WO2023002623A1 - 電力変換装置、電力変換装置の製造方法 - Google Patents

電力変換装置、電力変換装置の製造方法 Download PDF

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WO2023002623A1
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bus bar
capacitor
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electrode bus
positive
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ガネシュワラ ラオ ガンタ
晃 松下
成久 大和田
慎也 加藤
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日立Astemo株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device and a method for manufacturing a power conversion device.
  • Patent Document 1 discloses an anode bus bar, a cathode bus bar, a first capacitive element connected between the anode bus bar and a ground connection body connected to the ground, and a connection between the cathode bus bar and the ground connection body.
  • a high voltage filter in which a cathode terminal of a capacitive element is arranged adjacently, and a cathode terminal of the second capacitive element and an anode terminal of the third capacitive element are arranged adjacently.
  • a power conversion device includes a first magnetic core having a through hole, a positive electrode bus bar and a negative electrode bus bar that are inserted into the through hole of the first magnetic core, and the positive electrode bus bar or the a filter unit having a capacitor connected to a negative bus bar; and a metal base on which the filter unit is mounted on a mounting surface.
  • Each of the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar has a vertical surface extending along the mounting surface and along the longitudinal direction, and one terminal of the capacitor extends along the positive electrode bus bar. It is directly connected to a vertical plane or said vertical plane of said negative bus bar.
  • a method for manufacturing a power conversion device is a method for manufacturing a power conversion device including a magnetic core having a through hole, an elongated bus bar elongated in the longitudinal direction, and a capacitor, wherein the through hole is an inserting step of inserting the bus bar in the longitudinal direction by using a squeegee; and a connecting step of directly connecting the connecting terminal of the capacitor to the side surface of the bus bar in the longitudinal direction after the inserting step.
  • the power conversion device can be downsized.
  • FIG. 1 A first embodiment of an inverter, which is a power converter, will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 A first embodiment of an inverter, which is a power converter, will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 A first embodiment of an inverter, which is a power converter, will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 A first embodiment of an inverter, which is a power converter
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the inverter 100.
  • FIG. 1 to 4 show common X, Y and Z axes for clarity of correlation between the figures.
  • Inverter 100 converts, for example, DC power obtained from a high-voltage battery mounted on a vehicle into AC power for driving a main motor and a plurality of motors of an electric vehicle.
  • Inverter 100 may further include functions such as boosting, switch protection, and regenerative braking.
  • the inverter 100 includes a housing 1 , a DC connector 2 , a filter unit 3 , a DC link capacitor 4 , a power module 5 , a control board 6 and an AC connector 7 .
  • Housing 1 is a metal case that houses components of inverter 100 including DC connector 2 , filter unit 3 , DC link capacitor 4 , power module 5 , control board 6 , and AC connector 7 .
  • a DC connector 2 is an interface that receives DC power from a battery (not shown).
  • a DC power cable (not shown) is connected to the DC connector 2 on the outside of the inverter 100 .
  • a filter unit 3 is connected to the DC connector 2 on the inner side of the inverter 100 .
  • the filter unit 3 limits the unintended generation, propagation and reception of electromagnetic energy that can cause undesirable effects such as electromagnetic interference (EMI) and physical damage to operating equipment.
  • a surface which is a part of the housing 1 and which is a projection of the filter unit 3 on the negative side in the Z direction is referred to as a "mounting surface” 1B.
  • the filter unit 3 is fixed to the mounting surface 1B.
  • the DC link capacitor 4 is used for the purpose of adjusting the DC link voltage and absorbing switching ripple current.
  • the DC link capacitor 4 is also called a "smoothing capacitor".
  • the power module 5 is a power semiconductor device with multiple chips for controlling the torque and speed of the motor by pulse width modulation.
  • a control board 6 controls the power module 5 .
  • the AC connector 7 is an interface that supplies AC power from the inverter 100 to a motor (not shown).
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the filter unit 3.
  • FIG. 2 has a posture in which the filter unit 3 shown in FIG. 1 is turned upside down so that the Z-axis faces in the opposite direction and rotated within the XY plane.
  • Filter unit 3 includes P bus bar 11 , N bus bar 12 , first magnetic core 21 , second magnetic core 22 , X capacitor 30 and Y capacitor 40 .
  • X capacitor 30 includes a first X capacitor 31 , a second X capacitor 32 and a third X capacitor 33 .
  • Y capacitor 40 includes a first Y capacitor 41 , a second Y capacitor 42 , a third Y capacitor 43 , a fourth Y capacitor 44 , a fifth Y capacitor 45 and a sixth Y capacitor 46 .
  • the number of capacitors constituting the X capacitor 30 and the Y capacitor 40 and the arrangement of each capacitor can be changed according to EMC requirements and performance.
  • the P busbar 11 and the N busbar 12 may be collectively referred to as the "busbar" 10, and the first magnetic core 21 and the second magnetic core 22 may be collectively referred to as the "core” 20.
  • P bus bar 11 and N bus bar 12 extend longitudinally along the Y-axis and electrically connect DC connector 2 and DC link capacitor 4 .
  • the busbar 10 has a shape obtained by processing an elongated plate-like member.
  • the busbar 10 has a wide surface parallel to the YZ plane, except for the portion connected to the DC connector 2, and the thickness dimension in the X-axis direction is shorter than not only the Y-axis dimension in the extending direction but also the Z-axis dimension. .
  • the X capacitor 30 is connected between the P busbar 11 and the N busbar 12 to filter differential mode noise.
