されたスイッチング素子５８を有している。そして、スイッチングトランス６０の巻数比に応じて、ＤＣ１５Ｖ（ＨＶ１５Ｖ）とＤＣ５Ｖ（ＨＶ５Ｖ）が出力されるようにスイッチング素子５８がスイッチング制御される。

スイッチング電源装置３９は低電圧電源４２をスイッチングして制御回路３６に電源を供給すると共に、スイッチングトランス６０により、一次巻線５６が位置する低電圧電源４２側の低電圧回路１０１と、二次巻線５７が位置する高電圧電源４１側の高電圧回路１０２とを絶縁する。そして、このように絶縁されたインバータ装置１０３の高電圧回路１０２と低電圧回路１０１が、インバータ収容部６内に近接して収容されることになる。

特許第３４６６１１８号公報

ここで、インバータ回路３４を構成するスイッチング素子のスイッチングに伴うサージ電圧（振動電圧）はモータ８側に伝達するため、電圧変動によりモータ８とハウジング２間の浮遊容量（図６に６１で示す）を介してコモンモード電流が流出する（図６中に矢印で示す）。特に、電動圧縮機１００では、モータ８とハウジング２間の浮遊容量６１を介して流出するコモンモード電流によるノイズ（コモンモードノイズ）が支配的となる。尚、図６中の６２はインバータ回路３４とハウジング２間の浮遊容量である。

一方、従来より商用交流を電源とするエアコンや給湯器等の民生用機器においては、インバータ回路の出力部にコモンモードコイルやフェライトコアを挿入することにより、モータとハウジング間の浮遊容量を介して流出する経路のインピーダンスを高めてノイズの低減を図っていた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、図６のような電動車両に搭載される電動圧縮機１００のインバータ装置１０３では、小型軽量化（振動対策も含む）が必須事項であり、上述した民生用機器のようにインバータ回路３４の出力部にコモンモードコイルを入れる、或いは、フェライトコアを付ける等といった対策を施し難い実情がある。

その上、前述した如くインバータ収容部６内で高電圧回路１０２と低電圧回路１０１が混在しているので、図７に示すように高電圧回路１０２にあるインバータ回路３４の出力部（インバータ回路３４とモータ８の間）に三相のコモンモードコイル１０４を挿入すると、民生用機器と同様に高電圧回路１０２のノイズ低減は図れるものの、新たな共振が発生し、結果として高電圧回路１０２とカップリングしている低電圧回路１０１のノイズが大幅に悪化してしまうと云う問題があった。

図８は係るコモンモードコイル１０４の構造を示している。図７のコモンモードコイル１０４は、図８に示す如く、インバータ回路３４の出力のＵ相に接続されたＵ相線（コイル）１０４Ｕと、Ｖ相に接続されたＶ相線（コイル）１０４Ｖと、Ｗ相に接続されたＷ相線（コイル）１０４Ｗから成り、これらＵＶＷ相の三線１０４Ｕ、１０４Ｖ、１０４Ｗが、コア１０６に対して各相毎に個別に分割巻きされた構造であった。尚、図８中の矢印は磁束の向きを示す。

また、図９中のＬ１００は図８のコモンモードコイル１０４のインピーダンスの周波数特性を示し、Ｌ１０１は図８のコモンモードコイル１０４のリーケージインダクタンスの周波数特性を示している（横軸は周波数、縦軸はインピーダンス）。

更に、図１０中の（ａ）は高電圧回路１０２のノイズ測定結果を示し、横軸は周波数、縦軸はノイズである。また、Ｌ１０２は図６のようにコモンモードコイルを挿入していない場合、Ｌ１０３は図７のようにコモンモードコイル１０４を挿入した場合を示している。また、図１０中の（ｂ）は、改善差違：Ｌ１０２－Ｌ１０３を示している。

図１０（ｂ）から明らかな如く、インバータ回路３４の出力部とモータ８の間に三相のコモンモードコイル１０４を挿入したことにより、モータ８とハウジング２間の浮遊容量６１を介して流出するコモンモード電流（図７中に黒矢印で示す）によるノイズ（コモンモードノイズ）は低減される（図１０（ｂ）は０より大きい程、ノイズ低減効果が大）。

しかしながら、高電圧回路１０２に分割巻きのコモンモードコイル１０４を挿入したことにより、この経路のインピーダンスが高まるが、コモンモードコイル１０４のリーケージインダクタンスに起因する共振により、共振点においてインピーダンスが低下し、結果として図７中白抜き矢印や破線矢印で示すようにコモンモード電流が低電圧回路１０１に大幅に流出し、低電圧回路１０１のノイズの悪化をもたらす。

図１１中の（ａ）は低電圧回路１０１のノイズ測定結果を示し、横軸は周波数、縦軸はノイズである。また、Ｌ１０４は図６のようにコモンモードコイルを高電圧回路１０２に挿入していない場合、Ｌ１０５は図７のように分割巻きのコモンモードコイル１０４を高電圧回路１０２に挿入した場合を示している。また、図１１中の（ｂ）は、それらの差違：Ｌ１０４－Ｌ１０５を示している。

コモンモードコイル１０４はＵ相線１０４Ｕと、Ｖ相線１０４Ｖと、Ｗ相線１０４Ｗがコア１０６に個別に分割巻きされた構造であるため、各相が疎結合となり、図９のＬ１０１に示すようにリーケージインダクタンスが大きくなる。そのため、コモンモードコイル１０４のリーケージインダクタンスとモータ８の巻線間容量とのディファレンシャルモード共振により、図１０の６ＭＨｚ付近でインピーダンスは極小値を持ち、この帯域のコモンモード電流が極端に多く流出することになる。その結果、高電圧回路１０２から低電圧回路１０１に流出するノイズが極端に大きくなり、図１１（ｂ）から明らかな如く、低電圧回路１０１のノイズが大幅に悪化する（図１１（ｂ）は０より小さい程、ノイズが増大していることを意味する）。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、モータ及びハウジングから流出するコモンモード電流によるノイズを、支障無く、且つ、効果的に低減することができるインバータ装置及びそれを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のインバータ装置は、スイッチング素子より構成された三相のインバータ回路を備え、このインバータ回路によりモータを駆動するものであって、インバータ回路の三相出力部に挿入されたコモンモードコイルを備え、このコモンモードコイルは、ＵＶＷ相の三線がコアに対してトリファイラ巻きされていることを特徴とする。

請求項２の発明のインバータ装置は、上記発明において高電圧電源から電源が供給されるインバータ回路を含む高電圧回路と、低電圧電源から電源が供給される低電圧回路を備えたことを特徴とする。

請求項３の発明のインバータ装置は、請求項１の発明においてインバータ回路は高電圧電源から電源が供給されると共に、高電圧電源から各相のスイッチング素子に至る経路のインダクタンスのインピーダンスと、スイッチング素子と当該スイッチング素子のヒートシンク間の浮遊容量のインピーダンスがバランスされていることを特徴とする。

請求項４の発明の電動圧縮機は、モータが収容されるハウジングと、このハウジングに構成されたインバータ収容部を備え、上記各発明のインバータ装置が、インバータ収容部に収容されていることを特徴とする。

請求項５の発明の電動圧縮機は、上記発明においてハウジングが、スイッチング素子のヒートシンクとされていることを特徴とする。

請求項６の発明の電動圧縮機は、請求項４の発明において車両に搭載されることを特徴とする。

本発明によれば、スイッチング素子より構成された三相のインバータ回路を備え、このインバータ回路によりモータを駆動するインピーダンス装置において、インバータ回路の三相出力部に挿入されたコモンモードコイルを備え、このコモンモードコイルを、ＵＶＷ相の三線がコアに対してトリファイラ巻きされた構成としたので、コモンモードコイルの各相の結合が密となり、リーケージインダクタンスが大幅に減少する。これにより、モータの各巻線間容量との共振周波数が高周波側に遷移し、モータのもともとのインピーダンスの方が支配的となるため、コモンモードコイルの挿入に伴うノイズ特性の悪化を防ぐことができるようになる。

また、コモンモードコイルをトリファイラ巻きとしたことで、各相の線間寄生容量も低減することができるため、高周波帯域でのインピーダンス低下も通常の分割巻きに比して優位となる（図９に示す）。

更に、コモンモードコイルを設けることによるノイズ特性の悪化が防止されることにより、請求項２の発明の如く高電圧回路と低電圧回路を備える場合にも、結果として低電圧回路におけるノイズも効果的に抑制することができるようになる。これは請求項４の発明の如くインバータ装置がハウジングのインバータ収容部に収容されて、請求項５の発明の如くハウジングがスイッチング素子のヒートシンクとされ、請求項６の発明の如く小型軽量化が要求される車両搭載型の電動圧縮機において極めて好適なものとなる。