  • a Y capacitor 40 is connected between either busbar and ground to remove common mode noise.
  • Y capacitor 40 is arranged so that two terminals are aligned in the X-axis direction in order to shorten the length of P bus bar 11 and N bus bar 12 .
  • Core 20 functions as a common mode choke to suppress noise.
  • the core 20 has a through hole through which the busbar 10 is inserted.
  • the bus bar 10 releases heat to the mounting surface 1B and the housing 1 via any TIM (Thermal Interface Material).
  • a non-split core is used as the core 20 because the non-split core has much higher EMC performance than the split core.
  • the P bus bar 11, the N bus bar 12, the X capacitor 30, and the Y capacitor 40 symmetrically, the stray inductance and stray capacitance can be reduced and the electrical characteristics can be improved by a well-balanced layout. can.
  • the components of the filter unit 3 including the P busbar 11 and the N busbar 12 can also be arranged in an L shape according to package requirements.
  • FIG. 3 is a perspective view of the filter unit 3.
  • FIG. The view of FIG. 3 is the same as that of FIG.
  • the filter unit 3 shown in FIG. 3 shows a state before the ground bus bar 60 is attached.
  • the ground busbars 60 include a first ground busbar 61 , a second ground busbar 62 , a third ground busbar 63 , a fourth ground busbar 64 , a fifth ground busbar 65 and a sixth ground busbar 66 .
  • the first ground bus bar 61 to sixth ground bus bar 66 are connected to the first Y capacitor 41 to sixth Y capacitor 46, respectively.
  • Y capacitor 40 has one terminal connected to ground bus bar 60 and the other terminal connected to P bus bar 11 or N bus bar 12 .
  • the ground bus bar 60 is connected to the ground potential via the mounting surface 1B (not shown in FIG. 3).
  • FIG. 4 is a rear view of the filter unit 3.
  • the leftward direction in the drawing is the positive side of the Y-axis
  • the downward direction in the drawing is the positive side of the X-axis.
  • the plus side of the Z axis is the depth direction.
  • the ground bus bar 60 is not shown in FIG. 4 for convenience of drawing. The configuration of the filter unit 3 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a total of nine capacitors included in the filter unit 3 can be classified into three according to the arranged X-axis coordinates.
  • the first group is the first Y-capacitor 41, the third Y-capacitor 43, and the fifth Y-capacitor 45 whose X-coordinate value is "x1".
  • the second group is three X-capacitors 30 with an X-coordinate value of "x2".
  • the third group is the second Y capacitor 42, the fourth Y capacitor 44, and the sixth Y capacitor 46, whose X coordinate value is "x3".
  • Each X capacitor 30 is connected to the P busbar 11 and the N busbar 12 . All the capacitors forming the filter unit 3 have two terminals arranged in the X-axis direction.
  • the relatively wide interval between the P bus bar 11 and the N bus bar 12 at the position in contact with the X capacitor 30 is also referred to as "first distance”.
  • the relatively narrow interval between the P bus bar 11 and the N bus bar 12 at the position in contact with the Y capacitor 40 is also called a "second distance”.
  • a region in which the distance between the P bus bar 11 and the N bus bar 12 is the first distance is also referred to as a "first region”
  • a region in which the distance between the two is the second distance is also referred to as a "second region”.
  • the X capacitor 30 and the Y capacitor 40 are in direct contact with the busbar 10. More specifically, the X capacitor 30 and the Y capacitor 40 have connection terminals extending in the Z direction and directly contact wall surfaces of the bus bar 10 parallel to the YZ plane. Details will be described later with reference to another drawing.
  • the terminals of each capacitor are in contact with the P bus bar 11 from the negative side of the X axis. may contact from the positive side of the X-axis.
  • the terminals of each capacitor are in contact with the N bus bar 12 from the plus side of the X axis, but some of the capacitor terminals may be in contact with the minus side of the X axis. , the terminals of all the capacitors may contact from the minus side of the X-axis.
  • FIG. 5 is an external view of the housing 1, viewed from a position higher than that of FIG.
  • the mounting surface 1B of the housing 1 is provided with connection bosses 71-76.
  • the connection bosses 71 to 76 of the housing 1 shown in FIG. 5 and the ground bus bar 60 are connected with the filter unit 3 shown in FIG. 3 turned upside down.
  • a partition member SP shown in the center of FIG. 5 is a partition that separates the area in which the filter unit 3 is stored from other areas.
  • the partition member SP is connected to the bottom of the housing 1 on the negative side in the Z direction and forms a bathtub-shaped space in which the filter unit 3 is arranged.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of the inverter 100.
  • FIG. Housing 1 serves as electrical ground.
  • FIG. 6 shows the DC connector 2, the filter unit 3, the DC link capacitor 4, the power module 5, and the AC connector 7 in order from the left.
  • FIG. 6 does not show the control board 6 that controls the power module 5 .
  • straight lines extending laterally from DC connector 2 correspond to P bus bar 11 and N bus bar 12 .
  • the three capacitors connecting the P busbar 11 and the N busbar 12 are the first X capacitor 31, the second X capacitor 32, and the third X capacitor 33.
  • Ground busbar 60 shown in FIG. 3 and connecting bosses 71 to 76 shown in FIG. Y capacitors 40 are six capacitors that connect either one of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 to the ground.
  • FIG. 7 is a schematic diagram explaining the connection between the bus bar 10 and the capacitor.