更にまた、請求項３の発明の如きインピーダンスバランス法を適用するに当たり、バランス条件を複雑化させる中間容量の支配的成分はモータ／ハウジング間の浮遊容量となるが、本発明の如くコモンモードコイルを挿入して、この経路のインピーダンスを高くすることによって、係る浮遊容量の影響を受け難くすることができるので、インピーダンスバランス法を容易に適用することが可能となる。

本発明を適用した一実施例の電動圧縮機の電気回路のブロック図である。 本発明の一実施例の電動圧縮機の概略断面図である。 図１の電動圧縮機のインバータ回路の出力部に挿入したコモンモードコイルの構造を説明する図である。 図１の電動圧縮機における高電圧回路のノイズを説明する図である。 図１の電動圧縮機における低電圧回路のノイズを説明する図である。 従来の電動圧縮機の電気回路のブロック図である。 図６の電動圧縮機のインバータ回路の出力部に分割巻きのコモンモードコイルを挿入した場合の電気回路のブロック図である。 図７の電動圧縮機のインバータ回路の出力部に挿入したコモンモードコイルの構造を説明する図である。 図３と図８のコモンモードコイルのインピーダンスの周波数特性を説明する図である。 図７の電動圧縮機における高電圧回路のノイズを説明する図である。 図７の電動圧縮機における低電圧回路のノイズを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。尚、下記の各図において、図６や図７と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。

先ず、図２を参照しながら本発明を適用した実施例の電動圧縮機（所謂インバータ一体型電動圧縮機）１について説明する。尚、実施例の電動圧縮機１は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される車両用空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するものである。

（１）電動圧縮機１の構成
図２において、電動圧縮機１の金属性の筒状ハウジング２内は、当該ハウジング２の軸方向に交差する仕切壁３により圧縮機構収容部４とインバータ収容部６とに区画されており、圧縮機構収容部４内に例えばスクロール型の圧縮機構７と、この圧縮機構７を駆動するモータ８が収容されている。

この場合、実施例のモータ８はハウジング２に固定されたステータ９と、このステータ９の内側で回転するロータ１１から成るＩＰＭＳＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ）である。

仕切壁３の圧縮機構収容部４側の中心部には軸受部１２が形成されており、ロータ１１の駆動軸１３の一端はこの軸受部１２に支持され、駆動軸１３の他端は圧縮機構７に連結されている。ハウジング２の圧縮機構収容部４に対応する位置の仕切壁３近傍には吸入口１４が形成されており、モータ８のロータ１１（駆動軸１３）が回転して圧縮機構７が駆動されると、この吸入口１４からハウジング２の圧縮機構収容部４内に作動流体である低温の冷媒が流入し、圧縮機構７に吸引されて圧縮される。

そして、この圧縮機構７で圧縮され、高温・高圧となった冷媒は、図示しない吐出口よりハウジング２外の前記冷媒回路に吐出される構成とされている。また、吸入口１４から流入した低温の冷媒は、仕切壁３近傍を通ってモータ８の周囲を通過し、圧縮機構７に吸引されることから、仕切壁３も冷却されることになる。

そして、この仕切壁３で圧縮機構収容部４と区画されたインバータ収容部６内には、モータ８を駆動制御する本発明のインバータ装置１６が収容される。この場合、インバータ装置１６は、仕切壁３を貫通する密封端子やリード線を介してモータ８に給電する構成とされている。

（２）インバータ装置１６の構造
本発明の一実施例のインバータ装置１６は、基板１７と、この基板１７の一面側に配線された６個のスイッチング素子１８と、基板１７の他面側に配線された制御回路３６と、図示しないＨＶコネクタ、ＬＶコネクタ等から構成されている。各スイッチング素子１８は、実施例ではＭＯＳ構造をゲート部に組み込んだ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等から構成されている。

この場合、各スイッチング素子１８が後述する三相のインバータ回路３４を構成するものであり、各スイッチング素子１８の端子部２２は、基板１７に接続されている。そして、このように組み立てられたインバータ装置１６は、各スイッチング素子１８がある一面側が仕切壁３側となった状態でインバータ収容部６内に収容されて仕切壁３に取り付けられ、カバー２３にて塞がれる。この場合、基板１７は仕切壁３から起立するボス部２４を介して仕切壁３に固定されることになる。

このようにインバータ装置１６が仕切壁３に取り付けられた状態で、各スイッチング素子１８は仕切壁３に直接若しくは所定の絶縁熱伝導材を介して密着し、ハウジング２の仕切壁３と熱交換関係となる。そして、前述した如く仕切壁３は圧縮機構収容部４内に吸入される冷媒によって冷やされているので、各スイッチング素子１８Ａは仕切壁３を介して吸入冷媒と熱交換関係となり、仕切壁３の厚みを介して圧縮機構収容部４内に吸入された冷媒によって冷却され、各スイッチング素子１８自体は仕切壁３を介して冷媒に放熱するかたちとなる。即ち、ハウジング２（仕切壁３）が各スイッチング素子１８のヒートシンクとされている。

（３）インバータ装置１６の回路構成
次に、図１において本発明のインバータ装置１６は、モータ８を運転するためのインバータ回路３４と、このインバータ回路３４を制御する制御回路３６と、高電圧回路フィルタ（ＥＭＩフィルタ）３７と、低電圧回路フィルタ（ＥＭＩフィルタ）３８と、スイッチング電源装置３９等から構成され、これらが前述した基板１７上に配線され、前述した如くインバータ収容部６内に収納される。

尚、車両には電動圧縮機１のモータ８や、図示しない走行用のモータに給電して駆動するための例えばＤＣ３００Ｖ程の高電圧バッテリから成る高電圧電源（ＨＶ電源）４１と、ＤＣ１２Ｖ程のバッテリから成る低電圧電源（ＬＶ電源）４２が搭載されており、インバータ装置１６は前述した図示しないＨＶコネクタにより高電圧電源４１に接続され、ＬＶコネクタにより低電圧電源４２に接続される。また、ハウジング２は車体（グランド）に導通されている。

インバータ回路３４は、三相ブリッジ接続の前述した６個のスイッチング素子１８から構成されており、各スイッチング素子１８は制御回路３６が有するゲートドライバが生成するゲート駆動信号により制御される。制御回路３６はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）から構成されており、インバータ回路３４の各スイッチング素子１８をゲートドライバによりスイッチングしてＰＷＭ変調を行うことで、高電圧電源４１の直流電圧を所定周波数の交流電圧とし、モータ８に供給する。

高電圧回路フィルタ３７は高電圧電源４１とインバータ回路３４の間に接続されており、コモンモードコイル４３、Ｙコンデンサ４４、４６、平滑コンデンサ４７から構成される。この高電圧回路フィルタ３７は、インバータ回路３４のスイッチングにより発生するＥＭＩノイズを低減させる作用を奏する。低電圧回路フィルタ３８は、Ｘコンデンサ４８、コモンモードコイル４９、Ｙコンデンサ５１、５２、平滑コンデンサ５３から構成される。低電圧回路フィルタ３８は、低電圧電源４２とスイッチング電源装置３９の間に接続され、スイッチング電源装置３９でのスイッチングにより発生するＥＭＩノイズを低減させる作用を奏する。

スイッチング電源装置３９は、低電圧電源４２（ＤＣ１２Ｖ）をスイッチングして所定の直流電圧（ＨＶ１５Ｖ、ＨＶ５Ｖ）を生成し、制御回路３６に給電するためのＤＣ－ＤＣコンバータである。尚、ＨＶ１５Ｖはインバータ回路３４のゲート駆動信号を生成するゲートドライバ（制御回路３６が有する）に供給される電圧であり、ＨＶ５Ｖは制御回路３６の電源となる電圧である。

スイッチング電源装置３９は、一次巻線５６と、この一次巻線５６とは絶縁された二次巻線５７から成る絶縁トランス（カップリングトランス）にて構成されたスイッチングトランス６０と、一次巻線５６に接続されたスイッチング素子５８を有している。そして、スイッチングトランス６０の巻数比に応じて、ＤＣ１５Ｖ（ＨＶ１５Ｖ）とＤＣ５Ｖ（ＨＶ５Ｖ）が出力されるようにスイッチング素子５８がスイッチング制御される。

スイッチング電源装置３９は低電圧電源４２をスイッチングして制御回路３６に電源を供給すると共に、スイッチングトランス６０により、一次巻線５６が位置する低電圧電源４２側の低電圧回路６３と、二次巻線５７が位置する高電圧電源４１側の高電圧回路６４とを絶縁する。そして、インバータ装置１６は上記のように絶縁された高電圧回路６４と低電圧回路６３が基板１７上で近接した状態で構成され、インバータ収容部６内に収容されている。