  • the N bus bar 12 is shown as a representative of the bus bar 10
  • the second Y capacitor 42 is shown as a representative of the X capacitor 30 and the Y capacitor 40.
  • the mounting surface 1B is a surface parallel to the XY plane.
  • the longitudinal direction of the N busbar 12 extends parallel to the Y-axis along the mounting surface 1B.
  • the N bus bar 12 has a vertical surface 12S along the Y-axis direction which is vertical and longitudinal to the mounting surface 1B.
  • the vertical surface 12S can also be said to be a surface of the outer wall surface of the busbar 10 that is not parallel to the mounting surface 1B and is not a surface that exists at both ends of the busbar 10 in the longitudinal direction.
  • the N bus bar 12 does not meander in the X-axis direction in FIG. 7 because it is a simplified illustration, the vertical plane 12S also includes a region that meanders in the X-axis direction.
  • the second Y capacitor 42 has two connection terminals extending in the Z direction, and at least one connection terminal has a side surface in direct contact with the vertical surface 12S of the N bus bar 12 .
  • the second Y capacitor 42 and the N bus bar 12 are in contact or very close together in the Z direction so that the connection terminal is in contact with the vertical surface 12S of the N bus bar 12 over approximately the entire length.
  • the second Y capacitor 42 may be in contact with the N bus bar 12 from the plus side or the minus side of the X coordinate.
  • the P bus bar 11 not shown in FIG. 7 also has a vertical surface 11S.
  • the positions of the busbar 10 and the capacitor may be reversed in the Z direction.
  • a method of manufacturing filter unit 3 included in inverter 100 will be described.
  • the bus bar 10 is processed into the shape shown in FIG.
  • the core 20 is passed through one of the busbars 10 and laterally offset at the required position.
  • the other busbar 10 is inserted through the offset core 20 .
  • the X capacitor 30 and the Y capacitor 40 are ultrasonically bonded to the vertical surface of the busbar 10 .
  • Other welding methods such as laser welding and TIG welding may be used.
  • the X capacitors 30 and the Y capacitors 40 may be connected to the inner vertical surface or the outer vertical surface of the busbar 10 .
  • the ground bus bar 60 is welded to the ground terminal of the Y capacitor 40.
  • Connection bosses 71 to 76 are fixed in advance to the mounting surface 1B, and the ground bus bar 60 is connected to the connection bosses 71 to 76 using screws. Thereby, the bus bar 10 is sandwiched between the housing 1 and each capacitor. Note that the ground terminal of the Y capacitor 40 may be directly welded to the housing 1 without using the ground bus bar 60 and screws.
  • the housing 1 has a bathtub-shaped space in which the filter unit 3 is arranged, and the potting material is injected into the space after the filter unit 3 is arranged.
  • This potting material acts as fixing, cooling and insulating.
  • the filter unit 3 may be molded in resin and fixed to the housing 1 with screws via a cooling TIM such as a heat conductive sheet, potting, or grease.
  • a cooling TIM such as a heat conductive sheet, potting, or grease.
  • mold sealing, outsert molding, an insulating sheet, or the like may be used.
  • the inverter 100 which is a power conversion device, includes a first magnetic core 21 having a through hole, a positive bus bar 11 and a negative bus bar 12 inserted through the through hole of the first magnetic core 21, and a positive bus bar 11 or a filter unit 3 having a capacitor connected to a negative bus bar 12;
  • the longitudinal direction of each of positive electrode bus bar 11 and negative electrode bus bar 12 extends in the Y-axis direction along mounting surface 1B.
  • Each of the positive electrode busbar 11 and the negative electrode busbar 12 has a vertical surface 11S and a vertical surface 12S that are perpendicular to the mounting surface 1B and extend along the longitudinal direction.
  • One terminal of X capacitor 30 and Y capacitor 40 is directly connected to vertical surface 11S or vertical surface 12S. Therefore, X capacitor 30 and Y capacitor 40 are directly connected to bus bar 10, and filter unit 3 can be miniaturized.
  • terminals for connecting to the respective capacitors are provided on the sides of the bus bar 10 .
  • the terminals cannot pass through the through holes of the core 20, so the bus bar 10 must be divided into a plurality of parts. Therefore, there is a problem that the size of the busbar 10 increases because it is necessary to provide a connecting portion for the busbar 10 .
  • the inverter 100 according to the present embodiment does not have such a problem, so it can be miniaturized.
  • the overall length of the bus bar 10 is short, effects such as reduction in power loss, reduction in inductance, and reduction in ripple voltage and surge voltage can be obtained.
  • Filter unit 3 of inverter 100 includes second magnetic core 22 having a through hole.
  • the positive bus bar 11 and the negative bus bar 12 are inserted through the through holes of the first magnetic core 21 and through the through holes of the second magnetic core 22 .
  • Second X capacitor 32 , third Y capacitor 43 , and fourth Y capacitor 44 are connected to positive bus bar 11 or negative bus bar 12 between first magnetic core 21 and second magnetic core 22 . Therefore, even the inverter 100 including a plurality of cores 20 can be miniaturized.
  • the capacitor includes an X capacitor 30 having one terminal connected to the positive bus bar 11 and the other terminal connected to the negative bus bar 12, and one terminal connected to either the positive bus bar 11 or the negative bus bar 12.
  • Y capacitor 40 connected to the housing 1 and having the other terminal connected to the housing 1 . Therefore, inverter 100 including X capacitor 30 and Y capacitor 40 can be miniaturized.
  • the positive bus bar 11 and the negative bus bar 12 have a first region with a first distance and a second region with a second distance smaller than the first distance.
  • the X capacitor 30 is connected to the first region of the positive busbar 11 and the negative busbar 12
  • the Y capacitor 40 is connected to the second region of the positive busbar 11 or the negative busbar 12 .
  • the housing 1 is formed with a bathtub-shaped accommodation space having a mounting surface 1B as a bottom surface and accommodating at least the positive electrode bus bar 11 and the negative electrode bus bar 12 .
  • This accommodation space is filled with an electrically insulating resin member. Therefore, the resin member can fix the filter unit 3, improve the heat conductivity, and provide insulation.
  • the method of manufacturing inverter 100 includes an inserting step of longitudinally inserting busbar 10 into a through-hole of core 20, and after the inserting step, capacitors are formed on vertical surfaces existing on longitudinal side surfaces of busbar 10. and a connecting step of directly connecting the connection terminals. Therefore, coupling processing of the bus bar 10 is unnecessary, and the size of the inverter 100 can be reduced.
  • inverter 100 After the connecting step, core 20, bus bar 10, and capacitors are arranged in a housing space of housing 1 having a bathtub-shaped housing space, and an electrically insulating resin member is filled. Including the filling process.
  • Filter unit 3 of inverter 100 includes two cores 20 . However, providing two cores 20 is not an essential configuration, and at least one may be provided. Inverter 100 may not include X capacitor 30 and may not include Y capacitor 40 . According to Modification 1, the present invention can be applied to various configurations.

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Abstract

電力変換装置は、貫通孔を有する第１磁性体コアと、第１磁性体コアの貫通孔に挿通される正極バスバーおよび負極バスバーと、正極バスバーまたは負極バスバーに接続されるキャパシタと、を有するフィルタユニットと、載置面にフィルタユニットが載置される金属ベースと、を備え、正極バスバーおよび負極バスバーのそれぞれは、長手方向が載置面に沿って延伸し、正極バスバーおよび負極バスバーのそれぞれは、載置面に垂直かつ長手方向に沿う垂直面を有し、キャパシタの一方の端子は、正極バスバーの垂直面または負極バスバーの垂直面に対して直接に接続される。

Description

電力変換装置、電力変換装置の製造方法
　本発明は、電力変換装置、および電力変換装置の製造方法に関する。
　ハイブリッド自動車や電気自動車には、直流と交流を変換する電力変換装置が搭載されている。車両には様々な機器が搭載されるため、電力変換装置にはエネルギー効率だけでなく小型化も求められる。特許文献１には、陽極バスバと、陰極バスバと、前記陽極バスバとグラウンドに接続されるグラウンド接続体との間に接続される第１の容量素子と、前記陰極バスバと前記グラウンド接続体との間に接続される第２の容量素子と、前記陽極バスバと前記陰極バスバとの間に接続される第３の容量素子と、を備え、前記第１の容量素子の陽極端子と前記第３の容量素子の陰極端子とが隣接して配置され、前記第２の容量素子の陰極端子と前記第３の容量素子の陽極端子とが隣接して配置される高電圧フィルタが開示されている。
日本国特開２０２０－０５４０５９号公報
　特許文献１に記載されている発明では、電力変換装置の小型化に改善の余地がある。