ここで、前述した如くインバータ回路３４を構成するスイッチング素子１８のスイッチングに伴うサージ電圧（振動電圧）はモータ８側に伝達するため、電圧変動によりモータ８とハウジング２間の浮遊容量６１を介してコモンモード電流が流出する（図１中に矢印で示す）。特に、実施例のような電動圧縮機１では、モータ８とハウジング２間の浮遊容量６１を介して流出するコモンモード電流によるノイズ（コモンモードノイズ）が支配的となる。尚、図７中の６２はインバータ回路３４のスイッチング素子１８とハウジング２間の浮遊容量である。

そこで、この実施例ではインバータ回路３４の三相出力部（インバータ回路３４とモータ８の間の三線）にトリファイラ巻きのコモンモードコイル６６を挿入している（図１）。図３は係るコモンモードコイル６６の構造を示している。図２のコモンモードコイル６６は、図３に示す如くインバータ回路３４の出力のＵ相に接続されたＵ相線（コイル）６６Ｕと、Ｖ相に接続されたＶ相線（コイル）６６Ｖと、Ｗ相に接続されたＷ相線（コイル）６６Ｗから成り、これらＵＶＷ相の三線６６Ｕ、６６Ｖ、６６Ｗが例えば平行に、コア６７に対してトリファイラ巻きされている。尚、図３中の矢印は磁束の向きを示す。

図９中のＬ１は図３のコモンモードコイル６６のインピーダンスの周波数特性を示し、Ｌ２は図３のコモンモードコイル６６のリーケージインダクタンスの周波数特性を示している（同様に横軸は周波数、縦軸はインピーダンス）。この図のＬ１とＬ１００から明らかな如く、図３のコモンモードコイル６６のインピーダンス特性は、図８のコモンモードコイル１０４のインピーダンス特性よりも高周波側で高くなる。

また、図３のコモンモードコイル６６ではＵＶＷ相の三線６６Ｕ、６６Ｖ、６６Ｗの結合が密となるため、図９中のＬ２とＬ１０１から明らかな如く、図３のコモンモードコイル６６のリーケージインダクタンスは、図８のコモンモードコイル１０４よりも小さくなる。即ち、コモンモードコイル６６の各相の結合が密となり、リーケージインダクタンスが大幅に減少する。これにより、モータ８の巻線間容量との共振周波数が高周波側に遷移し、モータ８のもともとのインピーダンスの方が支配的となるため、コモンモードコイル６６の挿入に伴うノイズ特性の悪化が防止される。

また、コモンモードコイル６６をトリファイラ巻きとしたことで、各相の線間寄生容量も低減することができるため、高周波帯域でのインピーダンス低下も図８の分割巻きのコモンモードコイル１０４に比して優位となる。

図４中の（ａ）は図１の高電圧回路６４のノイズ測定結果を示し、横軸は周波数、縦軸はノイズである。また、Ｌ１０２は前述した図６の場合、Ｌ１０３は前述した図７の場合、Ｌ３は図１のようにトリファイラ巻きのコモンモードコイル６６を挿入した場合を示している。また、図４中の（ｂ）は、改善差違：Ｌ１０３－Ｌ３を示している。

図４（ｂ）は０より大きい程、ノイズが改善されていることを意味する。この図４（ｂ）から明らかな如く、インバータ回路３４の三相出力部とモータ８の間の各相にトリファイラ巻きのコモンモードコイル６６を挿入したことにより、コモンモードコイル６６の挿入に伴うノイズ特性の悪化が防止され、高周波帯域でのインピーダンス低下も図８の分割巻きのコモンモードコイル１０４に比して優位となることが分かる。

更に、高電圧回路６４のインバータ回路３４の出力部にコモンモードコイル６６を設けることによるノイズ特性の悪化が防止されることにより、結果として低電圧回路６３におけるノイズも効果的に抑制することができるようになる。

また、図５中の（ａ）は図１の低電圧回路６３のノイズ測定結果を示し、横軸は周波数、縦軸はノイズである。また、Ｌ１０４は前述した図６の場合、Ｌ１０５は前述した図７の場合、Ｌ４は図１のようにトリファイラ巻きのコモンモードコイル６６を高電圧回路６４に挿入した場合を示している。また、図５中の（ｂ）は、それらの差違：Ｌ１０５－Ｌ４を示している。