　本発明の第１の態様による電力変換装置は、貫通孔を有する第１磁性体コアと、前記第１磁性体コアの前記貫通孔に挿通される正極バスバーおよび負極バスバーと、前記正極バスバーまたは前記負極バスバーに接続されるキャパシタと、を有するフィルタユニットと、載置面に前記フィルタユニットが載置される金属ベースと、を備え、前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのそれぞれは、長手方向が前記載置面に沿って延伸し、前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのそれぞれは、前記載置面に垂直かつ前記長手方向に沿う垂直面を有し、前記キャパシタの一方の端子は、前記正極バスバーの前記垂直面または前記負極バスバーの前記垂直面に対して直接に接続される。
　本発明の第２の態様による電力変換装置の製造方法は、貫通孔を有する磁性体コア、細長く長手方向に長いバスバー、およびキャパシタを含む電力変換装置の製造方法であって、前記貫通孔に対して前記バスバーを前記長手方向に挿入する挿入工程と、前記挿入工程の後に、前記バスバーの前記長手方向の側面にキャパシタの接続端子を直接接続する接続工程と、を含む。
　本発明によれば、電力変換装置を小型化できる。
インバータの分解斜視図 フィルタユニットの分解斜視図 フィルタユニットの斜視図 フィルタユニットの背面図 ハウジングの外観図 インバータの回路図 バスバーとキャパシタの接続を説明する概要図
―第１の実施の形態―
　以下、図１～図７を参照して、電力変換装置であるインバータの第１の実施の形態を説明する。
　図１は、インバータ１００の分解斜視図である。図１～図４には、図面同士の相関を明確にするために、共通するＸ、Ｙ、Ｚ軸を示している。インバータ１００はたとえば、車両に搭載された高圧バッテリから得られる直流電力を、電気自動車のメインモータや複数のモータを駆動するための交流電力に変換する。インバータ１００は、昇圧、スイッチ保護、回生ブレーキなどの機能をさらに備えてもよい。
　インバータ１００は、ハウジング１と、直流コネクタ２と、フィルタユニット３と、ＤＣリンクキャパシタ４と、パワーモジュール５と、制御基板６と、交流コネクタ７を備える。ハウジング１は、直流コネクタ２、フィルタユニット３、ＤＣリンクキャパシタ４、パワーモジュール５、制御基板６、および交流コネクタ７を含むインバータ１００の構成物を収納する金属製のケースである。直流コネクタ２は、不図示のバッテリから直流電力を受けるインタフェースである。直流コネクタ２におけるインバータ１００の外部側には、不図示の直流電力ケーブルが接続される。直流コネクタ２におけるインバータ１００の内部側には、フィルタユニット３が接続される。
　フィルタユニット３は、電磁干渉（ＥＭＩ）や操作機器の物理的損傷などの望ましくない影響を引き起こし得る電磁エネルギーの、意図しない生成、伝搬、および受信を制限する。なおハウジング１の一部であって、フィルタユニット３をＺ方向マイナス側に射影した面を「載置面」１Ｂと呼ぶ。フィルタユニット３は載置面１Ｂに固定される。ＤＣリンクキャパシタ４は、ＤＣリンク電圧の調整と、スイッチングのリプル電流の吸収とを目的として用いられる。ＤＣリンクキャパシタ４は、「平滑コンデンサ」とも呼ばれる。パワーモジュール５は、パルス幅変調によってモータのトルクと速度を制御するための複数のチップを搭載したパワー半導体デバイスである。制御基板６は、パワーモジュール５を制御する。交流コネクタ７は、インバータ１００から不図示のモータに交流電力を供給するインタフェースである。
　図２は、フィルタユニット３の分解斜視図である。図２に示すフィルタユニット３は、図１に示したフィルタユニット３をＺ軸が逆を向くようにひっくり返し、かつＸＹ平面内で回転させた姿勢である。フィルタユニット３は、Ｐバスバー１１と、Ｎバスバー１２と、第１磁性体コア２１と、第２磁性体コア２２と、Ｘキャパシタ３０と、Ｙキャパシタ４０とを含む。Ｘキャパシタ３０は、第１Ｘキャパシタ３１と、第２Ｘキャパシタ３２と、第３Ｘキャパシタ３３と、を含む。Ｙキャパシタ４０は、第１Ｙキャパシタ４１と、第２Ｙキャパシタ４２と、第３Ｙキャパシタ４３と、第４Ｙキャパシタ４４と、第５Ｙキャパシタ４５と、第６Ｙキャパシタ４６と、を含む。Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０を構成するキャパシタの数や各キャパシタの配置は、ＥＭＣ要求や性能に応じて変更することができる。
　以下では、Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２をまとめて「バスバー」１０と呼ぶことがあり、第１磁性体コア２１および第２磁性体コア２２をまとめて「コア」２０と呼ぶことがある。Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２は、長手方向がＹ軸に沿って延伸しており、直流コネクタ２とＤＣリンクキャパシタ４とを電気的に接続する。バスバー１０は、細長い平板状の部材を加工した形状を有する。バスバー１０は、直流コネクタ２に接続される個所を除けば、幅広面がＹＺ平面に平行であり、Ｘ軸方向の厚み寸法は延伸方向のＹ軸方向寸法だけでなくＺ軸方向寸法よりも短い。
　Ｘキャパシタ３０は、Ｐバスバー１１とＮバスバー１２との間に接続され、ディファレンシャルモードノイズをフィルタする。Ｙキャパシタ４０は、いずれかのバスバーとグラウンドとの間に接続され、コモンモードノイズを除去する。Ｙキャパシタ４０は、Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２の長さを短くするために、２つの端子がＸ軸方向に並ぶように配置されている。コア２０は、コモンモードチョークとして機能し、ノイズを抑制する。コア２０は貫通孔を有し、バスバー１０が挿通される。
　バスバー１０の延伸方向の寸法を短くすることで、電力損失を低減できる利点、およびインダクタンスを減らしてリプル電圧やサージ電圧を低減する利点がある。バスバー１０は、任意のＴＩＭ（Thermal Interface Material）を介して載置面１Ｂおよびハウジング１に熱を逃がす。非分割のコアは分割コアに比べてＥＭＣ性能が非常に高いため、コア２０には分割されていない非分割コアが用いられる。また、Ｐバスバー１１、Ｎバスバー１２、Ｘキャパシタ３０、およびＹキャパシタ４０を対称に配置するなど、バランスよく整理されたレイアウトによって、浮遊インダクタンスや浮遊キャパシタンスを低減し、電気的特性を向上させることができる。なお、Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２を含むフィルタユニット３の構成部品は、パッケージの要求に応じてＬ字型に配置することも可能である。
　図３は、フィルタユニット３の斜視図である。図３の視点は図２と同一である。図３に示すフィルタユニット３は、グラウンドバスバー６０を取り付ける前の状態を示す。グラウンドバスバー６０は、第１グラウンドバスバー６１と、第２グラウンドバスバー６２と、第３グラウンドバスバー６３と、第４グラウンドバスバー６４と、第５グラウンドバスバー６５と、第６グラウンドバスバー６６と、を含む。
　第１グラウンドバスバー６１～第６グラウンドバスバー６６のそれぞれは、第１Ｙキャパシタ４１～第６Ｙキャパシタ４６のそれぞれと接続される。Ｙキャパシタ４０は、一方の端子がグラウンドバスバー６０に接続され、他方の端子がＰバスバー１１またはＮバスバー１２に接続される。グラウンドバスバー６０は、図３には図示していない載置面１Ｂを介してグラウンド電位に接続される。
　図４は、フィルタユニット３の背面図である。図４では図示左方向がＹ軸のプラス側、図示下方向がＸ軸のプラス側である。なおＺ軸のプラス側は、奥行き方向である。なお作図の都合により図４にはグラウンドバスバー６０を図示していない。図３および図４を参照してフィルタユニット３の構成を詳しく説明する。
　フィルタユニット３に含まれる合計９つのキャパシタは、配置されるＸ軸座標により３つに分類できる。第１のグループはＸ座標値が「ｘ１」である、第１Ｙキャパシタ４１、第３Ｙキャパシタ４３、および第５Ｙキャパシタ４５である。第２のグループは、Ｘ座標値が「ｘ２」である、３つのＸキャパシタ３０である。第３のグループは、Ｘ座標値が「ｘ３」である、第２Ｙキャパシタ４２、第４Ｙキャパシタ４４、および第６Ｙキャパシタ４６である。
　それぞれのＸキャパシタ３０は、Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２と接続される。フィルタユニット３を構成する全てのキャパシタは、それぞれが有する２つの端子がＸ軸方向に並ぶ。バスバー１０の図４の左端を除く領域１０Ｒでは、Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２がＸ＝ｘ２であるＹＺ平面を対称面として面対称な形状を有する。Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２の間隔は、Ｙキャパシタ４０に接する位置では狭く、Ｘキャパシタ３０に接する位置では広くなるように加工されている。
　以下では、比較的広い、Ｘキャパシタ３０に接する位置におけるＰバスバー１１およびＮバスバー１２の間隔を「第１距離」とも呼ぶ。また、比較的狭い、Ｙキャパシタ４０に接する位置におけるＰバスバー１１およびＮバスバー１２の間隔を「第２距離」とも呼ぶ。さらに以下では、Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２において両者の距離が第１距離である領域を「第１領域」とも呼び、両者の距離が第２距離である領域を「第２領域」とも呼ぶ。
　図３および図４に示すように、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０は、バスバー１０と直接に接触する。より詳細には、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０はＺ方向に延びる接続端子を有し、バスバー１０のＹＺ平面に平行な壁面に直接接触する。詳しくは別な図面を参照して後に詳述する。なお図３および図４では、Ｐバスバー１１に対して各キャパシタの端子はＸ軸のマイナス側から接しているが、一部のキャパシタの端子がＸ軸のプラス側から接してもよいし、全てのキャパシタの端子がＸ軸のプラス側から接してもよい。同様に、図３および図４では、Ｎバスバー１２に対して各キャパシタの端子はＸ軸のプラス側から接しているが、一部のキャパシタの端子がＸ軸のマイナス側から接してもよいし、全てのキャパシタの端子がＸ軸のマイナス側から接してもよい。
　図５は、ハウジング１の外観図であり、図１よりも高い位置から見下ろしている。ハウジング１の載置面１Ｂには接続用ボス７１～７６が設けられる。図３に示したフィルタユニット３をひっくり返した姿勢で、図５に示すハウジング１の接続用ボス７１～７６と、グラウンドバスバー６０とが接続される。図５の中央に示す仕切り部材ＳＰは、フィルタユニット３が格納される領域と他の領域とを隔てる仕切りである。仕切り部材ＳＰはＺ方向マイナス側においてハウジング１の底部と接続されており、フィルタユニット３を配置するバスタブ形状の空間を形成する。
　図６は、インバータ１００の回路図である。ハウジング１は電気的なグラウンドとして機能する。図６には左から順番に、直流コネクタ２、フィルタユニット３、ＤＣリンクキャパシタ４、パワーモジュール５、および交流コネクタ７が示されている。図６には、パワーモジュール５を制御する制御基板６は記載していない。フィルタユニット３において、直流コネクタ２から横方向に延びる直線がＰバスバー１１およびＮバスバー１２に相当する。
　Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２を接続する３つのキャパシタが、第１Ｘキャパシタ３１、第２Ｘキャパシタ３２、および第３Ｘキャパシタ３３である。図３に示したグラウンドバスバー６０および図５に示した接続用ボス７１～７６がフィルタユニット３の下部領域に示されている。Ｐバスバー１１およびＮバスバー１２のいずれかと、グランドとを接続する６つのキャパシタがＹキャパシタ４０である。