図５中の（ｂ）から明らかな如く、前述したコモンモードコイル６６により高電圧回路６４での効果により、結果として低電圧回路６３におけるノイズも効果的に抑制できている（図５中の（ｂ）は０より大きい程、ノイズ低減効果が大であることを示す）。特に、実施例のように車両搭載型の電動圧縮機１では、高電圧回路６４と低電圧回路６３がハウジング２のインバータ収容部６に収容され、小型軽量化が要求されるので、上記のようなノイズ抑制効果は極めて好適なものとなる。

ここで、高電圧電源４１から各相のスイッチング素子１８に至る経路のインダクタンスのインピーダンスと、スイッチング素子１８とハウジング２（ヒートシンク）間の浮遊容量６２のインピーダンスのバランスが阻害されると、ＥＭＩノイズが増大することになるので、実施例のインバータ装置１６では各インピーダンスがバランスされるように各素子が設定されているが、インバータ回路３４の三相出力部にコモンモードコイル６６を挿入することで、浮遊容量６１を経由する経路のインピーダンスが高くなる。

インピーダンスバランス法においてバランス条件を複雑化させる中間容量の支配的成分はモータ８とハウジング２間の浮遊容量６１となるが、本発明の如くインバータ回路３４の三相出力部にコモンモードコイル６６を挿入して、浮遊容量６１を経由する経路のインピーダンスを高くすることで、係る浮遊容量６１の影響を受け難くすることができるので、インピーダンスバランス法を容易に適用することが可能となる。

尚、実施例ではＤＣ３００Ｖ程の高電圧バッテリから成る高電圧電源４１と、ＤＣ１２Ｖ程のバッテリから成る低電圧電源４２を設け、この低電圧電源４２から高電圧回路６４側の直流電圧（ＨＶ１５Ｖ、ＨＶ５Ｖ）を生成する場合で説明したが、それに限らず、高電圧電源４１から直接高電圧回路６４側の直流電圧（ＨＶ１５Ｖ、ＨＶ５Ｖ）を生成するようにしてもよい。

また、実施例では電動圧縮機のモータを駆動するインバータ装置で本発明を説明したが、請求項１乃至請求項３の発明ではそれに限らず、高電圧回路と低電圧回路を備えてモータを駆動する種々のインバータ装置に適用可能である。更に、実施例で示した具体的な構成や数値はそれに限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１ 電動圧縮機
２ ハウジング
３ 仕切壁
６ インバータ収容部
８ モータ
１６ インバータ装置
１７ 基板
１８ スイッチング素子
３４ インバータ回路
３６ 制御回路
３７ 高電圧回路フィルタ
３８ 低電圧回路フィルタ
３９ スイッチング電源装置
４１ 高電圧電源
４２ 低電圧電源
６３ 低電圧回路
６４ 高電圧回路
６６ コモンモードコイル
６６Ｕ Ｕ相線
６６Ｖ Ｖ相線
６６Ｗ Ｗ相線
６７ コア

Claims (6)

1. スイッチング素子より構成された三相のインバータ回路を備え、該インバータ回路によりモータを駆動するインバータ装置において、
   前記インバータ回路の三相出力部に挿入されたコモンモードコイルを備え、該コモンモードコイルは、ＵＶＷ相の三線がコアに対してトリファイラ巻きされていることを特徴とするインバータ装置。
2. 高電圧電源から電源が供給される前記インバータ回路を含む高電圧回路と、低電圧電源から電源が供給される低電圧回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記インバータ回路は高電圧電源から電源が供給されると共に、
   前記高電圧電源から各相の前記スイッチング素子に至る経路のインダクタンスのインピーダンスと、前記スイッチング素子と当該スイッチング素子のヒートシンク間の浮遊容量のインピーダンスがバランスされていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
4. 前記モータが収容されるハウジングと、該ハウジングに構成されたインバータ収容部を備え、
   前記インバータ装置は、前記インバータ収容部に収容されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載のインバータ装置を備えた電動圧縮機。
5. 前記ハウジングが、前記スイッチング素子のヒートシンクとされていることを特徴とする請求項４に記載の電動圧縮機。
6. 車両に搭載されることを特徴とする請求項４に記載の電動圧縮機。

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