　図７は、バスバー１０とキャパシタの接続を説明する概要図である。図７では、バスバー１０を代表してＮバスバー１２を示し、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０を代表して第２Ｙキャパシタ４２を示している。載置面１ＢはＸＹ平面に平行な面である。Ｎバスバー１２の長手方向は、載置面１Ｂに沿ってＹ軸に平行に延伸する。Ｎバスバー１２は、載置面１Ｂに垂直かつ長手方向であるＹ軸方向に沿う垂直面１２Ｓを有する。垂直面１２Ｓは、バスバー１０の外壁面のうち、載置面１Ｂに平行な面ではなく、かつ、バスバー１０の長手方向の両端に存在する面ではない面ともいえる。なお図７では簡略した記載なのでＮバスバー１２はＸ軸方向に蛇行していないが、Ｘ軸方向に蛇行する領域も垂直面１２Ｓに含まれる。
　第２Ｙキャパシタ４２はＺ方向に延びる接続端子を２つ備え、少なくとも一方の接続端子は側面がＮバスバー１２の垂直面１２Ｓに直接接触する。図７に示すように第２Ｙキャパシタ４２とＮバスバー１２がＺ方向で接触、または非常に接近することで、接続端子はおおよその全ての長さでＮバスバー１２の垂直面１２Ｓと接触する。なお図７において符号１２Ｓは１つしか記載していないが、図示手前側の面だけでなく、図示奥側の面も垂直面１２Ｓと呼ぶ。換言すると第２Ｙキャパシタ４２は、Ｎバスバー１２に対してＸ座標のプラス側から接してもよいし、マイナス側から接してもよい。なお、図７には図示していないＰバスバー１１も同様に垂直面１１Ｓを有する。または図７に示すようにバスバー10とキャパシタの位置をＺ方向に逆にしてもよい。
（製造方法）
　インバータ１００に含まれるフィルタユニット３の製造方法を説明する。あらかじめ、バスバー１０を図２に示す形状に加工しておく。次に、コア２０を一方のバスバー１０に通し、必要な位置で横にオフセットする。もう一方のバスバー１０は、オフセットされたコア２０に挿通される。その後、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０をバスバー１０の垂直面に超音波接合する。なお、レーザ溶接やＴＩＧ溶接などの他の溶接方法を用いてもよい。前述のように、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０は、バスバー１０の内側の垂直面に接続してもよいし外側の垂直面に接続してもよい。
　グラウンドバスバー６０は、Ｙキャパシタ４０のグラウンド端子に溶接される。載置面１Ｂには予め接続用ボス７１～７６が固定され、この接続用ボス７１～７６にネジを用いてグラウンドバスバー６０が接続される。これにより、バスバー１０は、ハウジング１と各キャパシタとの間に挟まれる。なお、Ｙキャパシタ４０のグラウンド端子は、グラウンドバスバー６０及びネジを用いることなく、ハウジング１に直接溶接してもよい。
　ハウジング１には、フィルタユニット３を配置するバスタブ形状の空間があり、フィルタユニット３が配された後でその空間にポッティング材が注入される。このポッティング材は、固定、冷却、および絶縁の役割を果たす。ポッティング材を用いる代わりに、フィルタユニット３を樹脂内にモールド封止し、冷却用のＴＩＭ、たとえば熱伝導シート、ポッティング、グリスなどを介してハウジング１にネジで固定してもよい。モールド封止の代わりに、アウトサート成形や、絶縁シート等を使用してもよい。
　上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置であるインバータ１００は、貫通孔を有する第１磁性体コア２１と、第１磁性体コア２１の貫通孔に挿通される正極バスバー１１および負極バスバー１２と、正極バスバー１１または負極バスバー１２に接続されるキャパシタと、を有するフィルタユニット３と、載置面１Ｂにフィルタユニット３が載置される金属ベースとも呼べるハウジング１と、を備える。正極バスバー１１および負極バスバー１２のそれぞれは、長手方向が載置面１Ｂに沿ってＹ軸方向に延伸する。正極バスバー１１および負極バスバー１２のそれぞれは、載置面１Ｂに垂直かつ長手方向に沿う垂直面１１Ｓおよび垂直面１２Ｓを有する。Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０の一方の端子は、垂直面１１Ｓまたは垂直面１２Ｓに対して直接に接続される。そのため、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０がバスバー１０に直接接続され、フィルタユニット３が小型化できる。
　たとえば、バスバー１０の側部にそれぞれのキャパシタと接続する端子を設ける構成も考えられる。しかしこの場合には端子がコア２０の貫通孔を通過できないためにバスバー１０を複数に分割する必要がある。したがって、バスバー１０の接続部分を設ける必要があるためバスバー１０が大型化する問題がある。これに対して本実施の形態におけるインバータ１００はそのような問題がないため、小型化できる。また、バスバー１０の全長が短いため電力損失の低減、インダクタンス減少、リプル電圧やサージ電圧の低減、などの効果も得られる。
（２）インバータ１００のフィルタユニット３は、貫通孔を有する第２磁性体コア２２を備える。正極バスバー１１および負極バスバー１２は、第１磁性体コア２１の貫通孔を挿通するとともに、第２磁性体コア２２の貫通孔を挿通する。第２Ｘキャパシタ３２、第３Ｙキャパシタ４３、および第４Ｙキャパシタ４４は、第１磁性体コア２１と第２磁性体コア２２との間において、正極バスバー１１または負極バスバー１２に接続される。そのため、複数のコア２０を含むインバータ１００であっても小型化ができる。
（３）正極バスバー１１および負極バスバー１２は、仮想対称面であるｘ＝ｘ２であるＹＺ平面に対して面対称な形状を有する。そのため、浮遊インダクタンスや浮遊キャパシタンスを低減し、電気的特性を向上させることができる。
（４）キャパシタは、一方の端子が正極バスバー１１に接続されるとともに他方の端子が負極バスバー１２に接続されるＸキャパシタ３０と、一方の端子が正極バスバー１１または負極バスバー１２のいずれかに接続されるとともに他方の端子がハウジング１に接続されるＹキャパシタ４０を含む。そのため、Ｘキャパシタ３０およびＹキャパシタ４０を含むインバータ１００を小型化できる。
（５）Ｙキャパシタ４０の他方の端子は、グラウンドバスバー６０を介して金属ベースに接続される。
（６）正極バスバー１１および負極バスバー１２は、互いの間の距離が第１の距離となる第１領域と、第１の距離よりも小さい第２の距離となる第２領域と、を有する。Ｘキャパシタ３０は、正極バスバー１１及び負極バスバー１２の第１領域に接続され、Ｙキャパシタ４０は、正極バスバー１１または負極バスバー１２の第２の領域に接続される。
（７）ハウジング１には、載置面１Ｂを底面とし、少なくとも正極バスバー１１及び負極バスバー１２を収容する、バスタブ状の収容空間が形成される。この収容空間には、電気絶縁性の樹脂部材が充填される。そのため、樹脂部材によりフィルタユニット３の固定、伝熱性の向上、および絶縁が実現できる。
（８）インバータ１００の製造方法は、コア２０の貫通孔に対してバスバー１０を長手方向に挿入する挿入工程と、挿入工程の後に、バスバー１０の長手方向の側面に存在する垂直面にキャパシタの接続端子を直接接続する接続工程と、を含む。そのため、バスバー１０の結合処理が不要であり、インバータ１００を小型化できる。
（９）インバータ１００の製造方法は、接続工程の後に、バスタブ状の収容空間を有するハウジング１の収容空間に、コア２０、バスバー１０、およびキャパシタを配置し、電気絶縁性の樹脂部材を充填する充填工程を含む。
（変形例１）
　インバータ１００のフィルタユニット３は、２つのコア２０を備えた。しかしコア２０を２つ備えることは必須の構成ではなく、少なくとも１つを備えればよい。また、インバータ１００はＸキャパシタ３０を備えなくてもよいし、Ｙキャパシタ４０を備えなくてもよい。この変形例１によれば、様々な構成に本発明を適用できる。
　上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
１…ハウジング
１Ｂ…載置面
１００…インバータ
２…直流コネクタ
３…フィルタユニット
４…ＤＣリンクキャパシタ
５…パワーモジュール
６…制御基板
７…交流コネクタ
１０…バスバー
１１…Ｐバスバー、正極バスバー
１１Ｓ…垂直面
１２…Ｎバスバー、負極バスバー
１２Ｓ…垂直面
２０…コア
２１…第１磁性体コア
２２…第２磁性体コア
３０…Ｘキャパシタ
４０…Ｙキャパシタ
６０…グラウンドバスバー
７１～７６…接続用ボス

Claims (9)

  1. 　貫通孔を有する第１磁性体コアと、前記第１磁性体コアの前記貫通孔に挿通される正極バスバーおよび負極バスバーと、前記正極バスバーまたは前記負極バスバーに接続されるキャパシタと、を有するフィルタユニットと、
    　載置面に前記フィルタユニットが載置される金属ベースと、を備え、
    　前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのそれぞれは、長手方向が前記載置面に沿って延伸し、
    　前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのそれぞれは、前記載置面に垂直かつ前記長手方向に沿う垂直面を有し、
    　前記キャパシタの一方の端子は、前記正極バスバーの前記垂直面または前記負極バスバーの前記垂直面に対して直接に接続される、電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置であって、
    　貫通孔を有する第２磁性体コアを更に備え、
    　前記正極バスバーおよび前記負極バスバーは、前記第１磁性体コアの前記貫通孔を挿通するとともに、前記第２磁性体コアの前記貫通孔を挿通し、
    　前記キャパシタは、前記第１磁性体コアと前記第２磁性体コアとの間において、前記正極バスバーまたは前記負極バスバーに接続される電力変換装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の電力変換装置であって、
    　前記正極バスバーおよび前記負極バスバーは、仮想対称面に対して面対称な形状を有する電力変換装置。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
    　前記キャパシタは、一方の端子が前記正極バスバーに接続されるとともに他方の端子が前記負極バスバーに接続される第１のキャパシタと、一方の端子が前記正極バスバーまたは前記負極バスバーのいずれかに接続されるとともに他方の端子が前記金属ベースに接続される第２のキャパシタを含む電力変換装置。
  5. 　請求項４に記載の電力変換装置であって、
    　前記第２のキャパシタの他方の端子は、グラウンドバスバーを介して前記金属ベースに接続される電力変換装置。
  6. 　請求項４または請求項５に記載の電力変換装置であって、
    　前記正極バスバーおよび前記負極バスバーは、互いの間の距離が第１の距離となる第１領域と、前記第１の距離よりも小さい第２の距離となる第２領域と、を有し、
    　前記第１のキャパシタは、前記正極バスバー及び前記負極バスバーの前記第１領域に接続され、
    　前記第２のキャパシタは、前記正極バスバーまたは前記負極バスバーの前記第２領域に接続される電力変換装置。
  7. 　請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
    　前記金属ベースは、前記載置面を底面とし、少なくとも前記正極バスバー及び前記負極バスバーを収容する、収容空間を形成し、
    　前記収容空間には、電気絶縁性の樹脂部材が充填される電力変換装置。
  8. 　貫通孔を有する磁性体コア、細長く長手方向に長いバスバー、およびキャパシタを含む電力変換装置の製造方法であって、
    　前記貫通孔に対して前記バスバーを前記長手方向に挿入する挿入工程と、
    　前記挿入工程の後に、前記バスバーの前記長手方向の側面にキャパシタの接続端子を直接接続する接続工程と、を含む、製造方法。
  9. 　請求項８に記載の電力変換装置の製造方法であって、
    　前記接続工程の後に、バスタブ状の収容空間を有するハウジングの前記収容空間に、前記磁性体コア、前記バスバー、および前記キャパシタを配置し、電気絶縁性の樹脂部材を充填する充填工程をさらに含む、電力変換装置の製造方法。
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